湖南省長沙市2023-2024學(xué)年高三物理上學(xué)期第三次階段性測試試題含解析

2024屆高三年級第三次階段性測試物理科試題卷時間：75分鐘分值：100分一、選擇題（本大題共10小題，1至6小題為單選題，每小題4分，7至10小題為單選題，每小題5分，共44.0分）1.下列有關(guān)物理學(xué)史和物理思想方法說法不正確的是（）A.月地檢驗(yàn)是為了證明月球與地球間也有萬有引力B.卡文迪許測出引力常量G，才使得萬有引力定律有了實(shí)用價值C.建立“合力與分力”的概念，用到了等效替代思想D.探究加速度與合力、物體質(zhì)量之間的定量關(guān)系要用到控制變量法【答案】A【解析】【詳解】A．月地檢驗(yàn)是為了驗(yàn)證萬有引力定律，故A錯誤；B．卡文迪許測出引力常量G，才使得萬有引力定律有了實(shí)用價值，故B正確；C．建立“合力與分力”的概念，用到了等效替代思想，故C正確；D．探究加速度與合力、物體質(zhì)量之間的定量關(guān)系要用到控制變量法，故D正確。本題選不正確的，故選A。2.1970年4月24日，我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅1號”發(fā)射成功，經(jīng)過航天人半個世紀(jì)的不懈努力，我國的航天事業(yè)取得了輝煌的成績，實(shí)現(xiàn)了載人航天飛行，開展了月球探測工程，即將建成北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。關(guān)于繞地球做勻速圓周運(yùn)動的人造地球衛(wèi)星，下列說法正確的是（）A.根據(jù)公式v＝r可知軌道半徑越大，衛(wèi)星的速度也越大B.根據(jù)公式a＝r可知軌道半徑越大，衛(wèi)星的加速度也越大C.軌道半徑增大到原來的2倍時，衛(wèi)星需要的向心力減小為原來的D.軌道半徑增大到原來的2倍時，衛(wèi)星需要的向心力減小為原來的【答案】D【解析】【詳解】A.根據(jù)公式可知，軌道半徑越大，衛(wèi)星的速度越小，故選項(xiàng)A錯誤；B.根據(jù)公式可知軌道半徑越大，衛(wèi)星的加速度越小，故選項(xiàng)B錯誤；CD.根據(jù)公式可知，軌道半徑增大到原來的2倍時，衛(wèi)星需要的向心力減小為原來的故選項(xiàng)C錯誤，選項(xiàng)D正確。3.如圖所示，繞過滑輪的輕繩一端固定在豎直墻上，站在地面上的人用手拉著繩的另一端，滑輪下吊著一個小球，處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計(jì)滑輪摩擦。保持B點(diǎn)高度不變，手與繩無相對滑動且球不碰地。在人緩慢向右移動一小段距離的過程中（）A.繩上張力變大 B.人對地面的壓力變大C.滑輪受到繩的作用力不變 D.地面對人的摩擦力變大【答案】C【解析】【詳解】A．滑輪兩邊繩上的力大小相等，人緩慢向右移動一小段距離的過程，滑輪兩邊繩間的夾角變小，根據(jù)解得可知，變小，繩上的張力T變小，A錯誤；B．對人分析有結(jié)合上述解得則人對地面的壓力為可知人對地面的壓力不變，B錯誤；C．對滑輪與小球整體分析可知，滑輪受到繩的作用力為即滑輪受到繩作用力不變，C正確；D．對人分析可知地面對人的摩擦力為可知變小，地面對人的摩擦力變小，D錯誤。故選C。4.豎直正方形框內(nèi)有三條光滑軌道OB、OC和OD，三軌道交于O點(diǎn)，且與水平方向的夾角分別為30°、45°和60°，現(xiàn)將甲、乙、丙三個可視為質(zhì)點(diǎn)的小球同時從O點(diǎn)靜止釋放，分別沿OB、OC和OD運(yùn)動到達(dá)斜面底端，則三小球到達(dá)斜面底端的先后次序是（）A.甲、乙、丙 B.丙、乙、甲C.甲、丙同時到達(dá)，乙后到達(dá) D.不能確定三者到達(dá)的順序【答案】B【解析】【詳解】對乙和丙進(jìn)行分析，設(shè)斜面的傾角為θ，有牛頓第二定律可得下滑的加速度下滑的位移根據(jù)得故傾角越大的下落時間越短，所以丙先到達(dá)底端；對甲乙進(jìn)行分析，同理可得下滑的位移運(yùn)動到底端的時間則甲乙兩物體中，乙運(yùn)動時間短，先到達(dá)底端；三小球到達(dá)斜面底端的先后次序是丙、乙、甲；故ACD錯誤，B正確。