2023-2024學(xué)年天津市南開中學(xué)高三年級上冊第三次考試物理試卷含詳解

南開中學(xué)2024屆高三統(tǒng)練

物理學(xué)科第3次

I卷（共90分）

一、單項選擇題（每題4分）

1.如圖所示，輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點，懸掛衣服的衣架鉤是光滑的,

掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài).如果只改變一個條件，當(dāng)衣架靜止時，下列說法正確的是（）

A.繩的右端上移到〃，繩子拉力變小'

B.繩的兩端高度差越小，繩子拉力越大

C.將桿N向右移一些，繩子拉力變大

D,若換掛質(zhì)量更大的衣服，則衣服架懸掛點右移

2.矢量發(fā)動機是噴口可向不同方向偏轉(zhuǎn)以產(chǎn)生不同方向推力的一種發(fā)動機。當(dāng)殲20隱形戰(zhàn)斗機以速度v斜向上飛

行時.，其矢量發(fā)動機的噴口如圖所示。已知飛機受到重力G、發(fā)動機推力片、與速度方向垂直的升力心和與速度方

向相反的空氣阻力不。下列受力分析示意圖可能正確的是（）

3.兩只完全相同的螞蟻在輪胎內(nèi)外表面爬，當(dāng)兩只螞蟻爬到圖示位置時保持靜止，角a大于角尸。已知輪胎材料

相同，輪胎與螞蟻之間動摩擦因數(shù)為〃，螞蟻質(zhì)量重力加速度取g,下列說法正確的是（）

A.A處螞蟻受到的支持力比8處螞蟻大

B.B處螞蟻受到的摩擦力比A處螞蟻大

C.A處的螞蟻受到的摩擦力大小為〃，咫8sa

D.8處的螞蟻受到的摩擦力大小為，"gsin"

4.如圖所示，一物塊置于水平地面上。當(dāng)用與水平方向成60°角的力「拉物塊時，物塊做勻速直線運動；當(dāng)改用

與水平方向成30。角的力以推物塊時，物塊仍做勻速直線運動。若《和尸2的大小相等，則物塊與地面之間的動

摩擦因數(shù)為（）

5.如圖所示，石拱橋的正中央有一質(zhì)量為力的對稱楔形石塊,側(cè)面與豎直方向的夾角為a,重力加速度為g,若接

觸面間的摩擦力忽略不計，楔形石塊側(cè)面所受彈力的大小為（）

7//////////

A.4B.

2sina2cosa

C.gmgcota

D.

6.用一根長1m的輕質(zhì)細繩將一副質(zhì)量為1kg的畫框?qū)ΨQ懸掛在墻壁上，已知繩能承受的最大張力為10N,為使繩

不斷裂，畫框上兩個掛釘?shù)拈g距最大為（g取lOWsD（）

D.如m

A.B.C.—m

2224

7.小明在觀察如圖所示的沙子堆積時，發(fā)現(xiàn)沙子會自然堆積成圓錐體，且在不斷堆積過程中，材料相同的沙子自

然堆積成的圓錐體的最大底角都是相同的.小明測出這堆沙子的底部周長為31.4m,利用物理知識測得沙子之間的

摩擦因數(shù)為0.5,估算出這堆沙子的體積最接近（）

A.60m3B.200m3C.250m3D.500m3

8.如圖，用兩根等長的細繩將一勻質(zhì)圓柱體懸掛在豎直木板的P點，將木板以底邊MN為軸向后方緩慢轉(zhuǎn)動直至

水平，繩與木板之間的夾角保持不變，忽略圓柱體與木板之間的摩擦，在轉(zhuǎn)動過程中（）

A.圓柱體對木板的壓力逐漸增大

B.圓柱體對木板的壓力先增大后減小

C.兩根細繩上的拉力均先增大后減小

D.兩根細繩對圓柱體拉力的合力保持不變

9.如圖所示，水平面上固定一光滑半球，球心O的正上方固定一個小滑輪，繩上拴一小球，小球置于半球面上的

A點，繩繞過定滑輪，另一端用力7拉，現(xiàn)緩慢地將小球從8點釋放到A點，則此過程中，小球?qū)Π肭蛎娴膲毫

以及細線拉力T的大小變化情況，以下說法正確的是（）

B.T變?。籒變小

C.7變大；N不變

D.7變大；N變大

10.如圖所示，質(zhì)量為M、傾角為J的斜面體靜止于粗糙水平面上，質(zhì)量為根的小物塊P恰好能沿斜面勻速下滑,

該過程斜面保持靜止。現(xiàn)給P施加一沿斜面向下的推力凡使P沿斜面勻加速下滑。施加尸后，下列說法正確的是

()

A.斜面對小物塊P的支持力和摩擦力都增大

B.小物塊P對斜面體的作用力方向豎直向下

C.水平面對斜面體的支持力增大

D.水平面對斜面體的摩擦力大小為Fcos6?

