湖北省武汉市华中师范大学第一附属中学2023-2024学年高三上学期11月期中检测物理试题（解析版）

华中师大一附中2023—2024学年度上学期高三期中检测物理试题考试时间：75分钟试卷满分：100分一、选择题：本大题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求；第8~11题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1.小明同学将手中的空可乐罐水平扔向垃圾桶，可乐罐的轨迹如图所示。不计空气阻力，为把可乐罐扔进垃圾桶，小明可以（）A.只减小扔可乐罐的初速度B.只减小扔出可乐罐时的高度C.只减小扔出可乐罐时人与垃圾桶的水平距离D.以上说法均不可能实现【答案】C【解析】【详解】A．可乐罐做平抛运动，设初速度为v0，抛出点距桶的高度为h，水平位移为x，则有平抛运动的时间为水平位移为抛出点的位置不变，高度不变，增大初速度，可增大水平位移，从而把可乐罐扔进垃圾桶，A错误；B．由A选项解析可知，减小扔出可乐罐时的高度，会减小可乐罐运动的时间，抛出点的位置不变，高度不变，初速度不变，水平位移会减小，从而不会把可乐罐扔进垃圾桶，B错误；CD．可乐罐抛出时的高度不变，初速度不变，只减小扔出可乐罐时人与垃圾桶的水平距离，由题图可知，会把可乐罐扔进垃圾桶，C正确，D错误。故选C。2.一不可伸长的细线套在两光滑且大小不计的定滑轮上，质量为m的圆环穿过细线，如图所示。若AC段竖直，BC段水平，AC长度等于BC长度，重力加速度为g，细线始终有张力作用，现施加一作用力F使圆环保持静止状态，则力F的最小值为（）A.B.mgC.mgD.2mg【答案】A【解析】【详解】两细绳对圆环的拉力大小相等，则合力方向斜向左上方，则当作用力F与该合力垂直时，作用力F最小，即F的最小值为故选A。3.2023年4月24日，国家航天局和中国科学院联合发布了我国首张火星全球影像图。它是天问一号环绕器携带的中分辨率相机获取的14757幅影像数据进行处理后绘制而成的。综合考虑环绕器全球遥感探测和火星车中继通信需求，工程研制团队为环绕器优化了轨道设计，确定了近火点约265千米、远火点约1.07万千米、周期约7.08小时的椭圆轨道方案，如图所示。若只考虑环绕器和火星之间的相互作用，引力常数为G，下列说法正确的是（）A.环绕器从Q到N阶段，速率逐渐变小B.环绕器从Q到N阶段，机械能逐渐变大C.题目信息可以估测火星的质量D.题目信息可以估测火星的第一宇宙速度【答案】C【解析】【详解】A．环绕器从Q到N阶段，引力做正功，则速率逐渐变大，选项A错误；B．环绕器从Q到N阶段，只有引力做功，机械能逐渐不变，选项B错误；C．根据题中数据可知椭圆长轴的长度a，根据开普勒第三定律，相当于探测器绕半径为a的原轨道运动时的周期也为T，则根据可以估测火星的质量，选项C正确；D．因火星的半径未知，则不能估测火星的第一宇宙速度，选项D错误。故选C。4.一物体从坐标原点竖直向上抛出，运动过程中受大小恒定的阻力，则该物体的图像可大致表示为（）A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】一物体从坐标原点竖直向上抛出，运动过程中受大小恒定的阻力，可知物体先向上做匀减速直线运动，到达最高点后，再向下做匀加速直线运动；根据图像的切线斜率绝对值表示速度大小可知，图像的切线斜率绝对值先逐渐减小到0，再逐渐增大。故选B。5.如图所示，绷紧水平传送带始终以恒定速度4m/s顺时针运行，质量为1kg的小物块以6m/s的初速度从传送带右端滑上传送带，经一段时间后小物块离开传送带。已知小物块与传送带间的动摩擦因数为0.2，传送带的长度为10m，重力加速度，对上述过程，下列说法正确的是（）A.小物块对传送带做功为20JB.小物块对传送带做功为48JC.带动传送带转动的电动机多做的功为40JD.带动传送带转动的电动机多做的功为50J【答案】C【解析】【详解】AB．物块的加速度大小为物块向左减速至0位移为物块向左运动的时间为向右运动至共速的时间为小物块对传送带做功为AB错误；CD．全程物块与传送带的相对位移为根据功能关系，带动传送带转动的电动机多做的功为C正确，D错误。故选C。6.如图所示，质量为1kg的木块（视为质点）被水平向左的力F压在竖直墙壁上，其压力F=kx（k为常数，x为木块位移），木块从离地面高度5m处静止释放，到达地面时速度恰减为0。