辽宁省葫芦岛市协作校2023-2024高三上学期第二次考试 物理（解析版）

2023~2024学年高三上学期协作校第二次考试
物理试题
本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
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，有选错的得0分。
1. 双人花样滑冰是冬奥会的比赛项目，颇具艺术性与观赏性。训练赛中两运动员以大小相等的速度在水平冰面上沿同一直线相向滑行，相遇后两人的速度相同。已知男运动员的质量大于女运动员的质量，运动员受到冰面的摩擦力可以忽略不计，下列说法正确的是（）
A. 相遇后男运动员速度方向不变
B. 两运动员相遇前动量大小相等
C. 两运动员相遇前的动能相等
D. 女运动员在相遇过程中受到的冲量较大
2. 背越式跳高世界纪录为2.45m，这比跨越式跳高的世界纪录高出0.54m。如图所示，这是运动员背越式跳高的频闪照片。不考虑空气阻力作用，由频闪照片可知（）
A. 运动员背越式跳高的重心可能一直在横杆下方
B. 图中a、b、c、d、e、f均处于失重状态
C. 图中c、d、e、f均处于超重状态
D. 图中d处于超重状态
3. 如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的轻质定滑轮与砂桶a连接，连接b的一段细绳与斜面平行。现往砂桶a中缓慢添加砂子的过程中，a、b、c都处于静止状态，则下列说法正确的是（）
A. 支架对定滑轮的作用力竖直向上且不断增大
B. 斜面体c对地面的摩擦力水平向右且大小不变
C. 斜面体c对b的摩擦力平行斜面向下且不断增大
D. 斜面体c对地面的压力不断减小
4. 环保人员在进行环保检查时发现，一根排污管道正在水平排出大量污水。已知排污管道排出污水的初速度大小为，管道口距水面的高度为h，污水的水平射程为L，则当地的重力加速度大小为（）
A. B. C. D.
5. 探究两个可以视为点电荷的带电小球之间的作用力实验图如图所示。已知带电小球所带电荷量为，带电小球所带电荷量为，平衡时带电小球与之间的连线水平，带电小球与之间的距离为，悬挂小球的细线与竖直方向的夹角为，静电力常量为，重力加速度大小为，则下列说法正确的是（）
A. 带电小球与之间的库仑力大小为
B. 带电小球所在处的电场强度大小为
C. 细线中的拉力大小为
D. 带电小球的质量为
6. 2023年3月30日，我国在太原卫星发射中心使用“长征二号”丁运载火箭，成功将“宏图一号”01组卫星发射升空，卫星进入预定的极地轨道做匀速圆周运动。它是由“一颗主星十三颗辅星”构成的卫星组，犹如在太空中飞行的车轮。已知“宏图一号”卫星组的运行轨道距离地面的高度为h，环绕周期为T，地球可看作半径为R的均质球体，下列说法正确的是（）
A. “宏图一号”卫星组的环绕速度为
B. “宏图一号”卫星组环绕速度大于第一宇宙速度
C. “宏图一号”卫星组的向心加速度大小为
D. 地球的第一宇宙速度为
7. 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θ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=10m/s2，下列说法正确的是（）
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12m/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8.75m/s2
8. 如图所示，沿水平地面向右运动的汽车通过跨过定滑轮的轻绳将重物匀速提起的过程中，下列说法正确的是（）
A. 汽车做加速运动 B. 汽车做减速运动
C. 汽车对地面的压力减小 D. 汽车对地面的压力增大
9. 在如图所示的电路中，、为滑动变阻器，它们的滑片、均位于滑动变阻器的正中间，下列操作能使理想电流表的示数增大的是（）
A. 向左移动滑片 B. 向右移动滑片
C. 向上移动滑片 D. 向下移动滑片
10. 如图所示，在中，∠PMN=45°，∠PNM=60°，在P点固定一正点电荷，另一试探电荷仅在电场力的作用下在纸面内运动时恰好经过M、N两点，其轨迹为图中的实线，下列说法正确的是（）
A. M、N两点电势相等
B. 试探电荷在M点的动能比在N点小
C. 试探电荷在M点的电势能比在N点小
D. 试探电荷在M、N两点的加速度大小之比为2：3