11.如圖所示，可視為質(zhì)點的機器人通過磁鐵吸附在船舷外壁面檢測船體。壁面可視為斜面，與豎直方向夾角為，。

船和機器人保持靜止時，機器人僅受重力G、支持力&、摩擦力工和磁力F的作用，磁力垂直壁面。下列關(guān)系式

尸=入C.=Geos。D.F=Gsin0

12.如圖所示，豎直平面內(nèi)固定一半徑為R的光滑圓軌道；一彈性繩原長為L（0R<L<2R）,上端固定在圓軌道

的頂端，下端系一重力為G的小球（可視為質(zhì)點），小球套在圓軌上處于平衡狀態(tài)。已知彈性繩的彈力遵循胡克定

律，勁度系數(shù)為上彈性繩始終處于彈性限度內(nèi)，彈性繩的重力不計，則此時彈性繩的彈力大小為（）

kLG2kLG2kLG

---------D.---------

kR+GkR-GkR+G----------------------kR-G

13.如圖所示，一個重為ION的小球。被夾在兩光滑斜面間，斜面AB和AC與水平面的夾角分別為60。和30。，下

A

A.斜面AB對小球的彈力是由小球的形變產(chǎn)生的

B.斜面A3對小球的彈力為5N

C.斜面AC對小球的彈力為10?N

D.保持斜面傾角不變，緩慢增大斜面AC傾角，斜面對小球的彈力不變

14.2018年10月23日，港珠澳跨海大橋正式通車。為保持以往船行習(xí)慣，在航道處建造了單面索（所有鋼索均處

在同一豎直面內(nèi)）斜拉橋，其索塔與鋼索如圖所示。下列說法正確的是（）

A.增加鋼索的數(shù)量可減小索塔受到的向下的壓力

B.為了減小鋼索承受的拉力，可以適當(dāng)降低索塔的高度

C.索塔兩側(cè)鋼索對稱且拉力大小相同時，鋼索對索塔的合力豎直向下

D.為了使索塔受到鋼索的合力豎直向下，索塔兩側(cè)的鋼索必須對稱分布

二、多項選擇題（每題5分）

15.如圖所示，一根粗糙的水平橫桿上套有4、B兩個輕環(huán)，系在兩環(huán)上的等長細繩拴住的書本處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)

將兩環(huán)距離變小后書本仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則（）

AB

A.桿對A環(huán)的支持力不變B.8環(huán)對桿的摩擦力變小

C.桿對A環(huán)的力不變D.與B環(huán)相連的細繩對書本的拉力變大

16.如圖所示的實驗可以用來研究物體所受到的滑動摩擦力，當(dāng)手拉木板從木塊下加速抽出時，彈簧測力計的示數(shù)

