山東省煙臺市2025屆高三上學期期中學業(yè)水平診斷物理試題 含解析

2024—2025學年度第一學期期中學業(yè)水平診斷高三物理注意事項：1．答題前，考生先將自己的姓名、考生號、座號填寫在相應(yīng)位置。2．選擇題答案必須用鉛筆（按填涂樣例）正確填涂；非選擇題答案必須用0.5毫米黑色簽字筆書寫，字體工整、筆跡清楚。3．請按照題號在各題目的答題區(qū)域內(nèi)作答，超出答題區(qū)域書寫的答案無效；在草稿紙、試題卷上答題無效。保持卡面清潔，不折疊、不破損。一、單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。每小題只有一個選項符合題目要求。1.如圖所示，圖（a）為甲、乙兩物體的圖像，圖（b）為丙、丁兩物體的圖像，下列說法正確的是（）A.甲、乙兩物體在內(nèi)做勻速直線運動B.丙、丁兩物體在時相遇C.內(nèi)，甲、乙兩物體速度越來越小D.內(nèi)，丙、丁兩物體的加速度均越來越大【答案】D【解析】【詳解】A．甲、乙兩物體在內(nèi)的位移不變，表示靜止，故A錯誤；B．丙、丁兩物體在時有共同速度，圖像與時間軸圍成的面積表示位移，內(nèi)丁的位移大，但不知道時刻的位置，時丙、丁兩物體不一定相遇，故B錯誤；C．圖像的斜率表示速度，內(nèi)，甲、乙兩物體速度越來越大，故C錯誤；D．圖像的斜率表示加速度，內(nèi)，丙、丁兩物體的加速度均越來越大，故D正確。故選D。2.剛結(jié)束的巴黎奧運會，跳水運動員全紅嬋以絕對實力奪得女子跳水十米臺冠軍，衛(wèi)冕成功。從全紅嬋起跳到入水，若整個運動過程空氣阻力忽略不計，下列說法正確的是（）A.運動員在最高點時的速度為零B.運動員在上升和下降過程中均處于超重狀態(tài)C.運動員由靜止起跳到最高點的過程中機械能不守恒D.起跳過程跳臺對運動員作用力的沖量等于運動員動量的變化量【答案】C【解析】【詳解】A．運動員做斜拋運動，水平方向做勻速直線運動，可知，運動員在最高點時的速度不為零，故A錯誤；B．運動員在上升和下降過程中，加速度方向豎直向下，可知，在上升和下降過程中均處于失重狀態(tài)，故B錯誤；C．運動員由靜止起跳到最高點的過程中，消耗了人體的生物能，生物能轉(zhuǎn)化為運動員的機械能，可知，運動員由靜止起跳到最高點的過程中機械能不守恒，故C正確；D．起跳過程，以豎直向上為正方向，重力沖量為負值，根據(jù)動量定理有解得可知，跳臺對運動員作用力的沖量大于運動員動量的變化量，故D錯誤。故選C。3.如圖所示，在一端封閉、長約1m玻璃管內(nèi)注滿清水，水中放一個紅蠟做的小圓柱體A，將玻璃管的開口端用橡膠塞塞緊，把玻璃管倒置，在蠟塊相對玻璃管勻速上升的同時將玻璃管緊貼著黑板沿水平方向向右移動，圖中虛線為蠟塊的實際運動軌跡，關(guān)于蠟塊的運動，下列說法正確的是（）A.速度不斷增大 B.速度先增大后減小C.運動的加速度保持不變 D.運動的加速度先水平向左后水平向右【答案】B【解析】【詳解】AB．由圖可知，在水平方向上，蠟塊受到的合外力先指向右側(cè)，故蠟塊向右做勻加速直線運動；之后，蠟塊受到的合外力指向左側(cè)，故蠟塊向右做勻減速直線運動，故蠟塊水平方向的速度先增大后減小，而蠟塊在豎直方向上做勻速直線運動，故蠟塊合速度先增大后減小，故A錯誤，B正確；CD．由上分析，可知蠟塊運動的加速度方向先向右再向左，故加速度發(fā)生變化，故CD錯誤。故選B。4.為測試某新車的性能，試驗員駕駛該車在某實驗路面上勻速行駛，運動過程中，前方空氣與車作用后迅速與車共速，產(chǎn)生空氣阻力。假設(shè)車頭碰到空氣前，空氣的速度為零，已知該車的迎風面積為，空氣密度為。在某次實驗時，該車勻速運動時功率為，若忽略車與地面的摩擦力，則該實驗條件下空氣阻力的表達式為（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【詳解】設(shè)時間內(nèi)，與該車碰撞空氣的質(zhì)量為對空氣，根據(jù)動量定理則有由牛頓第三定律可知，空氣對車的阻力汽車勻速運動時，則有聯(lián)立解得故選A。