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阶段测试卷（三）

物理试题

注意事项：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

考试时间为75钟，满分100分

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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. “歼20”是我国自行研制的第五代隐身战斗机，其作战性能位居世界前列。如图所示，在2023珠海航展上表演中，“歼20”先水平向右，再沿曲线ab向上，最后沿陡斜线直入云霄。设飞行路径在同一竖直面内，飞行速率不变。当战机沿ab段曲线飞行时，下列说法正确的是（　　）

A. 加速度大小为零

B. 所受合外力方向竖直向上

C. 水平方向的分速度不变

D. 竖直方向的分速度逐渐增大

【答案】D

【解析】

【详解】A．战机沿ab段曲线飞行时，速度方向发生了变化，速度的变化量不等于0，加速度不等于0，故A错误；

B．由于飞行速率不变，即沿轨迹切线方向的合力为0，当速度方向变化，垂直于速度方向的合力不等于0，可知，战机所受合力方向为斜向左上方，故B错误；

C．战机沿ab段曲线飞行过程，速度方向与水平方向夹角逐渐增大，速率不变，则水平方向的分速度逐渐减小，故C错误；

D．结合上述可知，战机竖直方向的分速度逐渐增大，故D正确。

故选D。

2. 不计阻力的情况下，关于下图所对应的描述正确的选项是（　　）

A. 图甲中，运动员上升过程中其机械能守恒

B. 图乙中，秋千从A点摆到B点的过程中，小朋友受到重力的功率先逐渐增大、后逐渐减小

C. 图丙中，从A至最低点C过程中，只有重力和蹦床弹力做功，运动员机械能守恒

D. 图丁中，物块在光滑水平面上压缩弹簧的过程中，物块的机械能守恒

【答案】B

【解析】

【详解】A．图甲中，运动员上升过程中，人本身消耗生物能，则人机械能增加，故A错误；

B．图乙中，秋千从A点摆到B点的过程中，根据

因开始在A点时竖直速度为零，到B点时竖直速度又变为零，可知小朋友受到重力的功率先逐渐增大、后逐渐减小，故B正确；

C．图丙中，从A至最低点C过程中，只有重力和蹦床弹力做功，运动员以及蹦床系统的机械能守恒，但是运动员的机械能不守恒，故C错误；

D．图丁中，物块在光滑水平面上压缩弹簧的过程中，弹簧的弹力对物块做负功，则物块的机械能减小，故D错误。

故选B。

3. 如图所示，在一次空地演习中，离地H高处的飞机以水平速度v₁发射一颗炮弹欲轰炸地面目标P，反应灵敏的地面拦截系统同时以速度v₂竖直向上发射炮弹拦截。设拦截系统与飞机的水平距离为s，不计空气阻力。若拦截成功，则v₁，v₂的关系应满足（　　）

A. v₁=v₂ B.

C. D.

【答案】D

【解析】

【详解】水平炮弹做平抛运动，则有

，

竖直炮弹做竖直上抛运动，则有

解得

故选D。

4. 从空中以10m/s的初速度沿着水平方向抛出一个质量为1kg的物体，已知t=3s时物体未落地，不计空气阻力，取，取抛出点所在水平面为零势能面。下列说法正确的是（　　）

A. 抛出后3s末，小球的速度大小为30m/s

B. 抛出后3s末，重力的功率为300W

C. 抛出后3s内，重力的平均功率为300W

D. 抛出后3s末，小球的重力势能为450J

【答案】B

【解析】

【详解】A．抛出后3s末，小球的竖直方向的速度为

小球的速度大小为

故A错误；

B．抛出后3s末，重力的功率为

故B正确；

C．抛出后3s内，小球下落高度为

抛出后3s内，重力的平均功率为

故C错误；

D．抛出后3s末，小球的重力势能为

故D错误。

故选B。

5. 北斗导航系统由地面控制系统、空间卫星星座和地面用户设备三部分组成，其中空间卫星星座由地球静止轨道（GEO）卫星、倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星和中圆地球轨道（MEO）卫星组成，不同于其他全球卫星导航系统，北斗导航系统首创了三种不同轨道混合的星座设计，如图所示，已知地球的质量为M，半径为R，自转周期为T，引力常量为G，下列说法正确的是（　　）

