高2022級高三上學期12月階段性測試物理試題本試卷滿分100分，考試時間75分鐘。一、單項選擇題（每小題4分，共28分，每個小題只有一個選項符合題目要求）1.2023年8月16日，世界機器人大會在北京盛大開幕。新一代送餐機器人首次登場，如圖（a）所示，只要設置好路線，它就會穩穩地舉著餐盤，到達指定位置送餐，還可以進行人機對話。圖（b）為該機器人在水平面表演過程中的圖像，以水平向右為正方向。則下列說法正確的是（）A.機器人向左做勻減速運動B.時機器人的加速度小于時的加速度C.和的平均速度相同D.和的平均速率相同【答案】C【解析】【詳解】A．機器人的速度為正值，故往右運動，故A錯誤；B．時機器人的加速度大小為時機器人的加速度大小為時機器人的加速度大于時的加速度，故B錯誤；C．由勻變速直線運動的平均速度的推論知和的平均速度相同，都為故C正確；D．由圖像的面積表示位移大小可知，和機器人的位移相同，但是機器人的運動存在往返，故機器人在的路程大于的路程，的平均速率大于的平均速率，故D錯誤。故選C。2.如圖，一輕繩一端固定在天花板上，另一端固定一輕滑輪。另一段輕繩繞過輕滑輪，一端連接小球，另一端連接物塊。物塊置于光滑水平面上，在水平向右的外力作用下緩慢向右移動（可認為整個系統時時刻刻平衡狀態），并且物塊始終與水平面保持接觸，則下列說法正確的是（）A.物塊所受輕繩拉力變小B.物塊所受到的外力變大C.物塊所受地面的支持力變小D.滑輪所受輕繩的拉力變大【答案】B【解析】【詳解】A．以滑輪為研究對象可知，輕繩BC的拉力與AB的力大小相等，都等于小球的重力，即故輕繩BC的拉力不變，根據牛頓第三定律可知，物塊受到BC繩的拉力大小不變，A錯誤；B．對物塊受力，如圖所示，在水平方向上則有移動過程中，由于BC繩的拉力大小不變，逐漸減小，變大，故外力F變大，B正確；C．根據上述分析可知，在豎直方向上解得故當減小時，變小，物塊所受地面的支持力變大，C錯誤；D．以滑輪為研究對象，根據共點力的平衡條件則有當物塊向右移動時，變大，變小，而繩的拉力不變，故輕繩OA的拉力減小，D錯誤。故選B。3.如圖所示，一輕質彈簧的左端與豎直墻面固連，其右端與物體固連，物體、間用一段輕繩連接，另一段輕繩左端與連接，右端跨過定滑輪與物塊連接，整個系統處于靜止狀態，物塊、和的質量都為，不計一切阻力，彈簧形變在彈性限度內，重力加速度為。現將間的輕繩燒斷，下列說法正確的是（）A.燒斷后瞬間，此時的加速度為零B.燒斷后瞬間，此時的加速度為零C.燒斷后瞬間，此時間輕繩的拉力為D.輕質彈簧第一次恢復至原長時，間輕繩的拉力為零【答案】D【解析】【詳解】ABC．間的輕繩燒斷之前，物塊、和都處于平衡狀態，輕質彈簧的彈力等于的重力，即間的輕繩燒斷瞬間，彈簧的彈力不變，、的加速度相等，其大小為此時間輕繩的拉力設為T，對b由牛頓第二定律有故ABC錯誤；D．輕質彈簧第一次恢復至原長時，、的加速度均為零，所以間輕繩的拉力為零，故D正確。故選D。4.一列沿著軸方向傳播的橫波，在時刻的波形如圖（a）所示，圖（a）中質點的振動圖像如圖（b）所示，則下列說法正確的是（）A.橫波是沿軸負方向傳播B.該波的波速為C.時質點在平衡位置沿軸負方向振動D.平衡位置位于處的質點在內運動的路程為【答案】D【解析】【詳解】A．由圖（b）可知，時刻質點正在沿y軸正方向振動，結合圖（a）可知，橫波是沿軸正方向傳播，故A錯誤；B．由圖（a）和圖（b）可知該波的波長和周期分別為所以，該波的波速為故B錯誤；C．時刻質點正在平衡位置且沿y軸負方向振動，經過，即，質點應位于平衡位置且沿y軸正方向振動，故C錯誤；D．平衡位置位于處的質點在0時刻的位移為因因經波x軸正方向傳播的距離為，所以，經過，其位移應為平衡位置位于處的質點在內運動的路程為故選D。5.如圖（a）所示，是一款稱為“魔力陀螺”的玩具。