邢台市部分高中2023-2024学年高三上学期11月期中考试
物理试卷
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共8页，满分 100 分，考试时间75 分钟。
第Ⅰ 卷（选择题 共 46 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.下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（ ）
A．甲中汽车通过凹形桥的最低点时，速度越大，乘客快感越强，越不容易爆胎
B．乙中在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与外轨的挤压
C．丙中洗衣机脱水桶的脱水原理是因为衣服太重，把水从衣服内压出来了
D．丁中杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时绳子中的拉力不可能为零
2.格林童话《杰克与豌豆》中的神奇豌豆一直向天空生长，长得很高很高。如果长在地球赤道上的这棵豆秧上有与赤道共面且随地球一起自转的三颗果实，其中果实2在地球同步轨道上。下列说法正确的是（ ）
A．果实3的向心加速度最大
B．果实2成熟自然脱离豆秧后仍与果实1 和果实3保持相对静止在原轨道运行
C．果实2 的运动周期大于果实3 的运动周期
D．果实1成熟自然脱离豆秧后，将做近心运动
3.水车是我国劳动人民利用水能的一项重要发明。图为某水车模型，从槽口水平流出的水初速度大小为 v0，垂直落在与水平面成30°角的水轮叶面上，落点到轮轴间的距离为R。在水流不断冲击下，轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小，忽略空气阻力，有关水车及从槽口流出的水，以下说法正确的是（ ）
A．水流在空中运动时间为 B．水流在空中运动时间为
C．水车最大角速度接近 D．水车最大角速度接近
4.目前，我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破。为早日实现无人驾驶，某公司对某款汽车性能进行了一项测试，让质量为m的汽车沿一山坡直线行驶。测试中发现，下坡时若关掉油门，则汽车的速度保持不变；若以恒定的功率 P上坡，则从静止启动做加速运动，发生位移s时速度刚好达到最大值vmax。设汽车在上坡和下坡过程中所受阻力的大小分别保持不变，下列说法正确的是（ ）
A．关掉油门后的下坡过程，汽车的机械能守恒
B．关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的支持力做功不为零
C．上坡过程中，汽车速度由 增至 所用的时间等于
D．上坡过程中，汽车从静止启动到刚好达到最大速度vmax，所用时间一定小于
5.水星轨道在地球轨道内侧，某些特殊时刻，地球、水星、太阳会在一条直线上，这时从地球上可以看到水星就像一个小黑点一样在太阳表面缓慢移动，天文学称之为“水星凌日”。在地球上每经过N年就会看到“水星凌日”现象。通过位于贵州的中国天眼 FAST（目前世界上口径最大的单天线射电望远镜）观测水星与太阳的视角（观察者分别与水星、太阳的连线所夹的角）为θ，则 sinθ的最大值为（ ）
A. B. C. D.
6.假设地球可视为质量分布均匀的球体，由于地球的自转，地球表面上不同纬度的重力加速度有所差别，已知地球表面的重力加速度在两极的大小为 g0，在赤道的大小为 ，则在纬度为45°的地球表面上重力加速度为（ ）
A. B. C. D.
7.如图所示，倾角θ=37°的足够长的斜面固定在水平面上，斜面下端固定一挡板，劲度系数 20 N/m的轻弹簧一端与挡板连接，另一端与质量为 m=1kg的滑块连接。绕过光滑轻质定滑轮的轻绳一端与滑块相连，另一端与质量为 M=2k g的石块相连。已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，轻弹簧的弹性势能与形变量的关系为 重力加速度 g取开始时拖住石块，轻绳恰好伸直与斜面平行但无弹力，滑块恰好不上滑；现由静止释放石块，涉及的过程弹簧都在弹性限度内，则下列说法正确的是（ ）
A．释放石块瞬间轻弹簧的弹性势能为 5 J B．石块的速度最大时轻弹簧的形变量为 1m
C．石块的最大速度为 D．滑块沿斜面向上运动的最大距离为2m
