河南省百师联盟2023-2024学年高一下学期阶段测试物理试卷(三)（含答案解析）

阶段测试卷（三）物理试题注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。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。考试时间为75分钟，满分100分一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.若已知物体运动的初速度v0的方向及它受到的恒定的合力F的方向，如图所示，则可能的轨迹是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】【分析】【详解】物体做曲线运动，速度方向为轨迹上该点的切线方向，且物体的运动轨迹夹在合力与速度之间，且合力指向轨迹凹的一侧，结合选项图像，故选C。【点睛】2.两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上，使物体通过一段位移过程中，F1对物体做功4J，F2对物体做功3J，则F1和F2的合力对物体做的功为（）A.5J B.12J C.7J D.1J【答案】C【解析】【详解】功是标量，各力做总功等于各个力做的功的代数和，则F1和F2的合力对物体做的功为故选C。3.以相同大小的初速度将物体从同一水平面分别竖直上抛、斜上抛、沿光滑斜面（足够长）上滑，如图所示，三种情况达到的最大高度分别为、和，不计空气阻力，则（）A. B.C D.【答案】D【解析】【详解】物体竖直上抛与沿光滑斜面（足够长）上滑，这两种运动的末速度均为零，合外力做功均为重力做功，根据动能定理可知所以物体做斜上抛运动时，在最高点速度不为零，由动能定理得所以综合以上分析可得D正确，ABC错误。故选D。4.如图甲所示，质量为2kg的物体在水平恒力F作用下沿粗糙水平面运动，1s后撤掉恒力F，其运动的v-t图像如图乙所示，重力加速度g=10m/s²，下列说法正确的是（）A.在0～3s内，合外力一直做正功B.在0.5s时，恒力F的功率为100WC.在0～ls内，恒力F的平均功率为150WD.在0～3s内，摩擦力做功为150J【答案】C【解析】【详解】A．0~1s内，速度增加，合外力与速度同向，合外力做正功，1～3s内，速度减小，合外力与速度反向，合外力做负功，A错误；B．根据速度时间图线知，匀加速运动的加速度大小为a₁=10m/s²匀减速运动的加速度大小为根据牛顿第二定律分别可得F-f=ma1f=ma₂解得f=10N，F=30N由图知0.5s时，速度为5m/s，则恒力F的瞬时功率为P=Fv=30×5W=150WB错误；C．0~1s内的平均速度等于0.5s时的瞬时速度5m/s，恒力F的平均功率为C正确；D．0~3s内物体的位移大小为摩擦力做功为Wf=-fx=-10×15J=-150JD错误。故选C。5.哈雷彗星的运行轨道是一个非常扁的椭圆，在近日点与太阳中心的距离为，在远日点与太阳中心的距离为，若地球的公转轨道可视为半径为r的圆轨道，哈雷彗星的公转周期为T。则哈雷彗星（）A.质量B.公转周期年C.在近日点的速度比远日点的速度小D.在近日点与远日点的加速度大小之比为【答案】D【解析】【详解】A．由万有引力定律可以计算中心天体的质量，依题意哈雷彗星是环绕天体，其质量无法由万有引力提供向心力模型计算。故A错误；B．由开普勒第三定律可得其中，解得故B错误；C．根据开普勒第二定律，取时间微元，结合扇形面积公式可得解得由得故在近日点的速度比远日点的速度大，故C错误；D．在近日点时，由牛顿第二定律可得在远日点时，由牛顿第二定律可得联立，解得故D正确。故选D。6.如图所示，两个质量相同的小球A、B分别用细线悬在等高的、点。A球的悬线比B球的长，把两球的悬线拉至水平后无初速释放，则经过最低点时（）A.A球的机械能大于B球的机械能B.A球重力的瞬时功率等于B球重力的瞬时功率C.A球的速度小于B球的速度D.悬线对A球的拉力大于悬线对B球的拉力【答案】B【解析】【详解】A．由于两球质量相等，初始时处于同一高度，且处于静止状态，所以两球机械能相等，而释放后只有重力做功，小球的机械能守恒，所以经过最低点时两球机械能相等，故A错误；B．A球和B球在最低点时速度沿水平方向，竖直方向分速度为零，所以重力的瞬时功率为零，两球在最低点的瞬时功率相等，故B正确；C．球由静止释放到运动到最低点，由动能定理有由于A球的悬线比B球的悬线长，又由于两球的质量相同，所以A球在最低点的速度大于B球在最低点的速度，故C错误；D．小球在最低点时根据合力提供向心力得则两球质量相等，所以悬线对A球的拉力等于悬线对B球的拉力，故D错误。故选B。7.如图所示，竖直平面内固定一内壁粗糙的半圆弧槽，半径为2R，一质量为m的滑块（可视为质点）从距半圆弧槽D点正上方3R的A点自由下落，经过半圆弧槽后，滑块从半圆弧槽的左端冲出，刚好到达距半圆弧槽正上方2R的B点。不计空气阻力，重力加速度为g，则以下说法错误的是（）A.滑块第一次到达半圆弧槽D点的速度为B.滑块第一次到达D点时对半圆弧槽的压力为3mgC.滑块第一次通过半圆弧槽的过程中克服摩擦力做的功为mgRD.滑块从B点返回后经C再次到达D点时的速度为【答案】D【解析】【详解】A．小球从A点到D点，由机械能守恒定律得解得故A正确不符合题意；B．滑块第一次到达D点时，对半圆弧槽的压力等于圆弧槽对其的弹力故B正确不符合题意；C．滑块第一次通过半圆弧槽的过程中克服摩擦力做的功为故C正确不符合题意；D．