2024~2025学年山西省部分学校高三(上)学情调研测试(期中)(B)物理试卷(解析版)

这是一份2024~2025学年山西省部分学校高三(上)学情调研测试(期中)(B)物理试卷(解析版)，共18页。试卷主要包含了5m，故波速可表示为等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 如图所示，在一机械平台上放一物体，该平台在竖直方向上做简谐运动。下列选项中哪种情况可能使物体开始脱离台面（ ）
A. 平台向下运动通过平衡位置处时B. 平台向上运动通过平衡位置上方时
C 平台向下运动通过平衡位置下方时D. 平台向上运动通过平衡位置下方时
【答案】B
【解析】A．设物体的质量为，重力为，机械平台对其施加的支持力为，依据简谐运动的基本规律，平台在平衡位置处时，加速度为0，对于物体有
则其与平台不会脱离，故A错误；
CD．同理，当平台经过平衡位置下方时，其加速度向上，对于物体有
即，其与平台也不会分离，故CD错误；
B．只有当平台运动至平衡位置上方时，其加速度向下，对于物体有
即，其与平台才有可能分离，故B正确。
故选B。
2. 如图所示，在x轴上有A、B、C、D四个点，其间距已在图中标注。现有一周期为T、波长为0.5m、沿x轴正方向传播的横波，当t=0时波恰好传到B点，则t=2T时，CD段的波形图为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】该波的波长为0.5m，故波速可表示为
时，该波传播的距离为
由于距离为0.75m，故在时，该波刚好传播至点前方0.25m处，故段的波形图与选项D一致。
故选D。
3. 大同市永泰门的音乐喷泉，为南城墙的城门广场增加了吸引力和活力。已知喷泉竖直喷射时，能喷射的最大高度为31.25m。若喷头方向与水平方向夹角为，不计喷头高度和空气阻力，重力加速度取，则喷出的水落地时到喷头的距离为（ ）
A. 62.5mB. 25mC. 125mD. 150m
【答案】A
【解析】 喷泉竖直喷射的最大高度为31.25m，由
得
设喷头与水平方向夹角为，则射程
联立得
当夹角为，为62.5m
故选A。
4. 如图所示，一可视为质点的小物块放在边长为1m的正方形水平桌面的正中央，现物块以大小为v0的初速度沿水平面内某一方向向桌子边沿滑去，物块与桌面间的动摩擦因数μ=0.1，重力加速度g取10m/s²，1.19²≈ QUOTE 2 2。则小物块初速度可能为（ ）
A. 0.9m/sB. 1.1m/sC. 1.3m/sD. 1.5m/s
【答案】B
【解析】根据牛顿第二定律，有
解得
可知小物块在桌面上做匀减速直线运动，若其恰好停在桌子边沿，依据图中的几何关系得
据速度位移公式
联立可得小物块的初速度可能为
故选B。
5. 如图所示，物块A通过一根不可伸长且承受张力足够大的轻绳绕过光滑的轻滑轮与物块B连接，A置于物体C上方，B与C的右侧接触。已知C上表面粗糙，右侧光滑，当C竖直向上以加速度匀加速运动时，B恰好相对C不下滑。当C的加速度由逐渐缓慢变大时（ ）
A. A对C的摩擦力保持不变B. A对C的压力保持不变
C. A、B相对C仍保持静止D. 轻绳对B拉力保持不变
【答案】C
【解析】D．受力分析，如图所示
当C以加速度a0向上匀加速时，A、B均相对于C恰好保持相对静止，则由受力图可得水平方向
竖直方向
解得
当加速度由a0逐渐变大时，加速度越大，轻绳对B拉力逐渐变大，故D错误；
B．C对A的支持力逐渐变大，由牛顿第三定律，A对C的压力逐渐变大，故B错误；
A．A对C的摩擦力逐渐变大，故A错误；
C．整理表达式发现A、B质量消元，则A、B相对C一直静止，故C正确。
故选C。
