福建省莆田市第八中学2022届高三物理上学期期中试题含解析

福建省莆田第八中学2022届高三上学期期中考试物理试题一、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,第1—9题只有一项符合题目要求，第10-12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.在物理学的研究及应用过程中涉及诸多的思想方法，如理想化模型法、放大法、极限法、控制变量法、假设法、类比法、比值法等等。以下关于所用思想方法的叙述错误的是(　　)A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是假设法B.速度的定义式，采用的是比值法；当Δt非常非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，应用了极限法C.在探究加速度和力、质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验应用了控制变量法D.下图是三个实验装置，这三个实验中都体现了放大法【答案】A-14-\n点睛：在高中物理学习中，我们会遇到多种不同的物理分析方法，这些方法对我们理解物理有很大的帮助；故在理解概念和规律的基础上，更要注意科学方法的积累与学习．2.光滑的水平面上固定着一个螺旋形光滑水平轨道，俯视如图所示．一个小球以一定速度沿轨道切线方向进入轨道，以下关于小球运动的说法中正确的是(　)A.轨道对小球做正功，小球的线速度不断增大B.轨道对小球做正功，小球的角速度不断增大C.轨道对小球不做功，小球的角速度不断增大D.轨道对小球不做功，小球的线速度不断增大【答案】C【解析】轨道的弹力方向与速度方向始终垂直，弹力不做功，根据动能定理知，速度的大小不变．根据，半径减小，角速度不断增大．故C正确，A、B、D错误．故选C．【点睛】解决圆周运动的两条原理是动能定理判断出速度大小的变化，牛顿第二定律得到力与速度的关系．-14-\n3.在轻绳的两端各拴一个小球，一个人用手拿着绳子上端的小球，站在三层楼的阳台上，释放小球，使小球自由下落，两小球相继落地的时间差为△t，如果人站在四层楼的阳台上，同样的方法释放小球，让小球自由下落则两小球相继落地的时间差将(　　)A.不变B.变小C.变大D.无法确定【答案】B【解析】解：设两球分别为球和球,落地时两球的速度分别为,如图所示.无论是从3层还是4层阳台上自由下落,两小球落地时,两球的距离差始终为绳长,则人站在4层阳台上放手后,球在球落地瞬间的瞬时速度及之后球下落绳长距离内的平均速度均比在3层阳台释放时大,而位移相同,则时间差变小,B正确.4.“太空涂鸦”技术的基本物理模型是：原来在较低圆轨道运行的攻击卫星从后方接近在较高圆轨道上运行的侦察卫星时，准确计算轨道并向其发射“漆雾”弹，“漆雾”弹在临近侦察卫星时，压爆弹囊，让“漆雾”散开并喷向侦察卫星，喷散后强力吸附在侦察卫星的侦察镜头、太阳能板、电子侦察传感器等关键设备上，使之暂时失效。下列说法正确的是(　)A.攻击卫星在原轨道上运行的线速度大于7.9km/sB.攻击卫星在原轨道上运行的线速度比侦察卫星的线速度C.攻击卫星完成“太空涂鸦”后应减速才能返回低轨道上D.若攻击卫星周期已知，结合万有引力常量就可计算出地球质量【答案】C【解析】7.9km/s是第一宇宙速度，也是近地圆轨道的运行速度，根据v=可知，轨道高度越高，速度越小，故攻击卫星在原轨道上运行的线速度小于7.9 km/s，攻击卫星的轨道比侦察卫星的轨道低，故攻击卫星在原轨道上运行的线速度比侦察卫星的线速度大，故AB均错误．攻击卫星完成“太空涂鸦”后应减速做近心运动，才能返回低轨道上，故C正确．由于不知道卫星的轨道半径，故不能计算地球的质量，故D错误．故选C．5.如图所示，重6N的木块静止在倾角为300-14-\n的斜面上，若用平行于斜面沿水平方向，大小等于4N的力F推木块，木块仍保持静止，则木块所受的摩擦力大小为(　　)A.3NB.4NC.5ND.10N【答案】C【解析】解：对木板受力分析，受推力F、重力G、支持力N和静摩擦力f，将重力按照作用效果分解为沿斜面向下的分力F′=Gsinθ=3N和垂直斜面向下的分力Gcosθ=3N；在与斜面平行的平面内，如图有，故选C.6.质量为2kg的物体，放在动摩擦因数为μ=0.1的水平面上，在水平拉力F的作用下，从x=0m处由静止开始运动，拉力做的功W和物体发生的位移x之间的关系如图所示，取g=l0m/s2。下列说法中正确的是(　)A.此物体在OA段做匀加速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为15WB.此物体在AB段做匀速直线运动，且整个过程中拉力的功为15JC.