【物理】江西省宜春市袁州区2022-2023学年高三上学期10月期中试题（解析版）

这是一份【物理】江西省宜春市袁州区2022-2023学年高三上学期10月期中试题（解析版），共10页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1. 如图，冰壶是冬奥会的正式比赛项目，冰壶在冰面运动时受到的阻力很小。以下有关冰壶的说法正确的是（ ）
A. 冰壶在冰面上的运动可以直接验证牛顿第一定律
B. 冰壶在冰面上的运动状态不会改变
C. 地面受到压力就是冰壶自身的重力
D. 冰壶在冰面上的运动过程中惯性不变
【答案】D
【解析】A．牛顿第一定律不能通过实验直接验证，故A错误；
B．冰壶在冰面运动时受到的阻力虽然很小，但冰壶在冰面上的运动状态会改变，故B错误；
C．地面受到的压力作用在地面上，冰壶自身的重力作用在冰壶上，所以地面受到的压力不是冰壶自身的重力，故C错误；
D．冰壶在冰面上的运动过程中，冰壶的质量不变，所以惯性不变，故D正确。故选D。
2. 如图所示，球和球置于光滑的斜面上，它们的半径分别是和，球左侧有一垂直于斜面的固定挡板，两球沿斜面排列并处于静止状态。不计一切摩擦，则以下分析不正确的是（ ）
A. 斜面倾角不变，当时，两球之间的弹力最小
B. 斜面倾角不变，当时，随着R变大，对斜面的压力先减小后增大
C. 半径一定时，随着斜面倾角逐渐增大，受到挡板作用力一直增大
D. 斜面倾角不变，仅交换A、B两球的位置，挡板所受压力大小保持不变
【答案】B
【解析】A．对B进行受力分析，如图所示
G大小不变，FN方向不变，故当F1垂直FN时，弹力最小；所以此时两球的连心线垂直于支持力，则有R=r。A正确，不符合题意；
B．当R＞r时，A对B的压力有垂直于斜面向下的分力，故B对斜面的压力随着半径的逐渐增大而增大。B错误，符合题意；
C．选AB整体为研究对象，故A对挡板的作用力为
半径一定时，随着斜面倾角逐渐增大，A对挡板的作用力一直增大，故A受到挡板作用力一直增大；C正确，不符合题意；
D．仅交换A、B两球的位置，选AB整体为研究对象B对挡板的压力
因为斜面倾角不变，故挡板所受压力大小保持不变，D正确，不符合题意。故选B。
3. 如图所示为救生员驾驶冲锋舟在湍急的河水中向对岸被困人员实施救援的路线示意图。假设冲锋舟在静水中的速度大小不变，救生员首先以最短时间渡河，从A沿直线到B，接到被困人员后，又以最短位移回到原河岸C处，回程时间恰好为去程的倍，假设水流速度处处相同，则为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】设河宽为d，救生员以最短时间渡河，渡河时间为
救生员以最短位移回到原河岸C处，垂直河岸方向的速度为
救生员以最短位移回到原河岸C处的时间为
根据题意有
解得
故选C。
4. 小越同学在课本中选取了四幅图片，如图所示，他的观点正确的是（ ）
A. 图甲，喷泉斜向上喷出的水到最高点时的速度为零
B. 图乙，桶内衣物上的水滴被甩出是因为水滴受到离心力的作用
C. 图丙，用不同力度打击弹性金属片，高度一定时，力度越大，A球运动时间越长
D. 图丁，液压杆缓慢将车厢顶起过程中（货物相对车厢静止），支持力对货物做正功
【答案】D
【解析】A．喷泉斜向上喷出水到最高点时竖直方向上的速度为零，但水平方向上的速度不为零，A错误；
B．水滴在衣服上附着力小于其圆周运动所需的向心力时，水滴会做离心运动，从而被甩出去，向心力、离心力都是效果力，不能说水滴受到离心力的作用，B错误；
C．平抛运动在水平方向是匀速直线运动，竖直方向是自由落体运动，根据自由落体运动规律
解得
因此A球在空中运动的时间只与竖直高度有关，C错误；
D．对货物受力分析可知，支持力的方向与货物上升位移的夹角为锐角，故支持力对其做正功，D正确。
故选D。
