福建省莆田市第一中学2022届高三物理上学期期中试题含解析

福建省莆田市第一中学2022届高三物理上学期期中试题（含解析）一、选择题（本题共14小题46分，第1--10题只有一个选项符合要求，每小题3分；第11题--14题有多个选项符合要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分，请把答案涂在答题卡上。）1.科学家在物理学的研究过程中应用了很多科学思想方法，下列叙述正确的是(　)A.卡文迪许在利用扭秤实验装置测量万有引力常量时，应用了放大法B.用质点代替有质量的物体，采用了微元法C.牛顿首次采用“把实验和逻辑推理结合起来”的科学研究方法D.实验中探究加速度与质量、合外力关系时采用的是等效替代的方法【答案】A【解析】解:A、卡文迪许在利用扭秤实验装置测量万有引力常量时，应用了放大思想，故A正确B、用质点来代替有质量的物体是采用了理想模型的方法.故B错误;C、首次提出“提出假说,数学推理,实验验证,合理外推“的科学推理方法的是伽利略不是牛顿,故C错误;D、实验中探究加速度与质量、合外力关系时采用的是控制变量法,所以D选项是错误的;2.甲、乙两物体从同一地点同时开始沿同一方向运动，甲物体运动的vt图象为两段直线，乙物体运动的vt图象为两段半径相同的四份之一圆弧曲线，如图所示，图中t4＝2t2，则在0～t4时间内，以下说法正确的是(　　)A.甲物体的加速度不变B.乙物体做曲线运动C.两物体t1时刻相距最远，t4时刻相遇D.甲物体的平均速度等于乙物体的平均速度【答案】D【解析】试题分析：0～t2时间段内，甲做匀加速直线运动，t2～t4-16-\n时间内甲物体做匀减速直线运动，故A错；速度是矢量，在速度时间图像中，只能表示直线运动，B错；在整个运动过程中t3时刻，两物体相距最远，C错；在速度时间图像中，下面所包围的面积即为位移，可求知t4时间段内，位移相等，故平均速度相同，D对。考点：速度时间图像。【名师点睛】速时间图像中：图线与时间轴围成的“面积”的意义图线与时间轴围成的面积表示相应时间内的物体的位移．若该面积在时间轴的上方，表示这段时间内的位移方向为正方向；若该面积在时间轴的下方，表示这段时间内的位移方向为负方向．3.如图所示，两次船头垂直对岸渡河时船相对于水的速度大小和方向都不变，已知第一次实际航程为A至B，位移为x1，实际航速为v1，所用时间为t1；由于水速增大，第二次实际航程为A至C，位移为x2，实际航速为v2，所用时间为t2，则(　　)　　A.t2＞t1，B.t2＞t1，C.t2＝t1，D.t2＝t1，【答案】D【解析】解：由运动的独立性，船对水的航速v不变，航向也不变，则渡河时间t=；河宽为d，航速v不变，故t2=t1；船做匀速运动，运动时间t=，故v2=，又t2=t1=，联立解得v2=。故选D。4.如图所示为发射同步卫星的三个轨道，轨道Ⅰ为近地轨道，轨道Ⅱ为转移轨道，轨道Ⅲ为同步轨道，P、Q分别是转移轨道的近地点和远地点。假设卫星在个轨道运行时质量不变，关于卫星在这个三个轨道上的运动，下列说法正确的是（）-16-\nA.卫星在各个轨道上的运行速度一定都小于7.9km/sB.卫星在轨道Ⅲ上Q点的运行速度小于在轨道Ⅱ上Q点的运行速度C.卫星在轨道Ⅱ上从P点运动到Q点的过程中，运行时间一定小于12hD.卫星在各个轨道上的机械能一样大【答案】C【解析】解:A、在轨道II上P点速度大于第一宇宙速度7.9km/s,故A错误; B、卫星在轨道Ⅱ上Q点通过加速才能到达轨道Ⅲ，所以卫星在轨道Ⅲ上Q点的运行速度大于在轨道Ⅱ上Q点的运行速度,故B错误; C、由开普勒第三定律可知，轨道Ⅱ半长轴小于轨道Ⅲ半长轴，所以轨道Ⅱ周期小于同步卫星轨道Ⅲ周期24h，故卫星在轨道Ⅱ上从P点运动到Q点的时间小于12h，C正确; D、卫星必须加速才能从轨道Ⅰ到达轨道Ⅲ,机械能在增加，所以D选项是错误的.5.汽车的质量为m，在水平路面上行驶时受到的阻力恒为f，开始时以0.5倍的额定功率匀速行驶，速度为v1，然后增大功率，使车的速度均匀增大，当功率刚达到额定功率时车的速度为v2，最后汽车以v2做匀速运动，下列说法正确的是（）A.加速过程中汽车的牵引力也增加B.开始加速时，汽车的功率为0.5倍的额定功率C.当功率刚达到额定功率时，汽车的牵引力大小等于fD.