2023-2024学年度第一学期期中检测试题
高三物理
注意事项：
1.本试卷共6页，满分为100分，考试时间75分钟.
2.答题前，请务必将自己的学校、班级、姓名、准考证号用0.5毫米黑色墨水的签字笔填写在答题卡的规定位置.
3.作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满涂黑；作答非选择题，必须用0.5毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上指定位置作答，在其他位置作答一律无效.
4.如需作图，必须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗.
一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分.每题只有一个选项最符合题意.
1. 有一种晾衣架是在质量均匀的圆环上对称的安装挂钩，三根等长的细线固定在圆环的三等分点上。每根细线与竖直方向的夹角为，圆环和挂钩的总重力为，每根细线所受拉力大小为（）
A. B. C. D.
2. 如图所示，汽车在水平路面转弯时，车内挂饰偏离了竖直方向。转弯时汽车速度为，所受合力为，下列图示正确的是（）
A. B.
C. D.
3. 用图示实验装置探究“质量一定时，物体加速度与所受合外力的关系”，小车的质量为，托盘和砝码的总质量为，平衡摩擦力后进行实验（）
A. 要保证远小于 B. 小车所受的合外力等于
C. 在小车中增加砝码，重复实验 D. 在托盘中增加砝码，重复实验
4. 汽车以的速度在平直公路上行驶，从司机发现前方异常情况到紧急刹停，汽车前进了。已知车轮与路面的动摩擦因数为0.6，重力加速度。下列速度与时间的关系图像中，能描述该过程的是（）
A. B.
C. D.
5. 如图所示，质量为汽车以恒定的速率通过路面，其中段为斜坡，段水平，汽车（）
A. 在段，克服重力做功的功率为
B. 在段，发动机输出功率等于克服重力做功的功率
C. 在段，发动机输出功率等于克服阻力做功功率
D. 发动机输出功率保持不变
6. 如图所示，细绳一端固定，下端连接乒乓球，乒乓球从点静止释放摆动到右侧最高点，为最低点，、两点等高，上述过程中乒乓球（）
A. 在点时，绳中拉力为零
B. 在点时速度最大
C. 在、两点的速度大小相等
D. 从点到点的时间比从点到点的时间短
7. 如图所示，在相同时间内，地球与太阳的连线、火星与太阳的连线扫过的面积分别为、，其大小关系是（）
A. B. C. D. 无法确定
8. 如图，竖直平面内的光滑轨道为一抛物线，点为抛物线顶点。小环第一次从点以某一初速水平进入轨道，运动过程中与轨道之间始终无弹力；第二次静止在点，受轻微扰动后下滑。小环两次从到过程中（）
A. 动能变化相同 B. 重力冲量相同
C. 动量变化相同 D. 到时速度相同
9. “天宫课堂”第四课中，航天员演示小球碰撞实验。分析实验视频，每隔相等的时间截取一张照片，如图所示。小球和大球的质量分别为、，可估算出（）
A. B.
C. D.
10. 两个点电荷的电荷量分别为、，、为其连线的中垂线上的两点，电子在、两点所受电场力的方向如图中箭头所示，则（）
A. 为正电荷 B. 为负电荷
C. 小于 D. 大于
二、非选择题：共5题，共60分.其中第12题~第15题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位.