如果两次克服阻力做功相同，滑块从B点返回后经C再次到达D点时，速度为解得但第二次速度小于第一次，根据向心力方程可知，在各位置对应压力小于第一次，则阻力小于第一次，克服阻力做功小于第一次，所以速度大于，故D错误符合题意。故选D。二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（g为重力加速度）（）A.如图甲，汽车通过半径为R的圆弧形拱桥的最高点时，为保证安全，速度应满足B.如图乙所示是一圆锥摆，增大θ，若保持圆锥的高不变，则圆锥摆的角速度不变C.如图丙，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球的运动周期相等D.在空间站用细绳系住小瓶做成一个“人工离心机”可成功将瓶中混合的水和食用油分离，其中b、d部分是水【答案】BD【解析】【详解】A．如图甲，汽车在最高点有当汽车将要脱离桥面时有可得可知汽车将脱离桥面发生危险，故汽车通过半径为R的圆弧形拱桥的最高点时，为保证安全，速度应满足A错误；B．如图乙所示是一圆锥摆，由重力和拉力的合力提供向心力，则有可知故增大θ，若保持圆锥的高不变，则圆锥摆的角速度不变，B正确；C．如图丙，根据受力分析知两球受力情况相同，若设侧壁与竖直方向的夹角为θ；则向心力为可知r不同，周期不同，C错误；D．水和食用油的密度不同在空间站用细绳系住小瓶做成一个“人工离心机”可成功将瓶中混合的水和食用油分离，水的密度较大，分离时远离圆心，故b、d部分是水，D正确；故选BD。9.如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕半径相同、质量为M和2M的A、B两行星做匀速圆周运动，忽略行星的自转，下列说法正确的是（）A.甲、乙两颗卫星的线速度大小之比为B.甲、乙两颗卫星的周期之比为C.A、B两颗行星的地表重力加速度大小之比为1:2D.A、B两颗行星的第一宇宙速度之比为1:2【答案】AC【解析】【详解】AB．根据，得，，得甲、乙两颗卫星的线速度大小和周期之比分别为，A正确，B错误；C．根据，得，两颗行星的地表重力加速度大小之比为C正确；D．A、B两颗行星的第一宇宙速度之比为D错误。故选AC。10.如图，质量为m的小物块P固定在竖直杆上，用轻绳跨过小定滑轮与质量为2m的物体Q相连。开始时物块P与定滑轮等高，竖直杆与小滑轮之间的距离为d，重力加速度为g，绳子与杆足够长，不计一切摩擦。物块P由静止释放至运动到最低点的过程中，下列说法正确的是（）A.开始释放时，物块P的加速度为gB.物块P下降的最大距离为C.物块Q的速度可能大于物块P的速度大小D.轻绳中的拉力大小总是大于【答案】AB【解析】【详解】A．开始释放时，物块P水平方向受力平衡，竖直方向只受到重力，故加速度为g，故A正确；B．设物块P下降的最大距离为h，此时物块Q上升的高度为，此时物块PQ的速度都为零，PQ整体机械能守恒，可知其中有联立解得故B正确；C．将物块P的速度分解为沿绳子方向和垂直绳子方向，故可知物块Q的速度大小等于物块P的速度在沿绳子方向的分速度，故物块Q的速度不可能大于物块P的速度大小，故C错误；D．开始时物块P的速度为零，下降到最大距离时速度也为零，故可知物块P先加速后减速，加速度先竖直向下后竖直向上，将物块P的加速度分解为沿绳子方向和垂直绳子方向，故可知物块Q的加速度先向上后向下，根据牛顿年第二定律可知轻绳中的拉力大小先大于后小于，故D错误。故选AB。三、非选择题：本题共5小题，共54分。11.一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系。实验装置如图甲所示，在离地面高为h的光滑水平桌面上，沿着与桌子右边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的小刚球接触．将小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使小球沿水平方向射出桌面，小球在空中飞行落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。重力加速度为g（1）若测得某次压缩弹簧释放后小球落点P痕迹到O点的距离为s，则释放小球前弹簧的弹性势能表达式为_________；（2）该同学改变弹簧的压缩量进行多次测量得到下表一组数据：弹簧压缩量x/cm1.001.502.002.503.003.50小球飞行水平距离2.013.004.014.986.016.99结合（1）问与表中数据，弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式应为________；（3）完成实验后，该同学对上述装置进行了如图乙所示的改变：（I）在木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处，使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；（II）将木板向右平移适当的距离固定，再使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，撞到木板上得到痕迹P；（III）用刻度尺测量纸上O点到P点的竖直距离为y。若已知木板与桌子右边缘的水平距离为L，则（II）步骤中弹簧的压缩量应该为_______。【答案】①.②.③.