6. 如图所示，竖直面内处于同一高度的光滑轻质滑轮M、N相距2L。轻绳穿过带有光滑小孔的小球P，轻绳的两端绕过滑轮分别与轻弹簧a、b相连，弹簧a、b下端分别与置于水平地面的物体A、B相连，物体A质量为m，物体B质量为2m。初始时刻用手将P球托住静止在M、N连线的中点处，此时轻绳伸直且张力为零。放手后，P球下落到最低点时，A物体与地面恰好无作用力。弹簧a、b完全相同，弹簧的弹性势能表达式为，x为弹簧形变量，劲度系数，重力加速度为g。在此过程中（ ）
A. P球下落到最低点时，物体B对地面的压力为零
B. P球下落到最低点时，弹簧a的弹性势能大小为
C. P球下落的最大高度
D. P球的质量
【答案】B
【解析】B．由于同一根绳子，所以各物体沿绳方向速度大小相同，沿绳作用力大小相同。初始时刻，轻绳张力为0，当P球下落到最低点时，A物体与地面恰好无作用力，A物体重力等于弹簧a对它的拉力，由
可得弹簧的伸长量为
此时弹簧a的弹性势能大小为
故B正确；
A．此时弹簧对B拉力大小等于mg，B对地面作用力为mg，故A错误；
CD．此时左右两端绳子各缩短，则PM长度变为，则P球下落的最大高度为，由机械能守恒定律可得
所以
故CD错误。
故选B。
7. 现有一质点始终在xOy平面内运动，从t = 0时刻起，它在x、y方向的位置与时间关系如图所示，图中x = 4csωt，y = 3csωt，sin53° = 0.8。下列说法正确的是（ ）
A. t = 0时刻质点的位置坐标为（4，5）
B. 该质点在xOy平面内的轨迹为一条曲线
C. 该质点在1 s ~ 3 s内的速度与x轴负方向的夹角为37°
D. 该质点在t = 2 s时的加速度一定不为零
【答案】C
【解析】A．根据题图可知t = 0时刻的坐标为（4，3），故A错误；
B．由于x、y方向的位移与时间均为余弦函数关系
x = 4csωt，y = 3csωt
联立以上两式，可得该质点的轨迹方程
并结合图像特征，即判定质点在xOy平面内做往复直线运动，故B错误；
D．根据位移与时间图像中斜率大小（速度大小）的变化情况，可知在t = 2 s时x、y方向的速度均达到最大，即加速度一定为零，故D错误；
C．由于x、y两轴所取标度相同，并结合B选项分析，质点的轨迹方程
即得轨迹与x轴所夹锐角为37°，1 s ~ 3 s内速度方向为负，故C正确。
故选C。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 韦伯望远镜发现一颗代号为K2-18B的类地行星，已知它的公转周期和地球相同，公转轨道半径为地球和太阳间距的0.2倍。K2-18B和地球均围绕各自中心天体做匀速圆周运动，则K2-18B和地球的（ ）
A. 中心天体质量之比为B. 中心天体质量之比为
C. 线速度大小之比为D. 线速度大小之比为
【答案】AC
【解析】AB．K2-18B公转周期和地球相同，公转轨道半径为地球和太阳间距的0.2倍，根据万有引力提供向心力
其中
可得中心天体质量之比为
故A正确，B错误；
CD．K2–18B公转周期和地球相同，公转轨道半径为地球和太阳间距的0.2倍，根据
可得两者线速度之比为，故C正确，D错误。
故选AC。
9. 如图所示为某型号汽车在进行碰撞安全测试，一辆质量为的测试车以的速度在测试场地匀速直行，与前方一质量为静止的道具车发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞后测试车以的速度匀速前进，道具车在运动过程中受到的阻力大小为2000N。下列说法正确的是（ ）
A. 碰撞过程是弹性碰撞
B. 碰撞过程两车损失的机械能为
C. 碰后道具车前进100m刚好停下
D. 道具车刚停下即与测试车发生第二次碰撞
【答案】CD
【解析】AB．测试车的初速度
碰撞过程，测试车辆的速度由变为，设测试车的质量为，碰撞前、后的速度分别为、，设道具车的质量为，其碰后的速度为，由于碰撞过程满足动量守恒，则有
解得
两车因碰撞损失的机械能
碰撞过程不是弹性碰撞，故AB错误；
C．设道具车在运动中受到的阻力为，加速度为，减速的位移为，据牛顿第二定律有
