2024学年山东济南第一中学物理高三第一学期期中教学质量检测试题含解析

2024学年山东济南第一中学物理高三第一学期期中教学质量检
测试题
注意事项
1．考生要认真填写考场号和座位序号。

2．试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。

第一部分必须用2B 铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答。

3．考试结束后，考生须将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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，一轻绳上端固定，下端系一木块，处于静止状态．一颗子弹以水平初速度射入木块内(子弹与木块相互作用时间极短，可忽略不计)，然后一起向右摆动直至达到最大偏角．从子弹射入木块到它们摆动达到最大偏角的过程中，对子弹和木块，下列说法正确的是( )
A．机械能守恒，动量不守恒
B．机械能不守恒，动量守恒
C．机械能不守恒，动量不守恒
D．机械能守恒，动量守恒
2、关于运动物体所受的合外力、合外力做的功及动能变化的关系，下列说法正确的是()
A．合外力为零，则合外力做功一定为零
B．合外力做功为零，则合外力一定为零
C．合外力做功越多，则动能一定越大
D．动能不变，则物体所受合外力一定为零
、是它们连线的中垂线上两个位置，3、如图所示，有两个固定的等量异种点电荷，a b
c是它们产生的电场中另一位置，以无穷远处为电势的零点，则以下说法中正确的是（）
、两点场强相同
A．a b
、两点电势相等
B．a b
C．c点电势为正值
D．将一正电荷从a点移到b点电场力做负功
4、如图所示，斜面上的物体在恒力F作用下，沿斜面匀速向上运动。

F的方向平行于斜面，斜面保持静止，则地面对斜面的摩擦力
A．大小可能为零B．方向水平向右
C．方向水平向左D．方向与F的大小有关
5、一列火车由车头和9节相同车箱组成．当该列火车在铁路上加速行驶时，正中间的一节车箱的前端受到的拉力为1F，后端受到的拉力为2F，则1F与2F之比为() A．2：3 B．3：2 C．4：5 D．5：4
6、货车和客车在公路上同一车道行驶，客车在前，货车在后，突然出现紧急情况，两车同时刹车，刚开始刹车时两车相距30m，刹车过程中两车的v-t图像如图所示，则下列判断正确的是（）
A．在t=10s时刻两车发生追尾事故
B．在t=10s时刻之前两车发生追尾事故
C．两车不会追尾，在t=10s时刻两车相距距离为50m
D．两车会在客车停止之后发生追尾事故
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、如图所示，两个物块A、B用轻质弹簧相连接，放置在倾角为300的光滑斜面上，它们的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，C为一垂直斜面的固定挡板，系统处于静止
状态。

现用力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动，当物块B刚离开C时，撤去拉力F，重力加速度为g。

则此过程中（）。

A．物块A沿斜面运动的移动大小为
B．物块A的机械能先增大后减小
C．物块A,B及弹簧所组成的系统机械能一直增大
D．刚撤去拉力瞬间，物块A的加速度大小为g
8、如图所示，小车上有一根固定的水平横杆，横杆左端固定的轻杆与竖直方向成θ角，轻杆下端连接一小铁球；横杆右端用一根细线悬挂一相同的小铁球，当小车做匀变速直线运动时，细线保持与竖直方向成α角，若θ<α，则下列说法中正确的是( )
A．轻杆对小球的弹力方向沿着轻杆方向向上
B．轻杆对小球的弹力方向与细线平行向上
C．小车可能以加速度g tan α向右做匀加速运动
D．小车可能以加速度g tan θ向左做匀减速运动
9、暗物质是二十一世纪物理学之谜，对该问题的研究可能带来一场物理学的革命。

