山东省菏泽市2022-2023学年高三上学期11月期中物理试题（B）（含答案解析）

2022—2023学年度第一学期期中考试高三物理试题（B）2022.11注意事项：1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。2．答题前，考生务必将姓名、班级等个人信息填写在答题卡指定位置。3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑：非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。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.甲、乙两车在同一直线车道上，时刻均由静止开始加速运动，其加速度随时间变化的规律如图所示。则下列说法正确的是（）A.时刻，甲、乙的速度相同 B.时刻，甲、乙的速度相同C.时间内，甲的平均速度等于 D.时间内，乙的平均速度小于【答案】B【解析】【详解】A．图象与坐标轴围成的面积表示速度，可知时刻，甲的图线与坐标轴围成的面积小于乙，故甲的速度小于乙的速度，故A错误；B．图象与坐标轴围成的面积表示速度，可知时刻，甲的图线与坐标轴围成的面积等于乙，故甲、乙的速度相同，故B正确；CD．时刻甲乙的速度为若是匀加速直线运动，平均速度为根据图象画出甲乙的图象，可知时间内，甲的平均速度小于，乙的平均速度大于，故CD错误。故选B。2.如图，左侧是半径为R的四分之一圆弧，右侧是半径为的一段圆弧。二者圆心在一条竖直线上，小球a、b（可视为质点）通过一轻绳相连，分别静止在图示位置，整个装置静止在半空中，已知，b球在右侧圆弧的末端，（，），不计所有摩擦，则小球a、b的质量之比为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】对小球a、b受力分析如图所示，设绳子中拉力为，对小球a根据力的平衡有对小球b有联立解得故选C。3.如图所示，平直木板AB倾斜放置，小物块与木板间的动摩擦因数由A到B均匀增大，小物块从A点由静止释放，恰好可以到达B点，小物块的加速度a、动能、重力势能和机械能（取地面为零势能面）随下滑位移x变化的图像可能正确的是（）A. B.C. D.【答案】B【解析】【详解】A．根据题意，小物块从A向B是先加速后减速运动，加速度先向下后向上，方向发生了变化，所以A错误；B．设斜面的长度为L，则小物块的重力势能可以表示为B选项正确；C．下滑过程中，小物块的动能先增大后减小，但是其图线的斜率表示其所受的合力，根据题意可以判断合力是变力，与图像不符，所以C错误；D．根据功能关系，机械能的减小量等于小物块克服摩擦力所做的功，图像的斜率表示摩擦力，根据题意摩擦力逐渐增大，与图像不符，所以D错误。故选B。4.放置在水平粗糙地面上的一物体，t=0时在水平恒力F的作用下从静止开始运动，经过一段时间撤掉外力F，物体继续向前运动一段距离后停止。物体运动速度v与t的关系如图所示，则（）A.力F是摩擦力f的2倍 B.加速运动的平均速度是减速运动平均速度的2倍C.拉力的冲量大小是摩擦力冲量大小的3倍 D.整个过程拉力做功与摩擦力做功大小相等【答案】D【解析】【详解】A．根据牛顿第二定律，物体在匀加速阶段，有撤掉力后，做匀减速直线运动，有结合图线可得所以故A错误；B．根据平均速度公式可得加速阶段和减速阶段的平均速度大小均为故B错误；C．力对物体冲量为由于力F是摩擦力f的3倍，而摩擦力的作用时间是力F作用时间的3倍，所以二者冲量大小相等，故C错误；D．在整个过程中，根据动能定理有即整个过程拉力做功与摩擦力做功大小相等，故D正确。故选D。5.如图所示，弹簧下端固定，上端自由伸长到O点，将质量为m的物块从上方B处由静止释放，物块压缩弹簧至最低点A后恰能返回到O点，物块与斜面间动摩擦因数处处相同，则（）A.物块从B到O加速，从O到A减速B.物块从B到O加速度恒定，从O到A加速度先减小后增大C.物块下滑过程中速度最大的位置比上滑过程中速度最大的位置更接近A点D.物块最终可能静止在O点【答案】B【解析】【详解】ABD．物块从上方B处由静止释放向下运动，说明到达O点后，物块继续向下运动压缩弹簧，当重力沿斜面向下的分力等于滑动摩擦力与弹簧弹力之和时，加速度为0，此位置并不在O点，应在O点与A点之间的某点（C），接着弹力继续增大，则物块向下减速运动，则物块从B到O加速度恒定，O到C加速度减小，C到A加速度反向增大，物块返回到O点后，因为，则不可能静止在O点，故AD错误，B正确；C．