山东省青岛市四区2023-2024学年高三上学期期中联考物理试题（解析版）

PAGE2024学年度第一学期期中考试高三物理注意事项：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.如图甲所示，细线下悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器内装上墨汁。当注射器在竖直面做小角度内摆动时，沿着垂直于摆动方向匀速拖动一张硬纸板，注射器流出的墨水在硬纸板上形成了如图乙所示的曲线。关于图乙所示的图像，下列说法中正确的（）A.匀速拖动硬纸板移动距离L的时间等于注射器振动的周期B.可以利用x轴作为时间坐标轴，可以用y轴表示注射器振动的位移C.拖动硬纸板的速度越大，注射器振动的周期越短D.拖动硬纸板的速度越大，注射器振动的周期越长〖答案〗B〖解析〗A．从图中可以看出，当硬纸板移动距离L，注射器完成了两个周期性运动，故硬纸板移动距离L的时间等于注射器振动的周期的两倍，故A错误；B．当匀速拖动硬纸板时，运动的时间与硬纸板运动的距离成正比，即可以用硬纸板运动的方向作为时间轴；而注射器在y轴方向上运动，故可以用y轴表示注射器振动的位移，故B正确；CD．注射器振动周期只与自身的运动有关，与硬纸板的运动情况无关，故CD错误。故选B2.物块沿直线以一定的初速度匀减速滑行2m后停下，已知物块通过前0.5m用时为，则物块通过最后0.5m用时（）A. B. C. D.〖答案〗A〖解析〗设物块的初速度为，减速过程中的加速度大小为，全程位移为，前0.5m的位移为，后0.5m的位移为，物块运动到时的速度为，后通过0.5m所用的时间为，则有，，，方程联立解得或因为最后的0.5m平均速度比最初的0.5m小，用时较长，则需要舍弃，故物块通过最后0.5m用时为故选A。3.利用智能手机的加速度传感器可测量手机自身的加速度。用手掌托着智能手机，打开加速度传感器，从静止开始迅速上下运动，得到如图所示的竖直方向加速度随时间变化的图像，该图像以竖直向上为正方向。下列说法正确的是（）A.手机一直没有离开手掌B.时刻手机运动到最高点C.时刻手机开始减速上升，时刻速度为0D.时刻手机开始减速上升，时间内手机所受的支持力一直减小〖答案〗D〖解析〗A．由图可知，手机的加速度某一段时间内等于重力加速度，则手机与手掌没有力的作用，手机可能离开过手掌，故A错误；B．根据可知图像与坐标轴围成面积表示速度变化量，可知手机在时刻速度为正，还没有到最高点，故B错误；C．根据图像与坐标轴围成面积表示速度变化量，可知手机在时刻前后速度均为正，运动方向没有发生改变，故C错误；D．由图可知时刻后加速度变为负值，速度依旧为正，则手机开始减速上升。时间内加速度向上不断减小，根据牛顿第二定律得得可知加速度由向上到向下的过程中支持力一直减小。故D正确。故选D。4.实验室对一款市场热销的扫地机器人在材质均匀的水平地板上进行相关测试。通过测试获得机器人在直线运动中水平牵引力大小随时间的变化关系如图甲所示，以及相同时段机器人的加速度随时间变化关系如图乙所示。若不计空气阻力，重力加速度下列说法正确的是（）A.机器人的质量为6kgB.机器人与水平桌面间的最大静摩擦力为6NC.0～4s内，合外力的冲量为13.5N·sD.0～4s内，合外力做的功为12J〖答案〗C〖解析〗B．结合甲、乙图像可知，1s时机器人的加速度恰好为零，有由甲图中图线的比例关系，可得1s时牵引力为联立，解得机器人所受最大静摩擦力等于滑动摩擦力，即滑动摩擦力大小也为3N。故B错误；A．同理，4s时有解得故A错误；C．由动量定理可得0～4s内，合外力的冲量为根据乙图中图线与横坐标所围面积表示，可得依题意，机器人初速度为零，所以4s末的速度值为。