为了探测暗物质，我国在2015年12月17日成功发射了一颗被命名为“悟空”的暗物质探测卫星。

已知“悟空”在低于同步卫星的轨道上绕地球做匀速圆周运动，经过时间t （t小于其运动周期），运动的弧长为s，与地球中心连线扫过的角度为β（弧度），引力常量为G，则下列说法正确的是
A．“悟空”的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度
B．“悟空”的线速度大于第一宇宙速度
C．“悟空”的环绕周期为2
t πβ
D．“悟空”的质量为
3
2 s Gtβ
10、如图所示，小金属块Q放在有光滑小孔的水平桌面上，轻质细线一端固定在Q上，另一端穿过小孔连接金属小球。

保持金属块Q静止，让小球先后在P、P'两个水平面内做匀速圆周运动。

小球在P平面时
A．Q受到桌面的支持力较大
B．Q受到桌面的静摩擦力较小
C．小球运动的角速度较小
D．小球运动的向心加速度较大
三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11．（6分）如图所示,用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证“动量守恒定律”．实验时先让质量为m1的A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下,进入水平轨道后,从轨道末端水平抛出,落到位于水平地面的复写纸上,在下面的白纸上留下痕迹．重复上述操作10次,得到10个落点痕迹．再把质量为m2的B球放在水平轨道末端,让A球仍从位置C由静止滚下,A球和B球碰撞后,分别在白纸上留下各自的落点痕迹,重复操作10次．M、P、N为三个落点的平均位置,未放B球时,A球的落点是P点,0点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点,如图所示．
(1)在这个实验中,为了尽量减小实验误差,两个小球的质量应满足m1__________m2(填“>”或“<”);除了图中器材外,实验室还备有下列器材,完成本实验还必须使用的两种器材是______．
A．秒表
B．天平
C．刻度尺
D．打点计时器
(2)下列说法中正确的是______．
A．如果小球每次从同一位置由静止释放,每次的落点一定是重合的
B．重复操作时发现小球的落点并不重合,说明实验操作中出现了错误
C．用半径尽量小的圆把10个落点圈起来,这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置D．仅调节斜槽上固定位置C,它的位置越低,线段0P的长度越大
(3)在某次实验中,测量出两个小球的质量m1、m2，记录的落点平均位置M、N几乎与OP在同一条直线上,测量出三个落点位置与0点距离OM、OP、0N的长度．在实验误差允许范围内,若满足关系式____________,则可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒;若碰撞是弹性碰撞．那么还应满足关系式____________．(用测量的量表示) (4)在OP、0M、0N这三个长度中,与实验所用小球质量无关的是______,与实验所用小球质量有关的是_________．
(5)某同学在做这个实验时,记录下小球三个落点的平均位置M、P、N,如图所示．他发现M和N偏离了0P方向．这位同学猜想两小球碰撞前后在OP方向上依然动量守恒,他想到了验证这个猜想的办法:连接OP、OM、ON,作出M、N在OP方向上的投影点M′、N′．分别测量出OP、OM′、ON′的长度．若在实验误差允许的范围内,满足关系式：____________则可以认为两小球碰撞前后在OP方向上动量守恒．
12．（12分）某个同学设计了一个电路，既能测量电池组的电动势E和内阻r，又能同时测量未知电阻R x的阻值．器材如下：
A．电池组（四节干电池）
B．待测电阻R x（约l0Ω）
C．电压表V1（量程3V、内阻很大）
D．电压表V2（量程6V、内阻很大）
E．电阻箱R（最大阻值99. 9Ω）
F．开关一只，导线若干
实验步骤如下：
（1）将实验器材连接成如图(a)所示的电路，闭合开关，调节电阻箱的阻值，先让电压表V1接近满偏，逐渐增加电阻箱的阻值，并分别读出两只电压表的读数．
（2）根据记录的电压表V 1的读数U 1和电压表V 2的读数U 2,以12U U 为纵坐标，以对应的电阻箱的阻值R 为横坐标，得到的实验结果如图(b)所示．由图可求得待测电阻R x =____ Ω（保留两位有效数字）．
（3）图(c)分别是以两电压表的读数为纵坐标，以两电压表读数之差与电阻箱阻值的比值21U U R
为横坐标得到结果．由图可求得电池组的电动势E =__V ，内阻r =____Ω；两图线的交点的横坐标为___A ，纵坐标为________V .（结果均保留两位有效数字）
四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13．（10分）在平直路面上以16m/s 速度匀速行驶的汽车，刹车后做匀减速直线运动，加速度的大小为4m/s 2，求刹车后
（1）3s 末汽车的速度；
（2）汽车通过的最大位移；
（3）汽车停止运动前最后1s 内通过的位移．
14．（16分）如图所示，一光滑水平桌面AB 与一半径为R 的光滑半圆形轨道相切于C 点，且两者固定不动．一长L 为0.8 m 的细绳，一端固定于O 点，另一端系一个质量m 1为0.2 kg 的球．当球在竖直方向静止时，球对水平桌面的作用力刚好为零．现将球提起使细绳处于水平位置时无初速释放．当球m 1摆至最低点时，恰与放在桌面上的质量m 2为0.8kg 的小铁球正碰，碰后m 1小球以2 m/s 的速度弹回，m 2将沿半圆形轨道运动，恰好能通过最高点D ．g=10m/s 2,求：
（1）m 2在圆形轨道最低点C 的速度为多大？
（2）光滑圆形轨道半径R 应为多大？
m=kg的重物上系着一条长30cm的细绳，细绳的15．（12分）如图所示，在质量为1
另一端连着一个轻质圆环A，圆环A套在水平的棒上可以滑动，环与棒间的动摩擦因数μ为0.75，另有一条细绳，在其一端跨过光滑定滑轮，定滑轮固定在距离圆环50cm的地方，当细绳的端点挂上重物G，而圆环A将要开始滑动时，（最大静摩擦力等于滑动=，（g取10m/s2）试问：
摩擦力，sin370.6
（1）圆环A受到的摩擦力方向？
（2）角ϕ多大？
（3）长为30cm的细绳的拉力是多少？
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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、C
【解题分析】
从子弹射入木块到它们摆动达到最大偏角的过程中，对子弹和木块组成的系统做圆周运动，合力不等于零，系统的动量不守恒。

