民乐县2023-2024学年高三上学期第一次诊断考试
物理试卷
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错得0分。
1. 下列有关物理问题的思想与方法说法中，不正确的是（ ）
A. 通过平面镜反射光线的偏移观察桌面微小形变的实验中，利用了极限思维法
B. 探究加速度与力、质量关系实验中使用了控制变量法
C. 伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律，是采用了理想实验法
D. 根据速度定义式，当Δt非常小时，就可以表示物体的瞬时速度，是采用了极限思维法
2. 甲、乙两相同的货车在相邻的直线车道中匀速行驶，甲车速度为72km/h，乙车速度为36km/h，当甲货车尾部与乙车的前端平齐时，甲货车突然以的加速度匀减速刹车，乙车仍匀速运动，已知货车长为6m，则经多长时间乙车完全超越甲车（ ）
A. 6.2s B. 6s C. 5s D. 1.2s
3. 如图所示，是竖直面内三根固定的光滑细杆，位于同一圆周上，d点为圆周的最高点，c点为最低点．每根杆上都套着一个小滑环（图中未画出），三个滑环都从O点无初速释放，用、、依次表示滑环到达a、b、c所用的时间，则（ ）
A. B. C. D.
4. 2020年7月22日，中国火星探测工程正式对外发布“中国首次火星探测任务宇宙飞船‘天问一号’着陆平台和火星车”。飞船“天问一号”从地球上发射到与火星会合，运动轨迹如图中虚线椭圆所示。飞向火星过程中，太阳对“天问一号”的引力远大于地球和火星对它的吸引力。下列说法正确的是（ ）
A. 与火星会合前，“天问一号”的加速度小于火星公转的向心加速度
B. “天问一号”在无动力飞向火星的过程中，引力势能增大，动能减少，机械能守恒
C. “天问一号”椭圆运动的周期小于地球公转的周期
D. “天问一号”在地球上发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
5. 如图所示，一晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的轻质斜杆垂直，两斜杆间的夹角为θ，当缓慢增大时，每根斜杆受到地面的（ ）
A 支持力增大 B. 支持力减小
C. 摩擦力增大 D. 摩擦力减小
6. 如图所示，叠放在水平转台上的物体 A、B及物体 C能随转台一起以角速度ω匀速转动，A、B、C 的质量分别为3m、2m、m，A与B、B和C与转台间的动摩擦因数都为μ，A 和B、C离转台中心的距离分别为r和1.5r。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. B对A的摩擦力一定为3μmg
B. B对A的摩擦力一定为3mω2r
C. 转台的角速度需要满足
D. 若转台的角速度逐渐增大，最先滑动的是A物体
7. 如图所示，黑板擦在手施加的5N恒力作用下竖直向上匀速擦拭黑板。已知黑板擦与黑板间的动摩擦因数为0.5，不计黑板擦的重力，则它所受的摩擦力大小为（ ）
A. 3N B. N C. 2N D. N
8. 假设地球可视为质量分布均匀的球体。已知地球表面两极处的重力加速度大小为g0，地球的半径为R，地球的自转周期为T，引力常量为G，由此可知（ ）
A. 地球的质量为
B. 地球表面赤道处重力加速度大小为
C. 近地卫星在轨道运行的加速度大小为
D. 地球同步卫星在轨道上运行的加速度大小为
9. 如图所示，每一级台阶的高度，宽度，将一小球从最上面台阶的边沿以某初速度水平抛出。取重力加速度大小，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 若小球的初速度大小为，则小球落在台阶1上
B. 若小球的初速度大小为，则小球落在台阶1上
C. 若小球落在台阶3上，则小球的初速度大小可能为
D. 若小球落在台阶3上，则小球的初速度大小可能为
10. 同学们到中国科技馆参观，看到了一个有趣的科学实验：如图所示，一辆小火车在平直轨道上匀速行驶，当火车将要从“∩”形框架的下方通过时，突然从火车顶部的小孔中向上弹出一小球，该小球越过框架后，又与通过框架的火车相遇，并恰好落回原来的孔中，此过程忽略空气阻力。下列说法中正确的是（ ）
A. 相对于小火车，小球运动的轨迹是曲线