联立，解得故C正确；D．由动能定理可得0～4s内，合外力做的功为故D错误。故选C。5.智能呼啦圈轻便美观，深受大众喜爱。如图甲，将带有滑轮的短杆一端穿入腰带外侧轨道，另一端悬挂一根带有配重的轻绳，将腰带水平系在腰间，通过人体扭动，配重会随短杆做水平匀速圆周运动。其简化模型如图乙所示，悬挂点P到腰带中心点O的距离为0.2m，绳子与竖直方向夹角为θ，绳长为0.5m，可视为质点的配重质量为0.5kg，重力加速度，下列说法正确的是（）A.增大转速，腰带受到的合力变大B.增大转速，则身体对腰带的摩擦力增大C.当用力转动使θ变大时，配重运动周期变小D.当使用者掌握好锻炼节奏后能够使θ稳定在37°，此时配重的角速度为5rad/s〖答案〗C〖解析〗A．运动过程中腰带可看作不动，所以腰带合力始终为零，保持不变，故A错误；B．若增大转速，配重做匀速圆周运动的半径变大，绳与竖直方向的夹角θ将增大，竖直方向水平方向则拉力T变大，向心力变大，对腰带分析可得知，竖直方向故腰受到腰带的摩擦力不变，故B错误；CD．对配重，由牛顿第二定律可得解得当θ稳定在37°时角速度为rad/s结合可知当θ变大时，配重运动周期变小，故C正确，D错误。故选C。6.如图，两光滑直杆OA、OB成60°夹角固定在竖直平面内，其角平分线OC竖直。质量均为m的甲、乙两小环套在杆上，用轻质弹簧相连，开始时两环在同一高度且弹簧处于原长状态。将两环同时由静止释放，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。在两环沿直杆下滑的过程中，下列说法正确的是（）A.两环的加速度一直减小B.两环的速度先增大后减小C.两环与杆间的弹力先增大后减小D.两环的加速度为零时，弹簧的弹性势能最大〖答案〗B〖解析〗AB．根据对称性可知，两环在沿直杆下滑的过程中运动情况相同。以甲环为研究对象，在下滑的过程中受到重力、垂直杆向左上的弹力以及弹簧伸长产生的水平向右的弹力。沿杆和垂直与杆建立坐标系：沿杆方向，随着甲环的下滑，重力沿杆的分力不变，弹簧弹力沿杆方向的分力不断增大，甲环做加速度不断减小的加速运动；当弹簧弹力沿杆的分力与重力沿杆的分力相等时，甲环加速度为零，速度达到最大值；之后甲环的继续下滑过程中，弹簧弹力沿杆的分力大于重力沿杆的分力，甲环做加速度不断增大的减速运动直到速度减小到零，故A错误，B正确；CD．垂直杆方向，重力垂直杆的分力和弹簧弹力垂直杆的分力的矢量合平衡杆对环的弹力，随着环沿杆的下滑，弹簧形变不断增大，弹簧弹力不断增大，弹簧弹力垂直杆的分力不断增大，杆对环的弹力不断增大，当两环的速度为零时，弹簧的弹性势能最大，故C、D错误。故选B。7.如图甲，某高架桥的引桥可视为一个倾角为30°的斜面。一质量m=2000kg的电动汽车从引桥底端由静止开始加速，其加速度a随速度v变化的关系如图乙所示，电动汽车的速度达到1m/s后，牵引力功率保持恒定。已知行驶过程中电动汽车受到的阻力（摩擦和空气阻力）不变，重力加速度。下列说法正确的是（）A.电动汽车所受阻力为4000NB.电动汽车速度达到1m/s后，牵引力功率为24kWC.第1s内电动汽车牵引力功率P与时间t满足P=14000tD.第1s内电动汽车机械能的增加量等于牵引力与阻力做功的代数和，大小为12000J〖答案〗C〖解析〗A．根据图像乙可知，匀加速过程的末速度（恒定功率时的初速度）与牵引力保持恒定功率过程的最大速度分别为（图中每小格为）根据牛顿第二定律有解得故A错误；B．电动汽车速度达到1m/s后，根据上述可知牵引力功率为14kW，故B错误；C．第1s内电动汽车做匀加速直线运动，则牵引力为根据上述有，解得故C正确；D．