利用逆向思维，根据速度与位移的关系有
解得
故C正确；
D．碰撞之后，由于测试车以速度10m/s匀速运动，则其经过10s恰好又运动了100m，结合上述可知，道具车刚停下即与道具车发生了第二次碰撞，故D正确。
故选CD。
10. 如图所示，带有光滑小孔的小球A套在半圆轨道上，用绕过光滑定滑轮p的足够长轻绳与小球B相连，小球A、B的质量均为m。给A施加一水平向右的拉力F，使小球A静止在圆轨道最低点a。已知定滑轮p与b、、c在同一水平线上，点为圆心，b=3L，p=4L，重力加速度为g，sin37°=0.6，不计滑轮的质量、大小及空气阻力，则（ ）
A. 水平拉力F的大小为
B. 撤去拉力F后，A球运动过程中速度一直变大
C. 撤去拉力F后，A球不能运动到b点
D. 撤去拉力F后，A球在轨道上运动过程中机械能最大时的速度大小
【答案】AD
【解析】A．A球静止时，设轻绳中拉力为，对A球，根据平衡条件有
对B球，有
解得
故A正确；
B．撤去拉力后，A球沿着圆轨道向左运动到某位置时，小球沿轨道切线方向合外力为零时，速度最大，A球运动过程中速度先变大后变小，故B错误；
CD．撤去拉力后，A球沿着圆轨道向左运动，当转至水平时A球有最大机械能（此时B球速度为零），对A、B系统，根据动能定理有
其中
解得
故C错误，D正确。
故选AD。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某学校的实验小组用如图1所示的装置验证物体的加速度与质量的关系。

（1）当物体所受的合外力一定时，加速度与物体质量成_____（填“正比”或“反比”），本实验采用了控制变量法。
（2）图2是打出的一条纸带，计数点A、、、、间都有4个点没有标出，电源的频率为，则小车的加速度大小为_____。
（3）若实验小组在做实验时，保持小车质量不变，改变槽码的质量，由实验数据得到如图3所示的图像，图像不过原点的原因是_____。
A. 补偿摩擦力时轨道倾角过大
B. 补偿摩擦力时轨道倾角过小
C. 不满足
【答案】（1）反比 （2）126
（3）A
【解析】【小问1详解】
根据牛顿第二定律
可知当一定时，与成反比。
【小问2详解】
由题知，相邻计数点间有4个点没有标出，则相邻计数的时间为
根据逐差法有
代入数据得加速度
【小问3详解】
由图3，可知当时加速度大于0，说明补偿摩擦力过度，即补偿摩擦力时轨道倾角过大。
故选A。
12. 某班物理实验小组利用如图所示实验装置验证物块A、B组成系统的机械能守恒，为固定在铁架台上的光电门，A、B用轻绳跨过定滑轮连接，滑轮质量和摩擦可忽略不计，物块B上固定了细遮光条，当地重力加速度为。
（1）在铁架台上标记一位置，并测得该位置与光电门D之间的距离为。细遮光条对齐位置C，让B从位置C由静止开始下落，则在物块B加速下落到处的过程中，B的机械能_____（填“增大”或“减小”）。
（2）测得遮光条的宽度为，其通过光电门的遮光时间为，则B下落到处的速度大小_____。
（3）测得A、B（含遮光条）的质量分别为、，则系统重力势能的减小量_____，系统动能的增加量_____。（用、、、、中的部分字母表示）
（4）多次改变位置，测出多组、，以为纵轴，以为横轴，作出图像，测得该图像的斜率为。若A、B质量之比_____（用、表示），则可得，即系统机械能守恒。
【答案】（1）减小 （2）
（3）
（4）
【解析】【小问1详解】
B下落过程中，拉力对B做负功，根据功能关系可知B的机械能减小。
【小问2详解】
B经过光电门的时间极短，用平均速度代替B经过光电门的瞬时速度，即B下落到D处的速度为
【小问3详解】
[1]B重力势能的减小量为，A重力势能的增加量为，所以系统重力势能的减小量为
[2]系统动能的增加量为
【小问4详解】
由于系统机械能守恒，即
所以
可得
可知图像斜率为
所以