B. 相对于地面，小球运动的轨迹是曲线
C. 小球能落回小孔是因为小球在空中运动的过程中受到水平向前的力
D. 小球能落回小孔是因为小球具有惯性，在水平方向保持与火车相同的速度
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 未来在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1：4，则：
(1)由以上信息，可知a点________（填“是”或“不是”）小球的抛出点。
(2)由以上及图信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为________m/s2。（结果保留两位有效数字）
(3)由以上及图信息可以算出小球平抛的初速度是________m/s。（结果保留两位有效数字）
12. 小王同学设计了一个测动摩擦因数的实验，他的设计如图甲所示：在一端带有定滑轮的长木派上固定有A、B两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力。实验时，多次改变砂桶中砂的质量，每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动，读出多组测力计示数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间t。在坐标系中作出的图线如图乙所示，与纵轴的截距为b，与横轴的截距为-c。已知重力加速度为g。
（1）该实验是否需要砂桶和砂的总质量远小于物块质量？_________
A.是 B.否
（2）该实验是否需要抬高长木板右端来平衡摩擦力？_________
A.是 B.否
（3）因物块质量未知，小问同学想通过图线求得，故他还应该测出的物理量为_________。根据该测量物理量及图线信息可知物块的质量的表达式_________。物块与木板之间的动摩擦因数表达式为_________。
13. 一辆大客车正在以20m/s的速度匀速行驶．突然，司机看见车的正前方x0＝50m处有一只小狗，如图所示．司机立即采取制动措施．司机从看见小狗到开始制动客车的反应时间为Δt＝0.5s，设客车制动后做匀减速直线运动．试求：
（1）客车在反应时间Δt内前进的距离．
（2）为了保证小狗的安全，客车制动的加速度至少为多大？（假设这个过程中小狗一直未动）
14. 质量为10kg的环在F=200N的拉力作用下，沿粗糙直杆由静止开始运动，杆与水平地面的夹角 ，拉力F与杆的夹角也为。力F作用0.5s后撤去，环在杆上继续上滑了0.4s后，速度减为零。求：
(1)环与杆之间的动摩擦因数μ；
(2)环沿杆向上运动的总距离s。
15. 如图所示，一质量m1=2kg的足够长平板小车静置在光滑水平地面上，质量m2=1kg的小物块（可视为质点）置于小车上A点，其与小车间的动摩擦因数μ=0.40，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现给小物块一个方向水平向右、大小为v0=6m/s的初速度，同时对小物块施加一个方向水平向左、大小为F=6N的恒力。取g=10m/s2.求：
(1)初始时刻，小车和小物块的加速度大小；
(2)经过多长时间小物块与小车速度相同？此时速度为多大？
(3)小物块向右运动最大位移。
民乐县2023-2024学年高三上学期第一次诊断考试
物理试卷 答案解析
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错得0分。
1. 下列有关物理问题的思想与方法说法中，不正确的是（ ）
A. 通过平面镜反射光线的偏移观察桌面微小形变的实验中，利用了极限思维法
B. 探究加速度与力、质量关系实验中使用了控制变量法
C. 伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律，是采用了理想实验法
D. 根据速度定义式，当Δt非常小时，就可以表示物体的瞬时速度，是采用了极限思维法
【答案】A
【解析】
【详解】A．通过平面镜反射光线的偏移观察桌面微小形变的实验中，利用了微小量放大法，选项A错误；
B．探究加速度与力、质量的关系实验中使用了控制变量法，选项B正确；