A. 轨道2为MEO卫星的轨道 B. IGSO卫星与MEO卫星的周期都是T

C. MEO卫星与GEO卫星距地面的高度相同 D. GEO卫星距地面的高度为

【答案】BD

【解析】

【详解】AC．由题意可知，IGSO卫星与GEO卫星轨道高度相同，所以轨道1为GEO卫星的轨道，轨道2为IGSO卫星的轨道，轨道3为MEO卫星的轨道，MEO卫星与GEO卫星距地面的高度不相同，故AC错误；

B．IGSO卫星与GEO卫星轨道高度相同，二者运行周期相同，均等于地球自转周期T，故B正确；

D．根据万有引力提供向心力有

所以

故D正确。

故选BD。

6. 如图所示，一质量为的小球以大小为的初速度从地面竖直上抛，刚落回地面时的速度大小为，已知小球在运动过程中所受空气阻力大小恒定，重力加速度为，下列说法正确的是（    ）

A. 小球在运动过程中所受空气阻力大小为 B. 小球在运动过程中所受空气阻力大小为

C. 小球能到达的最高点距地面 D. 小球能到达的最高点距地面

【答案】D

【解析】

【详解】设小球所受的空气阻力大小为，上升的最大高度为。根据动能定理得上升过程有

下落过程有

联立解得

故选D。

7. 中欧班列是指运行于中国与欧洲以及“一带一路”共建国家间的集装箱国际联运列车，从开通至今已经完成2万次运输。列车采用内燃加锂电池的混合动力进行驱动，整车最大功率，行驶过程中受到阻力恒定，速度最高为，已知列车的总质量为，列车以最大功率启动，下列说法正确的是（　　）

A. 行驶过程中列车受到的阻力为

B. 列车以行驶时的加速度是

C. 列车加速过程中的平均速率是

D. 列车行驶1小时，牵引力对其做功为750kJ

【答案】B

【解析】

【详解】A．当列车匀速行驶时，所受的牵引力等于阻力，即

解得行驶过程中列车受到的阻力为

故A错误；

B．当列车以行驶时，对列车由牛顿第二定律

其中

联立解得，列车以15m/s行驶时的加速度是

故B正确；

C．作出列车运动的图像，如图所示

由图可知，列车加速过程中的平均速率

故C错误；

D．根据列车以最大功率启动，则

故D错误。

故选B。

二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8. 如图甲所示，在水平地面上放置一木块，其质量，木块在水平推力F作用下运动，推力F的大小随位移x变化的图像如图乙所示。已知木块与地面间的动摩擦因数，重力加速度g取，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（　　）

A. 木块先做匀变速直线运动，后做匀速直线运动

B. 木块运动的过程中，其克服摩擦力所做的功

C. 木块运动的过程中，合力做的功为

D. 木块在运动过程中的加速度一直变大

【答案】BC

【解析】

【详解】AD．由题意可得木块受到的滑动摩擦力大小

对木块，由牛顿第二定律可得

可得

所以a随F的变化先增大后不变，木块先做非匀变速运动，后做匀变速运动，故AD错误；

B．木块运动的过程中，滑动摩擦力对木块做负功，则木块克服摩擦力所做的功

故B正确；

C．图线与横轴围成的面积表示F所做的功，木块运动的过程中F对木块做正功，则有

则

故C正确。

故选BC。

9. 如图所示，在水平放置的半径为R的圆柱体的正上方P点，将一个小球以速度v₀沿垂直于圆柱体轴线方向水平抛出，小球飞行一段时间后恰好从圆柱体的Q点沿切线方向飞过，测得该截面的圆心O与Q点的连线与竖直方向的夹角为θ，那么小球从P运动到Q的时间是（　　）

A. t＝ B. t＝

C. t＝ D. t＝

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．如图所示

小球在水平方向上做匀速运动，水平位移

x=Rsinθ=v₀t

得

t=

故A正确；

B．小球到达Q点时的竖直方向上的速度

v_y=gt=v₀tanθ

得

t=

故B正确；

CD．小球从圆柱体的Q点沿切线飞过，故小球在Q点的速度方向垂直于半径OQ，Q点的速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点，设小球通过Q点时其竖直位移为y，则

y=tanθ=Rsinθtanθ

又有y=gt²，联立解得

t=

故D正确，C错误

故选ABD。

10. 一质量不计直角形支架两端分别连接质量均为m的小球A和B，支架的两直角边长度分别为和，支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动，如图所示。开始时OA边处于水平位置，由静止释放OA，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A. 运动过程中，A、B两球的速度大小总相等

