2023-2024学年江苏省泰州中学高三（上）期初调研物理试卷
一、选择题（本大题共10小题，共40分）
1.福州地铁号线一期工程从荆溪厚屿站至螺洲古镇站已开通，运行线路如图，线路长约，单程运行时间约分钟，列车最高运行时速为。关于福州地铁号线，下列说法正确的是( )
A. 线路长约，指的是地铁运行的位移
B. 全程运行过程中，列车不能视为质点
C. 指的是平均速度大小
D. 列车运行的平均速率约为
2.一物体的运动图象如图所示，横、纵截距分别为和，在图象所示的运动过程中，下列说法正确的是( )
A. 若该图象为图象，则物体速度一直减小
B. 若该图象为图象，且物体的初速度为零，则物体的最大速度为
C. 若该图象为图象，且物体的初速度为零，则物体的最大速度为
D. 若该图象为图象，则物体作匀变速运动，且加速度大小为
3.如图所示，斜面静止于水平地面。将一可视为质点的质量为的小球用轻质柔软的细线悬挂于斜面顶端的点，在外力、细线拉力和重力的作用下处于平衡状态。细线与竖直方向的夹角为，与的夹角为，开始时水平。保持角不变，逐渐缓慢增大角，直至悬线水平已知该过程中，斜面一直保持静止，则下列说法正确的是( )
A. 外力先增大后减小 B. 细线拉力逐渐增大
C. 地面对斜面的摩擦力先增大后减小 D. 地面对斜面的支持力先减小后增大
4.如图所示，弹簧测力计下端悬挂一轻质滑轮，跨过滑轮的细线两端系有、两重物，，不计细线与滑轮间的摩擦现由静止释放两重物，在、两重物运动过程中，弹簧测力计的示数可能为( )
A.
B.
C.
D.
5.如图所示，质量分别为和的，两物块，用一轻弹簧相连，将用轻绳悬挂于天花板上，用一木板托住物块调整木板的位置，当系统处于静止状态时，悬挂物块的悬绳恰好伸直且没有拉力，此时轻弹簧的形变量为，突然撤去木板，重力加速度为，物体运动过程中，弹簧始终在弹性限度内，则下列说法正确的是( )
A. 撤去木板瞬间，物块的加速度大小为
B. 撤去木板瞬间，物块的加速度大小为
C. 撤去木板后，物块向下运动时速度最大
D. 撤去木板后，物块向下运动时速度最大
6.如图所示，充满某种液体的密闭容器用绳子悬挂在天花板上，轻弹簧下端固定在容器底部，轻弹簧上端固定在容器顶部。甲、乙、丙是三个不同材质的实心球，甲连在的上端，乙连在的下端，丙悬浮在液体中。已知甲、乙、丙和液体的密度关系为，则剪断绳的瞬间相对于容器不计空气阻力( )
A. 甲球将向上运动，乙、丙球将向下运动
B. 甲、丙球将向上运动，乙球将向下运动
C. 甲球将向上运动，乙球将向下运动，丙球不动
D. 甲球将向下运动，乙球将向上运动，丙球不动
7.大家耳熟能详的节气歌“春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连，秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒”反映了古人的智慧，里面涉及与节气有关的物理现象．下列说法正确的是( )
A. 夏天气温比春天高，所以夏天大气中所有分子的热运动速率均比春天大
B. 冬天低温下会结冰，如果一定质量的水变成的冰，体积会增大，分子势能会增大
C. 荷叶上小水珠呈球状是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小的趋势
D. 食盐受潮时会粘在一起，受潮后的食盐是非晶体
8.某同学用甲、乙、丙三种色光分别照射同一光电管，研究光电流与所加电压之间的关系，得到如图所示的图像。则下列说法正确的是( )
A. 甲光的波长小于乙光的波长
B. 以相同的入射角从空气斜射入玻璃，乙光的折射角大于丙光的折射角
C. 甲光可能为蓝光，乙光可能为红光
D. 若处于基态的氢原子能吸收甲、乙两种光，且吸收甲光后由高能级向低能级跃迁共能发出种频率的光，则吸收乙光后共能发出超过种频率的光
9.一长为的金属管从地面以的速率竖直上抛，管口正上方高处有一小球同时自由下落，金属管落地前小球从管中穿过。已知重力加速度为，不计空气阻力。关于该运动过程说法正确的是( )
A. 小球穿过管所用时间大于
B. 若小球在管上升阶段穿过管，则
C. 若小球在管下降阶段穿过管，则
D. 小球不可能在管上升阶段穿过管
10.如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与物块连接在一起，物块靠放在右侧，两者位于点，弹簧处于压缩状态。、由点静止释放后沿斜面向上运动，在点分离后上升到某位置静止，运动到点下方某位置未画出速度为零。、与斜面间的动摩擦因数相同，弹簧未超过弹性限度。上述过程中( )