5. 2024珠海航空展上，飞行员驾驶飞机短时沿实线轨迹在竖直面内匀速率飞行，如图所示，为飞行轨迹上的三点，为飞行过程中距离地面高度相等的两点，下列关于飞机说法正确的是（ ）
A. 两点的重力功率相等
B. 各点的加速度方向竖直向下
C. 点所受的合力小于点
D. 三点的机械能相等
【答案】C
【解析】A．飞机匀速率飞行，两点速度方向不一样，速度的竖直分量不一样，重力功率不相等，故A错误；
B．飞机匀速率飞行，各点的加速度方向指向曲率圆的圆心，故B错误；
C．由图知点的曲率半径大于点的曲率半径，对飞机受力分析得
故点所受的合力小于点所受的合力，故C正确；
D．三点的动能相等，为飞行过程中距离地面高度相等的两点，但b与a、c的高度不一样，故机械能a、c两点相等，且与b点不相等，故D错误。
故选C。
6. 一辆小轿车在平直路面上以恒定功率加速，其加速度a和速度倒数的关系如图所示。已知轿车的总质量为1300kg，其所受的阻力不变，则轿车（ ）
A. 速度随时间均匀增大B. 加速度随时间均匀减小
C. 所受阻力大小为2.73×103ND. 电动机输出功率为9.1×103W
【答案】C
【解析】A．由图可知，加速度变化，故做变加速直线运动，故A错误；
B．函数方程
因为轿车做变加速运动，速度随时间不是均匀变化，所以加速度不是随时间均匀减小，故B错误；
CD．对汽车受力分析，受重力、支持力、牵引力和摩擦力，根据牛顿第二定律，有
联立得
结合图线，当物体的速度最大时，加速度为零，故结合图象可以知道，a=0时，
解得
所以最大速度为33m/s由图象可知
解得
由图象可知
解得
故C正确D错误。
故选C。
7. 如图所示，一轻质弹簧竖直放置，下端固定在水平面上，上端处于位置，当一重球放在弹簧上端静止时，弹簧上端被压缩到位置。现将重球（视为质点）从高于位置的位置沿弹簧中轴线从静止释放，弹簧被重球压缩到最低位置。不计空气阻力，以下关于重球运动过程的正确说法应是（ ）
A. 重球下落至处获得最大速度
B. 由至d重球重力势能减小量等于在点时弹簧的弹性势能
C. 由至过程中重球的机械能守恒
D. 由至过程重球的加速度先增大后减小
【答案】B
【解析】AD．重球接触弹簧开始，合力向下，向下做加速度逐渐减小的加速运动，运动到b位置，合力为零，加速度为零，速度最大，然后合力方向向上，向下做加速度逐渐增大的减速运动，运动到最低点时，速度为零，加速度方向向上，且最大。故AD错误；
B．重球与弹簧的系统机械能守恒，根据能量守恒定律可知，由至d重球重力势能减小量等于在点时弹簧的弹性势能。故B正确；
C．重球由c到d的过程中，重力和弹力做功，故重球机械能不守恒。故C错误。
故选B。
【点睛】．
8. 如图所示，光滑的四分之一圆弧轨道竖直放置，轨道的末端的切线水平，一倾角为的斜面体的顶端紧挨着圆弧轨道的末端点放置，圆弧上的点与圆心的连线与水平方向的夹角为。一个小球从点由静止开始沿轨道下滑，经点水平飞出，恰好落到斜面上的点。已知小球的质量，圆弧轨道的半径，重力加速度。下列说法正确的是（ ）
A. 小球在点时对轨道的压力大小为
B. 、两点的高度差为
C. 、两点的水平距离为
D. 小球从点运动到点的时间为
【答案】BD
【解析】A．小球从点运动到点，根据机械能守恒定律有
在c点时，由牛顿第二定律有
代入数据解得
，
据牛顿第三定律，小球在c点时对轨道的压力大小为，故A错误；
BCD．小球从点运动到点做平抛运动有
解得
又由平抛运动规律可知水平位移
竖直位移
故BD正确，C错误。故选BD。
9. 在系列科幻电影《流浪地球》中，由于太阳寿命将尽，人类计划建造“行星发动机”将地球推离太阳系。太阳系中行星的公转运动可视为匀速圆周运动。如图所示，现计划使用行星发动机进行两次变轨，经过椭圆转移轨道，以最短时间将地球转移到木星轨道上，已知木星公转周期为K年，则（ ）
A. 从地球轨道进入转移轨道，行星发动机需要加速
B. 地球在转移轨道上运行时，速度不断增大
C. 地球在第二次变轨点，变轨前后加速度不会改变
D. 地球在转移轨道上运行的时间为年