【解析】【详解】（1）[1]小球射出桌面后，做平抛运动，在水平方向上有s=vt在竖直方向上有h=gt2联立可得v=s运动过程中机械能守恒定律，故有Ep=mv2=释放小球前弹簧的弹性势能表达式为Ep=（2）[2]从表格数据中可以知道，在误差范围内小球的水平位移s和弹簧压缩量x的关系为s=200x因为Ep=所以弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式应为EP=（3）[3]因为弹簧弹性势能为Ep=小球释放前压缩弹簧的弹性势能为Ep=由=可得弹簧的压缩量应该为x=12.利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。①实验器材除带夹子的重物、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，还必须使用的器材是_________。A.交流电源B.刻度尺C.天平（含砝码）D.低压直流电源②实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。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，重物的重力势能减少量为_________，动能增加量为_________（用题中字母表示）。③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，造成这个结果的原因是_________。A.利用公式计算重物速度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.AB##BA②.mghB③.④.C【解析】【详解】①[1]实验器材除带夹子的重物、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，还必须使用的器材是交流电源（供电磁打点计时器使用）和刻度尺（用于纸带上点迹间距离的测量）。故选AB②[2]从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量为[3]依题意，纸带上打B点时，重物的速度大小为则从打O点到打B点的过程中，动能增加量为③[4]AB．利用公式计算重物速度和利用公式计算重物速度的前提是认为重物做自由落体运动，不会出现重力势能的减少量大于动能的增加量的情况。故AB错误；C．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，造成这个结果的原因是存在空气阻力和摩擦阻力的影响。故C正确；D．采用多次实验取平均值的方法，只会提高实验的精确度，不是导致重力势能的减少量大于动能的增加量的情况的原因。故D错误。故选C。13.如图所示，半径R＝3m的光滑圆弧轨道BC与水平轨道CD平滑相连，质量m＝1kg的小滑块（可视为质点）从某一高度处的A点以的速度水平抛出，恰好沿切线方向从B点进入圆弧轨道BC，滑块经C点后继续向D方向运动，当运动到D点时刚好停下来。已知AB高度差h＝0.45m，BO与竖直方向的夹角为θ，滑块与粗糙水平轨道CD间的动摩擦因数μ＝0.45，不计空气阻力，取，cos30°＝0.87，cos37°＝0.8，cos45°＝0.7，求：（1）滑块刚进入圆弧轨道的B点时的速度大小及BO与竖直方向的夹角θ；（2）滑块到达C点时对轨道的压力；（3）水平轨道CD的长度L。（结果可用分数表示）【答案】（1），；（2），方向竖直向下；（3）【解析】【详解】（1）小滑块从A到B做平抛运动，设运动时间为t，则在竖直方向有解得则有滑块刚进入圆弧轨道的B点时的速度大小为则在B点时解得（2）设滑块在C点时的速度大小为，滑块由B到C点，根据动能定理解得滑块到达C点时，设轨道对滑块的支持力为F，根据牛顿第二定律得解得根据牛顿第三定律可知，滑块到达C点时对轨道的压力大小为，方向竖直向下。（3）在水平轨道CD上，根据动能定律解得14.在我国经济发展的现阶段，低碳经济成为我国未来发展的主要方向，在此背景下，新能源汽车应运而生，新能源汽车具有节能减排、保护环境等多方面的优点，也代表世界汽车产业的发展方向。一辆质量的电动汽车在水平的公路上由静止启动且沿直线前行，该电动汽车运动的速度与时间的关系如图甲所示，电动汽车所受牵引力与速度倒数关系如图乙所示。设电动汽车在运动过程中所受阻力不变，在23s末汽车的速度恰好达到最大。求：（1）电动汽车在运动过程中所受阻力大小；（2）电动汽车的额定功率；（3）电动汽车在0～23s内运动过程中的位移大小。【答案】（1）；（2）；（3）240m【解析】【详解】（1）由图甲可知，汽车做匀加速直线运动的加速度大小为根据牛顿第二定律可得由图乙可知汽车做匀加速直线运动对应的牵引力为联立解得电动汽车在运动过程中所受阻力大小为（2）由图甲可知，汽车的最大速度为，此时牵引力等于阻力，则电动汽车的额定功率为（3）汽车在的位移为在内对电动汽车由动能定理得解得电动汽车在内运动过程中的位移大小为15.如图所示，小物块与水平传送带之间的动摩擦因数μ＝0.5，倾斜轨道和圆轨道光滑且位于同一竖直平面内，圆轨道半径R＝0.6m，A是倾斜轨道的最低点（小物块滑过A点前后速度大小不变），B是圆轨道的最低点，AB长L＝0.8m。现将质量m＝0.4kg的小物块从距离AB高h处静止释放，取重力加速度。（1）若h＝0.8m，传送带不转动，求小物块停在传送带的位置距B点的长度；（2）若传送带顺时针转动，传送带的速度大小为6.0m／s，小物块通过圆轨道的最高点时，对轨道的压力大