重庆市部分学校2021-2022学年高三上学期期中考试物理试卷（word版含答案）

2021-2022学年第一学期期中考试试题
高三 物理
一、选择题（共12小题，每小题6分，共72分。期中1-7题为单项选择题；8-12题为多项选择题，选不全的得3分；有错选或不选的得0分。）
1.许多科学家对物理学的发展做出了巨大贡献，也创造出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、模型法、类比法和科学假说法等等，以下关于物理学史和所用物理学方法的叙述不正确的是( )
A.卡文迪许巧妙地运用扭秤测出引力常量，采用了放大法
B.伽利略运用理想实验法说明了运动不需要力来维持
C.在不需要考虑物体本身的形状和大小时，用质点来代替物体的方法叫假设法
D.在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加之和代表物体的位移，这里采用了微元法
2.小张和小王驾驶两辆轿车(均视为质点)沿平直公路同向行驶，如图所示是两车在某段时间内的v t图像，t＝0时刻，小张在小王前方s0处，下列判断正确的是(　　)
A.若s0<18 m，两车相遇1次 B.若s0＝18 m，两车相遇1次
C.若s0＝36 m，两车相遇1次 D.若s0＝54 m，两车相遇1次
3.如图所示，用一轻绳将光滑小球P系于竖直墙壁上的O点，在墙壁和球P之间夹有一长方体物块Q，P、Q均处于静止状态，现有一铅笔压住轻绳紧贴墙壁从O点开始缓慢下移，则在铅笔缓慢下移的过程中(　　)
A．轻绳的拉力逐渐变小 B．Q受到墙壁的摩擦力逐渐变大
C．Q受到墙壁的弹力逐渐变大 D．Q将从墙壁和小球之间滑落
4. 两根长度不同的细线下面分别悬挂两个小球，细线上端固定在同一点，若两个小球以相同的角速度绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动，则两个小球在运动过程中，相对位置关系示意图正确的是图中的（　　）
5.2020年7月23日12时41分，在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场，“天问一号”火星探测器发射成功，一次实现火星环绕和着陆巡视探测。以后必将有航天员登上火星，假设航天员登上火星后进行科学探测与实验，航天员在火星的极地表面放置了一倾角为的斜坡，然后从斜坡顶端以初速度水平抛出一个小物体，经时间t落回到斜坡上。已知火星的半径为R，自转周期为，引力常量为G，不计阻力。则火星的（　　）
A. 第一宇宙速度为 B. 质量为
C.密度为 D.同步卫星离地面高度为
6.光滑水平面上，小物块在水平力F作用下运动，运动过程中速度v与位置坐标x的关系如图所示，所受空气阻力f与速度v的关系满足，小物块从到的运动过程中（ ）
A.做匀变速直线运动 B.拉力F一直保持不变
C.拉力F的最小值为 N D.拉力F做功
7. 将一个小球从水平地面竖直向上抛出，它在运动过程中受到的空气阻力大小恒定，其上升的最大高度为20m，则运动过程中小球的动能和重力势能相等时，其高度为（规定水平地面为零势能面）（　　）
A. 上升时高于10m，下降时低于10m B. 上升时低于10m，下降时高于10m
C. 上升时高于10m，下降时高于10m D. 上升时低于10m，下降时低于10m
8.2019 年北京时间 4 月 10 日 21 时，人类历史上首张黑洞照片被正式披露，引起世界轰动．黑洞是一类特殊的天体，质量极大，引力极强，在它附近（黑洞视界）范围内，连光也不能逃逸，并伴随很多新奇的物理现象．传统上认为，黑洞“有进无出”，任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来．但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析，认为黑洞也在向外发出热辐射，此即著名的“霍金辐射”，因此可以定义一个“黑洞温度”T： ，其中 h 为普朗克常量，c 为真空中的光速，G 为万有引力常量，M 为黑洞质量，k 是一个有重要物理意义的常量，叫做“玻尔兹曼常量”．以下能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是（ ）
