项城市2023-2024学年高三上学期11月第四次段考
物理试题
一、选择题（每小题4分，共48分.1-8题为单选题.9-12题为多选题，全部选对得4分，选对但不全得2分，有错选得0分.）
1．两质点同时由静止开始做直线运动，它们的位移x随时间t变化的图像均为抛物线。t0时刻它们的速度大小分别为vI和vII，加速度分别为aI和aII。则（ ）
A．vI
2．某可调式升降台构造如图所示，升降台的下面是一个弧形滑道，通过向右或向左旋转螺母即可实现升降台的上升或下降。当过螺母顶端的半径与水平方向的夹角为时，升降台下降的速度大小为v1，则此刻螺母向左运动的速度大小v2为（ ）
A． B． C． D．
3．如题图1所示，x轴上和x=1m处分别固定A、B两点电荷，取电场强度沿x轴正方向为正，x轴上区域的电场强度分布如题图2所示，放入其中的电荷仅受电场力作用，由此可知（ ）
图1 图2
A．A、B两点电荷电性相同
B．A、B两点电荷电荷量大小之比
C．在有限范围内，x轴上仅有一处电场强度为零
D．将一正点电荷从x=3m处由静止释放，仅在电场力作用下还能回到x=3m处
4．“天狼星”是除太阳外人用肉眼能看到的最亮的恒星，“天狼星”实际上是一个双星系统，它由恒星“天狼星”A和白矮星“天狼星”B组成。“天狼星”A和“天狼星”B均绕它们连线上的O点做匀速圆周运动，运动周期为T，它们的轨道半径分别为RA、RB，如图所示．已知引力常量为G，则“天狼星”A的质量为（ ）
A． B．
C． D．
5．如图所示，a、b、c、d是某匀强电场中的四个点，它们是一个四边形的四个顶点，abcd，abbc，2ab=cd=bc=2l，电场方向与四边形所在平面平行。已知a点电势为24V，b点电势为28V，d点电势为12V。一个质子（不计重力）经过b点的速度大小为v0，方向与bc成45°，一段时间后经过c点，则下列说法不正确的是（ ）
A．c点电势为20V
B．质子从b运动到c所用的时间为
C．场强的方向由a指向c
D．质子从b运动到c电场力做功为8eV
6．如图甲所示，将一圆环套在固定的足够长的水平杆上，环的内径略大于杆的截面直径，对环施加一斜向上与杆的夹角为的拉力F，当拉力逐渐变大时环的加速度随拉力F的变化规律如图乙所示。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g=10ms2，下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A．圆环的质量为0.5kg
B．圆环与杆之间的动摩擦因数为0.2
C．当F=10N时，圆环的加速度大小为10m/s2
D．当圆环受到的摩擦力大小为1N时，圆环的加速度大小可能为3m/s2
7．如图所示，两原长均为L、劲度系数相等的绝缘轻弹簧悬挂于O点，其另外一端各连接一个带电小球，平衡时A球靠在光滑绝缘竖直墙上，OA长为2L且竖直；B球悬于空中，OB长为。两小球的质量均为m，重力加速度为g，则两球间的库仑力大小为（ ）
A． B． C． D．
8．如图所示，斜面体ABC固定在水平地面上，斜面的高AB为2m，倾角为，且D是斜面的中点，在A点和D点分别以相同的初速度水平抛出一个小球，结果两个小球恰能落在地面上的同一点，则落地点到C点的水平距离为（ ）
A． B． C． D．
9．今年我国南方多地出现重度气象干旱，鄱阳湖、洞庭湖等湖泊水位持续走低．为了缓解气候干燥，环保部门每天派出大量洒水车上街进行空气净化、除尘．洒水车正常工作时始终以较小的速度匀速运动，水在水泵作用下，以雾状均匀喷出（不考虑反冲作用），如图所示．已知洒水车受到的阻力与自身受到的重力成正比，则洒水车正常工作时（ ）
A．动能不断增大 B．受到的阻力不断减小
C．牵引力的功率随时间均匀减小 D．牵引力的大小跟洒水时间成反比
10．如图所示，小球（视为质点）套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点另一端与小球相连。现将小球从M点（高于O点）由静止释放，它在下降的过程中经过了N点。已知在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等。且弹簧在M点时的长度小于在N点时的长度。下列判断正确的是（ ）
A．在小球从M点运动到N点的过程中，弹簧的弹性势能先增大后减小
B．在小球从M点运动到N点的过程中，小球的最大加速度一定大于重力加速度
