2024~2025学年陕西省西安市莲湖区高三(上)11月期中物理试卷(解析版)

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注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
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，将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容：人教版必修第一册，必修第二册，选择性必修第一册第一章。
一、选择题：本题共10小题，共46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，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 一辆汽车（视为质点）做初速度为0的匀加速直线运动，第一个时间T内的位移大小为x，则第二个时间T内汽车的位移大小为（ ）
A. 2xB. 3xC. 4xD. 5x
【答案】B
【解析】汽车做初速度为0的匀加速直线运动，根据初速度为零的匀加速直线运动的比例关系，第一个T内的位移大小与第二个时间T内汽车的位移大小之比为1：3，第一个时间T内的位移大小为x，则第二个时间T内汽车的位移大小为3x。
故选B。
2. 如图所示，一辆质量为m的汽车先过一段凹形桥，再过一段拱形桥，M、N分别为桥的最低点和最高点，且汽车通过M、N两点时的速度均不为0。汽车在通过两种桥面的过程中均未脱离桥面，下列说法正确的是（ ）
A. 汽车通过M点时处于失重状态
B. 汽车通过M点时的加速度可能为0
C 汽车通过N点时，无论速度多大，对桥面始终有压力
D. 汽车通过N点时对桥面的压力一定比通过M点时对桥面的压力小
【答案】D
【解析】AB．汽车通过M点时，根据牛顿第二定律可知
加速度方向竖直向上，故此时汽车处于超重状态；由于汽车通过M、N两点时的速度均不为0，故此时汽车加速度大小不为0，故A错误；
C．汽车通过N点时，根据牛顿第二定律可知
若
即时，此时桥面对汽车的支持力为0，根据牛顿第三定律可知，此时汽车对桥面的压力为0，故C错误；
D．根据牛顿第三定律可知，桥面对汽车的支持力等于汽车对桥面的压力；由上述可知在M点时
故汽车通过N点时对桥面的压力一定比通过M点时对桥面的压力小，故D正确。
故选D
3. 如图所示，无人机用轻绳悬挂重物在空中，控制无人机让重物沿水平方向做匀加速直线运动，忽略空气对重物的阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 重物的加速度越大，轻绳与竖直方向的夹角越小
B. 轻绳与竖直方向的夹角和重物的加速度无关
C. 轻绳在竖直方向上的分力与重物的加速度大小无关
D. 重物的加速度越大，轻绳在竖直方向上的分力越大
【答案】C
【解析】CD．分析重物，如图
竖直方向处于平衡状态，轻绳在竖直方向的分力
即轻绳在竖直方向上的分力与重物的加速度大小无关。故C正确；D错误；
AB．轻绳水平方向上分力提供加速度，有
联立，解得
可知重物的加速度越大，轻绳与竖直方向的夹角越大。故AB错误。
故选C。
4. 如图所示，一条两岸平行的河，水流速度方向平行河岸且大小保持不变。一条小船在河中匀速运动，船在静水中的速度大小为，船头方向与垂直河岸方向的夹角为，船的实际速度（合速度）与河岸的夹角也为，关于与的大小关系，下列说法正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由题意作出船运动图示如下，由于垂直河岸方向的夹角为，与河岸的夹角也为，在矢量三角形OAB中，OA表示，OB表示，根据几何知识可得
则有
在中，由正弦定理可得
即有
整理可得
故选A。
5. 如图所示，倾角为37°的斜面体放置在水平面上，滑轮1固定在天花板上，滑轮2是动滑轮，滑轮3固定在斜面体右上角，三个滑轮的质量均忽略不计，且均光滑。一条轻质细线一端连接质量为m的物块甲，另一端连接质量为2m的物块丙，丙放置在斜面上，滑轮2下方用轻质细线悬挂物块乙，整个系统处于静止状态，1、2以及2、3间的细线均竖直，3与丙间的细线与斜面平行，重力加速度大小为g，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，，下列说法正确的是（ ）