根据功能关系可知，第1s内电动汽车机械能的增加量等于牵引力与阻力做功的代数和，大小为其中等于1s，解得E=6000J故D错误。故选C。8.“雨打芭蕉”是文学中常见的抒情意象。当雨滴竖直下落的速度为v时，为估算雨打芭蕉产生的压强p，建立以下模型：芭蕉叶呈水平状，落到芭蕉叶上的雨滴一半向四周溅散开，溅起时竖直向上的速度大小为，另一半则留在叶面上。已知水的密度为，不计重力和风力的影响，则压强p为（）A. B. C. D.〖答案〗D〖解析〗设芭蕉叶的面积为S，t时间内落到芭蕉叶上面雨滴的质量m=；根据题意有一半的雨滴向四周散开，设竖直向上为正方向，根据动量定理可知另一半则留在叶面上，根据动量定理根据压强定义式联立解得故选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。9.一列机械波沿x轴正向传播，图甲是t=0时的波形图，图乙是介质中质点M的振动图像，已知t=0时M点位移为，下列说法正确的是（）A.该机械波的波速为1.0m/sB.M点的横坐标可能为1.5mC.t=0时，M点振动方向向下D.t=1.0s时，M点位移仍〖答案〗ACD〖解析〗A.由甲图可知，波长为4m，由乙图可知，周期为所以波速A正确；BC．根据乙图分析，t=0时，M点振动方向向下，机械波向x轴正方向传播，故t=0时刻，x＝1.5m处的质点正向y轴正方向运动，M点的横坐标不可能为1.5m，B错误，C正确；D.t=1.0s时，根据乙图，由于对称性可知，M点位移为，D正确。故选ACD。10.如图，倾角为θ斜面固定在墙角，质量为M的尖劈放置在斜面上，尖劈右侧面竖直，用与斜面平行的轻绳系住一个质量为m的球，球与尖劈的接触面光滑，斜面与尖劈间摩擦力恰好为0，整个系统处于静止状态。沿球心O对球施加一个水平向左的恒力F后，系统仍处于静止状态。下列说法正确的是（）A.对球施加水平推力后，轻绳的拉力可能变大B.对球施加水平推力后，尖劈对斜面的压力一定变大C.尖劈的质量M与球的质量m之比为D.对球施加水平推力后，斜面与尖劈间的摩擦力可能仍为0〖答案〗BC〖解析〗A．以球为研究对象，轻绳与水平方向夹角也为θ，则可知对球施加水平推力后不影响竖直方向力的大小，轻绳的拉力不变，故A错误；B．以尖劈和球整体为研究对象，对球施加水平推后，尖劈对斜面的压力=（M+m）gcosθ+Fsinθ则一定变大，选项B正确；C．不加力F时对球分析可知，尖劈对球的支持力则球对尖劈的压力对尖劈分析可知解得选项C正确；D．以尖劈和球整体为研究对象，不加力F时T=（M+m）gsinθ施加推力F后，轻绳拉力T不变，总重力不变，要保持平衡，有T+Fcosθ=（M+m）gsinθ+f则斜面对尖劈的摩擦力沿斜面向下，斜面对尖劈的摩擦力不可能为0，故D错误。故选BC。11.中国在2030年之前将实现载人登月。假设质量为m的飞船到达月球时，在距离月球表面的高度等于月球半径处先绕月球做匀速圆周运动，周期为。已知月球自转周期为，月球半径为R，万有引力常量为G，下列说法正确的是（）A.地球上发射飞船的速度至少为11.2km/hB.飞船绕月球做匀速圆周运动时，其内部物体处于完全失重状态C.当飞船停在月球纬度60°的水平面上时，其随月球自转向心加速度为D.当飞船停在月球赤道的水平面上时，受到的支持力为〖答案〗BD〖解析〗A．根据第二宇宙速度的特点可知，地球上发射飞船的速度应小于11.2km/h，故A错误；B．飞船绕月球做匀速圆周运动时，其内部物体处于完全失重状态，故B正确；C．当飞船停在月球纬度60°的区域时，自转半径为r=Rcos60°自转向心加速度为故C错误；D．当飞船停在月球赤道的水平面上，设水平面对其支持力大小为F，对飞船受力分析，由牛顿第二定律可得：在距离月球表面的高度等于月球半径处先绕月球做匀速圆周运动，周期为，则有解得故D正确；故选BD。