山东省临沂市2022届高三上学期物理期中质量检测试卷

试卷更新日期：2021-12-01 类型：期中考试

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一、单选题

1. 某学习小组利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。他们在实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，质量 $m = 2 kg$ 的物块放置在粗糙的质量 $M = 4 kg$ 的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的 $F - t$ 图像如图乙所示。则物块与木板间的动摩擦因数约为（）

A、0.50 B、0.35 C、0.25 D、0.18

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2. 2020年12月17日，嫦娥五号的返回舱采用“半弹道跳跃式再入返回”也就是俗称“打水漂”的技术来减速并成功着陆在预定区域。返回器以 $11.2 km / s$ 的第二宇宙速度急速冲向地球，在距离地面 $120km$ 高度的a处像一颗弹头扎入大气层。减速下降到距离地面约 $60 km$ 的b点时，借助大气层的升力，弹头又从c点跃了出来，回到太空。到达最高点d之后，再次下降，二度进入大气层，实施二次减速，整个过程就像“打水漂”一样。如图所示，虚线为大气层的边界，a、c、e三点为返回舱的轨迹与大气层的交点。已知地球半径为R，地心到d点距离为r，地球表面重力加速度为g。下列说法正确的是（）

A、返回舱在b点处于失重状态 B、返回舱在d点的加速度等于 $\frac{R^{2}}{r^{2}} g$ C、返回舱在a点动能等于在c点的动能 D、返回舱在c点速率大于在e点的速率

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3. 2021年10月24日，世界体操锦标赛男子单杠决赛在日本九州市举行，中国选手胡旭威力压2021年东京奥运会冠军桥本大辉获得冠军。在比赛中，胡旭威双手握住单杠，使身体悬空静止，他每只手臂与单杠之间的夹角均为 $θ$ ，他的重力为G，如图所示。则其每只手臂所受拉力的大小为（）

A、 $\frac{G}{2 \sin θ}$ B、 $\frac{G}{2 \cos θ}$ C、 $\frac{G}{2} \sin θ$ D、 $\frac{G}{2} \cos θ$

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4. 高速公路的ETC电子收费系统如图所示，ETC通道的长度是识别区起点到自动栏杆的水平距离，总长为 $19.6 m$ 。某汽车以 $5m/s$ 的速度匀速进入识别区，ETC用 $0.3 s$ 的时间识别车载电子标签，识别完成后发出“滴”的一声，汽车又向前行驶了 $2s$ 司机发现自动栏杆没有抬起，于是紧急刹车，汽车恰好没有撞杆。已知司机的反应时间和汽车系统的反应时间之和为 $0.8 s$ 。则刹车的加速度大小约为（）

A、 $2.52 {m/s}^{2}$ B、 $3.55 {m/s}^{2}$ C、 $3.75 {m/s}^{2}$ D、 $3.05 {m/s}^{2}$

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5. 伽利略猜想落体一定是一种最简单的变速运动，而最简单的变速运动，它的速度应该是均匀变化的。而这种均匀变化，他考虑了两种可能：一种是速度的变化对时间来说是均匀的，即v与t成正比，例如每过 $1s$ ，速度的变化量都是 $2 m / s$ ；另一种是速度的变化对位移来说是均匀的，即v与x成正比，例如每下落 $1 m$ ，速度的变化量都是 $2 m / s$ 。后来发现，如果v与x成正比，将会推导出十分荒谬的结果。如果一小球做第二种变速运动，它的 $v - t$ 图像可能是（）

A、 B、 C、 D、

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6. 如图所示，在光滑的水平地面上静止放置一质量为M的半圆槽，半圆槽内壁光滑，轨道半径为R，轨道的最低点为C，两端A、B与其圆心O处等高。现让一质量为m的小滑块从A点由静止开始释放，小滑块可视为质点，重力加速度为g，若 $M = 2 m$ 。则在此后的过程中（）

A、半圆槽与小滑块组成的系统动量守恒，机械能守恒 B、小滑块从A到C的过程中，半圆槽运动的位移为 $\frac{R}{2}$ C、小滑块运动到C点时，半圆槽速度为 $\sqrt{\frac{g R}{3}}$ D、小滑块运动到C点时，半圆槽对水平地面的压力为 $3 m g$

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7. 某同学利用所学知识测水龙头水流对地面的冲击速度，该同学先用大型容器接水， 2min接水108L。然后将质量为500g的杯子放在台秤上，水龙头开始往杯中注水，注至10s末时，台秤的读数为98.6N。假设水流垂直打在杯子底面后没有反弹，两次水龙头的水流是相同的，水的密度 $ρ = 1 \times 10^{3} kg / m^{3}$ ， $g = 10 m / s^{2}$ 。则注入杯中水流的速度大约是（）