A. B. C. D.
9. 在动摩擦因数的水平面上有一个质量为的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成角的不可伸长的轻绳一端相连，如图所示，此时小球处于静止平衡状态，且水平面对小球的弹力恰好为零。取，以下说法正确的是（　　）
A. 若剪断轻绳，则剪断的瞬间轻弹簧弹力大小为
B. 若剪断轻绳，则剪断的瞬间小球的加速度大小为，方向向左
C. 若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球的加速度大小为，方向向右
D. 若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球所受地面的支持力大小、轻绳上的弹力大小、轻弹簧的弹力大小都会突变
10. 某兴趣小组对一辆自制小遥控车的性能进行研究。他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为v-t图像如图所示，图像中除2s-10s时间段内的图像为曲线外，其余时间段图像均为直线。已知小车运动的过程中，2s-14s时间段内小车的功率保持不变，在14s末停止遥控而让小车自由滑行。小车的质量为1kg，可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变。则（　　）
A. 小车所受到的阻力大小等于3N
B. 小车匀速行驶阶段的功率为9W
C. 小车在运动过程中最大牵引力为1.5N
D. 小车在整个运动过程中位移大于78m
11.如图所示，粗糙斜面体C静止在水平地面上，轻质细线跨过其顶端的光滑定滑轮。细线一端拴接物块A，另一端与另外两根细线结于O点，形成死结。结点O下方细线悬挂B物块，左端细线用一水平力F拉住，静止时，滑轮左边细线与竖直方向成角。现保持O点的位置不变，沿顺时针方向缓慢调整力F的方向直至竖直，期间所有物体均保持静止，则在此过程中说法正确的是（　　）
A．拉力F一直增大
B．细线对物块A的拉力一直减小
C．地面对斜面体C的摩擦力先减小后增大
D．斜面对A的摩擦力可能先减小后增大
12．如图所示，一根轻质弹簧一端固定于光滑竖直杆上，另一端与质量为m的滑块P连接，P穿在杆上，一根轻绳跨过定滑轮将滑块P和重物Q连接起来，重物Q的质量M＝6m。现把滑块P从图中A点由静止释放，当它经过A、B两点时弹簧对滑块的弹力大小相等，已知OA与水平面的夹角θ＝53°，OB长为L，与AB垂直。不计滑轮的质量和一切摩擦阻力，重力加速度为g，在滑块P从A到B的过程中，下列说法不正确的是（ ）
A．P和Q系统的机械能守恒
B．滑块P运动到位置B处速度达到最大，且大小为
C．轻绳对滑块P做功4mgL
D．重物Q的重力的功率先增大后减小
二、实验题（共两小题，每空2分，共16分）
13．用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。轻杆两端固定两个大小相等但质量不等的小球P、Q，杆可以绕固定于中点O的水平轴在竖直面内自由转动。O点正下方有一光电门，小球可恰好通过光电门，已知重力加速度为g。
(1)用游标卡尺测得小球的直径如图乙所示，则小球的直径为d＝________cm。
(2)P、Q从水平位置由静止释放，当小球P通过最低点时，与光电门连接的数字计时器显示的挡光时间为Δt＝0.01 s，则小球P经过最低点时的速度为v＝______m/s。（保留三位有效数字）
(3)若两小球P、Q球心间的距离为L，小球P的质量是小球Q质量的k倍(k>1)，当满足k＝________(用L、d、Δt、g表示)时，就表明验证了机械能守恒定律。
14．在课堂演示实验或分组实验中，我们利用下面的甲、乙、丙装置：①图甲可完成“探究功与速度变化的关系”实验；②图乙可完成“验证机械能守恒定律”实验；③图丙可完成“探究加速度与力、质量的关系”；④图丙还可完成“探究小车匀变速直线运动的规律”实验。请根据各自实验的要求，回答下列问题：
（1）在运用装置丙研究小车匀变速直线运动的实验中，下列说法正确的是________。
