湖北省重点高中智学联盟2024-2025学年高三上学期10月联考物理试题 含解析

湖北省重点高中智学联盟2024年秋季高三年级10月联考物理试题一、选择题：本题共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8~10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年8月巴黎奥运会中，我国运动员潘展乐在男子自由游决赛中以46秒40获得冠军并打破世界记录，为中国夺得了本届奥运会游泳项目的首枚金牌，震撼了世界。如图所示潘展乐在比赛中正在划水，下列说法正确的是（）A.运动员在水中前进时，运动员受到水的浮力始终等于重力B.运动员在水中前进时，在研究运动员划水动作时运动员可视为质点C.运动员划水加速前进时，水对运动员的作用力等于运动员对水的作用力D.运动员划水加速前进时，水对运动员的作用力大于运动员对水的作用力【答案】C【解析】【详解】A．运动员在水中前进时，竖直方向上会上下浮动，则运动员受到水的浮力不会始终等于重力。故A错误；B．动员在水中前进时，在研究运动员划水动作时运动员不可视为质点。故B错误；CD．运动员划水加速前进时，由相互作用力特点可知水对运动员的作用力等于运动员对水的作用力。故C正确，D错误。故选C。2.一质点从时开始由静止开始做匀加速直线运动，其位置坐标随时间变化规律如图所示，则以下说法正确的是（）A.时间内，质点的位移为 B.时间内，质点的加速度为C.在时刻，质点的位置坐标为 D.在时刻，质点的速度为【答案】D【解析】【详解】A．时间内，质点的位移为故A错误；B．由位移公式得解得故B错误；C．初速度为0的匀变速直线运动在连续相同时间内的位移比为则在时刻，质点的位置坐标为故C错误；D．在时刻，质点的速度为故D正确。故选D。3.市场流行的智能手机都内置有加速度传感器，可以进行各种有趣的物理实验。现用某款智能手机进行竖直上抛实验：用手掌托着智能手机，打开加速度传感器，把手机向上抛出，然后又在抛出点接住手机，得到如图所示的加速度随时间变化的图像，图中，，，，已知该款手机的质量为，取重力加速度，空气阻力不计，由此可判断出（）A.时间内手机先加速后减速B.时间内，手掌对手机的作用力大小为C.手机离开手掌后，在空中运动时间为D.时间内，手掌对手机冲量大小为【答案】D【解析】【详解】A．a-t图像中图线与坐标轴所围面积表示速度的变化量，时间内速度一直增加，所以手机一直加速，A错误；B．时间内，手机的加速度为a=10m/s2方向向下可知手机做自由落体运动，手掌对手机的作用力大小为0，B错误；C．手机离开手掌后做自由落体运动，在空中运动时间为C错误；D．手机离开手掌做竖直上抛运动，根据对称性可知手机刚离开手掌时速度为时间内根据动量定理有解得手掌对手机的冲量大小D正确。故选D。4.冰壶运动是冬季的热门项目，在某次推击冰壶过程中，水平冰面上质量为m的白壶以速度v与静止的黑壶发生碰撞，碰撞后白壶与黑壶的速度之比为，经过一段时间白壶、黑壶分别停止运动。两壶除了颜色外，质量、大小、形状等其余属性均相同，对此下列说法正确的是（）A.两壶发生的是弹性碰撞B.碰撞过程中，白壶对黑壶的冲量与黑壶对白壶的冲量相同C.碰撞后白壶与黑壶在冰面滑行时间之比为D.碰撞过程中损失的机械能为【答案】C【解析】【详解】A．两壶发生碰撞，根据动量守恒解得则碰前白壶的动能为碰后两壶的动能为因为所以，两壶发生的是非弹性碰撞，故A错误；B．碰撞过程中，白壶对黑壶的冲量与黑壶对白壶的冲量大小相等，方向相反，故B错误；C．两壶除了颜色外，质量、大小、形状等其余属性均相同，则碰后滑形时加速度相同，碰撞后的滑行时间解得故C正确；D．两壶因碰撞而损失的机械能约为故D错误。故选C。5.2024年5月3日，“嫦娥六号”探测器成功发射，开启了人类首次从月球背面采样返回之旅。已知地球质量约为月球质量的81倍，地球半径为月球半径的4倍，若在地球与月球表面以不同初速度将物体竖直上抛，物体在空中上升的最大高度相同，不考虑空气阻力，则在地球与月球表面物体竖直上抛的初速度大小之比约为（）A. B.C. D.【答案】A【解析】【详解】在地球表面有，在月球表面有，解得故选A。6.如图所示，轻质弹簧一端固定在倾角为的足够长的光滑固定斜面的底端，另一端与质量为m的物块接触但不相连，系统处于静止状态。现给物体施加沿斜面向上的力F，使物块做加速度的匀加速直线运动直至与弹簧分离，在此过程中物块的位移为。已知，，重力加速度为g，则在此过程说法正确的是（）A.物块与弹簧分离时，弹簧处于压缩状态B.