2024-2025学年江苏省南通市海安高级中学高三（上）月考
物理试卷（9月份）
一、单选题：本大题共10小题，共40分。
1.为了行驶安全，司机通常会在弯道处减速，防止出现侧滑。下列图中能表示汽车减速通过弯道过程某处瞬时速度和加速度方向关系的是( )
A. B. C. D.
2.奥运会比赛项目撑杆跳高如图所示，下列说法不正确的是( )
A. 加速助跑过程中，运动员的动能增加
B. 起跳上升过程中，杆的弹性势能一直增加
C. 起跳上升过程中，运动员的重力势能增加
D. 越过横杆后下落过程中，运动员的重力势能减少动能增加
3.如图所示，某滑雪爱好者经过点后在水平雪道滑行。然后滑上平滑连接的倾斜雪道，当其达到点时速度为，水平雪道上滑行视为匀速直线运动，在倾斜雪道上的运动视为匀减速直线运动。则到的运动过程中，其速度大小随时间的变化图像可能是( )
A. B. C. D.
4.如图，水平木板匀速向右运动，从木板边缘将一底面涂有染料的小物块垂直木板运动方向弹入木板上表面，物块在木板上滑行一段时间后随木板一起运动。以物块弹入位置为坐标原点，以木板运动方向为轴、物块初速度方向为轴建立坐标系，则物块在木板上留下的痕迹为( )
A. B. C. D.
5.年月日时分，鹊桥二号中继星经过约小时奔月飞行，在距月面约公里处实施近月制动，通过调整轨道高度和倾角，进入小时周期的环月大椭圆使命轨道，按计划开展与嫦娥四号和嫦娥六号的对通测试。其轨道示意图如图所示，点为近月点，点为远月点，、为短轴上的两点。下列说法正确的是( )
A. 中继星在点的加速度小于在点的加速度
B. 中继星在点的机械能等于在点的机械能
C. 中继星在点的运行速率小于在点的运行速率
D. 中继星在从点运动到点的时间为小时
6.如图，将一质量为的小球靠近一面墙竖直向上抛出，图甲是小球向上运动时抓拍的频闪照片，图乙是小球下落时抓拍的频闪照片。重力加速度为，假设小球所受的空气阻力大小不变，则可算小球所受空气阻力大约为( )
A.
B.
C.
D. 因砖的尺寸未知，无法估算
7.年月日，中国东方航空使用全球首架国产大型客机，从上海虹桥机场起飞开启商业的首航。假设客机运行过程中受到的阻力与速度的平方成正比，客机以马赫马赫相当于的速度匀速水平飞行，发动机的功率为。当客机以马赫的速度匀速水平飞行，发动机的功率为( )
A. B. C. D.
8.早在二千多年前，我国劳动人民就发明了汉石磨盘，如图甲所示。人们通常用驴来拉磨把谷物磨成面粉。俯视角度看如图乙所示，假设驴拉磨可以看成做匀速圆周运动，驴对磨杆末端的平均拉力，拉力方向始终沿圆周切线方向，磨杆半径，驴拉磨转动一周时间为，圆周率，则下列说法正确的是( )
A. 磨杆末端的向心加速度大小为 B. 磨杆末端的线速度大小为
C. 驴转动一周拉力所做的功为零 D. 驴转动一周拉力的平均功率为
9.在光滑墙壁上用网兜把足球挂在点，足球与墙壁的接触点为。足球的质量为，悬绳与墙壁的夹角为，网兜与悬绳之间由根细线，每根细线与延长线夹角也为。则细线的拉力等于( )
A.
B.
C.
D.
