2024届全国新高三上学期开学摸底考物理试卷及答案(新教材)

2024届全国新高三上学期开学摸底考物理试卷及答案(新教材)一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第16题只有一项符合题目要求，第710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.下列关于物理学史和物理研究方法的叙述中正确的是（）A.用质点来代替有质量的物体是采用了理想模型的方法B.利用vt图象推导匀变速直线运动的位移公式时，使用的是控制变量法C.伽利略借助实验研究和逻辑推理得出了自由落体运动规律D.牛顿第一定律是利用逻辑推理得出的，无法用实验直接验证答案：ACD解析：质点是理想化模型，A正确；利用vt图象推导匀变速直线运动的位移公式时，使用的是微元法，B错误；伽利略通过斜面实验并结合逻辑推理得出了自由落体运动规律，C正确；牛顿第一定律是在实验的基础上通过逻辑推理得出的，无法用实验直接验证，D正确。2.某质点做直线运动的位移x与时间t的关系为x=5t+t²（各物理量均采用国际单位制单位），则该质点（）A.第1s内的位移是5mB.前2s内的平均速度是6m/sC.任意相邻的1s内位移差都是1mD.任意1s内的速度增量都是2m/s答案：D解析：当t=1s时，x=5×1+1²=6m，A错误；前2s内的位移x₂=5×2+2²=14m，平均速度\(\overline{v}=\frac{x_{2}}{t_{2}}=\frac{14}{2}=7m/s\)，B错误；根据\(x=v_{0}t+\frac{1}{2}at^{2}\)与\(x=5t+t²\)对比可得\(v_{0}=5m/s\)，\(a=2m/s²\)，根据\(\Deltax=aT²\)，任意相邻的1s内位移差\(\Deltax=2×1²=2m\)，C错误；根据\(\Deltav=a\Deltat\)，任意1s内的速度增量\(\Deltav=2×1=2m/s\)，D正确。3.如图所示，一质量为m的物体A恰能在倾角为α的斜面体上匀速下滑。若用与水平方向成θ角、大小为F的力推A，使A加速下滑，斜面体始终静止。下列关于斜面体受地面的摩擦力的说法正确的是（）A.方向水平向左B.方向水平向右C.大小为零D.无法判断其大小和方向答案：C解析：当物体A匀速下滑时，对A进行受力分析，根据平衡条件可得\(mg\sin\alpha=\mumg\cos\alpha\)，即\(\mu=\tan\alpha\)。当用与水平方向成θ角、大小为F的力推A时，把A和斜面体看成一个整体，整体在水平方向不受外力，所以斜面体受地面的摩擦力大小为零，C正确。4.如图所示，一小球从A点由静止开始沿斜面做匀加速直线运动，若到达B点时速度为v，到达C点时速度为2v，则AB∶BC等于（）A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶4答案：C解析：根据\(v^{2}v_{0}^{2}=2ax\)，在AB段：\(v^{2}=2ax_{AB}\)；在AC段：\((2v)^{2}=2ax_{AC}\)，则\(x_{AC}=4x_{AB}\)，所以\(x_{BC}=x_{AC}x_{AB}=3x_{AB}\)，故\(AB∶BC=1∶3\)，C正确。5.如图所示，水平地面上有一楔形物体b，b的斜面上有一小物块a；a与b之间、b与地面之间均存在摩擦。已知楔形物体b静止时，a静止在b的斜面上。现给a和b一个共同的向左的初速度，与a和b都静止时相比，此时可能（）A.a与b之间的压力减少，且a相对b向下滑动B.a与b之间的压力增大，且a相对b向上滑动C.a与b之间的压力增大，且a相对b静止不动D.b与地面之间的压力不变，且a相对b向上滑动答案：BC解析：给a和b一个共同的向左的初速度，a和b一起做减速运动，加速度方向向右。对a进行受力分析，将加速度分解到沿斜面和垂直斜面方向，在垂直斜面方向上，\(Nmg\cos\theta=ma_{y}\)（\(\theta\)为斜面倾角），\(a_{y}\)向右上方，所以\(N>mg\cos\theta\)，即a与b之间的压力增大。