福建省三明市第一中学2022届高三物理上学期期中试题含解析

福建省三明市第一中学2022届高三物理上学期期中试题（含解析）一、选择题：本题共12小题。在每小题给出的四个选项中，第1-8小题只有一个选项正确；第9-12小题有多个选项正确。1.科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段．在研究和解决问题的过程中，不仅需要相应的知识，还需要运用科学的方法．理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想了一个理想实验，如图所示．①两个对接的斜面，静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；②如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度；③减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然会达到原来的高度；④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球会沿水平面做持续的匀速运动．通过对这个实验的分析，我们可以得到的最直接结论是(　　)A.自然界的一切物体都具有惯性B.光滑水平面上运动的小球，运动状态的维持并不需要外力C.如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变D.小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小【答案】B【解析】理想斜面实验只能说明钢球具有惯性，推广到一切物体的是牛顿，A错误；伽利略通过“理想斜面实验”和科学推理，得出的结论是：力不是维持物体运动的原因，光滑水平面上运动的小球，运动状态的维持并不需要外力，B正确；如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变，这是牛顿得出的，C错误；小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小，这是牛顿第二定律内容，D错误．2.小明骑电动自行车沿平直公路行驶，因电瓶“没电”，故改用脚蹬车匀速前行。设小明与车的总质量为100kg，骑行过程中所受阻力恒为车和人总重的0.02倍，g取10m/s2。通过估算可知，小明骑此电动车做功的平均功率最接近()A.500WB.300WC.100WD.50W【答案】C-16-\n【解析】试题分析：人在匀速行驶时，受到的阻力的大小和脚蹬车的力的大小相等，由可以求得此时人受到的阻力的大小．设人汽车的速度大小为5m/s，人在匀速行驶时，人和车的受力平衡，阻力的大小为，此时的功率，C正确．3.“嫦娥五号”探测器由轨道器、返回器、着陆器等多个部分组成．探测器预计在2022年由“长征五号”运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空，自动完成月面样品采集，并从月球起飞，返回地球，带回约2kg月球样品．某同上得到一些信息，如表格中的数据所示，请根据题意，判断地球和月球的密度之比为()地球和月球的半径之比=4地球表面和月球表面的重力加速度之比=6A.B.C.4D.6【答案】B【解析】在地球表面，重力等于万有引力，故：解得：故密度：；同理．月球的密度：故地球和月球的密度之比：，故选B．4.半径为1m的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动，A为圈盘边缘上一点，在O点的正上方将一个可视为质点的小球以4m/s的速度水平拋出时，半径OA方向恰好与该初速度的方向相同，如图所示，若小球与圆盘只碰—次，且落在A点，则圆盘转动的角速度大小可能是（）A.B.C.D.-16-\n【答案】D【解析】小球平抛运动的时间为，小球平抛运动的时间和圆盘转动n圈的时间相等，则有，解得，n=1，2，3…．当n=1时，ω=8πrad/s；当n=2时，ω=16πrad/s，随着n的增大，角速度在增大，故角速度最小为，故D正确．5.利用双线可以稳固小球在竖直平面内做圆周运动而不易偏离竖直面，如图，用两根长为L的细线系一质量为m的小球，两线上端系于水平横杆上，A、B两点相距也为L，若小球恰能在竖直面内做完整的圆周运动，则小球运动到最低点时，每根线承受的张力为（）A.B.3mgC.2.5mgD.【答案】A根据动能定理得，②由牛顿第二定律得：③联立①②③得，，故A正确，B、C、D错误．故选：A．考点：动能定理及牛顿第二定律的应用。6.如图所示的两个斜面，倾角分别为37°和53°，在顶点两个小球以同样大小的初速度分别向左、向右水平抛出，小球都落在斜面上，若不计空气阻力，则A、B两个小球平抛运动时间之比为（）-16-\nA.1：1B.4：3C.16：9D.9：16【答案】D【解析】对于A球有：，解得，同理对于B球有：，则，故D正确，A、B、C错误。点睛：解决本题的关键抓住平抛运动落在斜面上竖直方向上的位移和水平方向上的位移是定值。7.近年来，智能手机的普及使“低头族”应运而生。近日研究发现，玩手机时，就有可能让颈椎承受多达60磅（约270N）的重量。不当的姿势与一系列健康问题存在关联，如背痛、体重增加、胃痛、偏头疼和呼吸道疾病等。