2023屆重慶市南開中學(xué)高三上學(xué)期第二次質(zhì)量檢測(cè) 物理試題（解析版）

PAGE21-重慶市高2023屆高三第二次質(zhì)量檢測(cè)物理試題2022.10考生注意：1.本試卷滿分100分，考試時(shí)間75分鐘。2.考生作答時(shí)，請(qǐng)將答案答在答題卡上。必須在題號(hào)所指示的答題區(qū)城作答，超出答題區(qū)域書寫的答案無效，在試題卷、草稿紙上答題無效。一、單項(xiàng)選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.下列說法正確的是（）A.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律并利用扭稱測(cè)出了引力常量B.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其機(jī)械能總保持不變C.牛頓第二定律適用于微觀物體、高速運(yùn)動(dòng)的情況D.一對(duì)互為相互作用的摩擦力做功之和不可能大于零【答案】D【解析】【詳解】A．卡文迪許利用扭稱測(cè)出了引力常量，故A錯(cuò)誤；B．若在豎直方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變，但重力勢(shì)能改變，其機(jī)械能發(fā)生改變，故B錯(cuò)誤；C．牛頓第二定律不適用于微觀物體、高速運(yùn)動(dòng)的情況，故C錯(cuò)誤；D．一對(duì)互為相互作用的靜摩擦力做功之和為零，一對(duì)互為相互作用的滑動(dòng)摩擦力做功之和小于零，故D正確。故選D。2.物塊A、B均以一定初速度在水平地面上只在摩擦力作用下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，它們的質(zhì)量之比為8：1，其v-t圖像如圖所示。則在物塊靜止之前（）A.A、B兩物塊初動(dòng)能之比為16：1B.A、B兩物塊與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)之比為4：1C.A、B兩物塊克服摩擦力做功之比為16：1D.A、B兩物塊克服摩擦力做功之比為8：1【答案】B【解析】【詳解】A．A、B兩物塊初動(dòng)能之比為A錯(cuò)誤；B．對(duì)A、B兩物塊分別根據(jù)牛頓第二定律得解得B正確；CD．A、B兩物塊克服摩擦力做功之比為CD錯(cuò)誤。故選B。3.如圖所示，一小球以一定初速度水平拋出，忽略空氣阻力。當(dāng)小球以速度拋出時(shí)，經(jīng)歷時(shí)間后以恰好擊中斜面A處（拋出點(diǎn)與A點(diǎn)的連線垂直于斜面）。當(dāng)小球以速度3拋出時(shí)，經(jīng)歷時(shí)間后以恰好從B點(diǎn)沿圓弧切線進(jìn)入圓軌道。則（）A. B.C. D.【答案】A【解析】【詳解】當(dāng)擊中斜面處時(shí)，豎直方向水平方向根據(jù)幾何關(guān)系可得解得則當(dāng)小球恰好從B點(diǎn)沿圓弧切線進(jìn)入圓軌道時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系可得聯(lián)立可得故選A。4.2022年9月16日長(zhǎng)沙某中國(guó)電信大廈發(fā)生火災(zāi)，這不僅對(duì)消防人員是一個(gè)極大的考驗(yàn)，同時(shí)對(duì)消防車的性能要求也特別高。重慶南開中學(xué)某興趣小組對(duì)一輛自制電動(dòng)消防模型車的性能進(jìn)行研究。這輛小車在水平的直軌道上由靜止開始以恒定加速度啟動(dòng)，達(dá)到額定功率之后以額定功率繼續(xù)行駛。25s到35s近似為勻速直線運(yùn)動(dòng)，35s關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，其v-t圖像如圖所示。已知小車的質(zhì)量為10kg，，可認(rèn)為在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中小車受到的阻力大小不變。下列說法正確的是（）A.小車受到的阻力大小為10NB.0~5s內(nèi)小車的牽引力大小為20NC.小車在全過程中的位移為390mD.小車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為120W【答案】C【解析】【詳解】AB．根據(jù)圖線可知，小車做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為小車做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為根據(jù)牛頓第二定律有，解得小車受到的阻力和0~5s內(nèi)小車的牽引力大小分別為，故AB錯(cuò)誤；D．