若木块与墙面之间的动摩擦因数0.2，重力加速度大小为，则（）A.k=4B.k=20C.木块下滑过程中，在x=1.25m处速度最大，且最大值为5m/sD.木块下滑过程中，在x=2.50m处速度最大，且最大值为10m/s【答案】B【解析】【详解】AB．弹力随位移均匀变化，根据动能定理得A错误，B正确；CD．当重力与摩擦力相等时，木块加速度为0，速度最大，即得根据动能定理得CD错误。故选B。7.如图甲所示，质量分别为1kg、2kg、3kg的三个物块A、B、C叠放在水平面上，现对物块B施加一水平向右的拉力F，物块A、B、C的加速度与水平拉力的关系如图乙（以水平向右为正）。若物块足够长，物块A、B间的动摩擦因数为1，物块B、C间的动摩擦因数为2，物块C与地面间的动摩擦因数为3，重力加速度下列说法正确的是（）A.1=0.1B.1=0.2C.D.【答案】C【解析】【详解】由图可知，当时B开始有加速度，此时应该是ABC整体一起相对地面开始滑动，所以此时的F大小应等于整体与地面的最大静摩擦力，即有得当F2=12N，a2=1m/s2时，此时应该是AB一起与C发生相对的滑动，即有得当F3=21N，a3=4m/s2时，此时应该是B与A，B与C都发生相对的滑动，即有得故选C8.如图所示，倾角为30的光滑斜面A上放置一小球B，小球B在高为h处。给A一个水平向右的外力F使A、B恰分离。不计摩擦阻力和空气阻力，重力加速度为g，已知A、B的质量分别是3m、m，在B下降h的过程中，下列说法正确的是（）A.A的加速度为B.B的加速度为gC.外力F的大小D.外力F的做功9mgh【答案】ABD【解析】【详解】AB．由题意可知，A向右做匀加速直线运动，B做自由落体运动，设A的加速度为a，可知A、B的运动应满足解得AB正确；C．由牛顿第二定律可得C错误；D．由自由落体运动位移时间公式，对B可得则有A的位移由功的计算公式，可得外力F的做功D正确。故选ABD。9.某景区的彩虹滑梯如图所示，由两段倾角不同的直轨道（第一段倾角较大）组成，同种材料制成的粗糙斜面AB和BC高度相同，以底端C所在水平直线为x轴，顶端A在x轴上的投影O为原点建立坐标系。一游客静止开始从顶端A下滑到底端，若规定x轴所在的水平面为零势能面，则物体在两段斜面上运动过程中动能E、重力势能机械能E、产生的热量Q随物体在x轴上投影位置坐标x的变化关系图像中正确的是（）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】A．根据动能定理由于第一段斜面倾角大于第二段。可知，则Ek-x图像的斜率先大后小，A错误；B．重力势能为则Ep-x图像斜率大小等于，由于第一段斜面倾角大于第二段，则图像的斜率先大后小，B正确；C．产生的热量Q为Q-x图像为正比例关系，C正确；D．机械能为图线斜率不变，D错误。故选C。10.如图所示，一弹簧一端固定在倾角为=37的足够长的光滑固定斜面的底端，另一端拴住质量为1kg的物体P，Q为一质量为2kg的物体，弹簧的质量不计，系统处于静止状态。现给物体Q施加一个方向沿斜面向上的恒力F，此后P、Q一起运动到最高点时恰好未分离。已知sin37=0.6，cos37=0.8，g取则有（）A.恒力F的大小为36NB.恒力F刚施加给P的瞬间，P、Q间弹力大小为9.6NC.物块P的速度最大时，P、Q间弹力大小为2ND.物块P运动到最高点时，弹簧弹力大小为3.6N【答案】BD【解析】【详解】AD.由题可知，由于P、Q一起运动到最高点时恰好未分离，所以P、Q全程在做简谐运动，因此在最高点和最低点的加速度大小相同，方向相反，大小设为a，在最低点时，弹簧弹力和P、Q总重力大小相等，因此有在最高点时，由于P、Q刚分离，分别对P、Q进行分析有联立上述式子得故A错误，D正确；B.恒力F刚施加给P的瞬间，P、Q间弹力大小设为F1，对Q有得故B正确；C.物块P的速度最大时，P、Q整体处于简谐运动平衡位置，即加速度为0，此时有得故C错误。故选BD。二、非选择题：本题共5小题，共60分。11.用如图所示的演示装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内小球也随着做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的弹力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。