常德市名校2023-2024学年高三上学期10月月考
物理试题（一）
一、单选题（每题4分，共24分）
1．2021年6月17日9时22分，我国“长征二号”F遥十二运载火箭搭载“神舟十二号”载人飞船成功发射。在开始发射的一小段时间内；可认为火箭做初速度为0的匀加速直线运动，加速度大小为30m/s2，则在此段时间内，下列说法错误的是（　　）

A．速度与加速度同向，火箭的加速度每隔1s增大30m/s2
B．火箭在任意1s的时间内末速度比初速度大30m/s
C．火箭在1s末、2s末、3s末的速度大小之比为1：2：3
D．火箭在前2s内、前4s内、前6s内的位移大小之比为1：4：9
2．2023年4月8日，奥运会冠军朱雪莹在青岛夺得全国蹦床锦标赛女子蹦床项目冠军，假设朱雪莹某次训练中从空中最高点无动力下落的加速度与下落高度的变化如图所示，g为重力加速度，则下列说法正确的是（　　）

A．朱雪莹下落距离为时，速度最大
B．朱雪莹下落距离为时速度大小为
C．朱雪莹下落距离为时，蹦床对朱雪莹的作用力一定大于
D．朱雪莹下落距离为时重力势能和弹性势能之和最小
3．如图所示，半径为的半圆形光滑轨道固定在竖直平面内，为圆心，为轨道最高点。中间有孔、质量为的小球穿过圆弧轨道，轻弹簧一端固定在点，另一端与小球相连，小球在点保持静止，与夹角为。已知重力加速度为，弹簧的劲度系数为，则（　　）

A．小球受到两个力的作用
B．小球不可能有形变
C．导轨对小球的弹力大小为
D．轻弹簧的原长为
4．如图所示，轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动，以下说法正确的是（　　）

A．小球过最高点时，杆所受的弹力方向一定竖直向下
B．小球过最高点时，速度至少为
C．小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而增大
D．若把题中的轻杆换为轻绳，其他条件不变，小球过最高点时，速度至少为
5．铯原子喷泉钟是定标“秒”的装置。在喷泉钟的真空系统中，可视为质点的铯原子团在激光的推动下，获得一定的初速度。随后激光关闭，铯原子团仅在重力的作用下做竖直上抛运动，到达最高点后再做一段自由落体运动。取竖直向上为正方向。下列可能表示激光关闭后铯原子团速度或加速度随时间变化的图像是（　　）
A． B．
C． D．
6．如图所示，质量为m的小球A从地面上斜抛，抛出时的速度大小为25m/s，方向与水平方向夹角为53°角，在A抛出的同时有一质量为3m的黏性小球B从某高处自由下落，当A上升到最高点时恰能击中竖直下落中的黏性小球B，A、B两球碰撞时间极短，碰后A、B两球粘在一起落回地面，不计空气阻力，，g取。以下说法正确的是（　　）
A．小球B下落时离地面的高度是20m
B．小球A上升至最高处时离地面40m
C．小球A从抛出到落回地面的时间为3s
D．小球A从抛出到落回地面的水平距离为60m
二、多选题（每题5分，共20分）
7．如图所示，“儿童蹦极”中，拴在小朋友腰间左右两侧的是弹性极好的相同的橡皮绳。若小朋友从橡皮绳处于最低点位置处开始由静止上升（此时橡皮绳伸长最大），直至上升到橡皮绳处于原长的过程中，下列关于小朋友的运动状态的说法中正确的有（　　）