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 如图所示，在“探究加速度与力、质量之间的关系”实验中，已提供了小车、一端附有定滑轮的长木板、电磁打点计时器、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、砝码、钩码、导线。
（1）为了完成实验，还需选取______。
A.学生电源 B.干电池组 C.弹簧测力计 D.秒表
（2）图中的实验装置可以完成以下实验，其中需平衡摩擦力的是______。
A.用打点计时器测速度 B.探究做功与速度变化的关系
C.探究小车的速度随时间变化的规律 D.探究加速度与力、质量之间的关系
12. 某同学利用水平放置的气垫导轨和光电门“验证机械能守恒定律”，装置如图所示。已知滑块的质量为M，钩码的质量为m，重力加速度大小为g。测得遮光条的宽度为d，光电门A、B之间的距离为l，滑块通过光电门A、B的时间分别为、。
（1）滑块通过光电门A时的速度大小vA = ______（用相关物理量的符号表示）。
（2）要验证系统机械能守恒，需要______和______在误差范围内相等。（均用相关物理量的符号表示）
13. 如图所示，半径R=0.45m的圆弧轨道与水平轨道在C处平滑连接，静止在水平轨道上的物体B用轻质弹簧连接在挡板上，将质量m=1kg的物块A从圆弧轨道的最高处由静止释放，之后物块A与物体B发生完全非弹性碰撞。已知物体B的质量M=2kg，弹簧始终处于弹性限度内，不计一切摩擦，取重力加速度大小g=10m/s2。求：
（1）物块A经过C点时对轨道的压力大小F压；
（2）物块A与物体B碰后弹簧的最大弹性势能Epmax。
14. 一玩具起重机的电路示意图如图所示。图中电源电动势E=6V、内阻r=0.5Ω，电阻R=2.5Ω，当玩具起重机以v0=0.5m/s的速度匀速向上提升一质量m=320g的物体时，标有“3V 0.6W”的灯泡恰好正常发光。不计摩擦阻力，取重力加速度大小g=10m/s2，求：
（1）通过电源的电流I；
（2）起重机的效率。
15. 静电喷漆原理如图所示，A、B为两块足够大的平行金属板，间距为d，两板间存在匀强电场。在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒。若油漆微粒的初速度大小均为，质量均为m，电荷最均为－q，两板电压恒为，微粒所受重力、浮力、空气阻力及相互间的作用力均不计，求：
（1）油漆微粒打在B板时的动能；
（2油漆微粒到达B板上所需的最短时间；
（3）油漆微粒最后落在B板上所形成的图形面积S。
12023~2024学年高三上学期协作校第二次考试
物理答案
本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
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，有选错的得0分。
1. 双人花样滑冰是冬奥会的比赛项目，颇具艺术性与观赏性。训练赛中两运动员以大小相等的速度在水平冰面上沿同一直线相向滑行，相遇后两人的速度相同。已知男运动员的质量大于女运动员的质量，运动员受到冰面的摩擦力可以忽略不计，下列说法正确的是（）
A. 相遇后男运动员的速度方向不变
B. 两运动员相遇前的动量大小相等
C. 两运动员相遇前动能相等
D. 女运动员在相遇过程中受到的冲量较大
【答案】A
【解析】
【详解】A．设男运动员的质量为，女运动员的质量为，相向滑行时的速度大小均为，取男运动员运动的方向为正方向，根据题意，两者在运动过程中动量守恒，由动量守恒定律有
由于
显然，两运动员相遇后速度方向与男运动员运动的方向相同，即男运动员速度方向不变，女运动员速度方向发生改变，故A正确；
B．两运动员相遇前的动量大小分别为
，
由已知
则可知两运动员相遇前，男运动员的动量大于女运动员的动量，故B错误；
C．两运动员相遇前的动能分别为
，
由已知
则可知两运动员相遇前，男运动员的动能大于女运动员的动能，故C错误；
D．根据冲量
男女运动员相互作用过程中力的大小相等，方向相反，作用时间相等，则可知两运动员在相遇过程中受到的冲量大小相等，故D错误。
故选A。
2. 背越式跳高的世界纪录为2.45m，这比跨越式跳高的世界纪录高出0.54m。如图所示，这是运动员背越式跳高的频闪照片。不考虑空气阻力作用，由频闪照片可知（）
A. 运动员背越式跳高的重心可能一直在横杆下方
B. 图中a、b、c、d、e、f均处于失重状态
C. 图中c、d、e、f均处于超重状态
D. 图中d处于超重状态