11. 一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。
（1）将气垫导轨放在水平桌面上，接通气源后，将滑块在导轨上轻轻释放（滑块未与托盘连接），发现滑块总是向左滑行，为使导轨水平，可调节旋钮使导轨右端______（选填“升高”或“降低”）一些，直到滑块在导轨任意位置上基本保持静止不动。
（2）测出遮光条的宽度为，用天平称出托盘和砝码的总质量为，滑块及遮光条的总质量为。用细线通过定滑轮连接滑块与托盘，滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离为。释放淂块，读出遮光条通过光电门的挡光时间为。在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少了______，动能增加了______（用、、、、、表示）。
（3）仅改变滑块释放的位置，多次实验，相关数据记录在下表中。
0.1 7.97 1.57 49 47.74
0.2 5.62 3.17 98 95.93
0.3 4.59 4.75 147 143.66
0.4 3.99 6.28 196 190.64
0.5 3.56 7.89 245 238.68
甲同学通过比较重力势能的减少量与动能增加量来验证机械能守恒定律，他分析发现：重力势能的减少量略大于动能的增加量，你认为原因是______（写出1条即可）；随着距离的增大，与的差值在增大，主要原因是________。
（4）乙同学在坐标系中描好了相应数据点，请帮他在下图中作出图线。______计算图线斜率理论值的表达式为______（用题中所给字母表示），若图线斜率理论值与实验值相等，则可验证机械能守恒定律。
12. 如图所示为充气弹跳飞人的娱乐装置，小明躺在充气包上，斜向上弹起后落入海洋球中。小明弹出时速度大小为，方向与竖直方向夹角为，忽略空气阻力，，，求：
（1）小明在最高点的速度的大小；
（2）小明上升的最大高度。
13. 如图所示，半径的光滑圆轨道固定在竖直平面内，A、与圆心等高，质量的小环套在轨道上。用大小不变、方向始终沿轨道切线方向的拉力将小环从A点由静止拉动，小环第一次运动到点时的速度为，取，求：
（1）在点小环对轨道的压力大小；
（2）拉力大小。
14. 如图所示，两金属板、竖直放置，间距为，两金属板正中间有一竖直放置的金属网，、、的尺寸相同，接地，、的电势均为。带电微粒在距离为的点由静止释放，恰好经过右侧距离也为的点。已知微粒的质量为，电荷量为，微粒与金属网不发生碰撞，重力加速度为。求：
（1）P、N间电场强度的大小；
（2）微粒第一次到达的时间；
（3）A、B两点间的高度差。
15. 如图所示，固定的光滑圆弧轨道A的半径，质量、长的木板B紧靠A放置在水平地面上，B与地面间的动摩擦因数，水平向右的恒力始终作用在B上。质量的小滑块C从A顶端由静止滑下，B、C间的动摩擦因数。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，求：
（1）C滑到A的底端时的速度；
（2）通过计算判断C能否从B右端滑出；
（3）整个装置因摩擦产生的热量。
12023-2024学年度第一学期期中检测试题
高三物理答案
注意事项：
1.本试卷共6页，满分为100分，考试时间75分钟.
2.答题前，请务必将自己的学校、班级、姓名、准考证号用0.5毫米黑色墨水的签字笔填写在答题卡的规定位置.
3.作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满涂黑；作答非选择题，必须用0.5毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上指定位置作答，在其他位置作答一律无效.
4.如需作图，必须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗.
一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分.每题只有一个选项最符合题意.
1. 有一种晾衣架是在质量均匀的圆环上对称的安装挂钩，三根等长的细线固定在圆环的三等分点上。每根细线与竖直方向的夹角为，圆环和挂钩的总重力为，每根细线所受拉力大小为（）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据共点力平衡条件列式有
解得
故选B。
2. 如图所示，汽车在水平路面转弯时，车内挂饰偏离了竖直方向。转弯时汽车速度为，所受合力为，下列图示正确的是（）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据图中可知，车内的挂饰偏向了右方，由此可知，汽车正在向左转弯，由于汽车做曲线运动，故合力F指向轨迹的内侧，故A正确，BCD错误。
故选A。
3. 用图示实验装置探究“质量一定时，物体加速度与所受合外力的关系”，小车的质量为，托盘和砝码的总质量为，平衡摩擦力后进行实验（）
A. 要保证远小于 B. 小车所受的合外力等于
C. 在小车中增加砝码，重复实验 D. 在托盘中增加砝码，重复实验
【答案】D
【解析】
【详解】A．由于力传感器的存在，无需满足远小于，故A错误；
B．对砝码及托盘根据牛顿第二定律有
小车所受合力为
2T<2mg
故B错误；
CD．探究“质量一定时，物体加速度与所受合外力的关系”，应保持小车质量不变，在托盘中增加砝码，重复实验，故C错误，D正确；
故选D。
4. 汽车以的速度在平直公路上行驶，从司机发现前方异常情况到紧急刹停，汽车前进了。已知车轮与路面的动摩擦因数为0.6，重力加速度。下列速度与时间的关系图像中，能描述该过程的是（）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】依题意，刹车时，加速度