当车以v2匀速运动时，汽车的功率小于额定功率【答案】D【解析】A、加速过程因为是匀加速,所以由可知牵引力不变，故A错误B、匀速时，加速时所以功率大于0.5倍的额定功率，B错误C、速度达到v2时有，可知，故C错误-16-\nD、得到，其中最后汽车匀速时所以，故D正确6.如图所示，P是水平面上的圆弧凹槽．从高台边B点以某速度v0水平飞出的小球，恰能从固定在某位置的凹槽的圆弧轨道的左端A点沿圆弧切线方向进入轨道．O是圆弧的圆心，θ1是OA与竖直方向的夹角，θ2是BA与竖直方向的夹角。则（ ）A.B.C.D.【答案】C【解析】解:平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动.速度与水平方向的夹角为,.位移与竖直方向的夹角为,,则.选C7.一个小球从足够高处水平抛出，空气阻力忽略不计，小球抛出后的动能随时间变化的关系为J，重力加速度取g=10m/s2，则()A.小球抛出的初速度为4m/sB.小球的质量为0.5kgC.2s末小球的水平位移为2mD.2s末小球的速度约为20.1m/s【答案】D【解析】由动能定理得出对应可知，m=1kg，初动能为所以；2s内水平位移x=vt=4m；由J，2s末动能带入得，选D8.如图所示，A、B两物体质量分别为mA=5kg和mB=4kg，与水平地面之间的动摩擦因数分别为μA=0.4和μB-16-\n=0.5，开始时两物体之间有一压缩的轻弹簧（不拴接），并用细线将两物体拴接在一起放在水平地面上．现将细线剪断，则两物体将被弹簧弹开，最后两物体都停在水平地面上．下列判断正确的是（　　）A.在弹簧弹开两物体以及脱离弹簧后两物体的运动过程中，两物体组成的系统动量不守恒B.在弹簧弹开两物体以及脱离弹簧后两物体的运动过程中，整个系统的机械能守恒C.在两物体被弹开的过程中，A、B两物体的机械能先增大后减小D.两物体一定不会同时停在地面上【答案】C【解析】解:A、在弹簧弹开两物体以及脱离弹簧后两物体的运动过程中,A物体所受的滑动摩擦力大小为,方向水平向右;B物体所受的滑动摩擦力大小为,方向水平向左,可以知道两物体组成的系统合外力为零,故两物体组成的系统动量守恒.故A错误.B、在弹簧弹开两物体以及脱离弹簧后两物体的运动过程中,整个系统克服摩擦力做功,机械能减小转化为内能,故B错误.C、在两物体被弹开的过程中,弹簧的弹力先大于摩擦力,后小于摩擦力,故物体先做加速运动后做减速运动,机械能先增大后减小,所以C选项是正确的.D、对任一物体,根据动量定理得:,得物体运动的时间为,由上分析可以知道,两个物体的动量P的大小相等,所受的摩擦力f大小相等,故滑行时间相等,应同时停止运动.故D错误.所以C选项是正确的9.如图所示，质量m＝1kg的物体从高为h＝0.2m的光滑轨道上P点由静止开始下滑，滑到水平传送带上的A点，物体和传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.2，传送带AB之间的距离为L＝5m，传送带一直以v＝4m/s的速度匀速运动，则(　)A.物体从A运动到B一直做匀加速直线运动B.物体从A运动到B的过程中，产生2J的热量C.物体从A运动到B的过程中，摩擦力对物体做了10J的功-16-\nD.物体从A运动到B的过程中，带动传送带转动的电动机多做了10J的功【答案】B【解析】解：物体下滑到A点的速度为v0，由机械能守恒定律有：mv02=mgh     代入数据得：v0=2m/s<v=4m/s所以物体在摩擦力作用下先匀加速运动,加速度，加速到和传送带速度相等用时t1=，位移s1=，代入数据得：s1=3m<5m ，可知物体后做匀速运动  ；在t1时间内，皮带做匀速运动 S皮带=vt1=4m摩擦生热Q=μmg△S=μmg（S皮带-S1），代入数据得：Q=2J．摩擦力对物体的功电机多做的功等于物体动能增加和摩擦生热Q，则电动机多做的功由以上分析得选B10.如图所示,质量为M,长为L的木排,停在静水中.质量为m1和m2的两个人从木排两端由静止开始同时向对方运动,当质量为m1的人到达木排另一端时，另一人恰到达木排中间。不计水的阻力,则关于此过程中木排的位移s的说法不正确的是：（）A.若,,方向向左B.若,，方向向右C.若,s=0D.