深圳市南山为明学校
2023-2024学年第一学期高三开学摸底考试
高三 物理 科目
本试卷共4页，15小题，满分100分，考试用时75分钟
单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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. 2022年8月25日上午10:00,某中学2022级高一新生军训会操表演在学校操场隆重举行.下列说法中正确的是 ( )
A.“上午10:00”指时间间隔
B.裁判在会操表演打分中,不能将队伍中某同学看作质点
C.当某班级方阵“正步走”通过主席台时,以某同学为参考系,其他同学是运动的
D.各班级方阵沿操场一周,其位移就是路程
2.2007年是我国著名物理学家、曾任浙江大学物理系主任的王淦昌先生一百周年诞辰。王先生早在1941年就发表论文,提出了一种探测中微子的方案:7Be原子核可以俘获原子的K层电子而成为7Li的激发态(7Li)*,并放出中微子(当时写作η),即7Be+e(7Li)*+η。而(7Li)*又可以放出光子γ而回到基态7Li,即(7Li)*Li+γ。下列说法正确的是( )
A.7Be+e(7Li)*+η是衰变 B.(7Li)*和7Li的核子数相同
C.(7Li)*和7Li的比结合能相同 D.(7Li)*Li+γ的过程中,由于质量数守恒,故未出现质量亏损
3.一些问题你可能不会求解,但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和判断,例如从解得物理量单位、解随某些已知量变化的趋势、解在一些特殊条件下的结果等方面进行分析,并与预期结果、实验结论等进行比较,从而判断解的合理性或正确性,举例如下:声音在空气中的传播速度v与空气的密度ρ、压强p有关,下列速度表达式中,k为比例系数,无单位,则这四个表达式中可能正确的是 ( )
A.v= B.v= C.v= D.v=
4.如图所示，一光滑的半圆面固定于水平地面上，用水平力F将一小球沿着圆弧面从底端逐渐拉到顶端的过程中，水平力F大小的变化为（ ）
A．逐渐增大 B．逐渐减小
C．先增大后减小 D．先减小后增大
5.假设高速公路上A、B两车在同一车道上同向行驶.A车在前,B车在后,速度均为v0=30 m/s,距离x0=100 m.t=0时刻A车遇紧急情况后,A、B两车的加速度随时间变化关系如图甲、乙所示.取原运动方向为正方向.下面说法正确的是 ( )
A.t=3 s时,两车相距最近 B.0~9 s内,两车位移之差为35 m
C.t=6 s时,两车距离最近为10 m D.两车在0~9 s内会相撞
6.某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况.实验台上固定一个力传感器,传感器用棉线拉住物块,物块放置在粗糙的长木板上.水平向左拉木板,传感器记录的F-t图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.实验中必须让木板保持匀速运动
B.图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线
C.最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7
D.只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数
7.某同学用图甲所示装置研究电梯的运动.安装拉力传感器的铁架台置于电梯中,装有水的矿泉水瓶竖直悬挂在拉力传感器上.电梯运行时,电脑记录了矿泉水瓶所受拉力F随时间t的变化情况如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.AB阶段电梯处于失重状态,CD阶段电梯处于超重状态
B.电梯先后经历了上行、静止、下行三个过程
C.AB阶段的加速度大小约为0.67 m/s2,方向竖直向上
D.CD阶段的加速度大小约为0.67 m/s2,方向竖直向上
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8.在足够长的光滑固定斜面上,有一物体以10 m/s的初速度从斜面上的某位置沿斜面向上运动,物体的加速度大小始终为5 m/s2、方向沿斜面向下,当物体的位移大小为7.5 m时,下列说法正确的是 ( )
A.物体运动时间可能为1 s B.物体运动时间可能为3 s
C.物体运动时间可能为(2+) s D.物体此时的速度大小一定为5 m/s
9.如图所示,质量M=3 kg的木块套在固定的水平杆上,并用轻绳与小球相连.今用与水平方向成60°角的力F拉着小球并带动木块一起向右匀速运动,F=10 N,运动过程中木块与小球的相对位置保持不变,轻绳与杆的夹角为30°,g取10 m/s2,则( )
A.小球的质量m=1 kg
B.小球的质量m= kg
C.木块与水平杆间的动摩擦因数μ=
D.木块与水平杆间的动摩擦因数μ=
10.如图甲所示,足够长的传送带与水平面的夹角为θ,在传送带上某位置轻轻放上一小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数为μ,小木块速度随时间变化关系如图乙所示,v0、t0已知,重力加速度为g,则( )
传送带一定逆时针转动
B.