為了,由此可知（）

—qiiiiiin?ik>—木塊,板

桌面

A.木板與桌面間的滑動摩擦力等于7

B.木塊與木板間的滑動摩擦力等于了

C.繩子對木板的拉力大于了

D.人手對繩子的拉力大于繩子對人手拉力

17.明朝謝肇涮的《五雜組》中記載：“明姑蘇虎丘寺廟傾側(cè)，議欲正之，非萬緡不可.一游僧見之，日：無煩也,

我能正之.”游僧每天將木楔從塔身傾斜一側(cè)的磚縫間敲進去，經(jīng)月余扶正了塔身.假設(shè)所用的木楔為等腰三角形,

木楔的頂角為優(yōu)現(xiàn)在木楔背上加一力凡方向如圖所示，木楔兩側(cè)產(chǎn)生推力M則（）

A.若尸一定，e大時N大B.若尸一定，6小時N大

C.若8一定，尸大時N大D.若。一定，尸小時N大

18.如圖所示，輕桿0A與輕桿0B通過光滑錢鏈安裝在豎直墻面上，另一端通過A較鏈連接于。點。已知/OAB=37,

NOBA=53，較鏈質(zhì)量忽略不計，重力加速度為g。現(xiàn)將一個質(zhì)量為小的物塊通過輕繩懸掛于0點保持靜止，下列

3

A.輕桿OA對。點銳鏈的作用力為g〃?g

B.豎直墻對A、8兩點錢鏈的總作用力方向豎直向上

C.若在。點施加從零緩慢增大且水平向左的外力，則輕桿08的彈力先減小后反向增大

D.若在。點施加從零緩慢增大且水平向右的外力，則輕桿的彈力先增大后減小

n卷（共io分）

三、實驗題（10分）

19.如圖a,一彈簧上端固定在支架頂端，下端懸掛一托盤；一標(biāo)尺由游標(biāo)和主尺構(gòu)成，主尺豎直固定在彈簧左邊；

托盤上方固定有一能與游標(biāo)刻度線準(zhǔn)確對齊的裝置，簡化為圖中的指針?，F(xiàn)要測量圖a中彈簧的勁度系數(shù)。當(dāng)托盤

內(nèi)沒有祛碼時，移動游標(biāo)，使其零刻度線對準(zhǔn)指針，此時標(biāo)尺讀數(shù)為1.950cm；當(dāng)托盤內(nèi)放有質(zhì)量為0.200kg的祛

碼時，移動游標(biāo)，再次使其零刻度線對準(zhǔn)指針，標(biāo)尺示數(shù)如圖b所示，其讀數(shù)為cm。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/p>

大小為9.80m/s2,此彈簧的勁度系數(shù)為N/m（保留3位有效數(shù)字）.

20.某研究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗，所用器材有：方木板一塊，白紙，量程為5N的彈簧測力計兩

個，橡皮條（帶兩個較長的細繩套），刻度尺，圖釘（若干個）.

①具體操作前，同學(xué)們提出了如下關(guān)于實驗操作的建議，其中正確的有.

A.橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上

B.重復(fù)實驗再次進行驗證時，結(jié)點。的位置可以與前一次不同

C.使用測力計時，施力方向應(yīng)沿測力計軸線；讀數(shù)時視線應(yīng)正對測力計刻度

D.用兩個測力計互成角度拉橡皮條時的拉力必須都小于只用一個測力計時的拉力

②該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實驗，白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點位置O,力的標(biāo)度、分力和合力的大小

及表示力的作用線的點，如下圖所示.其中對于提高實驗精度最有利的是-.

1.c

【詳解】AB.因為衣服鉤時光滑的，所以繩子兩端的拉力大小相同，設(shè)兩桿間距為4繩子長為L左右兩端繩子

長度分別為L、L2,繩子拉力為T,兩部分與豎直夾角分別為。、B,根據(jù)題意有：…2=J因為繩子拉力相

對，所以即：27cosa=mg,L[sina+L2s\na=Ls\na=d,所以：sina=-,T="吆，d與L均為定

L2cosa

值，所以sina為定值，。為定值，繩子拉力不變，AB錯誤

C.桿N向右移一些，d變大,since=泉,變大，cosa變小，拉力變大，C正確

D.掛質(zhì)量更大的衣服，d與L均不變，繩中拉力變大，位置不變，D錯誤

2.A

【詳解】由題意可知所受重力G豎直向下，空氣阻力號與速度方向相反，升力入與速度方向垂直，發(fā)動機推力B

的方向沿噴口的反方向，對比圖中選項可知只有A選項符合題意。

故選A。

3.D

【詳解】根據(jù)題意，對螞蟻受力分析，設(shè)螞蟻所在位置和圓心連線與豎直方向夾角為。，如圖所示

由平衡條件可得

FN=mgcos6

f=mgsin0

AB.由于a>〃，則A處螞蟻受到的支持力比B處螞蟻小，8處螞蟻受到的摩擦力比A處螞蟻小，故AB錯誤；

C.螞蟻與輪胎之間保持靜止,則摩擦力不能按滑動摩擦力計算，則A處的螞蟻受到的摩擦力大小不一定為"cose,

故C錯誤；

D.由題意可知，8處螞蟻所在位置和圓心連線與豎直方向夾角為夕，則B處的螞蟻受到的摩擦力大小為機gsin￡,

故D正確。

故選D。

4.B

【詳解】試卷分析：對兩種情況下的物體分別受力分析，如圖

將Fl正交分解為F3和F4,F2正交分解為F5和F6,則有：Fifi=F3

mg=F4+FN；

F/=F5

mg+F6=FN'

而F滔=再；F滑'=(IFN'