若,,方向向左【答案】D-16-\n11.如图所示为赛车场的一个“梨形”赛道，两个弯道分别为半径R=90m的大圆弧和r=40m的小圆弧，直道与弯道相切。大、小圆弧圆心O、O/距离L=100m。赛车沿弯道路线行驶时，路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重力的2.25倍，假设赛车在直道上做匀变速直线运动，在弯道上做匀速圆周运动，要使赛车不打滑，绕赛道一圈时间最短（发动机功率足够大，重力加速度g=10m/s2,=3.14）。()A.在绕过小圆弧弯道后加速B.在大圆弧弯道上的速率为45m/sC.在直道上的加速度大小为5.63m/s2D.通过小圆弧弯道的时间为5.85s【答案】AB【解析】试题分析：设经过大圆弧的速度为v，经过大圆弧时由最大静摩擦力提供向心力，由-16-\n可知，代入数据解得：，故B正确；设经过小圆弧的速度为v0，经过小圆弧时由最大静摩擦力提供向心力，由可知，代入数据解得：，由几何关系可得直道的长度为：再由代入数据解得：a=6．50m/s，故C错误；设R与OO'的夹角为α，由几何关系可得：，，小圆弧的圆心角为：120°，经过小圆弧弯道的时间为，故D错误．在弯道上做匀速圆周运动，赛车不打滑，绕赛道一圈时间最短，则在弯道上都由最大静摩擦力提供向心力，速度最大，由BC分析可知，在绕过小圆弧弯道后加速，故A正确；考点：考查了圆周运动，牛顿第二定律，运动学公式【名师点睛】解答此题的关键是由题目获得条件：①绕赛道一圈时间最短，则在弯道上都由最大静摩擦力提供向心力；②由数学知识求得直道长度；③由数学知识求得圆心角．另外还要求熟练掌握匀速圆周运动的知识．视频12.如图是滑雪场的一条雪道．质量为70kg的某滑雪运动员静止由A点沿圆弧轨道滑下，在B点以5m/s的速度水平飞出，落到了倾斜轨道上的C点(图中未画出)．不计空气阻力，θ＝30°，g取10m/s2，则下列判断正确的是(　)A.该滑雪运动员腾空的时间为1sB.BC两点间的落差为5mC.落到C点时重力的瞬时功率为3500WD.若该滑雪运动员从更高处滑下，落到倾斜轨道上时速度与竖直方向的夹角不变【答案】AD【解析】试题分析：运动员平抛的过程中，水平位移为，竖直位移为，落地时：-16-\n考点：功率、平均功率和瞬时功率；平抛运动【名师点睛】平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据水平位移与竖直位移之间的关系求的时间和距离。13.如图所示，长木板放置在水平面上，一小物块置于长木板的中央，长木板与物块的质量均为m，物块与木板间的动摩擦因数为，木板与水平面间动摩擦因数为，已知最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g。现对物块施加一水平向右的拉力F，则木板加速度a大小可能是（）A.B.C.D.【答案】CD【解析】一：木板相对物块没动；①若F＜μmg，则木板上下表面都受到大小相等、方向相反的摩擦力，摩擦力大小为F，此时木板加速度为0；②若μmg＞F＞μmg，则木板和物块一起做匀加速直线运动，整体水平方向的受力为：拉力F和地面的摩擦力f，则其加速度为：，故D正确．二：木板相对物块动了；此时F＞μmg，则木板就是在物块的摩擦力和地面对它的摩擦力作用下做匀加速直线运动，其受到木块的摩擦力为：f1=μmg，收到地面的摩擦力为f2=μmg，则获得的加速度为：a=，故C正确．故选CD．14.-16-\n如图所示，A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，A放在固定的光滑斜面上，B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C球放在水平地面上。现用手控制住A，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行。已知A的质量为4m，B、C的质量均为m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态。释放A后，A沿斜面下滑至速度最大时C恰好离开地面。下列说法正确的是()A.斜面倾角α=30°B.A获得最大速度为C.C刚离开地面时，B的加速度最大D.