福建省福州第三中学2023届高三上学期期中考试物理试卷(含答案)

这是一份福建省福州第三中学2023届高三上学期期中考试物理试卷(含答案)，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1、如图所示，甲、乙、丙、丁是以时间为横轴的匀变速直线运动的图象，下列说法正确的是( )
A.丁是图象B.丙是图象
C.乙是图象D.甲是图象
2、一辆汽车在平直的路面上汽车发动机以恒定功率由静止开始行驶，设所受阻力大小不变，其牵引力F与速度v的关系如图所示，加速过程在图中B点结束，所用的时间，经历的路程，10s后汽车做匀速运动。由以上数据可知下列错误的是( )
A.汽车所受的摩擦力
B.汽车运动过程中发动机功率为
C.汽车的质量为
D.汽车加速度为时车的速度大小为2m/s
3、如图所示，a为赤道上的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星，以下关于a、b、c的说法中正确的是( )
A.b的运转周期最短
B.a的轨道半径最小，做圆周运动的线速度最大
C.a和b的角速度相同
D.b的轨道相对赤道面倾斜，不稳定，在地球引力作用下最终将落到赤道平面上
4、章鱼是一种温带软体动物，生活在水中。一只悬浮在水中的章鱼，当外套膜吸满水后，它的总质量为M，突然发现后方有一只海鳗，章鱼迅速将体内的水通过短漏斗状的体管在极短时间内向后喷出，喷射的水力强劲，从而迅速向前逃窜。若喷射出的水的质量为m，喷射速度为，则下列说法正确的是( )
A.章鱼喷水的过程中，章鱼和喷出的水组成的系统机械能守恒
B.章鱼喷水的过程中，章鱼和喷出的水组成的系统动量增加
C.章鱼喷水后瞬间逃跑的速度大小为
D.章鱼喷水的过程中受到的冲量为
二、多选题
5、如图所示，倾角的斜面体c置于水平地面上，质量为m的物块b置于斜面上，通过跨过光滑定滑轮的细绳与质量为2m的物块a连接，连接b的一段细绳与斜面平行，连接a的一段细绳竖直，现用向右水平力F缓慢拉动物块a，直至悬挂物块a的细绳与竖直方向夹角为60°，拉动物块的过程，a、b、c始终处于静止状态（，）。下列判断正确的是( )
A.力F一直增大
B.c对b的摩擦力先减小后增大
C.地面对c的摩擦力一直增大
D.整个过程中，斜面体对地面的压力减小了mg
6、横截面为直角三角形的两个相同斜面如图紧靠在一起，固定在水平面上，它们的竖直边长都是底边长的一半。小球从左边斜面的顶点以不同的初速度向右平抛，最后落在斜面上。其中三个小球的落点分别是a，b，c。图中三小球比较，下列判断正确的是( )
A.落在a点的小球飞行时间最短
B.落在c点的小球飞行时间最短
C.落在a点的小球飞行过程速度的变化量最大
D.无论小球抛出时初速度多大，落到两个斜面上的瞬时速度都不可能与斜面垂直
7、如图所示，一质量为m、半径为R的四分之一光滑圆弧槽，放在光滑的水平面上，有一质量也为m的小球由槽顶端A静止释放，在其下滑至槽末端B的过程中，已知重力加速度为g，空气阻力忽略不计。则下列说法正确的是( )
A.若圆弧槽固定，小球的机械能守恒
B.若圆弧槽固定，小球滑至B点时对槽的压力大小为4mg
C.若圆弧槽不固定，小球和槽组成的系统动量守恒
D.圆弧槽固定和不固定情形下，小球滑到B点时的速度之比为
8、2018年12月8日发射成功的“嫦娥四号”探测器经过约110小时奔月飞行，到达月球附近，成功实施近月制动，顺利完成“太空刹车”，被月球捕获并顺利进入环月轨道。若将整个奔月过程简化如下：“嫦娥四号”探测器从地球表面发射后，进入地月转移轨道，经过点时变轨进入距离月球表面100km的圆形轨道Ⅰ，在轨道Ⅰ上经过点时再次变轨进入椭圆轨道Ⅱ，之后将择机在点着陆月球表面。下列说法正确的是( )
A. “嫦娥四号”沿轨道Ⅱ运行时，在点的加速度大于在点的加速度
B. “嫦娥四号”沿轨道Ⅱ运行的周期大于沿轨道I运行的周期
C. “嫦娥四号”在轨道Ⅰ上的运行速度小于月球的第一宇宙速度
D. “嫦娥四号”在地月转移轨道上点的速度大于在轨道Ⅰ上点的速度
三、填空题
9、某同学获得一竖直上抛小球的频闪照片图，已知频闪仪每隔0.05s闪光一次，图中所标数据为实际距离。（对运算结果保留三位有效数字）
