2024~2025学年山东省青岛市高三(上)期中物理试卷(解析版)

这是一份2024~2025学年山东省青岛市高三(上)期中物理试卷(解析版)，共25页。试卷主要包含了考试结束后，只需要上交答题卡，5rad/sB， 我国首个巡天空间望远镜等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上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，只需要上交答题卡。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 近几年我国航空事业飞速发展，某公司计划开设太空旅馆。其设计图如图所示，用长为78.4m的绳连结质量相同的两客舱，两客舱围绕两舱中点转动，可使旅客感到和在地面上一样受重力作用，而没有“失重”的感觉，已知重力加速度g=9.8m/s2，则客舱转动的角速度为（ ）
A. 0.5rad/sB. 0.125rad/sC. 0.25rad/sD. 0.35rad/s
【答案】A
【解析】根据，可得，故选A。
2. 如图所示，起重机吊起钢梁时，钢丝绳与钢梁上的两固定点A、B连接，两钢丝绳与竖直方向的夹角均为α，下列说法正确的是（ ）
A. 钢丝绳越短，钢丝绳的拉力F越小
B. 钢丝绳越长，钢丝绳的拉力F越小
C. α角越小，钢丝绳越容易断
D. 钢丝绳拉力F的大小与绳长和α角大小无关
【答案】B
【解析】根据平衡条件有
钢丝绳越短，α角越大，则F越大，即钢丝绳的拉力越大，钢丝绳越长，α角越小，钢丝绳的拉力F越小，钢丝绳越不容易断。
故选B。
3. 放置在粗糙水平面上的物体，在如图所示的水平推力作用下由静止开始运动，经过一段时间后，水平推力逐渐减小。在水平推力逐渐减小到0的过程中（物体仍在运动），下列说法正确的是（ ）
A. 物体加速度逐渐减小，速度逐渐增大
B. 物体加速度先增大后减小，速度先增大后减小
C. 物体加速度逐渐减小，速度先增大后减小
D. 物体加速度先减小后增大，速度先增大后减小
【答案】D
【解析】根据题意可知，在时间内，物体在推力作用下由静止开始做匀加速直线运动，此过程推力大于滑动摩擦力，随后推力减小，但开始的推力仍然大于滑动摩擦力，物体在推力作用下做加速度减小的变加速直线运动，当推力大小等于滑动摩擦力时，加速度为0，物体速度达到最大值，之后推力小于滑动摩擦力，推力减小，加速度方向与速度方向相反，物体做加速度增大的变减速直线运动，即物体加速度先减小后增大，速度先增大后减小。
故选D。
4. 如图所示，将一斜面体固定在水平地面上，两个小球P、Q分别从图示位置以大小相同的速度水平抛出，两个小球落到斜面上时，其速度方向均与斜面垂直。下列说法正确的是（ ）
A. P、Q两球在空中运动的时间之比为3∶4
B. P、Q两球在空中运动的时间之比为4∶3
C. P、Q两球在水平方向通过的距离之比为9∶16
D. P、Q两球在竖直方向下落的距离之比为9∶16
【答案】C
【解析】AB．设两球水平初速度为v，末速度与水平方向的夹角为，则
即与成正比，故
故AB错误；
C．水平方向通过的距离为
可知水平位移与时间成正比，故为
故C正确；
D．竖直方向下落的距离为
竖直方向下落的距离与时间的平方成正比，故为
故D错误。
故选C。
5. 我国首个巡天空间望远镜（CSST）定于2027年发射升空，它将与我国空间站在同一轨道独立运行，在需要时可以与空间站对接。已知巡天空间望远镜预定轨道离地面高度约为400km，下列说法正确的是（ ）
A. 巡天空间望远镜可以在原轨道加速追上空间站完成对接
B. 巡天空间望远镜的线速度小于赤道上物体的线速度
C. 巡天空间望远镜的加速度大于地球同步卫星的加速度
D. 考虑到稀薄大气的阻力，巡天空间望远镜的线速度会越来越小
【答案】C
【解析】A．巡天空间望远镜若在原轨道加速会做离心运动，故不可能追上空间站完成对接，故A错误；
B．根据
解得
由于同步卫星轨道半径大于巡天空间望远镜，所以
又因为同步卫星与赤道上物体具有相同的角速度，同步卫星轨道半径大，则由
可知
以上分析可知
故B错误；
C．由
因为同步卫星轨道半径大于巡天空间望远镜，故巡天空间望远镜的加速度大于地球同步卫星的加速度，故C正确；
D．由
考虑到稀薄大气的阻力，巡天空间望远镜轨道半径减小，故线速度会越来越大，故D错误。