若加速度较小，a相对b静止不动；若加速度较大，a相对b向上滑动，BC正确，A错误。把a和b看成一个整体，整体有向上的加速度分量，处于超重状态，b与地面之间的压力增大，D错误。6.如图所示，在光滑水平面上有一质量为m₁的足够长的木板，其上叠放一质量为m₂的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt（k是常数），木板和木块加速度的大小分别为a₁和a₂，下列反映a₁和a₂变化的图线中正确的是（）答案：A解析：当F较小时，m₁和m₂一起加速运动，对整体\(F=(m_{1}+m_{2})a\)，\(a=\frac{F}{m_{1}+m_{2}}=\frac{kt}{m_{1}+m_{2}}\)，加速度与时间成正比。当F增大到一定程度，m₁和m₂发生相对滑动，对m₁\(f=\mum_{2}g=m_{1}a_{1}\)，\(a_{1}=\frac{\mum_{2}g}{m_{1}}\)为定值；对m₂\(F\mum_{2}g=m_{2}a_{2}\)，\(a_{2}=\frac{F\mum_{2}g}{m_{2}}=\frac{kt\mum_{2}g}{m_{2}}\)，斜率比一起加速时大，A正确。7.甲、乙两物体从同一地点出发沿同一直线运动，其速度时间图象如图所示，下列说法正确的是（）A.两物体两次相遇的时刻分别是2s末和6s末B.乙在前4s内的平均速度大小为5m/sC.乙在前4s内的位移比甲的小D.2s末两物体相距最远答案：AB解析：速度时间图象与坐标轴围成的面积表示位移，在2s末和6s末，两物体的位移相等，所以两物体两次相遇的时刻分别是2s末和6s末，A正确；乙在前4s内的位移\(x_{乙}=\frac{1}{2}\times(2+4)\times10=30m\)，平均速度\(\overline{v}=\frac{x_{乙}}{t}=\frac{30}{4}=7.5m/s\)，B正确；乙在前4s内的位移为30m，甲在前4s内的位移\(x_{甲}=10×4=40m\)，乙在前4s内的位移比甲的小，C正确；02s内，甲的速度大于乙的速度，两者距离逐渐增大，24s内，乙的速度大于甲的速度，两者距离逐渐减小，所以4s末两物体相距最远，D错误。8.如图所示，质量为M的斜面体A放在粗糙水平面上，用轻绳拴住质量为m的小球B置于斜面上，轻绳与斜面平行且另一端固定在竖直墙面上，不计小球与斜面间的摩擦，斜面体与墙不接触，整个系统处于静止状态。则（）A.水平面对斜面体没有摩擦力作用B.水平面对斜面体有向左的摩擦力作用C.斜面体对水平面的压力等于(M+m)gD.斜面体对水平面的压力小于(M+m)g答案：BD解析：对A、B整体进行受力分析，整体受到重力\((M+m)g\)、地面的支持力N和轻绳的拉力T，拉力T有水平向左的分力，根据平衡条件，水平面对斜面体有向左的摩擦力作用，A错误，B正确。把拉力T沿竖直和水平方向分解，在竖直方向上，\(N+T\sin\theta=(M+m)g\)（\(\theta\)为轻绳与水平方向夹角），所以\(N<(M+m)g\)，根据牛顿第三定律，斜面体对水平面的压力小于\((M+m)g\)，C错误，D正确。9.如图所示，一质量为m的滑块在粗糙水平面上滑行，通过频闪照片分析得知，滑块在最开始2s内的位移是最后2s内位移的两倍，且已知滑块最开始1s内的位移为2.5m，由此可求得（）A.滑块的加速度为5m/s²B.滑块的初速度为5m/sC.滑块运动的总时间为3sD.滑块运动的总位移为4.5m答案：CD解析：设滑块运动的总时间为t，加速度大小为a。最后2s内的位移\(x_{2}=\frac{1}{2}a\times2^{2}=2a\)，最开始2s内的位移\(x_{1}=v_{0}\times2\frac{1}{2}a\times2^{2}=2v_{0}2a\)，由\(x_{1}=2x_{2}\)可得\(2v_{0}2a=4a\)，即\(v_{0}=3a\)。