【答案】A
【解析】
【详解】A．物体的重心跟物体的形状及质量分布有关，根据运动员的身形可知，运动员背越式跳高的重心可能一直在横杆下方，A正确；
BCD．图中a处运动员起跳时，加速度向上，处于超重状态．c、d、e、f处运动员在空中，只受重力，处于完全失重状态，BCD错误。
故选A。
3. 如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的轻质定滑轮与砂桶a连接，连接b的一段细绳与斜面平行。现往砂桶a中缓慢添加砂子的过程中，a、b、c都处于静止状态，则下列说法正确的是（）
A. 支架对定滑轮的作用力竖直向上且不断增大
B. 斜面体c对地面的摩擦力水平向右且大小不变
C. 斜面体c对b的摩擦力平行斜面向下且不断增大
D. 斜面体c对地面的压力不断减小
【答案】D
【解析】
【详解】A．以定滑轮为研究对象，受到两细绳拉力
及支架对定滑轮的作用力，由平衡条件可得，支架对定滑轮的作用力方向为沿两细绳拉力角平分线斜向上，作用力大小不断增大，故A错误；
B．地面对c的摩擦力大小
方向水平向左且不断增大，根据牛顿第三定律可知，斜面体c对地面的摩擦力水平向右且不断增大，故B错误；
C．以b为研究对象，若，b受到c的摩擦力沿斜面向上，根据平衡条件有
摩擦力随增大而减小，若，b受到c的摩擦力沿斜面向下，根据平衡条件有
摩擦力随增大而增大，故C错误；
D．往砂桶a中缓慢添加砂子的过程，细绳拉力不断增大，以b、c整体为研究对象，受到总重力G、细绳拉力F、地面支持力及地面摩擦力f的作用，根据力的分解及平衡条件，地面支持力
方向竖直向上且不断减小，根据牛顿第三定律可知，斜面体c对地面的压力竖直向下且不断减小，故D正确；
故选D。
4. 环保人员在进行环保检查时发现，一根排污管道正在水平排出大量污水。已知排污管道排出污水的初速度大小为，管道口距水面的高度为h，污水的水平射程为L，则当地的重力加速度大小为（）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】排出污水做平抛运动，水平方向有
竖直方向有
联立解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
5. 探究两个可以视为点电荷的带电小球之间的作用力实验图如图所示。已知带电小球所带电荷量为，带电小球所带电荷量为，平衡时带电小球与之间的连线水平，带电小球与之间的距离为，悬挂小球的细线与竖直方向的夹角为，静电力常量为，重力加速度大小为，则下列说法正确的是（）
A. 带电小球与之间的库仑力大小为
B. 带电小球所在处的电场强度大小为
C. 细线中拉力大小为
D. 带电小球的质量为
【答案】AB
【解析】
【详解】A．由库仑定律知，带电小球与之间的库仑力大小为
A正确；
B．带电小球所在处电场强度大小
B正确；
C．根据几何关系有
解得
C错误；
D．根据
解得
D错误。
故选AB。
6. 2023年3月30日，我国在太原卫星发射中心使用“长征二号”丁运载火箭，成功将“宏图一号”01组卫星发射升空，卫星进入预定的极地轨道做匀速圆周运动。它是由“一颗主星十三颗辅星”构成的卫星组，犹如在太空中飞行的车轮。已知“宏图一号”卫星组的运行轨道距离地面的高度为h，环绕周期为T，地球可看作半径为R的均质球体，下列说法正确的是（）
A. “宏图一号”卫星组的环绕速度为
B. “宏图一号”卫星组的环绕速度大于第一宇宙速度
C. “宏图一号”卫星组的向心加速度大小为
D. 地球的第一宇宙速度为
【答案】D
【解析】
【详解】A．由题可知“宏图一号”卫星组的环绕速度为
故A错误；
B．第一宇宙速度是最大的环绕速度，故“宏图一号”卫星组的环绕速度小于第一宇宙速度，故B错误；
C．“宏图一号”卫星组的向心加速度大小为
故C错误；
D．由题可知，“宏图一号”的万有引力提供向心力
解得
地球的第一宇宙速度为
故D正确。
故选D。
7. 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θ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=10m/s2，下列说法正确的是（）
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12m/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8.75m/s2
【答案】D
【解析】