12.如图，倾角为30°的光滑斜面固定在水平地面上，斜面底端有一垂直于斜面的固定挡板，质量均为4kg的A、B两物体用轻弹簧拴接。对物体B施加一沿斜面向下的压力F，使B静止于P点。撤掉力F，当B运动至最高点时，A刚要离开挡板。已知弹簧的劲度系数为200N/m，重力加速度，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是（）A.物体B运动过程中，A、B和弹簧组成的系统机械能及动量均守恒B.物体B静止于P点时弹簧的形变量是0.3mC.物体B静止于P点时，压力F的大小为40ND.弹簧弹性势能最大值为8J〖答案〗BC〖解析〗A．物体B运动过程中，对A、B、弹簧组成的系统只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒，可系统在沿斜面方向受合外力不等于零，因此系统的动量不守恒，故A错误；BC．当B运动至最高点时，A刚要离开挡板，对A由共点力平衡条件得kx1=mgsinθB在最高点时受弹力方向沿斜面向下，此时加速度最大，对B，由牛顿第二定律得kx1+mgsinθ=ma联立解得a=2gsinθ由简谐运动的对称性，当物体B运动到最低点时，加速度最大，大小仍为a，方向沿斜面向上，在撤去压力F的瞬间，B所受合外力大小就等于撤去的压力F的大小，由牛顿第二定律得F=ma=2mgsinθ代入数据得F=40N物体B静止于P点时弹簧的形变量故BC正确；D．在P点时弹力最大，弹性势能最大故D错误。故选BC。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.如图甲、乙，是两种“验证机械能守恒定律”的实验方案。（1）图甲中，释放纸带前，正确的操作方式是___________。（2）图乙中，将拉力传感器固定在天花板上，不可伸长的细线一端连在拉力传感器上的O点，另一端系住可视为质点的钢球。开始钢球静止于最低位置，此时拉力传感器示数为，重力加速度为g，则钢球质量m=___________；将钢球拉至细线与竖直方向成θ角度由静止释放，记下传感器的最大示数F，改变θ角，重复操作，记下每次传感器的最大示数F，并作出图像，如果钢球的机械能守恒，下列图像合理的是___________。〖答案〗（1）C（2）C〖解析〗（1）[1]为了减小阻力，两限位孔与纸带要在同一竖线上，用手提重物时，为充分利用纸带，重物应尽量靠近打点计时器；故选C。（2）[2]根据题意，由平衡条件有解得m=[3]根据机械能守恒则有在最低点拉力与重力的合力提供向心力联立解得图线为斜率为负的一次函数；故选C。14.如图是某校兴趣小组在做“验证动量守恒定律”实验时设计的装置。已知该装置由弧形轨道和平直轨道两部分组成，弧形轨道下端与平直轨道相切，a、b两滑块材料、表面粗糙程度均相同。其操作步骤如下：①将装置放在水平桌面上；②如图甲，将滑块a从弧形轨道上某点由静止释放，一段时间后停在平直轨道上，用刻度尺测出滑块在平直轨道的滑行距离；③如图乙，将滑块b放置在平直轨道左端，再次将滑块a从同一点由静止释放，两滑块碰撞后同向运动，最终均静止在平直轨道上，测出两滑块在平直轨道上的滑行距离、；回答以下问题：（1）为了完成实验，该小组还需用到的测量工具是___________。（2）该实验中需满足的条件是___________。A．圆弧轨道必须光滑B．平直轨道必须水平C．滑块a的质量必须大于b的质量（3）若a、b质量之比为k，关系式___________成立则说明两滑块碰撞过程中动量守恒，关系式___________成立则说明两滑块之间发生弹性碰撞（用题目中所给符号表示）。