2024年高考物理一轮复习阶段综合测评3含解析

PAGE12-阶段综合测评(三)时间：90分钟满分：110分第Ⅰ卷(选择题，共48分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，1～7题只有一项符合题目要求，8～12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．(2024·上海杨浦调研)在运动会上，某运动员以5.05m的成果第24次打破世界纪录。图为她在竞赛中的几个画面。下列说法中正确的是()A．该运动员过最高点时的速度为零B．撑杆复原形变时，弹性势能完全转化为动能C．该运动员要胜利越过横杆，其重心必需高于横杆D．该运动员在上升过程中对杆先做正功后做负功答案D解析该运动员经过最高点时具有水平方向的分速度，速度不为零，否则将会做自由落体运动而遇到杆，故A错误；运动员起跳过程中，杆先由直变弯，运动员对杆做正功，其动能转化为杆的弹性势能和运动员的重力势能，随后杆由弯变直，运动员对杆做负功，撑杆复原形变时，杆的弹性势能转化为运动员的重力势能和动能，故B错误，D正确；该运动员越过横杆时身体向下弯曲，其重心可能在腰部下方，即重心可能在横杆的下方，故C错误。2．(2024·新疆二诊)一物体沿直线运动的v­t关系如图所示，已知前2秒内合外力对物体做的功为W，则前8秒内合外力对物体做的功为()A．－0.5WB．0.25WC．2.5WD．6.5W答案B解析设物体的质量为m，第2s末物体的速度大小为v，依据动能定理有W＝eq\f(1,2)mv2，依据速度—时间图象，由几何关系可知物体在第8s末的速度大小为eq\f(v,2)，设前8s内合外力对物体做的功为W′，则依据动能定理有W′＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,2)))2－0，得W′＝eq\f(1,4)W＝0.25W，故B正确。3．(2024·上海杨浦期末)如图，表面光滑的固定斜面顶端安装肯定滑轮，小物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)。初始时刻，A、B处于同一高度并恰好处于静止状态。剪断轻绳后A下落、B沿斜面下滑，则从剪断轻绳到物块着地，两物块()A．速率的变更量不同B．机械能的变更量不同C．重力势能的变更量相同D．重力做功的平均功率相同答案D解析由平衡学问可知mAg＝mBgsinθ，则mB>mA，所以重力势能变更量不等，但由于都只有重力对A、B两物体做功，机械能守恒，故机械能的变更量相同，都为零，B、C错误；由动能定理mgh＝eq\f(1,2)mv2－0，可知两物块落地时的速度大小均为v＝eq\r(2gh)，两物块速率的变更量相等，A错误；再由两物块落地时重力的瞬时功率分别为PA＝mAgv和PB＝mBgvsinθ可知，两物块落地时重力的瞬时功率相等，又由于两物块均做初速度为零的匀加速直线运动，可知它们的平均速度均为末速度的一半，则eq\x\to(P)A＝eq\f(1,2)PA，eq\x\to(P)B＝eq\f(1,2)PB，所以两物块重力做功的平均功率相等，D正确。4．(2024·浙江杭州一模)利用力传感器、数据采集器和计算机可以对快速变更的力的特性进行探讨。如图甲所示用弹性轻绳将小球挂在力传感器的O点。在某次试验中，将小球举到悬点O处，然后静止释放小球，此后小球始终在竖直方向上运动，用计算机绘得轻绳的拉力随时间变更的图象如图乙所示。则在小球运动过程中，下列说法正确的是()A．t2时刻小球速率最大B．t2时刻小球动能为零C．t3、t4时刻小球速度相同D．小球和轻绳组成的系统在运动过程中机械能守恒答案B解析把小球举高到绳子的悬点O处，让小球自由下落，t1时刻绳子刚好绷紧，此时小球所受的重力大于绳子的拉力，小球向下做加速运动，当绳子的拉力等于小球的重力时，小球的速度最大，当绳子的拉力大于重力时，小球才起先做减速运动，t2时刻绳子的拉力最大，小球运动到最低点，速度为零，动能都为零，故A错误，B正确；t3时刻小球上升，速度方向向上，绳子恰好复原原长，t4时刻小球下落，速度方向向下，绳子刚好绷紧，两个时刻的速度方向不相同，故C错误；当小球下降至最低点时，其机械能全部转化为绳子的弹性势能，而由图乙可知绳子拉力的最大值随时间渐渐减小，可知绳子弹性势能的最大值随时间渐渐减小，所以小球与绳子组成的系统的机械能随时间渐渐减小，即机械能不守恒，故D错误。