C．伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律，是采用了理想实验法，选项C正确；
D．根据速度定义式，当Δt非常小时，就可以表示物体的瞬时速度，是采用了极限思维法，选项D正确；
本题选不正确的，故选A。
2. 甲、乙两相同的货车在相邻的直线车道中匀速行驶，甲车速度为72km/h，乙车速度为36km/h，当甲货车尾部与乙车的前端平齐时，甲货车突然以的加速度匀减速刹车，乙车仍匀速运动，已知货车长为6m，则经多长时间乙车完全超越甲车（ ）
A. 6.2s B. 6s C. 5s D. 1.2s
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意可知，甲车的速度为
乙车的速度为
设经过时间甲车停止，由运动学公式可得
此时甲车的位移为
乙车的位移为
此时，甲货车尾部与乙车的前端仍平齐，设再经过时间乙车完全超越甲车，则有
则乙车完全超越甲车的时间为
故选A。
3. 如图所示，是竖直面内三根固定的光滑细杆，位于同一圆周上，d点为圆周的最高点，c点为最低点．每根杆上都套着一个小滑环（图中未画出），三个滑环都从O点无初速释放，用、、依次表示滑环到达a、b、c所用的时间，则（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】以O点为最高点，取合适的竖直直径Oe作等时圆，交Ob于b，如图所示
根据等时圆原理可知，O到f、b、g、e时间相等，比较图示位移，有
可得
故选D。
4. 2020年7月22日，中国火星探测工程正式对外发布“中国首次火星探测任务宇宙飞船‘天问一号’着陆平台和火星车”。飞船“天问一号”从地球上发射到与火星会合，运动轨迹如图中虚线椭圆所示。飞向火星过程中，太阳对“天问一号”的引力远大于地球和火星对它的吸引力。下列说法正确的是（ ）
A. 与火星会合前，“天问一号”的加速度小于火星公转的向心加速度
B. “天问一号”在无动力飞向火星的过程中，引力势能增大，动能减少，机械能守恒
C. “天问一号”椭圆运动的周期小于地球公转的周期
D. “天问一号”在地球上的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．由牛顿第二定律可得
解得
与火星会合前，“天问一号”到太阳的距离小于火星到太阳的距离，故“天问一号”的加速度较大，A错误；
B．“天问一号”在无动力飞向火星的过程中，引力做负功，引力势能增大，动能减少，机械能守恒，B正确；
C．“天问一号”椭圆运动的半长轴大于地球公转的半径，由开普勒第三定律可知，“天问一号”椭圆运动的周期大于地球公转的周期，C错误；
D．“天问一号”发射后需摆脱地球的引力束缚但仍在太阳系内运动，故在地球上的发射速度应介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之间，D错误。
故选B。
5. 如图所示，一晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同轻质斜杆垂直，两斜杆间的夹角为θ，当缓慢增大时，每根斜杆受到地面的（ ）
A. 支持力增大 B. 支持力减小
C. 摩擦力增大 D. 摩擦力减小
【答案】C
【解析】
【详解】对衣架、横杆、衣服组成的整体受力分析。整体所受重力与地面给的支持力平衡。设整体重力为，则每根斜杆受到地面的支持力
即变化不影响支持力大小。每根斜杆中的力在水平方向为
随着角度缓缓增大则增大，也增大。
故选C。
6. 如图所示，叠放在水平转台上的物体 A、B及物体 C能随转台一起以角速度ω匀速转动，A、B、C 的质量分别为3m、2m、m，A与B、B和C与转台间的动摩擦因数都为μ，A 和B、C离转台中心的距离分别为r和1.5r。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. B对A的摩擦力一定为3μmg
B. B对A的摩擦力一定为3mω2r
C. 转台的角速度需要满足
D. 若转台的角速度逐渐增大，最先滑动的是A物体
【答案】B
【解析】
【详解】AB．由于物体 A、B及物体 C能随转台一起匀速转动，则三个物体受到的均为静摩擦力，则B对A的摩擦力有