【答案】AC
【解析】A．从地球轨道进入转移轨道，做离心运动，行星发动机需要加速，故A正确；
B．地球在转移轨道上向远日点运动中，速度不断减小，故B错误；
C．根据可知，地球在第二次变轨点，变轨前后加速度不会改变，故C正确；
D．设地球轨道半径为r，木星轨道半径为R，满足
解得
轨道的半长轴为两轨道半径的平均值
地球在转移轨道上运行的周期为T，则，解得年
地球在转移轨道上运行的时间为
故D错误。故选AC。
10. 如图所示，半径的四分之一光滑圆弧轨道竖直固定于水平面上。4个相同的木板紧挨着圆弧轨道末端静置，圆弧轨道末端与木板等高，每块木板的质量为，长。它们与地面间的动摩擦因数，木板与地面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。在第一块木板左端放置一个质量为的小铅块B，可视为质点，现让一个与B完全一样的铅块A从圆弧顶端由静止滑下，经圆弧底端后与B发生弹性正碰，铅块与木板间的动摩擦因数，，则（ ）
A. 小物块A滑到曲面轨道下端时对轨道的压力大小为
B. 铅块B刚滑至木板3时的速度为
C. 铅块B运动后与某一木板共速
D. 铅块B与木板间相对滑动过程中系统所产生的总热量为
【答案】BC
【解析】A．小物块A滑到曲面轨道下端，根据动能定理有
小物块A滑到曲面轨道下端时，根据牛顿第二定律有
解得，轨道对小物块A的支持力为
则小物块A滑到曲面轨道下端时对轨道的压力大小为，故A错误；
B．小物块A与B发生弹性正碰，根据动量守恒有
根据机械能守恒有
解得，小物块A与B发生弹性正碰后A的速度为零，B的速度为
设铅块B刚滑至第n块木板，该木板开始滑动，铅块B对该木板的滑动摩擦力为
该木板及后面木板受到地面的最大静摩擦力为
要使木板滑动，则有
解得
即铅块B滑上第3块木板时，木板开始滑动，根据动能定理有
解得，铅块B刚滑至木板3时的速度为
故B正确；
C．根据牛顿第二定律有，铅块B在木板上滑动的加速度大小为
则铅块B在木板1和2上滑动的时间为
木板3、4一起滑动时的加速度为
假设铅块B能在木板3上滑动时与木板3共速，则有
解得
，
此过程中铅块B的位移为
木板3、4的位移为
铅块B相对于木板3、4的位移为
则假设成立，则铅块B经过运动到与木板共速的时间为
故C正确；
D．铅块B在木板上滑动到与木板共速的过程中，根据能量守恒有
解得，铅块B与木板间相对滑动过程中系统所产生的总热量为
故D错误。
故选BC。
二、实验题（每空2分，共16分）
11. 如图甲为桶装水的电动抽水器，某实验小组欲使用平抛运动的规律来测量该抽水器的流量Q（单位时间流出的水的体积）。
（1）为了方便测量，取下不锈钢水管，用游标卡尺测量其内径d，其结果如图乙所示，读数为_____________cm。
（2）重新安装出水口后，转动出水口至水平，接通电源，待水流速稳定后，测出管口到落地点的高度差，水平距离，已知重力加速度大小，则出水口处水流速_____________m/s（结果保留三位有效数字）。
（3）该抽水器的流量_____________（用d、L、g、h表示），经过实际验证发现接满一杯水所用时间总比通过计算得出的时间短，请写出可能的理由：_____________（写出一条即可）。
【答案】（1）0.660
（2）1.05 （3） 高度测量偏大，水平距离测量偏小，内径测量偏小
【解析】【小问1详解】
为了方便测量，应当测量不锈钢水管的内径，其内径读数为
【小问2详解】
由，，联立可得
代入数据可得
【小问3详解】
[1]该抽水器的流量
[2]实际接满一杯水所用时间总比通过计算得出的时间短，说明计算的流量值偏小，则可能的理由：高度测量偏大，水平距离测量偏小，内径测量偏小。
12. 在“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”实验中，细线下面悬挂一个钢球，细线上端固定在铁架台上。将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使悬点正好位于圆心的正上方。现用手拉起钢球并给它一个初速度，使它沿纸上的某个圆做匀速圆周运动（钢球恰不触及纸面）。