（4）实际的操作中滑块与平直轨道之间存在摩擦阻力，这会造成两滑块a、b碰撞后动量之和___________（填“大于”“等于”或“小于”）碰撞前滑块a的动量。〖答案〗（1）天平和刻度尺（2）C（3）（4）等于〖解析〗（1）[1]设两滑块在水平轨道上滑动的加速度为a，则实验中滑块a碰撞前的速度实验中滑块a、b碰撞后的速度为，若a、b两滑块碰撞过程中满足动量守恒，规定向右为正方向，则解得应测量滑块的质量和距离，测量工具为天平和刻度尺。（2）[2]A．倾斜轨道不一定必须光滑，只要滑块a到达底端时的速度相同即可，故A错误；B．因两滑块的材料相同，表面粗糙程度相同，则根据可知，无论轨道是否水平，则两滑块在轨道上运动的加速度都相同，则平直轨道不一定必须水平，故B错误；C．为防止滑块a与滑块b碰后反弹，则滑块a的质量必须要大于滑块b的质量，故C正确；故选C。（3）[3]根据上述分析可知若a、b质量之比为k，则应满足[4]若滑块a、b之间的碰撞为弹性碰撞，则满足则有（4）[5]实际的操作中滑块与平直轨道之间存在摩擦阻力，对两滑块碰撞过程中的动量守恒无影响。15.如图，沿水平方向的长绳上存在两个振动周期相同的波源A、B，波源A向下起振，波源B向上起振，绳上的O点位于AB之间。若只有波源A振动，测得A起振16s后O处的质点第一次到达波峰；若只有B振动，测得B起振8s后O处的质点第一次到达波峰。已知OA=100m，OB=60m。（1）求该介质中波沿水平方向传播的周期T；（2）若两波源同时开始振动，请判断O点是振动加强点还是振动减弱点。〖答案〗（1）8s；（2）加强点〖解析〗（1）因为在相同介质中波的波速相同，且两波的振动周期相同，则波长相同。若只有波源A振动，A起振16s后O处的质点第一次到达波峰，则有若只有B振动，测得B起振8s后O处的质点第一次到达波峰，则有联立解得（2）若两波源同时开始振动，O点到两波源的路程差为路程差为半波长的奇数倍，但波源起振方向相反，则O点是振动加强点。16.今年中秋、国庆“双节”叠加，人们旅游热情高涨，餐饮酒店也迎来了客流高峰，用工需求增大，部分餐饮企业“招聘”了一批“机器人服务员”（图甲）。工作时只需让机器人停靠在出餐口，厨师将餐盘放在机器人的托盘上，点击屏幕上桌号，机器人就能自己进行配送。某次配送过程中，机器人服务员正在沿图乙中电脑规划的路线给16号桌送餐，已知弧长和半径均为4m的圆弧BC与直线路径AB、CD相切，AB段长度为4m，CD段长度为12m，机器人以2m/s的速度匀速率通过ABC段时餐盘与托盘恰好不发生相对滑动，通过C点之后在某位置开始做匀减速直线运动，最终停在16号桌旁的D点。求：（1）餐盘和托盘间动摩擦因数μ：（2）餐盘和托盘不发生相对滑动情况下，配送过程从A点到D点的最短时间t。〖答案〗（1）0.1；（2）11s〖解析〗（1）餐盘与托盘恰好不发生相对滑动，摩擦力提供向心力有解得（2）机器人以2m/s的速度匀速率通过ABC段的时间为s设机器人在CD段匀速的时间为，则位移为匀减速时的加速度为设减速的时间为，则有解得总时间为=11s17.图甲是游乐场中一款深受小朋友喜爱的射击游戏，设备中水枪内部存有一定量的水，投币后水枪能绕中轴自由转动且持续发射水柱，玩家通过调整发射方向和发射速率击中前方竖直液晶屏上的目标，水柱打到液晶屏上后沿屏幕流入下方水槽。如图乙，水枪正对液晶屏以的速率发射水柱，已知枪口朝上与水平方向夹角为θ=37°，枪口与液晶屏间水平距离L=1.2m，与水槽底面间竖直距离h=0.5m，水柱的横截面积，水的密度，重力加速度，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计空气阻力。求（结果保留两位有效数字）：（1）水枪对出射水柱做功的功率P；（2）水柱击中屏幕位置距水槽底面的高度H；（