物块下滑过程中速度最大时，有物块上滑过程中速度最大时，有由此可知则物块下滑过程中速度最大位置比上滑过程中速度最大的位置更远离A点，故C错误。故选B。6.如图所示，叠放在水平转台上的物体A、B、C正随转台一起以角速度匀速转动（均未发生相对滑动）。物体A、B、C的质量分别为3m、2m、m，各接触面间的动摩擦因数都为，物体B、C离转台中心的距离分别为r、1.5r。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。以下说法正确的是（）A.物体B对物体A的摩擦力最大为B.物体C与转台间的摩擦力大于物体A与物体B间的摩擦力C.转台的角速度有可能恰好等于D.若角速度缓慢增大，则物体A与物体B将最先发生相对滑动【答案】A【解析】【详解】ACD．对物体A、B整体，有（3m+2m）ω2r≤μ（3m+2m）g对物体C，有mω2（1.5r）≤μmg对物体A，有3mω2r≤μ（3m）g联立解得ω≤即不发生相对滑动时，转台的角速度ω≤可知物体A与物体B间的静摩擦力最大值Ffm=3m·r·=2μmg若角速度ω缓慢增大，则物体C将最先发生相对滑动，故A正确，CD错误；B．由于物体A与物体C转动的角速度相同，由摩擦力提供向心力，有m×1.5rω2<3mrω2即物体C与转台间的摩擦力小于物体A与物体B间的摩擦力，故B错误。故选A。7.2017年8月我国FAST天文望远镜首次发现两颗太空脉冲星，其中一颗星的自转周期为T，假设该星球恰好能维持自转而不瓦解。地球可视为球体，其自转周期为，同一物体在地球赤道上用弹簧测力计测得重力为两极处的。则该脉冲星的平均密度与地球的平均密度之比是（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】由题可知，星球恰好不瓦解，则联立解得故星球的平均密度为同理在地球上有故地球的平均密度为两星球的平均密度之比为故选A。8.如图所示，武装直升机的桨叶旋转形成的圆面面积为S，空气密度为ρ，直升机质量为m，重力加速度为g。当直升机向上匀速运动时，若空气阻力恒为f，不计空气浮力及风力影响，下列说法正确的是（）A.直升机悬停时受到的升力大小为B.直升机悬停时发动机的功率为0C.直升机向上匀速运动时，螺旋桨推动的空气流量为D.直升机向上匀速运动时，螺旋桨推动的空气流量为【答案】D【解析】【详解】A．直升机悬停时受到的升力大小为mg，故A错误；B．直升机悬停时，受到的升力为mg，以空气为研究对象，根据牛顿第三定律可知，空气受到向下的推力为mg，根据动量定理可得所以螺旋桨推动空气的速度为单位时间内发动机做的功数值即为发动机的功率故B错误；CD．直升机向上匀速运动时，受到的升力为mg+f，以空气为研究对象，根据牛顿第三定律，空气受到向下的推力为mg+f，根据动量定理可得所以螺旋桨推动空气的速度为螺旋桨推动的空气流量为故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，从地面上同一位置抛出两个相同的小球a、b，分别落在地面上的M、N点，两球运动的最大高度相同，空气阻力不计，下列说法正确的是（）A.b球在空中速度变化的快 B.抛出时b球的动能较大C.整个过程中a、b两球动量的变化量相同 D.整个过程中b球动能的变化量较大【答案】BC【解析】【详解】A．不计空气阻力，两球都是只受重力，所以加速度相同，两球在空中速度变化快慢相同，故A错误；C．两球运动的最大高度相同，加速度相同，故飞行时间相同，两球的速度变化量相同，则整个过程中a、b两球动量的变化量相同，故C正确；B．两球运动的最大高度相同，则竖直分速度相同；b球运动的水平距离大，水平分速度大，则抛出时b球的速度较大，动能较大，故B正确；D．空气阻力不计，两球只受重力作用，机械能守恒；落地时的动能等于抛出时的初动能，则动能变化均为零，两球的动能变化量相同，故D错误。故选BC。10.如图甲，“胸口碎大石”是民间杂耍的保留节目（危险节目，请勿模仿）。其原理如图乙所示，皮囊A放置在水平地面上，上面压着一块质量的石板，质量的铁锤，以的速度，竖直向下砸中石板，碰撞时间极短，铁锤与石板瞬间达到共同速度，之后忽略手持锤的作用力，且向下匀变速运动2cm减速到零，取重力加速度。