福建省三校协作2023-2024高三上学期12月联考物理试题（附答案)

“德化一中、永安一中、漳平一中”三校协作
2023—2024 学年第一学期联考
高三物理试题
（考试时间：75分钟 总分：100分）
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分
第Ⅰ卷（选择题，共 40分）
一、单项选择题（本题共 4小题，每小题 4分，共 16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.如图所示，一只可视为质点的蚂蚁在半球形碗内缓慢从底部经过 b 点爬到 a 点。下列说
法正确的是
A. 在 a点碗对蚂蚁的支持力大于在 b点的支持力
B. 在 a点碗对蚂蚁的摩擦力小于在 b点的摩擦力
C. 在 a点蚂蚁受到的合力大于在 b点受到的合力
D. 在 a点碗对蚂蚁的作用力等于在 b点的作用力
2．如图所示，斜面 AB的末端与一水平放置的传送带左端平滑连接，当传送带静止时，有
一滑块从斜面上的 P点静止释放，滑块能从传送带的右端滑离传送带。若传送带以某一
速度逆时针转动，滑块再次从 P点静止释放，则下列说法正确的是
A．滑块可能再次滑上斜面
B．滑块在传送带上运动的时间增长
C．滑块与传送带间因摩擦产生的热量增多
D．滑块在传送带上运动过程中，速度变化得更快
3.如图所示，水平桌面由粗糙程度不同的 AB、BC两部分组成，且 AB=BC，小物块 P（可视
为质点）以某一初速度从 A点滑上桌面，最后恰好停在 C点，桌面始终静止，已知物块
经过 AB与 BC两部分的时间之比为 1︰3，则物块 P与桌面上 AB、BC部分之间的动摩擦
因数μ1、μ2之比为
A．1︰1
B．1︰3
C．3︰1
D．6︰1
1
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4.如图所示，两倾角均为θ的光滑斜面对接后固定在水平地面上，O点为斜面的最低点。一
个小物块从右侧斜面上高为 H处由静止滑下，在两个斜面上做往复运动。小物块每次通
过 O点时都会有动能损失，损失的动能为小物块当次到达 O点时动能的 10%。小物块从
开始下滑到停止的过程中运动的总路程为
A 9H B 19H C 29H 39H. . . D.
sinθ sinθ sinθ sinθ
二、双项选择题（本题共 4小题，每小题 6分，共 24分。每小题有两项符合题目要求，全
部选对的得 6分，选对但不全的得 3分，有选错的得 0分。）
5. 人们发现了伽利略做斜面实验时的一页手稿，其中三列数据见右图。图中，第二列是时
间，第三列是物体沿斜面运动的距离，第一列是伽利略在分
析实验数据时添加的数据。根据图中的数据，可能得出的结
论是
A. 物体运动的距离与时间成正比
B. 物体运动的距离与时间的平方成正比
C. 物体做匀速直线运动
D. 物体做匀变速直线运动
6.在爆炸实验基地有一发射塔，发射塔正下方的水平地面上安装有声音记录仪。爆炸物自发
射塔竖直向上发射，上升到空中最高点时炸裂成质量之比为 2∶1、初速度均沿水平方向
的两个碎块。遥控器引爆瞬间开始计时，在 5 s 末和 6 s末先后记录到从空气中传来的碎
块撞击地面的响声。已知声音在空气中的传播速度为 340 m/s，忽略空气阻力。下列说法
正确的是
A.两碎块的水平位移大小之比为 1∶2
B.爆炸物的爆炸点离地面高度为 125 m
C.爆炸后质量小的碎块的初速度为 170m/s
D.爆炸后两碎块落地点之间的水平距离为 680 m
7. 宇宙中有一孤立星系，中心天体周围有三颗行星，如图所示。中心天体质量远大于行星
质量，不考虑行星之间的万有引力，三颗行星的运动轨道中，有两个为圆轨道，半径分别
为 r1、r3，一个为椭圆轨道，半长轴为 a，a＝r3。在Δt时间内，行星Ⅱ、行星Ⅲ与中心天
体连线扫过的面积分别为 S2、S3。行星Ⅰ的速率为 v1，行星Ⅱ在 B点的速率为 v2B，行星Ⅱ
在 E点的速率为 v2E，行星Ⅲ的速率为 v3，下列说法正确的是
A. S2＜S3
B. 行星Ⅱ与行星Ⅲ的运行周期不相等
C. 行星Ⅱ与行星Ⅲ在 P点时的加速度大小不相等
D. v2E＜v3＜v1＜v2B
2
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8.如图，两个质量均为 m的小球 a、b通过轻质铰链用轻杆连接，a套在固定的竖直杆上，b
放在水平地面上。一轻质弹簧水平放置，左端固定在杆上，右端与 b相连。当弹簧处于原
长时，将 a由静止释放，已知 a下降高度为 h时的速度大小为 v，此时杆与水平面夹角为
θ。弹簧始终在弹性限度内，不计一切摩擦，重力加速度大小为 g，下列说法正确的是
A. 释放 a的瞬间，a的加速度大于 g
B. 释放 a的瞬间，b对地面的压力小于 2mg
C. a v的速度大小为 v 时，b的速度大小为
tanθ
D. a 1的速度大小为 v 时，弹簧的弹性势能为 mgh－ mv2 1－ m(vtan θ)2
2 2
