2022-2023学年福建省莆田第五中学高三上学期期中考试物理试题

2022-2023上学期莆田五中高三年段物理科期中考试卷

（满分100分，考试时长75分钟）

一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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．如图所示为送餐机器人工作示意图，机器人送餐时沿水平地面做直线运动，载物平台呈水平状态，盘子与平台之间动摩擦因数为0.2，重力加速度取。为使盘子与平台之间无相对滑动，则机器人运动的加速度大小可设定为（    ）

A． B． C． D．

2．在同一条平直公路上行驶的a车和b车，其速度一时间图像分别为图中直线a和曲线b，t＝0时刻a车与b车在同一位置，时刻a车在b车前方，在时间内，下列说法正确的是（    ）

A．时刻两车相距最近 B．某时刻a车加速度等于b车加速度

C．时刻b车运动方向发生改变 D．某时刻两车相遇

3．如图所示，火车轨道转弯处外高内低，当火车行驶速度等于规定速度时，所需向心力仅由重力和轨道支持力的合力提供，此时火车对内、外轨道无侧向挤压作用。已知火车内、外轨之间的距离为1430mm，高度差为143mm，转弯半径为400m，由于轨道平面的倾角很小，可认为，重力加速度，则在这种情况下，火车转弯时的规定速度为（    ）

A．36km/h B．54km/h C．72km/h D．98km/h

4．质量为50kg的体操运动员做“单臂大回环”，用一只手抓住单杠，伸展身体，以单杠为轴做圆周运动，如图所示，此过程中，运动员到达最低点时手臂受的拉力至少约为（忽略空气阻力，）（    ）

A．600N B．2500N C．3000N D．3600N

二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题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。

5．小明骑电动平衡车从静止开始以的恒定加速度在水平直路上启动，经过t＝30s速度达到最大。已知小明和电动平衡车的总质量m＝80kg，阻力f＝80N恒定不变。下列判断正确的是（    ）

A．平衡车的额定输出功率为800W B．平衡车在30s内一直做匀加速运动

C．平衡车在10s末的功率为800W D．平衡车在30s内的位移为150m

6．将质量均为m的物体从同一高度h以相同的速率v分别沿水平和竖直向上方向抛出，则它们（    ）

A．落地时速度不相同

B．落地时重力的功率相同

C．在空中飞行过程中，重力做功相同

D．在空中飞行过程中，重力的平均功率相同

7．我国于2020年发射了火星探测器“天问一号”，它绕火星做匀速圆周运动的半径和周期分别为r、T，地球和火星绕太阳的公转均视为匀速圆周运动，相关数据如下表，已知太阳质量为，则（    ）

A．

B．

C．火星的公转速度大于地球的公转速度

D．火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度

8．如图所示，物块A放在光滑的水平面上，物块B套在光滑的竖直杆上，A、B通过滑轮用不可伸长的轻绳连接，物块B的质量为m，重力加速度为g。现在用力F拉物块A使物块B以速度v匀速向上运动，当轻绳与竖直杆夹角为时，则下列说法正确的是（    ）

A．绳子的拉力 B．物块A的速度

C．物块A的速度为 D．拉力F的功率P<mgv

三、非选择题：共60分，其中9、10题为填空题，11、12为实验题，13～15题为计算题。考生根据要求作答。

9．（4分）物体沿光滑斜面从底端以某一速度沿足够长斜面向上做直线运动，其v—t图像如图所示。则物体运动的加速度大小为_____，出发7s物体运动的路程为______m。

10．（4分）质量为m的质点所受的力F随时间变化的规律如图所示，力的方向始终在一直线上。已知t＝0时质点处于静止状态，在图中和t0、2t0、3t0和4t0的各时刻中，质点离出发点距离最大的时刻是______；质点动能的最大值是______。

11．（4分）探究向心力大小F与物体的质量m、角速度和轨道半径r的关系实验。

某同学用向心力演示器进行实验，实验情景如甲、乙、丙三图所示。

a．三个情境中，图______是探究向心力大小F与质量m关系（选填“甲”、“乙”、“丙”）。

b．在甲情境中，若两钢球所受向心力的比值为1：4，则实验中选取两个变速塔轮的半径之比为______。

12．（8分）研究平抛运动实验，可以在水平和竖直两个方向中，先研究其中一个方向的运动规律，再设计分析另外一个方向的运动规律。

（1）如图1所示，用小锤打击弹性金属片，使A球沿水平方向抛出，同时使B球由静止自由下落，可观察到两小球同时落地：由于空间限制、小球速度较快和人眼很难同时观察两个小球的运动等因素，一般很难看到两球同时落地的现象。转化的方法有很多，以下方法中，可行的是______