A. 两物块在点时，弹簧处于压缩状态
B. 弹簧的弹力方向不发生变化
C. 速度最大的位置在之间且在中点的上方
D. 位置可能位于点的下方
二、非选择题（共60分）
11.在探究物体质量一定时加速度与力的关系的实验中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了力传感器来测细线的拉力。
若用分度的游标卡尺测量某物体的宽度，如图乙所示，则宽度为______ 。
关于该实验的操作，下列说法正确的是______ 。
A.必须用天平测出砂和砂桶的质量
B.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录拉力传感器的示数
C.选用电磁打点计时器比选用电火花打点计时器实验误差小
D.为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
实验得到如图丙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是______ 计算结果保留三位有效数字；
由实验得到小车的加速度与力传感器示数的关系如图丁所示，则小车与轨道的滑动摩擦力 ______ ；
小明同学不断增加砂子质量重复实验，发现小车的加速度最后会趋近于某一数值，从理论上分析可知，该数值应为______ 取。
12.如图甲所示，“隐身装置”可以将儿童的身体部分隐去，却对后面的成人没有形成遮挡，简化模型的俯视图如图乙所示，、为两个厚度均为的直角透明介质，虚线为透明介质的对称轴，儿童站在介质之间虚线框位置处，人体反射的光线均视为与对称轴平行，已知介质折射率，光在真空中的传播速度，求：
光线在两透明介质中传播的时间；
儿童身体能被隐身，身体宽度的最大值。
13.如图所示，用轻质细绳绕过两个光滑轻质滑轮将木箱与重物连接，木箱质量，重物质量，木箱与地面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。
要使装置能静止，木箱与地面间的动摩擦因数需满足什么条件？
若木箱与地面间的动摩擦因数，用的水平拉力将木箱由静止向左拉动位移时，求重物的速度。
14.一均匀铁链，重为，由为偶数个相同、粗细不计的圆形小铁环串联构成，铁链左右两端的小铁环对称套在水平细杆上后恰好处于静止状态如图。铁链与水平杆之间的动摩擦因数为，忽略铁环之间的摩擦，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：
在其中一个悬挂点，水平杆对小铁环的弹力大小；
如图，和之间的弹力大小为最低位置的两个环中的一个；
若为奇数，则最低处的小环与相邻小环的弹力大小。
15.如图所示，一倾角的足够长斜面体固定于地面上，斜面体上有一质量为的木板，时刻另一质量为的木块可视为质点以初速度从木板下端沿斜面体向上冲上木板，同时给木板施加一个沿斜面体向上的拉力，使木板从静止开始运动当时撤去拉力，已知木板和木块间动摩擦因数，木板和斜面体间动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取，，求：
木块和木板速度相等之前各自的加速度；
木板从开始运动至到达最高点所经历的时间；
若要求木块不从木板的上端冲出，木板至少为多长？
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：线路为曲线，线路长约，指的是地铁运行的路程，故A错误；
B.全程运行过程中，当研究列车运行速度时，列车的大小和形状可以忽略，故列车能视为质点，故B错误；
C.是列车运行的最高时速，所以指的是瞬时速度大小，故C错误；
D.根据平均速度公式可得，列车运行的平均速率约为，故D正确。
故选：。
明确地铁线路为曲线，其长度为路线的总长度，为路程；知道只有物体的大小和形状可以忽略时才能视为质点；平均速度指的是位移与时间的比值；而平均速度为路程与时间的比值。
本题考查路程和位移、质点、瞬时速度和平均速率等基本物理量，要注意准确掌握它们的意义，特别对相近知识点要重点掌握。
2.【答案】
【解析】解：、若该图象为图象，根据图象的斜率表示速度，可知物体的速度保持不变，故A错误；