A. 斜面体相对于水平面的运动趋势向左
B. 乙的质量为m
C. 丙相对斜面有沿着斜面向上的运动趋势
D. 若丙受到的静摩擦力正好达到最大值，则丙与斜面间的动摩擦因数为0.125
【答案】D
【解析】A．对斜面和丙整体分析，受重力、地面的支持力和细线竖直向下的拉力，可知斜面体相对于水平面没有运动趋势，故A错误；
B．对滑轮2受力分析，受细线竖直向下的拉力
受细线竖直向上的拉力
由
可得
故B错误；
C．丙受到重力沿斜面向下的分力
丙受到细线沿斜面向上的拉力
则
所以丙受到斜面沿斜面向上的静摩擦力，丙相对斜面有沿着斜面向下的运动趋势，故C错误；
D．丙受到的静摩擦力
若丙受到的静摩擦力正好达到最大值，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则
解得
故D正确。
故选D。
6. 随着中国航天技术的发展，中国将向月球发射更多的探测器。质量为m的探测器（可视为质点）绕月球做线速度大小为的匀速圆周运动，探测器受到月球的万有引力大小为，已知月球的第一宇宙速度为，引力常量为G，忽略月球的自转，下列说法正确的是（ ）
A. 月球表面的重力加速度大小为B. 探测器绕月球转动的半径为
C. 月球的半径为D. 月球的质量为
【答案】B
【解析】A．因为探测器不是近月飞行，所以F0不等于探测器在月表的重力，故月球表面的重力加速度大小不等于,故A错误；
B．设探测器绕月球转动的半径为r，根据万有引力提供向心力，依题得
解得
故B正确；
C．因为F0不是探测器在月表受到的引力，设月球半径为R，故
故
故C错误；
D．设月球质量为M，则
解得
故D错误；
故选B 。
7. 火箭竖直向上发射的初始阶段，重力加速度不变，空气阻力忽略不计，认为火箭的质量m保持不变，速度的倒数与加速度a的关系图像如图所示，图像中、均已知，下列说法正确的是（ ）
A. 火箭以恒定的加速度启动B. 火箭的最大动能为
C. 火箭以恒定的功率启动D. 火箭发射的初始阶段，重力加速度大小为
【答案】C
【解析】A．由题意可知
根据牛顿第二定律由
联立解得
根据图像可知，发动机功率不变，所以速度增大，动力减小，加速度减小，不是匀变速运动。故A错误；
B．根据图像可知，最大速度
所以火箭的最大动能为
故B错误；
C．由乙图可知
所以火箭以恒定的功率启动，故C正确；
D．根据
将点（0，）代入解得
故D错误。
故选C。
8. 小强乘坐西安地铁六号线列车从“咸宁路站”到“交通大学·兴庆宫站”的v-t图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 该列车减速过程中的加速度大小为
B. 该列车减速过程中的加速度大小为
C. 这两站间的距离为798m
D. 这两站间的距离为1023m
【答案】AC
【解析】AC．根据加速度的定义式
所以该列车减速过程中的加速度大小为1m/s2，故A正确，C错误；
CD．v-t图像与时间轴所围的面积表示位移，即
故C正确，D错误。故选AC。
9. 如图甲所示，木板放置在光滑的水平面上处于静止状态，子弹（视为质点）以水平向右、大小为的初速度射入木板，当子弹运动到木板的最右端时刚好未射出，两者的速度与时间关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 子弹与木板的质量之比为2:3
B. 木板的长度为
C. 若子弹的质量为m，则木板在加速过程中所受的摩擦力大小为
D. 若子弹的质量为m，则整个过程中子弹与木板因摩擦产生的热量为
【答案】CD
【解析】A．对子弹和木板系统，由动量守恒
可得子弹与木板的质量之比为
m:M=3:2
选项A错误；
B．由图像可知，木板的长度为
选项B错误；
C．若子弹的质量为m，则木板的质量为
则木板在加速过程中所受的摩擦力大小为
选项C正确；
D．若子弹的质量为m，则整个过程中子弹与木板因摩擦产生的热量为
选项D正确。
故选CD。
10. 如图所示，挡板OA与竖直方向的夹角为，小球（视为质点）从O点的正上方高度为H的P点以大小为的初速度水平抛出，落到斜面上时，小球的位移与斜面垂直，重力加速度大小为g，不讨论小球落到斜面后的情况，下列说法正确的是（ ）
A. 小球落到斜面上的速度大小为
B. 小球在空中运动的时间为
C.
