河南省六市重点高中2022届高三上学期物理11月联合试卷

试卷更新日期：2021-12-13 类型：月考试卷

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一、单选题

1. 2021年6月25日，我国首条高原电气化铁路——拉萨至林芝铁路正式通车，复兴号高原内双电源动车组同步投入运营，结束了藏东南不通铁路的历史。动车组是由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。某列车组由8节车厢组成，其中第1、5节车厢为动车，其余为拖车，其运行的最大速率为 $200km/h$ ，若再把第3、7节车厢改为动车，其运行的最大速率将变为（）

A、 $400km/h$ B、 $360km/h$ C、 $320km/h$ D、 $300km/h$

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2. 如图所示，某段滑雪雪道倾角为 $30 °$ ，总质量为m（包括雪具在内）的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑，其加速度大小为 $\frac{1}{4} g$ 。在他从雪道上向下滑到底端的过程中，下列说法正确的是（）

A、运动员减少的重力势能为 $\frac{1}{4} m g h$ B、系统减少的机械能为 $\frac{1}{4} m g h$ C、运动员克服摩擦力做功为 $\frac{1}{2} m g h$ D、运动员获得的动能为 $m g h$

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3. 2021年7月4日，神舟十二号航天员刘伯明、汤洪波从空间站天和核心舱节点舱成功出舱，身上穿着我国自主研制的“飞天”舱外航天服，航天服内置微型喷气发动机和操纵系统，相当于微型载人航天器，未来有一天，航天员登陆月球，在月球表面悬停。已知航天服连同人和装备的总质量为m，喷气口的横截面积为S，气体的密度为 $ρ$ ，且气体喷出前的速度为零，月球的质量为M，月球的半径为R，引力常量为G。要使航天员能在月球表面悬停，则单位时间内喷射的气体的质量为（）

A、 $\sqrt{\frac{G ρ M m S}{2 R^{2}}}$ B、 $\frac{G ρ M m S}{R^{2}}$ C、 $\sqrt{\frac{G M m S}{ρ R^{2}}}$ D、 $\sqrt{\frac{G ρ M m S}{R^{2}}}$

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4. 如图所示，长木板A静止放置在光滑的水平地面上，物体B以水平速度 $v_{0}$ 冲上A后，由于摩擦力作用，最后停止在长木板A上，则从B冲到长木板A上到相对A静止的过程中，下列说法中正确的是（）

A、物体B动能的减少量等于系统损失的机械能 B、物体B动量的改变量等于木板A动量的改变量 C、物体B与长木板A之间相互作用的滑动摩擦力对系统的总冲量为零 D、物体B与长木板A之间相互作用的滑动摩擦力对系统做的总功为零

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5. 如图所示，长为L的轻质细绳一端固定在天花板上的O点，另一端拴一质量为m的小球。刚开始细绳处于水平位置，现将小球由静止释放，细绳从水平位置运动到竖直位置，在此过程中小球沿圆弧从A点运动到B点，C点、D点是圆弧的两个三等分点，不计空气和O点阻力，则重力在C点和D点的瞬时功率之比 $\frac{P_{C}}{P_{D}}$ 满足（）

A、 $\frac{1}{2} < \frac{P_{C}}{P_{D}} < 1$ B、 $1 < \frac{P_{C}}{P_{D}} < \frac{3}{2}$ C、 $\frac{3}{2} < \frac{P_{C}}{P_{D}} < 2$ D、 $2 < \frac{P_{C}}{P_{D}} < \frac{5}{2}$

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6. 光滑半圆槽的边缘上固定有一轻质定滑轮，轻绳一端连接小球P，绕过光滑的定滑轮A，另一端系在竖直杆上的B点。现将另一个重物G用光滑轻质挂钩挂在轻绳上AB之间的O点，已知整个装置处于静止状态，将绳的B端向上缓慢移动一小段距离，小球P沿半圆槽上移一小段距离后系统重新平衡，有关力的变化情况，下列说法正确的是（）

A、绳的张力大小不变 B、绳的张力变大 C、半圆槽对小球P的弹力变小 D、半圆槽对小球P的弹力变大

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7. 质量 $m = 4 kg$ 的物块在光滑水平地面上以 $v_{0} = 2 m/s$ 的速度运动， $t = 0$ 时对物体施加以水平外力F，规定 $v_{0}$ 的方向为正方向，外力F随时间t变化图线如图所示，则（）

A、第 $1s$ 末物块的速度大小为 $2 .5m/s$ B、第 $2s$ 末物块的动量大小为 $12kg \cdot m/s$ C、在 $0 ~ 3 s$ 时间内物块的动量变化量为 $2kg \cdot m/s$ D、第 $7s$ 末时物块的运动方向发生改变