陀螺可在圓軌道外側旋轉而不脫落，它可等效為圖（b）所示的模型，一個豎直固定的磁性圓軌道，質量為的質點沿軌道外側做圓周運動，質點受到始終指向圓心、大小恒定的磁性引力作用，不計摩擦和空氣阻力，重力加速度大小為。現將質點從最高點靜止釋放，由于輕微擾動，其沿軌道向下逐漸滾下做完整的圓周運動，則磁性引力至少為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【詳解】陀螺在最高點時的速度為零，從最高點到最低點，由機械能守恒定律可得在最低點時若恰不脫離軌道，則有解得故選B。6.智能提升機把靜置于地面上的重物豎直向上提升的過程中，拉力的功率隨時間變化的圖像如圖所示。在時，重物上升的速度達到最大速度的一半；在時，達到最大速度，不計一切阻力，重力加速度取。下列說法正確的是（）A.在時間內，拉力的大小為B.重物的質量為C.在時，重物的加速度大小D.在時間內，重物上升的高度【答案】D【解析】【詳解】A．物體勻加速運動，根據題意可知階段拉力的大小A錯誤；B．時，物體的速度最大，此時物體的重力與拉力平衡則有解得B錯誤；C．根據上述分析，結合牛頓第二定律可得解得C錯誤；D．根據上述分析可知，物體上升的高度內，物體做變速運動，設此解得物體上升的高度為，根據動能定理則有其中代入數據解得故物體上升的高度D正確。故選D。7.如圖所示，地表空間中存在一勻強電場，一個質量為的帶電小球僅在重力和電場力作用下運動，虛線與水平面的夾角為，若小球從虛線上某處靜止釋放，則恰好沿虛線向斜下方向運動；若小球的初速度方向垂直于虛線向右上方向，大小為，從圖示位置出發到最高點的過程中，小球重力勢能增加了，則在上述過程中小球電勢能的改變量為（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【詳解】若小球從虛線上某處靜止釋放，則恰好沿虛線向斜下方向運動，說明小球所受重力與電場力的合力方向沿虛線斜向右下方，將小球所受重力與電場力合成為一個力，叫作等效重力，用表示，等效重力加速度設為，則若小球的初速度方向垂直于虛線向右上方向，則小球做類平拋運動，當小球到達最高點時豎直方向的速度等于零，有小球上升的高度為重力勢能增加了，即又以上四式聯立解得說明小球所受電場力方向水平向右，大小為即小球水平方向和豎直方向加速度大小相等，則小球上升到最高點過程中，電場力做功為豎直方向有聯立得即小球電勢能減少了，電勢能改變量為。故選A。二、多項選擇題（每小題6分，共18分，每個小題有多個選項符合題目要求）8.2024年9月25日，中國火箭軍向南太平洋預定水域試射東風31AG型導彈，本次試射的導彈飛行了12000公里，顯示出我國強大的國防實力。若將導彈發射和飛行過程簡化為：如圖所示，從地面上A點發射出的導彈，只在引力作用下沿ACB橢圓軌道飛行擊中地面目標B，C為軌道的遠地點，不計空氣阻力，下列結論中正確的是（）A.導彈在空中的運動是勻變速曲線運動B.導彈在A點的速度大于在C點的速度C.導彈在A點的加速度小于在C點的加速度D.導彈在C點的速度一定小于地球的第一宇宙速度【答案】BD【解析】【詳解】A．導彈在運動過程中引力方向不斷變化，做非勻變速曲線運動，故A錯誤；B．導彈從A到C過程中，萬有引力做負功，根據動能定理可知，導彈在A點的速度大于在C點的速度，故B正確；C．根據牛頓第二定律解得由此可知，導彈在A點的加速度大于在C點的加速，故C錯誤；D．假設有一衛星在距地面高度為H的軌道上繞地球做勻速圓周運動，根據萬有引力提供向心力有解得又導彈在C點沒有做圓周運動，所以導彈在C點的速度小于v，即小于7.9km/s，故D正確。故選BD9.如圖甲所示，水平傳送帶、兩輪間的距離，質量的物塊（可視為質點）隨傳送帶一起以恒定的速率向左勻速運動。