2024届吉林省长春市榆树一中物理高三第一学期期中学业水平测试模拟试题含解析

2024届吉林省长春市榆树一中物理高三第一学期期中学业水平
测试模拟试题
考生须知：
1．全卷分选择题和非选择题两部分，全部在答题纸上作答。

选择题必须用2B 铅笔填涂；非选择题的答案必须用黑色字迹的钢笔或答字笔写在“答题纸”相应位置上。

2．请用黑色字迹的钢笔或答字笔在“答题纸”上先填写姓名和准考证号。

3．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，在草稿纸、试题卷上答题无效。

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，物块A 放在木板B 上，A 、B 的质量均为m ，A 、B 之间的动摩擦因数为μ，B 与地面之间的动摩擦因数为3
μ．若将水平力作用在A 上，使A 刚好要相对B 滑动，此时A 的加速度为a 1；若将水平力作用在B 上，使B 刚好要相对A 滑动，此时B 的加速度为a 2，则a 1与a 2的比为（ ）
A ．3:4
B ．3:5
C ．1:3
D ．4:5
2、如图所示，P 是水平面上的圆弧凹槽。

从高台边B 点以速度0v 水平飞出的小球，恰能以固定在某位置的凹槽的圆弧轨道的左端A 沿圆弧切线方向进入轨道。

O 是圆弧的圆心，1θ是OA 与竖直方向的夹角，2θ是BA 与竖直方向的夹角，则
A ．12ot θtan θ2c =
B ．12tan θtan θ2=
C ．12cot θcot θ2=
D ．12tan θcot θ2=
3、汽车甲和乙在同一公路上做直线运动，下图是它们运动过程中的U-t 图像，二者在t 1和t 2时刻的速度分别为v 1和v 2，则在t 1到t 2时间内
A ．t 1时刻甲的加速度小于乙的加速度
B ．乙运动的加速度不断增大
C ．甲与乙间距离越来越大
D ．乙的平均速度等于122
v v + 4、如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道I ，然后在Q 点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则（）
A ．该卫星的发射速度必定大于11. 2 km/s
B ．卫星在同步轨道II 上的运行速度大于7. 9 km/s
C ．在轨道I 上，卫星在P 点的速度小于在Q 点的速度
D ．卫星在Q 点通过加速实现由轨道I 进入轨道II
5、某幼儿园举行套圈比赛，图为一名儿童正在比赛，他将圈从A 点水平抛出，圈正好套在地面上B 点的物体上，若A 、B 间的距离为S ，A 、B 两点连线与水平方向的夹角为θ，重力加速度为g ，不计圈的大小，不计空气的阻力．则圈做平抛运动的初速度为( )
A ．sin 2cos gs θ
B ．2sin gs θ
C tan 2gs θ
D 2tan gs θ
6、 “嫦娥五号”探测器由轨道器、返回器、着陆器等多个部分组成．探测器预计在2017年由“长征五号”运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空，自动完成月面样品采集，
并从月球起飞，返回地球，带回约2 kg 月球样品．某同学从网上得到一些信息，如表格中的数据所示，请根据题意，判断地球和月球的密度之比为( ) 地球和月球的半径之比 0R R =4 地球表面和月球表面的重力加速度之比 0
g g =6 A ．23 B ．32
C ．4
D ．6 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、下列说法中正确的是
A ．一定量100°C 的水变成100°C 的水蒸气，其分子之间的势能增加
B ．当两分子间距离大于平衡位置的间距时，分子间的距离越大，分子势能越小
C ．热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”
D ．.悬浮在水中的花粉颗粒不停地做无规则运动，这反映了水分子运动的无规则性 E.单位时间内，气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少，气体的压强不一定减小
8、如图所示，将质量为2m 的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m 的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为d ，杆上的A 点与定滑轮等高，杆上的B 点在A 点下方距离为d 处。

现将环从A 处由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法正确的是（ ）
A ．环到达
B 处时，重物上升的高度h = 2d
B ．环能下降的最大高度为
43d C ．环运动到B 处的速度为()322gd -D ．小环运动过程中，轻绳中的张力不可能大于2mg
9、如图所示，实线表示一簇关于x 轴对称的等势面，在轴上有A 、B 两点，则（ ）
A．A点场强小于B点场强
B．A点场强方向指向x轴负方向
C．A点场强大于B点场强
D．A点电势高于B点电势
10、如图所示，半径为R=0.4m的圆形光滑轨道固定在竖直平面内，圆形轨道与光滑固定的水平轨道相切．可视为质点的质量均为m=0.5kg的小球甲、乙用轻杆连接，置于圆轨道上，小球甲与圆心O点等高，小球乙位于圆心O的正下方．某时刻将两小球由静止释放，最终它们在水平面上运动．g=10m/s2.则( )
A．两小球最终在水平面上运动的速度大小为2m/s
B．甲小球下滑到圆形轨道最低点时重力的功率为10W
C．甲小球下滑到圆形轨道最低点时对轨道压力的大小为5N
D．整个过程中轻杆对乙做的功为1J
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）某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、滑块、细沙。