二、非选择题（共 60分。考生根据要求作答。）
9.(4分)某人在地面上最多能举起质量为 60kg的物体，而在一个竖直方向运动的电梯里，最
多能举起质量为 80kg的物体，那么此时电梯的加速度大小应为 m/s2，在以相
同加速度大小竖直向上匀加速运动的电梯内最多能举起 kg的物体。（g=10m/s2）
10. (4分)一物体质量为 10kg，受到方向不变的力 F＝30＋40t作用，在开始的两秒内，此力
冲量的大小等于 N·s；若物体的初速度大小为 10m/s，方向与力 F的方向相同，
则在 2s末物体速度的大小等于 m/s。
11．(4分)如图所示，斜面上有 a、b、c、d四个点，ab bc cd，从 a点以初速度 v0水平
抛出一个小球，它落在斜面上的 b点，速度方向与斜面之间的
夹角为θ；若小球从 a点以初速度 2v0水平抛出，不计空气阻力，
则小球将 （选填“落在 b、c两点间”、“落在 c
点”或“落在 c、d两点间”，小球落下斜面的速度方向与斜面的
夹角 （选填“大于θ”、“等于θ”或“小于θ”） 。
12. (8分)图甲是某研究性学习小组探究木块
加速度与合外力关系的实验装置，长木板
置于水平桌面上。细线一端与木块相连，
另一端通过一个定滑轮和一个动滑轮与
固定的弹簧测力计相连，动滑轮下悬挂一
个沙桶。改变桶中沙的质量进行多次实验，
并记录相关数据。请完成下列问题：
（1）利用该装置实验时，下列说法正确的是 。
A．实验前应将长木板靠近打点计时器的一端垫高，以平衡摩擦力
B．每次在增加沙的质量后需要重新平衡摩擦力
C．应将木块靠近打点计时器，先释放木块，再接通电源
D．实验中一定要保证沙和沙桶的总质量 m远小于木块的质量 M
3
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（2）图乙给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数
点，每相邻两个计数点间还有 4个计时点（图中未标出），计数点间的距离如图所示，
已知交流电频率为 50Hz。利用纸带可得木块的加速度大 a = m/s2（结果保留
三位有效数字）。
（3）两个同学在同一实验室，各取一套图甲所示的装置放在水
平桌面上，在没有平衡摩擦力的情况下，研究木块的加速度 a
与拉力 F的关系，分别得到图丙中甲、乙两条直线。设两同学
所用的木块质量分别为 m 甲、m 乙，所用木块与木板间的动摩擦
因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m 甲 m 乙，μ甲 μ乙。（选
填“>”“＜”或“=”）
13. (8分)某物理小组利用如图甲所示实验装置来“验证机械能守恒定律”。所用器材包
括：装有声音传感器的智能手机、铁球、刻度尺、钢尺等。实验操作步骤如下：
a. 将钢尺伸出水平
桌面少许，用刻度尺
测出钢尺上表面与
地板间的高度差
h 90cm；
b. 将质量为 m的铁
球放在钢尺末端，保持静止状态；
c. 将手机置于桌面上方，运行手机中的声音“振幅”（声音传感器）项目；
d. 迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落；
e. 传感器记录声音振幅随时间的变化曲线。
（1）声音振幅随时间的变化曲线如图乙所示，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应敲
击钢尺和铁球落地的时刻，则铁球下落的时间间隔 t = s。
（2）若铁球下落过程中机械能守恒，应满足 mgh = 。（用 m、h、t表示）
（3）若敲击钢尺侧面时铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果 （填
“有”或“没有”）影响。
（4）已知铁球质量为 m = 100g，重力加速度 g = 9.8m/s2，则下落过程中，铁球重力势
能的减少量为ΔEP = 0.882J，动能的增加量为ΔEk = J。（结果保留两位有效数字）。
4
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14. （6分）机械臂广泛应用于机械装配。若某质量为 m= 2kg的工件（视为质点）被机械
臂抓取后，在竖直平面内由静止开始斜向上做加速度大小为 a = 1m/s2的匀加速直线运动，
运动方向与竖直方向夹角为θ =37°，提升高度为 h = 10m，g = 10m/s2，如图所示。求：
（1）提升高度为 h时，工件的速度大小；
（2）在此过程中，工件运动的时间及合力对工件做的功。
15．（11分）如图为某游戏装置原理示意图。水平桌面上固定一半圆形竖直挡板，其半径为
R = 1.2m、内表面光滑，挡板的两端 A、B在桌面边缘，B与半径为 r =0.4m的固定光滑圆
弧轨道在 CDE同一竖直平面内，过 C点的轨道半径与竖直方向的夹角为 60°。质量 m=0.1kg
小物块以某一水平初速度由 A点切入挡板内侧，从 B点飞出桌面后，在 C点沿圆弧切线方