A．将“看”转化为“听”

B．通过“先摄像，再慢放录像”的方法

C．两个人用秒表分别来测下落时间是否相同

（2）如图2所示，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道M滑下后从O点飞出，落在水平挡板N上。钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。

①对于从斜槽上滚出的小球，要保证小球水平抛出，下列实验条件必须满足的是______。

A．斜槽轨道光滑

B．斜槽轨道末段水平

C．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球

②某位同学做实验时，忘记了标记平抛运动的抛出点，只记录了A、B、C三点，于是就取A点为坐标原点O，建立了如图3所示的坐标系。平抛轨迹上的这三点坐标值图中已标出。小球平抛的初速度为______m/s，小球抛出点的坐标为______（取，计算结果均保留两位有效数字）。

13．（12分）机动车礼让行人是一种文明行为。如图所示，质量的汽车以v＝27km/h的速度在水平路面上匀速行驶，在距离斑马线s＝11.25m处，驾驶员发现小朋友排着长l＝3m的队伍从斑马线一端开始通过，立即刹车，最终恰好停在斑马线前。假设汽车在刹车过程中所受阻力不变，且忽略驾驶员的反应时间。

（1）求汽车开始刹车到停止所用的时间和所受阻力的大小；

（2）若路面宽L＝6m，小朋友行走的速度大小，求汽车在斑马线处等待小朋友过马路的时间。

14．（12分）一火星探测器着陆火星之前，需经历动力减速、悬停避障两个阶段。在动力减速阶段，探测器速度大小由96m/s减小到0，历时80s。在悬停避障阶段，探测器启用最大推力为7500N的变推力发动机，在距火星表面约百米高度处悬停，寻找着陆点。已知火星半径约为地球半径的，火星质量约为地球质量的，地球表面重力加速度大小取，探测器在动力减速阶段的运动视为竖直向下的匀减速运动。求：

（1）在动力减速阶段，探测器的加速度大小和下降距离；

（2）在悬停避障阶段，能借助该变推力发动机实现悬停的探测器的最大质量。

15．（16分）如图，在竖直平面内，一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切，BC为圆弧轨道的直径，O为圆心，OA和OB之间的夹角为，。一质量为m的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水平轨道：在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用，已知小球C在点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零。重力加速度大小为g。求：

（1）水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小；

（2）小球到达A点时动量的大小；

（3）小球从C点落至水平轨道所用的时间。

2022－2023上学期高三年段物理科期中考参考答案

1C  2B  3C  4B  5AC  6AC  7AD  8ABD

9．5  62.5  10．    11．丙  2：1

12．（1）AB  （2）B   1.5   （－30，－20）

13．（1）汽车速度为v＝27km/h＝7.5m/s

匀减速至停止的平均速度为

根据平均速度有

解得汽车开始刹车到停止所用的时间

汽车刹车时的加速度大小

根据牛顿第二定律有f＝ma

解得

（2）小朋友过马路的时间

代入数据可得

汽车在斑马线处等待小朋友过马路的时间为

14．（1），3840m  （2）1875kg

（1）设探测器在动力减速阶段所用时间为t，初速度大小为，末速度大小为，加速度大小为a，由匀变速直线运动速度公式有①

代入题给数据得②

设探测器下降的距离为s，由匀变速直线运动位移公式有③

联立②③式并代入题给数据得s＝3840m④

（2）设火星的质量、半径和表面重力加速度大小分别为、和，地球的质量、半径和表面重力加速度大小分别为、和由牛顿运动定律和万有引力定律，对质量为m的物体有

⑤

⑥

式中G为引力常量。设变推力发动机的最大推力为F，能够悬停的火星探测器最大质量为由力的平衡条件有⑦

联立⑤⑥⑦式并代入题给数据得⑧

在悬停避障阶段，该变推力发动机能实现悬停的探测器的最大质量约为1875kg。

15．（1）（2）（3）

（1）设水平恒力的大小为，小球到达C点时所受合力的大小为F，则有①

②

设小球到达C点时的速度大小为v，由牛顿第二定律得③

由①②③式和题给数据得④⑤

（2）设小球到达A点的速度大小为，作CD⊥PA，交于D点，

由几何关系得：⑥    ⑦

由动能定理有⑧

由④⑤⑥⑦⑧式和题给数据得，小球在A点的动量大小为⑨

（3）小球离开C点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动，加速度大小为g，设小球在竖直方向的初速度为，从C点落至水平轨道上所用时间为t。

由运动学公式有：⑩  ⑪

由⑤⑦⑩⑪武和题给数据得：⑫