2024届陕西省西安市第一中学高三上学期模拟测试理综物理试题

这是一份2024届陕西省西安市第一中学高三上学期模拟测试理综物理试题，共23页。试卷主要包含了选择题等内容，欢迎下载使用。
1. 2022年冬奥会即将在北京召开。如图所示是简化后的跳台滑雪的雪道示意图，运动员从助滑雪道AB上由静止开始滑下，到达C点后水平飞出，落到滑道上的D点，E是运动轨迹上的某一点，在该点运动员的速度方向与轨道CD平行，设运动员从C到E与从E到D的运动时间分别为t1、t2，EF垂直CD，则有关离开C点后的飞行过程（ ）
A. 一定有t1=t2，且CF：FD=1:3
B. 若运动员离开C点的速度加倍，则落在斜面上的速度方向夹角变大
C. 若运动员离开C点的速度加倍，则落在斜面上的速度方向不变
D. 若运动员离开C点的速度加倍，则落在斜面上的距离增加相同的倍数
【答案】C
【解析】
【详解】A．以C点为原点，以CD为x轴，以CD垂直向上方向为y轴，建立坐标系如图
对运动员的运动进行分解，y轴方向做类竖直上拋运动，x轴方向做匀加速直线运动，当运动员到E点速度方向与轨道平行时，在y轴方向上到达最高点，根据竖直上拋运动的对称性可知
而x轴方向运动员做匀加速运动，初速度不为零，所以
故A错误；
BC．设运动员落在斜面上的速度方向与水平方向的夹角为α，斜面的倾角为θ，则有
所以
则θ一定，α一定，所以运动员落在斜面上的速度方向与从C点飞出时的速度大小无关，落在斜面上的速度方向不变，故B错误，C正确；
D．由以上分析可知，若运动员离开C点速度变为原来的2倍，则运动员在空中的运动时间变为原来的2倍，则其水平位移、竖直位移均变为原来的4倍，落在斜面上的距离变为原来的4倍，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，小球甲从距离地面高度为处以速度竖直向上抛出，同时小球乙从距离地面高度为处开始自由下落，小球运动的过程中不计空气阻力，重力加速度取，则下列说法中正确的是（ ）
A. 小球乙落地前，两小球的速度差逐渐变大
B. 落地前的运动过程中小球甲、乙的平均速率之比为5∶6
C. 至小球乙落地时，甲、乙两球的位移大小之比为3∶4
D. 小球甲、乙运动的第1s内位移相同
【答案】B
【解析】
【详解】A．以小球乙为参考系，小球甲向上做匀速直线运动，小球乙落地前，两小球的速度差不变，等于10m/s，A错误；
D．小球甲、乙运动的第1s内位移分别为
两个小球的位移大小相等，方向相反，位移不相等，D错误；
C．小球乙落地时间为
小球乙落地时，甲、乙两球的位移分别为
甲、乙两球的位移大小之比为0∶20，C错误；
B．乙球2s落地，乙的平均速率为
甲球上升时间为
1s内上升的高度为
离地面的最大高度为20m，自由落体的时间也是2s，甲球的平均速率为
平均速率之比为
B正确。
故选B。
3. 氢原子能级如图甲所示。一群处于能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出多种频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，只能得到3条电流随电压变化的图线，如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 阴极K材料的逸出功为12.75eV
B. a光的波长大于b光的波长
C. 图中M点的数值为-6.34
D. 滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表的示数一定持续增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．一群处于能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出光的频率数为
发出的光子频率由低到高依次为、、、、、，则
，，
，，
但只检测到3条电流，根据光电效应方程，分析图乙可知，a的遏止电压最大，其次为b和c，所以发生光电效应的能量值为
， ，
由
，
解得阴极K材料的逸出功为
故A错误；
B．由，可知a光的波长小于b光的波长，故B错误；
C．由
所以
因此图中M点的数值为-6.34，故C正确；
D．滑动变阻器的滑片向右滑动时，正向电压增大，刚开始电流表示数会增大，但达到饱和电流以后电流表的示数不变，故D错误。
故选C 。