故選B。5.如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一曲面，曲面方程為，在軸上有一點(diǎn)P，坐標(biāo)為（0，6m）。從P點(diǎn)將一小球水平拋出，初速度為1m/s。則小球第一次打在曲面上的位置為（不計(jì)空氣阻力）（）A.（3m，3m） B.（2m，4m） C.（1m，1m） D.（1m，2m）【答案】C【解析】【詳解】小球做平拋運(yùn)動，水平方向有豎直方向有球第一次打在曲面上的坐標(biāo)為，有解得，，故球第一次打在曲面上的坐標(biāo)為（1m，1m）。故C正確。6.如圖所示，一半徑為R的豎直圓軌道固定在水平地面上，內(nèi)壁光滑，A為圓軌道的最低點(diǎn)，一質(zhì)量為m，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球，開始時靜止于A點(diǎn)，現(xiàn)給小球一個沿著水平方向的初速度，重力加速度為g，則小球脫離圓軌道時距離A點(diǎn)的高度為（）A.R B. C. D.【答案】C【解析】【詳解】設(shè)小球脫離軌道的位置與圓心的連線與豎直方向的夾角為θ，則由機(jī)械能守恒定律解得則小球脫離圓軌道時距離A點(diǎn)的高度為故選C。7.如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的相同且光滑的兩定滑輪高度相同，跨過滑輪的細(xì)線分別連接質(zhì)量相等的兩物體A和B，A套在光滑水平輕桿上，開始時連接A的細(xì)線與水平桿夾角為，現(xiàn)由靜止釋放A，在A由靜止開始向右運(yùn)動至達(dá)到最大速度的過程中（B始終未碰桿）（）A.A的位移小于B的位移B.B的位移大小為C.B一直處于失重狀態(tài)D.B克服拉力做功的瞬時功率等于拉力對A做功的瞬時功率【答案】BD【解析】【詳解】AB．根據(jù)圖形可知，細(xì)線對A的拉力先做正功，后做負(fù)功，即A的速度先增大后減小，當(dāng)A運(yùn)動至左側(cè)滑輪正下方時，A的速度達(dá)到最大值，此時，A的位移為B的位移為可知，A的位移大于B的位移，B的位移大小為，A錯誤，B正確；C．根據(jù)可知，當(dāng)增大至90°時，B的速度為0，則在A由靜止開始向右運(yùn)動至達(dá)到最大速度的過程中，B的初速度與末速度均為0，則該過程B的速度先增大后減小，即B的加速度方向先向下后向上，B先處于失重狀態(tài)，后處于超重狀態(tài)，C錯誤；D．根據(jù)，，則有D正確。故選BD。8.2021年2月，天問一號火星探測器被火星捕獲，經(jīng)過系列變軌后從“調(diào)相軌道”進(jìn)入“停泊軌道”，為著陸火星做準(zhǔn)備。如圖所示，陰影部分為探測器在不同軌道上繞火星運(yùn)行時與火星的連線每秒掃過的面積，下列說法正確的是（）A.圖中兩陰影部分的面積并不相等B.從“調(diào)相軌道”進(jìn)入“停泊軌道”探測器周期變大C.從“調(diào)相軌道”進(jìn)入“停泊軌道”探測器在P點(diǎn)減速D.探測器在P點(diǎn)的加速度小于在N點(diǎn)的加速度【答案】AC【解析】【詳解】A．根據(jù)開普勒第二定律可知探測器在同一軌道上相等時間內(nèi)與火星的連線掃過的面積相等，但是圖中兩陰影部分不在同一軌道，則面積不相等，故A正確；B．從“調(diào)相軌道”進(jìn)入“停泊軌道”探測器的軌道半長軸變小，根據(jù)開普勒第三定律可知周期變小，故B錯誤；C．從“調(diào)相軌道”進(jìn)入“停泊軌道”探測器做向心運(yùn)動，故探測器在P點(diǎn)減速，故C正確；D．根據(jù)牛頓第二定律可得可知探測器在P點(diǎn)的加速度大于在N點(diǎn)的加速度，故D錯誤。故選AC。9.如圖甲所示，粗糙的水平地面上靜止一長木板，其右端靜止一小黑煤塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）。