当人体直立时，颈椎所承受的压力等于头部的重量；但当低头时，颈椎受到的压力会随之变化。现将人低头时头颈部简化为如图所示的模型：重心在头部的P点，颈椎OP（轻杆）可绕O转动，人的头部在颈椎的支持力和沿PA方向肌肉拉力的作用下处于静止。假设低头时颈椎OP与竖直方向的夹角为45°，PA与竖直方向的夹角为60°，此时颈椎受到的压力约为直立时颈椎受到压力的（≈1.414，≈1.732）（）A.4.2倍B.3.3倍C.2.8倍D.2.0倍【答案】B【解析】试题分析：由题意可明确人的头受力情况，如图所示：-16-\n设人的颈椎对头的支持力F，则由几何关系可知：所以，B正确；考点：考查共点力的平衡在实际生活中的应用【名师点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解，8.某人划船横渡一条河，河水流速处处相同且恒定，船的划行速率恒定。已知此人过河最短时间为T1；若此人用最短的位移过河，则需时间为T2；已知船在静水中的划行速度大于水速。则船的划行速率与水流速率之比为（）A.B.C.D.【答案】A【解析】设河宽为d，设船在静水中的速率为v1，水流速为v2（1）最短时间过河时，静水速与河岸垂直，有：…①（2）最小位移过河：则：…②点睛：小船过河问题的处理只需要将运动分解到沿河方向和垂直河岸方向，分别列式即可．注意：（1）当船速垂直河岸时，用时最少；（2）当船速大于水速时，合速度垂直河岸，位移最小．9.轨道平面与赤道平面夹角为90。的人造地球卫星被称为极地轨道卫星，它运行时能到达南北极区的上空，需要在全球范围内进行观测和应用的气象卫星、导航卫星等都采用这种轨道。如图，若某颗极地轨道卫星从北纬450的正上方按图示方向首次运行到南纬450的正上方用时45分钟，则()-16-\nA.该卫星运行速度一定小于7.9km/sB.该卫星轨道半径与同步卫星轨道半径之比为1:4C.该卫星加速度与同步卫星加速度之比为2:1D.该卫星的机械能一定小于同步卫星的机械能【答案】AB【解析】任何卫星的运转速度均小于第一宇宙速度，则选项A正确；由题意可知，此卫星的周期为T1=4×45min=180min=3h；同步卫星的周期为T2=24h，根据可知，，选项B正确；根据可得该卫星加速度与同步卫星加速度之比为16:1，选项C错误；卫星的质量不确定，则无法比较两卫星的机械能的大小，选项D错误；故选AB.10.来自中国铁路总公司的消息，“复兴号”列车日前已经成功完成时速350公里的相关测试和科学评估，9月21日起在京沪高铁运行。火车转弯时，要求轮缘与内、外轨间都无挤压。要满足火车转弯时的速度尽可能大些，下列说法正确的是（）A.内、外轨间的离度差应大些B.内、外轨间的离度差应小些C.弯道半径应大些D.弯道半径应小些【答案】AC【解析】试题分析：对火车受力分析，要求轮缘与内、外轨间都无挤压。则重力和支持力提供向心力，根据牛顿第二定律即可判断出速度增大要改变的条件火车转弯受，对内外轨道无压力，故有，解得，要使速度增大，内外轨道高度差大一些，弯道半径大一些，AC正确．-16-\n11.滑沙是人们喜爱的游乐活动，如图是滑沙场地的一段斜面，其倾角为30°，设参加活动的人和滑车总质量为m，人和滑车从距底端高为h处的顶端A沿滑道由静止开始匀加速下滑，加速度为0.4g，人和滑车可视为质点，则从顶端向下滑到底端B的过程中，下列说法正确的是(　　)A.人和滑车减少的重力势能全部转化为动能B.人和滑车获得的动能为0.8mghC.整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为0.2mghD.人和滑车克服摩擦力做功为0.6mgh【答案】BC【解析】加速度大小为0.4g，设受到的摩擦力是f，则沿斜面的方向：ma=mgsin30°-f，所以f=0.1mg；则人下滑的过程中受到摩擦力的作用，人和滑车减少的重力势能转化为动能和内能．故A错误；人和滑车下滑的过程中重力和摩擦力做功，获得的动能为Ek＝(mgsin30°−f)＝0.8mgh．故B错误；整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为△E=mgh-Ek=mgh-0.8mgh=0.2mgh．故C正确；整个下滑过程中克服摩擦力做功等于人和滑车减少的机械能，所以人和滑车克服摩擦力做功为0.2mgh．故D错误．故选C.12.如图所示，在水平长直轨道上，有一长木板在外力控制下始终保持向右做匀速直线运动，小物块(视为质点)P、Q由通过定滑轮且不可伸长的光滑轻绳相连处于静止状态，且AQ水平，OP、OQ与竖直方向的夹角均为。若物块Q的质量为m，物块P与长木板间的动摩擦因数，重力加速度为g，则下列说法中正确的是()A.水平绳AQ的拉力大小为mgB.小物块P的质量为C.若水平绳被剪断，则在剪断瞬间，小物块Q的加速度大小为g-16-\nD.长木板对小物块P的作用力与小物块P对长木板的作用力大小相等【答案】ABD【解析】试题分析：对Q受力分析，根据合成法求解PQ绳子的拉力；对P受力分析，根据平衡条件即可求出P的质量．绳子的拉力能发生突变，结合受力分析物块Q的加速度；作用力与反作用力总是大小相等，方向相反．对Q分析，受到竖直向下的重力，AQ的拉力，以及OQ的拉力，三力平衡如图，二、实验题13.