A．小朋友始终处于超重状态
B．小朋友的速度最大时，其加速度等于零
C．小朋友处于最低点位置时，其加速度不为零
D．小朋友先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动
8．在一段直线公路上，甲、乙两车在同一车道上同向行驶，甲车在前，乙车在后，速度均为20m/s，相距45m。在时刻，甲车司机发现前方有一只小狗，于是马上采取措施，以下甲、乙两图分别是甲、乙两车的运动图像，取初速度方向为正方向，则下列说法正确的是（　　）
A．在2s-6s内，甲车做匀加速直线运动
B．在0s-6s内，甲乙两车会相撞
C．甲乙两车在4s末距离最近
D．甲乙两车在6s末距离最近
9．图甲所示的无人机，某次从地面由静止开始竖直向上飞行，该过程中加速度a随上升高度h的变化关系如图乙所示。已知无人机的质量为m，重力加速度为g，取竖直向上为正方向，不计空气阻力，则从地面飞至高处的过程中，无人机（　　）
A．先做加速运动后做匀速运动
B．飞至高处时速度大小为
C．飞至高处时无人机的升力为2mg
D．机械能增加量为
10．粗糙水平地面上有一质量为M、倾角为30°的粗糙楔形物体C，斜面上有一个质量为的物块B，B与一轻绳连接，且绕过一固定在天花板上的定滑轮，另一端水平与一结点连接一个质量为m的小球A，右上方有一拉力F，初始夹角，如图所示。现让拉力F顺时针缓慢转动90°且保持α角大小不变，转动过程B、C始终保持静止。已知B与滑轮间的细绳与斜面平行，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）
A．拉力F一直减小
B．BC间的摩擦力先减小再增大
C．物体C对地面的压力先减小再增大
D．物体C对地面的摩擦力的最大值为
三、实验题（18分）
11．某实验小组用如图所示装置验证牛顿第二定律，水平轨道上安装两个光电门，两个光电门中心距离为L，小车上的挡光板宽度为d，小车上装有力的传感器，小车和力的传感器总质量为M，细线一端与力传感器连接，另一端跨过滑轮挂上物块。实验时，保持轨道水平，当物块质量为m时，小车恰好匀速运动。

（1）该实验过程中， （填“不需要”或“需要”）物块质量远小于车的质量；
（2）某次实验测得小车通过光电门1、2时，挡光时间分别为t1和t2，计算出小车的加速度a=
（3）保持M不变，改变物块质量，得到多组力的传感器示数F，通过计算求得各组加速度，描出a-F图像，下列图像可能正确的是( )
A． B．
C． D．
12．用如图所示的装置研究平抛运动。在水平实验桌右端固定一个光电门，桌上固定竖直挡板，轻质弹簧一端固定在挡板上，弹簧水平。倾斜长木板上的上端P和桌面等高，木板紧挨着桌面且弹簧对着木板的中央，然后把木板固定，与水平面夹角。用小铁球压缩弹簧，然后由静止释放，小铁球离开桌面，落在斜面上，标记出落点位置Q。通过研究小球压缩弹簧的形变量不同，平抛的初速度不同，落在斜面上的位置不同，探索光电门记录的扫光时间t和P、Q间距离L的关系，进而研究平抛运动。已知小球直径d，查资料可知当地重力加速度g，请回答下列问题：

（1）完成此实验，还需要的实验器材有 。（填选项序号）
A．秒表 B．天平 C．刻度尺 D．弹簧测力计
（2）在坐标纸上，以L为纵坐标，以 （选填“t”、“”或）为横坐标，把记录的各组数据在坐标纸上描点，连线得到一条过原点的直线。若斜率为 ，就说明平抛运动水平方向做 运动和竖直方向做 运动。
（3）从实验数据可知，若小球的初速度增加1倍，则P、Q间的距离将变为原来的 倍。
四、解答题
13．（10分）随着社会的发展，外卖配送也正踏入“无人+”领域。某天工作人员正在通过无人机医疗物品.送至用户家中，如图所示，在无人机的作用下，物品在水平地面上由静止开始竖直向上做匀加速直线运动，经过t1＝2s后做匀速直线运动，已知匀速直线运动时间t2＝6s，然后再经匀减速度线运动t3＝6s后到达用户窗台，此时物品恰好静止，离地高度h＝40m。求:
（1）物品运动过程中的最大速率.
（2）匀加速阶段物品的加速度大小和位移大小。

14．（13分）如图所示，光滑的硬杆AB竖直固定放置，粗糙的硬杆CD水平固定放置，原长为L的弹性橡皮筋（弹力满足胡克定律）一端悬挂在天花板上，另一端连接质量为m的小球，若将小球穿过AB杆，静止时橡皮筋与竖直方向的夹角为37°，天花板与小球间的高度差为L，若将小球穿在硬杆CD上，当小球刚好不滑动时，橡皮筋与水平方向的夹角为53°，橡皮筋的总长为3L（未超过最大弹性限度），最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，sin37=0.6，cos37=0.8。求：
（1）橡皮筋的劲度系数；
（2）杆CD与小球之间的动摩擦因数以及杆CD对小球的弹力与杆AB对小球的弹力大小之比。