B、若该图象为图象，根据图象与时间轴所围的面积表示速度，可知物体的最大速度为，故B错误；
C、若该图象为图象，且物体的初速度为零，把物体的位移分成等份，每一等份的位移为，若很大，很小，在内，物体可视为做匀加速直线运动，则第个内有：
第个内有：
第个内有：
将上述个等式相加，可得：
则知图象与坐标轴的面积表示速度平方值的一半，故物体的最大速度为，故C正确；
D、根据速度位移关系公式有：，变形得：，可知图象斜率的绝对值为，可知物体做匀变速直线运动，且加速度大小为，故D错误。
故选：。
根据图象的斜率表示速度，图象与时间轴所围的面积表示速度变化量，以及运动学公式进行解答。
解决本题的关键要理解各个图象的物理意义，明确斜率、面积表示的物理意义，结合运动学规律分析。
3.【答案】
【解析】解：如图所示，作出外力、细线拉力的合力如图所示：
二力的合力和重力大小相等，方向相反，保持角不变，逐渐缓慢增大角，直至悬线水平，因此外力逐渐增大，细线拉力逐渐减小，故AB错误；
C.在此过程中，拉力变为时，水平分力最大，即水平分力先增大后减小，应用整体法可分析出地面对斜面的摩擦力先增大后减小，故C正确；
D.在此过程中，拉力的竖直分力逐渐增大，根据整体法可分析出地面对斜面的支持力一直在减小，故D错误。
故选：。
对进行受力分析，根据几何关系分析出细线拉力和外力的变化趋势；
对整个系统进行受力分析，根据整体法分析出地面对斜面的摩擦力和支持力的变化趋势。
本题主要考查了共点力的平衡问题，熟悉对物体的受力分析，结合几何关系和整体法的应用即可完成解答。
4.【答案】
【解析】解：由于，可知静止释放两重物后，向下加速，向上减速，设细线拉力为；对根据牛顿第二定律可得
对根据牛顿第二定律可得
联立解得
可知细线拉力为
则有
以轻质滑轮为对象，根据受力平衡可知弹簧测力计的示数为
代入数据可得
故B正确，ACD错误。
故选：。
由于的质量不确定，分析两个物体的质量相等和不等两种情况研究弹簧的示数．两个物体的质量相等时，根据平衡条件求解弹簧的示数．当两个物体的质量不等时，根据牛顿第二定律分析细线拉力的范围，得到弹簧示数的范围，再进行选择。
本题运用平衡条件和牛顿第二定律分析弹簧示数的范围，根据超重和失重知识分析细线拉力与的重力关系．
5.【答案】
【解析】解：、撤去木板瞬间，物块受到的合力为，由牛顿第二定律可知：，故AB错误；
、当物块受到的合外力为零时，速度最大，此时，又，所以弹簧此时的伸长量，即物块向下运动时速度最大，故C正确，D错误。
故选：。
利用平衡可以求出速度的最大位置；利用牛顿第二定律可以求出撤去木板瞬间的加速度大小。
本题考查了牛顿第二定律的应用，解题的关键是撤去力的瞬间弹簧弹力不变，以及当加速度为零时物体的运动速度最大。
6.【答案】
【解析】解：依题意，由于，根据浮力公式
可知，轻弹簧、均处于压缩状态，剪断绳的瞬间，系统处于完全失重状态，由于弹簧的弹力不会发生突变，根据牛顿第二定律可知，甲的加速度小于，乙的加速度大于，丙的加速度等于，所以三者相对于容器，甲球将向上运动，乙球将向下运动，丙球保持不动，故ABD错误，C正确。
故选：。
根据小球在液体中受到的浮力，判断出弹簧所处的状态，当剪断瞬间，判断出超失重状态，即可判断出小球的运动。
本题主要考查了牛顿第二定律中的超重和失重，明确实心球密度与液体密度间的关系即可判断。
7.【答案】
【解析】解：、温度越高分子的平均动能越大，分子的平均速率就越大，但并不是每一个分子的速率都大，夏天温度高，所以夏天的分子平均速率比春天的大。故A错误；
B、冬天低温下会结冰，如果一定质量的水变成的冰，体积会增大，放出热量，内能减小，分子的平均动能不变，但分子势能会减小，故B错误；
C、液体的表面张力使液体表面积有收缩到最小的趋势，所以荷叶上小水珠成球状，故C正确；
D、食盐受潮时粘在一起，受潮后的食盐仍然是晶体，故D错误。
故选：。
温度是分子平均动能的标志，温度不变，分子的平均动能不变；液体的表面张力使液体表面有收缩到最小的趋势；食盐受潮后仍然是晶体。
注意温度是分子平均动能的标志温度升高，分子的平均动能增加，并不是每一个分子的动能都增大。
8.【答案】
【解析】解：根据爱因斯坦光电效应方程结合动能定理可知
知入射光的频率越高，对应的遏止电压越大。甲光、丙光的遏止电压相等，所以甲光、丙光的频率相等，波长相等，甲光、丙光的遏止电压小于乙光，则甲光、丙光的频率小于乙光，甲光、丙光的波长大于乙光，故A错误；