机械能有一部分转化为内能，则系统的机械能不守恒，故ABD错误，C正确。

2、A
【解题分析】
如果物体所受的合外力为零，根据W=FS得，那么外力对物体做的总功一定为零，故A 正确；如果合外力做的功为零，但合外力不一定为零．可能物体的合外力和运动方向垂直而不做功，故B错误；根据动能定理可知，如果合外力做功越多，动能变化越大，但是动能不一定越大，故C错误；物体动能不变，只能说合外力不做功，但合外力不一定为零，例如做匀速圆周运动的物体，故D错误．故选A．
点睛：合外力做功和动能变化的关系由动能定理反映．合外力为零，其功一定为零，但合外力功为零，但合外力不一定为零．注意功是标量，公的正负不表示方向． 3、B
【解题分析】
A 、a 、b 两点场强方向均与ac 连线垂直向右，方向相同．a 点处电场线比b 处疏，则a 场强比b 点小．故C 错误；
B 、等量异种点电荷连线的垂直平分线是一条等势线，所以a 点电势与b 点电势相等．故B 正确；
C 、等量异种点电荷连线的垂直平分线是一条等势线，a 、b 点处于同一等势线上，而且这条等势线一直延伸到无穷远处，则a 、b 与无穷远处电势相等，无穷远处电势为零，又该电场电场线由正电荷出发到负电荷终止，故c 点电势比ab 电势低，故c 电势为负，故C 错误；
D 、由于a 、b 电势相等，故将一正电荷从b 点移到c 点电场力不做功，故D 错误； 故选B ；
4、C
【解题分析】
A 、
B 项，以整体为研究对象，在水平方向上受力平衡，则必存在水平摩擦力，且大小等于F 在水平向右方向上的分量，所以摩擦力方向水平向左，摩擦力的方向与F 的大小没有关系，故
C 对；AB
D 错；
故选C
5、D
【解题分析】
设每节车箱受到的阻力为f ，每节车箱的质量为m ，以后四节为研究对象，根据牛顿第二定律可得244F f ma -=，以后五节为研究对象，根据牛顿第二定律可得
155F f ma -=，则有1254
F F =，故D 正确，A 、B 、C 错误； 故选D ．
【题目点拨】
关键是研究对象的选取，根据牛顿第二定律列式求解．
6、D
【解题分析】
AB.在t =10s 之前，客车的速度比货车的速度快，因此客车的位移比货车的位移大，客车在货车前方，因此不会发生追尾事故，故AB 错误；
C.t =10s 时，由图线知两车的速度相等，都为20m/s ，此时两车相距最远；t =10s 时客车的位移大小
11(2040)10m 300m 2
x =⨯+⨯= 货车的位移大小
21(2030)10m 250m 2
x =⨯+⨯= 所以在t =10s 时刻两车相距距离为
x =x 1-x 2+30m=80m
故C 错误；
D.客车在t =20s 时停止运动，根据对称性可知，此时两车的距离与t =0时的距离相同，不会追尾；由图可知货车刹车后发生的位移 213030m 450m 2
x '=⨯⨯= 客车刹车后发生的位移
112040m 400m 2
x '=⨯⨯= 由于21x x ''-=50m >30m ，所以两车会在客车停止之后发生追尾事故，故D 正确．
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、CD
【解题分析】
开始时弹簧的压缩量．当物块B 刚离开C 时，弹簧的伸长量
．所以物块A 沿斜面运动的位移大小为 x=x 1+x 2=，故A 错误。

弹簧
从压缩状态到恢复原长的过程中，弹簧的弹力和拉力F 都对A 做正功，由功能原理知A 的机械能增大。

弹簧从原长到伸长的过程中，由于拉力F 大于弹簧的弹力，除重力以外的力对A 做正功，所以A 的机械能增大，因此A 的机械能一直增大，故B 错误。

由于拉力F 一直做正功，所以由功能原理知：物块A 、B 及弹簧所组成的系统机械能一直增大，故C 正确。

刚撤去拉力瞬间，物块A 的加速度大小
，故D 正确。

故选CD 。

【题目点拨】
本题是连接体问题，关键是正确分析物体的受力情况，判断能量的转化情况。

要灵活运用功能原理分析物体机械能的变化情况。

8、BC
【解题分析】
A. 对细线吊的小球根据牛顿第二定律，得：
mg tan α=ma ，得到a =g tan α
对轻杆固定的小球研究．设轻杆对小球的弹力方向与竖直方向夹角为β，由牛顿第二定律，得：m ′g tan β=m ′a ′
因为a =a ′，得到β=α>θ则轻杆对小球的弹力方向与细线平行，故A 错误，B 正确；
C. 小车的加速度a =g tan α，方向向右，而运动方向可能向右加速，也可能向左减速．故C 正确，D 错误．
故选：BC.
点睛：先对细线吊的小球分析进行受力，根据牛顿第二定律求出加速度．再对轻杆固定的小球应用牛顿第二定律研究，得出轻杆对球的作用力方向．加速度方向确定，但速度可能有两种，运动方向有两种．
9、AC
【解题分析】
由题意可知考查环绕天体运动规律、天体质量计算，根据万有引力定律、牛顿第二定律分析计算可得。