1
向进入轨道 CDE内侧，并恰好能到达轨道的最高点 D。小物块与桌面之间的动摩擦因数为 ，
2π
重力加速度大小为 g，忽略空气阻力，小物块可视为质点。求：
（1）小物块到达 D点的速度大小；
（2）B和 D两点的高度差；
（3）小物块在 A点的初速度大小。
r
5
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16．（15分）一游戏装置竖直截面如图所示，该装置由固定在水平地面上倾角θ =37°的直轨
道 AB、螺旋圆形轨道 BCDE，倾角θ =37°的直轨道 EF、水平直轨道 FG组成，除 FG段μ1=0.4
外其余各段轨道均光滑，且各处平滑连接。螺旋圆形轨道与轨道 AB、EF相切于 B(E)处。
凹槽 GHIJ底面 HI水平，上面放有一无动力摆渡车，并紧靠在竖直侧壁 GH处，摆渡车上
表面与直轨道 FG、平台 JK位于同一水平面。已知螺旋圆形轨道半径 R = 0.6m，B点高度为
1.2R，FG长度 LFG = 2.5m，HI长度 L0 = 9m，摆渡车的质量 m=1kg、长度 L= 2.5m。将一质
量也为 m=1kg 的滑块从倾斜轨道 AB上高度 h= 2.25m处静止释放，（摆渡车碰到竖直侧壁 IJ
立即静止，滑块视为质点，不计空气阻力，sin37°= 0.6，cos37°= 0.8，g = 10m/s2）
（1）求滑块过 C点的速度大小 vC和轨道对滑块的作用力大小 FC；
（2）求滑块过 G点的速度大小 v；
(3) 摆渡车碰到 IJ前，滑块恰好不脱离摆渡车，求滑块与摆渡车之间的动摩擦因数μ2；
（4）在（3）的条件下，求滑块从 G到 J所用的时间 t。
6
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2023—2024学年第一学期联考高三物理答案
1、D 2、C 3、C 4、B 5、BD 6、AC 7、AD 8、BD
9、2.5 48
10、140 24
11、落在 c点 等于θ
12、A 0.496（0.494~0.498均给分）
2
13、0.45 2mh 没有 0.80
t2
14、（6分）
h
（1）根据匀变速直线运动位移与速度关系有 v2= 2a （1分）
cosθ
解得 v= 5m/s （1分）
（2）根据速度公式有 v=at （1分）
解得 t = 5s （1分）
根据动能定理有
W 1 2合 = mv （1分）2
解得 W 合 = 25J （1分）
15．（11分）
vD2
（1）由题知，小物块恰好能到达轨道的最高点 D，则在 D点有 m = mg （2分）
r
解得 vD=2m/s （1分）
（2）由题知，小物块从 C点沿圆弧切线方向进入轨道 CDE内侧，则在 C点有
cos60° = vB （1分）
vC
1 1
小物块从 C到 D的过程中，根据动能定理有－mg(r +rcos60°) = mvD2－ mvC2 （1分）
2 2
1 1
则小物块从 B到 D的过程中，根据动能定理有 mgHBD= mvD2－ mvB2 （1分）
2 2
联立解得 vB = 2m/s ，HBD= 0 （1分）
（3 1 1）小物块从 A到 B的过程中，根据动能定理有－μmgS = mvB2－ mvA2 （2分）
2 2
S = π R （1分）
解得 vA=4m/s （1分）
7
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16．（15分）
（1）滑块从静止释放到 C点过程，根据动能定理可得
mg(h－1.2R－R－Rcosθ) =1mvC2 （1分）
2
解得 vC = 3m/s （1分）
滑块过 C点时，根据牛顿第二定律可得
2
FC+ mg = m
vC
（1分）
R
解得 FC=5N （1分）
（2）设滑块刚滑上摆渡车时的速度大小为 v，从静止释放到 G点过程，根据动能定理可得
mgh－μ1mgL =1FG mv2 （1分）
2
解得 v = 5m/s （1分）
(3).摆渡车碰到 IJ前，滑块恰好不脱离摆渡车，说明滑块到达摆渡车右端时刚好与摆渡车共
速 v1，以滑块和摆渡车为系统，根据系统动量守恒可得
mv = 2mv1 （1分）
解得 v1= 2.5m/s （1分）
根据能量守恒可得
Q = μ mgL = 12 mv2 1－ ×2mv12 （1分）
2 2
解得μ2= 0.25 （1分）
（4）滑块从滑上摆渡车到与摆渡车共速过程，滑块的加速度大小为
a = μ2g = 2.5m/s2 （1分）
t = v－v1所用时间为 1 = 1s （1分）
a
v+v1
此过程滑块通过的位移为 x1 = t1 = 3.75m （1分）
2
滑块与摆渡车共速后，滑块与摆渡车一起做匀速直线运动，该过程所用时间为
t = L0－x12 = 2.1s （1分）
v1
则滑块从 G到 J所用的时间为 t = t1 + t2 = 3.1s （1分）
8
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