當物塊運動到最左端時，質量的子彈以的水平速度向右射中物塊并穿出。且從第一顆子彈擊穿物塊開始，每隔就有一顆相同的子彈以同樣的速度擊穿物塊，直至物塊最終離開傳送帶（如果物塊到右端時速度恰好為0，不會向左返回）。在傳送帶的右側有一速度傳感器，畫出物塊被第一顆子彈擊穿后的速度隨時間的變化關系如圖乙所示（圖中取向右運動的方向為正方向，子彈射出物塊的瞬間為時刻）。設所有子彈與物塊間的相互作用力均相同，子彈擊穿物塊的時間極短，且不會擊中傳感器而發生危險。物塊的質量保持不變，不計空氣阻力及、輪的大小，取重力加速度。則下列說法正確的是（）A.物塊與傳送帶之間的動摩擦因數為0.40B.子彈擊穿物塊后的速度為C.整個過程中物塊與傳動帶之間因摩擦產生的熱量為D.整個過程中物塊與傳動帶之間因摩擦產生的熱量為【答案】AD【解析】【詳解】A．根據速度圖象可知，物塊在滑動摩擦力的作用下做勻變速運動，在內物塊的速度由減為，此過程物塊的加速度大小為由牛二定律有解得B．物塊被擊中前的速度大小為，由速度圖像可知物塊被擊穿后瞬間物塊的速度大小，，方向向右；設子彈擊穿物塊后的速度為，以向右為正方向．根據動量守恒定律有解得選項B錯誤；CD．第1顆子彈擊穿物塊后，物塊向右運動的時間為設向右運動的最大距離為，則時物塊改為向左運動，運動時間為位移大小為所以在時間內，物塊向右運動的距離為第二顆子彈射入時物塊的速度和第一顆剛射入相同，且物塊再運動1s物塊向右運動2m，剛好從傳送帶滑出，即運動的總時間為2.5s，第一顆子彈的相對路程由圖像可得第二顆子彈的相對路程由圖像可得所以故D正確，C錯誤。故選AD。10.如圖（a）所示，光滑水平地面上有、兩個帶電小球，球質量為球質量的兩倍，球所帶電荷量為，球所帶電荷量為，空間中有水平向右的勻強電場，其電場強度隨時間的變化關系如圖（b）所示，初始時刻球具有水平向右的初速度，球處于靜止狀態：時球速度為，兩小球相距足夠遠，兩者之間的庫侖力可忽略不計，則下列說法正確的是（）A.時A球的速度為比時A球的速度大B.時球的速度為比時球的速度大C.的過程中，球比球多運動了D.的過程中，球比球多運動了【答案】AC【解析】【詳解】AB．根據點電荷在勻強電場中受到電場力的性質及A球帶電荷、B球帶電荷，規定向右為正方向，可得B球所受電場力大小為A球所受電場力大小為根據圖（b）可知，場強大小隨時間線性變化，則電場力大小也隨時間線性變化。設A球質量為，B球質量為，取全過程平均電場力對B球列動量定理可得計算可得因為與大小相等，方向相反，所以對A球列動量定理可得將t=2s與t=4s分別代入上式可得聯立以上方程可得A球在2s及4s時刻速度分別為，則速度差為A正確，B錯誤；CD．設0~4s內A、B的位移分別為、，對A與B分別列動能定理方程可得將以上計算過程中的，分別代入可得，則二者位移差C正確，D錯誤。故選AC。三、實驗題：本題共16分．11.某同學設計了如圖（a）所示的裝置驗證小球擺動過程中的機械能守恒，實驗中小球到達點時恰好與桌面接觸但沒有彈力，處的箭頭處放一鋒利的刀片，細線到達豎直位置時被割斷，小球做平拋運動落到地面，是一刻度尺，該同學方案的優點是只需利用刻度尺測量位置到桌面的高度、桌面到地面的高度及平拋運動的水平位移即可。（1）用游標卡尺測出小球的直徑如圖（b）所示，________；（2）實驗中改變，多測幾次和的數值，作出如圖（c）所示的圖像1，則該圖線的斜率________時即可證明小球下擺過程中機械能守恒；（3）已知圖像1與準確圖像近似重合，若該同學另一次實驗時測量的值偏小，則他作出的圖像可能為圖（c）中的________（選填“1、2或3”）。【答案】（1）1.125（2）（3）3【解析】【小問1詳解】游標卡尺的讀數為【小問2詳解】對A球做圓周運動時有對B球做平拋運動有聯立得即斜率k=4H，可證明下擺過程中機械能守恒。