13. “边路传中，中路抢点打门”是足球比赛中常见的进攻战术，而这种战术需要球员间有良好的配合。在某次训练中，运动员甲正在沿着边线从A点向点以的速度匀速带球，带至点后立即将球以的速度平行底线向点踢出（忽略运动员踢球的时间），之后足球以的加速度开始做匀减速运动。运动员乙则一直在点观察着甲的运动情况，合适的时机出现后，乙开始向点先以的加速度从静止开始匀加速运动，当达到后开始做匀速直线运动，最终和足球同时到达点，乙在点完成射门。已知：，，。求：
（1）运动员乙从到的运动时间；
（2）运动员乙需要在甲运动员运动到距离A点多远时出发。
【答案】（1）3s （2）
【解析】【小问1详解】
乙从D跑至C过程中，加速段时间
匀速段有
代入数据解得
故乙从D到C运动时间为
【小问2详解】
甲带球至B点时间
球从B运动到C的时间
解得
则乙启动比甲晚的时间为
乙启动时，甲距离A点
14. 如图是由某种高硬度的金属丝制作的解压玩具的主要组成部分，其中是半径为的光滑半圆，是与水平面成角的粗糙斜线，与平滑相接，且点刚好与圆心等高。点固定着弹簧的一端（不计弹簧长度），弹簧被压缩并处于锁定状态，锁定装置受到轻微碰撞后会解除锁定。游戏时，把一个质量为的小圆环轻放在端，圆环受到轻微扰动开始沿滑下，并滑上撞击弹簧，再被弹簧弹回。重力加速度取，。
（1）若小圆环刚好能解除弹簧的锁定，斜线与圆环间的动摩擦因数是多少；
（2）若在（1）的条件下，圆环被弹簧弹回后，刚好能回到点，弹簧被锁定时的弹性势能是多少；
（3）若在（2）的条件下，圆环运动到点时对半圆恰好无压力，且与竖直方向的夹角是，求的余弦值。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
对于小圆环从A到C的整个过程，根据动能定理，有
代入数据解得
【小问2详解】
对于小圆环从C到A的整个过程，设弹簧的弹性势能为，根据能量守恒，有
代入数据解得
【小问3详解】
设小圆环滑到E点时速度为v，则有
在E点小球重力沿半径方向的分力提供向心力
解得
15. 如图所示，在光滑水平面上有一双层凹槽A，上层槽面光滑，下层槽面粗糙，槽壁间距离均为L = 2 m，分别在上下槽的中点放置可视为质点的物块B、C。现给B物块v0 = 1 m/s的初速度使其向右运动。已知A、B、C的质量均为1 kg，C与下槽间的动摩擦因数μ = 0.025，物块与槽壁碰撞均没有能量损失且不计碰撞时间，B与槽壁碰撞时，A、C均已达到共速，重力加速度g取10 m/s2。求：
（1）物块B与槽壁第一次碰后瞬间，A、B的速度各是多大；
（2）物块B与槽壁第一次碰撞后至第二次碰撞前，物块C相对下槽面滑动的距离；
（3）经过足够长的时间后，物块C与左侧槽壁间的距离。
【答案】（1）1 m/s，0
（2）1 m （3）0.2 m
【解析】【小问1详解】
设B与槽壁第一次碰撞后速度vB1，A的速度为vA1，由动量守恒定律和机械能守恒定律得
解得
，
【小问2详解】
之后，B静止，A做匀减速直线运动，C做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得
若A、C共速，则需用时间ts1和共速速度vs1，根据速度关系
可得
A、C位移和相对位移
则
故B与槽壁第二次碰撞前，C不与A左侧槽壁相碰，Δx1即C相对下槽面滑动的距离为1 m。
【小问3详解】
第二次碰撞，A以vs1 = 0.5 m/s的速度与静止的B碰，类比第一次碰撞计算可得：第二次碰后，
此后，C做匀减速直线运动，A做匀加速直线运动，二者第二次共速。设共速需用时间ts2和共速速度vs2，同理可得A、C的位移xA2、xC2和相对位移Δx2为
第三次碰撞：B以vB2 = 0.5 m/s的速度与速度vs2 = 0.25 m/s的A碰，由于A、B质量相等，二者速度交换，
此后，A做匀减速直线运动，C做匀加速直线运动，二者第三次共速。再次计算相对位移
发现
由此可归纳
C相对于A的总位移为
当时
则物块C与左侧槽壁间的距离为0.2 m。