4. 如图所示，半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球P在水平外力F的作用下处于静止状态，P与圆心O的连线与水平面的夹角为θ，将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过，框架与小球始终保持静止状态。在此过程中下列说法正确的是（ ）
A. 框架对小球的支持力先减小后增大
B. 拉力F的最小值为mgsinθ
C. 地面对框架的摩擦力始终在减小
D. 框架对地面的压力先增大后减小
【答案】C
【解析】
【详解】AB．以小球为研究对象，分析受力情况，作出受力示意力图，如图所示根据几何关系可知，用F顺时针转动至竖直向上之前，支持力逐渐减小，F先减小后增大，当F的方向沿圆的切线方向向上时，F最小，此时：
C．以框架与小球组成的整体为研究对象，整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用；由图可知，F在顺时针方向转动的过程中，F沿水平方向的分力逐渐减小，所以地面对框架的摩擦力始终在减小，故C正确；
D．以框架与小球组成的整体为研究对象，整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用；由图可知，F在顺时针方向转动的过程中，F沿竖直方向的分力逐渐增大，所以地面对框架的支持力始终在减小，故D错误。
故选C。
5. 如图所示，某同学抱着箱子做蹲起运动研究超重和失重现象，在箱内的顶部和底部均安装有压力传感器。两质量均为2的物块用轻弹簧连接分别抵住传感器。当该同学抱着箱子静止时，顶部的压力传感器显示示数。重力加速度g取10。不计空气阻力，则（ ）
A. 箱子静止时，底部压力传感器显示示数
B. 当时，箱子处于失重状态，人可能抱着箱子下蹲
C. 当时，箱子处于超重状态，人可能抱着箱子向上站起
D. 若箱子保持竖直从高处自由释放，运动中两个压力传感器的示数均为30N
【答案】D
【解析】
【详解】A．当箱子静止时，对两物块和弹簧组成的系统受力分析可知
得下面压力传感器显示示数
对上面物体
得
故A错误；
B．当时，对上面物体
所以加速度方向向上，箱子处于超重状态，人可能抱着箱子开始站起，故B错误；
C．当时
加速度方向向下，箱子处于失重状态，人可能抱着箱子开始下蹲，故C错误；
D．当箱子自由下落时处于完全失重状态，两个物体所受合力均为，则应有
弹簧长度没变，所以两个压力传感器的示数均为30N，故D正确。
故选D。
6. 我国载人航天事业已迈入“空间站时代”。若中国空间站绕地球近似做匀速圆周运动，运行周期为T，轨道半径约为地球半径的倍，已知地球半径为R，引力常量为G，忽略地球自转的影响，则（ ）
A. 漂浮在空间站中的宇航员不受地球的引力
B. 空间站绕地球运动的线速度大小约为
C. 地球的平均密度约为
D. 空间站绕地球运动的向心加速度大小约为地面重力加速度的倍
【答案】BD
【解析】
【详解】A．漂浮在空间站中的宇航员依然受地球的引力，所受引力提供向心力做匀速圆周运动而处于完全失重，视重为零，故A错误；
B．根据匀速圆周运动的规律，可知空间站绕地球运动的线速度大小约为
故B正确；
C．设空间站的质量为，其所受万有引力提供向心力，有
则地球的平均密度约为
故C错误；
D．根据万有引力提供向心力，有
则空间站绕地球运动的向心加速度大小为
地表的重力加速度为
可得
即空间站绕地球运动的向心加速度大小约为地面重力加速度的倍，故D正确。
故选BD。
7. 如图所示，小车分别以加速度a1、a2、a3、a4向右做匀加速运动，bc是固定在小车上水平横杆，物块M穿在杆上，M通过细线悬吊着小物体m，m在小车的水平底板上，加速度为a1、a2时，细线在竖直方向上，全过程中M始终未相对杆bc移动，M、m与小车保持相对静止，M受到的摩擦力大小分别为f1、f2、f3、f4，则以下结论正确的是( )
A. 若，则B. 若，则
C. 若，则D. 若，则
【答案】CD
【解析】
【详解】在第一、二两幅图中，M水平方向只受摩擦力作用，根据牛顿第二定律得
，
在第三、四两幅图中，对M和m组成的系统来分析，根据牛顿第二定律可知
，
A．如果
解得
故A错误；
B．如果
则
故B错误；
C．若
则
故C正确；
D．对m受力分析可知
若
可得
故D正确。
故选CD。
8. 如图所示，质量忽略不计、长度分别为l1和l2的不可伸长的轻绳，分别系质量为5m和m的小球，它们以相同的转速中心轴线做匀速圆周运动，稳定时绳子与竖直方向夹角的正切值分别为及，圆周运动半径分别为r1和r2，两绳子中的张力分别为T1和T2，则（ ）