故选C 。
6. 在离地面同一高度处有质量相同的三个小球a、b、c，a球以速度v0竖直上抛，b球以速度v0竖直下抛，c球以速度v0水平抛出，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 三个小球落地时动量相同
B. 从抛出到落地，三个小球的动能变化量相等
C. 从抛出到落地，三个小球的动量变化量相同
D. 从抛出到落地，c球所受重力的冲量最大
【答案】B
【解析】A．根据题意可得，三个小球着地时速度方向不同，根据动量P=mv，三个小球落地时动量大小相同，方向不同，故A错误；
B．从抛出到落地，三个小球的合力做功，即重力做功相同，根据动能定理
根据功能关系可知动能变化量相等，故B正确；
C．由三个小球a、b、c，a球以速度v0竖直上抛，b球以速度v0竖直下抛，c球以速度v0水平抛出，易得小球在到空中运动时间关系
由动量定理
可知，由于三个小球空中运动时间不同，故三个小球的动量变化量不相同，故C错误；
D．根据
I=Ft=mgt
可知，由于a球运动时间最长，故a球所受重力的冲量最大，故D错误；
故选 B。
7. 如图为曲柄连杆机构的结构示意图，其功能是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，从而驱动汽车车轮转动。曲轴可绕固定的O点做匀速圆周运动，连杆两端分别连接曲轴上的A点和活塞上的B点，已知转速为2400r/min，OA=40cm，AB=1m。下列说法正确的是（ ）
A. OA从竖直方向转到水平方向过程中，活塞的速度逐渐增大
B. 当OA在竖直方向时，活塞的速度大小为32πm/s
C. 当OA与AB垂直时，活塞的速度大小为32πm/s
D. 当OA与AB共线时，活塞的速度大小为32πm/s
【答案】B
【解析】A．根据题意，活塞可沿水平方向往复运动，所以，OA从竖直方向转到水平方向过程中，活塞的速度先增大后减小，故A错误；
B．由公式可得，A点线速度为
将A点和活塞的速度沿杆和垂直杆分解，如图所示
由几何关系有可得
故B正确；
C．同理可知，A点的速度沿杆方向，活塞的速度分解如图
所以
由几何关系得
可得
故C错误；
D．同理可知，A点在沿杆方向的分速度是0，所以活塞的速度为0，故D错误。
故选B。
8. 如图所示，一轻弹簧原长为2L，其一端固定在倾角为37°的斜面底端A点，另一端位于斜面上B点，弹簧处于原长状态。质量为m的物块P从C点由静止释放，最低到达E点（未画出），随后物块P被弹回，最高到达F点。已知AF=4L，AC=7L，物块P与斜面间的动摩擦因数，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 物块与弹簧组成的系统机械能守恒
B. 物块运动到B点的速度最大
C. 弹簧的最大压缩量为1.5L
D. 弹簧获得的最大弹性势能为
【答案】D
【解析】A．对于物块与弹簧组成的系统，由于滑动摩擦力对物体做负功，所以系统的机械能不守恒，故A错误；
B．物块运动到B点时，根据牛顿第二定律
物块继续加速下滑，知道加速度为零时速度最大，故物块运动至B点时速度不是最大，故B错误；
CD．设弹簧的最大压缩量为，此时弹簧的弹性势能为，根据能量守恒定律可得，在下滑过程，有
上滑过程，有
联立，解得
，
故C错误，D正确。
故选D。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图所示，实线和虚线分别表示振幅和频率均相同的两列简谐波的波峰和波谷，两列波的振幅为10cm，波速为0.5m/s，波长为1m，C点是BD连线的中点，下列说法正确的是（ ）
A. C点是振动加强点，其振幅为20cm
B. P、Q两处的质点始终处于平衡位置
C. 随着时间的推移，B处的质点将向A处移动
D. 从图示时刻起经过1s，D点通过的路程为20cm
【答案】AB
【解析】A．B、D连线的中点C点是振动加强区的点，其振幅为
=2A=20cm
故A正确；
B．P、Q两处的质点处于波峰和波谷的相遇点，两列波在这两处的位移始终相反，合位移为0，故B正确；
C．质点并不随波迁移，故C错误；
D．波的周期为
s
从图示时刻起经过1s，D点通过的路程为
cm
故D错误；
故选AB。