A．打点计时器应接在低压直流电源上
B．实验时小车应从靠近打点计时器处释放
C．实验中一定要要保证砝码的质量要远小于小车的质量
D．利用实验数据画出的v-t图像来计算加速度时，要在图像上取相距较远的两点求其斜率，其斜率即为加速度大小
（2）在运用装置丙“探究加速度与力、质量的关系”的实验中：
①在平衡摩擦力时，若所有的操作均正确，打出的纸带如图1所示，应________（填“减小”或“增大”）木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹间距均匀为止．
②图2是小车质量一定时，根据实验数据描绘的小车加速度a与盘和砝码的总质量m之间的实验关系图象。若牛顿第二定律成立，重力加速度g＝10m/s2，则小车的质量M＝________kg。
（3）在某个实验中，某同学得到了图3的一条纸带的一部分，若所用交流电的频率为50Hz，图中刻度尺的最小分度为1mm，则：
①打C点时纸带对应的速度为________m/s（保留三位有效数字）。
②请问该条纸带是以四个实验中最有可能的是哪一个实验时得到的？________（填实验的代码①②③④）。
三、计算题（要写出必要的分析和计算步骤，没有运算过程直接给出答案的不得分。）
15．(10分)现从某一水池水面上方h＝0.8 m 高处，让一质量为0.1 kg的硬质小球自由下落，若该水池水深H＝0.8 m，小球从释放到落至水池底部用时t＝0.6 s。(不计空气阻力和球与水之间的粘滞阻力，取g＝10 m/s2)
(1)试问小球在水中做什么运动？若为变速运动，加速度为多大？
(2)若要使小球落至水池底部所用时间最短，应从水面上方多高处由静止释放小球？
16.（10分）如图所示，质量M=2kg的木块A套在水平杆上，并用轻绳将木块A与质量m=kg的小球相连.今用与水平方向成30°角斜向右上的力F=10N，拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中M、m相对位置保持不变，取g=10m/s2.求:
（1）运动过程中轻绳与水平方向的夹角θ；
（2）木块与水平杆间的动摩擦因数μ.
17、（12分）如图所示，倾角为37°的斜面长l＝1.9m，在斜面底端正上方的O点将一小球以v0＝3m/s的速度水平抛出，与此同时由静止释放斜面顶端的滑块，经过一段时间后，小球恰好能够以垂直于斜面的速度在斜面P点处击中滑块。(小球和滑块均可视为质点，重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，求：
(1)抛出点O离斜面底端的高度；
(2)滑块与斜面间的动摩擦因数μ。
18．（14分）在某电视台举办的冲关游戏中，AB是可看成处于竖直平面内的光滑圆弧轨道，圆心角，半径，BC是长度为的水平传送带，CD是长度为水平粗糙轨道，AB、CD轨道与传送带平滑连接，参赛者抱紧滑板从A处由静止下滑，参赛者和滑板可视为质点，参赛者质量，滑板质量可忽略。已知滑板与传送带、水平轨道的动摩擦因数分别为、，，，求：
（1）参赛者运动到圆弧轨道B处对轨道的压力；
（2）若参赛者恰好能运动到D点，求传送带运转速率及方向；
（3）在第（2）问中，传送带由于传送参赛者多消耗的电能。
19.(16分)如图，倾角为θ＝37°的足够长的斜面上，有一质量为M＝1.0 kg，长为L＝2.55 m的薄板A。薄板A由两种不同材料拼接而成，其上表面以ab为分界线，其中ab以上部分光滑，长度为L1＝0.75 m，下表面与斜面间的动摩擦因数μ1＝0.4。在薄板A的上表面上端放一质量m＝1.0 kg的小物块B(可视为质点)。同时将A、B由静止释放，已知B与A的上表面ab以下部分的动摩擦因数μ2＝0.25，B与斜面间的动摩擦因数μ3＝0.5，认为滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等。物块B从薄板A滑到斜面上时速度不变。取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6。求：