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8. 如图所示，质量为M的滑块静止在光滑水平面上，其左侧是四分之一光滑圆弧，左端底部恰好与地面相切，两小球的质量分别为 $m_{1} = 2 kg$ 、 $m_{2} = 3 kg$ ， $m_{1}$ 的初速度为 $v_{0}$ ， $m_{2}$ 保持静止，已知 $m_{1}$ 与 $m_{2}$ 发生弹性碰撞，要使 $m_{1}$ 与 $m_{2}$ 发生两次碰撞，则M可能为（）

A、 $2kg$ B、 $3kg$ C、 $5kg$ D、 $6kg$

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二、多选题

9. 如图所示，小船的两端站着甲、乙两人，初始小船静止于湖面上。现甲和乙相向而行，从船的一端走到另一端，最后静止于船上，已知甲的质量大于乙的质量，不计水的阻力，下列说法正确的是（）

A、若甲先行，乙后行，小船最终向左运动 B、若甲先行，乙后行，小船最终静止 C、最终小船静止于初位置左侧 D、最终小船静止于初位置右侧

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10. 高空坠物极易对行人造成伤害。若一个 $50g$ 的鸡蛋从高空下落撞在地面上，落地前最后 $1s$ 的位移为 $35m$ ，忽略空气阻力，重力加速度g取 ${10m/s}^{2}$ ，与地面碰撞时间为 $2ms$ ，则下列说法正确的是（）

A、鸡蛋下落时的高度约为 $80m$ B、鸡蛋下落时的高度约为 $60m$ C、鸡蛋对地面的平均冲击力大小约为 $500N$ D、鸡蛋对地面的平均冲击力大小约为 $1000N$

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11. 2021年2月10日，在历经近7个月的太空飞行后，我国首个火星探测器“天问一号”成功“太空刹车”，顺利被火星捕获，进入环火星轨道。物体在万有引力场中具有的势能叫作引力势能，若取两物体相距无穷远时的引力势能为零，一个质量为m的质点距质量为M的引力源中心为r时，其引力势能 $E_{p} = \frac{G M m}{r}$ （式中G为引力常量）。已知地球半径约为 $6400km$ ，地球的第一宇宙速度为 $7 .9km/s$ ，火星半轻约为地球半径的 $\frac{1}{2}$ ，火星质量约为地球质量的 $\frac{1}{9}$ ，则“天同一号”刹车后相对于火星的速度不可能为（）

A、 $7 .9km/s$ B、 $5 .5km/s$ C、 $4 .0km/s$ D、 $3 \sqrt{2} km/s$

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12. 轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把质量为 $m_{1}$ 的物体1轻放在弹簧上端，物体1由静止向下运动到最低点的过程中，其机械能与弹簧压缩量x间的关系如图线1所示；把质量为 $m_{2}$ 的物体2轻放在弹簧上端，物体2由静止向下运动到最低点的过程中，其机械能与弹簧压缩量x间的关系如图线2所示（弹簧始终处于弹性限度范围内）。以桌面为零势能面，已知弹簧的弹性势能与形变量之间的关系满足 $E_{p} = \frac{1}{2} k x^{2}$ ，则（）

A、两物体的质量之比 $m_{1} ： m_{2} = 3 ： 1$ B、图中 $x_{1} ： x_{2} = 1 ： 3$ C、 $m_{1}$ 与 $m_{2}$ 的最小机械能之比为1∶3 D、 $m_{1}$ 与 $m_{2}$ 的最大动能之比为1∶9

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三、实验题

13. 某实验小组设计实验验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示，在铁架台上用铁夹固定好一个力传感器，一根长为L的不可伸长的细线上端固定在力传感器上，下端固定在小球上（小球视为质点），把小球拉离平衡位置使细线偏离竖直方向一个角度，由静止释放小球，力传感器可记录小球在摆动过程中细线拉力大小，实验测得小球在平衡位置静止时传感器的读数为 $F_{0}$ 。

(1)、某次实验测得释放小球时的位置与最低点的高度差为h，小球运动到最低点时力传感器的示数为F，则需要验证机械能守恒的表达式为（用已知量和测量的物理量的符号表示）。

(2)、实验过程中要求力传感器的最大读数不超过 $2 F_{0}$ ，则释放小球时细线与竖直方向夹角 $θ$ 不超过。

(3)、关于该实验，下列说法正确的有________。

A、细线要选择伸缩性小的 B、小球尽量选择密度大的 C、不必测出小球的质量 D、可以直接用弹簧测力计代替力传感器进行实验

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14. 如图所示，用碰撞实验器可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在水平轨道碰撞前后的动量关系。

安装好实验装置，并记下重垂线所指的位置O。

第一步，不放小球 $m_{2}$ ，让小球 $m_{1}$ 从斜槽上某位置由静止滚下，并落在地面上，重复多次，用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置。

第二步，把小球 $m_{2}$ 放在斜槽末端边缘处，让小球 $m_{1}$ 由第一步中的同一位置静止滚下，使它们碰撞，重复多次，并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置。