10. 如图所示，水平桌面上固定一个半圆轨道，O点为半圆轨道的圆心，一根轻绳跨过半圆轨道的A点（O、A等高），轻绳一端系在竖直杆上的B点，另一端连接小球P。现将质量为m的小球Q用轻质挂钩挂在轻绳上的AB之间，整个装置处于静止状态。已知α30°，β45°，不计一切摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 小球P的质量为
B. 静止时半圆轨道对小球P的支持力为
C. 剪断轻绳瞬间，小球P的加速度大小为
D. 将轻绳的B端向上缓慢移动一小段距离时，小球P在半圆轨道的位置不变
【答案】BD
【解析】AB．分别对两个小球受力分析，如图所示
根据几何关系知为等边三角形，因为是活结，所以轻绳的张力大小都相等，设为，对P由平衡条件得
对Q由平衡条件得
联立解得
半圆弧轨道对小球P的支持力为
小球P的质量
故A错误，B正确；
C．剪断轻绳瞬间，拉力突变为零，小球 P只受重力和支持力，此时合力为重力沿切线方向的分力，为，所以加速度大小为
故C错误；
D．将绳的B端向上缓慢移动一小段距离时，对Q球分析知， AQB变成了晾衣架问题，绳长不会变化，A到右边板的距离不变，因此角度不会发生变化，即绳子的张力也不会变化，P球没有发生位移，小球P在半圆轨道的位置不变，故D正确。
故选BD。
11. 位于坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，图甲为t=0时完整的波形图，图乙为x轴上某质点的振动图像。已知介质中a、b两质点的横坐标分别为4m、10m，则下列说法正确的是（ ）
A. 图乙可能为质点b的振动图像
B. 该波的传播速度为3m/s，t=0时波源已振动了
C. t=0时，波源的位移大小为
D. 从t=0时刻开始算起，当质点b第二次到达波峰，波源通过的路程为
【答案】BCD
【解析】A．题目描述简谐横波向x轴正方向传播，根据同侧法判断可知，t=0时刻位于b点的质点在向下振动，乙图描述振动图像t=0时刻质点向上振动，A错误；
B．由甲图可知，t=0波向x轴正方向传播的距离为
a、b间距离
所以
由乙图可知振动周期
所以波速
波源已振动时间
B正确；
C．设t=0时刻波动图像方程为
根据图像性质可知
，，
则波动图像方程为
当x=0时
C正确；
D．根据题目分析可知，t=0时刻b点经过平衡位置且向下运动，经过时间第二次到达波峰位置。所以波源振动时间也为。t=0时刻波源点经过位置且向下运动，再过时间位于位置。根据一个完整周期质点运动路程为4A，半个周期质点运动路程为2A的性质，时间可拆分为
对应质点经过路程为
D正确。
故选BCD。
12. 如图所示，一自然长度为L的弹性轻绳，其弹力与伸长量成正比，轻绳左端固定在A点，右端跨过光滑定滑轮连接一质量为m的小球，小球套在竖直固定的粗糙杆上，ABC在同一水平线上，小球从C点由静止释放，到达D点时速度恰好为零。已知A、B间的距离为L，C、D间的距离为3L，小球与杆之间的动摩擦因数为0.5，小球在C点时弹性绳的拉力为大小mg，弹性绳始终处在弹性限度内，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 下滑过程中，小球受到的摩擦力始终不变
B. 小球从C到D下滑过程中克服轻绳弹力做功为2.5mgL
C. 在D点给小球一个竖直向上的速度，小球恰好能回到C点
D. 若把小球的质量变为2m，则小球从C点由静止开始运动，到达D点时速度大小为
【答案】AD
【解析】A．当小球运动到某点P点，弹性绳伸长量是xBP，小球受到如图所示的四个力作用
其中
FT = kxBP
将FT正交分解，则FT的水平分量为
摩擦力为
故A正确；
B．根据动能定理有
解得
故B错误；
C．若小球恰能从D点回到C点，应用动能定理得
联立求解得
故C错误；
D．若只把小球质量变为2m，小球从C点由静止开始运动，到达D点时根据动能定理有
解得小球到达D点时的速度大小
故D正确；
故选AD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 阿特伍德机是由英国物理学家阿特伍德创制的用于测量加速度及验证运动定律的实验装置。某实验小组对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律如图甲所示。实验步骤如下：