5.如圖甲所示，維修工人給屋頂進行加固維修，維修過程中，一位工人將材料從屋頂斜坡的底處A點斜向上拋出，另一位工人在斜坡頂部接住，簡化圖如圖乙所示。把材料看作質(zhì)點，屋頂看作傾角為的斜面，忽略空氣阻力，工人以大小為、方向與斜面成的初速度將材料拋出，另一位工人恰好接住，已知重力加速度為，則材料在空中運動的時間為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【詳解】將小球的運動在沿斜面方向和垂直斜面方向分解，垂直斜面方向的初速度為垂直斜面方向的加速度為小球運動的時間為故選B。6.如圖所示，一表面粗糙的圓錐形漏斗，其內(nèi)表面與水平方向之間的傾角，有一質(zhì)量為的小物塊（可視為質(zhì)點）被放在漏斗內(nèi)表面上，物塊與漏斗豎直軸線的距離為，與漏斗傾斜內(nèi)表面間的動摩擦因數(shù)為0.5，現(xiàn)使該漏斗繞豎直方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，要使物塊相對漏斗保持靜止，已知重力加速度為，最大靜摩擦等于滑動摩擦力，，則漏斗轉(zhuǎn)動的角速度取值范圍是（）A. B.C. D.【答案】A【解析】【詳解】對物體受力分析，當轉(zhuǎn)速較小時，物體有下滑趨勢，物體受力情況如圖所示，并建立如圖所示的坐標系，則有聯(lián)立解得同理，當轉(zhuǎn)速較大時，物體有上滑趨勢，摩擦力沿斜面向下，則有解得所以漏斗轉(zhuǎn)動的角速度取值范圍是故選A。7.如圖所示，兩質(zhì)量均為的甲乙兩物體疊放在水平地面上，已知甲、乙間的動摩擦因數(shù)，物體乙與地面間的動摩擦因數(shù)?，F(xiàn)用水平拉力作用在物體乙上，使兩物體一起沿水平方向向右以速度做勻速直線運動，已知；最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，乙物體足夠長。如果運動過程中突然變?yōu)榱?，則甲、乙最終均相對地面靜止時，甲在乙上的劃痕長度為（）A.0 B. C. D.【答案】C【解析】【詳解】若甲、乙相對靜止，則甲物體所受摩擦力故二者相對滑動，由牛頓第二定律可得，解得，可得可知乙先停止運動，甲后停止運動。根據(jù)，甲在乙上的劃痕長度為故選C。8.如圖所示，一傾角的固定斜面上有甲、乙兩柱體，兩柱體的截面分別為半徑均為的圓和四分之一圓，甲的左側(cè)頂著一塊垂直斜面的擋板。若甲的質(zhì)量是乙的質(zhì)量的2倍，柱體的曲面和擋板可視為光滑，現(xiàn)將擋板緩慢地沿斜面向上移動，直到圓柱體甲剛要落至斜面為止，整個過程乙始終保持靜止，那么乙與斜面間動摩擦因數(shù)的最小值為（）A.2 B. C. D.【答案】D【解析】【詳解】對甲受力分析，圓柱體甲剛要落至斜面時，擋板對甲的彈力最大，乙對甲的彈力最大，如圖由幾何關(guān)系，可得解得根據(jù)邊角關(guān)系，可知在力的平行四邊形中，有對甲、乙整體受力分析，如圖由平衡條件，可得，又聯(lián)立，解得故選D。二、多項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。9.2024年8月1日，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征三號乙運載火箭，成功將“互聯(lián)網(wǎng)高軌衛(wèi)星02星”發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預(yù)定軌道。如圖所示，發(fā)射過程中衛(wèi)星先被送至近地停泊軌道I，在點點火進入轉(zhuǎn)移軌道II，再在點點火加速進入軌道III。已知地球半徑為，地球表面重力加速度為，軌道III的半徑是停泊軌道I的半徑的3倍，下列說法正確的是（）A.衛(wèi)星在軌道III上運動的速率一定大于在軌道I上運動的速率B.衛(wèi)星在軌道III上運動的機械能一定大于在軌道I上運動的機械能C.衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道II上運動時，在點的加速度比在點的加速度大D.衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道II上運動的周期小于衛(wèi)星在軌道I上運動的周期【答案】BC【解析】【詳解】A．根據(jù)牛頓第二定律可得軌道III的半徑大于軌道I的半徑，故衛(wèi)星在軌道III上運動的速率一定小于在軌道I上運動的速率，A錯誤；B．衛(wèi)星從軌道I逐步變軌到軌道III過程中，都需要點火對衛(wèi)星做功，衛(wèi)星的機械能逐步增大，故衛(wèi)星在軌道III上運動的機械能一定大于在軌道I上運動的機械能，B正確；C．根據(jù)牛頓第二定律可得由于點離地心的距離更大，故衛(wèi)星在點的加速度比在點的加速度大，C正確；D．由開普勒第三定律可知由于軌道III的半徑是停泊軌道I的半徑的3倍，故解得故衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道II上運動的周期大于衛(wèi)星在軌道I上運動的周期，D錯誤。故選BC。10.如圖甲所示，一物體置于傾角為的光滑斜面底端，時刻開始給物體施加沿斜面方向的力，力隨時間變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，以沿斜面向上為正方向。則下列說法正確的是（）A.末物體重力的功率為B.末物體重力的功率為C.內(nèi)重力的平均功率為D.內(nèi)重力的平均功率為【答案】C【解析】【詳解】AB．時間內(nèi)物體沿斜面向上勻加速運動，由牛頓第二定律得解得末速度為位移為時間內(nèi)物體勻速直線運動，速度位移為時間內(nèi)物體勻減速運動，加速度大小末速度大小為時間內(nèi)位移物體沿斜面向下勻加速運動，加速度大小為末物體速度為時間內(nèi)物體的位移為末物體重力的功率為故AB錯誤；CD．內(nèi)物體的位移內(nèi)重力做功內(nèi)的平均功率為故C正確，D錯誤。故選C。11.在工地中經(jīng)常使用起重機將建筑材料吊起送至高空中某一位置，已知某臺起重機的額定功率為P0=10kW，將一質(zhì)量為50kg的工件從靜止開始勻加速向上吊起，在t=1s時，重物上升的速度為10m/s，此時起重機的功率恰好達到額定功率，在t=3s時工件速度達到最大，接著以此速度開始做勻速直線運動，在t=5s時工件達到指定位置，取g=10m/s2，不計一切摩擦阻力，則（）A.工件做勻速直線運動時的速度為20m/sB.t=1s時工件所受到的牽引力為500NC.在1~3s時間內(nèi)，重物做加速度逐漸增大的減速運動D.0~5s時間內(nèi)，工件上升的高度h=70m【答案】AD【解析】【詳解】A．工件豎直向上運動過程中達到最大速度時，拉力等于重力，則工件做勻速直線運動時的速度為20m/s，故A正確；B．t=1s時，重物上升的速度為10m/s，此時起重機的功率恰好達到額定功率，則解得故B錯誤；C．在1~3s時間內(nèi)，起重機的功率不變，但速度增大，所以拉力減小，根據(jù)牛頓第二定律可得由此可知，拉力減小，加速度減小，所以重物做加速度逐漸減小的加速運動，故C錯誤；D．0~1s時間內(nèi)，工件上升的高度為解得1~5s時間內(nèi)，根據(jù)動能定理可得解得所以0~5s時間內(nèi)，工件上升的高度為故D正確。故選AD。12.如圖所示，一勁度系數(shù)為的輕質(zhì)彈簧下端固定于地面上，上端放一個質(zhì)量為的物塊，與彈簧不拴接。開始時，先用力將物體下壓，使物塊在點靜止，然后突然撤掉力，在以后的運動中物塊恰好不離開彈簧。已知彈簧的彈性勢能與其形變量的關(guān)系為，重力加速度為，彈簧始終未超出彈性限度。下列說法正確的是（）A.物塊上升過程中加速度先變小后變大 B.彈簧彈性勢能的最大值為C.物塊在點時，彈簧的彈力為 D.物塊運動過程中動能的最大值為【答案】ABD【解析】【詳解】A．