请回答相关问题：（1）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是______。A．微元法B．等效替代法C．控制变量法D．理想化模型法（2）在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，A、C到塔轮中心距离相同，将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。匀速转动手柄，观察左右露出的刻度，左边标尺露出1格，右边标尺露出2格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为______。（3）在（2）的实验中，其他条件不变，若减小手柄匀速转动的速度，则下列符合实验实际的是______。A．左右两标尺的示数将变大，两标尺示数的比值变大B．左右两标尺的示数将变大，两标尺示数的比值变小C．左右两标尺的示数将变小，两标尺示数的比值变小D．左右两标尺的示数将变小，两标尺示数的比值不变【答案】.C..D【解析】【详解】（1）[1]在探究向心力大小F与半径r、质量m、角速度的关系时，需要先控制某些量不变，探究其中的两个物理量的关系，即用控制变量法，ABD错误，C正确。故选C。（2）[2]由可知，两球的向心力之比为12，两球的质量相等，转动半径相同，则有转动的角速度之比为1，因用皮带连接的左、右塔轮，轮缘的线速度大小相等，由v=r可知，左、右塔轮半径之比为1。（3）[3]其他条件不变，若减小手柄转动的速度，则有两钢球所需的向心力都减小，左右两标尺的示数将变小，可是向心力之比不变，即两标尺示数的比值不变，因此ABC错误，D正确。故选D。12.某实验小组用打点计时器验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带由静止开始下落。（1）对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是______。A．重物选用质量和密度较大的金属锤B．两限位孔在同一竖直面内上下对正C．精确测量出重物的质量D．用手托稳重物，接通电源后，再释放重物（2）实验中得到一条点迹清晰的完整纸带如图所示。纸带上的第一个点记为O，另选连续的三个点A、B、C进行测量，图中给出这三个点到O点的距离hA、hB和hc的值。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地重力加速度为，计算结果保留两位有效数字。打点计时器打B点时，重物速度的大小vB=______m/s。从纸带上打出O点到B点的过程中，重物减少的重力势能，与增加的动能E的大小关系是Ep______Ek（“>”“=”“<”），由公式可知其相对误差为______。为了进一步提高实验精度，该实验小组改用光电计时器验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。让钢球吸附器吸附小钢球并测量小钢球中部到光电门高度h。小钢球由静止释放，记录小钢球通过光电门所用的时间t；改变光电门的位置，重复实验，记录多组关于h、t的数据。（3）小钢球直径d为_____cm（4）为验证机械能守恒，要验证的表达式为_____（已知h，t，d及当地重力加速度g）【答案】.AB##BA.3.9.>.1.3%.1.165.【解析】【详解】（1）[1]A．重物选用质量和密度较大的金属锤，这样会减小空气阻力的影响，对减小实验误差有利，A正确；B．两限位孔在同一竖直面内上下对正，这样重物带动纸带下落时会减小纸带与两限位孔间的摩擦力，对减小实验误差有利，B正确；C．在验证机械能守恒定律时，其表达式为上式质量可以消去，因此不需精确测量出重物的质量，C错误；D．用手托稳重物，接通电源后，再释放重物，这样纸带在下落时会弯曲，增大与限位孔间的摩擦力，不利于减小实验误差，D错误。故选AB。