2020-2021学年山东省济宁市泗水县高三（上）期中物理试卷(Word版含答案)

2020-2021学年山东省济宁市泗水县高三（上）期中物理试卷
一、选择题：单选1-8题共12小题，每小题3分；多选题9-12共四题，每题4分。共40分。
1．（3分）下列说法中正确的有（　　）
A．kg、m、N都是国际单位制中的基本单位
B．伽利略通过理想斜面实验说明力是维持物体运动的原因
C．物理模型在物理学研究中起到了重要作用，其中“质点”“点电荷”等都是理想化模型
D．卡文迪许将行星与太阳之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律并测出了引力常量G的数值
2．（3分）某物体由静止开始做直线运动，其加速度与时间的变化关系如图所示，已知t2＝2t1，在0﹣t2时间内，下列说法正确的是（　　）
A．该物体往返运动
B．该物体一直做匀加速直线运动
C．该物体在t2
时刻回到出发点
D．该物体在t1时刻的速度最大
3．（3分）甲、乙两位同学面对面站在光滑的水平冰面上，两人都处于静止状态，某时刻甲同学沿水平方向用力推了乙同学一下甲＞m乙，则下列说法正确的是（　　）
A．甲同学受到的冲量较大
B．乙同学受到的冲量较大
C．甲同学运动的速率较大
D．乙同学运动的速率较大
4．（3分）如图所示，放在斜面上的物体受到垂直于斜面向上的力F作用始终保持静止，当力F逐渐减小后（　　）
A．物体受到的摩擦力保持不变
B．物体受到的摩擦力逐渐增大
C．物体受到的合力变大
D．物体对斜面的压力逐渐减小
5．（3分）我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一次重大科技活动，在探月工程中飞行器成功变轨至关重要。如图所示，假设月球半径为R0，飞行器在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ（　　）
A．飞行器在B点处点火后，动能增加
B．由已知条件不能求出飞行器在轨道Ⅲ上的运行周期
C．只有万有引力作用情况下，飞行器在轨道Ⅱ上通过B点的加速度大小小于在轨道Ⅲ上通过B点的加速度
D．飞行器在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为2π
6．（3分）如图所示，静止在光滑水平面上的小车质量为M固定在小车上的杆用长为l的轻绳与质量为m的小球相连，将小球拉至水平右端后放手（　　）
A．
B．
C．
D．
7．（3分）如图所示，质量分别为mA和mB的两小球，用细线连接悬挂在天花板上．平衡时，两小球恰处于同一水平线上1与θ2（θ1＞θ2）．突然剪断AB间的细绳，小球的瞬时加速度大小分别为aA和aB，两小球开始摆动后，最大速度大小分别vA和vB，最大动能分别为EkA和EkB．则（　　）
A．mA一定小于mB
B．aA和aB相等
C．vA一定等于vB
D．EkA一定小于EkB
8．（3分）螺丝钉是利用斜面自锁原理制成的，其原理如图所示，螺母与螺杆的螺纹结合，设螺母、螺杆间的动摩擦因数为μ，斜面的高为螺距h，当螺杆受到很大的压力F时，仍然不会移动（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（　　）
A．h≤2πμr
B．h≤πμr
C．h≥2πμr
D．h≥πμr
9．（4分）如图所示，双手端着半球形的玻璃碗，碗内放有三个相同的小玻璃球。双手晃动玻璃碗，三小球沿碗的内壁在不同的水平面内做匀速圆周运动。不考虑摩擦作用，下列说法中正确的是（　　）
A．三个小球受到的合力值相等
B．距碗口最近的小球线速度的值最大
C．距碗底最近的小球向心加速度的值最小
D．处于中间位置的小球的周期最小
10．（4分）如图所示，光滑水平面OB与足够长粗糙斜面BC交于B点。轻弹簧左端固定于竖直墙面，用质量为m1的滑块压缩弹簧至D点，然后由静止释放滑块，滑块脱离弹簧后经B点滑上斜面，并静止在斜面上。换用相同材料、质量为m2的滑块（m2＞m1）压缩弹簧至同一点D后，重复上述过程。不计滑块经过B点时的机械能损失，下列说法正确的是（　　）
A．两滑块到达B点的速度相同