（1）由频闪照片上的数据计算t4时刻小球的速度_______m/s；
（2）小球上升的加速度大小约为______。
10、如图所示，光滑直角细杆POQ固定在竖直平面内，OP边水平，OQ边竖直，OP与OQ在O点用一小段圆弧杆平滑相连，质量均为m的两小环A、B用长为L的轻绳相连，分别套在OP和OQ杆上。初始时刻，将轻绳拉至水平位置伸直，然后同时释放两小环，已知重力加速度为g。
（1）当B环下落时，A环的速度大小为_______；
（2）A环到达O点时速度大小为_______。
四、计算题
11、A、B两列火车，同一轨道上同向行驶，A车在前，其速度，B车在后，速度，因大雾能见度很低，B车在距A车时才发现前方有A车，这时B车立即刹车，但B车要经过180m才能停下来。
（1）B车刹车时加速度为多大？
（2）B车刹车时A车仍按原速率行驶，两车是否会相撞？
12、如图所示，质量分别为5m和m的P、Q两球通过两根长度均为l的不可伸长的细线悬挂。整个装置处于风洞实验室中，风对两个球产生大小相等、方向水平向右的恒定风力。系统静止时，两根细线偏离竖直方向的角度分别为30°和60°，重力加速度为g，不计风对细线的作用力。
（1）求每个小球所受风力的大小。
（2）用一外力将P球缓慢拉到最低点，求此过程中风力对P、Q两球做的总功和外力所做的功。
（3）在（2）中，P球位于处时剪断下方细线并同时撤去外力，求P球此时的加速度及此后的最大动能。（本题结果可用根号表示）
13、如图所示，两个均可视为质点且质量均为的物块a和b放在倾角为的固定光滑且足够长的斜面上，在斜面底端和a之间固定连接有一根轻弹簧。现两物体处于静止状态，此时弹簧压缩量为。从某时刻开始，对b施加沿斜面向上的外力，使b始终做匀加速直线运动。经过一段时间后，物块a、b分离；再经过同样长的时间，b到达轻弹簧的原长位置，弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速度为，求：
（1）在物块a、b分离时，物块a的位移和物块b加速度的大小；
（2）在物块a、b分离前，外力大小随时间变化的关系式；
（3）已知弹簧的弹性势能（k为劲度系数，x指相对于原长的形变量），那么在a与b分离之后a还能沿斜面向上运动的距离。（本题结果可用根号表示）
五、实验题
14、用如图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落。
（1）关于本实验﹐下列说法正确的是______（填字母代号）。
A.应选择质量大、体积小的重物进行实验
B.释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态
C.先释放纸带，后接通电源
（2）实验中，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O（O点与下一点的间距接近2 mm）的距离分别为。已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。设重物质量为m。从打О点到B点的过程中，重物的重力势能变化量______，动能变化量________。（用已知字母表示）
（3）某同学用如图丙所示装置验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，一端连在力传感器上。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为。已知小球质量为m，当地重力加速度为g。在误差允许范围内，当满足关系式_______时，可验证机械能守恒。
15、某实验小组利用如图1所示的装置探究加速度与力、质量的关系，将连接滑块的细绳、力传感器和动滑轮之前的细绳、定滑轮和动滑轮之间的细绳均调为水平，通过调节气垫导轨下的螺母使气垫导轨水平，打开气源，将滑块由静止释放，用刻度尺量出两光电门之间的距离x和滑块的宽度d，并记录滑块经过光电门1的遮光时间和经过光电门2的遮光时间。
根据以上的操作回答下列问题：
（1）本实验中钩码的质量_______（填“需要”或“不需要”）远小于滑块的质量。