此物体在AB段做匀加速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为15WD.此物体在OA段做匀速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为15W【答案】A【解析】对物体受力分析，物体受到的摩擦力为Ff=μFN-14-\n=μmg═0.1×2×10N=2N．由图象可知，斜率表示的是物体受到的力的大小，OA段的拉力为5N，AB段的拉力为2N，所以物体在AB段做匀速直线运动，在OA段的拉力为5N，物体做加速运动，当速度最大时，拉力的功率最大，由v=at，x=at2，a=，代入数值解得，v=3m/s，此时的最大功率为POA=FOAv1=5×3W=15W，在AB段，物体匀速运动，速度的大小为3m/s，拉力的大小为2N，所以此时的功率为PAB=FABv2=2×3W=6W，所以在整个过程中拉力的最大功率为15W，所以A正确，CD错误；整个过程中拉力的功为，选项B错误；故选A．点睛：本题考查了对功的公式W=FL的理解，根据图象的分析，要能够从图象中得出有用的信息--斜率表示物体受到的拉力的大小，本题很好的考查了学生读图和应用图象的能力．7.“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动时所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示，将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速度为g。据图1可知，此人在蹦极过程中t0时刻的加速度约为(　　)A.gB.gC.gD.g【答案】B【解析】试题分析：由图可知物体重力为0.6F0，在t0时刻的拉力为1.6F0，所以由牛顿第二定律可知此时的加速度为，故选B考点：考查牛顿第二定律的应用点评：本题难度较小，注意观察图像，能够分析出重力与F0之间的关系是关键8.如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏a连接，连接b的一段细绳与斜面平行。在a中的沙子缓慢流出的过程中，a、b、c都处于静止状态，则（）-14-\nA.c对b的摩擦力一定减小B.地面对c的摩擦力为零C.c对b的摩擦力一定增大D.地面对c的摩擦力一定减小【答案】D【解析】设a、b的重力分别为．对a分析，绳子的拉力；对b分析：①若，此时，c对b的摩擦力方向沿斜面向上，当沙子流出时，减小，摩擦力增大；②若，刚开始一段时间有，c对b的摩擦力方向沿斜面向下，随着减小，摩擦力在减小，当减小到时，摩擦力减小为零，随后，跟第①种情况一样，故AC错误；以bc整体为研究对象，分析受力如图，根据平衡条件得知水平面对c的摩擦力，方向水平向左．在a中的沙子缓慢流出的过程中，则摩擦力在减小，B错误D正确．9.内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为R的轻杆，一端固定有质量为m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙，将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图所示。由静止释放后,以下错误的选项是(　　)A.下滑过程中甲球减少的机械能总等于乙球增加的机械能-14-\nB.下滑过程中甲球减少的重力势能总等于乙球增加的重力势能C.杆从左向右滑时，甲球无法下滑到凹槽的最低点D.杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点【答案】B【解析】甲与乙两个物体构成的系统只有重力做功，机械能守恒，故甲减小的机械能一定等于乙增加的机械能，故A正确；甲与乙两个物体系统机械能守恒，甲球减小的重力势能转化为乙的势能和动能以及甲的动能，故B错误；若甲球沿凹槽下滑到槽的最低点，乙则到达与圆心等高处，但由于乙的质量比甲大，造成机械能增加了，明显违背了机械能守恒定律，故甲球不可能到凹槽的最低点，故C正确；由于机械能守恒，故动能减为零时，势能应该不变，故杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点，故D正确；故选ACD．10.天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星．双星系统在银河系中很普遍．已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星的质量不相等，它们之间的距离为r，引力常量为G.关于双星系统下列说法正确的是(　　)A.