由于角速度大小不确定，B对A的摩擦力不一定达到最大静摩擦力3μmg，物体做匀速圆周运动，由静摩擦力提供向心力，则
A错误，B正确；
CD．若物体A达到最大静摩擦力，则
解得
若转台对物体B达到最大静摩擦力，对AB整体有
解得
若物体C达到最大静摩擦力，则
解得
可知
由于物体 A、B及物体 C均随转台一起匀速转动，则转台的角速度需要满足
该分析表明，当角速度逐渐增大时，物体C所受摩擦力先达到最大静摩擦力，即若转台的角速度逐渐增大，最先滑动的是C物体，CD错误。
故选B。
7. 如图所示，黑板擦在手施加的5N恒力作用下竖直向上匀速擦拭黑板。已知黑板擦与黑板间的动摩擦因数为0.5，不计黑板擦的重力，则它所受的摩擦力大小为（ ）
A. 3N B. N C. 2N D. N
【答案】B
【解析】
【详解】设恒力与黑板夹角为，黑白擦向上匀速运动，不计黑板擦的重力，则
， ，
整理
可得
摩擦力大小为
故选B。
8. 假设地球可视为质量分布均匀的球体。已知地球表面两极处的重力加速度大小为g0，地球的半径为R，地球的自转周期为T，引力常量为G，由此可知（ ）
A. 地球的质量为
B. 地球表面赤道处的重力加速度大小为
C. 近地卫星在轨道运行的加速度大小为
D. 地球同步卫星在轨道上运行的加速度大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．在两极，万有引力等于重力，则有
解得
A错误；
B．在赤道上，则有
又
，
联立解得地球表面赤道处的重力加速度为
B正确；
C．近地卫星围绕地球做匀速圆周运动，则有
又
联立解得
C错误；
D．同步卫星所受万有引力等于向心力
结合A解得
D正确。
故选BD。
9. 如图所示，每一级台阶的高度，宽度，将一小球从最上面台阶的边沿以某初速度水平抛出。取重力加速度大小，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 若小球的初速度大小为，则小球落在台阶1上
B. 若小球的初速度大小为，则小球落在台阶1上
C. 若小球落在台阶3上，则小球的初速度大小可能为
D. 若小球落在台阶3上，则小球的初速度大小可能为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．根据平抛运动的规律，若小球落在台阶1的最右边，则有
，
解得
落在台阶1上，速度小于2m/s，选项A正确、B错误；
CD．若小球恰好落到台阶2的右边沿，则有
解得
，
解得
若小球恰好落到台阶3的右边沿，则有
解得
，
解得
故小球的初速度大于且小于或等于时，才可能落在台阶3上，选项C正确、D错误。
故选AC。
10. 同学们到中国科技馆参观，看到了一个有趣的科学实验：如图所示，一辆小火车在平直轨道上匀速行驶，当火车将要从“∩”形框架的下方通过时，突然从火车顶部的小孔中向上弹出一小球，该小球越过框架后，又与通过框架的火车相遇，并恰好落回原来的孔中，此过程忽略空气阻力。下列说法中正确的是（ ）
A. 相对于小火车，小球运动的轨迹是曲线
B. 相对于地面，小球运动的轨迹是曲线
C. 小球能落回小孔是因为小球在空中运动的过程中受到水平向前的力
D. 小球能落回小孔是因为小球具有惯性，在水平方向保持与火车相同的速度
【答案】BD
【解析】
【详解】A．相对于小车，小球与小车的水平速度相同，做的是竖直上抛运动，运动的轨迹是直线，故A错误；
B．相对于地面，小球抛出时有竖直向上和水平方向的速度，做的是斜抛运动，轨迹是曲线，故B正确；
CD．小球能落回小孔是因为小球具有惯性，在水平方向保持与火车相同的速度，故C错误，D正确。
故选BD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 未来在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1：4，则：
(1)由以上信息，可知a点________（填“是”或“不是”）小球的抛出点。
(2)由以上及图信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为________m/s2。（结果保留两位有效数字）
(3)由以上及图信息可以算出小球平抛的初速度是________m/s。（结果保留两位有效数字）
【答案】 ①. 是 ②. ③.
