山东省济南黄河双语实高2022届高三上学期期中考试物理试题（Word版含答案）

济南黄河双语实验高中2021～2022学年度第一学期期中试题
高三物理 2021.11
注意事项：本试卷满分100分，考试时间90分钟，共18题。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．下列哪个物理量是矢量（ ）
A．质量 B．动能 C．势能 D．动量
2．在下列几种运动过程中，机械能不守恒的是（　　）
A．物体沿光滑斜面下滑 B．物体从凌云楼三楼落下
C．物体在水平面匀速滑行 D．点电荷在匀强电场中只受电场力作用运动
3．如图所示，长为L的轻质细绳一端固定在天花板上的O点，另一端拴一质量为m的小球。刚开始细绳处于水平位置，现将小球由静止释放，细绳从水平位置运动到竖直位置，在此过程中小球沿圆弧从A点运动到B点，C点、D点是圆弧的两个三等分点，不计空气和O点阻力，则重力在C点和D点的瞬时功率之比满足（　　）
A． B． C． D．
4．设宇航员绕地球运动的周期为T，离地高度为H，地球半径为R，则根据T、H、R和引力常量G，不能计算出的物理量是（　　）
A．地球的质量 B．地球的平均密度
C．飞船所需的向心力 D．飞船线速度的大小
5．设地球半径为R，一物体在地球表面时与地球间的万有引力为F，则当该物体在距地面高R处时（如图所示），与地球间的万有引力大小为（　　）
A．F B．F C．2F D．4F
6．如图所示，一辆汽车以大小不变的速度从圆弧形桥顶A行驶到桥底B。在此过程中（ ）
A．汽车所受合力的冲量为零 B．汽车所受合力为零
C．汽车所受合力做功为零 D．汽车减小的重力势能等于增加的动能
7．某人站在静止于水面的船上，从某时刻开始，人从船头走向船尾，水的阻力不计，下列说法不正确的是（　　）
A．人匀速运动，船则匀速后退，两者的速度大小与它们的质量成反比
B．人走到船尾不再走动，船也停止不动
C．不管人如何走动，人在行走的任意时刻人和船的速度方向总是相反，大小与它们的质量成反比
D．船的运动情况与人行走的情况无关
8．有两个物体其质量分别为和且，它们的初动量相同，若a和b分别受到不变的阻力和的作用，经过相同的位移停下来，它们的运动时间分别为和,则（ ）
A．且 B．且
C．且 D．且
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．如图所示，一个质量是20kg的小孩从高为2m的滑梯顶端由静止滑下，滑到底端时的速度为2m/s（取），关于力对小孩做的功，以下结果不正确的是（　　）
A．重力做的功为400J B．合外力做功为40J
C．支持力做功为360J D．阻力做功为360J
10．如图所示，一轻质弹簧竖直固定在水平地面上，O点为弹簧原长时上端的位置，一个质量为m的物体从O点正上方的A点由静止释放落到弹簧上，物体压缩弹簧到最低点B后向上运动，不计空气阻力，不计物体碰撞弹簧动能损失，弹簧一直在弹性限度范围内，重力加速度为g，则以下说法正确的是（　　）
A．物体落到O点后，立即做减速运动
B．物体从O点运动到B点，物体机械能守恒
C．在整个过程中，物体与弹簧组成的系统机械能守恒
D．从O点运动到B点的过程中，物体的重力势能与弹簧的弹性势能之和先减小后增大
11．飞船b与空间站a交会对接前绕地球做匀速圆周运动的位置如图所示，虚线为各自的轨道，则（　　）
A．a的周期大于b的周期 B．a的加速度小于b的加速度
C．a的运行速度大于b的运行速度 D．a、b的运行速度大于第一宇宙速度
12．如图所示，光滑水平面上有两个小球A、B用细绳相连，中间有一根被压缩的轻弹簧，轻弹簧和小球不粘连，两个小球均处于静止状态。剪断细绳后由于弹力作用两小球分别向左、向右运动，已知两小球的质量之比，则弹簧弹开两小球后，下列说法正确的是（　　）
A．两小球的动量大小之比 B．两小球的动量大小之比
C．两小球的速度大小之比 D．两小球的速度大小之比
三、实验题：每空2分，共12分。
13．（6分）如图所示。某科技小组利用自己设计的弹簧弹射器探究“弹簧弹性势能与形变量关系”，弹射器水平放置，弹簧被压缩x后释放，将质量为m、直径为d的小球弹射出去。测出小球通过光电门的时间为t。请回答下列问题：
（1）为减少实验误差，弹射器出口端距离光电门应该________（选填“近些”或“远些”）。
（2）小球通过光电门的速度大小_______越小；（用m、d、t表示），小球弹出过程中弹簧的弹性势能_________（选填“越大”或“越小”）
14．（6分）某实验小组用如题图所示的装置验证动量守恒定律。
（1）两小球应满足的关系是m1________m2。（填“＞”或“＜”或“=”）
（2）下列操作中有必要的是________。
A．实验前固定在桌边上的斜槽末端的切线要沿水平方向
B．实验中需要测量小球开始释放的高度h
C．实验中需要测量小球抛出点距地面的高度H
D．实验中需要测量小球做平抛运动的水平射程
（3）第一步：先从S处释放m1并多次重复找到落点P，并测出水平射程OP。第二步：将m2静置于轨道末端O′点，再从S处释放m1与m2发生对心碰撞，并多次重复后分别确定两球的水平射程OM和ON。若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为______________（用图中字母表示）。
四、解答题：本大题4小题，共48分，解答时请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，答案中必须明确写出数值和单位
15．（10分）如图所示，用同种材料制成一个竖直平面内的轨道，AB段为圆弧，半径为R，BC段水平且长度为R，一小物块质量为m与轨道间动摩擦因数为。当它从轨道顶端A无初速下滑时，恰好运动到C点静止，求：
（1）物体在AB段克服摩擦力做的功。
（2）若选A点所在的水平面为零势能面，物体到达B点时的机械能。