两颗恒星做匀速圆周运动的半径均为B.两颗恒星做匀速圆周运动的线速度相等C.双星中质量较小的恒星线速度大D.这个双星系统的总质量为【答案】CD【解析】双星做圆周运动的角速度大小相等，靠相互间的万有引力提供向心力，知向心力大小相等，则有：m1r1ω2=m2r2ω2，则m1r1=m2r2，因为两颗恒星的质量不等，则做圆周运动的半径不同．质量较小的恒星半径较大，由v=ωr可知，质量较小的恒星线速度大，故AB错误，故C正确．根据，联立两式解得：m1+m2=．故D正确．故选CD．11.如图所示，斜面倾角为θ，位于斜面底端A正上方的小球以初速度v0正对斜面顶点B水平抛出，小球到达斜面经过的时间为t，重力加速度为g，则下列说法中正确的是(　　)-14-\nA.若小球以最小位移到达斜面，则B.若小球垂直击中斜面，则C.若小球能击中斜面中点，则D.无论小球怎样到达斜面，运动时间均为【答案】AB【解析】试题分析：从抛出点到达斜面的最小位移为过抛出点作斜面的垂线．设经过时间t到达斜面上，根据平抛运动水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，表示出水平和竖直方向上的位移，再根据几何关系即可求解时间．若小球垂直击中斜面，速度与斜面垂直，由分速度关系求时间．若小球能击中斜面中点，根据水平位移和竖直位移的关系列式求解时间．过抛出点作斜面的垂线CD，如图所示：当小球落在斜面上的D点时，位移最小，设运动的时间为t，则水平方向：；竖直方向．根据几何关系有，即有，解得，A正确；若小球垂直击中斜面时速度与竖直方向的夹角为θ，则，得，B正确；若小球能击中斜面中点时，小球下落的高度设为h，水平位移设为x．则由几何关系可得-14-\n，得，CD错误．12.如图所示，水平光滑长杆上套有小物块A，细线跨过位于O点的轻质光滑定滑轮，一端连接A，另一端悬挂小物块B，物块A、B质量相等。C为O点正下方杆上的点，滑轮到杆的距离OC=h，开始时A位于P点，PO与水平方向的夹角为300 。现将A、B静止释放，则下列说法正确的是（）A.物块A由P点出发第一次到达C点过程中，速度不断增大B.在物块A由P点出发第一次到达C点过程中，物块B克服细线拉力做功小于B重力势能的减少量C.物块A在杆上长为的范围内做往复运动D.物块A经过C点时的速度大小为【答案】ACD【解析】物块A由P点出发第一次到达C点过程中，绳子拉力对A做正功，所以动能不断增大，速度不断增大，故A正确；到C点时B的速度为零．则根据功能关系可知，在物块A由P点出发第一次到达C点过程中，物块B克服细线拉力做的功等于B重力势能的减少量，故B错误；根据几何知识可得，由于AB组成的系统机械能守恒，由对称性可得物块A在杆上长为：的范围内做往复运动，故C正确；设物块A经过C点时的速度大小为v，此时B的速度为0．根据动能定理可得：，解得：，故D正确．所以ACD正确，B错误。二、实验题（本题共2小题，每个空格2分，共16分。）13.为了“探究动能改变与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：第1步：把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为M的滑块通过细绳与质量为m的带夹重锤跨过定滑轮相连，重锤夹后连一穿过打点计时器的纸带，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板向下匀速运动，如图甲所示．-14-\n第2步：保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源，释放滑块，使之从静止开始向下加速运动，打出纸带，如图乙所示．打出的纸带如图丙所示．请回答下列问题：①已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点间的时间间隔为Δt，根据纸带求滑块速度，打点计时器打B点时滑块速度vB＝________.②已知重锤质量为m，当地的重力加速度为g，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块________(写出物理名称及符号，只写一个物理量)，合外力对滑块做功的表达式W合＝________.③算出滑块运动OA、OB、OC、OD、OE段合外力对滑块所做的功W以及在A、B、C、D、E各点的速度v，以v2为纵轴、W为横轴建立直角坐标系，描点作出v2W图象，可知该图象是一条________，根据图象还可求得________．【答案】(1).(2).下滑的位移x(3).mgx(4).过原点的直线(5).