A. B.
C. D.
【答案】ABD
【解析】
【详解】B．设绳子与竖直方向夹角分别为α、β，对下面小球受力分析，竖直方向有
对两个球整体分析，竖直方向上有
联立解得
故B正确；
A．对下面小球受力分析，水平方向有
对上面小球受力分析，水平方向有
联立解得
故A正确；
CD．根据几何关系有
联立解得
故C错误，D正确。
故选ABD。
三、非选择题：（共174分，第22-32题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33-38题为选考题，考生根据要求作答）
（一）必考题：共129分。
9. 某实验小组利用身边的器材，想粗略测量地铁启动过程中的加速度。具体操作如下：把一根细绳的下端绑着一支圆珠笔，细绳的上端用胶带临时固定在地铁的竖直扶手上。在地铁起动后的某段加速过程中，细绳偏离了竖直方向，处于稳定状态，再用手机拍摄了当时情景的照片（如图所示），拍摄方向跟地铁前进方向垂直．完成下列问题：
（1）根据这张照片可看出地铁运动的方向________（选填“向左”或“向右”）。
（2）该小组已经测出下列数据：
①圆珠笔的质量m;
②圆珠笔的重力G;
③细绳的长度L，圆珠笔上端到竖直扶手的距离d;
④从地铁启动到稳定的时间t;
为完成该实验需要选出必要的物理量为________（用相应物理量前的序号表示），用选出的物理量表示出该地铁手机拍照时的加速度为________。
【答案】 ①. 向左 ②. ①②③ ③.
【解析】
【详解】（1）[1]根据图像可知，悬挂圆珠笔的细线与竖直方向的夹角在右侧，则可知细线对圆珠笔的拉力斜向做上方，而圆珠笔的重力竖直向下，二者的合力水平向左，因此可知地铁在向左加速运动。
（2）[2][3]设细线与竖直方向的夹角为，圆珠笔的重力为G，质量为，加速度为，则根据牛顿第二定律可得
解得
此时中还需表示出，因此还需测量出细绳的长度L，圆珠笔上端到竖直扶手的距离d，则可表示为
由此可得
因此，在本实验中需要知道圆珠笔的质量，圆珠笔的重力，以及细绳的长度L，圆珠笔上端到竖直扶手的距离d，用以上物理量得到的圆珠笔的加速度即为地铁的加速度。
10. 在探究平抛运动规律实验中，利用一管口直径略大于小球直径的直管来确定平抛小球的落点及速度方向（只有当小球速度方向沿直管方向才能飞入管中），重力加速度为g。
实验一：如图（a）所示，一倾斜角度为θ的斜面AB，A点为斜面最低点，直管保持与斜面垂直，管口与斜面在同一平面内，平抛运动实验轨道抛出口位于A点正上方某处。为让小球能够落入直管，可以根据需要沿斜面移动直管。
（1）以下是实验中的一些做法，合理的的是__________。
A.斜槽轨道必须光滑 B.安装斜槽轨道，使其末端保持水平
C.调整轨道角度平衡摩擦力 D.选择密度更小的小球
（2）某次平抛运动中，直管移动至P点时小球恰好可以落入其中，测量出P点至A点距离为L，根据以上数据可以计算出此次平抛运动在空中飞行时间t=________，初速度v0=_________（用L，g，θ表示）。
实验二：如图（b）所示，一半径为R的四分之一圆弧面AB，圆心为O，OA竖直，直管保持沿圆弧面的半径方向，管口在圆弧面内，直管可以根据需要沿圆弧面移动。平抛运动实验轨道抛出口位于OA线上可以上下移动，抛出口至O点的距离为h。