16．（12分）如图所示，质量为20kg的小孩坐在雪橇上，现用一个与水平方向成、大小为60N的力F拉着雪橇沿水平地面从静止开始以的加速度做匀加速直线运动，已知雪橇的质量为20kg，求：
（1）2s内拉力对雪橇做的功是多少？
（2）2s内拉力的平均功率；
（3）2s末拉力的瞬时功率。
17．（12分）蹦床是一项运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳，翻滚并做各种空中动作的运动项目。一个质量为60kg的运动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5m高处。已知运动员与网接触的时间为1.2s。若把这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，运动员可看做质点，g取，求：
（1）触网时运动员动量的大小；
（2）运动员与网接触过程中，运动员动量变化量的大小；
（3）网对运动员的作用力的大小。
18．（14分）如图所示，在光滑水平的地面上，有一辆上表面光滑的正在以速度向右运动的小车，车上的木块一样与车一起以向右运动，车左端有一固定挡板P，挡板和车的质量为M=16kg，在挡板P和质量为m=9kg的木块之间有少量炸药，炸药爆炸提供给小车和木块的总机械能为E0=1800J．若要使炸药爆炸后木块的动能等于E0，在爆炸前小车的速度为多少？
2021-2022学年度第一学期期中考试参考答案
1．D
【详解】
质量、动能、势能为标量，动量为矢量，所以D正确；ABC错误；
故选D。
2．D
【详解】
A．物体沿光滑斜面下滑，只有重力做功，机械能守恒，A错误；
B．物体做自由落体运动，只有重力做功，机械能守恒，B错误；
C．物体在水平面匀速滑行，动能和势能之和不变，机械能守恒，C错误；
D．点电荷在匀强电场中只受电场力作用运动,电场力对点电荷做功，所以机械能不守恒，D正确。
故选D。
3. B
【详解】
如图所示
设与的夹角为，A到C动能定理得
重力的瞬时功率为
联立解得
同理得D点重力的瞬时功率
将带入，解得
故ACD错误，B正确。
故选B。
4. C
【详解】
A．宇航员绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力。有
解得
故A正确，与题意不符；
B．根据密度表达式，有
联立，可得
故B正确，与题意不符；
C．飞船质量未知，所以飞船所需的向心力不能求出。故C错误，与题意相符；
D．设飞船线速度的大小为v，则有
故D正确，与题意不符。
故选C。
5．B
【详解】
一物体在地球表面时，有
当该物体在距地面高R处时，有
联立解得
故ACD错误，B正确。
故选B。
6. C
【详解】
ABC．汽车做匀速圆周运动，所受合力提供向心力，所以合力以及合力的冲量均不为零，但合力做功为零，故AB错误，C正确；
D．汽车速率不变，所以动能的增加量为零，则汽车减小的重力势能大于增加的动能，故D错误。
故选C。
7. D
【详解】
A．人从船头走向船尾的过程中，人和船组成的系统动量守恒。设人的质量为m，速度为v。
船的质量为M，速度为v' 。以人行走的速度方向为正方向，由动量守恒定律得
0=mv+Mv'
解得
可知，人匀速行走，v不变，则v'不变，船匀速后退，且两者速度大小与它们的质量成反比。故A正确，与题意不符；
B．人走到船尾不再走动，设整体速度为v"，由动量守恒定律得
0 = (m+ M)v"
得
v"=0
即船停止不动。故B正确，与题意不符；
C．系统初始总动量为0，根据动量守恒定律得
0=mv+Mv'
解得
则不管人如何走动，人在行走的任意时刻人和船的速度方向总是相反，大小与它们的质量成反比。故C正确，与题意不符；
D．由上分析知，船的运动情况与人行走的情况有关，人动船动，人停船停。故D错误，与题意相符。
故选D。
8.D
【详解】
根据
由于它们的初动量相同，，所以有，根据动能定理有
解得
由于经过相同的位移停下来，，所以 ，根据动量定理有
解得
由于它们的初动量相同，，所以，则D正确；ABC错误；
故选D。
9. CD
【详解】
A. 重力做功为
故A正确；
B．由动能定理合外力做的功等于动能的变化量
故B正确；
C．支持力与小孩的运动方向始终垂直，故支持力不做功，故C错误；
D．在整个过程中，根据动能定理有
则
故D不正确。
本题选不正确的，故选CD。
10. CD
【详解】
A．物体落到O点后，开始一段时间重力大于弹力，仍然加速。故A错误；
B．物体从O点运动到B点，除重力外还有弹力做功，故物体机械能不守恒。故B错误；
C．在整个过程中，物体与弹簧组成的系统只有重力与弹簧弹力做功，所以系统机械能守恒。故C正确；
D．系统机械能守恒，即物体的重力势能与弹簧的弹性势能之和与物体的动能的总量保持不变
从O点运动到B点的过程中，物体的速度先增大后减小，即其动能先增大后减小。所以物体的重力势能与弹簧的弹性势能之和先减小后增大。故D正确。
故选CD。
11. AB
【详解】
卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r
地球质量为M，有
A．周期
T=
飞船b的轨道半径小于空间站a的轨道半径，所以a的周期大于b的周期，故A正确；
B．加速度
a=
飞船b的轨道半径小于空间站a的轨道半径，所以a的加速度小于b的加速度，故B正确；
C．线速度
v=
飞船b的轨道半径小于空间站a的轨道半径，所以a的运行速度小于b的运行速度，故C错误；
D．第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大环绕速度，所以a、b的运行速度小于第一宇宙速度，故D错误。
故选AB。
12. BD
【详解】
AB．小球A、B及弹簧，系统在剪断细绳前后动量守恒，根据动量守恒定律有