發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為故D錯(cuò)誤；C．由圖可知，小車位移為對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的全過程，根據(jù)動(dòng)能定理有其中解得故C正確。故選C。5.如圖所示，水平圓盤上有A、B兩個(gè)物塊，中間用一根不可伸長(zhǎng)的輕繩連在一起，輕繩經(jīng)過圓盤圓心。它們一起隨圓盤繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度由零逐漸增大，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，質(zhì)量，A、B兩物塊與圓盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A.當(dāng)時(shí)，繩中恰好出現(xiàn)拉力B.A物塊受到的摩擦力一旦達(dá)最大值，再增大，兩個(gè)物塊將一起相對(duì)圓盤滑動(dòng)C.要使A、B兩物塊與圓盤保持相對(duì)靜止，的最大值為D.當(dāng)A、B兩物塊恰好要與圓盤發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，繩中的拉力為【答案】C【解析】【詳解】A．當(dāng)B恰好達(dá)到最大靜摩擦力的時(shí)候，對(duì)B解得當(dāng)A恰好達(dá)到最大靜摩擦力的時(shí)候，對(duì)A解得可知B先達(dá)到最大靜摩擦力，當(dāng)此時(shí)繩中無彈力，故A錯(cuò)誤；B．當(dāng)A的摩擦力達(dá)到最大時(shí)，B的摩擦力也達(dá)到最大值，再增大，繩中拉力繼續(xù)變大，因A所需的向心力更大，則A的摩擦力保持不變，B所需的向心力較小，所以B的摩擦力減小，直到為零后反向逐漸增大，當(dāng)反向達(dá)到最大值，A、B將一起相對(duì)圓盤向A的方向滑動(dòng)，所以當(dāng)A的摩擦力達(dá)到最大時(shí)，再增大，兩物體不是立即相對(duì)圓盤產(chǎn)生滑動(dòng)，故B錯(cuò)誤；CD．由上述分析可知當(dāng)A所受的摩擦力指向圓心達(dá)到最大且B所受的摩擦力達(dá)到最大背離圓心時(shí)，A、B將與圓盤發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，設(shè)此時(shí)繩中拉力為，則對(duì)A對(duì)B解得故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。6.如圖所示，足夠長(zhǎng)的斜面傾角為，一質(zhì)量為m的物塊恰好能自行沿斜面勻速下滑。物塊在沿斜面勻速下滑過程中，在豎直平面內(nèi)給物塊一任意方向（角任意）的外力F，斜面始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知重力加速度為g，下列說法正確的是（）A.物塊沿斜面勻速下滑過程中，地面給斜面的摩擦力為零B.物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)C.若外力F拉著物塊沿斜面勻速上滑，則F的最小值為D.若外力F拉著物塊沿斜面勻速上滑，則F的最小值為【答案】A【解析】【詳解】A．物塊沿斜面勻速下滑，所以斜面對(duì)物塊有垂直斜面向上的彈力和沿斜面向上的摩擦力，合力與物塊重力平衡方向豎直向上，所以物塊對(duì)斜面的作用力與其為一對(duì)作用力與反作用力方向豎直向下，斜面靜止，只受到豎直方向的力，所以地面對(duì)斜面無水平方向摩擦力，A正確；B．物塊恰好能自行沿斜面勻速下滑，對(duì)物塊分析得解得B錯(cuò)誤；CD．外力F拉著物塊沿斜面勻速上滑，設(shè)F與沿斜面向上方向夾角為，對(duì)物塊受力分析，有，聯(lián)立，得由數(shù)學(xué)知識(shí)可得所以有整理得CD錯(cuò)誤。故選A。7.如圖所示，固定粗糙足夠長(zhǎng)斜面的傾角，下端有一固定擋板。兩小物塊A、B放在斜面上，中間用輕質(zhì)彈簧相連。A物塊表面光滑，其質(zhì)量為3m；B物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，其質(zhì)量為2m?？梢暈橘|(zhì)點(diǎn)的電動(dòng)玩具小車通過跨過光滑輕小定滑輪的輕繩與B物塊相連。初始時(shí)刻B物塊恰好沒有沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，滑輪左側(cè)輕繩與斜面平行，右側(cè)輕繩豎直，滑輪距地高度為l且繩中無彈力。