B. 运动过程中，A、B和支架系统机械能守恒

C. A运动至最低点时速度大小为

D. A运动至最低点的过程中，杆对B做功为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．A、B两球同轴转动，角速度相等，根据

可得

故运动过程中，A、B两球的速度大小不相等，故A错误；

B．运动过程中，系统中只有重力做功，A、B和支架系统机械能守恒，故B正确；

C．A运动至最低点时，根据机械能守恒

联立解得

，

故C正确；

D．A运动至最低点的过程中，对B，根据动能定理有

解得

故D错误。

故选BC。

三、非选择题：本题共5小题，共54分。

11. 某同学把附有轻质滑轮长木板放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系，此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块、刻度尺、天平（含砝码）等。组装的实验装置如图所示。

（1）要验证动能定理，下列不需测量的物理量有（　　）

A. 悬挂钩码的总质量m B. 长木板的倾角θ

C. 小车运动的距离L D. 小车的质量M

（2）实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，他这样做的目的是（　　）

A. 避免小车在运动过程中发生抖动

B. 可使打点计时器在纸带上打出的点清晰

C. 可以保证小车最终能够实现匀速直线运动

D. 可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车的合力

（3）他将钩码重力做的功当作细绳拉力对小车做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些，这一情况可能是下列哪些原因造成（　　）

A. 在接通电源的同时释放了小车

B. 小车释放时离打点计时器太近

C. 阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉

D. 钩码匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力

（4）如图所示是某小组在做实验中，由打点计时器得到的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T，并测得钩码总质量m，小车质量M，各点间距离分别为S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆，则∶选A到B，验证“动能定理”计算表达式∶__________________。

【答案】（1）B    （2）D    

（3）CD    （4）

【解析】

【小问1详解】

根据本实验的实验原理是合外力所做的功等于动能的变化量，通过研究纸带来研究小车的速度，利用砝码的重力代替小车的合外力，所以需要知道砝码的质量，小车的质量，小车运动的距离L，关于木板的倾角，是为了平衡摩擦力作用的，故不需要测量，故选B。

【小问2详解】

调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，这样做的目的是可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力，故选D。

【小问3详解】

他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些，从功能关系看出:该实验可能有转化为内能的摩擦力做功导致，即试验中有存在摩擦力没有被平衡掉；只有当小车的质量远大于砝码的质量时，小车的拉力才近似等于砝码的重力，即在运动中由于加速度的存在，计算拉力做功时本身用的外力就大于绳子的外力导致的，故选CD。

【小问4详解】

根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可知，物体在A点处瞬时速度v_A的表达式为

同理物体在B点处瞬时速度为

从A到B，滑块质量M，沙和沙桶的总质量m，此过程总功为

动能增加量为

故验证“动能定理”计算表达式为

即

12. 如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。

（1）本实验中，下列说法正确的是________。

A. 重物选用质量和密度较大的金属锤

B. 安装打点计时器时，应使两个限位孔处于竖直方向同一直线上

C. 可以根据v = gt来计算重物在t时刻的瞬时速度

D. 先接通电源，后释放重物

（2）某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________

A. OA、AD和EG的长度 B. OC、BC和CD的长度

C. BD、CF和EG的长度 D. AC、BD和EG的长度

（3）已知当地重力加速度为9.80 m/s²，某同学所用重物的质量为m = 1.0 kg，得到纸带如下乙图，则打点计时器在打0点到4点的这段时间内，重锤动能的增加量为________J，重力势能的减少量为________J。（计算结果保留三位有效数字），根据计算，可以得知在误差允许范围内重物在下落过程中机械能守恒。

（4）实验小组选用两个质量相同、材料不同的重物P和Q分别进行实验，多次记录下落高度h和相应的速度大小v，作出的v² − h图像如丙图所示，对比图像分析可知选重物________（选填“P”或“Q”）进行实验误差更小。