在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲):-16-\n（1）下列说法哪一项是正确的　（____）A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B.为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量C.实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放（2）图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，则打B点时小车的瞬时速度大小为____m/s(保留三位有效数字)。【答案】(1).C(2).0.653【解析】试题分析：（1）A、平衡摩擦力时要将纸带、打点计时器、小车等连接好，但不要通电和挂钩码，故A错误；B、为减小系统误差，应使钩码质量远小于小车质量，使系统的加速度较小，避免钩码失重的影响，故B错误；C、实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，故C正确；故选C．（2）B为AC时间段的中间时刻，根据匀变速运动规律得，平均速度等于中间时刻的瞬时速度，故：；考点：探究恒力做功与动能改变的关系【名师点睛】探究恒力做功与动能改变的关系”与“探究加速度与力、质量的关系”有很多类似之处，在平时学习中要善于总结、比较，提高对实验的理解能力。14.利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。（1）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的___。A.动能变化量与势能变化量B.速度变化量和势能变化量-16-\nC.速度变化量和高度变化量（2）除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是___。A.交流电源B.刻度尺C.天平(含砝码)（3）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp=____，动能变化量ΔEk=____。（4）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是___。A.利用公式v=gt计算重物速度B.利用公式计算重物速度C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响D.没有采用多次实验取平均值的方法【答案】(1).A(2).AB(3).-mghB(4).(5).C【解析】试题分析：（1）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量，故选A；（2）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是：A．交流电源；B．刻度尺；（3）从打Ｏ点到打Ｂ点的过程中，重物的重力势能变化量；打B点的速度，动能变化量;（4）实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是存在空气阻力和摩擦阻力的影响，故选C．考点：验证机械能守恒定律【名师点睛】此题考查了验证机械能守恒定律的试验；解题时要搞清试验的原理、试验器材、实验步骤及注意事项等；会分析试验的误差原因所在．三、计算题（本题共有5小题。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案的不得分）15.-16-\n2022年7月17日，马航MH17(波音777)客机在飞经乌克兰上空时，疑遭导弹击落坠毁，机上乘客和机组人员全部罹难。若波音777客机在起飞时，由两个相同的发动机工作，且双发动机推力保持不变，飞机在起飞过程中所受阻力恒为其自重的0.1，根据下表性能参数。求:(取g=10m/s2)（1）飞机以最大起飞重量及最大推力的情况下起飞过程中的加速度；（2）在第(1)问前提下飞机安全起飞过程中滑行的距离；（3）飞机以900km/h的巡航速度，在35000英尺巡航高度飞行，此时推力为最大推力的90%，则该发动机的功率为多少。【答案】（1）2m/s2（2）900m（3）双发动机的功率1.35×108W或单发动机的功率P单=6.75×107W【解析】（1）根据牛顿第二定律有：，又，联立解得（2）设飞机安全起飞过程滑行的距离为x，则（3）波音777以900km/h的速度匀速巡航时，此时推力等于空气阻力，则又此时双发动机的功率:或单发动机的功率16.如图所示，AB和CDO都是处于竖直平面内的光滑圆弧形轨道，OA处于水平位置。AB是半径为R=2m的圆周轨道，CDO是半径为r=1m的半圆轨道，最高点O处固定一个竖直弹性挡板。D为CDO轨道的中点。BC段是水平粗糙轨道，与圆弧形轨道平滑连接。已知BC段水平轨道长L=2m，与小球之间的动摩擦因数μ=0.4。现让一个质量为m=1kg的小球P从A点的正上方距水平线OA高H处自由落下。(g取10m/s2)-16-\n（1）当H=1.4m时，问此球第一次到达D点对轨道的压力大小；（2）当H=1.4m时，试通过计算判断此球是否能通过O点。