【题目详解】
A ．“悟空”到地球球心的距离小于同步卫星到地球球心的距离，由公式2M a G r
=可知“悟空”的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度，故A 正确；
B ．第一宇宙速度指的是环绕地球表面转动时的速度，取“悟空”为研究对象，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律可得 2
2Mm v G m r r
=
v =因“悟空”轨道半径大，其线速小于第一宇宙速度，故B 错误；
C ．设“悟空”的环绕周期为T ，由
2T t πβ=
可得
T =2t πβ
故C 正确；
D ．设地球质量为M ，“悟空”质量为m ，由牛顿第二定律可得
22
Mm G mr r ω= 由角速的定义式可得 t ωβ
=
联立可得地球的质量为
M =3
2s Gt β
无法计算出“悟空”的质量，故D 错误。

【题目点拨】
环绕规律：轨道半径越大，线速度越小、角速度越小、周期越长、向心加速度越小；利用环绕天体的轨道半径、周期只能计算中心天体的质量，无法计算环绕天体的质量。

10、BC
【解题分析】
A ．金属块Q 保持在桌面上静止，根据平衡条件得知，
Q 受到桌面的支持力等于其重力，保持不变。

故A 不符合题意。

BC ．设细线与竖直方向的夹角为θ，细线的拉力大小为T ，细线的长度为L 。

P 球做匀速圆周运动时，由重力和细线的拉力的合力提供向心力，如图，则有
拉力为：cos mg T θ
= 根据牛顿第二定律：mgtanθ=mω2Lsinθ，解得角速度：
cos g L ωθ
=使小球改到一个更低一些的水平面上作匀速圆周运动时，θ减小，cosθ增大，则细线拉
力T 减小，角速度减小。