物块与弹簧分离时，物块的动能为C.在此过程中，弹簧弹力对物块做的功大于物块动能增加量D.在此过程中，外力F做的功等于物块机械能增加量【答案】C【解析】【详解】A．物块与弹簧分离时，由于弹簧上端没有物体，则弹簧处于原长。故A错误；B．开始运动到分离有解得故B错误；C．物体静止时，由平衡得由平均力法得弹力做功解得故C正确；D．在此过程中，外力F和弹力的合力做的功等于物块机械能增加量。故D错误。故选C。7.如图甲所示为断轨过山车，相比普通过山车，更有挑战性与刺激性，其工作原理简化图如图乙所示，竖直断轨光滑圆弧轨道ABC，圆心为O，半径为R，断轨处的A点和C点高度相等，OA连线与竖直方向的夹角为。可视为质点的小球以一定的初速度从最低点B进入光滑圆弧轨道运动，从C点离开轨道后恰好又从A点进入轨道，已知重力加速度为g，则小球在最低点的初速度大小为（）A. B.C. D.【答案】B【解析】【详解】设小球经过C点速度为，从C点到A点过程，小球做斜抛运动，竖直方向有水平方向有联立解得设小球在最低点的初速度大小为，从B点到C点过程，根据动能定理可得解得故选B。8.如图所示，一表面光滑半圆柱体静止在水平地面上，小物块在水平拉力F作用下静止于半圆柱体表面某位置，物块与圆心连线与水平面夹角为，现将拉力F由水平方向逆时针缓慢旋转至竖直方向，小物块与圆柱体始终静止不动，则在此过程中说法正确的是（）A.小物块受到的支持力一直增大 B.小物块受到的外力F先减小后增大C.地面对半圆柱体的支持力一直减小 D.地面对半圆柱体的支持力先增大后减小【答案】BC【解析】【详解】AB．物块的受力图如下可知，F由水平方向逆时针缓慢旋转至竖直方向过程中，小物块受到的支持力一直减小，外力F先减小后增大。故A错误，B正确；CD．小物块受到的支持力一直减小，由牛顿第三定律可知，小物块对半圆柱体的压力一直减小，则地面对半圆柱体的支持力一直减小。故C正确，D错误。故选BC。9.神舟十六号载人飞船入轨后，成功对接于空间站和核心舱径向端口，形成了三舱三船组合体，飞船发射后会在停泊轨道（Ⅰ）上进行数据确认，后择机经转移轨道（Ⅱ）完成与中国空间站的对接，其变轨过程可简化为下图所示，已知停泊轨道（Ⅰ）半径近似为地球半径R，中国空间站（Ⅲ）轨道距地面的平均高度为h，则（）A.飞船在停泊轨道（Ⅰ）速率小于组合体在空间站轨道（Ⅲ）上的速率B.飞船在转移轨道（Ⅱ）周期大于组合体在空间站轨道（Ⅲ）上运动周期C.飞船在转移轨道（Ⅱ）上Q点的加速度等于组合体在空间站轨道（Ⅲ）上Q点的加速度D.飞船在P点由停泊轨道（Ⅰ）变轨到转移轨道（Ⅱ）过程中，发动机做正功【答案】CD【解析】【详解】A．由万有引力提供向心力解得可知轨道半径大速率小，则飞船在停泊轨道（Ⅰ）速率大于组合体在空间站轨道（Ⅲ）上的速率。故A错误；B．根据开普勒第三定律可知飞船在转移轨道（Ⅱ）周期小于组合体在空间站轨道（Ⅲ）上运动周期。故B错误；C．由牛顿第二定律得解得可知飞船在转移轨道（Ⅱ）上Q点的加速度等于组合体在空间站轨道（Ⅲ）上Q点的加速度故C正确；D．船在P点由停泊轨道（Ⅰ）变轨到转移轨道（Ⅱ），做离心运动，速率要增加，则发动机做正功。故D正确。故选CD。10.如图所示，水平传送带以恒定速度v0=2m/s逆时针运转，一个质量为m=1kg的可视为质点的滑块由静止在恒定外力F（大小与方向未知）作用下从传送带左端A向右做a=2m/s2的匀加速直线运动，经过一定时间后，撤去外力F，小物块到达传送带右端B时速度恰好减为零。已知滑块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.2，传送带两轮子中心间距为L=4.5m，重力加速度为g=10m/s2，则以下说法正确的是（）A.外力F做功的最小值为4.5JB.物块返回传送带A端时的速度大小为3m/sC.撤去外力后，传送带由于克服摩擦力做功多消耗的电能为10JD.撤去外力后，物块与传送带之间产生的摩擦热为7.5J【答案】AC【解析】【详解】A．滑块减速过程，设位移为x2，则解得减速过程加速度大小为由对称性可知滑块加速过程有解得由动能定理得解得当F在竖直方向的分力与重力等大反向，即FN=0时，WF最小为故A正确；B．物块返回过程受力与减速过程一样，则加速度大小一样。若物块返回过程能与传送带共速，则解得假设成立，则物块返回传送带A端时速度大小为2m/s，故B错误；C．物块减速时间物块返回加速时间撤去外力后，传送带由于克服摩擦力做功多消耗的电能为故C正确；D．撤去外力后，物块与传送带之间产生的摩擦热为故D错误。故选AC。二、非选择题11.