①将质量均为m的A、B物体（A含挡光片，B含挂钩）用轻绳连接后，跨放在定滑轮上，系统处于静止状态，测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离H；
②在B的下端挂上质量为m0的物块C，让系统从静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为Δt。
（1）利用游标卡尺测量挡光片的宽度d，如图乙所示，读数d=______mm；
（2）如果系统机械能守恒，则关系式______成立（用题中所给物理量表示）；
（3）如果系统机械能守恒，此过程中A匀加速上升，绳子对A的拉力F=____________（用m、m0、g表示）。
【答案】（1）11.60
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
由图可知，游标卡尺的读数为
【小问2详解】
重物A经过光电门时的速度
系统动能增加量
系统重力势能的减小量为，系统机械能守恒应满足的关系式为
【小问3详解】
A、B、C整体，根据牛顿第二定律
解得
对A，根据牛顿第二定律
解得
14. 利用如图甲所示的装置探究动量守恒定律，图中O点是小球抛出点在地面上的投影。实验时，先让小球m1从斜轨上由静止释放，小球释放后落在平铺在地面的复写纸上，通过复写纸会在白纸上留下印迹，多次实验后，白纸上留下了7个印迹，用画圆法确定小球的落点P，测量平抛射程。将被碰小球m2静置于轨道末端，再将入射小球m1从斜轨上由静止释放，与小球m2相撞，并多次重复，分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N，测量平抛射程，。回答以下问题：
（1）关于本实验条件的叙述，下列说法正确的是______
A. 同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放
B. 入射小球的质量必须大于被碰小球的质量
C. 斜槽部分必须光滑
D. 轨道末端必须水平
（2）如图乙所示，用画圆法确定落点位置，三个圆中最合理的是______（填字母代号）；
（3）碰撞恢复系数的定义式为，其中v10和v20分别是碰撞前两小球的速度，v1和v2分别是碰撞后两小球的速度，该实验中碰撞恢复系数e=______（用题干中的字母表示）。若测得e=______，可以判定小球的碰撞为弹性碰撞。
【答案】（1）ABD （2）C
（3） 1
【解析】【小问1详解】
ACD．只要从同一高度由静止释放，两次摩擦力做的负功相同，小球到达轨道末端的速度相同，所以轨道不需要光滑，但轨道末端必须水平，以保证小球做平抛运动，故AD正确，C错误；
B．为了避免入射小球反弹，要保证入射球质量大于被碰小球的质量，且两者半径相等，发生对心正碰，故B正确。
故选ABD。
【小问2详解】
用半径尽可能小的圆把尽可能多的落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球的平均落点。
故选C。
【小问3详解】
[1]由题意可知，小球做平抛运动，下落的时间都相同，设为t，则恢复系数为
[2]若碰撞为弹性碰撞，则碰撞前后，动量守恒
动能守恒
解得
，
则，此时恢复系数为
15. 在刚刚结束的第33届巴黎奥运会上，中国运动员郑钦文勇夺网球女单冠军，成为中国首位奥运网球单打冠军。如图是网球比赛场地的俯视图，单打区域长为24m，宽为8.2m，发球线到网的距离x=6.4m，网的高度H=1m。某球员在发球线的中点正上方h=0.8m处，将球沿着中线所在的竖直面斜向上击出，球在飞行过程中恰好水平穿过网的上边缘。已知网球质量m=0.06kg，重力加速度g=10m/s2，网球可看作质点，不计空气阻力。
（1）求人对网球做的功W；
（2）通过计算说明网球会不会出底线。
【答案】（1）30.84J
（2）会出线
【解析】【小问1详解】
因网球恰好水平穿过网的上边缘，可知逆过程可看做是平抛运动，则由
可得
v0=32m/s
则人对网球做的功
【小问2详解】
球从球网边缘水平抛出时
解得
网球会出底线。
16. 强夯机是一种在建筑工程中对松土进行压实处理的机器，这种施工方法利用夯锤从高处自由落下，通过强大的夯击能和冲击波作用来夯实土层，从而提高地基的承载力和压缩模量，使土壤更加密实。如图是某品牌强夯机，若强夯机以恒定的输出功率将夯锤由静止开始提起，5s后达到最大速度，然后夯锤以最大速度匀速上升20s时脱钩器松开。已知夯锤进入泥土后所受阻力f与打入泥土深度d成正比，比例系数k=7.25×105N/m，强夯机的输出功率P=200kW，夯锤质量m=20t，重力加速度g=10m/s2。求：