C．在小球从M点运动到N点的过程中，弹簧弹力对小球做功的功率可能一直增大
D．在小球到达N点后向下运动的过程中，小球的速度可能先增大后减小
11．如图所示，对电容器充电完毕后，将电容器和电源断开。若其他条件不变，仅减小两极板的正对面积，则下列说法正确的是（ ）
A．电容器的电荷量不变
B．电容器的电容增大
C．静电计指针的张角减小
D．电容器内部电场的电场强度增大
12．使用无人机植树时，为保证树种的成活率，将种子连同营养物质包进一个很小的荚里。播种时，在离地面15m高处、以15m/s的速度水平匀速飞行的无人机中，播种器利用空气压力把荚以10m/s的速度（相对播种器）竖直向下射出，荚进入地面下20cm深处完成一次播种。已知荚的总质量为20g，不考虑荚所受大气阻力及进入土壤后重力的作用。取g=10m/s2，则（ ）
A．离开无人机后，荚在空中运动的时间为1s
B．射出荚的过程中，播种器对荚做的功为1J
C．荚在土壤内受到平均阻力的大小为25N
D．土壤对荚冲量的大小为
二、实验题（共16分）
13．（6分）图甲为某实验小组“探究物体加速度与所受合外力关系”的实验装置．调整长木板和轻滑轮，使长木板及细线均水平，细线另一端悬挂二个钩码，接通电源，释放滑块，得到如图乙所示的一条纸带．请回答下列问题：
（1）测出纸带上A、B、C、D、E相邻计数点间的距离分别为s1=5.02cm、s2=7.26cm、s3=9.48cm、s4=11.72cm．打点计时器所接电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间有四个点未画出，根据以上信息可知滑块的加速度大小a= m/s2；（保留三位有效数字）
（2）改变悬挂钩码的数量，重复实验并记录传感器的示数F，通过纸带求出对应的滑块加速度大小a，以传感器的示数F为横坐标、滑块的加速度大小a为纵坐标，画出的a-F图像是斜率为k、纵截距为a0的一条直线，如图丙所示．已知重力加速度天小为g，则滑块和传感器的总质量m= ，滑块与长木板间的动摩擦因数 ．
14．（10分）某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系。
（1）如图（a），将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加祛码，测得相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数k= N/m。（g取9.8m/s2，结果保留两位有效数字）
砝码质量（g） 50 100 150
弹簧长度（cm） 8.62 7.63 6.66
（2）取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图（b）所示；调整导轨，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小 。
（3）用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为 。
（4）重复（3）中的操作，得到v与x的关系如图（c）。由图可知，v与x成 关系，由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的 成正比。
三、解答题（共46分）
15．（14分）如图所示，半径均为R=1m、质量均为M=2kg、内表面光滑的两个完全相同的圆槽A和B并排放在光滑的水平面上，图中a、c分别为A、B槽的最高点，b、b 分别为A、B槽的最低点，A槽的左端紧靠着竖直墙壁，一个质量为m=1kg的小球C从圆槽A顶端的a点无初速度释放。重力加速度为g=10m/s2，求：
（1）小球C从a点运动到b点时的速度大小及A槽对地面的压力大小；
（2）小球C在B槽内运动所能达到的最大高度；
（3）B槽的最大速度的大小。
16．（14分）如图所示，有四块相同的矩形金属薄板M、N、P、Q，其中M、N（正中间均开有小孔）竖直平行放置，P、Q水平平行放置，金属板M接电源正极，N接电源负极，电源电压可调，金属板P带正电、Q带等量负电，电荷量保持不变，其右下方有一水平放置、半径为R的圆形检测板，检测板圆心到金属板P、Q中心的水平距离为b．比荷为的带正电粒子从小孔飘入（初速度近似为零）金属板M、N，当金属板M、N所接电源的电压为U0时，粒子经加速、偏转后恰好能打到检测板的圆心处．不计粒子受到的重力，忽略极板的边缘效应．