对Q 球，由平衡条件得知，Q 受到桌面的静摩擦力将减小。

故BC 符合题意。

D ．根据牛顿第二定律：mgtanθ=ma ，可得小球运动的向心加速度为：
a=gtanθ
θ减小，tanθ减小，所以向心加速度较小。

故D 不符合题意。

三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11、>； BC ； C ； 112m OP m OM m ON ⋅=⋅+⋅ ；
222112m OP m OM m ON ⋅=⋅+⋅ ； OP ； OM 和ON ；
112m OP m OM m ON ⋅=⋅+⋅ ；
【解题分析】
明确实验原理，从而确定需要测量哪些物理量； 在该实验中，小球做平抛运动，H 相等，时间t 就相等，水平位移x=vt ，与v 成正比，因此可以用位移x 来代替速度v ，根据水平方向上的分运动即可验证动量守恒；根据动量守恒定律以及平抛运动规律可确定对应的表达式；
【题目详解】
解：(1)为了防止入射球碰后反弹，应让入射球的质量大于被碰球的质量；
小球离开轨道后做平抛运动，小球在空中的运动时间相同，小球的水平位移与其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，实验需要验证：
101122m v m v m v =+，因小球均做平抛运动，下落时间相同，则可知水平位移x =vt ，因
此可以直接用水平位移代替速度进行验证，故有112·
··m OP m OD m ON =+，实验需要测量小球的质量、小球落地点的位置，测量质量需要天平，测量小球落地点的位置需要毫米刻度尺，因此需要的实验器材有：BC ；
(2)AB 、由于各种偶然因素，如所受阻力不同等，小球的落点不可能完全重合，落点应当比较集中，但不是出现了错误，故A 、B 错误；
C 、由于落点比较密集，又较多，每次测量距离很难，故确定落点平均位置的方法是最小圆法，即用尽可能最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表落点的平均位置，故C 正确；
D 、仅调节斜槽上固定位置C ，它的位置越低，由于水平速度越小，则线段OP 的长度越小，故D 错误．
故选C ；
(3)若两球相碰前后的动量守恒，则101122m v m v m v =+，又
0OP v t =，1OM v t =，2ON v t =，代入得：112m OP m OM m ON =+， 若碰撞是弹性碰撞，满足动能守恒，则：222101122111222
m v m v m v =+，代入得; 222112···m OP m OM m ON =+；
(4)根据实验原理可知，OP 是放一个小球时的水平射程，小球的速度与质量无关，故OP 与质量无关；而碰后两球的速度与两球的质量有关，所以碰后水平射程与质量有关，故OM 和ON 与质量有关；；
(5)如图所示,连接OP 、OM 、ON ,作出M 、N 在OP 方向上的投影点M ′、N ′，如图所示；分别测量出OP 、OM ′、ON ′的长度．若在实验误差允许范围内,满足关系式 112···m OP m OM m ON ='+'，则可以认为两小球碰撞前后在OP 方向上动量守恒． 12、8.0 6.0 4.0 0.50 4.0
【解题分析】
(2)[1]串联电路电流处处相等，由图（a ）所示电路图可知：
12X X