（1）夯锤向上运动过程中的最大速度v；
（2）夯锤离开地面的最大高度h；
（3）夯锤夯入地面的深度d。
【答案】（1）1m/s
（2）25m （3）4m
【解析】【小问1详解】
强夯机的输出功率P=200kW=2×105W，夯锤质量m=20t=2×104kg。
当拉力和重力相等时速度最大，则有
P=mgvm
解得
vm=1m/s
【小问2详解】
设加速上升过程中上升的高度为h1，则有
将t1=5s代入解得
h1=4.95m
匀速上升的位移为
h2=vmt2=1×20m=20m
匀减速上升的位移为
解得
h3=0.05m
所以夯锤离开地面的最大高度
h= h1+h2+h3=25m
【小问3详解】
从开始下落到打入地面后速度为零过程中，根据动能定理可得
解得
d=4m
17. 如图甲所示，物块静置于水平台面上，现施加水平向右的推力F，F随时间t的变化关系如图乙所示。物块在t=4s时离开平台，同时撤去F，物块恰好由P点沿切线方向进入竖直光滑圆轨道。已知物块质量m=0.5kg，物块与水平台面间的动摩擦因数μ=0.8，轨道圆心为O，半径，MN为竖直直径，∠PON=37°，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，不计空气阻力。求：
（1）物块离开平台时的速度大小；
（2）平台距地面的高度h；
（3）物块在运动过程中距离地面的最大高度H。
【答案】（1）4m/s
（2）0.575m （3）1.215m
【解析】【小问1详解】
根据动量定理有
其中
Ns=18 Ns
解得
m/s
【小问2详解】
物块恰好由P点沿切线方向进入竖直光滑圆轨道，根据速度的分解有
根据竖直方向的运动规律有
解得
m
平台距地面的高度为
m
小问3详解】
P点的速度为
设物块能运动到距离O点处，则
根据几何关系有
根据牛顿第二定律有
解得
m，，
物块不能到达最高点，脱离轨道后物块做斜抛运动，竖直方向有
解得
m
物块在运动过程中距离地面的最大高度为
m
18. 如图所示，一可自由移动的光滑圆弧轨道M静置于光滑水平地面上，圆弧轨道底端水平，其右侧不远处有一顺时针转动的水平传送带，长度，传送带右侧水平轨道粗糙，一轻质弹簧右端与固定挡板相连，弹簧处于原长时左端恰好在C点。现有一质量m=0.1kg的小滑块从圆弧轨道距水平地面高为h=0.6m处自由下滑，经过传送带后压缩弹簧。已知圆弧轨道的质量M=0.3kg，传送带的速度v=5m/s，弹簧的劲度系数k=4N/m，滑块与传送带及粗糙轨道间的动摩擦因数均为μ=0.4，弹簧始终在弹性限度内，弹簧振子做简谐运动的周期，求：
（1）滑块刚滑上传送带时的速度大小；
（2）滑块从刚接触弹簧到第一次速度为零的过程中运动的距离；
（3）通过计算判断滑块能否再次滑上圆弧轨道；
（4）滑块与弹簧相互接触的时间（可能用到的数学关系：若sinθ=b，则θ=arcsinb）。
【答案】（1）3m/s
（2）0.5m （3）不能
（4）
【解析】【小问1详解】
小滑块滑下圆弧轨道的过程中，满足水平方向的动量守恒和机械能守恒
解得滑块刚滑上传送带时的速度大小
【小问2详解】
由于，可知物体滑上传送带后做加速运动，加速度
假设滑块在传送带上一直加速运动，到达传送带右端时的速度为，根据
解得
假设成立，物体刚接触弹簧时的速度为，接下来向前减速运动，根据能量守恒定律
解得向前滑行的距离
【小问3详解】
滑块被弹簧弹开，滑过传送带的过程中，根据动能定理
解得
因此不能再次滑上圆弧轨道。
【小问4详解】
滑块压缩弹簧过程中属于简谐运动的一部分，平衡位置应该在弹簧伸长处（实际弹簧没有伸长），且弹力等于摩擦力时，设弹簧伸长量为x1，根据胡克定律
可得平衡位置到弹簧原长的距离
因此第一次的振幅
从平衡位置到接触弹簧所对应相位角为，则
解得
从接触弹簧到最大位移处，所对应的相位角为，从最大位移处向左运动的过程中，也属于简谐运动，此时平衡位置在弹簧压缩x2=0.1m处，此时的振幅
从最大位移处运动到平衡位置转过的相位角为，从平衡位置到弹簧原长的过程中，设转过的相位角为，则
可得
整个运动过程转过的相位角
所用时间