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海安市2023届高三上学期9月期初学业质量监测
物理 解析版
一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 两不同的机器人从图示位置同时出发，沿A、B轨道做初速度为零的匀加速运动，两机器人恰好在O点相遇，则（ ）
A. 相遇时机器人的瞬时速率
B. 相遇过程中机器人的平均速率
C. 两机器人的加速度
D. 相遇时机器人的动能
【答案】C
【解析】
【详解】AC．由图知，两机器人的位移，运动时间t相同，由运动学公式
，
，
则有
，
故A错误，C正确；
C．两机器人都沿直线轨道运动，运动路程等于位移大小，故相遇过程中两机器人的平均速率分别为
，
则得
故B错误；
D．根据动能得表达式
因不知道两机器人得质量关系，故无法确定相遇时两机器人的动能大小关系，故D错误。
故选C
2. 竖直悬挂的重物与滑轮组成的“牵引治疗装置”如图，绳子足够长，不改变重物，下列操作可使装置对腿部的牵引力增大的是（ ）
A. 上移悬点 B. 下移滑轮B
C. 下移滑轮C D. 向右移腿部
【答案】B
【解析】
【详解】对与腿连接处滑轮受力分析如图，知腿部受到的牵引力与TB、TC两拉力的合力大小相等，TB、TC两拉力大小等于重物的重力，则有
不改变重物，即G不变，使装置对腿部的牵引力增大，即增大F，则需要减小两段绳子间的夹角，可通过下移滑轮B，或者上移滑轮C，或者向左移腿部。
故选B。
3. 相同材料制成的A、B两物块，以相同初速度同时滑上水平桌面，两物块质量分别为、且，则（　　）
A. 物块A惯性大，滑行距离大
B. 物块B阻力小，滑行距离大
C. 两物块滑行的时间相等
D. 两物块克服阻力做功相等
【答案】C
【解析】
【详解】AB．令初速度为v0，与桌面间的摩擦因数为，根据动能定理，对A有
对B有
联立可得
质量是惯性的唯一量度，质量大的物体惯性大，所以物块A惯性大，故AB错误；
C．根据动量定理，对A有
对B有
联立可得
故C正确；
D．根据定能定理，对A有
对B有
因为，所以
故D错误。
故选C。
4. 如图所示，两颗卫星绕地球分别在圆轨道Ⅰ和椭圆轨道Ⅱ上运行，卫星在轨道Ⅰ上经过点的速度为，加速度为，、为轨道的近地点和远地点，则轨道Ⅱ上的卫星（　　）
A. 点的速度大于
B. 点的速度大于
C. 点的加速度大于
D. 点的加速度大于
【答案】A
【解析】
【详解】A．从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要在P点加速，可知卫星在轨道Ⅱ上的点的速度大于，选项A正确；
B．根据
可知
若经过Q点做圆轨道Ⅲ，则在圆轨道Ⅲ上的速度
而由轨道Ⅱ上的Q点要进入轨道Ⅲ需要加速，可知在轨道Ⅱ上点的速度小于v，选项B错误；
C．根据
可知在轨道Ⅱ上点的加速度仍然等于，选项C错误；
D．根据
可知在轨道Ⅱ上点的加速度小于，选项D错误。
故选A。
5. 某同学用向心力演示器进行实验，如图所示，两相同钢球所受向心力的比值为，则实验中选取两个变速塔轮的半径之比为（　　）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】如图所示，两相同的钢球距离转轴的距离相等，设为r，由向心力公式
由于
所以变速塔轮的角速度之比为
两变速塔轮边缘的线速度相等，设为v，故两个变速塔轮的半径之比为
故选B。
6. 一物体静置于光滑水平面，在水平恒力F1作用下物体开始加速，经过一段时间后撤去F1，同时施加与F1方向相反的恒力F2，经相同的时间物体恰好返回到出发点。该过程中力F1、F2对物体做功为W1、W2，力F1、F2的最大功率为P1、P2，则（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设水平恒力F1作用时间为t，F1作用下物体运动的位移为x，速度为v1，则有