【答案】（1）32N（2）能通过O点【解析】（1）设小球第一次到达D的速度，P到D点的过程对小球列动能定理：在D点对小球列牛顿第二定律联立解得：由牛顿第三定律得小球在D点对轨道的压力大小第一次来到O点时速度为，P到O点的过程对小球列动能定理：解得恰能通过O点，临界速度由于，故小球能通过O点．17.传送带以恒定速度v=4m/s顺时针运行，传送带与水平面间的夹角θ=37°.现将质量m=2kg的物品轻放在其底端(小物品可看成质点)，平台上的人通过一根轻绳用恒力F=20N拉小物品，经过一段时间，物品被拉到离地面高为H=1.8m的平台上，如图所示．已知物品与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8.问：-16-\n（1）物品从传送带底端运动到平台上所用的时间是多少；（2）若在物品与传送带达到相同速度瞬间撤去恒力F，则物品还需多少时间才能离开传送带。【答案】（1）1s（2）【解析】试题分析：先假设传送带足够长，对滑块受力分析，根据牛顿第二定律求解出加速度，然后运用运动学公式求解出加速的位移和时间，根据位移判断是否有第二个过程，当速度等于传送带速度后，通过受力分析，可以得出物体恰好匀速上滑，最后得到总时间；若在物品与传送带达到同速瞬间撤去恒力F，先受力分析，根据牛顿第二定律求出加速度，然后根据运动学公式列式求解．（1）物品与传送带速度相等前，有，解得由，解得运动时间位移随后有解得，即物品随传送带匀速上升位移运动时间故总时间为（2）撤去恒力F后，有，解得若物品向上匀减速到速度为零，则通过的位移，故物品将匀减速运动至离开传送带．由，解得[舍去]18.轻质弹簧原长为2L，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为L。现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接。AB是长度为5L的水平轨道，B端与半径为L的光滑半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD竖直，如图所示。物块P与AB间的动摩擦因数μ=0.5。用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度L，然后放开，P开始沿轨道运动。重力加速度大小为g。-16-\n（1）若P的质量为m，求P到达B点时速度的大小，以及它从D点离开圆轨道后落回到AB上的位置与B点间的距离。（2）若P能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求P的质量的取值范围。【答案】（1）；（2）【解析】（1）依题意，当弹簧竖直放置，长度被压缩至l时，质量为5m的物体的动能为零，其重力势能转化为弹簧的弹性势能。由机械能守恒定律可知，弹簧长度为l时的弹性势能为①设P到达B点时的速度大小为，由能量守恒定律得②联立①②式，取并代入题给数据得③若P能沿圆轨道运动到D点，其到达D点时的向心力不能小于重力，即P此时的速度大小v应满足设P滑到D点时的速度为vD。由机械能守恒定律得⑤联立③⑤可得满足④式要求，故P能运动到D点，并从D点以速度水平射出。设P落回到轨道AB所需的时间为t，由运动学公式得⑦P落回到AB上的位置与B点之间的距离为⑧联立⑥⑦⑧式得⑨（2）为使P能滑上圆轨道，它到达B点时的速度不能小于零。由①②式可知⑩要使P仍能沿圆轨道滑回，P在圆轨道上的上升高度不能超过半圆轨道的中点C。由机械能守恒定律有⑪联立①②⑩⑪式得19.5个相同的木块紧挨着静止放在地面上，如图所示。每块木块的质量为m=1kg，长L=1m。它们与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，木块与地面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现有一质量为M=2.5kg的小铅块（视为质点），以v0=4m/s的初速度向右滑上左边第一木块的左端，它与木块的动摩擦因数μ2=0.2。小铅块刚滑到第四块木块时，木块开始运动，求：-16-\n（1）铅块刚滑到第四块木块时的速度。（2）通过计算说明为什么小铅块滑到第四块木块时，木块才开始运动。（3）小铅块停止运动后，离第一块木块的左端多远。【答案】（1）2m/s（2）n=4（3）【解析】试题分析：通过对长木板的受力分析知，滑块给长木板的摩擦力水平向右，地面给长木板的摩擦力水平向左，当滑块对木板的摩擦力大于地面对长木板的摩擦力时，长木板开始运动；根据牛顿运动定律和匀变速直线运动规律分析求解．（1）设小铅块在前三块木块上运动的加速度大小为a1，刚滑到第四块的速度为v1由牛顿第二定律得①由运动学公式得②联立①②得v1=2m/s③（2）设小铅块滑到第n块木块时对木块的摩擦力为：后面的（5-n+1）块木块受到地面的最大静摩擦力为：要使木块滑动，应满足，即取（2）设小铅块滑上4木块经过t秒和4、5木块达到共同速度，此过程小铅块、4、5木块的对地位移为和，相对位移为△s，4、5木块运动的加速度为，④…⑤，…⑥，…⑦…⑧联立①④⑤⑥⑦⑧解得：⑨，⑩由于△s＜l（s1＜l）说明小铅块没有离开第四块木块，最后小铅块与4、5木块达共同速度一起减速为零．设小铅块与4、5木块达到共同速度为，一起减速的加速度大小为，减速位移为，，，联立以上各式得：-16-\n小铅块最终离1木块左端为，联立以上各式，得-16-