最开始1s内的位移\(x=v_{0}\times1\frac{1}{2}a\times1^{2}=2.5m\)，将\(v_{0}=3a\)代入可得\(3a\frac{1}{2}a=2.5\)，解得\(a=1m/s²\)，\(v_{0}=3m/s\)，AB错误。根据\(v=v_{0}at=0\)，可得\(t=\frac{v_{0}}{a}=3s\)，C正确。总位移\(x=\frac{v_{0}^{2}}{2a}=\frac{3^{2}}{2\times1}=4.5m\)，D正确。10.如图所示，在光滑水平面上，有一质量为M的长木板以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m的小铁块无初速度地轻放到木板右端，小铁块与木板间的动摩擦因数为μ，当小铁块在木板上相对木板滑动L距离时与木板保持相对静止，此时小铁块的位移为x。则在这个过程中（）A.木板的位移为x+LB.系统产生的热量为μmgLC.小铁块增加的动能为μmgxD.木板减少的动能为μmg(x+L)答案：ABCD解析：小铁块在木板上相对木板滑动L距离时与木板保持相对静止，小铁块的位移为x，则木板的位移为x+L，A正确。系统产生的热量等于摩擦力与相对位移的乘积，即\(Q=\mumgL\)，B正确。对小铁块，根据动能定理\(W_{合}=\DeltaE_{k}\)，小铁块受到的合力为摩擦力\(\mumg\)，位移为x，所以小铁块增加的动能为\(\mumgx\)，C正确。对木板，木板受到的摩擦力为\(\mumg\)，位移为x+L，根据动能定理，木板减少的动能为\(\mumg(x+L)\)，D正确。二、实验题（本题共2小题，共15分）11.（6分）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：（1）某同学在接通电源进行实验之前，将实验器材组装如图所示。请你指出该装置中的错误或不妥之处（至少两处）：①；②。（2）改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验。下图是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s，由图中的数据可算得小车的加速度a为m/s²。（结果保留两位有效数字）答案：（1）①打点计时器应使用交流电源；②小车应靠近打点计时器；③长木板右端应垫高以平衡摩擦力（任选两处即可）。（2）0.20解析：（1）打点计时器使用的是交流电源，图中用的是直流电源；为了能在纸带上打出更多的点，小车应靠近打点计时器；实验前需要平衡摩擦力，长木板右端应垫高。（2）根据\(\Deltax=aT²\)，\(x_{3}x_{1}=2a_{1}T^{2}\)，\(x_{4}x_{2}=2a_{2}T^{2}\)，\(a=\frac{a_{1}+a_{2}}{2}=\frac{(x_{3}+x_{4})(x_{1}+x_{2})}{4T^{2}}\)，代入数据可得\(a=0.20m/s²\)。12.（9分）某同学用如图甲所示的装置测定当地的重力加速度：（1）电火花计时器的工作电压为，频率为。（2）打出的纸带如图乙所示，实验时纸带的端应和重物相连接。（选填“A”或“B”）（3）由纸带所示数据可算出实验时的加速度为m/s²。（结果保留两位有效数字）（4）当地的重力加速度数值为9.8m/s²，请列出测量值与当地重力加速度的值有差异的一个原因：。答案：（1）220V；50Hz。（2）B。（3）9.4。（4）纸带与打点计时器间有摩擦（或空气阻力等）。解析：（1）电火花计时器的工作电压为220V，频率为50Hz。（2）重物做加速运动，相同时间内位移逐渐增大，所以纸带的B端应和重物相连接。（3）根据\(\Deltax=aT²\)，\(x_{3}x_{1}=2a_{1}T^{2}\)，\(x_{4}x_{2}=2a_{2}T^{2}\)，\(a=\frac{a_{1}+a_{2}}{2}=\frac{(x_{3}+x_{4})(x_{1}+x_{2})}{4T^{2}}\)，代入数据可得\(a=9.4m/s²\)。（4）测量值与当地重力加速度的值有差异的原因可能是纸带与打点计时器间有摩擦、空气阻力等。