C.传送带的速度大于v0
D.t0时刻后木块的加速度为
三、非选择题，本题共5小题，共54分。
11.（6分）某同学用如图甲所示装置“探究弹簧弹力与形变量的关系”.弹簧的上端固定在铁架台支架上,弹簧的下端固定一水平纸片(弹簧和纸片重力均忽略不计),激光测距仪可测量地面至水平纸片的竖直距离h.
(1)该同学在弹簧下端逐一增挂钩码,每增挂一个钩码,待弹簧 时,记录所挂钩码的重力和对应的h.
(2)根据实验记录数据作出h随弹簧弹力F变化的图线如图乙所示,可得未挂钩码时水平纸片到地面的竖直距离h0= cm,弹簧的劲度系数k= N/m.(结果均保留一位小数)
12．（10分）为探究物体加速度a与外力F和物体质量M的关系,研究小组的同学们在教材提供案例的基础上又设计了不同的方案,如图所示:方案甲中在小车前端固定了力传感器与细线相连,可以从传感器直接读出细线拉力;方案乙中拉动小车的细线通过滑轮与弹簧测力计相连,从测力计示数可读出细线拉力;方案丙中用带有光电门的气垫导轨和滑块代替木板和小车,三种方案均以质量为 m的槽码的重力作为动力.
(1)关于上述不同实验方案的操作,下列说法正确的是 .
A.各方案都需要使拉动小车(滑块)的细线与轨道平行
B.在研究加速度与质量关系的时候,需要保证槽码的质量不变
C.甲、乙两方案在计算加速度时必须将纸带上打的第一个点作为计数点进行测量
D.各方案通过作出a-M图像即可得出加速度与质量的关系
(2)这些方案中,需要满足M m的是 ;必须倾斜轨道以平衡摩擦力的是 .
(3)如图所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点,两个计数点间还有四个点未画出,小车运动到D点瞬时速度为 m/s，小车运动的加速度为 m/s2(结果均保留两位有效数字).
13．（10分）如图所示,某单色平行光束入射到半径r= m半圆形玻璃砖的表面,已知玻璃砖对该单色光的折射率为,不考虑圆弧面上的反射光线。
(1)若α=0,求玻璃砖有光线射出部分圆弧所对应的圆心角;
(2)若α=45°,求从圆弧面射出的光线在玻璃砖中运动的最长距离。
14．（12分）如图所示，小球B和小球C静止在光滑水平面上，轻弹簧一端固定在B球上，另一端与C球接触但未拴接，弹簧处于自然伸长状态，小球A从光滑圆弧面上距水平地而高h处由静止滑下，圆弧面与水平地面平滑连接，A球与B球发生弹性正碰，并在碰撞后立即将A球拿走。已知小球A的质量为m，小球B的质量为3m，重力加速度为g，求：
（1）A球和B球碰撞后瞬间，B球的速度大小；
（2）要使C球能获得最大动能，C球的质量应为多少。
15．（16分）超级高铁（Pneumatic。Tubes）是一种以“真空钢管运输”为理论核心的交通工具，具有超高速、高安全、低能耗、噪声小、污染小等特点，2017年8月中国航天科工公司启动时速1000千米的“高速飞行列车”研发项目，后续还将研制最大运行速度2000千米和4000千米的超级高速列车，如图甲是中国超级高铁模型效果图；在管道中固定着两根水平的平行导轨和，两导轨间距为，图乙是超级高铁列车的纵向截面图，截面是半径为R的圆，列车总质量为M，在列车底盘上固定有长为、宽为R的矩形金属线框，线框单位长度的电阻为r。管道内依次分布着磁感应强度大小均为B、宽度均为R且方向垂直导轨平面的匀强磁场，且相邻区域磁场方向相反，当列车进站时，列车以速度从图丙所示位置开始减速，管道内稀薄空气阻力及与轨道间摩擦均可忽略不计，重力加速度为g，，，求：
（1）导轨对列车的支持力N的大小；
（2）列车减速过程中的最大加速度a；
（3）列车减速的距离x。深圳市南山为明学校
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物理参考答案及评分标准
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
B B B B C C C ABC AD AD
1.B “上午10:00” 指时刻,故A错误;裁判在会操表演打分中,不能将队伍中某同学看作质点,故B正确;当某班级方阵“正步走”通过主席台时,以某同学为参考系,其他同学是静止的,故C错误;各班级方阵沿操场一周,其位移是0,路程是操场的周长,故D错误.