現(xiàn)用一個水平向右的恒力作用在長木板的右端，作用一段時間后撤去該力，整個過程煤塊、長木板的速度圖像如圖乙所示，已知小黑煤塊與長木板的質(zhì)量相等，之間的動摩擦因數(shù)為與地面間的動摩擦因數(shù)為，小黑煤塊始終沒有從長木板上滑下。重力加速度。則下列說法正確的是（）A.煤塊圖像是①和④線，長木板的圖像是②和③線B.C.時長木板停下D.最終小煤塊在長木板上留下的黑色痕跡長【答案】BCD【解析】【詳解】AB．在上施加拉力后，由圖像知發(fā)生相對滑動，的加速度小于的加速度，可知①線表示運(yùn)動圖線，②線表示運(yùn)動圖線，且故A錯誤，B正確。C．共速后繼續(xù)發(fā)生相對滑動，但減速時加速度小于的，所以④線表示物運(yùn)動圖線，③線表示物運(yùn)動圖線，減速時的加速度滿足：設(shè)從共速到減速到0用時為從共速到減速到0用時為。則所以故C正確。D．由圖線圍成面積表示相對位移知，在內(nèi)相對位移大小從到均靜止，它們的相對位移大小為這部分重合了前面的痕跡，故黑色痕跡長為，D正確。故選BCD。10.如圖所示，一小球套在傾角為37°的固定直桿上，輕彈簧一端與小球相連，另一端固定于水平地面上O點(diǎn)．小球由A點(diǎn)靜止釋放，它沿桿下滑到達(dá)最低點(diǎn)C時速度恰為0．A、C相距0.8m，B是A、C連線的中點(diǎn)，OB連線垂直AC，小球質(zhì)量為1kg，彈簧原長為0.5m，勁度系數(shù)為40N/m，sin37°＝0.6，g取10m/s2．則小球從A到C過程中，下列說法正確的是()A.小球經(jīng)過B點(diǎn)時的速度最大B.小球在B點(diǎn)時的加速度為6m/s2C.彈簧彈力對小球先做正功后做負(fù)功D.小球從A到B過程和從B到C過程摩擦力做功相等【答案】BD【解析】【詳解】A、小球合外力等于0時速度最大，在B點(diǎn)時由于彈簧彈力為k(l－OB)＝40N/m×(0.5－0.3)m＝8N，方向垂直桿向上，重力垂直于桿的分力為mgcosθ＝1×10×0.8N＝8N，方向垂直于桿向下，所以小球在B點(diǎn)時合外力F＝mgsinθ＝1×10×0.6N＝6N，所以經(jīng)過B點(diǎn)時速度不是最大，A錯誤；B、此時加速度,B正確；C、在AB段彈簧彈力與小球位移夾角大于90°，所以做負(fù)功，BC段做正功，C錯誤；D、A、C兩點(diǎn)小球速度為0，由圖形的對稱性知AB過程和BC過程摩擦力做功相等，D正確．選BD．【點(diǎn)睛】本題要求掌握牛頓第二定律，能正確分析小球的受力情況和運(yùn)動情況，要知道小球的合力時速度才最大．二、實(shí)驗(yàn)題（本大題共2小題，每空3分，共18.0分）11.把直尺改裝成“豎直加速度測量儀”．實(shí)驗(yàn)步驟如下，請完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）彈簧的上端固定在鐵架臺上，在彈簧的旁邊沿彈簧長度方向豎直固定一直尺，彈簧上端與直尺的0刻度線對齊。彈簧下端不掛鋼球時，指針在直尺上指示的刻度如圖甲，以此計(jì)作彈簧的原長__________m。（2）彈簧下端掛上鋼球，靜止時指針在直尺上指示的刻度如圖乙．若重力加速度g取，鋼球質(zhì)量為，且彈簧發(fā)生的是彈性形變，則該彈簧的勁度系數(shù)__________．（保留3位有效數(shù)字）（3）取豎直向上為正方向，寫出鋼球豎直加速度a（單位：）隨彈簧長度x（單位：m）變化的函數(shù)關(guān)系式：__________；將直尺不同刻度對應(yīng)的加速度標(biāo)在直尺上，就可用此裝置測量豎直方向的加速度?！敬鸢浮竣?0.200②.12.5③.【解析】【詳解】（1）[1]刻度尺的分度值為1cm，其讀數(shù)為（2）[2]根據(jù)胡克定律代入數(shù)據(jù)可得（3）[3]當(dāng)加速度為時，根據(jù)牛頓第二定律有整理可得12.某同學(xué)利用如圖所示的裝置驗(yàn)證牛頓第二定律。質(zhì)量均為M的滑塊a、b用繞過光滑輕質(zhì)定滑輪的輕繩連接，滑塊b上裝有質(zhì)量不計(jì)、寬度為d的遮光片，測出滑塊b由靜止釋放時光電門距遮光片的高h(yuǎn)，保持h不變，依次在滑塊a下面懸掛n個質(zhì)量均為m的鉤碼（圖中未畫出），并記錄遮光片通過光電門的遮光時間t及對應(yīng)的n。