15．（15分）如图甲所示，质量为的足够长木板C静置于水平面上，可视为质点、质量均为m的煤块A、B静置于C上，B位于A右方处。A、C间的动摩擦因数，B、C间，C与地面间的动摩擦因数。给C施加一水平向右的恒力F，A、B第一次相遇的时间为t，可得与F的关系如图乙所示（未知）。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，求：
（1）煤块A、B的最大加速度、；
（2）的大小和煤块A的质量m；
（3）将开始施加力至A、B相遇时木板C上的划痕长度记为x，试写出划痕长度x与恒力F大小的关系式。

参考答案：
1．A
【详解】AB．由题意可知，火箭做初速度是0的匀加速直线运动，加速度大小为30m/s2，因此火箭的加速度是恒定不变的；由速度公式，可知火箭每经过1s，速度都增加30m/s，所以火箭在任意1s的时间内末速度比初速度大30m/s，A错误，符合题意；B正确，不符合题意；
C．火箭做初速度是0的匀加速直线运动，由速度公式，可知火箭在1s末、2s末、3s末的速度大小之比为1：2：3，C正确，不符合题意；
D．由位移时间公式，可得
D正确，不符合题意。
故选A。
2．C
【详解】A．阶段朱雪莹的加速度方向仍然竖直向下，仍然加速，下落距离为时，速度不是最大，故A错误；
B．根据
可知图像和坐标轴所围面积的2倍表示速度平方的变化量，故朱雪莹下落距离为时速度大小为
故B错误；
C．根据图像和坐标轴上方和下方的面积大小相等，可得，在最低点有
解得
故C正确；
D．由于系统机械能守恒，朱雪莹下落距离为时，动能最大，故朱雪莹下落距离为时重力势能和弹性势能之和最小，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】A．分析可知，小球受重力、弹簧的弹力、导轨的弹力三个力的作用，故A 错误；
B．小球受到弹力作用，必定有反作用的弹力，小球一定有形变，故B错误；
C．导轨对小球的弹力方向与弹簧弹力的方向夹角为，且两者都与竖直方向成角，根据对称性可知，小球处于平衡状态时导轨对小球的弹力大小为，故C错误；
D．同理可知，轻弹簧对小球的弹力大小也为，根据胡克定律可得，伸长量为
所以轻弹簧原长为
故D正确。
故选D。
4．D
【详解】A. 小球过最高点时，当速度为零时，杆受到竖直向下的弹力，大小为mg；当速度为时杆受到的弹力为零，则速度大于时，杆所受的弹力方向一定竖直向上，选项A错误；
B. 小球过最高点时，速度至少为零，选项B错误；
C. 小球过最高点时，当速度从零增加到时，杆对球的作用力一定随速度增大而减小，选项C错误；
D. 若把题中的轻杆换为轻绳，其他条件不变，小球过最高点时，最小速度满足
即速度至少为，选项D正确。
故选D。
5．D
【详解】AB．铯原子团仅在重力的作用，加速度g竖直向下，大小恒定，在图像中，斜率为加速度，故斜率不变，所以图像应该是一条倾斜的直线，故选项AB错误；
CD．因为加速度恒定，且方向竖直向下，故为负值，故选项C错误，选项D正确。
故选D。
6．C
【详解】AB．A球竖直方向做竖直上抛运动至最高点，B球做自由落体落体运动，则两球运动的高度相同，均为为
小球B下落时离地面的高度是40m，AB错误；
C．两球竖直方向的运动是互逆的，相遇时小球A竖直速度为0，小球B的速度为
根据两球在竖直方向上的动量守恒
两球粘在一起后的竖直速度为
继续下落，有
得
则小球A从抛出到落回地面的时间为3s，C正确；
D．小球A从抛出到与小球B相撞的水平距离为
根据两球在水平方向上的动量守恒
得
相撞后两球的水平位移为
小球A从抛出到落回地面的水平距离为
D错误。
故选C。
7．BC
【详解】A．小朋友减速上升时加速度向下是失重状态， A错误；
B．小朋友的速度最大时，重力和橡皮绳的弹力相等，加速度为零，B正确；
C．小朋友处于最低点位置时，合力向上，因此加速度不为零，C正确；
D．因为在上升的过程中，橡皮绳形变量越来越小，弹力越来越小，因此合力是变力，加速度不恒定，小朋友做的是变速运动，D错误。