第三步，用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的水平距离，即线段 $O M$ 、 $O P$ 、 $O N$ 的长度。在上述实验中：

(1)、在不放小球 $m_{2}$ 时，小球 $m_{1}$ 从斜槽某处由静止开始滚下， $m_{1}$ 的落点在图中的点，把小球 $m_{2}$ 放在斜槽末端边缘处，小球 $m_{1}$ 从斜槽相同位置处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，碰后小球 $m_{1}$ 的落点在图中的点。

(2)、直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。可以通过测量________间接地解决这个问题。

A、小球开始释放高度h B、小球抛出点距地面的高度H C、小球做平抛运动的水平射程

(3)、本实验中小球1的质量 $m_{1}$ 与小球2的质量 $m_{2}$ 大小应满足的关系。

(4)、碰撞的恢复系数的定义为 $e = \frac{| v_{2} - v_{1} |}{| v_{20} - v_{10} |}$ ，其中 $v_{10}$ 和 $v_{20}$ 分别是碰撞前两物体的速度， $v_{1}$ 和 $v_{2}$ 分别是碰撞后两物体的速度。用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离，即线段 $O M$ 、 $O P$ 、 $O N$ 的长度分别为 $64 .41cm$ 、 $84 .19cm$ 、 $147 .21cm$ ，则该实验的恢复系数 $e =$ 。（结果保留三位有效数字）

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四、解答题

15. 如图所示，倾角 $θ = 37 °$ 的斜面与足够长的水平传送带在B点平滑相接，传送带逆时针转动，速度 $v = 6 m/s$ 。某时刻质量 $m = 1 kg$ 的物块（可视为质点）从斜面上距离传送带水平面高 $H = 3 m$ 的A点由静止滑下，已知物块与斜面和传送带之间的动摩擦因数均为 $μ = 0.3$ ， $\sin 37 ° = 0.6 ， \cos 37 ° = 0.8$ ，重力加速度g取 ${10m/s}^{2}$ ，求：

(1)、物块在传送带上第一次相对地面静止时，由于物块滑上传送带而使得传送带多做的功；

(2)、物块在斜面上运动的总距离。

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16. 如图所示，质量分别为 $M_{1} = 200 g$ 、 $M_{2} = 100 g$ 的物块1、2静止在水平地面上，间距 $d = 0.2 m$ ，物块与地面间的动摩擦因数 $μ = 0.1$ 。一长 $L = 0.45 m$ 的细线一端固定在悬点，另一端连接一质量 $m = 100 g$ 的小球。将细线拉至水平并由静止释放，当小球运动到悬点正下方时与物体1发生弹性正撞，此后物块1与物块2发生碰撞后迅速合为一体。重力加速度g取 ${10m/s}^{2}$ ，求：（结果均保留两位小数）

(1)、小球与物块1碰撞后瞬间细线上的拉力大小；

(2)、物块1与物块2碰撞过程中损失的动能；

(3)、整个运动过程中物块1移动的距离。

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17. 如图，在地面上方、水平虚线下方存在一种特殊的相互作用区，作用区对小球A没有力的作用，对小球B有竖直向上的大小等于重力的力的作用。两小球A和B的质量均为m，初始时小球B静止在虚线边界下方h高处，小球A从B正上方的虚线边界处由静止释放。小球A与小球B发生的碰撞为弹性碰撞，碰撞的时间极短。求：

(1)、两小球发生第一次碰撞的过程中，B受到A的冲量大小；

(2)、两小球发生第一次碰撞后至第二次碰撞前，A、B间的最大距离；

(3)、要使两小球能发生三次碰撞，水平虚线距地面的距离至少为多少。

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18. 如图所示，在竖直平面内的轨道由粗糙水平直轨道（足够长）和半径为l的光滑半圆轨道 $B C$ 构成，半圆轨道 $B C$ 与水平轨道在B点相切，物块P和O（均可视为质点）将原长为 $2 l$ 的轻质弹簧压缩至l后用细线连在一起，静止在水平轨道上，已知物块P和Q的质量分别为 $2 m$ 和m，P和Q与水平轨道的动摩擦因数之比 $μ_{1} ： μ_{2} = 1 ： 2$ ，轻弹簧中储存的弹性势能为 $6 m g l$ 。烧断细线后，物块P和Q开始沿水平轨道运动，物块P最后停在A点，Q向右滑动 $3 l$ 后到达B点，在B点对轨道的压力大小为 $5 m g$ 。已知重力加速度为g。

(1)、试判断Q能否到达半圆轨道的最高点C，若能到达，求出Q到达C点的速度；若不能，求出Q脱离轨道的位置距水平轨道的竖直高度；

(2)、求Q到达B点时，P的速度大小；

(3)、求整个过程中P的位移大小。

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