2.B 7Be+e(7Li)*+η是原子核的人工转变,A错误;(7Li)*又可以放出光子γ而回到基态7Li,质子数和中子数没有变化,则核子数不变,B正确;7Li比(7Li)*更稳定,7Li的比结合能大于(7Li)*的比结合能,C错误;核反应(7Li)*Li+γ中放出了能量,根据爱因斯坦质能方程知,该反应过程发生了质量亏损,故D错误。
3.B 速度的单位是m/s,密度的单位是kg/m3,压强的单位是kg/(m·s2),所以的单位是m2/s2,的单位是m/s,的单位是s/m,的单位是kg/(m2·s),选项B正确,A、C、D错误.
4.B 设小球受到的支持力与竖直方向夹角为，由题知小球沿着圆弧面从底端逐渐拉到顶端的过程中，夹角逐渐减小，由水平方向平衡关系 知逐渐减小，水平力F逐渐减小。故选B。
5.C 由加速度—时间图像可画出两车的速度—时间图像,如图所示.由图像可知,t=6 s时两车同速,此时距离最近,图中阴影部分面积为0~6 s内两车位移之差,即Δx=×30×3 m+×30×(6-3)m=90 m,则此时两车相距Δs=x0-Δx=10 m,C正确,A错误;0~9 s内两车位移之差为Δx'=×30×3 m=45 m,此时两车相距Δs'=x0-Δx'=55 m,所以两辆车不会相撞,故B错误,D错误.
6.C 物块和木板之间的滑动摩擦力与物块是否匀速直线运动无关,选项A错误;乙图是拉力随时间变化的图像,能间接的反映出摩擦力随时间变化的关系,选项B错误;拉力较小的情况下,物块和木板之间没有相对运动,此时为静摩擦力,拉力较大的情况下,物块和木板之间产生相对运动,此时为滑动摩擦力,观察图乙,峰值的位置可以理解为最大静摩擦力,后面图像大体为直线,摩擦力变为滑动摩擦力.由图像可以得到,最大静摩擦力和滑动摩擦力之比约为10∶7,选项C正确;动摩擦因数是物块的正压力和滑动摩擦力的比值,此题不能确定正压力的大小,所以无法求出动摩擦因数,选项D错误.
7.C AB阶段拉力大于重力,电梯处于超重状态,CD阶段小于重力,电梯处于失重状态,A错误;AB阶段加速度向上,CD阶段加速度向下,电梯先后经历了向上加速,向上匀速和向上减速的过程,B错误;由图可知矿泉水瓶的重力mg=15 N,若重力加速度g取10 m/s2,矿泉水瓶的质量m= kg=1.5 kg,AB阶段的加速度大小a= m/s2≈0.67 m/s2,方向竖直向上,C正确;CD阶段的加速度大小a'= m/s2≈0.67 m/s2,方向竖直向下,D错误.
8.ABC 以沿斜面向上为正方向,a=-5 m/s2,当物体的位移为沿斜面向上7.5 m时,即x=7.5 m,由运动学公式x=v0t+at2,解得t1=3 s或t2=1 s,故A、B正确.当物体的位移为沿斜面向下7.5 m时,x=-7.5 m,由x=v0t+at2,解得t3=(2+) s或t4=(2-) s(舍去),故C正确.由速度公式v=v0+at,解得v1=-5 m/s或v2=5 m/s、v3=-5 m/s,故D错误.