（2）在探究加速度与外力的关系时，传感器的示数记为F，通过运动学公式计算出滑块的加速度_______（用已知字母表示），改变钩码的质量，依次记录传感器的示数并求出所对应的加速度大小，则图2的四个图象中能正确反映加速度a与传感器的示数F之间规律的是_______。
（3）已知第（2）问中正确图象中的直线部分的斜率大小为k，则该滑块的质量为_______。
参考答案
1、答案：B
解析：AD.匀变速直线运动的加速度是恒定的，则丁是图象，由匀变速直线运动的速度公式可知，速度与时间是一次函数关系，则甲乙都是图象，故A、D错误；
BC.匀变速直线运动的位移与时间的关系为，它们是二次函数关系，在位移时间图象中是一条抛物线，故丙是图象，故B正确，C错误。
故选B。
2、答案：C
解析：AB.由图象可知，摩擦力，匀速速度，汽车的功率
故AB正确；
C.加速过程，由动能定理，得
解得
故C错误；
D.当时，设车的速度v，根据牛顿第二定律
解得
D正确。
本题选错误项，故选C。
3、答案：A
解析：A.卫星b、c绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有：，解得周期为：，则b的运转周期短，赤道上的物体a与同步卫星c的周期相同，故b的运转周期最短，故A正确；
B.a和c属于同轴转动的模型，角速度相等，周期相等，则线速度：，同步卫星的轨道半径大，则线速度大，故B错误；
C.根据，卫星b的周期短，则角速度大，a的角速度与c的相同，均小于b的角速度，故C错误；
D.b的轨道相对赤道面倾斜，但绕地心做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，稳定运行，不会落到赤道平面，故D错误。
故选：A。
4、答案：C
解析：A.在章鱼喷水的过程中，章鱼的生物能转化为机械能，系统机械能增加，故A错误；
B.章鱼喷水过程所用的时间极短，内力远大于外力，章鱼和喷出的水组成的系统动量守恒，故B错误；
C.取章鱼前进的方向为正方向，由动量守恒定律得：，可得章鱼喷水后瞬间逃跑的速度大小为，故C正确；
D.章鱼喷水的过程中受到的冲量大小等于喷出的水的动量大小，即为，故D错误。
故选：C。
5、答案：AC
解析：A.设F拉动a的过程中，细线与竖直方向的夹角为a，则
则当a角从0°增加到60°时，F一直增加，选项A正确；
B.当不加拉力F时，细线的拉力
斜面对b的摩擦力
方向沿斜面向下：当加拉力F直至悬挂物块a的细绳与坚直方向夹角为60°时，细线的拉力变为
此时b与斜面的摩擦力
方向沿斜面向下，则c对b的摩擦力一直增大，选项B错误；
C.对be整体分析可知，地面对e的摩擦力
则细线的拉力逐渐变大时，地面对c的摩擦力一直增大，选项C正确；
D.对be整体整个过程中有
斜面体对地面的压力减小了
选项D错误。
故选AC。
6、答案：BCD
解析：AB项，三个小球做的都是平抛运动，竖直方向做自由落体运动，从图中可知落在c点的小球下落的高度最小，落在a点的高度最大，根据公式，可知落在c点的小球飞行时间最短，落在a点的时间最长，故B项正确，A项错误。
C项，运动的时间长的小球速度变化量大，即落在a点的小球的速度变化最大，故C项正确。
D项，在经过时间t的时候，竖直位移为，水平位移为，若要满足斜面上的瞬时速度与斜面垂直，则竖直位移应该等于水平位移，由图可知不可能出现这种情况，故D项正确。
综上所述，本题正确答案为BCD。
7、答案：AD
解析：A.若圆弧槽固定，小球的重力势能全部转换为小球的动能，则小球的机械能守恒，A正确；
B.若圆弧槽固定，小球滑至B点时的速度为
小球下滑的过程中做圆周运动有
解得
B错误；
C.若圆弧槽不固定，小球和槽组成的系统在水平方向动量守恒，C错误；
D.圆弧槽不固定的情形下，小球滑到B点时的速度为，取水平向右为正
根据AB组成的系统机械能守恒有
解得圆弧槽不固定的情形下，小球滑到B点时的速度为
再结合选项B，可知圆弧槽固定和不固定情形下，小球滑到B点时的速度之比为，D正确。
故选AD。
8、答案：CD
解析：A、根据万有应力提供向心力有，可得，可知“嫦娥四号”探测器沿轨道Ⅱ运行时，在点的加速度小于在点的加速度，故A错误；
B、根据开普勒第三定律可知卫星在轨道Ⅱ上运动轨道的半长轴小于在轨道I上轨道半径，所以卫星在轨道Ⅱ上运动周期小于在轨道Ⅰ上运行的周期，故B错误；