故BC正确。
8．AC
【详解】A．a-t图像与时间轴围成的面积代表速度变化量，在0-2s内速度减小20m/s，恰好减为零，在2s-6s内，甲车加速度不变，为正值，则甲车做匀加速直线运动，故A正确；
CD．因在t=2s时刻，甲的速度为零，乙开始减速，其加速度为
当甲乙两车速度相等时
=2s
即在t=4s时刻两车距离最近，故C正确，D错误；
B．甲乙两车最近距离为
即两车不会相撞，故B错误。
故选AC。
9．BCD
【详解】A．先做变加速运动后做匀加速运动，故A错误；
B．飞至高处时合外力做功为
根据动能定理
联立解得
v=
故B正确；
C．飞至高处时，根据牛顿第二定律
得无人机的升力为
F=2mg
故C正确；
D．飞至2高处时合外力做功为
即动能增加，重力势能增加，所以机械能增加量为，故D正确。
故选BCD。
10．AC
【详解】A．对题图右侧结点处受力分析，α角大小不变，可以使用辅助圆方法判断力的动态变化情况，如图所示
通过分析可得先增大再减小，F一直减小，A正确；
B．初始状态，对A分析可得绳子拉力，对B分析，可发现
即一开始B与C间的静摩擦力为零，故当绳子拉力从先增大再减小到，B、C间的静摩擦力方向一直沿斜面向下且先增大再减小，B错误；
CD．将B、C看成整体，竖直方向有
由于先增大再减小，故先减小再增大，故物体C对地面的压力先减小再增大，故C正确；
D．水平方向上有
当最大时，即此时F水平，对A分析可计算得
所以
故D错误。
故选AC。
11． 不需要 A
【详解】（1）[1]由于实验中已经给出拉力传感器可以直接得到拉力的大小无需满足物块质量远小于车的质量；
（2）[2]通过光电门1的速度为
通过光电门2的速度为
根据
可得
（3）[3] 当物块质量为m时，小车恰好匀速运动可得此时拉力为
此时拉力与阻力大小相等即
改变物块质量根据牛顿第二定律可知
整理为
根据函数关系可知图像应为直线且在F轴上有截距，故A正确。
故选A。
【点睛】本题考查验证牛顿运动定理的创新型实验，要注意绳子拉力与物块重力之间的关系。
12． C 匀速直线 自由落体 4
【详解】（1）[1]根据实验原理可知该实验需用到刻度尺测量PQ间的距离，实验无需秒表、天平、弹簧测力计。
故选C。
（2）[2] [3] [4] [5]小球经过光电门的速度为
根据平抛运动规律可知
解得
所以在坐标纸上，以L为纵坐标，以为横坐标，把记录的各组数据在坐标纸上描点，若图象的斜率为，就说明平抛运动水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动。
（3）[6] 从实验数据可知，若小球的初速度增加1倍，则P、Q间的距离将变为原来的4倍。
13．（1）4m/s；（2）；4m。
【详解】（1）第一阶段，初速度为0的匀加速直线运动，位移为
第二阶段，匀速直线运动，位移为
第三阶段，匀减速直线运动，位移为
且
解得
vm=4m/s
（2）匀加速阶段物品的加速度大小
位移大小
14．（1）；（2），
【详解】（1）小球穿过AB杆，对小球受力分析，把橡皮筋的弹力分别沿水平方向和竖直方向分解，由力的平衡可得
由胡克定律可得
综合解得
，，
（2）小球穿过CD杆，对小球受力分析，把橡皮筋的弹力分别沿水平方向和竖直方向分解，由力的平衡可得
由胡克定律可得
由滑动摩擦力的定义可得
结合，综合解得
、
可得
15．（1），；（2）2s，；（3）当时，；当时，；当时，
【详解】（1）根据题意，由牛顿第二定律，对滑块A有
解得
对滑块B有
解得
（2）根据题意，由图可知F足够大时A、B加速度恒定，即A、B均相对C滑动，相遇时间恒定为
由运动学公式可得
解得
又因为A、C与B产生相对滑动时，才能相遇，由图可知，当，滑块B与C恰好发生相对滑动，则有
解得
（3）根据题意当时
设A、B、C均发生相对运动时的拉力为，则有
解得
当时
当时
由运动学公式可得，由于相遇时间为，则有相遇时
联立得
故当时
当时
当时