（1）滑塊b通過光電門時的速度大小v=__________（用d、t表示）（2）得到若干組（t，n）后，以____________（填“n”、“”或“n2”）為橫坐標(biāo)，以t2為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)連線，若在誤差允許的范圍內(nèi)，得到的圖像為直線，則牛頓第二定律得到驗(yàn)證。（3）若（2）中作出的圖像的斜率為k，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮=___________。（用相關(guān)物理量的符號表示）【答案】①.②.③.【解析】【詳解】(1)[1]有極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度可得，滑塊b通過光電門時的速度大小(2)[2]由牛頓第二定律有由速度位移關(guān)系式有聯(lián)立可得以t2為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)連線，若在誤差允許的范圍內(nèi)，得到的圖像為直線，則橫坐標(biāo)為；(3)[3]作出的圖像的斜率為可得三、計(jì)算題（本大題共3小題，共38.0分）13.收費(fèi)站ETC專用通道可以不停車拿卡而直接減速通過，且車輛通過收費(fèi)站的最大速度不超過8m/s。一輛以m/s的速度勻速行駛的汽車駛向收費(fèi)站，在距離ETC收費(fèi)口33.6m處開始勻減速，剛好符合要求通過，之后汽車做加速運(yùn)動，加速度大小為減速時加速度大小的，直到速度達(dá)到v0=20m/s，汽車勻速離開收費(fèi)站。（假設(shè)收費(fèi)站的前后都是平直的，汽車減速到8m/s時立即做勻加速運(yùn)動）(1)求汽車勻加速時的加速度大?。?2)求汽車因通過收費(fèi)站而耽誤的時間?！敬鸢浮?1)；(2)【解析】【詳解】(1)汽車進(jìn)入收費(fèi)站前做勻減速直線運(yùn)動，則代入可得減速時的加速度大小a1=5m/s2則加速時的加速度大小為(2)汽車通過收費(fèi)站經(jīng)歷勻減速和勻加速兩個階段，設(shè)勻加速階段的位移為x2，設(shè)兩個階段所用時間分別為t1和t2，則減速階段解得t1=2.4s加速階段則加速和減速的總時間為t=t1+t2=5.4s加速階段總位移若汽車勻速通過，所需的時間汽車因通過收費(fèi)站而耽誤的時間14.我國航天員翟志剛、王亞平、葉光富于2022年4月16日9時56分搭乘神舟十三號載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場成功著陸。返回艙在離地面約6000m的高空打開主傘（降落傘），在主傘的作用下返回艙速度從80m/s降至10m/s，此后可視為勻速下降，當(dāng)返回艙在距離地面1m時啟動反推發(fā)動機(jī)，速度減至0后恰落到地面上。設(shè)主傘所受的空氣阻力為f＝kv，其中k為定值，v為速率，其余阻力不計(jì)。已知返回艙（含宇航員）總質(zhì)量為3000kg，主傘的質(zhì)量忽略不計(jì)，忽略返回艙質(zhì)量的變化，重力加速度g取，設(shè)全過程為豎直方向的運(yùn)動。求：（1）在主傘打開后的瞬間，返回艙的加速度大??；（2）若在反推發(fā)動機(jī)工作時主傘與返回艙之間的繩索處于松弛狀態(tài)，則反推發(fā)動機(jī)在該過程中對返回艙做的功?！敬鸢浮浚?）70m/s2；（2）【解析】【詳解】（1）由牛頓第二定律可知由題意聯(lián)立可得所以加速度大小為70m/s2；（2）從離地一米到速度為0時，由動能定理可知解得15.如圖所示，豎直平面內(nèi)的四分之一圓周軌道半徑，為其圓心；半圓軌道半徑，為其圓心；兩者通過水平軌道平滑連接。長的豎直擋板下邊離地高度為，到擋板的距離。將質(zhì)量的小物塊從四分之一圓周軌道上某處靜止釋放，不計(jì)一切摩擦阻力，重力加速度。（1）