（3）上下移动轨道，多次重复实验，记录每次实验抛出口至O点的距离，不断调节直管位置以及小球平抛初速度，让小球能够落入直管。为提高小球能够落入直管的成功率及实验的可操作性，可以按如下步骤进行：首先确定能够落入直管小球在圆弧面上的落点，当h确定时，理论上小球在圆弧面上的落点位置是___________（填“确定”或“不确定”），再调节小球释放位置，让小球获得合适的平抛初速度平抛至该位置即可落入直管。满足上述条件的平抛运动初速度满足=__________（用h，R，g表示）。
【答案】 ①. B ②. ③. ④. 确定 ⑤.
【解析】
【详解】（1）[1]AC．斜槽轨道不需要光滑也不需要平衡摩擦力，只要抛出时每次速度相同即可，故AC错误；
B．为保证小球做的是平抛运动，抛出时速度要水平，则安装斜槽轨道，使其末端保持水平，故B正确；
D．为减小空气阻力的影响，应选择密度更大的小球，故D错误。
故选B；
（2）[2][3]由抛出到P点过程，根据平抛运动规律有

解得

（3）[4]h一定时，设落点与O点连线与水平方向夹角为，根据位移规律
落点处速度方向的反向延长线过O点，则
联立解得
h一定，则用时一定，则竖直方向下落高度一定，则落点位置是确定的。
[5]由以上分析可知，竖直方向下落高度为
用时
根据几何关系
解得
11. 如图所示，光滑斜面固定，倾角，斜面上P点与斜面底端B点间的距离为d，D点位于B点的正上方。现在将小物块从斜面的顶端A点由静止释放的同时，将小球从D点以某一初速度水平向左抛出，小球与物块在P点相遇，相遇时小球恰好垂直打到斜面上。重力加速度大小为g，取，，物块与小球均视为质点，不计空气阻力。求：
（1）小球从D点运动到P点的时间t及其抛出时距B点的高度h；
（2）斜面长度L。
【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】（1）小球从D点运动到P点的过程做平抛运动，如图所示
有
，
解得
该过程中小球竖直方向上的位移大小
解得
又
解得
（2）设物块沿斜面下滑的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有
根据匀变速直线运动的规律可知，A、P两点间的距离
解得
又
解得
12. 某物流公司用如图所示的传送带将货物从高处传送到低处。传送带与水平地面夹角，顺时针转动的速率为。将质量为的物体无初速地放在传送带的顶端A，物体到达底端B后能无碰撞地滑上质量为的木板左端。已知物体与传送带、木板间的动摩擦因数分别为的距离为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度（已知）。求：
（1）物体刚开始下滑时的加速度大小和物体滑上木板左端时的速度大小；
（2）若地面光滑，要使物体不会从木板上掉下，木板长度L至少应是多少；
（3）若木板与地面的动摩擦因数为，且物体不会从木板上掉下，求木板的最小长度与的关系式。
【答案】（1），v=6m/s；（2）L=4.8 m；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）物体速度达到传送带速度前，由牛顿第二定律，有
设物体与传送带共速时运动的位移为x1，则对物体
解得
x1=0.20m