U U I R R R ==+ 则：
1211X
U R U R =+ 则12
U R U -图象的斜率： 13116X k R -=
= 解得：
R X =8.0Ω
(3)[2][3]由图（a ）所示电路图可知：
21U U I R
-= 212U U U R
--图线是电源的U -I 图象，由图示图象可知，电源电动势：E =6.0V ，电源内阻：
1216 4.01.5U r U U R
∆=
==Ω-∆ [4][5]211U U U R --图线是R X 的U -I 图象，两图线交点反应的是电源与定值电阻直接串联时的情况，交点的横坐标：
60.50A 8.0 4.0
X E I R r ===++ 纵坐标：
U =E -Ir =6-0.50×4=4.0V
四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13、（1）4m/s （2）32m （3）2m
【解题分析】
（1）3s 末汽车的速度:()01643/4/v v at m s m s =+=-⨯=
（2）根据2002v ax -=，可得：()
2201632224v x m m a --===⨯- （3）将汽车最后1s 的运动看做初速度为零的匀加速直线运动，
2211'41222
x a t m m ==⨯⨯= 14、①1.5m/s ②0.045m
【解题分析】
（1）球m 1摆至最低点的过程中，根据机械能守恒定律求出到最低点时的速度，碰撞过程，根据动量守恒列式求碰后m 1的速度．
（1）m 1沿半圆形轨道运动，根据机械能守恒定律求出m 1在D 点的速度．恰好能通过最高点D 时，由重力提供向心力，由牛顿第二定律可求出R ．
【题目详解】
（1）设球m 1摆至最低点时速度为v 0，由小球（包括地球）机械能守恒： 211012
m gL m v = ，解得v 0=4m/s m 1与m 1碰撞，动量守恒，设m 1、m 1碰后的速度分别为v 1、v 1．
选向右的方向为正方向，则：
m 1v 0=m 1v 1+m 1v 1
代入数值解得：v 1=1.5 m/s
（1）m 1在CD 轨道上运动时，由机械能守恒有：
22202211(2)22
D m v m g R m v =+ …① 由小球恰好通过最高点D 点可知，重力提供向心力，即：
222D m v m g R
= …② 由①②解得：R=0.045m
【题目点拨】
本题主要考查了动量守恒、机械能守恒定律、向心力公式的应用，要知道小球恰好通过最高点时，由重力提供向心力．
15、（1）水平向右；（2）90（3）8N
【解题分析】
（1）圆环A 将要开始滑动时，圆环A 受到的拉力的方向沿斜左下方，将其分解成水平向左和竖直向下的两个分力，其中水平向左的分力与摩擦力平衡，所以圆环A 所受的摩擦力方向水平向右；
（2）圆环是轻质的，所以不考虑其重力，当圆环A 将要开始滑动，其所受的静摩擦力刚好达到最大值，有：
f N μ=
对圆环A 进行受力分析，根据平衡条件有：
cos 0N T μθ-=
sin 0N T θ-= 解得：4tan 3
θ=
所以53θ=︒
由于AO =30cm ，AB =50cm ，由几何关系得： 90ϕ=︒
（3）按如图所示选取坐标轴，根据m 处于平衡状态，对其受力分析，如图所示：
根据平衡条件有： cos sin G T mg θθ+= cos sin 0T G θθ-= 解得：T =8N ．。