當(dāng)玩具小車緩慢向右運(yùn)動(dòng)l距離時(shí)A恰好離開擋板。最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A.B物塊的機(jī)械能守恒B.繩的拉力對(duì)B物塊做功為C.若小車以速度向右勻速運(yùn)動(dòng)l，B物塊機(jī)械能的增加量為D.若小車以速度向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，B物塊的速度大小為【答案】B【解析】【詳解】A．由于小車緩慢向右運(yùn)動(dòng)，所以B的速度可視為全程不變，且接近0，故B在運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能不變，而重力勢(shì)能在逐漸增大，所以機(jī)械能不守恒，故A錯(cuò)誤；B．設(shè)彈簧彈性系數(shù)為k，初、末狀態(tài)形變量分別為x1、x2。初始時(shí)刻B物塊處于平衡狀態(tài)，且繩拉力為零，對(duì)其分析受力得解得當(dāng)玩具小車緩慢向右運(yùn)動(dòng)l距離時(shí)，A恰好離開擋板，此時(shí)擋板對(duì)A的支持力恰好為零，且處于平衡狀態(tài)。此時(shí)對(duì)A分析受力可得所以由此可知，初、末狀態(tài)時(shí)，彈簧的形變量相等，即彈簧的彈性勢(shì)能不變。此過程中，由于小車緩慢移動(dòng)，故物體B的動(dòng)能不變。由能量守恒定律對(duì)B分析可知，拉力對(duì)B做的功等于B物體克服重力做的功和克服摩擦所做的功之和。即由幾何關(guān)系可知聯(lián)立可得故B正確；C．由上分析可知，當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)距離為l時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能不變，物體B上升的高度h不變。B物體的初速度為零。當(dāng)小車速度為時(shí)，且運(yùn)動(dòng)距離為l時(shí)，根據(jù)連接體速度大小的關(guān)系可知，B物體的速度大小為所以此過程中B物體機(jī)械能的增量為代入數(shù)據(jù)得故C錯(cuò)誤；D．小車向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由幾何關(guān)系可得根據(jù)連接體速度大小的關(guān)系可得，物體B的速度大小為故D錯(cuò)誤。故選B。【點(diǎn)睛】此類涉及彈簧的題型中，一般都需要先通過受力分析，判斷彈簧彈性勢(shì)能的變化情況。再根據(jù)功能關(guān)系或者能量守恒，判斷各力做功情況。對(duì)于連接體模型，在沿連接體方向上速度相等。對(duì)物體進(jìn)行速度分解時(shí)，需將速度分解成沿連接體方向和垂直連接體方向。二、多項(xiàng)選擇題：本題共3小題，每小題5分，共15分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有錯(cuò)選的得0分。8.現(xiàn)代生產(chǎn)、生活離不開交通運(yùn)輸，為了交通安全，車輛轉(zhuǎn)彎過程中需要采取的措施是（）A.轉(zhuǎn)彎半徑一定時(shí)，車速適當(dāng)小些 B.轉(zhuǎn)彎半徑一定時(shí)，車速適當(dāng)大些C車速一定時(shí)，轉(zhuǎn)彎半徑適當(dāng)小些 D.車速一定時(shí)，轉(zhuǎn)彎半徑適當(dāng)大些【答案】AD【解析】詳解】AB．根據(jù)，轉(zhuǎn)彎半徑一定時(shí)，車速越小，摩擦力越小，車輛越安全，A正確，B錯(cuò)誤；CD．根據(jù)，車速一定時(shí)，轉(zhuǎn)彎半徑越大，摩擦力越小，車輛越安全，C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。9.近年來，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)茫茫宇宙中，有雙星系統(tǒng)，三星系統(tǒng)。設(shè)想有兩個(gè)相距L1、質(zhì)量均為m1的星球在相互引力作用下，繞其中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度大小為v1，角速度為ω1；另有三個(gè)分別相距L2、質(zhì)量均為m2的星球構(gòu)成等邊三角形，三個(gè)星球在相互引力作用下，繞其中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度大小為v2，角速度為ω2，則（）A. B. C. D.