10.如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块，点为弹簧在原长时物块的位置。物块由点静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达点。在从到的过程中，物块( )
A. 加速度一直减小
B. 经过点时的速度最大
C. 所受弹簧弹力始终做正功
D. 所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功
二、实验题：本大题共1小题，共15分。
11.某实验小组利用下图装置验证系统机械能守恒。跨过定滑轮的轻绳一端系着物块，另一端穿过中心带有小孔的金属圆片与物块相连，和质量相等。铁架台上固定一圆环，圆环处在的正下方。将和由距圆环高为处静止释放，当穿过圆环时，被搁置在圆环上。在铁架台、处分别固定两个光电门，物块从运动到所用的时间由数字计时器测出，圆环距的高度，，之间的高度，重力加速度取。
穿过圆环后可以视为做 直线运动；
为了验证系统机械能守恒，该系统应选择 选填“和”或“、和”；
测得通过的时间，、的质量均为，的质量为，则该实验中系统重力势能减少量为 ，系统动能增加量为 ，系统重力势能减少量与系统动能增加量有差别的原因是 结果保留三位有效数字。
三、简答题：本大题共2小题，共24分。
12.如图所示，“好奇号”火星探测器于年成功登陆火星表面。在登陆火星前，“好奇号”在距火星表面高度为的轨道上绕火星做匀速圆周运动，周期为。已知火星的半径为，引力常量为，忽略其他天体对探测器的引力作用，求：
探测器绕火星做匀速圆周运动的线速度大小；
火星的质量。
13.如图所示，左端固定的轻弹簧可以锁定在不同的压缩状态，质量的小滑块静止于光滑水平面并紧靠弹簧右端，水平面的右端与倾角的传送带平滑连接。已知滑块滑上传送带前已经做匀速运动，传送带两转轴间的距离，滑块与传送带之间的动摩擦因数，重力加速度，弹簧始终处于弹性限度内，，。
传送带不动，弹簧解除锁定后滑块恰能滑至传送带顶端，求弹簧锁定时的弹性势能；
若传送带以恒定速率顺时针转动，解除锁定时弹簧的弹性势能，解除锁定后滑块滑至传送带顶端，求电动机因传送滑块多做的功；
若传送带以恒定速率顺时针转动，为使滑块能滑至传送带顶端，求弹簧锁定时弹性势能的最小值。
四、计算题：本大题共2小题，共21分。
14.辘轳是古代民间提水设施，由辘轳头、支架、井绳、水斗等部分构成，如图甲为提水设施工作原理简化图，某次从井中汲取的水，辘轳绕绳轮轴半径为，水斗的质量为，井足够深且井绳的质量忽略不计，时刻，轮轴由静止开始绕中心轴转动向上提水斗，其角速度随时间变化规律如图乙所示，重力加速度取，井绳粗细不计，求：
内水斗上升的高度；
井绳所受拉力大小。
15.如图甲所示，“回回炮”是一种大型抛石机。将石块放在长臂一端的石袋中，在短臂端挂上重物。发射前将长臂端往下拉至地面，然后突然松开，石袋中的石块过最高点时就被抛出。现将其简化为图乙所示的模型，将一质量、可视为质点的石块装在长的长臂末端的石袋中，初始时长臂与水平面的夹角为，松开后长臂转至竖直位置时，石块被水平抛出，落在与点的水平距离为地面水平地面上。测得长臂，短臂，不计臂杆质量、空气阻力及轴摩擦力，取重力加速度大小。求
石块被水平抛出时的速度；
重物的质量；
石块被水平抛出前瞬间轴承对臂的作用力。
答案解析
1.
【解析】解：在曲线运动中，汽车的速度方向沿轨迹的切线方向，合力指向运动轨迹的凹侧，加速度方向与合力方向相同，汽车在减速，故合力的方向即加速度方向与速度方向夹角为钝角。故B正确，ACD错误；
故选：。
速度方向为轨迹的切线方向，加速度指向轨迹的凹侧，且加速度与速度方向成钝角。
本题主要考查了曲线运动，解题关键是掌握速度方向为轨迹的切线方向，加速度指向轨迹的凹侧。
2.