【详解】A．F在2N～5N内时，对圆环受力分析可得
Fcosθ-μ（mg-Fsinθ）=ma
当拉力超过5N时，支持力方向相反，故当F1=5N时
Fsinθ=mg
此时N=0，f=0，
Fcosθ=ma
代入数据F=5N，a=7.5m/s，可得
θ=53°
代入
F1sinθ=mg
可得
m=0.4kg
故A错误；
B．因为cosθ=0.6，m=0.4kg代入
Fcosθ-μ（mg-Fsinθ）=ma
当F=2N，a=0可得μ＝0.5
故B错误；
C．当F=10N＞5N，支持力向下
N=F2sinθ-mg
对圆环受力分析可得
即当拉力为10N时，圆环的加速度大小为10m/s2，故C错误；
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
F合=0
即
Fcosθ=f=1N
解得
而圆环的加速度为0；
当圆环受到的摩擦力大小为1N，且2N＜F＜5N时，可知
μ（mg-Fsinθ）=1N
解得
F4＝2.5N
由
Fcosθ-μ（mg-Fsinθ）=ma
得
a=1.25m/s2
当圆环受到的摩擦力大小为1N，且5N＜F时，可知
μ（Fsinθ-mg）=1N
解得
F5＝7.5N
由
Fcosθ-μ（Fsinθ-mg）=ma
得
a=8.75m/s2
故D正确。
故选D。
8. 如图所示，沿水平地面向右运动汽车通过跨过定滑轮的轻绳将重物匀速提起的过程中，下列说法正确的是（）
A. 汽车做加速运动 B. 汽车做减速运动
C. 汽车对地面的压力减小 D. 汽车对地面的压力增大
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．设绳子与水平方向的夹角为，将车的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的速度等于物体的速度：
根据平行四边形定则得
v物=vcos
物体匀速提起的过程中，绳子与水平方向的夹角为减小，所以汽车的速度减小，向右减速，故A错误，B正确；
CD．对汽车在竖直方向有
绳子的拉力T与物体重力相等且不变，拉力与水平方向的夹角为减小，则N增大，根据牛顿第三定律可知汽车对地面的压力增大，故C错误，D正确；
故选BD。
9. 在如图所示的电路中，、为滑动变阻器，它们的滑片、均位于滑动变阻器的正中间，下列操作能使理想电流表的示数增大的是（）
A. 向左移动滑片 B. 向右移动滑片
C. 向上移动滑片 D. 向下移动滑片
【答案】AD
【解析】
【详解】A．向左移动滑片，电路的总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可知，总电流增大，并联电路两端电压U并增大，理想电流表的示数增大，A正确；
B．向右移动滑片，电路的总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律可知，总电流减小，并联电路两端电压U并减小，理想电流表的示数减小，B错误；
C．向上移动滑片，电路的总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可知，总电流增大，电源内阻电压增大，路端电压减小，R1两端电压增大，并联电路两端电压U并减小，理想电流表的示数减小，C错误；
D．向下移动滑片，电路的总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律可知，总电流减小，电源内阻电压减小，路端电压增大，R1两端电压减小，并联电路两端电压U并增大，理想电流表的示数增大，D正确。
故选AD。
10. 如图所示，在中，∠PMN=45°，∠PNM=60°，在P点固定一正点电荷，另一试探电荷仅在电场力的作用下在纸面内运动时恰好经过M、N两点，其轨迹为图中的实线，下列说法正确的是（）
A. M、N两点的电势相等
B. 试探电荷在M点的动能比在N点小
C. 试探电荷在M点的电势能比在N点小
D. 试探电荷在M、N两点的加速度大小之比为2：3
【答案】CD
【解析】
【详解】A．根据“大角对大边”知，M点距点电荷较远，故N点的电势较高，故A错误；
BC．根据
试探电荷在M点的电势能比在N点小，电荷仅在电场力，根据能量守恒可知，在M点的动能比在N点大，故B错误，C正确；
D．由正弦定理得
结合
可得
根据牛顿第二定律
可得
故D正确。