B．两滑块沿斜面上升过程中的加速度相同
C．两滑块上升到最高点的过程中克服重力做的功相同
D．两滑块上升到最高点的过程中因摩擦产生的热量相同
11．（4分）在冰壶比赛中，红壶以一定速度与静止在大本营中心的蓝壶发生对心碰撞，碰撞时间极短，碰后运动员用冰壶刷摩擦蓝壶前进方向的冰面，来减小阻力。碰撞前后两壶运动的v﹣t图象如乙图中实线所示，已知两冰壶质量相等，由图象可得（　　）
A．红、蓝两壶的碰撞可能是弹性碰撞
B．碰撞后，蓝壶的瞬时速度为0.8m/s
C．碰撞后，红、蓝两壶运动的时间之比为1：6
D．碰撞后，红、蓝两壶与冰面间的动摩擦因数之比为5：4
12．（4分）如图所示，质量相等的物块A和B叠放在水平地面上，左边缘对齐。A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ。先水平敲击AA，在B上滑动距离L后停下；接着水平敲击B，B立即获得水平向右的初速度vB，A、B都向右运动，左边缘再次对齐时恰好相对静止。相对静止前B的加速度大小为a1，相对静止后B的加速度大小为a2，此后两者一起运动至停下。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．a1＝3a2
B．vA＝2
C．vB＝2
D．从左边缘再次对齐到A、B停止运动的过程中，A和B之间没有摩擦力
二、实验题（13题每空2分，共6分；14题每空3分，共6分。合计12分）
13．（6分）小勇为了“验证机械能守恒定律”，将两光电门甲、乙按如图甲的方式固定在铁架台上，然后进行了如下的操作：
A．将一小铁球由光电门甲的上方一定高度处由静止释放；
B．通过计算机显示小铁球通过光电门甲、乙的时间分别为t1、t2；
C．用直尺测出光电门甲和乙之间的距离h；
D．用游标卡尺测出小铁球的直径d如图乙所示；
E．改变小铁球释放的高度，重复A、B步骤操作。
通过以上操作请回答下列问题：
（1）读出图乙中小铁球的直径为d＝　
　cm，假设小铁球通过光电门甲的瞬时速度近似地等于该过程中的平均速度，则小铁球通过光电门甲的速度大小为v1＝　
　（用题中字母表示）；
（2）如果重力加速度用g表示，在误差允许的范围内，要验证小铁球的机械能守恒　
　＝2gh（用题中字母表示）。
14．（6分）用图示装置测量重锤的质量，在定滑轮两侧分别挂上重锤和n块质量均为m0的铁片，重锤下端贴一遮光片，铁架台上安装有光电门。调整重锤的高度，读出遮光片通过光电门的挡光时间t0；从定滑轮左侧依次取下1块铁片放到右侧重锤上，让重锤每次都从同一位置由静止开始下落，计时器记录的挡光时间分别为t1、t2…
（1）挡光时间为t0时，重锤的加速度为a0．从左侧取下i块铁片置于右侧重锤上时，对应的挡光时间为ti，重锤的加速度为ai．则＝　
　。（结果用t0和ti表示）
（2）作出﹣i的图线是一条直线，直线的斜率为k　
　。
（3）请提出一条减小实验误差的建议：　
　。
三、计算题（本题共4小题，满分48分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。）
15．（12分）两物块A、B并排放在水平地面上，且两物体接触面为竖直面，现用一水平推力F作用在物体A上，如图（a）所示，撤去推力F．已知A、B质量分别为mA＝1kg、mB＝3kg，A与水平面间的动摩擦因数为u＝0.3，B与地面没有摩擦（b）所示。取g＝10m/s2，求：
（1）推力F的大小；
（2）A物体刚停止运动时，物体A、B之间的距离。
16．（12分）某星球半径为R＝6×106m，假设该星球表面上有一倾角为θ＝30°的固定斜面，一质量为m＝1kg的小物块在力，力F始终与斜面平行，如图甲所示．已知小物块和斜面间的动摩擦因数μ＝（取沿斜面向上的方向为正向），如果小物块运动12m时速度恰好为零，已知万有引力常量G＝6.67×10﹣11N?m2/kg2．试求：（计算结果保留一位有效数字）
（1）该星球表面上的重力加速度g的大小；
（2）该星球的平均密度．
17．（12分）如图所示，长为L的轻质细绳一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球，由静止释放小球，经过时间t小球到达最低点，小球水平抛出。若忽略空气阻力，重力加速度为g。