【解析】解：、加速助跑过程中，运动员的速度越来越大，故其动能增加，故A正确；
B、从运动员撑杆起跳到越横杆的过程中，弹性形变先增大后减小，所以杆的弹性势能先增大后减小，故B错误；
C、起跳上升过程中，运动员的高度一直增加，故重力势能增加，故C正确；
D、越过横杆后下落过程中，只有重力做功，重力做正功，故运动员的重力势能减少，动能增加，故D正确
因选不正确的
故选：。
撑杆跳高运动员起跳到越过横杆到越杆下落的一系列的动作，包含了几种能的转化，要根据具体情况分析。
掌握动能、重力势能、弹性势能大小的影响因素，根据能量的影响因素判断动能、重力势能、弹性势能大小的变化。
3.
【解析】解：在图像中，速度不变时图线在水平方向不变，速度减小时图线向下倾斜，减速过程中加速度不变，图线为倾斜向下的直线，且从水平雪道向倾斜雪道运动时速度不会增加，倾斜图线不能高出水平图线，由图可知ABD错误，C正确。
故选：。
滑雪爱好者在水平雪道上为匀速直线运动，速度不变，图线在水平方向不变，在倾斜雪道上为匀减速直线运动，速度减小至，减速过程中加速度不变，图线为倾斜向下的直线。
要理解图像中图线的含义。
4.
【解析】解：根据题意，以木板为参考系，物块的合初速度与所受合力如图所示
可知，物块沿方向做匀减速直线运动，故D正确，ABC错误。
故选：。
物块水平方向上与竖直方向上速度已知，则可计算出合速度方向，从而得出合外力即摩擦力方向。
本题考查运动的合成与分解以及摩擦力的计算问题分析，知道摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反。
5.
【解析】解：、根据牛顿第二定律得：，得，可知中继星在点的加速度大于在点的加速度，故A错误；
B、中继星在椭圆轨道上运动时，只有月球的引力做功，其机械能守恒，则点的机械能等于在点的机械能，故B正确；
C、根据开普勒第二定律，中继星在近月点点的运行速率大于在远月点点的运行速率，故C错误；
D、中继星在从点运动到点的运行速率大于从点到点的运行速率，所以中继星在从点运动到点的运行时间小时小时，故D错误。
故选：。
根据牛顿第二定律和万有引力定律相结合分析加速度的大小；只有引力做功时，中继星的机械能守恒；根据开普勒第二定律分析同一轨道上各点速率大小；结合速率变化情况分析中继星在从点运动到点的时间。
本题考查学生对万有引力提供向心力、开普勒第二、第三定律等规律的掌握情况。要知道只有万有引力做功时，卫星的机械能是守恒的。
6.
【解析】解：假设每块砖的厚度为，砖与砖之间的缝隙忽略不计，频闪时间为，
对甲图有，，
即，，
设阻力大小为，根据牛顿第二定律，
上升阶段有，
下落阶段有，
整理解得，故A正确，BCD错误。
故选：。
小球在竖直上抛后又下落的过程均做匀变速直线运动，竖直上抛运动过程中末速度为零，上升到最高点自由下落的过程为初速度为零的匀加速直线运动，故可设每块砖的厚度为，砖与砖之间的缝隙忽略不计，频闪时间为，利用逐差相等公式分别计算上升和下落过程的加速度，结合牛顿第二定律计算空气阻力。
本题考查学生对匀变速直线运动规律的理解与应用，其中判断出上升过程和下落过程均为匀变速直线运动，并理解题干知道每次抓拍之间的时间间隔相等并使用逐差相等公式与牛顿第二定律为解题的关键。
7.
【解析】解：根据题意，阻力的大小为：
为常数
匀速飞行时，客机处于平衡状态，则牵引力与阻力大小相等，以马赫飞行时
以马赫的速度匀速水平飞行时，发动机的功率为
，故D正确，ABC错误；
故选：。
根据阻力的计算公式，结合功率的表达式联立等式得出发动机的功率。
本题主要考查了功率的相关应用，理解空气阻力的计算公式，结合功率的表达式和客机的平衡状态即可完成分析，整体难度不大。
8.