汽车匀减速直线运动过程持续时间和位移分别为
，
可知，司机反应时间内的位移为
则司机的反应时间为
综上所述，司机反应时间内（1s）做匀速直线运动，然后匀减速直线运动（5s）。
故选A。
5. 如图所示，质量为的汽车以恒定的速率通过路面，其中段为斜坡，段水平，汽车（）
A. 在段，克服重力做功的功率为
B. 在段，发动机输出功率等于克服重力做功的功率
C. 在段，发动机输出功率等于克服阻力做功功率
D. 发动机输出功率保持不变
【答案】C
【解析】
【详解】A．设ab段与水平方向夹角为，克服重力做功的功率为
故A错误；
B．在段，对汽车受力分析，有
依题意，汽车以恒定的速率行驶，可知发动机输出功率等于克服重力和阻力做功的总功率。故B错误；
C．同理，在段，有
则发动机输出功率等于克服阻力做功的功率。故C正确；
D．根据
可知发动机输出功率在不同路段，会有所变化，不能保持不变。故D错误。
故选C。
6. 如图所示，细绳一端固定，下端连接乒乓球，乒乓球从点静止释放摆动到右侧最高点，为最低点，、两点等高，上述过程中乒乓球（）
A. 在点时，绳中拉力为零
B. 在点时速度最大
C. 在、两点的速度大小相等
D. 从点到点的时间比从点到点的时间短
【答案】D
【解析】
【详解】A．在点时，绳中拉力不为零，设绳子与竖直方向夹角为，则有
故A错误；
B．由图可知乒乓球运动过程中有阻力存在，当切向加速度为0时速度最大，C点速度不最大，故B错误；
C．B、D两点的重力势能相等，由于阻力做负功，根据动能定理可知B点的速度大于D点速度，故C错误；
D．BC段平均速度大于CD点的平均速度，所以从点到点的时间比从点到点的时间短，故D正确；
故选D。
7. 如图所示，在相同时间内，地球与太阳的连线、火星与太阳的连线扫过的面积分别为、，其大小关系是（）
A. B. C. D. 无法确定
【答案】C
【解析】
【详解】根据万有引力提供向心力有
在t时间内行星与太阳连线扫过的面积为
解得
由此可知
故选C。
8. 如图，竖直平面内的光滑轨道为一抛物线，点为抛物线顶点。小环第一次从点以某一初速水平进入轨道，运动过程中与轨道之间始终无弹力；第二次静止在点，受轻微扰动后下滑。小环两次从到过程中（）
A. 动能变化相同 B. 重力冲量相同
C. 动量变化相同 D. 到时速度相同
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据动能定理可知两种情况下重力做功相等，则动能变化相同，故A正确；
B．两种情况下，小环下落时间不同，根据
I=mgt
可知重力的冲量不相同，故B错误；
C．根据动量定理可知重力的冲量不相同，则动量变化不相同，故C错误；
D．因为初速度不同，重力做功相等，根据动能定理可知到达A点时的速度不相同，故D错误。
故选A。
9. “天宫课堂”第四课中，航天员演示小球碰撞实验。分析实验视频，每隔相等的时间截取一张照片，如图所示。小球和大球的质量分别为、，可估算出（）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由第一张与第二张照片可知小球的初速度大小为
由第二张与第三张照片可知碰撞后小球的速度大小为
碰撞后大球的速度大小为
设水平向左为正方向，根据动量守恒定律可得
由图可知
可得
故选D。
10. 两个点电荷的电荷量分别为、，、为其连线的中垂线上的两点，电子在、两点所受电场力的方向如图中箭头所示，则（）
A. 为正电荷 B. 为负电荷
C. 小于 D. 大于
【答案】C
【解析】
【详解】根据电子在M点的受力情况可知为负电荷，为正电荷，根据库仑定律结合矢量的合成可知小于。
故选C。
二、非选择题：共5题，共60分.其中第12题~第15题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位.
11. 一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。
（1）将气垫导轨放在水平桌面上，接通气源后，将滑块在导轨上轻轻释放（滑块未与托盘连接），发现滑块总是向左滑行，为使导轨水平，可调节旋钮使导轨右端______（选填“升高”或“降低”）一些，直到滑块在导轨任意位置上基本保持静止不动。
（2）测出遮光条的宽度为，用天平称出托盘和砝码的总质量为，滑块及遮光条的总质量为。用细线通过定滑轮连接滑块与托盘，滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离为。释放淂块，读出遮光条通过光电门的挡光时间为。在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少了______，动能增加了______（用、、、、、表示）。
（3）仅改变滑块释放的位置，多次实验，相关数据记录在下表中。
0.1 7.97 1.57 49 47.74
0.2 5.62 3.17 98 95.93
0.3 4.59 4.75 147 143.66
0.4 3.99 6.28 196 190.64
0.5 3.56 7.89 245 238.68
甲同学通过比较重力势能的减少量与动能增加量来验证机械能守恒定律，他分析发现：重力势能的减少量略大于动能的增加量，你认为原因是______（写出1条即可）；随着距离的增大，与的差值在增大，主要原因是________。
（4）乙同学在坐标系中描好了相应数据点，请帮他在下图中作出图线。______计算图线斜率理论值的表达式为______（用题中所给字母表示），若图线斜率理论值与实验值相等，则可验证机械能守恒定律。
【答案】 ①. 降低 ②. ③. ④. 存在空气阻力的影响（滑轮与轴之间有摩擦） ⑤. 克服空气阻力做功随着距离的增大而增大 ⑥. ⑦.