5．(2024·四川广元一模)质量相等的甲、乙两物体从离地面相同高度处同时由静止起先下落，运动中两物体所受阻力的特点不同，其v­t图象如图所示。则下列推断正确的是()A．t0时刻甲物体的加速度大于乙物体的加速度B．t0时刻甲、乙两物体所受阻力相同C．0～t0时间内，甲、乙两物体重力势能的变更量相同D．0～t0时间内，甲物体克服阻力做的功较多答案A解析由图线的斜率可以看出t0时刻，甲物体的加速度大于乙的加速度，故A正确；依据牛顿其次定律可知a＝eq\f(mg－f,m)＝g－eq\f(f,m)，两物体的质量相等，在t0时刻，甲物体的加速度大于乙的加速度，则t0时刻甲物体所受阻力小于乙物体所受阻力，故B错误；由v­t图象与时间轴围成的面积表示位移知，0～t0时间内乙下落的位移大于甲下落的位移，则乙的重力做的功多，所以乙物体重力势能的变更量大，C错误；依据动能定理可知，0～t0时间内，甲、乙合外力做功相等，而乙的重力做的功较多，所以乙克服阻力做的功较多，D错误。6．(2024·河北衡水中学二调)如图所示，两质量均为m＝1kg的小球1、2(可视为质点)用长为L＝1.0m的轻质杆相连，水平置于光滑水平面上，且小球1恰好与光滑竖直墙壁接触，现用力F竖直向上拉动小球1，当杆与竖直墙壁夹角θ＝37°时，小球2的速度大小v＝1.6m/s，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2，则此过程中外力F所做的功为()A．8J B．8.72JC．10J D．9.28J答案C解析当杆与竖直墙壁夹角θ＝37°时，设小球1的速度为v′，依据两球的速度沿杆方向的分速度大小相等，有：v′cos37°＝vsin37°，代入数据得：v′＝1.2m/s，小球2上升的高度为：h＝Lcos37°＝0.8m，依据功能关系得外力F所做的功为：W＝eq\f(1,2)mv2＋eq\f(1,2)mv′2＋mgh，解得：W＝10J，故选C。7．(2024·黑龙江大庆三模)如图所示，一光滑半圆形轨道固定在水平地面上，圆心为O、半径为R，一根轻橡皮筋一端连在可视为质点的小球上。另一端连在O点正上方距离O点为R的P点。小球放在与O点等高的轨道上A点时，轻橡皮筋处于原长。现将小球从A点由静止释放，小球沿圆轨道向下运动，通过最低点B时对圆轨道的压力恰好为零。已知小球的质量为m，重力加速度为g，则小球从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是()A．小球通过最低点时，橡皮筋的弹力等于mgB．橡皮筋弹力做功的功率渐渐变大C．小球运动过程中，橡皮筋弹力所做的功等于小球动能的增加量D．小球运动过程中，机械能的削减量等于橡皮筋弹性势能的增加量答案D解析设橡皮筋的劲度系数为k，由题意可知kR－mg＝meq\f(v\o\al(2,B),R)，由动能定理可得：mgR－eq\f(1,2)kR2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－0，由以上两式可得小球通过最低点时，F弹＝kR＝eq\f(3,2)mg，A错误；依据P＝Fvcosα可知，起先时小球的速度v＝0，则橡皮筋弹力做功的瞬时功率P＝0，在最低点时，小球的速度方向与F方向垂直，α＝90°，则橡皮筋弹力做功的瞬时功率P＝0，故橡皮筋弹力做功的功领先变大后变小，B错误；小球运动过程中，依据动能定理知，重力做功和橡皮筋弹力所做的功之和等于小球动能的增加量，故C错误；小球和橡皮筋组成的系统机械能守恒，知小球运动过程中，机械能的削减量等于橡皮筋弹性势能的增加量，故D正确。8．(2024·山东德州二模)机动车以恒定的功率在水平路面上以速度v匀速行驶，若行驶过程中功率突然变为原来的一半，且以后保持不变，整个过程中机动车受到的阻力不变，以下说法正确的是()A．