【解析】解：、磨杆末端的向心加速度大小，故A错误；
B、磨杆末端的线速度大小，故B错误；
C、驴转动一周拉力所做的功，根据微元法可知，拉力所做的功等于拉力的大小与拉力作用点沿圆周运动弧长的乘积。则磨转一周弧长为，拉力所做的功，故C错误；
D、驴转动一周拉力的平均功率，故D正确；
故选：。
利用，，求磨杆末端的向心加速度和线速度大小；根据微元法可知，拉力所做的功等于拉力的大小与拉力作用点沿圆周运动弧长的乘积；平均功率是功与时间的比值。
本题考查匀速圆周运动线速度、向心加速度、周期、半径之间的关系，能够利用微元法推断拉力所做的功。
9.
【解析】解：先分析足球受力，其受到绳的拉力、重力和墙面的支持力，三者平衡，拉力竖直方向的分力与重力大小相等，方向相反，如图：
设绳的拉力为，由此可得，解得，
再分析网兜与悬绳的受力，根细线的合力与悬绳的拉力大小相等，方向相反，每根细线与绳的夹角都为，如图：
运用力的合成与分解方法可得，可得细线的拉力，故D正确，ABC错误。
故选：。
将网兜与悬绳看作整体，分析足球受力，其受到绳的拉力、重力和墙面的支持力，三者平衡，拉力竖直方向的分力与重力大小相等，方向相反，然后再分析网兜与悬绳的受力，根细线的合力与悬绳的拉力大小相等，方向相反，运用力的合成与分解方法解答。
考查力的合成与分解，先整体分析球与绳的受力情况，在分析绳与网兜的受力情况。
10.
【解析】解：、由于水平面粗糙且点为弹簧在原长时物块的位置，所以弹力与摩擦力平衡的位置在之间，加速度为零时弹力和摩擦力平衡，所以物块在从到的过程中加速度先减小后反向增大，故A错误；
B、物体在平衡位置处速度最大，所以物块速度最大的位置在之间某一位置，即在点左侧，故B错误；
C、从到过程中弹力方向与位移方向相同，弹力做正功，从到过程中弹力方向与位移方向相反，弹力做负功，故C错误；
D、从到过程中根据动能定理可得，即，即弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功，故D正确。
故选：。
弹力与摩擦力平衡的位置在之间，平衡位置处速度最大、加速度为零；根据动能定理分析弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功关系。
本题关键是抓住弹簧的弹力是变化的，分析清楚物体向右运动的过程中受力情况，从而判断出其运动情况，知道平衡位置速度最大、加速度为零。
11.匀速
A、和
摩擦力及空气阻力做负功
【解析】解：金属片通过圆环后，被搁置在圆环上，之后，系统由于所受的合力为零做匀速直线运动；
对整个系统，增加的机械能有，而减少的机械能有，若两者相等，化简后有：，故应以、和作为研究对象。
根据可知实验中系统重力势能减少量，系统动能增加量为。
系统重力势能减少量与系统动能增加量有差别的原因是摩擦力及空气阻力做负功。
故答案为：匀速；、和；，，摩擦力及空气阻力做负功
考查做匀速直线运动求速度的方法，这也是比较巧妙测末速度的方法；掌握系统机械能守恒定律验证方法，注意由于与的质量相同，则重力势能之和不变；并学会运用数学表达式来分析。
12.解：由线速度和周期公式得
设火星的质量为、火星探测器的质量为，火星探测器由火星的万有引力提供向心力，则有
解得：
答：探测器绕火星做匀速圆周运动的线速度大小为；
火星的质量为。
【解析】探测器绕火星做匀速圆周运动的线速度大小等于圆周长度与周期的比值。
探测器由火星的万有引力提供向心力，列出方程可求火星的质量。