（2）[2]已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，则有打点周期为由某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得打B点时，重物速度的大小[3]重物减少的重力势能重物增加的动能可知Ep>Ek[4]由公式，可得其相对误差为（3）[5]由题图可知，游标卡尺的主尺读数为1.1cm，游标尺的第13条刻度线与主尺的某刻度线对齐，则游标尺的读数为0.0513mm=0.65mm=0.065cm可得小钢球直径d为d=1.1cm+0.065cm=1.165cm（4）[6]时间极短的平均速度代替瞬时速度，可得小钢球中心位置经光电门时的速度为验证机械能守恒，要验证的表达式为整理可得13.如图所示，小院里的一条葫芦藤上结了三只葫芦，葫芦藤视为轻质，三个葫芦质量均为m，藤的最下一段水平缠绕在瓜架立柱上，最上一段缠绕在横梁上，与竖直方向夹角为，重力加速度为g，求藤上各段拉力的大小（从上到下将藤上各段编号为1、2、3、4）。【答案】，，，【解析】【详解】将三个葫芦视为整体，由平衡得，设藤2与竖直夹角为，对1、2之间的葫芦分析得，解得设藤3与竖直夹角为，对2、3之间的葫芦分析得，解得14.在某次自动驾驶测试中，测试车辆在平直、双车道公路（如图）上右侧车道正中间以54km/h的速度匀速行驶，某时刻探测到前方有一大型动物从左向右横穿公路，然后停在右侧车道上，恰好占据整个车道，此时车辆离动物x=36m左侧车道无来车。车载电脑经过0.4s的分析和模拟计算，开始执行应对措施。设车身宽度d=2.5m，车道宽度D=3.5m，车身在地面投影为矩形，路面与车胎间动摩擦因数可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，忽略车身各部分间运动情况的差异，求：（1）若测试车辆采取减速措施，在离动物5m以外刹停，刹车加速度至少为多大；（2）若测试车辆不减速而是通过圆弧、直线、圆弧的轨迹进入左侧车道来避让前方的动物，为防止侧滑，转向过程中车辆做圆周运动半径R的最小值；（3）在情况（2）下，为防止车辆失控，每次转向角度要尽量小，而且经过动物时留有最大距离，求左转向过程中速度方向变化量（这一过程中动物没有移动，结果可用函数式表示）。【答案】（1）；（2）30m；（3）【解析】【详解】（1）车的运动速度为15m/s，根据得刹车加速度至少为。（2）设有最大静摩擦力提供向心力，则车辆做圆周运动半径R的最小值为（3）由题意可知，车经过左转和右转，方向不变，左转弯过程向前移动距离左转过程横向位移为由几何关系得车转弯的运动半径为则左转向过程中速度方向变化量的正弦值为15.如图所示，底部带有挡板的固定斜面，倾角为，上有质量为2m的长木板A，其下端距挡板间的距离为L，质量为m的小物块B置于木板A的顶端，B与木板A之间的动摩擦因数为木板A与斜面间的动摩擦因数为无初速度释放二者，当木板滑到斜面底端时，与底部的挡板发生弹性碰撞，且碰撞时间极短。小物块B全程没有脱离木板A且没有与挡板接触，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，求：（结果的数值部分保留至小数点后两位，也可用分数表示）（1）木板A与小物块B运动过程中各阶段加速度大小；（2）从释放到A与挡板发生第二次碰撞前A与斜面摩擦产生的热量；（3）木板A长度的最小值。【答案】（1）A、B保持相对静止，，A、B相对运动A上滑时，，，下滑时，，；（2）；（3）【解析】【详解】（1）根据题意可知，小物块B与木板A之间的最大静摩擦力为假设A、B保持相对静止向下滑动，由牛顿第二定律有解得设此时A、B的静摩擦力为，对小物块B，由牛顿第二定律有解得假设成立，则第一次下滑过程中，A、B的加速度均为，木板A与挡板碰撞后，原速率弹回，小物块B相对木板A向下运动，受沿斜面向上的滑动摩擦力，对小物块B由牛顿第二定律有解得方向沿斜面向上，对木板A由牛顿第二定律有解得则木板A先减速到0，然后开始下滑，此时小物块B相对木板A向下滑，共速之前，小物块B受力情况不变，加速度不变，对木板A由牛顿第二定律有解得共速之后，A、B保持相对静止向下滑动，重复以上过程，直到木板A停在底端。（2）由（1）分析可知，A、B保持相对静止一起滑到底端，则有解得木板A第一次上滑过程有联立解得从释放到A与挡板发生第二次碰撞前A与斜面摩擦产生的热量（3）根据题意可知，A第一次碰后向上减速到0时，有，A向下加速至与B共速，则有联立解得此时A离挡板的距离为第二次碰前AB整体有解得第一次碰后AB相对位移AB多次相对位移之间构成等比数列，公比为由数学知识可得，B相对A向下的位移即A板长度至少为