功率变更时，牵引力也马上变为原来的一半B．功率变更后的一小段时间内，牵引力渐渐减小C．功率变更后的一小段时间内，加速度渐渐增大D．经过一段时间后，机动车会以速度eq\f(v,2)匀速运动答案AD解析设汽车的牵引力为F，阻力为Ff，起先时汽车以速度v匀速行驶，则有F＝Ff，v＝eq\f(P,Ff)，当汽车的功率突然减小为eq\f(P,2)时，该时刻汽车的速度不变仍为v，由P＝Fv知汽车的牵引力会突然变为原来的一半，则汽车做减速运动；由于汽车的速度减小，功率P′＝eq\f(P,2)不变，牵引力逐步增大，加速度大小a＝eq\f(Ff－F,m)渐渐减小，直到牵引力和阻力再次相等，汽车以v′＝eq\f(P,2Ff)＝eq\f(v,2)的速度匀速运动，故A、D正确，B、C错误。9．(2024·河南华文教化联盟二模)用木板搭成斜面从卡车上卸下货物，斜面与地面夹角有两种状况，如图所示。一货物分别从斜面顶端无初速度释放下滑到地面。已知货物与每个斜面间的动摩擦因数均相同，不计空气阻力。则货物()A．沿倾角α的斜面下滑到地面时的动能较大B．沿倾角β的斜面下滑到地面时的动能较大C．沿两个斜面下滑过程中克服摩擦力做的功相等D．沿倾角α的斜面下滑过程中机械能的损失较多答案BD解析设斜面倾角为θ，货物距地面的高度为h，滑动摩擦力对货物做的功为：Wf＝－Ffeq\f(h,sinθ)＝－μmgcosθeq\f(h,sinθ)＝－μmghcotθ，所以货物质量、货物与斜面间的动摩擦因数均肯定时，倾角θ越大，摩擦力做功越少，下滑过程损失的机械能削减，又因为重力做功WG＝mgh，由Ek＝mgh－μmghcotθ知，倾角θ越大，货物下滑到地面时的动能越大，又α<β，故A、C错误，B、D正确。10．(2024·山东日照二模)一质点静止在光滑水平桌面上，t＝0时刻在水平外力作用下做直线运动，其速度v随时间t变更的图象如图所示。依据图象供应的信息，推断下列说法正确的是()A．质点在t1时刻的加速度最大B．质点在t2时刻离动身点最远C．在t1～t2的时间内，外力的功领先增大后减小D．在t2～t3的时间内，外力做负功答案BC解析v­t图线的斜率的物理意义是运动质点的加速度a；斜率为正，表示加速度方向与规定的正方向相同；斜率为负，表示加速度方向与规定的正方向相反。图线在t1时刻斜率为零，所以质点在t1时刻的加速度为零，A错误；图线与时间轴所围的“面积”表示质点在相应的时间内所发生的位移，图线在t轴上面，位移为正值，图线在t轴下面，位移为负值。由题图可知，t2时刻质点的位移最大，离动身点最远，故B正确；质点在t1时刻，加速度为零，外力为零，外力的功率也为零，在t2时刻速度为零，外力的功率也为零，在t1～t2的时间内，功率不为零，所以在t1～t2的时间内，外力的功领先增大后减小，故C正确；在t2～t3的时间内，质点做加速运动，外力方向和速度方向相同，外力做正功，故D错误。11．(2024·重庆一诊)如图所示，足够长的光滑水平轨道与竖直固定的光滑半圆形轨道相切于a点，一质量为m的物块(可视为质点)，以大小为v的速度水平向右运动，重力加速度为g，不计空气阻力。当半圆形轨道半径取适当值R时，物块从半圆形轨道最高点b飞出后，在水平轨道的落点与a点间的距离最大，最大距离为d。则()A．R＝eq\f(v2,8g) B．R＝eq\f(v2,6g)C．d＝eq\f(v2,2g) D．d＝eq\f(v2,4g)答案AC解析设物块经过b点时的速度为vb，物块沿着光滑的半圆形轨道从a到b的过程只有重力做功，由动能定理得：－mg·2R＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,b)－eq\f(1,2)mv2；而物块从b点做平抛运动，2R＝eq\f(1,2)gt2，d＝vbt；联立各式可得：d＝eq\r(\f(－16gR2＋4v2R,g))，由数学学问可知，当R＝eq\f(v2,8g)时，水平距离有最大值d＝eq\f(v2,2g)，故选A、C。12．