【答案】AC【解析】【詳解】對(duì)雙星系統(tǒng)，若星球質(zhì)量相等，則運(yùn)動(dòng)的軌道半徑相等，角速度相等，相速度相等，如圖所示根據(jù)萬有引力提供向心力，有解得角速度為線速度為對(duì)三星系統(tǒng)，三星的質(zhì)量相等，軌道半徑相等，角速度相等，線速度相等，如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系有解得根據(jù)萬有引力提供向心力，有解得角速度為所以線速度為所以角速度之比為線速度之比為故選AC。10.生產(chǎn)生活中，有的場(chǎng)所需要將物品運(yùn)送到高處，有的場(chǎng)所需要將物品運(yùn)送到低處?，F(xiàn)有如圖甲、乙所示完全相同的物塊和皮帶傳送裝置，圖甲裝置將物塊無初速放到傳送帶最低端，送往最高端；圖乙裝置將物塊無初速放到傳送帶最高端送往最低端。設(shè)定兩傳送帶以相同恒定速率運(yùn)行，已知傳送帶足夠長(zhǎng)。物塊從傳送帶一端到達(dá)另一端點(diǎn)經(jīng)過的時(shí)間分別為t甲、t乙，在物塊與傳送帶相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中，物塊與傳送帶間摩擦生熱的平均熱功率分別為P甲、P乙。則（）A. B. C. D.【答案】BD【解析】【詳解】AB．對(duì)甲、乙分別受力分析，由牛頓第二定律得解得，設(shè)傳送帶長(zhǎng)度為L(zhǎng)，速率為v，物塊先加速，共速后勻速，則有解得因?yàn)?，則，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．在物塊與傳送帶相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中，物塊與傳送帶間摩擦生熱的平均熱功率為其中摩擦力，甲、乙相同，則，故C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。三、非選擇題：共57分。11.2022年8月。炎熱的重慶多地發(fā)生山火。在重慶特殊的地形下，消防隊(duì)員在某次滅火中采用新的滅火裝置，如圖甲所示。該次滅火中，消防官兵利用該消防車的消防水炮進(jìn)行滅火作業(yè)，已知消防水炮噴出的水流恰好在最高處到達(dá)著火位置。重慶南開中學(xué)某物理興趣小組想計(jì)算一下消防員滅火時(shí)消防水炮出水口處和在著火點(diǎn)位置處的水流速度，為此進(jìn)行了相關(guān)準(zhǔn)備工作。已知該興趣小組拍攝消防車救火時(shí)的照片（照片與實(shí)際長(zhǎng)度比例為），利用坐標(biāo)紙?zhí)幚碚掌蟮玫剿诳罩型暾能壽E如圖乙所示。已知每小格長(zhǎng)寬均為2cm，忽略空氣阻力，重力加速度g取10m/s2。則（1）水流初速度與水平方向夾角為___________。（2）當(dāng)水流到達(dá)著火點(diǎn)位置時(shí)，其速度為___________m/s?！敬鸢浮竣?45°②.40【解析】【詳解】（1）[1]采用逆向思維，水做平拋運(yùn)動(dòng)，由圖可知，平拋運(yùn)動(dòng)位移與水平方向夾角的正切值平拋運(yùn)動(dòng)某時(shí)刻速度方向與水平方向的夾角的正切值是位移與水平方向夾角正切值的2倍，有解得水流初速度與水平方向夾角為。（2）[2]采用逆向思維，水做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)比例關(guān)系知，平拋運(yùn)動(dòng)的高度豎直方向上解得當(dāng)水流到達(dá)著火點(diǎn)位置時(shí)，其速度為。12.用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證M、m（）組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。兩物塊通過跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的輕繩相連；左邊豎直放置兩個(gè)光電門，其中光電門1固定不動(dòng)，光電門2可以上下移動(dòng)，兩個(gè)光電門間距為h，擋光片的寬度為d，重力加速度為g。某次實(shí)驗(yàn)中擋光片通過光電門1的時(shí)間為，通過光電門2的時(shí)間為。