故选CD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 如图所示，在“探究加速度与力、质量之间的关系”实验中，已提供了小车、一端附有定滑轮的长木板、电磁打点计时器、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、砝码、钩码、导线。
（1）为了完成实验，还需选取______。
A.学生电源 B.干电池组 C.弹簧测力计 D.秒表
（2）图中的实验装置可以完成以下实验，其中需平衡摩擦力的是______。
A.用打点计时器测速度 B.探究做功与速度变化的关系
C.探究小车的速度随时间变化的规律 D.探究加速度与力、质量之间的关系
【答案】 ①. A ②. BD##DB
【解析】
【详解】（1）[1]AB．电磁打点计时器使用的是低压交流电源，则需要学生电源，故B错误，A正确；
C．该实验不需要测力，所以不需要弹簧测力计，故C错误；
D．打点计时器可以计时，则不需要秒表，故D错误。
故选A。
（2）[2]A．用打点计时器测小车的速度的实验不需要平衡摩擦力，只要根据打出的纸带求出速度即可，故A错误；
B．为使橡皮筋做功等于合外力做功，探究做功与物体速度变化的关系实验需要平衡摩擦力，故B正确；
C．探究小车速度随时间变化的规律实验根据纸带求出小车的瞬时速度即可，实验时不需要平衡摩擦力，故C错误；
D．探究加速度与力、质量的关系实验需要平衡摩擦力，使小车受到的合力等于细线的拉力，故D正确。
故选BD。
12. 某同学利用水平放置的气垫导轨和光电门“验证机械能守恒定律”，装置如图所示。已知滑块的质量为M，钩码的质量为m，重力加速度大小为g。测得遮光条的宽度为d，光电门A、B之间的距离为l，滑块通过光电门A、B的时间分别为、。
（1）滑块通过光电门A时的速度大小vA = ______（用相关物理量的符号表示）。
（2）要验证系统机械能守恒，需要______和______在误差范围内相等。（均用相关物理量的符号表示）
【答案】 ①. ②. mgl ③.
【解析】
【详解】（1）[1]滑块通过光电门的时间很小，平均速度近似等于瞬时速度，则有滑块经光电门A时的速度大小
（2）[2]要验证系统机械能守恒，需要系统重力势能的减少量
[3]滑块经光电门B的速度大小为
系统动能的增加量
在误差范围内相等。
13. 如图所示，半径R=0.45m的圆弧轨道与水平轨道在C处平滑连接，静止在水平轨道上的物体B用轻质弹簧连接在挡板上，将质量m=1kg的物块A从圆弧轨道的最高处由静止释放，之后物块A与物体B发生完全非弹性碰撞。已知物体B的质量M=2kg，弹簧始终处于弹性限度内，不计一切摩擦，取重力加速度大小g=10m/s2。求：
（1）物块A经过C点时对轨道的压力大小F压；
（2）物块A与物体B碰后弹簧的最大弹性势能Epmax。
【答案】（1）30N；（2）
【解析】
【详解】（1）设物块A经过C点时的速度大小为vC，根据机械能守恒定律有
解得
F压=30N
（2）设物块A与物体B碰后的速度大小为v，根据动量守恒定律有
弹簧的最大弹性势能
解得
14. 一玩具起重机的电路示意图如图所示。图中电源电动势E=6V、内阻r=0.5Ω，电阻R=2.5Ω，当玩具起重机以v0=0.5m/s的速度匀速向上提升一质量m=320g的物体时，标有“3V 0.6W”的灯泡恰好正常发光。不计摩擦阻力，取重力加速度大小g=10m/s2，求：
（1）通过电源的电流I；
（2）起重机的效率。
【答案】（1）1A；（2）
【解析】
【分析】
【详解】（1）由电路图可知，灯泡与起重机并联，灯泡正常发光，电压为
电流为
故起重机两端的电压为
由欧姆定律可得
（2）通过起重机的电流为
起重机的输出功率为
起重机的总功率为
起重机的效率为
15. 静电喷漆原理如图所示，A、B为两块足够大的平行金属板，间距为d，两板间存在匀强电场。在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒。若油漆微粒的初速度大小均为，质量均为m，电荷最均为－q，两板电压恒为，微粒所受重力、浮力、空气阻力及相互间的作用力均不计，求：
（1）油漆微粒打在B板时的动能；
（2油漆微粒到达B板上所需的最短时间；
（3）油漆微粒最后落在B板上所形成的图形面积S。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据动能定理可得，油漆微粒打在B板时的动能
（2）竖直向下射出的油滴达到B板时时间最短，油滴到达B板时的速度
解得
v=4v0
则最短时间
（3）沿水平方向射出的油滴在两板间做类平抛运动，则加速度
根据
x=v0t
可得
则油漆微粒最后落在B板上所形成的图形面积
1