两式联立解得
F1作用过程物体做匀加速直线运动，故撤去前瞬间达到最大功率
F2作用过程物体先做匀减速直线运动，再反向匀加速，回到出发点位置时速度v2，由动能定理
则有
得
故F2作用过程回到出发点时速度最大，功率最大
故选A。
7. 近期中国航天喜讯不断，在观看电视转播时，看到飞船控制中心的大屏幕上如图所示的曲线：飞船绕地球飞行两周，地球转过，地表的重力加速度为，地球半径为，地球自转周期为，则此飞船运行的轨道高度为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】地球转过所用时间等于飞船周期的2倍，则飞船周期为
设飞船运行的轨道高度距离地面h，由万有引力提供向心力
又由忽略地球自转有
联立各式解得
故选D。
8. 木球和金属球通过细线连接，悬浮在装水的瓶中，如图所示，让瓶子和水绕竖直轴匀速转动，则稳定时两球的位置可能是（　　）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】当瓶子和水绕竖直轴匀速转动时，由于离心作用，因金属球的质量大于等体积的水的质量，则金属球应该偏离中心位置向外偏离，直到与瓶子的内壁接触；而木球的质量小于等体积的水的质量，则等体积的水球应该向外偏离，则木球应该向内偏离，最终稳定时两球的位置可能是B。
故选B。
9. 如图所示，、两个物体通过一根绳子相连，跨过水平固定的粗糙杆，拉着吊起。自由释放，重物竖直下落，使得绕杆在竖直平面内做半径减小的近心旋转，进而使得重物落地前能稳稳地停住——这就是循环摆实验（　　）
A. 重物下落过程中，绳中张力
B. 绳子对重物始终做正功
C. 整个过程中系统机械能守恒
D. 物体质量值越小，实验越易成功
【答案】B
【解析】
【详解】A．重物先加速后减速，物体绕杆在竖直平面内做半径减小的近心旋转，绳子将与水平杆缠绕，缠绕后力的大小不再相同，A错误；
B．物体绕杆在竖直平面内做半径减小的近心旋转，绳子张力对物体做正功，B正确；
C．水平杆粗糙，有摩擦生热，机械能不守恒，C错误；
D．值不能太小，当mA 趋近于零时，物体不会绕杆，即重物会一直下落，D错误。
故选B。
10. 如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与物块A连接，物块B叠放在A上。现将A、B由静止释放，A、B沿固定的粗糙斜面向下运动到最大位移时，将B取下，A由静止开始沿斜面向上滑动恰好回到出发点，运动过程中A、B未发生相对滑动、弹簧未超过弹性限度，则（　　）
A. 弹簧中的弹力大小在释放点和最低点可能相等
B. 下滑过程中一定存在A、B间摩擦为零的位置
C. 物块A在上升过程中最低点和最高点的加速度大小一定相等
D. 整个过程中系统减小的机械能大于物块B减小的重力势能
【答案】C
【解析】
【详解】A．若弹簧中的弹力大小在释放点和最低点相等，则AB下滑到最低点，弹性势能不变，减少的重力势能等于克服摩擦力做功，取下B后，根据能量守恒A不能回到原位置，故A错误；
B．下滑过程中存在A、B间摩擦为零的位置，由牛顿第二定律知B的加速度为
对A有
则
说明此位置弹簧处于压缩状态，且弹力大小等于摩擦力，根据题意，A、B释放时弹簧不一定处于压缩状态，故下滑过程中不一定存在A、B间摩擦为零的位置，故B错误；
C．物块A在上升过程中，最低点和最高点的形变量是相同的，即弹簧的弹力相同，由牛顿第二定律知最低点和最高点的加速度大小一定相等，故C正确；
D．整个运动过程中，由于还有摩擦力做功，所以系统减小的机械能小于物体B减小的重力势能，故D错误。
故选C。
二、非选择题：共5题，共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某学习小组用如题图所示的气垫导轨装置（包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计）进行实验，在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字计时器。