【解析】
【详解】（1）[1]滑块总是向左滑行，说明导轨右端比左端高。为使导轨水平，可调节旋钮使导轨右端降低一些，直到滑块在导轨任意位置上基本保持静止不动。
（2）[2]滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，托盘和砝码下降了距离L。故系统减少的重力势能为
[3]滑块通过光电门的速度为
运动过程中，整个系统的速度大小相等。滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统动能增加了
（3）[4]重力势能的减少量略大于动能的增加量，根据其表达式分析可知，原因有：存在空气阻力的影响；滑轮与轴之间有摩擦等无法消除的阻力。
[5]由于空气阻力做负功，距离越长，阻力做功越大。即系统克服空气阻力做功随着距离的增大而增大。
（4）[6]连接图像应使尽可能多的点落在直线上，连线如下所示
[7]根据机械能守恒定律，可得
解得
图线斜率理论值的表达式为
【点睛】采用气垫导轨的目的在于减小滑块与导轨之间的摩擦力，但空气阻力与滑轮与轴之间摩擦力无法消除，使得对系统做正功的合外力变小，继而产生实验误差。熟悉实验原理，根据实验原理推导得出图像的函数表达式，继而得出图像的物理意义。
12. 如图所示为充气弹跳飞人的娱乐装置，小明躺在充气包上，斜向上弹起后落入海洋球中。小明弹出时速度大小为，方向与竖直方向夹角为，忽略空气阻力，，，求：
（1）小明在最高点的速度的大小；
（2）小明上升的最大高度。
【答案】（1）6m/s；（2）3.2m
【解析】
【详解】（1）将初速度沿水平方向和竖直方向分解，水平方向
小明在最高点的速度
（2）竖直方向做匀减速运动，竖直方向
根据速度—时间公式有
解得
13. 如图所示，半径的光滑圆轨道固定在竖直平面内，A、与圆心等高，质量的小环套在轨道上。用大小不变、方向始终沿轨道切线方向的拉力将小环从A点由静止拉动，小环第一次运动到点时的速度为，取，求：
（1）在点小环对轨道的压力大小；
（2）拉力的大小。
【答案】（1）60N；（2）10N
【解析】
【详解】（1）在点的向心力为
在点轨道对小环的弹力提供向心力，所以
由牛顿第三定律可知在C点小环对轨道的压力与轨道对小环的弹力大小相等，所以在点小环对轨道的压力大小为
（2）对小环从A到由动能定理得
解得拉力的大小
14. 如图所示，两金属板、竖直放置，间距为，两金属板正中间有一竖直放置的金属网，、、的尺寸相同，接地，、的电势均为。带电微粒在距离为的点由静止释放，恰好经过右侧距离也为的点。已知微粒的质量为，电荷量为，微粒与金属网不发生碰撞，重力加速度为。求：
（1）P、N间电场强度的大小；
（2）微粒第一次到达的时间；
（3）A、B两点间的高度差。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）、间，、间均为匀强电场，电场方向相反，由
得
（2）设微粒的水平加速度大小为
解得
解得
（3）设微粒在、两点间运动的时间为
B两点间的高度差
解得
15. 如图所示，固定的光滑圆弧轨道A的半径，质量、长的木板B紧靠A放置在水平地面上，B与地面间的动摩擦因数，水平向右的恒力始终作用在B上。质量的小滑块C从A顶端由静止滑下，B、C间的动摩擦因数。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，求：
（1）C滑到A的底端时的速度；
（2）通过计算判断C能否从B的右端滑出；
（3）整个装置因摩擦产生的热量。
【答案】（1）；（2）不能；（3）
【解析】
【详解】（1）C下滑过程，由动能定理得
解得
（2）C滑上B之前，由于
B静止不动。C滑上B之后，B与地面之间最大静摩擦力
B与C之间滑动摩擦力
B做匀加速运动
解得
C做匀减速运动，加速度
假设经过时间二者共速，由
解得
，
此时间内，B的位移
C的位移
相对位移
此时C未到达B右端。共速后，假设B、C一起运动，对BC整体
解得
C要保持和B一起减速需要的摩擦力
故、一起减速直至停止，不能从的右端滑出。
（3）法一：共速前，与地面之间摩擦生热
与之间摩擦生热
共速后
与地面之间摩擦生热
摩擦产生的总热量
法二：共速后
全过程中
由功能关系得
解得
1