A、 $6 m / s$ B、 $5 m / s$ C、 $4 m / s$ D、 $3 m / s$

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8. 如图所示，倾角为 $θ$ 的斜面固定在水平地面上，由斜面上方A点伸出三根光滑轻杆至斜面上B、C、D三点，其中轻杆AC与斜面垂直，且 $∠ B A C = ∠ D A C < θ$ ，把可看成质点的质量为m的圆环依次从A点沿杆AB、AC、AD由静止滑下，滑到斜面用时分别为 $t_{B}$ 、 $t_{C}$ 、 $t_{D}$ 。下列说法正确的是（）

A、 $t_{B} > t_{C} > t_{D}$ B、 $t_{B} = t_{C} = t_{D}$ C、 $t_{B} < t_{C} < t_{D}$ D、 $t_{B} > t_{C} = t_{D}$

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二、多选题

9. 如图甲为一列简谐横波在 $t = 0.10 s$ 时刻的波形图，P是平衡位置为 $x = 1 m$ 处的质点，Q是平衡位置为 $x = 4 m$ 处的质点；图乙为质点Q的振动图像。则下列说法正确的是（）

A、该波沿x轴正方向传播 B、该波沿x轴负方向传播 C、从 $t = 0.10 s$ 到 $t = 0.25 s$ ，质点P通过的路程等于 $30cm$ D、从 $t = 0.10 s$ 到 $t = 0.25 s$ ，该波沿x轴方向传播了 $6m$

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10. 如图所示，倾角为 $θ$ 、半径为R的倾斜圆盘，绕过圆心O垂直于盘面的转轴匀速转动。一个质量为m的小物块放在圆盘的边缘，恰好随圆盘一起匀速转动。图中A、B分别为小物块转动过程中所经过的最高点和最低点，OC与OB的夹角为 $60 °$ 。小物块与圆盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，小物块与圆盘间的动摩擦因数 $μ = 2 tan θ$ ，下列说法正确的是（）

A、圆盘转动的角速度大小为 $\sqrt{\frac{g \sin θ}{R}}$ B、小物块受到的摩擦力始终指向圆心 C、小物块在C点时受到的摩擦力大小为 $\sqrt{3} m g \sin θ$ D、小物块从B运动到C的过程，摩擦力做功 $\frac{1}{2} m g R \sin θ$

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11. 如图甲所示，战国时期开始出现的拨浪鼓现在成为一种小型儿童玩具，其简化模型如图乙所示，拨浪鼓边缘上与圆心等高处关于转轴对称的位置固定有长度分别为L_A、L_B的两根不可伸长的细绳，两根细绳另一端分别系着质量相同的小球A、B，其中L_A>L_B。现匀速转动手柄使两小球均在水平面内匀速转动，连接小球A、B的细绳与竖直方向的夹角分别为 $α$ 和 $β$ ，细绳对A、B球的拉力分别为F_A、F_B。下列判断正确的是（）

A、 $α > β$ B、 $α < β$ C、F_A>F_B D、F_A<F_B

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12. 如图所示，倾斜直杆的左端固定在水平地面上，与地面成 $θ$ 角，杆上穿有质量为m的小球a和轻质环b，两者通过一条细绳跨过定滑轮相连接。当a、b静止时，Oa段绳与杆的夹角也为 $θ$ ，不计一切摩擦，重力加速度为g。则下列说法正确的是（）

A、a受杆的弹力方向垂直杆向上 B、杆对a的支持力大小为 $\frac{m g \cos θ}{\cos 2 θ}$ C、绳对a的拉力大小为 $m g \tan 2 θ$ D、b受到杆的弹力大小为 $m g \tan θ$

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三、实验题

13. 某实验小组根据所提供的实验器材改进了利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”实验，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一带有刻度尺的倾斜气垫导轨，导轨上A点处有一带遮光条的长方形滑块，用天平测得其总质量为m。定滑轮与拉力传感器之间的细绳是竖直的，定滑轮与滑块之间的细绳平行于气垫导轨。实验步骤如下：

①用游标卡尺测出遮光条的宽度d；

②安装好实验器材，给气垫导轨接上气源，然后读出拉力传感器的示数F，同时从气垫导轨刻度尺上读出遮光条中心与光电门之间的距离L；

③烧断拉力传感器与滑块之间的细绳，让滑块滑向光电门，并利用连接光电门的数字计时器记录遮光条通过光电门的时间t；

④多次改变滑块与光电门之间的距离，每次实验测量相应的L与t值，填入相应的表格中。

试回答下列问题（均用题中所给物理量字母表示）：

(1)、滑块通过光电门时的速度 $v =$ ；

(2)、本实验中需验证关系式成立，即可验证滑块沿斜面下滑过程中机械能守恒；

(3)、小组同学根据测得的L与t的值，用描点法作出如图乙所示的 $L - \frac{1}{t^{2}}$ 图像，图像为过原点的一条倾斜直线，若该直线的斜率 $k =$ ，则可说明小球下落过程中机械能守恒。