（1）求粒子进入偏转电场时的速度大小v0；
（2）要使带电粒子能够打在检测板上，求M、N两板所接电源电压的取值范围．
17．（18分）如图，长L=2.5m、质量m=0.5kg的木板A放在水平地面上，质量为M=1kg的物块B（可视为质点）从木板的左端以速度v0=4m/s滑上木板，在物块刚滑上木板时，给木板施加一水平向右的恒力F。已知木板与地面之间的动摩擦因数，物块与木板之间的动摩擦因数，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取g=10m/s2。
（1）若F=0.5N，求物块刚滑上木板时，木板的加速度a；
（2）若F=0，物块从木板右端滑下，求物块在木板上滑行的时间t；
（3）当F满足一定条件时，物块最终将不会滑离木板，求F的取值范围。
项城市2023-2024学年高三上学期11月第四次段考
物理试题参考答案
一、选择题（每小题4分，共48分.1-8题为单选题.9-12题为多选题，全部选对得4分，选对但不全得2分，有错选得0分.）
1.【答案】D
【详解】两质点的位移x随时间t变化的图像均为抛物线，可知两质点均做匀变速直线运动，x-t图像斜率代表速度，可知vI>vII，根据v=at，可知aI>aII，故选D。
2.【答案】C
【详解】设经过极短时间，则螺母顶端右端点向左位移为v2，升降台下降的位移为v1，由题中角度关系可得；得；故选C。
3.【答案】C
【详解】A．根据图2可知，x=2m处的电场强度为0，则A、B两点电荷电性必定相反，A错误；B．由于x=2m处的电场强度为0，则有；解得；B错误；C．由于x=2m处的电场强度为0，可知，A带正电，B带负电，则在AB之间A的电场方向向右，B的电场方向也向右，即AB之间电场的方向始终不可能为0，A的电荷量大一些，A的左侧电场由A电荷决定，即A左侧的电场强度也不可能为0，即在有限范围内，x轴上仅有x=2m位置一处电场强度为零，C正确；D．根据图像，将一正点电荷从x=3m处由静止释放，所受电场力方向始终沿x轴正方向，即该电荷将在电场力作用下沿x轴正方向做加速运动，不可能回到x=3m处，D错误。故选C。
4.【答案】C
【详解】对“天狼星”B，根据万有引力提供向心力可得；
解得“天狼星”A的质量为；故选C。
5.【答案】C
【详解】A．作如图e点，ab间电势差为4V，可求得e点电势为20V，即eb间电势差为8V，所以dc间电势差也为8V，故c点电势为20V，A正确，不符合题意；
C．连接bd，可得bd中点O处的电势为20V，所以Oc为等势面，根据几何知识可得bd⊥Oc，所以bd为一条电场线，b点电势高于d点，所以电场方向为从b到d，C错误，符合题意；
B．质子与bc成45°方向抛出时，电场力沿bd方向，则质子从b→c做类平抛运动，沿初速度方向分位移为，此方向做匀速直线运动，则；B正确，不符合题意；
D．电势差Ubc=8V；则质子从b→c电场力做功为8eV，D正确，不符合题意。
；故选C。
6.【答案】C
【详解】AB．F在2N~5N内时，对圆环受力分析可得；当拉力超过5N时，支持力方向相反，所以，当拉力为5N时；带入图中数据，联立求解可得，，；故AB错误；
C．当；对圆环受力分析可得；当拉力为10N时，圆环的加速度大小为10m/s2，故C正确；
D．当圆环受到的摩擦力大小为1N，且拉力小于2N时，对圆环受力分析可知；解得；此时，圆环的加速度为0；
当圆环受到的摩擦力大小为1N，且时，可知；
解得；；当圆环受到的摩擦力大小为1N，且时，可知；解得；；故D错误。故选C。
7.【答案】B
【详解】设OA、OB夹角为，B球的受力如图甲所示，构成的力的矢量三角形与相似，则有；即；可得；对AB两带电小球整体受力分析如图乙，根据平衡条件可得；两弹簧完全相同；则；解得；在力的矢量三角形中，应用余弦定理有；；故B正确。
8.【答案】A
【详解】设AB高为h，则从A点抛出的小球运动的时间为；从D点抛出的小球运动的时间为；在水平方向上两物体水平位移之差为BC距离的一半，则有；落地点到C点的水平距离为；联立解得；故选A。
9.【答案】BC
【详解】A．洒水车的质量在减小，根据可知，洒水车的动能在减小，A错误；B．洒水车受到的阻力与其受到的重力成正比，故摩擦阻力在减小，B正确；