(1)B从开始滑动到刚经过ab时所用的时间；
(2)B在A上滑动的总时间；
(3)从A、B分离到A在斜面上追上B所用的时间。
参考答案：
一、选择题（每题6分，共72分）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
C B C B B D A BCD AD BD BD AB
二、实验题（每空2分，共16分。）
13．(1) 1.450 　 (2) 1.45 (3)
14、（1）BD （2）①增大；②0.08 （3）1.50（1.49～1.52均可）；②
三、计算题
15．(10分)解析：(1)设小球落至水面所用时间为t1，在水中做匀变速运动，加速度为a，则：
h＝gt12，v＝gt1
H＝v(t－t1)＋a(t－t1)2
解得a＝0，则小球在水中匀速运动。
(2)设释放点距水面的高度为x，则小球落至水面所用时间：tx＝
此时速度：v′＝
小球落至池底部所用总时间：t＝ ＋
由数学知识可知，当 ＝时t最小，
解得：x＝＝0.4 m。
答案：(1)匀速运动　(2)0.4 m
16、（10分） （1）30°
（2）
17、（12分）解：(1)设小球击中滑块时的速度为v，竖直速度为vy，如图所示
由几何关系得：
设小球下落的时间为t，竖直位移为y，水平位移为x，由运动学规律得：
vy＝gt，，x＝v0t
设抛出点到斜面底端的高度为h，由几何关系得：h＝y＋xtan 37°
联立解得：h＝1.7m
(2)设在时间t内，滑块的位移为s，由几何关系得：
设滑块的加速度为a，由运动学公式得：
对滑块，由牛顿第二定律得：mgsin 37°－μmgcos 37°＝ma
联立解得μ＝0.125
18．（14分）
解： （1）参赛者从A到B的过程，由机械能守恒定律得：

代入数据得：
在B点，对参赛者，由牛顿第二定律得：

代入数据得：
由牛顿第三定律知参赛者运动到圆弧轨道B处对轨道的压力为：
，方向竖直向下
参赛者由C到D的过程，由动能定理得：
解得：
所以传送带运转方向为顺时针。
假设参赛者在传送带一直加速，设到达C点的速度为v，由动能定理得：
解得：
所以参赛者在传送带上匀加速运动再匀速运动，所以传送带速率，方向顺时针方向。
（3）参赛者在传送带上匀加速运动的时间为：
此过程中参赛者与传送带间的相对位移大小为：
解得
传送带由于传送参赛着多消耗的电能为：
代入数据解得：
19.（16分）解析：(1)对物块B：设刚释放时其加速度为a1，
则有mgsin θ＝ma1，
对木板A：Mgsin θ<μ1(M＋m)gcos θ
说明 B在A的光滑部分滑动时，A保持静止。
设B刚离开A的光滑部分时速度为：v1，v12＝2a1L1
解得：v1＝3 m/s
B在A的光滑部分滑动的时间为t1，则：v1＝a1t1
解得：t1＝0.5 s。
(2)B在A的粗糙部分滑动时，设B的加速度为a2，A的加速度为a3，该过程所用的时间为t2，B的位移为x1，A的位移为x2。
mgsin θ－μ2mgcos θ＝ma2
Mgsin θ＋μ2mgcos θ－μ1(M＋m)gcos θ＝Ma3
解得：a2＝4 m/s2，a3＝1.6 m/s2
x1＝v1t2＋a2t22
x2＝a3t22
x1－x2＝L－L1
解得：t2＝0.5 s
B在A上滑动的总时间为t：t＝t1＋t2＝1 s。
(3)设B离开薄板A时，B和薄板A的速度分别为v2和v3。
v2＝v1＋a2t2
v3＝a3t2
解得：v2＝5 m/s
v3＝0.8 m/s
B滑到斜面上后，设B的加速度为a4，A的加速度为a5。
mgsin θ－μ3mgcos θ＝ma4
Mgsin θ－μ1Mgcos θ＝Ma5
解得：a4＝2 m/s2，a5＝2.8 m/s2
设B滑到斜面上后到A、B再次相遇所用的时间为t3，所运动的位移为x3。
x3＝v2t3＋a4t32
x3＝v3t3＋a5t32
解得：t3＝10.5 s。
A
B
C
D
O
4
8
12
16
20
x/s
(m/s)
v
2
2
4
6
8
3
乙
甲
/(s2.m-1)
O
0.9
/kg-1
0.1
100
图2