（1）求细绳的最大承受力；
（2）求从小球释放到最低点的过程中，细绳对小球的冲量大小；
（3）求小球抛出后的落地点到O点的水平距离？
18．（12分）如图所示为“过山车”模型。其中ab段位倾斜平直轨道，cdc'段位环形轨道，c和c'为最低点、d为最高点，bc段位水平轨道与倾斜轨道、环形轨道平滑连接。无限长的水平轨道c'e与环形轨道相切于c'点。刚性小球A从倾斜轨道离水平面高度H处静止释放，与另一静置于水平轨道上的刚性小球B发生弹性正碰。已知B球质量是A球的4倍，忽略一切摩擦阻力。（重力加速度为g）
（1）要使A球能够沿着轨道运动与B球碰撞，对释放点高度有何要求？
（2）要使两球在轨道上至少发生两次碰撞，对释放点高度H有何要求？
2020-2021学年山东省济宁市泗水县高三（上）期中物理试卷
试题解析
一、选择题：单选1-8题共12小题，每小题3分；多选题9-12共四题，每题4分。共40分。
1．【解答】解：A、kg与m属于国际单位中的基本单位。故A错误；
B、伽利略通过理想斜面实验说明力不是维持物体运动的原因
C、“质点”“点电荷”等都是理想化模型。
D、牛顿将行星与太阳之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，卡文迪许测出了引力常量G的数值。
故选：C。
2．【解答】解：由图可知，物体在0﹣t1时间内做匀加速运动，到t7时速度达到最大；在t1﹣t2时间内做匀减速运动，根据△v＝a△t可知a﹣t图象中，所以物体在3﹣t1和t1﹣t4时间内速度的变化量相等，到t2时速度刚好为零。所以物体的运动过程是先做匀加速运动1时刻速度达到最大，然后做匀减速运动3时速度刚好为零，此时位移最大，D正确。
故选：D。
3．【解答】解；AB，甲同学沿水平方向用力推乙同学过程，甲，两同学间的作用力是作用力与反作用力、方向相反，因此两图象所受冲量大小I＝Ft相等；
CD、由动量定理得：I＝mv﹣0
同学获得的速率v＝，由于I大小相等，m甲＞m乙，则v甲＜v乙，故C错误，D正确。
故选：D。
4．【解答】解：C、对物体受力分析、支持力N，如图所示
因为物体始终静止，处于平衡状态，故合力不变
ABD、根据平衡条件
Gcosθ不变，所以F逐渐减小的过程中，故物体对斜面的压力也逐渐增大，
G和θ保持不变，故f保持不变，BD错误
故选：A。
5．【解答】解：A、飞船要在B点从椭圆轨道Ⅱ进入圆轨道Ⅲ，要求万有引力大于飞船所需向心力，减小所需的向心力，故A错误；
BD、设飞船在近月轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为T3，则有，
联立解得：，故B错误。
C：根据牛顿第二定律有，解得，故加速度相同。
故选：D。
6．【解答】解：当小球向下摆动的过程中，小球与小车组成的系统在水平方向不受外力，开始系统水平方向动量为零；
以小球和小车组成的系统，小球与小车组成的系统水平方向平均动量守恒，由动量守恒定律得：m＝5…①，
①式两边同时乘以t解得：mt＝Mt，
即：mS8＝MS2…②
小球和小车共走过的距离为2L，有：S5+S2＝2l…③，
由②③解得：S4＝，故C正确
故选：C。
7．【解答】解：A、平衡时、B受力分析如图所示：
对A：TAcosθ1＝mAg…①
TAsinθ1＝TA′…②
对B：TBcosθ3＝mBg…③
TBsinθ2＝TB′…④
又TA′＝TB′θ1＞θ5
①②③④连理得：mA＜mB，故A正确；
B、剪断AB间的细绳，两球都只受重力和一个弹力，有牛顿第二定律得：
，
由于θ1＞θ2所以aA＞aB，故B错误；
C、由题意可知，速度最大，
解得：，由于lA＞lB、θ3＞θ2，所以vA＞vB，故C错误；
D、由题意可知，速度最大，由动能定理得：mgl（1﹣cosθ）＝EK，
由A中分析，有：mA＜mB、lA＞lB、θ3＞θ2，所以最大动能不能确定，故D错误；
故选：A。
8．【解答】解：以螺母为研究对象，受力情况如图所示：
由受力分析图可知：FN＝Fcosθ＝F?