(2024·重庆一中5月模考)一个质量为m的物体以某一平行于斜面的速度从固定斜面底端冲上倾角为30°的斜面，其加速度为eq\f(3g,4)，如图所示，此物体在斜面上上升的最大高度为h，g为重力加速度，则()A．物体与斜面间的动摩擦因数为eq\f(\r(3),6)B．物体在沿斜面上升过程中重力做功mghC．物体的初速度大小为eq\r(3gh)D．物体在沿斜面上升过程中，物体克服摩擦力做功eq\f(mgh,4)答案AC解析由题意知物体在斜面上上滑时，有：mgsinθ＋μmgcosθ＝eq\f(3,4)mg，代入数据得μ＝eq\f(\r(3),6)，A正确；物体在沿斜面上升过程中，重力做功为－mgh，B错误；设物体的初速度大小为v，由匀变速直线运动公式得0－v2＝2－eq\f(3,4)g·eq\f(h,sin30°)，得物体的初速度v＝eq\r(3gh)，C正确；由动能定理可得，Wf－mgh＝0－eq\f(1,2)mv2，得物体克服摩擦力做的功为Wf＝mgh－eq\f(1,2)mv2＝－eq\f(1,2)mgh，D错误。第Ⅱ卷(非选择题，共62分)二、试验题(本题共2小题，共12分)13．(5分)(2024·山东青岛二模)某探讨小组利用气垫导轨验证动能定理，试验装置示意图如图甲所示：首先用天平测量滑块和遮光条的总质量M、重物的质量m；用游标卡尺测量遮光条的宽度d；然后调整气垫导轨水平，调整轻滑轮使细线水平；试验时每次滑块都从同一位置A处由静止释放，用x表示滑块从位置A到光电门的距离，用Δt表示遮光条经过光电门所用的时间。回答下列问题：(1)测量d时，游标卡尺(主尺的最小分度为1mm)的示数如图乙所示，读数为________cm。(2)试验前调整气垫导轨水平的目的是____________________。(3)以滑块(包含遮光条)和重物组成的系统为探讨对象，在试验误差允许的范围内，若满意关系式________________(用试验测得的物理量的字母表示)，则可认为验证了动能定理。答案(1)0.970(2)确保只有重物的重力对系统做功(3)mgx＝eq\f(1,2)(M＋m)eq\f(d,Δt)2解析(1)由题图乙所示游标卡尺可知，主尺示数为9mm，游标尺示数为14×0.05mm＝0.70mm，则游标卡尺读数为9mm＋0.70mm＝9.70mm＝0.970cm。(2)试验前调整气垫导轨水平，其目的是确保只有重物的重力对系统做功。(3)滑块经过光电门时的速度：v＝eq\f(d,Δt)，对滑块和重物组成的系统，在误差允许的范围内，若满意mgx＝eq\f(1,2)(M＋m)eq\f(d,Δt)2，即可认为验证了动能定理。14．(7分)(2024·河北衡水二调)某同学设计出如图甲所示的试验装置来“验证机械能守恒定律”，让小球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小球通过光电门的时间t，当地的重力加速度为g。(1)为了验证机械能守恒定律，该试验还须要测量下列哪些物理量________。A．小球的质量mB．A、B之间的距离HC．小球从A到B的下落时间tABD．小球的直径d(2)小球通过光电门时的瞬时速度v＝________(用题中所给的物理量表示)。(3)调整A、B之间距离H，多次重复上述过程，作出eq\f(1,t2)随H的变更图象如图乙所示，当小球下落过程中机械能守恒时，该直线斜率k0＝________。(4)在试验中依据数据实际绘出的eq\f(1,t2)­H图象的斜率为k(k<k0)，则试验过程中小球所受的平均阻力f与小球重力mg的比值eq\f(f,mg)＝________(用k、k0表示)。答案(1)BD(2)eq\f(d,t)(3)eq\f(2g,d2)(4)eq\f(k0－k,k0)解析(1)依据机械能守恒定律，小球下落过程中重力势能的削减量等于其动能的增加量，有mgH＝eq\f(1,2)mv2，化简可得gH＝eq\f(1,2)v2，因此不须要测量质量，故A错误；依据试验原理可知，只须要测量A点到光电门B的距离与小球通过光电门时的速度，故B正确，C错误；用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度时，须要知道挡光物体的尺寸，因此须要测量小球的直径，故D正确。