（1）在该实验中，可以用秒表测量钢球运动圈所用的时间，则小球做圆周运动的周期为_________；通过纸上的圆测出钢球做匀速圆周运动的半径，再用天平测出钢球的质量。即可利用公式计算出所需的向心力________（用所测物理量符号表示）；
（2）求小球受到的合力：结合上一问的测量，再测出悬点与小球间的竖直高度，查表得出当地重力加速度为，则可计算出小球所受的合力________（用所测物理量符号表示）。
（3）若与在误差范围相等，便粗略验证了向心力表达式正确性。
【答案】 （1） （2）
【解析】（1）[1]钢球做圆周运动的周期
[2]则钢球的向心力
（2）[3]根据平行四边形定则知，钢球所受的合力
三、解答题（共38分）
13. 国北斗卫星导航系统是中国自行研制全球卫星导航系统。2018年11月 19日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功将北斗三号2个卫星送入预定轨道，成功完成北斗三号基本系统星座部署。如图所示为其中一颗北斗卫星1和北斗卫星2的轨道示意图。已知北斗卫星1 的轨道距离地面的高度R，质量为m，北斗卫星2距地面的高度为3R，质量为2m，地球半径为 R，地球表面附近的重力加速度为g，引力常量为G。（规定距地球无限远处为地球引力零势能点，地球附近物体的引力势能可表示为，r为物体到地心距离，为r处的万有引力）。
（1）求地球的质量M；
（2）求北斗卫星1绕地球做匀速圆周运动的周期为T；
（3）求北斗卫星1的机械能和北斗卫星2的线速度。
【答案】（1）；（2） ；（3），
【解析】（1）设一物体的质量为，在地球表面附近，万有引力定律等于重力
解得地球质量为
（2）卫星1的质量为m，根据牛顿第二定律有
可求得周期为
（3）根据牛顿第二定律
卫星1的动能为
卫星1 的势能为
所以卫星1的机械能为
根据牛顿第二定律
可得
14. 如图所示，把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球在短时间内沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动。此时小球在漏斗壁上离漏斗中心口的竖直高度为，小球的质量为，漏斗壁与竖直方向的夹角为，整个过程中忽略空气阻力，。
（1）小球的向心力由谁提供？
（2）小球的受到的支持力大小多少？向心力大小等于多少？
（3）小球在运动过程中的线速度大小。
【答案】（1）重力和支持力的合力；（2），；（3）
【解析】（1）在小球匀速圆周运动过程中，受重力和支持力作用，二力的合力水平指向轨迹的圆心，因此重力和支持力的合力提供向心力。
（2）小球的受力示意图如图所示：
由几何关系可得
解得
，
（3）小球做匀速圆周运动的半径为
由向心力与线速度的关系得
解得
15. 西大附中某实验小组为了研究滑块的运动情况设计了如图所示实验装置，该装置主要由光滑曲面轨道AB、光滑竖直圆轨道、水平轨道BD、水平传送带DE和足够长的落地区FG组成，各部分平滑连接，圆轨道最低点B处的入、出口靠近但相互错开，滑块落到FG区域时立即停止运动。现将一质量为的滑块从AB轨道上距BD竖直高度h处（h未知）由静止释放，已知圆轨道半径，水平轨道BD的长度，传送带长度，DE距离落地区的竖直高度，滑块始终不脱离圆轨道，且与水平轨道BD和传送带间的动摩擦因数均为，传送带以恒定速率逆时针转动（不考虑传送带轮的半径对运动的影响）。g取，求：
（1）要使滑块恰好能滑上传送带的最左端D点，滑块经过C点时对轨道的压力大小；
（2）若滑块最终停在B点，h的范围；
（3）在滑块能做完整圆周运动情况下，滑块静止时距B点的水平距离x与h的关系。
【答案】（1）6N；（2）1.6m