则（）A.铁锤与石板碰后瞬间达到的共同速度为0.5m/sB.铁锤与石板碰撞过程损失的机械能为75JC.碰后向下减速到零的过程，皮囊对石板的平均作用力为975ND.碰后向下减速到零的过程，皮囊对石板的冲量大小【答案】AC【解析】【详解】A．铁锤与石板碰撞，动量守恒，有解得故A正确；B．系统损失的机械能为故B错误；C．铁锤与石板共速后，根据动能定理解得故C正确；D．由动量定理可得解得皮囊对石板的冲量大小为故D错误。故选AC。11.行星各自卫星的轨道可以看作是圆形的。某同学根据a行星和b行星的不同卫星做圆周运动的半径r与周期T的观测数据，作出如图所示的图像，其中图线A是根据a行星的不同卫星的数据作出的，图线B是根据b行星的不同卫星的数据作出的。已知图线A的斜率为，图线B的斜率为，a行星半径为b行星半径的n倍，则（）A.a行星与b行星的质量之比为 B.a行星与b行星表面的重力加速度之比为C.a行星与b行星的第一宇宙速度之比为 D.a行星与b行星的平均密度之比为【答案】AC【解析】【详解】A．根据万有引力提供向心力整理得可得a行星与b行星的质量之比为故A正确；B．根据万有引力与重力的关系整理得可得a行星与b行星表面的重力加速度之比为故B错误；C．根据万有引力提供向心力可得a行星与b行星的第一宇宙速度之比为故C正确；D．平均密度为a行星与b行星的平均密度之比为故D错误。故选AC12.如图所示，在倾角θ=30°的光滑斜面上，放有两个质量分别为1kg和2kg的可视为质点的小球A和B，两球之间用一根长为L=0.2m的轻杆相连，小球B到水平面的高度h=0.1m。两球从静止开始下滑到光滑的水平面上，不计球与地面碰撞时的机械能损失，g取10m/s2，则下列说法正确的是（）A.下滑的整个过程中A球的机械能守恒B.下滑的整个过程中两球组成的系统机械能守恒C.两球在光滑水平面上运动时的速度大小为2m/sD.下滑的整个过程中杆对B球所做的功为【答案】BD【解析】【详解】B．在下滑的整个过程中，只有重力对系统做功，所以系统的机械能守恒，故B正确；A．B球在水平面上滑行、而A球在斜面上滑行的一小段时间内，杆的弹力对A做功，所以A球的机械能不守恒，故A错误；C．两球在光滑水平面上运动时的速度大小记为v，根据系统机械能守恒可得代入数据解得故C错误；D．系统下滑的整个过程中B球机械能的变化量为代入数据可得故D正确。故选BD。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.某同学用如图甲所示装置测量当地的重力加速度。在铁架台下端固定一个光电门，让小球从光电门正上方某处由静止下落，穿过光电门时，与光电门相连的计时器测量挡光时间t。（1）首先用游标卡尺测量小球的直径，示数如图乙所示，小球的直径d=________mm。（2）该同学由不同的高度由静止释放小球，测得小球下落的高度为h时，经过光电门时的时间为，则小球经过光电门时的速度v=______，并作出v2-h的图像，如图丙所示，若图线的斜率为k，可计算出g=_________m/s2。【答案】①.5.25②.③.【解析】【详解】（1）[1]20分度的游标卡尺的读数为（2）[2]由速度的定义可得[3]由速度位移公式得可得14.某同学设计了如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。左侧铁架台的横杆上固定有一个拉力传感器，将小球（可视为质点）用不可伸长的细线悬挂在传感器上。右侧有两个竖直杆固定在底座上，杆上分别装有可沿竖直杆移动的刻度尺和激光笔，激光笔水平放置。实验步骤如下：①使小球自由静止在最低点，调整激光笔的高度，使水平细激光束与小球的底部保持相平，记录此时拉力传感器的示数T0；②调节刻度尺的高度，使零刻线与细激光束保持相平，并固定刻度尺；③将激光笔上移，使水平细激光束经过细线的悬点O，读取刻度尺读数即为细线的长度L；④将激光笔移动到与高度差为h（h≤L）的位置Q处（如图甲中所示），把小球拉至该处，并使小球的底部与水平细激光束保持相平。释放小球，读出小球下摆过程中拉力传感器最大示数T；⑤改变激光笔的高度，重复步骤④；⑥整理器材；（1）若选取题中的T0、L及步骤④中的一组数据h和T，进行验证机械能守恒定律，若传感器最大示数T满足T=_______（用T0、L、h表示）时，则可验证小球从初始位置摆至点的过程中机械能守恒定律成立。