CD．牵引力F=f，洒水车的质量随洒水时间均匀减小，则牵引力的大小也随洒水时间均匀减小，但不成反比，C正确，D错误。故选BC。
10.【答案】BD
【详解】A．在小球从M点运动到N点的过程中，弹簧的压缩量先增大后减小，弹性势能先增大后减小，弹簧恢复原长后，弹性势能再增大，故A错误；
B．当弹簧对小球的弹力斜向下时，小球的加速度大于重力加速度，故B正确；
C．当弹簧对小球的弹力与杆垂直时，弹力对小球做功的功率为0，故C错误；
D．若小球在N点受到的弹簧的弹力在竖直方向的分力小于其受到的重力，则小球先向下做加速运动，到最低点时，小球的速度为0，故D正确。故选BD。
11.【答案】AD
【详解】A．电容器充电后与电源断开，存储的电荷量Q不变，故A正确；
B．根据；减小两极板的正对面积，电容器的电容减小，故B错误；
C．根据；电容器两极板间的电压增大，静电计指针的张角增大，故C错误；
D．根据；电容器内部电场的电场强度增大，故D正确。故选AD。
12.【答案】ABC
【详解】A．根据动力学公式可知；解得离开无人机后，荚在空中运动的时间为t=1s；故A正确；
B．射出荚的过程中，播种器对荚做的功为；故B正确；D．荚落地时的竖直方向速度为；荚落地时的合速度为；
根据动量定理可得；土壤对荚冲量的大小为0.5kg m/s，故D错误；
C．进入土壤后，荚竖直方向做匀减速运动；可得；荚进入土壤后运动的时间为；根据动量定理有；可得荚在土壤内受到平均阻力的大小为25N，故C正确。故选ABC。
二、实验题（共16分）
13.（6分）【答案】2.23（2分）
【详解】（1）相邻计数点间的时间间隔为
由逐差法可得滑块的加速度为
；
（2）由牛顿第二定律得；整理得；
题中a-F图像的斜率为；所以滑块和传感器的总质量为；
滑块受到的摩擦力大小为；解得.
14.（10分）【答案】51（2分） 相等（2分） 动能（2分） 正比（2分）
形变量的平方（2分）
【详解】（1）根据胡克定律有；
由表格数据有；；
解得.
（2）当气垫导轨调整导轨至水平时，滑块自由滑动时做匀速直线运动，则通过两个光电门的速度大小相等。
（3）释放滑块过程中，弹簧形变量减小，弹性势能减小，速度增大，动能增大，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能。
（4）图（c）中v与x的图线是一条过原点的直线，则由图可知，v与x成正比关系；
由于滑块的动能；在释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能，而速度v与形变量x成正比关系，则可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的形变量的平方成正比。
三、解答题（共46分）
15.（14分）【答案】（1），50N；（2）；（3）
【详解】（1）由动能定理可得
解得
小球在b点，根据牛顿第二定律
解得
所以A槽对地面的压力大小为：
（2）当小球与槽B的速度相同时达到最大高度，根据水平方向动量守恒，有
联立解得
（3）当小球回到槽B最低点时B的速度最大，根据动量守恒定律，有
解得.
16.（14分）【答案】（1）；（2）
【详解】（1）从M到N，根据动能定理，有
解得
（2）设金属板长为L、板间距为d，偏转电场的电压为U，加速电压为U0时，粒子在偏转电场中运动的时间为t，离开偏转电场时速度的偏转角为，水平方向有：
根据牛顿第二定律，有
速度偏转角为
联立解得
设加速电压为U1时粒子恰好打到检测板最左侧，加速电压为U2时粒子恰好打到检测板最右侧，离开偏转电场时速度的偏转角分别为、，结合几何关系有
；；
根据几何关系有
联立解得：
；
即M、N两板所接电源电压的取值范围为。
17.（18分）【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）对木板A受力分析，根据牛顿第二定律有
解得
（2）当F=0时，对物块B有
对木板A有
根据题意有
解得：
；
由于
不合题意，舍去
所以物块在木板上滑行的时间：
（3）当F较小时，物块将从木板右端滑下，当物块恰好滑到木板的右端时，设两者具有共同速度v，历时t3，则：
解得.
当F较大时，物块减速，木板加速，当速度相等时，木板和物块一起做匀加速运动，则物块将不会从木板的左端滑离，对木板有：
解得
综上所述，物块最终将不会滑离木板，F的取值范围为：