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，有两个或两个以上选项符合题目要求。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.马斯克的 SpaceX“猎鹰”重型火箭将一辆跑车发射到太空，其轨道示意图如图中椭圆Ⅱ所示，其中A、C分别是近日点和远日点，图中Ⅰ、Ⅲ轨道分别为地球和火星绕太阳运动的圆轨道，B点为轨道Ⅱ、Ⅲ的交点，若运动中只考虑太阳的万有引力，则以下说法正确的是（ ）
A．跑车经过 A 点时的速率大于火星绕日的速率
B．跑车经过 B点时的加速度等于火星经过B 点时的加速度
C．跑车在C 点的速率一定大于火星绕日的速率
D．跑车在C 点的速率可能等于火星绕日的速率
9.如图所示，在某行星表面上有一倾斜的圆盘，盘面与水平面的夹角为 30°，盘面上离转轴距离L 处有小物体与圆盘保持相对静止，绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动，角速度为ω时，小物块刚要滑动，物体与盘面间的动摩擦因数为 （设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），星球的半径为 R，引力常量为 G，下列说法正确的是（ ）
A．这个行星的质量
B．这个行星的第一宇宙速度
C．这个行星的密度是
D．离行星表面距离为R 的地方的重力加速度为 2ω2L
10.在如图所示的水平转盘上，沿半径方向放着质量分别为m、2m的两物块A 和B（均视为质点），它们用不可伸长的轻质细线相连，与圆心的距离分别为2r、3r，A、B两物块与转盘之间的动摩擦因数分别为、μ，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。现缓慢加快转盘的转速，当两物块相对转盘将要发生滑动时，保持转盘的转速不变，下列说法正确的是（ ）
A．此时转盘的角速度大小为
B．随转速的增加A 先达到最大静摩擦力
C．随转速的增加 A 的摩擦力先增加后不变
D．随转速的增加 B的摩擦力先增加后不变
第Ⅱ卷（非选择题 共 54 分）
三、非选择题（本题共 5 小题，共 54 分）
11.（8分）某科技小组想验证匀速圆周运动向心力大小的表达式 ，装置如图，用能够显示并调节转动频率的小电动机带动竖直轴匀速转动，OB 为竖直轴的中心线，长为d 的水平横臂OA 固定在OB上，不可伸长的轻细线上端固定在 A 处，下端穿过球心并固定。在装置后面放一贴有白纸的竖直平板，调节装置使初位置OA、OB 所在的平面与竖直平板平行，用平行光源将装置垂直投影在竖直板的白纸上。
①描下装置在白纸上的投影OB和OA，测出 OA 投影长度也为d，说明平行光源与墙垂直。
②启动电动机，记录电动机的转动频率f，当小球转动稳定时，利用直尺与影子相切，描下小球轨迹在白纸上影子的最下边缘水平切线CB，B为CB 与OB 的交点。
③关闭电动机，改变电动机的转动频率，重复上述实验。
（1）已知当地的重力加速度为 g，测出了小球的直径 D，为验证向心力公式，还需测量 选项中描述的物理量即可（从下列四个选项中选择一个）。
A．小球的质量 m
B． OB 高度差h
C． AC绳长 L
D．画出绳子延长线与BO 延长线的交点E，测 EB的距离 H
（2）某同学作出（1）中正确选择的物理量随 （填“”或“”）变化的图像为一直线，但不过原点。如果图像纵轴截距为 ，斜率为 ，则可验证向心力公式成立。（用第一问已知或所测的量表示）
12.（8分）一卷窗帘由质量分布均匀的帘布和底杆组成，帘布和轻质塑料拉珠套在半径不同的共轴定滑轮上，定滑轮固定在窗户顶端，侧视结构简图如图所示。已知帘布质量为 m，底杆质量为 M，窗高为h，拉珠所在滑轮半径为r1，帘布所在滑轮半径为 r2。初始时底杆位于窗户底端，忽略帘布厚度及滑轮质量，不计一切阻力，重力加速度为 g。
（1）拉动拉珠，使窗帘缓慢卷起，求人对窗帘做的功
（2）若人以速度 v匀速拉动拉珠使窗帘卷起，求底杆上升至窗户顶端所用时间t。
13.（10分）如图所示，在竖直平面内粗糙的斜面轨道 AB的下端与光滑的圆弧轨道 BCD 相切于B，C 是最低点，圆心角 D 与圆心O 等高。圆弧轨道半径 现有一个质量为 可视为质点的小物体从 D 点的正上方E 点自由下落，D、E两点间的距离 物体与斜面AB之间的动摩擦因数 取 重力加速度 g取 不计空气阻力。