B.由公式可知，入射角相同，折射率越大的，折射角越小，由于乙的频率大于丙的频率，即乙的折射率大于丙的折射率，所以乙光的折射角小，故B错误；
C.由于甲光的频率小于乙光的频率，则不可出现甲光为蓝光，乙光为红光，故C错误；
D.由于甲光的频率小于乙光的频率，由甲光的光子能量小于乙光光子能量，处于基态的氢原子能吸收甲、乙两种光，乙光能跃迁到更高的能级，则吸收乙光后共能发出超过种频率的光，故D正确。
故选：。
由光电效应方程结合动能定理，求解波长关系，由折射率公式分析折射角关系，由氢原子的跃迁求解频率种类。
本题考查氢原子的跃迁，学生需结合光电效应等知识点综合作答。
9.【答案】
【解析】解：、两物体竖直方向加速度相同，所以小球相对管来说在做匀速直线运动，所以小球穿过管所用时间为，故A错误；
B、刚好在管上升最高点穿过管有
解得
若小球在管上升阶段穿过管，则，故B正确；
C、若小球在管刚着地时穿管，有
解得：
结合向下分析可知，故C错误；
D、根据以上分析可知，故D错误。
故选：。
金属管和小球加速度相等，以管为参考系，小球在管中匀速直线运动；分析小球在管上升阶段穿过管时和小球在管下降阶段穿过管时，管的上升的最大高度，根据速度一位移关系分析初速度的范围。
本题是相遇问题，知道二者加速度相等，要分析清楚时小球和圆管的位移关系。
10.【答案】
【解析】解：、设斜面的倾角为，当两物块在点恰好分离时，它们之间无弹力，且两个物块的加速度相等，即
因此此时弹簧对的弹力为零，即弹簧处于原长状态，之后弹簧对施加沿斜面向下的拉力，的加速度大于的加速度，两物块沿斜面向上做减速运动，故AB错误；
C、设物块速度最大的位置距离点的距离为，则根据受力分析可得：
从到的过程中，根据动能定理可得：
即
解得：，由此可知速度最大的位置在之间，且在中点的上方，故C正确；
D、根据能量守恒定律可知，系统的弹性势能不可能比开始时大，故D错误；
故选：。
理解两物块发生分离时的临界状态，结合牛顿第二定律分析出对应的运动情况；
当的速度最大时，加速度为零，结合受力分析和动能定理计算出速度最大的位置；
根据能量守恒定律分析出位置的可能情况。
本题主要考查了牛顿第二定律的相关应用，熟悉物体的受力分析，结合牛顿第二定律和动能定理即可完成分析。
11.【答案】
【解析】解：分度游标卡尺的精确度为，游标的的第格在主尺的的格以后，那么游标的格在主尺的格以后，因此物体宽度
或者由于游标上的每一小格为，因此物体的宽度
小车受到的拉力可由拉力传感器测出来，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，故A错误；
B.为充分利用纸带，小车靠近打点计时器，应先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录传感器的示数，故B正确；
C.使用电火花打点计时器时由于摩擦力较小，故实验误差较小，故C错误；
D.小车受到的拉力可以由拉力传感器测出，实验中不需要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量，故D错误。
故选：。
根据题意可知，纸带上相邻计数点时间间隔
根据“逐差法”，加速度
代入数据解得
根据牛顿第二定律
化简得
结合题图丙可知，当时，有
根据实验原理可知小车的加速度是砂和砂桶加速度的，而砂和砂桶的加速度最大为重力加速度，即可判断小车的最大加速度为
故答案为：；；；；。
分度游标卡尺的精确度为，测量值主尺上对应示数对齐格数不估读精确度；
小车受到的拉力可由拉力传感器测出来，不需要用天平测出砂和砂桶的质量；
B.实验时应先接通电源，再释放小车，据此分析作答；
C.使用电火花打点计时器时纸带与计时器之间的摩擦力较小；
D.小车受到的拉力可以由拉力传感器测出，实验中不需要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量；
根据“逐差法”求加速度；
根据实验原理可知小车的加速度是砂和砂桶加速度的，而砂和砂桶的加速度最大为重力加速度，据此分析作答。
本题考查的是探究物体质量一定时加速度与力的关系的实验，要理解实验的原理，掌握游标卡尺的原理，能够根据纸带求加速度；
注意：作用在小车上的拉力与传感器示数的关系，砂和桶的加速度与小车加速度的关系。
12.【答案】解：光在透明介质中传播的光路如图所示，
入射角，设折射角为，
由折射定律得，
光在透明介质中运动的路程，
光在两介质中需要的时间，