【解析】
【详解】(1)[1]因为竖直方向上相等时间内的位移之比为，符合初速度为零的匀变速直线运动特点，因此可知点的竖直分速度为零，点是小球的抛出点；
(2)[2]由照片的长度与实际背景屏的长度之比为可得乙图中正方形的边长为
竖直方向上有
解得
(3)[3]水平方向小球做匀速直线运动，因此小球平抛运动的初速度为
12. 小王同学设计了一个测动摩擦因数的实验，他的设计如图甲所示：在一端带有定滑轮的长木派上固定有A、B两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力。实验时，多次改变砂桶中砂的质量，每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动，读出多组测力计示数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间t。在坐标系中作出的图线如图乙所示，与纵轴的截距为b，与横轴的截距为-c。已知重力加速度为g。
（1）该实验是否需要砂桶和砂的总质量远小于物块质量？_________
A.是 B.否
（2）该实验是否需要抬高长木板右端来平衡摩擦力？_________
A. B.否
（3）因物块质量未知，小问同学想通过图线求得，故他还应该测出的物理量为_________。根据该测量物理量及图线信息可知物块的质量的表达式_________。物块与木板之间的动摩擦因数表达式为_________。
【答案】 ①. B ②. B ③. 两个光电门之间的距离x ④. ⑤.
【解析】
【详解】（1）[1]绳对物块的拉力可以由测力计直接测得，故无需满足砂桶和砂的总质量远小于物块质量，故A错误，B正确。
故选B。
（2）[2]本实验不需要绳上的拉力等于物块所受合外力，故无需平衡摩擦力，故A错误，B正确。
故选B。
（3）[3][4][5]由牛顿第二定律可知
又因为物块做初速度为零的匀加速直线运动
又因为
联立解得
即图像的斜率满足
即仍需测量两个光电门之间距离x。又因为
联立解得
13. 一辆大客车正在以20m/s的速度匀速行驶．突然，司机看见车的正前方x0＝50m处有一只小狗，如图所示．司机立即采取制动措施．司机从看见小狗到开始制动客车的反应时间为Δt＝0.5s，设客车制动后做匀减速直线运动．试求：
（1）客车在反应时间Δt内前进的距离．
（2）为了保证小狗的安全，客车制动的加速度至少为多大？（假设这个过程中小狗一直未动）
【答案】（1）（2）
【解析】
【详解】（1）匀速速度： ，位移为：
（2）.根据题意得刹车位移为：，所以加速度： ．
14. 质量为10kg的环在F=200N的拉力作用下，沿粗糙直杆由静止开始运动，杆与水平地面的夹角 ，拉力F与杆的夹角也为。力F作用0.5s后撤去，环在杆上继续上滑了0.4s后，速度减为零。求：
(1)环与杆之间的动摩擦因数μ；
(2)环沿杆向上运动的总距离s。
【答案】(1)0.5；(2)1.8m
【解析】
【详解】(1)设环做匀加速直线运动和匀减速直线运动的加速度大小分别为a1和a2，撤去力F瞬间物体的速度为v，则由
和
得
代入得
即
根据牛顿第二定律得
联立解得
(2) 所以环沿杆向上运动的总距离
15. 如图所示，一质量m1=2kg的足够长平板小车静置在光滑水平地面上，质量m2=1kg的小物块（可视为质点）置于小车上A点，其与小车间的动摩擦因数μ=0.40，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现给小物块一个方向水平向右、大小为v0=6m/s的初速度，同时对小物块施加一个方向水平向左、大小为F=6N的恒力。取g=10m/s2.求：
(1)初始时刻，小车和小物块加速度大小；
(2)经过多长时间小物块与小车速度相同？此时速度为多大？
(3)小物块向右运动的最大位移。
【答案】(1)2m/s2，10m/s2；(2)0.5s，1.0m/s；(3)2.0m
【解析】
【详解】(1)小物块受到向左的恒力和滑动摩擦力做匀减速运动，小车受摩擦力向右做匀加速运动。设小车和小物块的加速度大小分别为a1、a2，由牛顿第二定律得：
对小车
解得
a1=2m/s2
对小物块
解得
(2)设经过时间t小车与小物块速度相同，设速度为v1，由运动学公式得
对小车
对小物块
解得
t=0.5s
(3)假设当两者达到共同速度后相对静止，系统只受恒力F1作用，设系统的加速度为a3，则由牛顿第二定律得
解得
此时小车所需要的静摩擦力为
因为，所以两者将一起向右做匀减速运动。
小物块第一段的位移
小物块第二段的位移
所以，小物块向右运动的最远位移为