（1）该实验还必须使用的实验器材有：游标卡尺、_________；
（2）该实验过程中，不必要测量的物理量是_________；
A．遮光条的宽度d
B．A、B之间的距离l
C．滑块通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间、
D．A、B点到水平桌面的高度、
（3）在误差允许范围内，若滑块下滑过程中机械能守恒，则_________（用上述必要测量物理量的符号表示，已知重力加速度为）；
（4）若实验过程中光电门Ⅰ发生故障，该同学继续使用该装置完成实验：让滑块由静止释放，记录释放点到桌面的高度、滑块通过光电门Ⅱ的时间，改变滑块释放位置获得多组数据，作出如题图所示的图像，由该图像可以得出的实验结论是_________；该实验方案中产生误差的主要原因：_________。（已知重力加速度）
【答案】 ①. 刻度尺 ②. B ③. ④. 在误差允许的范围内，滑块下滑过程中机械能守恒 ⑤. 见解析
【解析】
【详解】（1）[1]该实验还必须使用的实验器材为刻度尺，用来测量A、B点到水平桌面的高度。
（2）[2]滑块下滑过程中机械能守恒，减少的重力势能转化为动能，有
整理可得
可知，必要测量的物理量为遮光条的宽度d、滑块通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间、和A、B点到水平桌面的高度、。不必要测量的物理量是A、B之间的距离l。
故选B。
（3）[3]根据上面分析可得
（4）[4]依题意，有
即
可知，图线的斜率满足
解得
实验结论是在误差允许的范围内，滑块下滑过程中机械能守恒。
[5]实验方案中产生误差的主要原因是滑块在下滑过程中受到空气阻力作用。
12. 无人配送小车在水平面上某次性能测试路径如图所示，半径为的半圆弧与长的直线路径相切于点，与半径为的半圆弧相切于点。小车由静止从点驶入路径，然后保持速率不变依次经过和。小车视为质点，为保证安全，在段的加速度最大为，段的加速度最大为。求：
（1）小车经过段的最大速率；
（2）完成本次测试，小车从到所需最短时间。
【答案】（1）2m/s；（2）12s
【解析】
【详解】（1）由
得BC段最大速度
CD段的最大速度为
保持速率不变依次经过BC和CD，所以小车从B到D运动的最大速率是。
（2）在AB段小车以最大加速度做匀加速运动到B点时的速度
即恰能达到最大速度，则用时间
小车在BCD上运动时间
小车从A到所需最短时间
13. 如图所示，“高台跳水投球”项目：选手从跳水板的末端由静止下落，下落过程中抛出球，球直接落入筐即可得分。该选手在跳板上双手举球，球到水面高度，筐距离水面高度，球距筐水平距离，重力加速度。（下落过程中人和球视为质点，不计空气阻力，人的质量远大于球的质量）
（1）选手离开跳板时将球水平抛出并得分，求抛球速度；
（2）选手落至球筐等高处时抛球，人落水时球刚好进筐，求抛出时球相对水面的速度大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）选手离开跳板时将球水平抛出并得分，则由平抛运动规律
，
解得
（2）选手落至球筐等高处时抛球，人落水时球刚好进筐，则球抛出到进框运动的时间等于人从球框等高处运动到水面所用时间，为
球抛出相对水面的水平方向速度为v1x，有
球抛出相对水面的水平方向速度为v1y，有
抛出时球相对水面的速度大小为
解得
14. 质量为M的“L”型装置通过两个光滑轻质滑轮与木块连接，“L”型装置内表面光滑，外表面与地面的动摩擦因数，重力加速度为g。
（1）若“L”型装置静止，求悬挂木块质量的最大值m；
（2）若悬挂木块质量，水平外力将“L”型装置向左缓慢移动x，求水平外力力所做的功W；
