2023-2024年山西省吕梁市高三上学期期中物理试题(解析版)

吕梁市2023-2024学年度高三年级阶段性测试物理试题一、选择题1.年月日时分，全球首枚液氧甲烷火箭朱雀二号在我国酒泉卫星发射中心成功发射，火箭进入预定轨道，实验任务取得圆满成功。下列说法正确的是（）A.火箭的速度越大，加速度越大B.火箭的速度变化越大，加速度越大C.火箭的速度变化越快，加速度越大D.火箭的加速度方向总是与速度的方向相同【答案】C【解析】火箭的速度越大，若速度变化量为零，则加速度为零，故加速度不一定越大，故A错误；火箭的速度变化越大，若发生速度变化所用的时间很长，加速度不一定越大，故B错误；火箭的速度变化越快，即速度变化率越大，加速度越大，故C正确；根据加速度的定义，火箭的加速度方向总是与速度变化量的方向相同，故D错误。故选C。2.马扎属于中国传统手工工艺制品，腿交叉，上面绷帆布或麻绳等，可以合拢，便于携带。如图所示，马扎放在水平地面上，书包放在两支撑腿，等长的马扎上，若，之间的夹角减小，则（）A.马扎对地面的压力增大，支撑腿受到的压力增大B.马扎对地面的压力减小，支撑腿受到的压力减小C.马扎对地面的压力不变，支撑腿受到的压力增大D.马扎对地面的压力不变，支撑腿受到的压力减小【答案】D【解析】当书包放在马扎上时，书包与马扎的总重力不变，故无论马扎两边支撑腿之间的角度如何变化，马扎对地面的压力始终等于总重力，马扎对地面的压力不变，故AB错误；由于书包对马扎的压力大小不随马扎两边支撑腿之间的角度变化，根据力的分解有，可得，可知两边支撑腿上产生的力随着夹角的减小而减小，故C错误，D正确。故选D。3.电机与连杆结合，可以将圆周运动转化为直线上的往复运动，工作原理可简化为如图所示的机械装置。连杆、可绕图中、、三处的转轴转动，连杆在竖直面内的圆周运动可通过连杆使滑块在水平横杆上左右滑动。已知杆长为，绕点做逆时针方向匀速转动的角速度为，当连杆与水平方向夹角为，杆与杆刚好垂直，此时滑块的水平速度大小为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】此时点的速度大小为，方向沿圆的切线方向，即方向，故杆上各点的速度大小均为，此速度为滑块的实际水平速度沿杆方向的分速度，故滑块的水平速度大小为，故选A。4.滑板运动是一项青春、时尚、绿色、阳光的体育运动。如图所示，跳台的斜面长为，点为斜面上一点，。滑板运动员（视为质点）从斜面顶端点水平跃出，第一次速度为刚好落在点；第二次试跳中，要落在斜面底端点，则离开点时水平速度大小应为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】设斜面倾角为，第一次试跳中运动时间为，则，，第二次试跳中运动时间为，离开点时水平速度大小为，则，，解得，，故选A。5.神舟十七号载人飞船于北京时间年月日时分成功发射。神舟飞船与空间站对接后，我国航天员将进行一系列空间科学研究。对接后可近似认为组合体在轨道上做匀速圆周运动，已知组合体自西向东绕地球做圆周运动的周期约为，轨道近似在赤道正上方且距地表高度约为，忽略空气阻力，则（）A.对接后组合体做匀速圆周运动的线速度大于B.小时内，组合体、地球同步卫星与地心三者共线次C.与地球同步卫星相比，组合体运行的向心加速度更小D.在组合体的实验舱内由静止释放一个小球，可以根据小球在实验舱内下落高度和时间计算所在轨道处的重力加速度【答案】B【解析】为第一宇宙速度的大小，而第一宇宙速度为最大环绕速度（环绕地球表面做圆周运动时的速度大小），最小发射速度，根据万有引力充当向心力，，显然，轨道半径越大，线速度越小，组合体的轨道半径大于地球半径，因此对接后组合体做匀速圆周运动的线速度小于，故A错误；组合体周期，地球同步卫星周期，设组合体经过时间再次与地球同步卫星和地心共线，有，得，即经过，组合体比地球同步卫星多围绕地球运动一周，小时内组合体比地球同步卫星多围绕地球运动周，组合体、地球同步卫星与地心三者共线次，故B正确；根据，，与地球同步卫星相比，组合体运行的向心加速度更大，故C错误；在组合体的实验舱内，其任何物体所受万有引力都全部用来提供向心力，都处于完全失重状态，因此小球释放后不会下落，无法据此计算轨道处的重力加速度，故D错误。故选B。6.旋转木马可以简化为如图所示的模型，、两个小球分别用悬线悬于水平杆上的、两点，。装置绕竖直杆稳定匀速旋转后，、在同一水平面内做匀速圆周运动，两悬线与竖直方向的夹角分别为，，则，关系满足（）A. B. C. D.【答案】B【解析】设段长为，段长为，匀速旋转小球到悬点的高度均为，由于、两球做圆周运动的角速度相同，且都满足，则有，解得，故选B。7.如图所示为一个体能训练装置的简化图，固定在水平地面上的光滑斜面倾角为，斜面上放置一个质量为的重物，重物通过与斜面平行的轻绳绕过定滑轮与一个手梯相连，手梯悬空且悬绳足够长，质量为。