則有FICOS60°=H(mg-Fisin60°)①

F2cos30°=p(mg+F2Sin30°)②

又根據(jù)題意F|=F2③

聯(lián)立①②③解得：-z-VL

故選B

考點：物體的平衡

5.A

【詳解】楔形石塊受力如圖，根據(jù)力的合成可得:

mg=2xFcos(90°-a),

所以

尸二mg二mg

2cos(90°-a)2sina

故選Ao

6.A

【詳解】一個大小方向確定的力分解為兩個等大的力時，合力在兩個分力的角平分線上，且兩分力的夾角越大，分

力越大，因而當(dāng)繩子拉力達到尸=10N的時候，繩子間的張角最大，為120。，此時兩個掛釘間的距離最大；畫框受

到重力和繩子的拉力，三個力為共點力，受力如圖

繩子與豎直方向的夾角為

<9=60°

繩子長為

則有

mg=2FcosS

兩個掛釘?shù)拈g距離

L=2x（?sin。

解得

L=——m

2

故選A。

7.A

【詳解】沙堆底部周長為31.4m,故圓錐體的底部圓半徑為

對錐面上的一粒沙粒分析，當(dāng)滿足"叫cos。="2gsin。（。為錐體的底角）時沙粒剛好靜止，故

u=tanO=—

h

解得圓錐體高

h=2.5m

故圓錐體的體積約為

V=-57?=-x3.14x52x2.5m3?60m3

33

A正確.

8.B

【詳解】設(shè)兩繩子對圓柱體的拉力的合力為T，木板對圓柱體的支持力為N,繩子與木板夾角為a,從右向左看如

圖所示

在矢量三角形中，根據(jù)正弦定理

sina_sin尸_sin/

mgNT

在木板以直線MN為軸向后方緩慢轉(zhuǎn)動直至水平過程中，a不變，/從90。逐漸減小到0,又

/+/7+?=!80°

且

a<90°

可知

90°</+^<180°

則

0<￡<180。

可知P從銳角逐漸增大到鈍角，根據(jù)

sina_sin尸_sin/

nigNT

由于sin/不斷減小，可知T不斷減小，sin/先增大后減小，可知N先增大后減小，結(jié)合牛頓第三定律可知，圓柱

體對木板的壓力先增大后減小，設(shè)兩繩子之間的夾角為26,繩子拉力為丁，則

2Tcos0=T

可得

T

T=--------

2cos。

6不變，T逐漸減小，可知繩子拉力不斷減小，故B正確，ACD錯誤。

故選Bo

9.C

【詳解】對小球受力分析，由NFAAO0可得

N_F_T

~\d~~dd~~o^A，F(xiàn)=G

得

緩慢地將小球從8點釋放到A點過程中，。。、A。不變，QA變大，所以T變大，N不變。故選C。

10.B

【詳解】ABC.由題可知，給P施加一沿斜面向下的推力尸，并不改變斜面對P的支持力大小，即斜面對P的支持

力大小不變，同時根據(jù)滑動摩擦力的特點可知，P所受的摩擦力也不發(fā)生變化，對平衡時P的分析可知，P所受摩

擦力和支持力的合力與其重力等大反向，由牛頓第三定律可知，P對斜面的作用力方向豎直向下，斜面的受力沒有

發(fā)生變化，則水平面對斜面體的支持力不變，故B正確，AC錯誤；

D.施加F之前，小物塊P恰好能沿斜面勻速下滑，則斜面的物體的作用力大小為〃?g,方向豎直向上，根據(jù)牛頓第

三定律可知P對斜面的作用力方向豎直向下，則地面對斜面體的摩擦力為零，而施加尸之后，斜面的受力沒有發(fā)生

變化，則地面對斜面體的摩擦力一直為零，故D錯誤。

故選B。

11.C

【詳解】如圖所示，將重力垂直于斜面方向和沿斜面方向分解

Gcos6/1；

“G

AC.沿斜面方向，由平衡條件得

F(=Geos6^

故A錯誤，C正確;

BD.垂直斜面方向，由平衡條件得

F=Gsin0+FN

故BD錯誤。

故選C。

12.B

【詳解】小球受重力G、圓軌道的支持力N和彈性繩的彈力下三個力作用處于平衡狀態(tài)，如圖所示。設(shè)彈性繩與豎

直方向間的夾角為仇根據(jù)幾何關(guān)系可知，重力G和圓軌道的支持力N與彈性繩之間的夾角相同，故重力G和圓軌

道的支持力N大小相等，根據(jù)胡克定律有

F=k（2Rcos9-L）

根據(jù)力的平衡條件有

F=2Gcos6

聯(lián)立解得

右kLG

-kR-G

B正確。

故選B。

【詳解】A.斜面對小球的彈力是由斜面的形變產(chǎn)生的，A錯誤;

BC.畫出受力分析圖如圖

線=/g=5N

B正確，C錯誤；

D.畫出力的動態(tài)變化圖，如圖

FB

mg

Fc按照箭頭方向變化，則FB在逐漸增大，D錯誤。

故選B?