撤去F時，彈力大于重力，加速度向上，根據(jù)牛頓第二定律有隨著形變量減小，故加速度向上變小；當彈力等于重力，加速度為零，速度最大；之后彈力小于重力，加速度向下，根據(jù)牛頓第二定律有隨著形變量的減小，故加速度向下變大，故A正確；B．由題知，撤掉力，在以后的運動中物塊恰好不離開彈簧，即物塊恰好運動到原長位置，速度為零，彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為重力勢能，設(shè)最大形為量為，則有解得則最大彈性勢能為故B正確；C．在P點，彈簧的彈力為故C錯誤；D．當彈力等于重力，加速度為零，速度最大，動能最大，設(shè)此時形變量為，則有解得根據(jù)能量守恒有解得故D正確。故選ABD。三、非選擇題：本題共6小題，共60分。13.某實驗小組同學設(shè)計了如圖所示的實驗裝置來測量木塊和長木板間的動摩擦因數(shù)。在導軌兩點處分別固定光電門1和光電門2，在小桶中裝入一定質(zhì)量的砂子，開始時將帶有擋光片的木塊按住，然后輕輕釋放。木塊在小桶拉動下，沿長木板做勻加速運動。實驗時，所用木塊的質(zhì)量為，小桶和里面裝入砂子的總質(zhì)量為，已知重力加速度為。（1）實驗時，下列必要的操作是_____（填選項前的字母）A.傾斜木板補償摩擦力B.兩點間距離盡量調(diào)整得遠一些C.保證小桶和砂的總質(zhì)量遠遠小于木塊的質(zhì)量D.進行多次實驗，取測得的動摩擦因數(shù)的平均值（2）某次實驗，木塊先后經(jīng)過光電門1和光電門2時，連接光電門的計時器顯示擋光片的擋光時間分別為和，該小組又測得擋光片的寬度為兩點間的距離為，則木塊和長木板間的動摩擦因數(shù)為_____（用題干中物理量的字母表示）。。【答案】（1）BD（2）【解析】【小問1詳解】[1]A．在實驗中，小桶和砂牽引木塊做加速運動，根據(jù)牛頓第二定律可知則本實驗不需要平衡摩擦力，故A錯誤；B．實驗時兩光電門之間的距離盡量大一些，可以減小測量距離帶來的誤差，使實驗結(jié)果更加準確，故B正確；C．小桶和砂牽引木塊做加速運動，故不必滿足細線對木塊拉力與小桶和砂的總重力大小近似相等，則不要保證小桶和砂的總質(zhì)量遠遠小于木塊的質(zhì)量，故C錯誤；D．為使測得的數(shù)值更加準確，需進行多次實驗，取測得的動摩擦因數(shù)的平均值，故D正確。故選BD?！拘?詳解】[2]木塊經(jīng)過光電門1的速度為木塊經(jīng)過光電門2的速度為根據(jù)速度-位移公式小桶和砂牽引木塊做加速運動，根據(jù)牛頓第二定律可知聯(lián)立解得14.如圖甲所示，讓兩個小球在斜槽末端碰撞來驗證動量守恒定律。（1）關(guān)于本實驗；下列做法正確的是_____（填選項前的字母）A.實驗前，調(diào)節(jié)裝置，使斜槽末端水平B.用質(zhì)量大小球碰撞質(zhì)量小的小球C.選用兩個半徑不同的小球進行實驗D.每次入射小球都應(yīng)該從斜槽軌道的同一位置開始自由下滑（2）圖甲中點是小球拋出點在地面上的垂直投影，首先，將質(zhì)量為的小球從斜槽上的位置由靜止釋放，小球落到復寫紙上，重復多次。然后；把質(zhì)量為的被碰小球置于斜槽末端，再將小球從位置由靜止釋放，兩球相碰，重復多次。分別確定平均落點，記為和為單獨滑落時的平均落點）。分別測出點到平均落點的距離，和。在誤差允許范圍內(nèi)，若關(guān)系式_____成立，即可驗證碰撞前后動量守恒。（用題干中物理量的字母表示）（3）受上述實驗的啟發(fā)，某同學設(shè)計了另一種驗證動量守恒定律的實驗方案。如圖乙所示，用兩根不可伸長的等長輕繩將兩個半徑相同、質(zhì)量不等的勻質(zhì)小球懸掛于等高的點和點，兩點間距等于小球的直徑。將質(zhì)量較小的小球1向左拉起至點由靜止釋放，在最低點與靜止于點的小球2發(fā)生正碰。碰后小球1向左反彈至最高點，小球2向右擺動至最高點。測得小球1、2的質(zhì)量分別為和，弦長、。若_____，即可驗證碰撞前后動量守恒。