当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态。

若你是小组成员，要完成该实验，则：
（1）你认为还需要的实验器材有______。

（2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的条件是_______，实验时首先要做的步骤是_________。

（3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M，往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m，让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1＜v2）。

则本实验最终要验证的数学表达式为_______。

12．（12分）用如图所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”的实验．
（1）先将打点计时器接通电源，让重锤从高处由静止开始下落．打点计时器每经过0.02s重锤拖着的纸带上打出一个点，下图中的纸带是实验过程中打点计时器打出的一条纸带．打点计时器打下0点（图中未标出）时，重锤开始下落，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点．刻度尺0刻度线与0点对齐，A、B、C三个点所对刻度如图2所示．打点计时器在打出B点时重锤下落的高度B h=__________cm，下落的速度v=__________m/s（计算结果保留3位有效数字）．
为
B
（2）若当地重力加速度为g，重锤由静止开始下落h时的速度大小为v，则该实验需要验证的关系式为___________．
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）如图，一个质量为m=0.6kg的小球以某一初速度从P点水平抛出，恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧(不计空气阻力，进入圆弧时速度不变)，已知圆弧的半径R=0.5m，θ=53∘，小球到达A点时的速
度v A=5m/s(sin53∘=0.8，cos53∘=0.6,取g=10m/s2).求：
(1) P点与A点的水平距离和竖直高度；
(2)小球到达圆弧最高点C时对轨道的压力。

14．（16分）如图所示，一对平行金属板M、N长为L，相距为d，O1O2为中轴线。

当两板间加电压U MN=U0时，两板间为匀强电场，忽略两极板外的电场。

某种带负电的粒子从O1点以速度v0沿O1 O2方向射入电场，粒子恰好打在上极板M的中点，粒子重力忽略不计。

(1)求带电粒子的比荷；
(2)若M、N间加如图乙所示的交变电压，其周期，从t=0开始，前内U MN=2U，后内U MN= -U，大量的上述粒子仍然以初速度v0沿O1O2方向持续射入电场，最终所有粒子恰好能全部离开电场而不打在极板上，求U的值；
(3)同(2)，求所有粒子在运动过程偏离中轴线最远距离的最大值Y与最小值y的比值. 15．（12分）如图所示，长为l=1m的绳子下端连着质量为m=1kg的小球，上端悬于天花板上，把绳子拉直，绳子与竖直线夹角为60°，此时小球静止于光滑的水平桌面上.问:（g取10 m/s2）
（1）当球以ω1=4rad/s作圆锥摆运动时，绳子张力T1为多大? 桌面受到压力1N 为多大?
（2）当球以ω2=6rad/s 作圆锥摆运动时，绳子张力T 2及桌面受到压力2N '各为多大?
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】
当水平力作用在A 上，使A 刚好要相对B 滑动，临界情况是A 、B 的加速度相等，隔离对B 分析，根据牛顿第二定律：123mg mg ma μ
μ-⋅=，解得B 的加速度为：
13B g
a a μ==
当水平力作用在B 上，使B 刚好要相对A 滑动，此时A 、B 间的摩擦力刚好达到最大，A 、B 的加速度相等，根据牛顿第二定律：2mg ma μ=，解得：
2A a a g μ==
可得：
a 1：a 2=1：3
A ．3:4。

故A 不符合题意。

B ．3:5。

故B 不符合题意。

C ．1:3。

故C 符合题意。

D ．4:5。

故D 不符合题意。

2、B
【解题分析】
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，速度与水平方向的夹角为1θ，则有：
100
tan θy
v gt v v == 位移与竖直方向的夹角为2θ，则有：
00
222tan θ12
v t v x y gt gt ===
联立可得：
12tan θtan θ2=
A. 12ot θtan θ2c =与分析不符，故A 错误；
B. 12tan θtan θ2=与分析相符，故B 正确；
C. 12cot θcot θ2=与分析不符，故C 错误；
D. 12tan θcot θ2=与分析不符，故D 错误。