【答案】（1）ABD    （2）BC    

（3）    ①. 3.65    ②. 3.97    

（4）P

【解析】

【小问1详解】

AB．为了减小空气阻力和摩擦阻力的影响，重物选用质量和密度较大的金属锤，安装打点计时器时，应使两个限位孔处于竖直方向同一直线上，故AB正确；

C．重物下落过程受到一定的阻力作用，实际加速度不是重力加速度g，所以不可以根据v = gt来计算重物在t时刻的瞬时速度，故C错误；

D．为了充分利用纸带，应先接通电源，后释放重物，故D正确。

故选ABD。

【小问2详解】

A．当知道OA、AD和EG的长度时，无法求出A点和D点的速度，可以求出F点的速度，但无法知道F点到O点的距离，故A错误； 

B．当知道OC、BC和CD的长度时，可以求出C点的速度，也可以知道C点到O点的距离，可以验证机械能守恒定律，故B正确； 

C．当知道BD、CF和EG的长度时，知道BD的长度可以求出C点的速度，根据EG的长度可以求出F点的速度，结合CF的长度，可以验证机械能守恒定律，故C正确；

D．当知道AC、BD和EG的长度时，分别可求出B点、C点、F点的速度，但无法知道B点、C点、F点到O点的距离，故D错误。

故选BC。

【小问3详解】

[1]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则有

则打点计时器在打0点到4点的这段时间内，重锤动能的增加量为

[2]打点计时器在打0点到4点的这段时间内，重锤重力势能的减少量为

【小问4详解】

设重物下落过程中受到的阻力为f，根据动能定理可得

整理可得

则v² − h图像的斜率为

由于重物P、Q质量相同，结合图丙可知重物Q所受阻力较大，因此选重物P进行实验误差更小。

13. 设想利用载人飞船探索行星，飞船上备有计时器、质量为m的物体P、测力计等实验器材。该飞船到达很靠近行星表面的圆形轨道（轨道半径近似等于行星半径）绕行数圈后着陆。宇航员测得飞船绕行周期为T，物体P处于行星表面的重力为F。已知万有引力常量为G。不考虑行星自转。根据这些已知量，求：

(1)行星表面的重力加速度g；

(2)行星的密度；

(3)行星的半径R。

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

【详解】(1)行星表面的重力加速度为

(2)飞船在行星表面做圆周运动，万有引力等于向心力，则有

行星的密度

联立解得

(3) 飞船在行星表面做圆周运动，重力加速度等于向心加速度

解得行星的半径为

14. 如图所示，竖直平面内的一半径的光滑圆弧槽，点与圆心等高，质量的小球（可看作质点）从点正上方高处的点自由下落，由点进入圆弧轨道，从点飞出，不计空气阻力，（取）求：

（1）小球经过点时的动能；

（2）小球经过最低点时的速度大小；

（3）小球经过最低点时对轨道的压力大小。

【答案】（1）3J    （2）5m/s    

（3）12N

【解析】

【小问1详解】

由机械能守恒定律可知，小球经过点时的动能

【小问2详解】

由A到C由动能定理

解得

【小问3详解】

在C点时由牛顿第二定律

解得

F_N=12N

根据牛顿第三定律可知小球经过最低点时对轨道的压力

F_N＇=F_N=12N

15. 如图所示，倾角的光滑斜面下端有一长的水平传送带，其以的速度顺时针运行。一质量的物体（可视为质点）从高处的O点由静止沿斜面下滑，物体经过A点时不计其动能损失，物体与传送带间的动摩擦因数，重力加速度。求：

（1）物体经过A点的动能；

（2）物体从O点到A点所经历的时间；

（3）物体与传送带因摩擦而产生的热量。

【答案】（1）64J；（2）1.6s；（3）132J

【解析】

【详解】（1）释放到A点过程有

解得

（2）物体在光滑斜面有

O到A的距离为

O到A有

解得

（3）设物体滑到距离A点x处时速度为零，有

解得

其在传送带上有

其在传送带上运动时间为，有

物体从O到A有

该时间内传送带的位移为

物体与传送带的相对位移为

摩擦产生的热为