（用題干中物理量的字母表示）【答案】（1）ABD（2）（3）【解析】【小問1詳解】A．實驗中若使小球碰撞前、后的水平位移與其碰撞前，后速度成正比，需要確保小球做平拋運動，即實驗前，調(diào)節(jié)裝置，使斜槽末端水平，故A正確；B．為了防止A與B碰撞后反彈，應(yīng)用質(zhì)量大的小球碰撞質(zhì)量小的小球，B正確；C．為使兩小球發(fā)生的碰撞為對心正碰，兩小球半徑需相同，故C錯誤；D．為了保證多次測量時小球A與B碰撞時速度相同，每次入射小球都應(yīng)該從斜槽軌道的同一位置開始自由下滑，D正確。故選ABD?！拘?詳解】小球飛離斜槽末端做平拋運動，由可知下落高度相同，在空中運動時間相同，所以水平初速度可表示為兩球碰撞滿足動量守恒，需要驗證由，，可得【小問3詳解】如圖設(shè)繩長為，根據(jù)幾何關(guān)系可知，小球從A點運動到B點，下降的高度為根據(jù)幾何關(guān)系及三角函數(shù)可知可得同理可得右B點到點，C點到D點，上升的高度分別為根據(jù)動能定理有若要證明碰撞過程中動能守恒，即則只需證明整理得15.無人駕駛汽車依靠先進的傳感器、算法和人工智能技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自主導航、避障、決策等功能，極大地提高了交通的效率和安全性。如圖所示，在平直公路上有兩輛無人駕駛汽車A、B（均可看做質(zhì)點），在不同車道沿同一方向做勻速直線運動，A車在前，B車在后，A車速度大小為，B車速度大小為。當兩車沿車道方向距離時，A車因突發(fā)情況緊急剎車做勻減速直線運動，加速度太小為，從剎車時開始計時，求：（1）兩車在運動方向上最遠距離；（2）從車開始減速到兩車相遇所用的時間。【答案】（1）125m（2）16.25s【解析】【小問1詳解】當兩車速度相等時距離最遠，則解得t=5s兩車在運動方向上的最遠距離【小問2詳解】A車停止運動需要時間前進的距離為此時B的位移此時兩車相距相遇時還需要用時間從車開始減速到兩車相遇所用的時間16.2019年1月3日，嫦娥四號在月球背面預(yù)選區(qū)著陸，實現(xiàn)了人類航天器首次月球背面軟著陸與巡視探測，這也是我國探月工程三步走“繞、落、回”中第二步，為接下來以月面采樣返回為目標的月球探測第三步任務(wù)打下了很好的基礎(chǔ)。如圖所示為嫦娥四號飛行軌道示意圖，衛(wèi)星從地球發(fā)射后，每次經(jīng)過近地點進行加速變軌，進入地月轉(zhuǎn)移軌道后被月球俘獲，每次經(jīng)過月球的近月點進行減速變軌。圖中軌道①②③為橢圓軌道，軌道③的遠地點與地球同步衛(wèi)星軌道距離地面的高度均為；軌道④⑤為橢圓軌道，它們軌道半長軸的三次方與環(huán)繞周期平方的比值均為，軌道⑥為月球的近月圓軌道，衛(wèi)星在該軌道環(huán)繞的線速度為。已知地球表面重力加速度為，地球半徑為。求：（1）月球的半徑；（2）衛(wèi)星在軌道③運動的周期。【答案】（1）（2）【解析】【小問1詳解】設(shè)衛(wèi)星在近月軌道上的運行周期為，月球的半徑為，根據(jù)開普勒第三定律可知近地衛(wèi)星的線速度聯(lián)立解得【小問2詳解】衛(wèi)星在地球表面運動時，根據(jù)牛頓第二定律可知設(shè)地球同步衛(wèi)星的周期為T，則有衛(wèi)星在軌道3上的運行周期為，軌道3的半長軸由開普勒第三定律可知聯(lián)立上述各式可得17.跳臺滑雪是最具觀賞性的運動項目之一，滑雪大跳臺的賽道主要由助滑道、起跳區(qū)、著陸坡、停止區(qū)組成，其場地可以簡化為如圖甲所示的模型。某實驗小組結(jié)合滑雪軌道設(shè)計了如圖乙所示的軌道進行研究，豎直圓弧軌道的圓心為，B點為軌道最低點，為另一四分之一豎直圓弧軌道，圓心為，圓弧軌道和的半徑相同，交接處留有可供小球通過的窄縫。四點在同一水平線上，兩點連線與水平方向夾角為。一質(zhì)量的小球以與水平方向成的初速度從點滑出，從此時開始計時，時小球離連線最遠，最后恰好沿切線方向從A點落入圓弧軌道，