三、计算题（本题共3小题，共45分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.（12分）一辆汽车在十字路口等候绿灯，当绿灯亮时汽车以3m/s²的加速度开始加速行驶，恰在这时一辆自行车以6m/s的速度匀速驶来，从后边超过汽车。试求：（1）汽车从路口开动后，在追上自行车之前经过多长时间两车相距最远？此时距离是多少？（2）汽车什么时候追上自行车，此时汽车的速度是多少？答案：（1）2s；6m。（2）4s；12m/s。解析：（1）当汽车的速度与自行车的速度相等时，两车相距最远。设经过时间t₁两车相距最远，则\(v=at_{1}\)，\(t_{1}=\frac{v}{a}=\frac{6}{3}=2s\)。此时自行车的位移\(x_{自}=vt_{1}=6×2=12m\)，汽车的位移\(x_{汽}=\frac{1}{2}at_{1}^{2}=\frac{1}{2}×3×2^{2}=6m\)。两车相距的最远距离\(\Deltax=x_{自}x_{汽}=126=6m\)。（2）设汽车经过时间t₂追上自行车，则\(vt_{2}=\frac{1}{2}at_{2}^{2}\)，即\(6t_{2}=\frac{1}{2}×3t_{2}^{2}\)，解得\(t_{2}=4s\)（\(t_{2}=0\)舍去）。此时汽车的速度\(v_{汽}=at_{2}=3×4=12m/s\)。14.（15分）如图所示，质量M=8kg的小车放在水平光滑的平面上，在小车左端加一水平推力F=8N，当小车向右运动的速度达到1.5m/s时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计，质量为m=2kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2，小车足够长。求：（1）小物块放上后，小物块及小车的加速度各为多大？（2）经多长时间两者达到相同的速度？（3）从小物块放上小车开始，经过t=1.5s小物块通过的位移大小为多少？（g取10m/s²）答案：（1）\(a_{1}=2m/s²\)，\(a_{2}=0.5m/s²\)。（2）1s。（3）2.1m。解析：（1）对小物块，根据牛顿第二定律\(f=ma_{1}\)，\(f=\mumg\)，可得\(a_{1}=\mug=0.2×10=2m/s²\)。对小车，根据牛顿第二定律\(Ff=Ma_{2}\)，\(f=\mumg\)，可得\(a_{2}=\frac{F\mumg}{M}=\frac{80.2×2×10}{8}=0.5m/s²\)。（2）设经时间t₁两者达到相同的速度，则\(v_{0}+a_{2}t_{1}=a_{1}t_{1}\)，\(1.5+0.5t_{1}=2t_{1}\)，解得\(t_{1}=1s\)。（3）在\(t_{1}=1s\)内，小物块的位移\(x_{1}=\frac{1}{2}a_{1}t_{1}^{2}=\frac{1}{2}×2×1^{2}=1m\)，速度\(v=a_{1}t_{1}=2×1=2m/s\)。之后两者一起以加速度\(a=\frac{F}{M+m}=\frac{8}{8+2}=0.8m/s²\)做匀加速运动，\(t_{2}=tt_{1}=1.51=0.5s\)。在\(t_{2}\)时间内的位移\(x_{2}=vt_{2}+\frac{1}{2}at_{2}^{2}=2×0.5+\frac{1}{2}×0.8×0.5^{2}=1.1m\)。所以小物块通过的位移\(x=x_{1}+x_{2}=1+1.1=2.1m\)。15.（18分）如图所示，在倾角为θ=37°的足够长的固定斜面底端有一质量m=1kg的物体，物体与斜面间动摩擦因数μ=0.25，现用轻绳将物体由静止沿斜面向上拉动。拉力F=10N，方向平行斜面向上。经时间t=4s绳子突然断了，求：（1）绳断时物体的速度大小；（2）从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s²）答案：（1）8m/s。