Ff＝μFN＝
当螺杆受到很大的压力F时，仍然不会移动
Ff≥Fsinθ＝
可得h≤3πμr，故A正确。
故选：A。
9．【解答】解：对于任意一球，设其轨道处半球形碗的半径与竖直方向的夹角为β．根据重力和支持力的合力提供小球圆周运动的向心力合＝mgtanβ，
A、F合＝mgtanβ，离碗口越近的小球，合力越大；
B、F合＝mgtanβ＝m＝ma＝mrω2，又
r＝Rsinβ联立得：v＝，R一定，β值越大，故B正确；
C、F合＝ma向＝mgtanβ，a向＝gtanβ，距碗底最近β值最小，故C正确；
D、F合＝mgtanβ＝又
r＝Rsinβ得：，离碗口越远的小球，故D错误；
故选：BC。
10．【解答】解：A、弹簧释放的过程，两次弹性势能相同，但质量不同，故A错误；
B、滑块上升过程中的加速度a＝θ+μgcos
θ，所以动摩擦因数相同，故两滑块上升到最高点过程的加速度相同；
C、设滑块上升到最高点过程克服重力做的功为mghP＝mgh+μmgcosθ×，所以，故两滑块上升到最高点过程克服重力做的功相同；
D、因摩擦产生的热量
θ＝μmghcot
θ，μ，产生的热量相同。
故选：BCD。
11．【解答】解：AB、设碰后蓝壶的速度为v0＝1.6m/s，碰后速度为v′0＝0.3m/s，
碰撞过程系统动量守恒，由动量守恒定律得：mv0＝mv′0+mv，
代入数据解得：v＝3.8m/s，
碰撞过程两壶损失的动能为：△Ek＝mv02﹣mv′05﹣mv5＝0.16m＞0，所以红蓝两壶碰撞过程是非弹性碰撞，B正确；
C、设碰撞后。根据三角形相似法知，，蓝壶运动时间：t＝5s，
由图示图线可知，红壶的加速度大小：a红＝＝0.2m/s6，碰撞后红壶的运动时间：t红＝＝7s，
则碰撞后红、蓝壶运动时间之比为1：5；
D、蓝壶的加速度大小：a蓝＝＝2.16m/s2，由牛顿第二定律得：a＝＝μg，红、蓝壶与冰面间的动摩擦因数之比：＝；
故选：BD。
12．【解答】解：A、设AB的质量均为m，AB相对静止前，A对B的滑动摩擦力向左，则B所受的合外力大小为FB＝μ?2mg+μmg＝3μmg
对物块B，由牛顿第二定律得FB＝ma3
解得a1＝3μg
相对静止后，对A，由牛顿第二定律得3μmg＝2ma2
解得a8＝μg，则a1＝3a3，故A正确；
B、敲击A后，对B来说max＝2μmg，A对B的滑动摩擦力为f＝μmg＜fmax，故B静止不动，对A由牛顿第二定律得aA＝μg
由运动学公式有
解得，故B错误；
C、敲击B后，A、B达到共同速度vAt＝vB﹣a1t
联立解得，故C正确；
D、从左边缘再次对齐到A，A、B一起做匀减速运动，说明B对A有摩擦力。
故选：AC。
二、实验题（13题每空2分，共6分；14题每空3分，共6分。合计12分）
13．【解答】解：（1）由图乙所示游标卡尺可知，游标尺是20分度的，小铁球的直径d＝3mm+17×0.05mm＝7.85mm＝0.385cm1＝；
（2）小铁球经过光电门乙的速度v2＝，
小铁球下落过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：
mgh＝mv28﹣mv22，整理得：2gh＝﹣，
要验证小铁球的机械能守恒，则只需验证﹣。
故答案为：（1）2.385；；（2）﹣。
14．【解答】解：（1）设挡光条的宽度为d，则重锤到达光电门的速度v＝，