从释放A到C刚离开地面的过程中，A、B小球组成的系统机械能先增加后减少【答案】ABD【解析】对A受力分析，在沿斜面向下运动过程中A受重力沿斜面向下的分力，绳子的拉力，由于A和B的加速度相同，所以当A速度最大时，加速度为零，B的加速度也为零，细线的拉力等于，故对A列式有：，解得，即α=30°，A正确C错误；由于刚释放A时，细线无拉力，即此时B只受弹簧的弹力和重力，弹簧处于压缩状态，所以有，当C刚要离开地面时，C受弹簧的弹力和重力，弹簧处于拉伸状态，故有，所以A沿斜面下滑的距离为，由于系统无摩擦，并且两个时刻弹簧的压缩量相同，所以弹簧的弹性势能相同，故根据能量守恒定律可得，解得，B正确；从释放A到C刚离开地面的过程中，A、B及弹簧组成的系统机械能守恒，故D正确．二、实验题（本题共2小题，第15题6分，第16题8分，共14分。把答案写在答题卡中指定的答题处。）15.-16-\n某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。①用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d＝________mm。②调整气垫导轨水平，滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若滑块质量M、两光电门间距离L、Δt1、Δt2、d和重力加速度g已知。上述物理量间若满足关系式_____________________，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。③下列因素中可能增大实验误差的是___________A．气垫导轨未调水平B．未满足M>>mC．遮光条宽度太大D．两光电门距离过小【答案】(1).8.486(2).(3).ACD【解析】根据丙图，读出螺旋测微器的数值即可。螺旋测微器横向下方每小格代表1mm，上方每小格代表0.05mm。纵向旋转部分，每小格代表0.01mm。(2)根据机械能守恒定律得，，将和代入，即可得出(3)气垫导轨未调水平机械能就不守恒了，遮光条宽度太大使得计算瞬时速度时误差变大，两光电门距离过小使得测量长度相对误差变大，是否满足M>>m对实验没有影响，故选ACD16.某学习小组的同学欲“探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系”，在实验室设计了如图所示甲、乙两套装置，图中A为小车，B为打点计时器，C为弹簧秤，P为小桶(内有沙子)，一端带有定滑轮的足够长的木板水平放置．-16-\n(1)如果忽略滑轮与绳间的摩擦，但不能忽略滑轮的质量，小组成员认为：①甲图中弹簧秤的示数即为小车受到的拉力大小；②乙图中弹簧秤示数的二倍为小车受到的拉力大小．请判断两种分析是否正确，若不正确，请指明并简要说出不正确的原因_______.(2)选择了上述一种合理的方法后，要顺利完成该实验，除图中实验仪器和低压交流电源(含导线)外，还必需的两个实验仪器是________________、________________.(3)该实验中发现小车受到的阻力对实验结果影响较大，在长木板保持水平的情况下，请你利用该装置测出小车受到的阻力，其方法是_______________________．(4)在上述实验操作中，打点计时器使用的交流电频率为50Hz，某同学打出的一段纸带如下图所示，O、A、B、…、F为打点计时器连续打出的计时点，根据图中数据求出小车运动时与纸带上E点相对应的瞬时速度vE＝______m/s.(结果保留3位有效数字)【答案】(1).（1）①的说法是正确的；②的说法不正确，因为当小车加速运动时，要考虑动滑轮的质量，小车所受到的拉力小于(或不等于)弹簧秤示数的二倍(2).（2）刻度尺　(3).天平(4).（3）调整小桶内沙子的质量，轻推小车，使小车拖动纸带做匀速运动，则弹簧秤的示数等于小车受到的阻力大小(5).（4）1.39【解析】解:(1)在甲图中,小车的拉力等于弹簧秤的拉力,在乙图中,考虑到动滑轮的质量,设弹簧秤的拉力为F,则,知小车所受到的拉力小于(或不等于)弹簧秤示数的二倍.