（3）若悬挂木块质量，静止释放木块和“L”型装置，求木块下落高度x时木块的动能Ek。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）若“L”型装置静止，则水平方向上受地面静摩擦力f与右侧定滑轮对绳子的拉力T平衡，有
当地面静摩擦力f达到最大时，使装置静止悬挂木块质量m最大，有
解得
（2）若悬挂木块质量，水平外力将“L”型装置向左缓慢移动，木块上升2x，根据能量守恒，水平外力力所做的功等于克服摩擦力做的功与木块增加的重力势能
（3）若悬挂木块质量，静止释放木块和“L”型装置，木块向下运动x，装置向右运动，木块的速度v1与装置速度 v2的关系
根据能量守恒有
木块下落高度x时木块的动能Ek为
联立解得
15. 如图所示，竖直平面内倾角的光滑直轨道AB、圆形光滑轨道BCD、圆形光滑细圆管轨道EF与粗糙水平直轨道FG平滑连接，弹性板竖直固定在G点。已知可视为质点的滑块质量m=0.1kg，轨道BCD和EF的半径分别为、，轨道FG长度，滑块与轨道FG间的动摩擦因数，滑块与弹性板碰撞后以等大速率弹回，轨道AB长度，，，重力加速度，滑块开始时均从轨道上某点静止释放。
（1）若释放点距B点的长度，求滑块运动到于圆心O1等高的D点时轨道对其支持力FN的大小；
（2）若滑块滑上轨道FG后恰好与挡板G不相碰，求释放点距B点的长度；
（3）若滑块最终能停在轨道上，求释放点距点长度的范围。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）释放点距B点长度，滑块运动到于圆心O1等高的D点时，由动能定理
轨道对滑块的支持力FN提供滑块在D点的向心力，则有
解得
（2）若滑块滑上轨道FG后恰好与挡板G不相碰，则滑块能运动到E点，且运动到挡板G速度恰好为0，由能量守恒
滑块能运动到E点需满足
解得
，
故
（3）当滑块恰好能上到F点，则有
解得
故滑块最终能停在轨道上，的最小值为1.15m。当滑块与G挡板碰撞后恰好能运动到F点，则有
解得
故释放点距点长度的范围为海安市2023届高三上学期9月期初学业质量监测
物理 原卷版
一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 两不同的机器人从图示位置同时出发，沿A、B轨道做初速度为零的匀加速运动，两机器人恰好在O点相遇，则（ ）
A. 相遇时机器人的瞬时速率
B. 相遇过程中机器人的平均速率
C. 两机器人的加速度
D. 相遇时机器人的动能
2. 竖直悬挂的重物与滑轮组成的“牵引治疗装置”如图，绳子足够长，不改变重物，下列操作可使装置对腿部的牵引力增大的是（ ）
A. 上移悬点 B. 下移滑轮B
C. 下移滑轮C D. 向右移腿部
3. 相同材料制成的A、B两物块，以相同初速度同时滑上水平桌面，两物块质量分别为、且，则（　　）
A. 物块A惯性大，滑行距离大
B 物块B阻力小，滑行距离大
C. 两物块滑行的时间相等
D. 两物块克服阻力做功相等
4. 如图所示，两颗卫星绕地球分别在圆轨道Ⅰ和椭圆轨道Ⅱ上运行，卫星在轨道Ⅰ上经过点速度为，加速度为，、为轨道的近地点和远地点，则轨道Ⅱ上的卫星（　　）
A. 点的速度大于
B. 点的速度大于
C. 点的加速度大于
D. 点的加速度大于
5. 某同学用向心力演示器进行实验，如图所示，两相同钢球所受向心力的比值为，则实验中选取两个变速塔轮的半径之比为（　　）
A. B. C. D.
6. 一物体静置于光滑水平面，在水平恒力F1作用下物体开始加速，经过一段时间后撤去F1，同时施加与F1方向相反的恒力F2，经相同的时间物体恰好返回到出发点。该过程中力F1、F2对物体做功为W1、W2，力F1、F2的最大功率为P1、P2，则（ ）
A. B.
C. D.
7. 近期中国航天喜讯不断，在观看电视转播时，看到飞船控制中心的大屏幕上如图所示的曲线：飞船绕地球飞行两周，地球转过，地表的重力加速度为，地球半径为，地球自转周期为，则此飞船运行的轨道高度为（ ）