C、月球的第一宇宙速度是卫星贴近月球表面做匀速圆周运动的速度，“嫦娥四号”在轨道1上的半径大于月球半径，根据可得线速度，可知“嫦娥四号”在轨道Ⅰ上的运动速度比月球的第一宇宙速度小，故C正确；
D、“嫦娥四号”在地月转移轨道上经过点若要进入轨道I，需减速，所以在地月转移轨道上经过M点的速度比在轨道I上经过点时速度大，故D正确；
9、答案：（1）3.98（2）10.0
解析：
10、答案：（1）（2）
解析：（1）由题意可知，B环在坚直杆上下滑一段位移后，设绳与水平方向之间的夹角为α，则与坚直方向之间的夹角为β、如图所示，则有
设此时A环的速度为，B环的速度为，将A环的速度沿子方向与垂直子方向分解，设沿子方向的分速度为v，则有
将B环的速度沿绳子方向和垂直绳子方向分解，沿绳子方向的分速度与A环沿绳子方向的分速度是相等的，则有
可得
当B环下落时，绳子与水平方向之间的夹角为
解得
在B环下落运动中，A、B环组成的系统机械能守恒，可得
联立解得A环的速度大小为
（2）由题图可知，当B环开始下降的运动中，速度由0开始增大，做加速运动，当绳子与水平方向之间的夹角接近90°时，则有
则有
当A环到达0点时B环的速度等于零，设此时A环的速度大小为，由机械能守恒定律可得
解得
11、答案：（1）（2）两车相撞
解析：（1）B车刹车至停下过程中，根据速度位移公式
解得
B车刹车时加速度大小为，方向与运动方向相反。
（2）假设始终不相撞，设经时间两车速度相等，则有
解得
此时B车的位移
解得
A车的位移
因
所以两车相撞。
12、答案：（1）（2）（3）；
解析：（1）解法①对Q分析，如图1，有
解法②对整体分析，如图2，有
解得
（2）因缓慢移动，故不影响两球的相对位置，如图3由能量关系得
即
解得
（3）解法①撤去F并剪断细线，对P球
解得
水平向右；
如图，P球摆到细线偏离竖直方向角度为θ时的动能为
由动能定理
可得
由数学知识可得最大动能
解法②设P球摆到细线偏离竖直方向角度为α时的动能最大，则有
解得
动能
解法③在风力场和重力场的等效场中，等效场力大小
方向与竖直方向成α角有
当P球运动到细线与F共线时动能最大
13、答案：（1）0.1m；（2）其中（3）
解析：（1）对整体分析，根据平衡条件可知
代入数据得
由题意可知，b经两段相等时间的位移为，由匀变速直线运动位移与时间的关系
可得第一阶段和第二阶段的位移分别为
说明当形变量为
时二者分离。在物块a、b分离时，物块a的位移0.1m；
对a分析，因分离时a与b间没有弹力，则根据牛顿第二定律可知
联立以上式子解得
此时ab的加速度相等，即物块b加速度的大小。
（2）设时间为t，则经时间t时，a与b运动的位移
则形变量变为
对整体分析可知，由牛顿第二定律有
解得
因分离时位移
由
解得
故应保证
F的表达式才能成立。
（3）在a与b分离之前a做匀变速运动，可得速度
设还能沿斜面往上运动的距离，依据能量守恒有
可得
14、答案：（1）AB（2）；（3）
解析：（1）A.重物体积小，所受空气阻力小，质量越大，空气阻力引起的相对误差就越小，所以应选择质量大，体积小的重物进行实验，故A正确；
B.为减小纸带与限位孔间的摩擦，释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态，故B正确；
C.由实验步骤可知，应先接通电源，当打点计时器工作稳定后，再释放纸带，故C错误。
故选AB。
（2）由重力做功与重力势能的关系可知，从打O点到B点的过程中，重物的重力势能变化量
由平均速度解得打B点时重物的瞬时速度
该过程的动能增量为
所以
（3）在最低点，由牛第二定律可得
解得此时球的动能为
球由静止释放到达最低点过程中，若满足机械能守恒，则有
联立解得
解得
15、答案：（1）不需要（2）；B（3）
解析：（1）本实验中由于有力传感器来测量拉力，故钩码的质量不需要远小于滑块的质量；
（2）在极短时间内，物体的瞬时速度等于该过程的平均速度，则滑块经过两个光电门的瞬时速度分别为
根据速度一位移公式可得：
联立解得：
根据牛顿第二定律可得：
即，根据图象的特点可知，B图象是正确的；
（3）根据图象的斜率的物理意义可得：
解得：