某次训练中，一位选手开始时恰好静止在手梯上（未画出），等待片刻后选手开始竖直向上做加速度为的匀加速度直线运动，已知重力加速度取，所有运动均在同一竖直面内进行，则此时运动的加速度大小为（）A. B. C. D.【答案】D【解析】因为开始时，选手恰好静止在手梯上，设运动员质量为，绳子拉力为，所以对运动员和手梯整体有，对重物有，解得，当运动员开始竖直向上做匀加速直线运动时，设运动员给手梯的力大小为，运动员的加速度为，则对运动员有，设故此时对手梯和物块有，解得，故选D。8.倾斜传送带广泛应用于矿山、港口、电厂、物流等领域。模型简化如图所示，与水平面成角的倾斜传送带以恒定速率运动，皮带始终是绷紧的，将的货物轻放在传送带上的端，经过到达传送带的端。用速度传感器测得货物与传送带的速度随时间变化图像如图乙所示，已知重力加速度，由图可知（）A.货物与传送带间的动摩擦因数为B.货物从运动到过程中，传送带对货物做功为C.货物从运动到过程中，货物对传送带做功D.货物从运动到过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为【答案】C【解析】根据牛顿运动定律可得，货物的加速度为，货物的加速度为，根据动力学公式有，，代入数据计算可得，，故A错误；货物的位移为，末货物的速度为，货物的位移为，货物从运动到过程中，根据动能定理有，传送带对物块做的功为，故B错误；货物从运动到过程中，皮带运动的距离为，皮带运动的距离为，货物对传送带做功为，故C正确；货物从运动到过程中，货物与传送带的相对位移为，货物与传送带摩擦产生的热量为，故D错误。故选C。9.下列各组物理量中，都是矢量的是（）A.位移、速度、加速度B.动量、冲量、磁通量C.电场强度、磁感应强度、角速度D.电流、电压、电势【答案】A、C【解析】矢量是既有大小也有方向的物理量，运算法则符合平行四边形法则，标量是只有大小没有方向的物理量，运算法则符合代数运算法则，位移、速度、加速度都是矢量，故A正确；动量、冲量都是矢量，磁通量为标量，故B错误；电场强度、磁感应强度、角速度都是矢量，故C正确；电流、电压、电势都是标量，故D错误。故选AC。10.跳台滑雪运动起源于世纪的挪威，年跳台滑雪被列为冬奥会项目。在北京冬奥会中我国首座跳台滑雪场馆“雪如意”惊艳亮相。跳台由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成。运动员从起跳区水平起跳后在空中运动的速度变化量、重力的瞬时功率、动能、机械能，运动员在空中的运动时间，设起跳处为零势能参考面，不计运动员空气阻力，下列图像中可能正确的是（）A. B.C. D.【答案】B、C、D【解析】运动员从起跳区水平起跳后做平抛运动，在空中只受到重力，加速度为重力加速度，根据加速度定义式有，可知图像为一条过原点的倾斜直线，故A错误；运动员从起跳区水平起跳后在竖直方向做自由落体运动，则有，重力的瞬时功率为，可知图像为一条过原点的倾斜直线，故B正确；运动员从起跳区水平起跳后运动员的速度为，运动员的动能为，可知图像为抛物线的一部分，顶点在纵轴的正半轴，故C正确；运动员从起跳区水平起跳后在空中只受到重力，机械能守恒，可知图像为平行于横轴的一条直线，故D正确。故选BCD。11.在庆祝中华人民共和国成立周年大会的阅兵式上出现了架直—，这是直—首次在阅兵中亮相。如图直—武装直升机旋翼有片桨叶，桨叶旋转形成的圆面面积为。已知空气密度为，重力加速度大小为。当直升机悬停空中时，桨叶旋转推动空气，空气获得的速度为，下列说法正确的是（）A.单位时间内桨叶旋转推动空气的质量为B.单位时间内桨叶旋转推动空气的质量为C.发动机输出的机械功率为D.发动机输出的机械功率为【答案】A、C【解析】设在时间内通过面积的空气质量为，则，解得，A正确、B错误；发动机输出的机械功率，代入，后得，故C正确、D错误。故选AC。12.如图所示，一个光滑大圆环竖直固定，在其水平直径左端固定有一光滑小圆环，一轻绳跨过小圆环后左端与物块相连，右端系于大圆环上的点。将物块置于静止在粗糙水平面上的粗糙斜面体上，轻绳段与斜面平行，将悬挂有重物的光滑轻质动滑轮置于轻绳段上，稳定后，整个系统处于静止状态。现将轻绳右端从点沿大圆环缓慢移至下方关于直径对称的点，斜面体与物块始终保持静止状态。则在此过程中（）A.轻绳段与段间的夹角一定先增大后减小B.轻绳对处滑轮的弹力一定先增大后减小C.物块与斜面体之间的摩擦力一定先减小后增大D.斜面体与水平面之间的摩擦力一定先增大后减小【答案】A、D【解析】设轻绳段长为，、两点间的水平距离为，由数学关系可得，将轻绳右端从点沿大圆环缓慢移至点过程中，不变，先增大后减小，所以先增大后减小，故A正确；轻绳中的弹力记为，分析轻质动滑轮处的受力情况，有，故轻绳对处滑轮的弹力的合力大小等于，故B错误；分析物块的受力情况，由于斜面倾角及动摩擦因数未知，、的质量大小也未知，无法明确所受的摩擦力，故在轻绳中的弹力先增大后减小的过程中，的大小变化情况存在多种可能，故C错误；设斜面倾角为，斜面体与水平面之间的摩擦力为，对物块和斜面体整体进行受力分析，正交分解后可得，由于不变、先增大后减小，所以先增大后减小，故D正确。