(2)已知小球通过光电门时的时间t、小球的直径d，则可以得到小球通过光电门的瞬时速度v＝eq\f(d,t)。(3)若小球减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒，mgH＝eq\f(1,2)mv2，即2gH＝eq\f(d,t)2，解得eq\f(1,t2)＝eq\f(2g,d2)·H，那么该直线的斜率k0＝eq\f(2g,d2)。(4)由实际图线知，eq\f(1,t2)＝kH，因存在阻力，有mgH－fH＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t)))2，联立得k＝eq\f(2g－\f(2f,m),d2)，又k0＝eq\f(2g,d2)，两式相比整理得eq\f(f,mg)＝eq\f(k0－k,k0)。三、计算题(本题共4小题，共50分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)15．(10分)(2024·吉林省吉林市三模)我国自行研制、具有完全自主学问产权的新一代大型喷气式客机C919首飞胜利后，拉开了全面试验试飞的新征程。假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动，当加速时间t＝40s、位移x＝1.6×103m时才能达到起飞所要求的速度。已知飞机质量m＝7.0×104kg，滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍，重力加速度取g＝(1)飞机起飞所要求的速度v；(2)飞机滑跑过程中，牵引力的最大功率P。答案(1)80m/s(2)1.68×107W。解析(1)飞机滑跑过程做匀变速直线运动，初速度为零，末速度为v，则全程的平均速度为eq\f(1,2)v，则有x＝eq\f(1,2)vt，代入数据，解得v＝80m/s。(2)设飞机滑跑过程的加速度大小为a，牵引力为F，则v＝at解得a＝2m/s2已知滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍，即f＝0.1mg＝7.0×104N由牛顿其次定律得F－f＝ma解得F＝2.1×105N当速度最大的时候，牵引力的功率最大，即P＝Fv代入数据得最大功率P＝1.68×107W。16．(12分)(2024·山东日照模拟)冰壶竞赛是在水平冰面上进行的体育项目，竞赛场地示意图如图所示。竞赛时，运动员脚蹬起蹬器，身体成跪式手推冰壶从本垒圆心O向前滑行，至前卫线时放开冰壶使其沿直线OO′滑向营垒圆心O′，为使冰壶能在冰面上滑的更远，运动员可用毛刷刷冰面以减小冰壶与冰面间的动摩擦因数。已知O点到前卫线的距离d＝4m，O、O′之间的距离L＝30.0m，冰壶的质量为20kg，冰壶与冰面间的动摩擦因数μ1＝0.008，用毛刷刷过冰面后动摩擦因数减小到μ2＝0.004，营垒的半径R＝1m，g取10m/s2。(1)若不刷冰面，要使冰壶恰好滑到O′点，运动员对冰壶的推力多大？(2)若运动员对冰壶的推力为10N，要使冰壶滑到营垒内，用毛刷刷冰面的距离是多少？答案(1)12N(2)8～12m解析(1)设运动员对冰壶的推力为F，对整个过程，由动能定理得Fd－μ1mgL＝0代入数据解得F＝12N。(2)设冰壶运动到营垒的最左端时，用毛刷刷冰面的距离是x1，由动能定理得：Fd－μ1mg(L－R－x1)－μ2mgx1＝0代入数据解得x1＝8m冰壶运动到营垒的最右端时，用毛刷刷冰面的距离是x2，由动能定理得：Fd－μ1mg(L＋R－x2)－μ2mgx2＝0代入数据解得x2＝12m所以要使冰壶滑到营垒内，用毛刷刷冰面的距离在8～12m范围。17．(12分)(2024·四川自贡一诊)如图所示，水平传送带长L＝5m，以速度v＝2m/s沿图示方向匀速运动。现将一质量为1kg的小物块轻轻地放在传送带的左端上，已知小物块与传送带间的动摩擦因数为μ＝0.2，g＝10m/s2。求：(1)物块从左端传送到右端须要的时间；(2)物