解答本题要掌握匀速圆周运动周期的不同表达形式，要明确探测器由火星的万有引力提供向心力，且要注意轨道半径的计算。
13.解：根据能量守恒
解得
若弹簧的弹性势能为
设滑块滑上传送带前的速度为，根据能量守恒
解得
因为，所以滑块在传送带上减速运动，根据牛顿第二定律
解得
设滑块在传送带上运动时间为，则
解得
滑块到达传送带顶端时的速度
解得
则滑块与传送带的相对位移为
根据能量守恒
解得
假设滑块滑上传送带时的速度等于传送带的速度，则滑块能上升的最大距离为
所以假设不成立。滑块滑上传送带时的速度大于传送带的速度，且在减速到等于传送带的速度之前的位移为
滑块滑上传送带时的速度大于传送带的速度时，根据牛顿第二定律
解得
根据运动学公式
解得
所以，弹簧锁定时弹性势能的最小值为
答：弹簧锁定时的弹性势能；
电动机因传送滑块多做的功；
弹簧锁定时弹性势能的最小值。
【解析】根据能量守恒，求弹簧锁定时的弹性势能；
根据能量守恒结合牛顿第二定律、运动学公式，求电动机因传送滑块多做的功；
由牛顿第二定律、运动学公式，求弹簧锁定时弹性势能的最小值。
解答本题，关键要分析判断出滑块滑上传送带后做何种运动，明确能量转化情况，灵活运用能量守恒定律来处理实际问题。
14.解：根据：
则图像与时间轴围成的面积与半径的乘积表示上升高度；
根据图像可知，内水斗上升的高度为：
根据
根据牛顿第二定律
解得：
答：内水斗上升的高度为；
井绳所受拉力大小为。
【解析】根据可知图像与时间轴围成的面积与半径的乘积表示上升高度；
根据牛顿第二定律可求出拉力大小。
本题主要考查了牛顿运动定律的综合应用，解题关键是掌握图像与时间轴围成的面积与半径的乘积表示上升高度。
15.解：由题可知，石块在抛出后做平抛运动，竖直方向的位移为，假设运动时间为，则有，
水平方向的位移为，假设平抛初速度为，则有，联立两式可得。
由几何关系可知，自系统开始转动至石块抛出时，石块上升了，重物下落了，
已知石块抛出时的速度大小为，重物与石块同轴转动，转动半径为石块转动半径的一半，
重物转动的速度与石块转动的速度分别满足，，结合可知，，
因此重物到达底端时的速度大小为，
长臂转动至石块抛出的过程中，石块及重物机械能守恒，重物的重力做正功，石块的重力做负功，
因此有，代入已知数据可知。
石块运动至最高点时，向心力大小为，代入已知数据的，方向向下，
已知石块自身向下的重力为，因此石块受到臂杆向下的拉力，大小为，
重物运动至最低点时，向心力大小为，代入已知数据的，方向向上，
已知重物受到向下的重力大小为，因此受到臂杆向上的拉力为，
石块、重物的受力情况如图所示，
根据牛顿第三定律可知，臂杆对重物及石块的作用力大小与石块及重物对臂杆的作用力大小相等方向相反，
因此臂杆受到石块向上的作用力，
臂杆受到重物向下的作用力为，、均通过臂杆传递到轴承上，
由此可知，臂杆对轴承的作用力大小为，
因此轴承对臂杆的作用力大小为。
答：石块被水平抛出时的速度为；
重物的质量为；
石块被水平抛出前瞬间轴承对臂的作用力为。
【解析】石块抛出后做平抛运动，由此可接抛出的初速度，石块在抛出前，和重物组成的系统机械能守恒，对石块抛出时的石块、重物进行圆周运动的受力分析，即可知轴承对臂的作用力。
本题需要学生将平抛运动、机械能守恒、圆周运动等相关知识综合运用以解决此类问题。
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