(2)该实验要计算出小车的动能,所以要天平,要测量长度,还需要刻度尺;(3)调整小桶内沙子质量,轻推小车,使小车拖动纸带做匀速运动,则弹簧秤的示数等于小车受到的阻力大小.(4)E点的速度等于DF段的平均速度,.三、计算题（本题共4小题，第17题8分，第18题9分，第19题10分，第20题13分，共40分。把解答写在指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。）17.所受重力G1=8N的砝码悬挂在绳PA和PB的结点上，PA偏离竖直方向37°角，PB在水平方向，且连在所受重力为G2=100N的木块上，木块静止于倾角为37°的斜面上，如图所示，试求：-16-\n（1）PA、PB绳上的拉力分别为多大？（2）木块与斜面间的摩擦力大小？（3）木块所受斜面的弹力大小？【答案】（1）10N6N（2）64.8N（3）6.4N．【解析】试题分析：（1）以结点为研究对象，分析受力情况，如图1，根据平衡条件得：，（2）、（3）以木块为研究对象，分析受力情况，作出力图，如图2．根据平衡条件得：，，解得：。考点：共点力作用下物体平衡【名师点睛】先以结点P为研究对象，分析受力情况，由平衡条件求出BP绳的拉力大小，再以为研究对象，分析受力，作出力图，根据平衡条件求解斜面对木块的摩擦力和弹力。本题是通过绳子连接的物体平衡问题，采用隔离法研究是基本方法．要作好力图，这是解题的基础。18.如图所示，半径为R的光滑圆环竖直放置，直径MN为竖直方向，环上套有两个小球A和-16-\nB，A、B之间用一长为R的轻杆相连，小球可以沿环自由滑动，开始时杆处于水平状态，已知A的质量为m，重力加速度为g.(1)若B球质量也为m，求此时杆对B球的弹力大小；(2)若B球质量为3m，由静止释放轻杆，求B球由初始位置运动到N点的过程中，轻杆对B球所做的功．【答案】（1）（2）【解析】(1)对B球，受力分析，由几何关系得θ＝60°，FN2＝mgtan60°＝mg.(2)由系统机械能守恒得：－mgR＝＋又vA＝vB对B运用动能定理得：解得：W＝－mgR.19.如图所示，半径为R＝m的光滑的圆弧形凹槽固定放置在光滑的水平面上，凹槽的圆弧面与水平面在B点相切，另一条半径OC与竖直方向夹角为θ＝37°，C点是圆弧形凹槽的最高点，两个大小相同的小球P、Q质量分别为m1＝2kg和m2＝1kg，Q静止于B点，P放置于水平面上A点．给P施加一个F＝60N的水平向右的瞬间作用力后P匀速运动，在B点与Q发生对心正碰，碰撞过程没有能量损失，碰后Q恰好能沿弧形凹槽经过最高点C，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°=0.8求：(1)P碰前的速度大小v1和碰后的速度大小v2；(2)力F的作用时间t.-16-\n【答案】（1）6m/s2m/s（2）0.2s【解析】(1)Q恰能经过最高点C，在C点有m2gcosθ＝Q从B到C过程中机械能守恒＝＋m2gR(1＋cosθ)联立解得vB＝8m/sP和Q碰撞过程中系统动量守恒m1v1＝m1v2＋m2vB系统能量守恒＝＋解得v1＝6m/s，v2＝2m/s.(2)由动量定理知Ft＝m1v1t＝＝0.2s． 20.如图，质量为M=4kg的木板AB静止放在光滑水平面上，木板右端B点固定一根轻质弹簧，弹簧自由端在C点，C到木板左端的距离L=0.5m，质量为m=1kg的小木块（可视为质点）静止放在木板的左端，木块与木板间的动摩擦因数为μ＝0.2，木板AB受到水平向左的恒力F=14N，作用一段时间后撤去，恒力F撤去时木块恰好到达弹簧自由端C处，此后运动过程中弹簧最大压缩量x=5cm，g=10m/s2。求：(1)水平恒力F作用的时间t；(2)拆去F后，弹簧的最大弹性势能Ep；(3)整个过程产生的热量Q。【答案】（1）1s（2）0.3J（3）1.4J【解析】（1）对m：  对M：       m运动至C时：  解得：t=1s-16-\n（2）m运动至C时，两物体速度： 对m： 对M：  弹簧被压至最短时，二者具有共同速度v：v=2.8m/s     对系统：  解得：  （3）假设最终m没从AB滑下，由动量守恒可知最终共同速度仍为v=2.8m/s    设m相对AB向左运动的位移为s，则：  解得：s=0.15m  可知：，故上面假设正确。 全过程产热：-16-