滑块的质量M【解析】试题分析：（1）匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，故：（2）本题运动过程中，物块受到的合力为重力，要求合力做的功，则还需要测出这一过程滑块运动的位移x，则合外力对滑块做功的表达式W合=mgx;（3）合外力做的功为，所以，则v2-W图象是一条过原点的倾斜的直线，根据图象课求得直线斜率为k，所以，即根据图象可以求得滑块的质量M。考点：探究动能改变与合外力做功的关系-14-\n【名师点睛】本题考查探究动能改变与合外力做功的关系的实验；其中主要考查了打点计时器中求瞬时速度的方法，关键是搞清实验的原理，并且能根据做功公式求出W与v2的关系式，根据图象的斜率求解质量，难度适中。14.在研究平抛运动的实验中，某同学记录了小球运动过程经过的A、B、C、D、E、F、G点的位置，相邻两点的时间间隔均为△t=0.05s。取A点为坐标原点，以+x方向表示水平初速度方向、+y方向表示竖直向下方向，实验记录如下：（结果保留两位小数）(1)作出的x-t图像如图1所示，小球平抛的水平初速度大小是_______________m/s(2)以t为横坐标，y/t为纵坐标，作出y/t-t图像如图2所示，图像2所对应的函数解析式为y/t=4.88t+0.59①重力加速度的测量值是___________m/s2②t=0.10s时，小球的竖直分速度大小是_______________m/s【答案】(1).0.50m/s(2).9.76m/s2(3).1.57m/s【解析】小球做平抛运动，水平方向有，水平初速度大小等于x-t图像的斜率，竖直方向有，化为，与函数解析式相对应，，三、计算题（本题共3小题，共36分。）15.如图所示，半径为R（未知）的光滑半圆轨道ABC与倾角为θ=37°的粗糙斜面轨道DC相切于C，圆轨道的直径AC与斜面垂直。质量为m的小球从A点左上方距A高为h的斜面上方P点以某一速度水平抛出，刚好与半圆轨道的A点相切进入半圆轨道内侧，之后经半圆轨道沿斜面刚好滑到与抛出点等高的D处。已知当地的重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计空气阻力，求：(1)小球被抛出时的速度v0；(2)小球从C到D过程中摩擦力所做的功Wf。-14-\n【答案】（1）（2）【解析】试题分析：小球从P到A过程做平抛运动，由运动学公式求出小球经过A点时竖直方向分速度，作出速度分解图，即可求得小球被抛出时的速度v0；对于整个运动过程，重力做功为零，根据动能定理求解小球从C到D过程中摩擦力做的功Wf。（1）小球到达A点时，速度与水平方向的夹角为θ，如图所示．根据速度位移公式：由几何关系得：解得：（2）整个运动知过程中，重力做功为零，根据动能定理得知，小球沿斜面上滑过程中克服摩擦力做的功等于小球做平抛运动的初动能，则有：点睛：本题主要考查了小球在竖直轨道内的运动，应用速度位移公式和动能定理即可解题，属于基础题。16.如图甲所示，在水平地面上放置一个质量为m=4kg的物体，让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动，推力F随位移x变化的图象如图乙所示。已知物体与地面之间的动摩擦因数为=0.5，g=10m／s2。求：(1)运动过程中物体的最大加速度为多少?(2)距出发点多远时物体的速度达到最大?(3)物体在水平面上运动的最大位移是多少?-14-\n【答案】（1）20m/s（2）3.2m（3）10m【解析】试题分析:（1）由牛顿第二定律，得：（2）由图象可得推力随位移是变化的，当推力等于摩擦力时，加速度为0，速度最大则由图得到与的函数关系式则得到（3）由图象得到推力对物体做功等于“面积”，得推力做功根据动能定理：代入数据得考点：本题考查了牛顿第二定律、功的计算、动能定理.17.如图所示，质量为m=0.1kg的小球，用长l=0.4m的细线与固定在圆心处的力传感器相连，小球和传感器的大小均忽略不计。当在最低点A处给小球6m/s的初速度时，恰能运动至最高点B，空气阻力大小恒定。（g=10m/s2）求：(1)小球在A处时传感器的示数(2)小球从A点运动至B点过程中克服空气阻力做的功(3)小球在A点以不同的初速度开始运动，当运动至B点时传感器会显示出相应的读数F，试通过计算写出的关系式。-14-\n【答案】（1）10N（2）0.8J（3）【解析】试题分析：（1）小球做圆周运动，由牛顿第二定律可以求出传感器的示数；（2）小球恰好到达B点，重力提高向心力，由牛顿第二定律可以求出小球到达B点的速度，然后由动能定理求出从A到B过程中空气阻力做的功；（3）应用动能定理求出小球到达B点的速度，由牛顿第二定律求出在B点绳子拉力，然后作出图象．(1)在A点，由得：(2)由得：小球从A到B过程中，根据动能定理：得到所以(3)小球从A到B过程中，根据动能定理：小球在最高点两式联立得：，图象（如图所示）-14-