D. 若小球抛出时的初速度大小为，则挡板OA与竖直方向的夹角为45°
【答案】BD
【解析】AB．设小球在空中运动的时间为，小球落到斜面的速度为，则速度与的夹角为；设水平位移为，竖直位移为，如图
则
，，
解得
，
故A错误，B正确；
C．小球落到斜面的竖直方向的位移
解得
故C错误；
D．由，，可得
即
故D正确。
故选BD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某同学用如图甲所示装置来测量当地的重力加速度，实验打出的一条清晰纸带如图乙所示，O、A、B、C、D为连续的五个计时点，现测得O点到各点的距离分别为、、、，打点计时器在打O点时重物的速度为0。打点计时器的打点周期为T。

（1）打点计时器打D点时重物的速度是打B点时重物的速度的______倍。
（2）当地重力加速度大小的表达式为______（用题中所给物理量表示）。
（3）若实验小组在打出的另一条清晰纸带上（整条纸带的宽度相同）按打点的先后顺序每隔一个计时点（图丙中未画出）取一个计数点，从第一个计数点开始在每个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为1、2、3、4、5），将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图丙所示，横、纵坐标表示的物理量在图丙中未标明，下列说法正确的是______。
A. 图丙中的图线表明重物做匀加速直线运动，倾斜直线可代表重物的位移与时间的关系图像
B. 把纸带的宽度作为2T的时间间隔，每段纸带的长度除以2T，就可代表倾斜直线的纵坐标（速度大小）
C. 若第2段纸带的长度为L，第5段纸带的长度为d，则重物的加速度为
【答案】（1）2 （2） （3）B
【解析】【小问1详解】
依题意，纸带上打D点时经过的时间为4T，打B点时经过的时间为2T，根据
可知
即打点计时器打D点时重物的速度是打B点时重物的速度的2倍。
【小问2详解】
依题意，根据逐差法，可得
【小问3详解】
AB．图丙中的图线表明重物做匀加速直线运动，把纸带的宽度作为2T的时间间隔，由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这个过程的平均速度，可得每段纸带的长度除以2T，就可代表倾斜直线的纵坐标（速度大小），则倾斜直线可代表重物的速度与时间的关系图像。故A错误；B正确；
C．若第2段纸带的长度为L，第5段纸带的长度为d，由
则重物的加速度为
故C错误。
故选B。
12. 某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒定律。在固定的水平气垫导轨上安装两个光电门，带有遮光片的A、B两滑块放置在气垫导轨上，两遮光片的宽度相等，A放置在光电门1的左侧，B放置在两光电门之间，实验开始，让导轨的气源充上气，给A一个水平方向的初速度，两滑块碰撞前A通过光电门的时间为，碰撞后A、B通过光电门的时间分别为、。
（1）若A的质量大于B的质量，则碰撞后A______通过光电门1；若A的质量等于B的质量，则______等于。（均填“可能”或“不可能”）
（2）若碰撞后A、B的运动方向相反，，且A、B发生的是弹性碰撞，则A、B的质量之比为______。
【答案】（1） ①. 不可能 ②. 可能
（2）1:3
【解析】【小问1详解】
[1]若A的质量大于B的质量，则碰撞后A滑块不反弹，即碰撞后A不可能通过光电门1；
[2]若A的质量等于B的质量，且若发生弹性碰撞，则速度发生交换，故则可能等于。