3、A
【解题分析】
试题分析：在速度-时间图象中每一点表示该时刻所对应的速度，图线上每一点切线的斜率表示物体的瞬时加速度，根据图象的斜率可知加速度的变化；由速度公式可求得位移及平均速度．
v-t 图像的斜率表示加速度，所以1t 时刻甲的加速度小于乙的加速度，乙的斜率越来越小，所以加速度越来越小，A 正确B 错误；由于甲乙不知道t=0时刻甲乙两车的位置关系，则无法判断两者间的距离如何变化，C 错误；甲做匀减速直线运动，在t 1和t 2时间内，甲的平均速度为122
v v +，由于乙的位移小于甲的位移，故乙的平均速度122
v v v +<，D 错误． 4、D
【解题分析】
了解同步卫星的特点和第一宇宙速度、第二宇宙速度的含义，当万有引力刚好提供卫星所需向心力时，卫星正好可以做匀速圆周运动：若是“供大于需”，则卫星做逐渐靠近圆心的运动；若是“供小于需”，则卫星做逐渐远离圆心的运动.
【题目详解】
11.2km/s 是卫星脱离地球束缚的发射速度，而同步卫星仍然绕地球运动，故A 错误；
7.9km/s 即第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度，而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，根据v
的表达式v =现，同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故B 错误；根据开普勒第二定律，
在轨道I 上，P 点是近地点，Q 点是远地点，则卫星在P 点的速度大于在Q 点的速度，故C 错误；从椭圆轨道Ⅰ到同步轨道Ⅱ，卫星在Q 点是做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须卫星所需向心力大于万有引力，所以应给卫星加速，增加所需的向心力，故D 正确；故选D ．
【题目点拨】
本题考查万有引力定律的应用，知道第一宇宙速度的特点，卫星变轨也就是近心运动或离心运动，根据提供的万有引力和所需的向心力关系确定．
5、B
【解题分析】
由题可知，小球做平抛运动的水平位移cos x s θ=，下落的高度sin h s θ=，下落的时
间t ==
，则初速度0cos x v t ==B 正确． 综上所述本题答案是：B
6、B
【解题分析】
在地球表面，重力等于万有引力，故
2
Mm mg G
R = 解得 G
gR M 2
= 故密度
2
33443
gR M g G V GR R ρππ==＝ 同理．月球的密度
000
34g GR ρπ= 故地球和月球的密度之比
00013642
gR g R ＝ρρ=⨯= 故选B 。

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、ADE
【解题分析】
A.温度是分子的平均动能的标志，一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，吸收热量而其分子的平均动能不变，分子之间的势能增加。

故A 正确；
B.当两分子间距离大于平衡位置的间距0r 时，分子力表现为引力，故随分子间的距离增大，分子力做负功，分子势能增大，故B 错误；
C.热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他方面的变化”，故C 错误；
D.布朗运动是悬浮在水中的花粉颗粒的运动，是由于受到水分子的撞击不平衡而发生的，故反映了水分子的永不停息的无规则运动，故D 正确；
E.气体的压强与单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数以及分子对器壁的平均撞击力有关，若温度升高，分子对器壁的平均撞击力增大，单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少，气体的压强不一定减小；故E 正确。

8、BC
【解题分析】
A ．根据几何关系有，环从A 下滑至
B 点时，重物上升的高度
h d =-
故A 错误；
B ．设环下滑到最大高度为H 时环和重物的速度均为0，此时重物上升的最大高度为
max h d =
根据机械能守恒有
2)mgH mg d =
解得
43
H d = 故B 正确；
C ．在B 点，对环的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，有
v 环cos45°=v 物
根据系统机械能守恒定律可得
22112+222
mgd mgh mv mv -=
⨯环物 解得环的速度
v 环故C 正确；
D ．环从A 点释放时，重物有向上的加速度，绳子的拉力大于重力，故D 错误。

故选BC 。

9、AD
【解题分析】
等差等势面越密的地方电场强度越大，所以B A E E >，故A 正确，C 错误；电场线与等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面，所以A 点场强方向指向x 轴正方向，故B 错误；沿着电场线电势逐渐降低，故A 点电势高于B 点电势，故D 正确．所以A D 正确，BC 错误．
10、AD
【解题分析】
整个过程中，甲、乙组成的系统机械能守恒，最后两者的速度大小相等，应用机械能守恒：2122
mgR mv =⨯，得2m/s v =，选项A 正确；下滑到最低点时速度水平，重力的功率为0，选项B 错误；甲小球下滑到最低点时，重力与支持力的合力提供向心力
2
N v F mg m R
-=，解得210N N F mg ==，由牛顿第三定律得，甲小球下滑到最低点对轨道压力的大小为10N ，选项C 错误；整个过程中对乙受力分析可知，重力不做功，乙小球动能的增量等于轻杆对乙做的功211J 2
W mv ==，选项D 正确；故选AD ． 点睛：本题关键时明确两个球的系统机械能守恒，而单个球的机械能不守恒，同时要结合动能定理分析杆对单个物体的做功情况，还要找到向心力来源．
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、刻度尺、天平 沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量 平衡摩擦力 22211()2
M v m L v g -= 【解题分析】
(1)[1]本实验需要用到天平测量小车和砂桶的质量，需要刻度尺测量纸带长度。