9.AD 对小球受力分析,由平衡条件可知,水平方向上有Fcos 60°=FTcos 30°,竖直方向上有Fsin 60°=FTsin 30°+mg,联立解得m=1 kg,选项A正确,B错误;以小球和木块整体为研究对象,水平方向上有Fcos 60°-μFN=0,竖直方向上有FN+Fsin 60°-Mg-mg=0,联立解得μ=,选项C错误,D正确.
10.AD 假设传送带顺时针转动,则当木块下滑时(mgsin θ>μmgcos θ),木块将一直匀加速到底端;当木块上滑时(mgsin θ<μmgcos θ),木块先匀加速运动,在与传送带速度相等后将匀速运动,两种情况均不符合所给的v-t图像,故传送带一定逆时针转动,选项A正确.在0~t0时间内,滑动摩擦力向下,木块匀加速下滑,加速度a1=gsin θ+μgcos θ,由图像可知a1=,则μ=-tan θ,选项B错误.木块的速度等于传送带的速度之后,木块所受的摩擦力变成斜向上,故传送带的速度等于v0,选项C错误.t0时刻后木块的加速度a2=gsin θ-μgcos θ,代入μ值,可得a2=2gsin θ-,选项D正确.
11.(1)静止 (2)120.0 30.9(30.0~31.5均可)
(1)为了减小实验误差,每增挂一个钩码,待弹簧静止时,记录所挂钩码的重力和对应的h.
分析图像可知,未挂钩码时,弹簧的弹力F=0,此时水平纸片到地面的竖直距离h0=120.0 cm.由图可知,弹簧的弹力与形变量成正比,即弹簧的劲度系数为h-F图像斜率的绝对值的倒数,k== N/m=30.9 N/m.
12.(1)AB (2)丙 甲、乙 (3)0.25 0.50
(1)各方案都需要使拉动小车(滑块)的细线与轨道平行,选项A正确;在研究加速度与质量关系的时候,需要保证牵引力不变,即要使得槽码的质量不变,选项B正确;甲、乙两方案在计算加速度时不一定要将纸带上打的第一个点作为计数点进行测量,选项C错误;各方案通过作出a-图像即可得出加速度与质量的关系,选项D错误.
(2)这些方案中,甲中有力传感器测量拉力,乙中有弹簧测力计测量拉力,则甲、乙不需要满足M m,但是丙图需要满足M m的条件,丙图有气垫导轨,则不需要平衡摩擦力,但是甲、乙中必须倾斜轨道以平衡摩擦力.
(3)小车运动到D点瞬时速度为=0.25m/s小车的加速度a== m/s2=0.50 m/s2.
13. （10分）(1)设临界角为C,则sin C= （2分）
代入数值得:C=45° （2分）
根据甲图对称性可知:有光线射出的圆弧部分对应的圆心角为90°（1分）
(2)由折射定律得:n= （2分） 代入数值得:β=30°
由乙图知从圆心的正上方射出光线位移最大,xmax= （2分）
代入数值得:xmax=2 m。（1分）
14. （12分）（1）设球A与B第一次碰撞前的速度大小为，根据机械能守恒有 （2分）
设碰撞后，A球的速度大小为，B球的速度大小为，根据动量守恒有 （2分）
根据能量守恒有 （2分）
解得 （1分）
（2）设C球的质量为，要使C球具有最大动能，则B、C通过弹簧作用，将C球弹离时，B球的速度为零，设C球获得的速度大小为，根据动量守恒有 （2分）
根据能量守恒有 （2分）
解得 （1分）
15.（16分）（1）对列车受力分析如图所示
根据平衡条件可得 （2分）
其中 故 （1分）
解得 （1分）
（2）列车刚开始减速时加速度最大，安培力提供加速度，根据牛顿第二定律可得
（1分）
丙图中，线框的ad与bc杆均受到向右的安培力
（1分）
其中，电流为 （1分）
电动势为 （1分）
总电阻为 （1分）
解得 （2分）
（3）减速过程中对列车由动量定理得
（2分）
其中 （2分）
解得 （1分）