小問3詳解】因為圖的斜率k=4H，當測量偏小，即為斜率偏小，圖像可能為圖（c）中的3。12.某個同學設計了一個電路，既能測量電池組的電動勢和內阻，又能同時測量未知電阻的阻值。器材如下：A.電池組（四節干電池）B.待測電阻（約10Ω）C.電壓表（量程、內阻很大）D.電壓表（量程、內阻很大）E.電阻箱（最大阻值99.9Ω）F.開關一只，導線若干實驗步驟如下：將實驗器材連接成如圖甲所示的電路，閉合開關，調節電阻箱的阻值，先讓電壓表接近滿偏，逐漸增加電阻箱的阻值，并分別讀出兩只電壓表的讀數。（1）根據記錄的電壓表的讀數和電壓表的讀數以為縱坐標，以對應的電阻箱的阻值R為橫坐標，得到的實驗結果如圖乙所示。由圖可求得圖像在縱軸的截距為___，待測電阻___________Ω。（2）圖丙是以電壓表的讀數為縱坐標，以兩電壓表讀數之差與電阻箱阻值的比值為橫坐標得到結果。由圖可求得電池組的電動勢___________V，內阻為__Ω。（3）本實驗測定的電動勢和內電阻的測量值和真實值比較，測量結果分別為（）A.偏大偏大 B.偏大偏小 C.偏小偏大 D.偏小偏小【答案】（1）①.1.0②.8.0（2）①.6.0②.4.0（3）D【解析】【小問1詳解】[1][2]串聯電路電流處處相等，由圖甲所示電路圖可知整理有則圖像的縱軸截距斜率解得【小問2詳解】[1][2]由圖甲所示電路圖可知所以圖像圖線是電源的圖像，由題圖可知，電源電動勢為電源內阻【小問3詳解】由于電壓表不是理想電壓表，兩個電壓表存在分流作用，的值小于流過電源的電流，當外電路短路時，電流的測量值等于真實值，除此之外電壓表的分流作用，電流的測量值小于真實值，所以其圖像如圖所示由圖像可知，電源的電動勢和內阻的測量值都小于真實值。故選D。四、計算題（本題3個小題，共38分）13.圖甲為某型號國產民用無人機，它的銘牌如表所示；圖乙是利用該款無人機航拍的樹德中學體育文化節開幕式盛況（經過申請報備），。（1）已知該款無人機所受空氣阻力與速度大小的關系為，方向與運動方向相反。求：無人機上升時的最大速度；（2）運動場上百米賽跑激烈進行。某同學最大速度是，起跑加速度最大值是。他剛剛以最大加速度勻加速起跑時，無人機正以最大速度經過他的正上方高處。無人機在同一高度做勻速直線運動，始終與同學保持同一豎直面，視無人機和同學為質點。求：在該同學達到最大速度之前，他們間的最大距離。【答案】（1）（2）【解析】【小問1詳解】由題意得，當無人機速度最大時又將，代入以上三式可得（舍去）【小問2詳解】由題意得，因為，當無人機與同學共速時距離最大水平距離最遠距離14.據中科院信息，我國第一臺高能同步輻射光源（HEPS）將在2024年年底輻射出第一束最強“中國光”，屆時可以發射比太陽亮1萬億倍的光。HEPS最重要的器件是電場直線加速器，如圖甲所示，由多個金屬圓筒（分別標有奇偶序號）依次排列，圓筒分別和電壓為的交變電源兩極相連，交變電源兩極間電勢差的變化規律如圖乙所示。時，序號為1的圓筒（長度可以忽略）中央一個電子，在圓筒1、2之間的電場中由靜止開始加速，沿中心軸線沖進圓筒2。電子在每個圓筒內做勻速直線運動的運動時間均為。為了確保在每個圓筒之間的間隙中都加速，圓筒長度的設計必須遵照一定的規律。若已知電子的質量為、電子電荷量為、交流電周期為。忽略電子的重力。（1）若忽略電子通過每個圓筒間隙的加速時間，求相鄰兩個金屬圓筒的長度之比（為圓筒的序號，）；（2）電子離開第5個圓筒后從正中央水平射入偏轉電場，如圖丙所示。已知P、Q兩個平行極板的長度為、距離為。要使電子打不到極板上，求P、Q兩板間所加電壓的取值范圍。【答案】（1）（2）【解析】小問1詳解】由于靜電屏蔽，電子在金屬圓筒中做勻速直線運動，為了達到同步加速，則在第N1個圓筒中運動前，加速了N2次，則有，電子在第N個圓筒中運動前，加速了N1