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14. 某实验小组想测量滑块与长木板之间的动摩擦因数，实验装置如图甲所示。实验中采用了弹簧测力计来测量轻绳的拉力大小F。

(1)、紧扣实验目的，利用图甲并结合你曾有的实验经历，下列说法正确的是_______。

A、不需要平衡摩擦力 B、应当先释放滑块，再接通电源 C、滑块在加速运动的过程中，弹簧测力计的示数等于钩码和动滑轮的重力 D、不需要保证钩码和动滑轮的总质量远小于滑块的质量

(2)、图乙为悬挂一个钩码后实验中打出纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测得各计数点到A点间的距离如图乙所示。已知所用电源的频率为 $50 Hz$ ，则滑块的加速度大小 $a =$ $m / s^{2}$ 。（结果保留2位有效数字）

(3)、现将长木板水平放置，并提供毫米刻度尺处理纸带。根据多条纸带的数据，绘制了滑块的加速度a与滑块所受拉力F的图像，如图丙所示。由图像可算出滑块的质量 $M =$ $kg$ ；若重力加速度g取 $10m / s^{2}$ ，则滑块与长木板间的动摩擦因数 $μ =$ 。

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四、解答题

15. 如图所示，质量 $m = 5.2 kg$ 的金属块放在水平地面上，在斜向上的拉力F作用下，向右以 $v_{0} = 2.0 m / s$ 的速度做匀速直线运动。已知金属块与地面间的动摩擦因数 $μ = 0.2$ ， $g = 10m / s^{2}$ 。

(1)、求所需拉力F的最小值；

(2)、如果从某时刻起撤去拉力F，求撤去拉力后金属块还能在桌面上滑行的距离s。

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16. 如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度 $L = 3.2 m$ ；bc是半径为 $R = 1.0 m$ 的四分之一的圆弧，与ab相切于b点。一质量为 $m = 0.2 kg$ 的小球，始终受到水平外力 $F = 2.0 N$ 的作用，自a点处由静止开始向右运动。重力加速度 $g = {10m/s}^{2}$ 。求：

(1)、小球运动到c点时对轨道的压力大小；

(2)、小球运动轨迹的最高点到a点的水平距离。

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17. 如图所示，一质量 $M = 2 kg$ 、长 $L = 1 m$ 的木板A静止在光滑水平面上，其左侧固定一劲度系数 $k = 40 N / m$ 的水平轻质弹簧，弹簧原长为 $l_{0} = 0.4 m$ ，右端固定一轻质挡板。现使一可视为质点、质量 $m = 1 kg$ 的小物块B以初速度 $v_{0} = 3 m / s$ 从木板的右端向左滑动。已知木板的上表面左侧距左端长为 $l_{0}$ 的一段光滑，右侧与物块间的动摩擦因数 $μ = 0.2$ 。若物块能与挡板相碰，则碰撞时间极短且为弹性碰撞，g取 $10m / s^{2}$ 。

(1)、小物块刚接触弹簧时的速度大小；

(2)、若弹簧弹性势能的表达式为 $E_{P} = \frac{1}{2} k x^{2}$ ，x为弹簧的形变量，试求弹簧的最大形变量；

(3)、物块最终停在木板的位置。

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18. 如图所示，一轨道由半径为 $R = 3 m$ 的四分之一竖直圆弧轨道AB和长度可调的水平直轨道BC在B点平滑连接而成，现有一质量为 $m = 0.3 kg$ 的小球从A点由静止释放，经过圆弧上B点时，传感器测得轨道所受压力 $F_{N} = 3.9 N$ ，小球经过BC段所受的阻力为其重力的 $k = 0.15$ 倍，然后从C点水平飞离轨道，落到水平地面上的P点，P、C两点间的高度差 $h = 3.2 m$ ，小球可视为质点，不计空气阻力，重力加速度 $g = 10m / s^{2}$ 。

(1)、求小球运动至B点时的速度大小；

(2)、求小球在圆弧轨道上克服摩擦力所做的功；

(3)、为使小球落点P与B点的水平距离最大，求BC段的长度；

(4)、小球落到P点后弹起，与地面多次碰撞后静止，假设小球每次碰撞机械能损失36%、碰撞前后速度方向与地面的夹角相等，求小球从C点飞出到最后静止所需时间。

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