故选AD。二、实验题13.学校物理兴趣小组在暗室中用如图甲所示的装置测定当地的重力加速度。实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪。实验步骤如下：A.在漏斗内盛满水，旋松螺丝夹子，使水滴以一定的频率一滴滴落下；B.用频闪仪发出的白闪光将水滴照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率，直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴；C.用竖直放置的米尺测得各水滴所对应的刻度；D.采集数据进行处理。（1）在步骤B中，当看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率________（选填“大于”、“小于”或“等于”）水滴滴落的频率。（2）若观察到水滴“固定不动”时频闪仪的闪光频率为，读出其中几个连续的水滴的距离关系如图乙所示，则根据数据可测得当地的重力加速度大小________，第个水滴此时的速度大小________。（结果均保留两位有效数字）【答案】①.等于；②.；③.【解析】（1）当频闪仪频率等于水滴滴落的频率时，可看到一串仿佛固定不动的水滴。（2）频闪仪的闪光频率为，则闪光周期为，根据匀变速直线运动相邻相等时间间隔内发生的位移差的关系有，解得重力加速度。[3]根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度，第个水滴此时的速度大小。14.图甲是验证动量守恒定律的装置，气垫导轨上安装了、两个光电门，两滑块上均固定一相同的竖直遮光条。（1）用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，其读数为________。（2）实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道左端向右运动，发现滑块通过光电门的时间小于通过光电门的时间。为使导轨水平，可调节使轨道右端________（选填“升高”或“降低”）一些；（3）实验开始前滑块置于光电门的左侧，滑块静置于两光电门间的某一适当位置。给一个向右的初速度，通过光电门的时间为，与碰撞后通过光电门的时间为，通过光电门的时间为。为完成该实验，还必需测量的物理量有________。A．滑块的总质量B.滑块的总质量C.光电门到光电门的间距D.滑块两次经过光电门的时间（4）若在误差允许的范围内满足表达式________，则表明两滑块碰撞过程中动量守恒。（5）若还满足表达式________，则表明两滑块的碰撞为弹性碰撞。【答案】①.；②.降低；③.AB；④.；⑤.【解析】（1）图中游标卡尺读数为。（2）滑块通过光电门的时间小于通过光电门的时间，说明滑块从光电门到光电门为减速运动，则右端较高，因此可调节使轨道右端降低。（3）设挡光片的宽度为，碰前的速度大小为，碰后的速度大小为，碰后的速度大小为，取向右为正方向，根据动量守恒定律有，整理可得，故还需要测量滑块的总质量和滑块的总质量。故选AB。（4）根据以上分析需要验证的表达式为。（5）若碰撞为弹性碰撞，碰撞前后动能总和不变，有，即。三、解答题15.斜坡滑草是小朋友最喜欢的一款游戏，小明同学试图翻越倾角为的草坡，他从草坡底部由静止出发，以的加速度沿直线向上奔跑，当速度达到时突然卧倒以腹部贴着滑垫，滑垫紧贴草坡滑行。假设小明同学在滑行过程中姿势保持不变，滑垫与草坡间动摩擦因数为，不计空气阻力，，，。（1）求小明同学向上奔跑的距离；（2）若小明同学翻越草坡失败，求从草坡上滑下回到出发点时的速度大小。【答案】（1）；（2）【解析】（1）小明向上奔跑的距离。（2）小明向上滑行过程，由牛顿第二定律得，解得，小明向上滑行的距离，小明向上运动的总位移大小，小明向下滑行过程，由牛顿第二定律得，解得，由运动学公式，可知，从草坡上滑下回到出发点时的速度大小。16.如图所示，半径为，圆心为的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，是竖直直径，段圆弧所对应的圆心角为。一根长为，不可伸长的轻绳一端固定在点，另一端悬挂质量为的小球，点与点等高。小球在最低点时给小球一个向左的初速度，使小球在竖直平面内做圆周运动，当小球运动到最高点时细线被割断，但速度保持不变，小球刚好从点无碰撞地进入圆弧轨道，不计小球的大小和空气的阻力，重