A. B.
C. D.
8. 木球和金属球通过细线连接，悬浮在装水的瓶中，如图所示，让瓶子和水绕竖直轴匀速转动，则稳定时两球的位置可能是（　　）
A. B.
C. D.
9. 如图所示，、两个物体通过一根绳子相连，跨过水平固定粗糙杆，拉着吊起。自由释放，重物竖直下落，使得绕杆在竖直平面内做半径减小的近心旋转，进而使得重物落地前能稳稳地停住——这就是循环摆实验（　　）
A. 重物下落过程中，绳中张力
B. 绳子对重物始终做正功
C. 整个过程中系统机械能守恒
D. 物体质量值越小，实验越易成功
10. 如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与物块A连接，物块B叠放在A上。现将A、B由静止释放，A、B沿固定的粗糙斜面向下运动到最大位移时，将B取下，A由静止开始沿斜面向上滑动恰好回到出发点，运动过程中A、B未发生相对滑动、弹簧未超过弹性限度，则（　　）
A. 弹簧中的弹力大小在释放点和最低点可能相等
B. 下滑过程中一定存在A、B间摩擦为零的位置
C. 物块A在上升过程中最低点和最高点的加速度大小一定相等
D. 整个过程中系统减小的机械能大于物块B减小的重力势能
二、非选择题：共5题，共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 为了验证物体沿光滑斜面下滑过程中机械能守恒，某学习小组用如题图所示的气垫导轨装置（包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计）进行实验，在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字计时器。
（1）该实验还必须使用的实验器材有：游标卡尺、_________；
（2）该实验过程中，不必要测量的物理量是_________；
A．遮光条的宽度d
B．A、B之间的距离l
C．滑块通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间、
D．A、B点到水平桌面的高度、
（3）在误差允许范围内，若滑块下滑过程中机械能守恒，则_________（用上述必要测量物理量的符号表示，已知重力加速度为）；
（4）若实验过程中光电门Ⅰ发生故障，该同学继续使用该装置完成实验：让滑块由静止释放，记录释放点到桌面的高度、滑块通过光电门Ⅱ的时间，改变滑块释放位置获得多组数据，作出如题图所示的图像，由该图像可以得出的实验结论是_________；该实验方案中产生误差的主要原因：_________。（已知重力加速度）
12. 无人配送小车在水平面上某次性能测试路径如图所示，半径为的半圆弧与长的直线路径相切于点，与半径为的半圆弧相切于点。小车由静止从点驶入路径，然后保持速率不变依次经过和。小车视为质点，为保证安全，在段的加速度最大为，段的加速度最大为。求：
（1）小车经过段的最大速率；
（2）完成本次测试，小车从到所需最短时间。
13. 如图所示，“高台跳水投球”项目：选手从跳水板的末端由静止下落，下落过程中抛出球，球直接落入筐即可得分。该选手在跳板上双手举球，球到水面高度，筐距离水面高度，球距筐水平距离，重力加速度。（下落过程中人和球视为质点，不计空气阻力，人的质量远大于球的质量）
（1）选手离开跳板时将球水平抛出并得分，求抛球速度；
（2）选手落至球筐等高处时抛球，人落水时球刚好进筐，求抛出时球相对水面速度大小。
14. 质量为M的“L”型装置通过两个光滑轻质滑轮与木块连接，“L”型装置内表面光滑，外表面与地面的动摩擦因数，重力加速度为g。
（1）若“L”型装置静止，求悬挂木块质量的最大值m；
（2）若悬挂木块质量，水平外力将“L”型装置向左缓慢移动x，求水平外力力所做的功W；
（3）若悬挂木块质量，静止释放木块和“L”型装置，求木块下落高度x时木块的动能Ek。
15. 如图所示，竖直平面内倾角的光滑直轨道AB、圆形光滑轨道BCD、圆形光滑细圆管轨道EF与粗糙水平直轨道FG平滑连接，弹性板竖直固定在G点。已知可视为质点的滑块质量m=0.1kg，轨道BCD和EF的半径分别为、，轨道FG长度，滑块与轨道FG间的动摩擦因数，滑块与弹性板碰撞后以等大速率弹回，轨道AB长度，，，重力加速度，滑块开始时均从轨道上某点静止释放。
（1）若释放点距B点的长度，求滑块运动到于圆心O1等高的D点时轨道对其支持力FN的大小；
（2）若滑块滑上轨道FG后恰好与挡板G不相碰，求释放点距B点的长度；
（3）若滑块最终能停在轨道上，求释放点距点长度的范围。

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