（1）若要驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則需驗(yàn)證的表達(dá)式為___________（用M、m、g、d、h、、表示）；（2）通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)能的增加量總是略小于系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量，原因是___________；（3）某興趣小組發(fā)現(xiàn)也可通過該裝置來測(cè)量g，通過g的測(cè)量值是否等于實(shí)際值來驗(yàn)證機(jī)械能守恒。調(diào)節(jié)光電門2的位置來改變h，并得到對(duì)應(yīng)的，作出的圖像如圖乙所示，已知圖像中直線的斜率為k，則測(cè)量重力加速度表達(dá)式為___________（用M、m、k表示）。【答案】①.②.重物在下落過程中受到了空氣阻力及繩子與滑輪之間的摩擦力等阻力作用③.【解析】【詳解】（1）[1]經(jīng)過光電門1的速度為經(jīng)過光電門2速度為若機(jī)械能守恒，滿足整理可得（2）[2]通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)能的增加量總是略小于系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量，原因是重物在下落過程中受到了空氣阻力及繩子與滑輪之間的摩擦力等阻力作用；（3）[3]根據(jù)可得可知圖象的斜率解得13.物理學(xué)愛好者張先生很喜歡釣魚。他駕駛著小船來到平靜的湖面上，當(dāng)船勻速前進(jìn)時(shí)控制面板顯示發(fā)動(dòng)機(jī)推力為30N。關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后一條大魚上鉤，如圖所示，魚在水面下拖著船一起以相同速度水平勻速向前行駛。張先生估計(jì)：繃直的釣魚線與水平面夾角為45°，魚所受水的浮力為其重力的80%，船所受阻力大小恒定不變，忽略魚和釣魚線所受阻力，重力加速度g取10m/s2根據(jù)張先生的估計(jì)，求：（1）魚水平向前游動(dòng)的動(dòng)力F大??；（2）魚的質(zhì)量多少，釣魚線所受拉力大小?！敬鸢浮浚?）30N；（2）15kg；30N【解析】【詳解】（1）當(dāng)船勻速前進(jìn)時(shí)控制面板顯示發(fā)動(dòng)機(jī)推力為30N，可知船受的阻力為f=30N對(duì)魚和船整體受力分析可知F=f=30N（2）對(duì)魚受力分析可知其中解得m=15kgT=30N14.有人設(shè)想：如果在地球赤道上豎直向上建一座非常高的高樓，是否可以在樓上直接釋放人造衛(wèi)星呢？高樓設(shè)想圖如圖所示。已知地球自轉(zhuǎn)周期為T，同步衛(wèi)星軌道半徑為r；高樓上有A、B兩個(gè)可視為點(diǎn)的小房間，A到地心的距離為，B到地心的距離為。（1）A房間天花板上連一豎直輕彈簧，彈簧下端連一質(zhì)量為m的小球，求彈簧給小球的作用力大小和方向；（2）從B房間窗口發(fā)射一顆小衛(wèi)星，要讓這顆小衛(wèi)星能在與B點(diǎn)等高的圓軌道上繞地心與地球自轉(zhuǎn)同向運(yùn)行，應(yīng)給這顆衛(wèi)星加速還是減速？大小多少？【答案】（1）（方向從地心指向A房間）；（2）要讓這顆小衛(wèi)星能在與B點(diǎn)等高的圓軌道上繞地心與地球自轉(zhuǎn)同向運(yùn)行，應(yīng)給這顆衛(wèi)星減速；速度變化大小為【解析】【詳解】（1）同步衛(wèi)星在軌道上，萬有引力提供向心力，則有A房間所在位置的加速度為A房間所在位置的向心加速度為A房間所在位置的重力加速度為小球受重力和彈簧拉力，則有聯(lián)立解得（方向從地心指向A房間）（2）小衛(wèi)星在B房間時(shí)的線速度為小衛(wèi)星在與B衛(wèi)星等高的軌道上運(yùn)行時(shí)又因?yàn)槁?lián)立解得由于因此從B房間窗口發(fā)射一顆小衛(wèi)星，要讓這顆小衛(wèi)星能在與B點(diǎn)等高的圓軌道上繞地心與地球自轉(zhuǎn)同向運(yùn)行，應(yīng)給這顆衛(wèi)星減速；速度變化大小為15.某部電梯原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化如圖甲，質(zhì)量為的轎廂（不含乘客和貨物）通過鋼索跨過兩個(gè)光滑定滑輪與質(zhì)量為的配重相連，轎廂和配重均一直懸空。電動(dòng)機(jī)（圖中未畫出）通過給轎廂額外的沿豎直方向的力來控制轎廂的運(yùn)行。轎廂在一樓載上總質(zhì)量為的乘客和貨物開始向上運(yùn)行。不計(jì)滑輪和鋼索質(zhì)量，每層樓高3m，。（1）若轎廂向上啟動(dòng)時(shí)加速度為2，求電動(dòng)機(jī)對(duì)轎廂作用力的大小和方向；（2）若為了舒適性，轎廂在每次加速和減速時(shí)加速度的大小都按乙圖變化，且