当挡光时间为t0时的速度①，
挡光时间为ti时的速度②，
重锤在竖直方向做匀加速直线运动，则有：
2a0h＝v02③，
6aih＝vi2④，
由①②③④解得：
（2）根据牛顿第二定律得：⑤
⑥
由⑤⑥解得：，
作出﹣i的图线的斜率为k，
解得：M＝m0；
（3）为了减小实验误差，我们可以减小绳与滑轮间的摩擦力；
故答案为：（1）；（2）；
三、计算题（本题共4小题，满分48分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。）
15．【解答】解：（1）在水平推力F作用下，物体AB一起做匀加速运动，有B物体的v﹣t图象得，
对于AB整体，由牛顿第二定律得F﹣μmAg＝（mA+mB）a
代入数据解得F＝15N
（2）物体A匀减速运动的时间为t，撤去推力F后，A在摩擦力作用下做匀减速运动
对A由﹣μmAg＝mAaA，解得
物体A通过的位移
物体B通过的位移xB＝v0t＝7×2m＝12m
物体A刚停止时AB间的位移△x＝xB﹣xA＝12﹣6m＝3m
答：（1）推力F的大小为15N；
（2）A物体刚停止运动时，物体A
16．【解答】解：（1）令该星球表面的重力加速度为g，根据动能定理1作用过程中有：
N＝mgcosθ
f＝μN
小物块在力F2作用过程中有：
由题图可知：F8＝15N，s1＝6m；F4＝3N，s2＝2m
所以根据动能定理有：
WF+Wf+WG＝△Ek
代入数据：
）＝0
解得：g＝6m/s3
（2）在星球表面重力与万有引力相等有：
可得地球的质量为：
可得星球的密度＝＝＝2×103kg/m3
答：（1）该星球表面上的重力加速度g的大小为3m/s2；
（2）该星球的平均密度为4×108kg/m3．
17．【解答】解：（1）小球从释放到最低点的过程机械能守恒，设小球到最低点时速度为v
mgL（1﹣sin30°）＝mv2
设细绳承受的最大拉力为F，在最低点细绳的拉力与小球重力的合力提供向心力顿第二定律得：
F﹣mg＝m
解得：F＝2mg
（2）小球从释放到最低点的过程，重力的冲量：IG＝mgt
动量变化量：△p＝mv
由动量定理得：+＝
细绳对小球的冲量大小：IF＝＝
（3）细绳断裂后小球做平抛运动，设平抛运动时间为t′
水平方向：x＝vt′
竖直方向：H﹣L＝
解得：x＝
答：（1）细绳的最大承受力大小是2mg；
（2）从小球释放到最低点的过程中，细绳对小球的冲量大小是；
（3）小球抛出后的落地点到O点的水平距离是。
18．【解答】解：（1）要使小球能够通过d点，则需要：
①
小球滑下时由动量定理有：
②
由①②两式可解得：
（2）设碰撞前A球速度为v，碰撞为弹性碰撞、动量守恒
mv＝mvA+8mvB
联立以上两式，解得：，。
因|vA|＞|vB|，故要求A球能够从环形轨道再次返回即可追上B球发生第二次碰撞
情形一，A球回到环形轨道时上升最大高度不超过R，有：
③
④
联立①③④式得：
结合（1）中结论，得H取值范围一：
情形二，A球能再次通过环形轨道最高点、通过环形轨道，有：
⑤
⑥
联立①④⑤⑥得H取值范围二：
故释放点高度H的取值范围为：
或。
答：（1）要使A球能够沿着轨道运动与B球碰撞，释放点高度有何要求为：；
（2）要使两球在轨道上至少发生两次碰撞，释放点高度H要求为或。