(2)[2]沙和沙桶加速下滑，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T ，根据牛顿第二定律，对沙和沙桶有
mg T ma -=
对滑块，有
T Ma =
解得
1Mmg mg T m M m M
==++
由此可知当M m 时，有T mg ≈，即要满足沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量。

[3] 滑块下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一端垫高。

(3)[4]合外力做的总功为
W mgL =
动能增加量为
22211122
k E Mv Mv ∆=- 则需要验证的数学表达式为
22211122
mgL Mv Mv =- 12、19.40cm 1.94m/s gh=
212
v 【解题分析】 （1）A 、B 、C 三个点所对刻度如图所示，打点计时器在打出B 点时重锤下落的高度为：19.40cm B h =，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上B 点时小车的瞬时速度大小，为：
0.23450.1570 1.94m/s 20.02
B v -==⨯． （2）若当地重力加速度为g ，重锤由静止开始下落h 时的速度大小为v ，减小的重力势能为：Δp E mgh =，动能的增量为：2k 1Δ2E mv =
， 则该实验需要验证的关系式是：212
gh v =．
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) 1.2m x =,0.8m h = (2) 4.8N F '=,方向竖直向上
【解题分析】
（1）小球恰好从光滑圆弧ABC 的A 点的切线方向进入圆弧，则小球到A 点的速度与水平方向的夹角为θ，所以：v 0=v x =v A cosθ=5×0.6m/s=3m/s
v y =v A sinθ=5×0.8m/s=4m/s
由v y =gt ，得 t= y v g =0.4s 由平抛运动的规律得：P 点与A 点的水平距离 x=v 0t=3×
0.4m=1.2m 高度 h=12gt 2=12×10×0.42m=0.8m （2）由A 到C 由动能定理：
2211(1cos )22C A mv mv mgR θ-=-+ 在C 点，由圆周运动向心力公式得：F C +mg=m 2C v R
代入数据解之得：F C =4.8N
由牛顿第三定律得：小球对轨道的压力大小为4.8N ，方向竖直向上．
【题目点拨】
本题是动能定理、平抛运动和圆周运动相结合的典型题目，除了运用平抛运动和圆周运动的基本公式外，求速度的问题，动能定理不失为一种好的方法．
14、 (1)
(2) (3) 【解题分析】
(1)设粒子经过时间t 0打在M 板中点，沿极板方向有：
垂直极板方向有：
加速度
联立解得：
(2)粒子通过两板时间，从t =0时刻开始，粒子在两板间运动时，每个电压变化
周期的前三分之一时间内方向垂直极板的加速度大小为：
或在每个电压变化周期的后三分之二时间内方向垂直极板的加速度大小为：
所有粒子刚好能全部离开电场而不打在极板上，可以确定在t =nT 或
(n =0,1,2…）时刻进入电场的粒子恰好分别从极板右侧上、下边缘处飞出．它
们在电场方向偏转的距离最大，则：
可解得： (3) 可以确定在t =nT 或T （n=0，1，2…）时刻进入电场的粒子恰好分别从极板右侧上、下边缘处飞出．它们在运动过程中电场方向偏转的距离最大，则偏离中轴线最大位移为：
在所有粒子刚好能全部离开电场而不打在极板上，可以确定在 或
(n =0,1,2...)（n =0，1，2…）时刻进入电场的粒子恰好从中轴线飞出．它们在
运动过程中电场方向偏转的距离最小，则偏离中轴线最小位移为：
所以粒子在运动中偏离中轴线最小位移与最大位移比值的大小为：
．
【题目点拨】
本题考查带电粒子在电场中的运动，关键要正确分析带电粒子的运动情况，要掌握电场中类平抛运动的研究方法：运动的合成与分解法，运用动力学规律解答．
15、（1）16N ；2N （2）36N ；0
【解题分析】
当小球刚好与水平面接触时，受力如图；对小球，由牛顿第二定律
200sin sin T m l θωθ= 0cos T mg θ= 故临界角速度05/cos g rad s l ωθ
== （1）10ωω<，根据小球受力情况可得：
211sin sin T m l θωθ=
11cos T N mg θ+=
绳子的张力：21116T m l N ω==
11cos 2N mg T N θ=-=
由牛顿第三定律，桌面受到的压力：'112N N N ==.
（2）20ωω>，小球离开斜面，绳子与竖直方向夹角为α，故受力又如图.
222sin sin T m l αωα=
20N =
绳子的张力：22236T m l N ω==
N 2=0，由牛顿第三定律，桌面受到的压力：'220N N ==.。