如图甲所示装置用于探究匀速圆周运动物体的向心力与角速度之间的关系，装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上（未画出），水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块P，用细线将滑块P与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力F的大小可以通过力传感器测得，电动机的转速可以通过与电动机相连的传感器显示屏读取。滑块与竖直转轴间的距离可调，滑块与水平直杆之间最大静摩擦等于滑动摩擦力。（1）若某次实验中电动机稳定运转时的转速为n，则滑块P的角速度表达式为__________。（2）实验作出图线如图乙所示，图线①与图线②所对应实验采用的滑块质量之比为，根据图像分析得到两次实验时滑块中心与转轴之间的距离之比为__________，两次实验中滑块与水平直杆之间的动摩擦因数__________（填“是”或“否”）相同。【答案】（1）（2）①.8:9②.否【解析】【小问1详解】滑块P的角速度表达式为【小问2详解】[1]对滑块有化简得可知结合解得[2]当F=0时，由和图乙可得联立解得两次实验中滑块与水平直杆之间的动摩擦因数不相同。12.某物理实验小组用如图甲所示实验装置探究加速度与力、质量关系，在滑块上安装了宽度为的遮光板，滑块在牵引力作用下先后加速通过两个光电门。实验中用砝码与砝码盘的总重力替代细线拉力大小，滑块与气垫导轨之间摩擦很小可忽略不计。（1）下列实验操作或说法中，正确的是__________。A.调节滑轮的高度，使牵引滑块的细线与气垫导轨保持平行B.实验中需要将气垫导轨的一端垫高补偿阻力C.实验中需要满足砝码盘与砝码的总质量远小于滑块与遮光板的总质量D.为提高实验中测量加速度的精度，遮光板的宽度越小越好（2）某次实验数字毫秒计记录遮光板通过光电门1的时间为，通过光电门2的时间为，光电门1挡光结束至光电门2开始被挡光的时间间隔为，实验中遮光板通过光电门1的平均速度大小为__________，滑块滑行过程的加速度大小为__________。（结果保留3位有效数字）（3）保持滑块与遮光板总质量一定时，实验中测得小车的加速度a与所受外力F之间的关系图像如图乙所示，图线弯曲部分中的一点坐标为，已知重力加速度为g，根据以上信息得到滑块与遮光板的总质量为__________（用题目中出现的字母表示）。【答案】（1）AC（2）①.1②.1.27（3）【解析】【小问1详解】A．调节滑轮的高度，使牵引滑块的细绳与气垫导轨保持平行，故A正确；B．该装置可以不平衡摩擦力，但必须需要将气垫导轨调节水平，故B错误；C．要使得砝码及砝码盘的总重力近似等于滑块的牵引力，则必须要砝码与砝码盘的总质量远小于滑块的质量，故C正确；D．遮光板的宽度越小测量宽度的误差越大，如果太小不会提高加速度的精度。故D错误。故选AC。【小问2详解】[1]遮光板通过光电门1的平均速度大小为[2]遮光板通过光电门2的平均速度大小为滑块滑行过程的加速度大小为【小问3详解】设砝码盘与砝码的总质量为m，对整体有结合解得13.如图所示，固定光滑斜面倾角为，位于斜面底端A点正上方的小球以初速度正对斜面顶点B水平抛出，恰好垂直落在斜面上的C点。小球在空中运动过程中空气阻力不计，重力加速度为。（1）求小球在空中运动时间；（2）若将小球水平抛出同时，物块从斜面某位置由静止释放，物块在下滑过程中，恰好能被小球击中，求物块释放位置与斜面顶端的距离。【答案】（1）0.6s（2）2.7m【解析】【小问1详解】由几何关系得小球在空中运动时间【小问2详解】小球下落高度对物块有联立解得由几何关系得物块释放位置与斜面顶端的距离14.如图所示，光滑斜面上的物块A与水平面上的物块B通过绕过固定在斜面顶端的定滑轮的轻绳相连，斜面倾角为，物块A、B的质量分别为和，此时物块A、B处于静止且B与水平面间摩擦力为最大静摩擦力。从时刻开始对物块B施加水平方向的作用力F，规定水平向右为F的正方向，F随时间t变化规律如图乙所示。物块B与水平面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，其他摩擦均不计，物块A、B开始时均离滑轮足够远，重力加速度为。求：（1）滑块B与水平面间的动摩擦因数大小；（2）时间内物块A、B之间绳子拉力大小；（3）时间内外力F做功大小。【答案】（1）0.25（2）9N（3）60J【解析】【小问1详解】物块A、B处于静止且B与水平面间摩擦力为最大静摩擦力，则有解