14.C

【詳解】A.以橋身為研究對象，鋼索對橋身的拉力的合力與橋身的重力等大反向，則鋼索對索塔的向下的壓力數(shù)

值上等于橋身的重力，增加鋼索的數(shù)量鋼索對索塔的向下的壓力數(shù)值不變，故A錯誤；

B.由圖甲可知2Tcosa=M?,當(dāng)索塔高度降低后，a變大，cosa變小，故T變大，故B錯誤；

C.由B的分析可知，當(dāng)鋼索對稱分布時，2Tcosa=Mg,鋼索對索塔的合力豎直向下，故C正確；

D.受力分析如圖乙，只要上皿=白，鋼索AC、AB的拉力FAC、FAB進行合成，合力豎直向下，鋼索不一定要

sinasinp

對稱分布，故D錯誤；

故選C。

AJ2

TTC入/

F

甲乙

15.AB

【詳解】A.設(shè)書的質(zhì)量為根，繩與水平方向的夾角為a,對系統(tǒng)為研究對象,根據(jù)平衡條件得

2FN=mg

解得

廠1

Fm

N=~g

桿對A環(huán)的支持力始終等于書重力的一半，支持力不變，A正確；

B.對8環(huán)根據(jù)平衡條件得

tana=—

耳

解得

Ff=^-

2tana

現(xiàn)將兩環(huán)距離變小后，a增大，tana增大，對桿的摩擦力Ff變小，B正確；

C.桿對A環(huán)的支持力不變，摩擦力變小，合力變小，所以桿對A環(huán)的力變小，C錯誤;

D.兩繩的合力等于書的重力，兩環(huán)距離變小，兩繩的夾角變小，繩的拉力變小，D錯誤。

故選AB。

16.BC

【詳解】AB.由于木塊靜止，根據(jù)平衡條件可知，木塊水平方向所受木板對它的滑動摩擦力等于彈簧的彈力力故

B正確，A錯誤；

D.人手對繩子的拉力與繩子對人手拉力是一對相互作用力，大小相等，故D錯誤；

C.手拉木板從木塊下加速抽出，由牛頓第二定律可知，繩子對木板的拉力大于木塊對木板的滑動摩擦力，根據(jù)牛

頓第三定律知木塊對木板的摩擦力等于木板對木塊的摩擦力，木塊所受滑動摩擦力又等于彈簧的彈力力所以可推

知繩子的拉力一定大于彈簧測力計的示數(shù)力故C正確。

故選BC。

17.BC

【詳解】選木楔為研究對象，木楔受到的力有：水平向左的尸、和兩側(cè)給它的與木楔的斜面垂直的彈力，由于木楔

處于平衡狀態(tài)，所以側(cè)給它的與木楔的斜面垂直的彈力與F沿兩側(cè)分解的分力是相等的，力F的分解如圖

F=Ftcos(90°_g)+Bcos(900-g)=26cos(90°-1)=2/：；sin;

所以

6=—^

2sin-

2

由公式可知，當(dāng)F一定，。小時FN大，當(dāng)。一定，尸大時網(wǎng)大，AD錯誤，BC正確；

故選BC。

【點睛】對力進行分解時，一定要分清力的實際作用效果的方向如何，再根據(jù)平行四邊形定則或三角形定則進行分

解即可。

18.BC

【詳解】A.對0點受力分析如圖1：則有

4

Fo^=mgcos37=-/ng

故A錯誤;

B.對輕桿OA、OB及重物所組成的系統(tǒng)進行受力分析可知，該系統(tǒng)受到三個外力，分別是豎直墻對?4、B兩點錢

鏈的作用力及重物重力，由三力平衡可知豎直墻對A、B兩點錢鏈的總作用力方向豎直向上，大小等于血8,故B

正確;

C.若在O點施加從零緩慢增大且水平向左的外力，則。點受力情況如圖2.沿兩桿方向?qū)g和尸正交分解可得

FOB=mgcos53-Feos37

/^A=n?gsin53+Fsin37

產(chǎn)緩慢增大時EA一直增大，心B先減小后反向增大，故C正確;

D.若在0點施加從零緩慢增大且水平向右的外力，則。點受力情況如圖3.沿兩桿方向?qū)g和