又光在透明介质中的速度，
联立解得。
儿童身体能被隐身时，光从介质中射出时恰好不被儿童身体遮挡，如图所示，
根据几何关系有，
解得。
【解析】光斜射入介质时，光在介质中要发生折射；对光的折射定律的正确理解及光在介质中传播的速度、时间的计算。
本题主要考查了光的折射定律，光在介质中的传播速度与传播时间的计算。
13.【答案】解：对重物受力分析，根据受力平衡可得
对木箱受力分析，可得
根据动摩擦力的计算公式可得：
联立解得：
要使装置能静止，木箱与地面间的动摩擦因数需满足
设木箱加速度大小为，则重物加速度大小为，对重物受力分析，根据牛顿第二定律可得
对木箱受力分析，有
解得：
当木箱向左匀加速度拉动位移时，重物向上的位移为
由
可得此时重物的速度为
答：要使装置能静止，木箱与地面间的动摩擦因数需满足；
重物的速度为。
【解析】根据对重物的受力分析，结合摩擦力的计算公式得出的取值范围；
对木箱进行受力分析，结合牛顿第二定律和运动学公式得出重物的速度。
本题主要考查了牛顿第二定律的相关应用，熟悉物体的受力分析，结合牛顿第二定律和运动学公式即可完成解答。
14.【答案】解：根据对称性可知，水平柱对两小铁环的弹力大小相等，摩擦力大小相等。假设水平杆对每个小铁环的弹力大小为，则有
解得：
左边与之相邻的环与环之间的弹力大小为，以右半侧的铁链为研究对象，受力分析如图所示：
则有
和之间的弹力大小为，则对受力分析如图所示：
可知
解得：
若为奇数，设最低处的小环与相邻环的弹力大小为，弹力与水平方向的夹角为，对小环受力分析，如图所示：
对右侧的铁链受力分析如图所示：
根据平衡条件得：
解得：
答：在其中一个悬挂点，水平杆对小铁环的弹力大小；
如图，和之间的弹力大小为；
若为奇数，则最低处的小环与相邻小环的弹力大小为。
【解析】格局对称性分析出水平杆对小铁环的弹力；
选择不同的研究对象，根据受力分析的特点和几何关系得出之间的弹力；
对小环和右半侧铁链进行受力分析，根据几何关系得出最低处的小环和相邻小环的弹力大小。
本题主要考查了共点力的平衡问题，要掌握整体法和隔离法的使用，熟悉物体的受力分析，结合几何关系即可完成解答。
15.【答案】解：设二者共速前木块和长木板的加速度大小分别为和，木块和长木板受力分析如图甲、乙所示
根据牛顿运动定律可得：
解得：
，方向沿斜面向下；
，方向沿斜面向上。
设木块和长木板达到共速所用时间为，则有
解得：，
假设木块、木板在力撤去能保持相对静止，则对木块和木板组成整体有
解得：
当木块受到向下的摩擦力达到最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力时，加速度最大，其加速度大小为，因，故假设不成立，在力撤去后木块仍相对木板上滑，所以其加速度大小仍为，方向沿斜面向下。设此过程长木板加速度大小为，则有：
解得：
在力撤去后木板减速到零的时间为：
木板从开始运动至到达最高点所经历的时间为：
。
由于，长木板速度先减到零，木块继续上滑，假设此过程中长木板静止在斜面上，受到斜面的静摩擦力为，则有
可得：
因为，故假设成立，木板静止在斜面上，木块仍以加速度大小为减速上滑到速度为零。在木块和长木板速度减为零过程中的图像如图丁所示
设木块的位移为，长木板在加速过程和减速过程的位移分别为和，由运动学公式可得
木块不从木板的上端冲出，木板长度至少为：
解得：。
答：木块的加速度为，方向沿斜面向下，木板的加速度为，方向沿斜面向上；
木板从开始运动至到达最高点所经历的时间为；
若要求木块不从木板的上端冲出，木板至少为。
【解析】对木块和木板分别根据牛顿第二定律，结合题意求出木块和木板的加速度大小；
分析木块的运动情况，解得木块和长木板达到共速所用时间，再解得木块到达最高点所经历的时间；
根据运动学公式，结合已知量求出从到过程中木块相对木板移动的距离；利用假设法判断木块相对木板的运动，再结合运动学公式求木块不从木板的上端冲出对应的木板的最小长度。
对于牛顿第二定律的综合应用问题，关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况，利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度，再根据题目要求进行解答。知道加速度是联系力和运动的桥梁。
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