所以，弹簧弹开两小球后，两小球动量大小之比为
故A错误，B正确；
CD．由于弹簧弹开两小球后动量大小相等，即有
因为
所以可求得
故C错误，D正确。
故选BD。
13. 近些 ； 越小
【详解】
（1）[1]弹射出后小球做平抛运动，只有距离光电门近些才能减小速度引起的误差。
（2）[2]利用平均速度代替瞬时速度，小球的速度为；
[3]弹簧的压缩量x越小，弹性势能越小，小球获得的速度越小。
14．＞ AD m1·OM＋m2·ON＝m1·OP
【详解】
（1）[1]碰撞过程中动量，能量守恒，因此有
解得
因此让小球碰撞以后不反弹，两球质量满足
（2）[2]A．保证小球做平抛运动，所以实验前固定在桌边上的斜槽末端的切线要沿水平方向；故A正确；
BC．可通过质量与水平射程乘积来验证动量是否守恒，故实验中不需要测量小球开始释放的高度h，故BC错误；
D．通过质量与水平射程乘积来验证动量是否守恒，故实验中需要测量小球做平抛运动的水平射程，故D正确；
（3）[3] 由碰撞过程中动量守恒，得
m1·OM＋m2·ON＝m1·OP
15. （1）；（2）
【详解】
（1）设物体在AB段克服摩擦力做的功为Wf，对全过程应用动能定理
································4分
解得
·········································1分
（2）设物体到达B点时动能为，则从B到C根据动能定理有
··················································································2分
物体在B点时的机械能为
··············································3分
16. （1）48J；（2）24W；(3) 60W
【详解】
(1)2s内雪橇的位移为
··················································································2分
拉力对雪橇做的功是
··························································2分
(2) 2s内拉力的平均功率
······································································4分
(3) 2s末雪橇的速度为
·······································································2分
2s末拉力的瞬时功率
····································································2分
17. （1）；（2）；（3）
【详解】
（1）根据运动学公式，得
······················································································1分
解得
········································································1分
触网时运动员动量的大小为
································································2分
方向竖直向下
（2）着网弹回过程，有
解得
弹回离网时，运动员动量大小为
··························································2分
方向竖直向上，取向上为正方向，则运动员动量变化量的大小为
·································2分
方向竖直向上
（3）根据动量定理，有
·······························································3分
解得
······································································1分
方向竖直向上
18. =4m/s
以车和木块组成的系统为研究对象，以原来速度v0的方向为正方向．炸药爆炸后木块的动能等于E0，所以················································································4分
所以v2＝＝20m/s···············································································2分
根据能量守恒有 ··············································2分
解得： 或·············································································1分
炸药爆炸过程中动量守恒，则有
（M+m）v0=Mv1+mv2····························································································································4分
若v1的方向与v0的方向相同，
则解得v0=36m/s＞20m/s，不符合事实．
所以v1的方向应与v0的方向相反．
则解得v0=4m/s．·······················································································1分