【小问2详解】
若碰撞后A、B的运动方向相反，，则碰后两滑块的速度大小相等，由动量守恒定律
且A、B发生的是弹性碰撞，根据机械能守恒定律
联立解得
13. 如图所示，光滑硬直杆与水平面成53°角固定放置，劲度系数为k、原长为L的轻质弹簧一端固定在O点，另一端与圆环（视为质点）相连，圆环套在杆上。现让圆环从与O点等高的A点由静止释放，当圆环运动到O点的正下方B点时，圆环的动能正好等于圆环在A处时弹簧的弹性势能。已知A、B两点间的距离为5L，重力加速度大小为g，对劲度系数为k的轻质弹簧，其弹性势能与弹簧的形变量x的关系式为，弹簧始终在弹性限度内，，，求：
（1）圆环在B点时的动能；
（2）圆环的质量。
【答案】（1）
（2）
【解析】【小问1详解】
由几何关系有
，
弹簧的原长为L，则圆环在A点时弹簧的伸长量为2L，弹簧的弹性势能
圆环在B点时的动能
【小问2详解】
圆环在B点时弹簧的伸长量为3L，弹簧的弹性势能
圆环从A点运动到B点，由机械能守恒，有
解得圆环的质量
14. 甲、乙两小球（均视为质点）在同一竖直线上，时刻，甲从地面开始做竖直上抛运动，同时乙从距地面某高度处开始做平抛运动，已知两球落地的时间差为，甲在最高点时某与乙恰好在同一高度，重力加速度大小为g，不计空气阻力，求甲落地的时刻以及乙开始运动时距地面的高度。
【答案】，
【解析】设甲落地的时刻为，则乙落地的时刻
竖直上抛运动具有对称性，上升的时间与下降的时间相等，则甲上升到最高点的时刻（甲、乙处于同一高度的时刻）为，甲、乙相遇后，甲、乙下落的高度相等甲下落的高度
乙下落的高度
又由
解得
乙释放时距地面的高度
解得
15. 如图所示的轨道由四部分组成，AB与BC是关于B点中心对称的抛物线形状的细圆管轨道，固定在水平面CD上，DE是固定在水平面CD上的四分之一圆弧轨道，A、C、D三点的切线水平，E点的切线竖直。小球乙（视为质点）静止在CD上。若使质量为m的小球甲（视为质点）在A点获得一个大小为、方向水平向右的初速度，则甲在细圆管内部经过一段时间从A点运动到B点，且该过程中甲与细圆管内壁间恰好无作用力。现让甲从A点由静止释放，沿着管壁下滑，甲、乙发生弹性碰撞后瞬间，乙的速度大小为，重力加速度大小为g，不计一切摩擦。
（1）求甲从A点到C点的位移大小以及乙的质量；
（2）若甲在A点以水平向右的初速度进入细管中，甲、乙发生弹性碰撞后，乙沿着轨道DE向上运动不能越过E点，求轨道DE半径的最小值；
（3）若甲在A点以大小不同、方向均水平向右的初速度进入细管中，，求甲运动到B点时重力功率的取值范围。
【答案】（1），
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
甲从A点运动到B点的过程中与内壁间恰好无作用力，说明该过程中甲做平抛运动，A、B两点间的高度差
A、B两点间在水平方向的距离
AB与BC关于B点中心对称，甲从A点运动到C点的位移大小
解得
甲从A点由静止开始沿着管壁下滑到C点，由机械能守恒定律有
解得
甲、乙发生弹性碰撞有
解得
【小问2详解】
甲在A点以水平向右的初速度v进入细管中，设甲运动到C点时的速度大小为，由机械能守恒定律有
甲、乙发生弹性碰撞且速度互换，则碰后乙的速度大小
设轨道DE半径为R，若乙正好到达E点，则有
解得
故轨道DE半径的最小值为。
【小问3详解】
若甲在A点以水平向右的初速度进入细管中，设甲运动到B点时的速度大小为，由机械能守恒定律有
设甲在B点的速度方向与水平方向的夹角为，则有
甲在B点时重力的瞬时功率
可得
当时