（1）求物体第一次通过 C点时轨道对物体的支持力 的大小；
（2）要使物体不从斜面顶端飞出，斜面的长度 LAB至少要多长；
（3）若斜面已经满足（2）的要求，物体从 E 点开始下落，直至最后在光滑圆弧轨道做周期性运动，求在此过程中系统损失的机械能 E 的大小。
14.（12分）如图，内表面粗糙的锥桶可以绕其竖直轴线 转动，圆锥顶角为 2θ，在锥桶底部有一质量为 m、可视为质点的小物块，现使锥桶绕其轴线以某一角速度 ω0匀速旋转，小物块在锥桶带动下，经过一段时间，小物块随锥桶一起转动且相对锥桶内表面静止，此时小物块受到的摩擦力恰好为零，小物块与其在锥桶底部位置间的距离为L。
（1）求角速度 ω0；
（2）求锥桶对物块所做的功W；
（3）若锥桶绕轴线旋转的角速度突然由ω0增大到ω0，且 物块相对锥桶的位置不变，求物块受到的摩擦力大小和方向。
15.（16分）如图为某同学设计的弹射装置，弹射装置由左端固定在墙上的轻弹簧和锁 K 构成，开始时弹簧被压缩，物块被锁定。水平光滑轨道AB与倾斜粗糙轨道BC平滑连接，已知倾斜轨道与水平面夹角为 ，物块与倾斜轨道间的动摩擦因数 。竖直四分之一圆弧光滑轨道 DG、G'H 和水平轨道HM 均平滑连接，物块刚好经过（ 进入 在同一水平线上，水平轨道 HM粗糙；圆弧 DG 半径为 半径为 HM长度为 N点为HM 的中点。现将质量为 的物块解除锁定发射，其经过 D点时速度水平，对轨道的作用力恰好为零。空气阻力忽略不计，重力加速度 g取 求：
（1）物块到达 H 点时对轨道的压力；
（2）C、D两点的竖直高度差；
（3）物块被锁定时弹簧具有的弹性势能；
（4）设物块与右端竖直墙壁碰撞后以原速率返回，物块最终停在 N 点，求物块与水平轨道HM间的动摩擦因数
参考答案及解析
一、单项选择题
1. B 2. B 3. C 4. D 5. A 6. B 7. D
二、多项选择题
8. AB 9. BC 10. BD
三、非选择题
11.（1）D（2分）
（2）（2分）（2分） （2分）
12、（1） （2）
【解析】（1）窗帘由底杆和帘布组成，在帘布完全卷起的过程中，底杆中心上升h，帘布重心上升，则由动能定理可得
（2分）
解得 （2分）
（2）设同轴转动的角速度为ω，底杆的速度为 v1，则根据角速度与线速度之间的关系可得
（1分）
解得 （1分）
由此可得底杆上升至窗户顶端所用时间为
（2 分）
13.（1）12.4 N （2）2.4m （3）4.8 J
【解析】（1）物体从 E到C，由机械能守恒得
（1分）
在C点，由牛顿第二定律得
（1分）
联立解得
（1分）
（2）对从 E到A 的过程，由动能定理得
（1分）
（1分）
（1分）
联立解得
，故斜面长度LAB至少为2.4m （1分）
（3）因为
解得μ
（2 分）
14、（1）
（2）
（3）方向沿桶壁向下
【解析】（1）使锥桶绕其轴线以某一角速度ω0匀速旋转，此时小物块受到的摩擦力恰好为零，小物块与其在锥桶底部位置间的距离为L；以小物块为对象，根据牛顿第二定律可得 （1分）
又 r=Lsinθ（1分）
联立解得 （2分）
（2）此时小物块的线速度大小为
（1分）
根据动能定理可得
（2分）
解得锥桶对物块所做的功为
（1分）
（3）若锥桶绕轴线旋转的角速度突然由ω 增大到（1+k）ω0，则物块相对桶壁有向上的运动趋势，小物块受到沿桶壁向下的静摩擦力，以小物块为对象，竖直方向根据受力平衡可得 Nsinθ=mg+fcosθ（1分）
水平方向根据牛顿第二定律可得
（1分）
联立解得物块受到的摩擦力大小为
（2分）
15.（1）45 N，方向竖直向下 （2）0.45 m
（3）22.5 J （4） 或
【解析】（1）由牛顿第二定律有 （1分）
（1分）
由动能定理可得
（1分）
解得 （1分）
由牛顿第三定律得压力为45 N，方向竖直向下 （1分）
（2） 由于 恰 好 进 入 轨 道 D， 根 据 平 抛 规 律 得 vD tan 37°
CD竖直高度差 （1分）
（3）CE 高度差。 （1 分）
由能量守恒得
（1分）
解得 （1分）
（4）物块最终停在 N 点，可得
（1分）
解得 （1分）
①若物块第二次到达 N 点停止，有
（1分）
解得 （1分）
②若物块第三次到达 N点停止，有
（1分）
解得 （1分）
③若物块第四次到达 N 点停止，有
解得 不再满足条件
故物块与水平轨道 HM间的动摩擦因数 或 （1分）