（2）该同学采用图像法处理数据。多次实验得出多组T和h的据数，在坐标纸上描点连线做出T-h图像如图乙所示。理论上图乙中的a和b数值满足a=_______b（填上合适的数字）关系时，则可验证小球下摆过程中机械能守恒定律成立。（3）由于小球运动中受到空气阻力等因素影响，造成小球下摆过程中机械能会有损耗。若图乙中a=1.45N，b=0.5N，根据图乙可知，小球自h（h<L）处由静止释放，至下摆到最低点的过程中，损耗的机械能占初态机械能的_______%（取点为重力势能零势点）。【答案】①.②.3③.5【解析】【详解】（1）[1]以点为重力势能零势点，初态小球的机械能为重力势能点处的机械能为动能在最低点由牛顿第二定律可得即又联立可得（2）[2]若机械能守恒，则即联立得得当时，当时得（3）[3]由，，小球自h处由静止释放时的机械能为由图乙可知图像的表达式在最低点时即最低点时机械能得损耗的机械能占初态机械能的百分比为15.“奔跑吧”设计了一款“快步流星”游戏，如示意图所示，0刻度线正上方有排球，计时按钮置于嘉宾要挑战的距离处。某嘉宾选择挑战11m，他从15m处起跑，跑到计时按钮时按下按钮，排球由静止开始下落，他恰好接到排球（即挑战成功）。若嘉宾起跑的加速度为，运动过程中的最大速度为10m/s，不计他按下按钮的时间，重力加速度g取，求：（1）他按下按钮时的运动速度大小；（2）排球下落前距地面的高度。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）嘉宾加速阶段通过的位移为计时器与嘉宾起跑点间的距离为则嘉宾按下计时器按钮时仍处于加速阶段，由匀变速运动解得（2）嘉宾按下按钮后做加速运动的时间为匀速运动的时间为所以排球下落的高度为解得16.如图甲所示，用不可伸长轻绳将质量为的物块A悬挂在O点，轻绳长度为。初始时，轻绳处于水平拉直状态，现将物块A由静止释放，当A下摆至最低点时，恰好与静止在水平面上的长木板B发生弹性碰撞（碰撞时间极短）。长木板B的质量为，长木板B的左端放置有可视为质点的小物块C，小物块C的速度随时间变化图像如图乙所示，小物块C的质量为，在运动过程中，小物块C未从长木板B上掉落。重力加速度g取，不计空气阻力的影响。求：（1）碰撞前瞬间轻绳拉力的大小；（2）小物块C与长木板B间的动摩擦因数以及长木板B与地面间的动摩擦因数。【答案】（1）；（2），【解析】【详解】（1）设物块A与长木板B碰撞前瞬间的速度大小为，对物块A由静止释放运动到最低点的过程，根据动能定理有解得则根据牛顿第二定律有解得（2）由题图乙可知小物块C相对长木板B滑动过程中的加速度大小为解得设碰撞后瞬间物块A和长木板B的速度分别为、，物块A与长木板B发生弹性碰撞，根据动量守恒定律有再根据机械能守恒有解得在0~1s时间内，设长木板B的加速度大小为，根据牛顿第二定律有由题图乙知时，长木板B和小物块C达到共速度，且对长木板B解得17.2022年第24届冬季奥林匹克运动会在北京和张家口举行，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一，滑雪大跳台的赛道主要由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成，其场地可以简化为如图甲所示的模型。图乙为简化后的跳台滑雪雪道示意图，AO段为助滑道和起跳区，OB段为倾角的着陆坡。运动员从助滑道的起点A由静止开始下滑，到达起跳点O时，借助设备和技巧，以与水平方向成角（起跳角）的方向起跳，最后落在着陆坡面上的C点。已知运动员在O点以20m/s的速率起跳，轨迹如图，不计一切阻力，取。求：（1）运动员在空中运动的最高点到起跳点O的距离；（2）运动员离着陆坡面的距离最大时的速度大小；（3）运动员到达C点与O点间的距离。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）从O点抛出时的水平速度竖直速度运动员到达空中最高点时竖直速度减为零，则用时间水平位移竖直位移运动员在空中速度最小时的位置与起跳点O的距离（2）沿垂直斜面方向的初速度平行斜面的速度垂直斜面的加速度经时间离斜面最远此时速度为（3）设O、C间的距离为L，则沿斜面方向做匀加速运动，平行斜面的加速度解得L=80m18.如图所示，水平传送带以的速度做