2020-2021学年山东省德州市高三（上）期中物理试卷（Word+答案）

2020-2021学年山东省德州市高三（上）期中物理试卷
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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．（3分）网购贵重物品，收到的产品大多被较软的泡沫塑料包裹着，这样包装的目的是（　　）
A．减小碰撞过程中的动量变化量
B．延长碰撞过程中的作用时间
C．为使产品看起来更上档次
D．为减少和周围环境中的热传递
2．（3分）以下对功的说法正确的是（　　）
A．滑动摩擦力只能做负功
B．静摩擦力一定不做功
C．若作用力做正功，则它的反作用力一定做负功
D．若作用力不做功，它的反作用力可能做负功
3．（3分）如图所示，质量为m的细绳两端固定在水平天花板上，在细绳上通过光滑滑轮（不计重力）悬挂质量为M的物体时，细绳端点的切线与天花板间的夹角为α，已知重力加速度为g，则此状态下细绳的一端对天花板的拉力大小为（　　）
A．
B．
C．
D．
4．（3分）如图所示，一细绳拉一小球在竖直平面内做顺时针方向的圆周运动，细绳的长度为L，不连接小球的一端固定，以小球在最低点时的位置为坐标原点O，水平向右为正方向建立直线坐标系Ox，不计空气阻力，重力加速度为g，假如小球运动至最高点时细绳脱落，之后小球经过坐标轴时的坐标为x，x的最小值为（　　）
A．0
B．L
C．L
D．2L
5．（3分）如图所示电路中，电源的电动势为E，内阻为r，开关S1，一直保持闭合状态，现将开关S2闭合，以下说法正确的是（　　）
A．通过电阻R1的电流变大
B．电源的路端电压变大
C．电源的输出功率变大
D．电源的总功率变大
6．（3分）如图所示，物块A、B通过跨过光滑定滑轮的轻绳相连，A的质量为m，套在光滑竖直杆上，B的质量为3m，轻绳右侧与竖直杆的夹角为60°，重力加速度的大小为g，将系统自静止开始释放，刚释放时物块A的加速度为（　　）
A．g，方向竖直向上
B．g，方向竖直向上
C．g，方向竖直向下
D．g，方向竖直向上
7．（3分）某实验小组将电流表G改装成欧姆表，所用器材除电流表G外还有电源、滑动变阻器、导线等，电路如图所示。改装完成后为方便读数，通过测量，他们将表盘中的3mA刻度改为500Ω；8mA刻度改为100Ω，则6mA刻度应改为（　　）
A．180Ω
B．200Ω
C．250Ω
D．300Ω
8．（3分）如图所示，足够长的平行板电容器与电动势为E、内阻为r的电源连接，电容器两极板间的距离为d，在靠近电容器右侧极板的某点有一粒子发射源，能向各个方向发射速度大小都为v的同种粒子，粒子质量为m、带电量为q（q＜0），所有粒子运动过程中始终未与左侧极板接触。将电容器两极板间的电场看做匀强电场，不计带电粒子的重力，则粒子再次到达电容器右侧极板时与出发点的最大距离为（　　）
A．
B．
C．
D．
二、多项选择题：本题共4小题，共16分。在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．（4分）人造卫星在燃料耗尽后会因为无法控制而成为太空垃圾，太空垃圾对航天器的运行带来很大的安全隐患。为防止人造近地卫星成为太空垃圾，往往在燃料快要耗尽时控制其进入大气层，从而烧毁或坠入南太平洋。如图所示为正在逆时针做匀速圆周运动的近地卫星，若要使其进入大气层，以下说法正确的是（　　）
A．应打开前面发动机，向前喷气，使其偏离原来轨道
B．卫星进入大气层后，速度会越来越小
C．卫星进入大气层后，机械能减小
D．卫星进入大气层后，处于完全失重状态
10．（4分）t＝0时刻，甲、乙两物体自同一位置开始运动，运动的速度﹣时间图象如图所示，对t＝0至t＝3s的运动过程，以下选项正确的是（　　）
A．甲、乙两物体的加速度大小相等
B．甲、乙两物体间的最远距离为4.5m
C．t＝1.5s时，甲、乙两物体都向正方向运动，甲在前，乙在后
D．t＝3s时，甲、乙两物体相遇
11．（4分）如图所示，质量均为m的物块A、B用轻弹簧相连，置于光滑水平面上，在水平力F的作用下，弹簧处于压缩状态，A紧压在竖直墙壁上。现撤去力F，在以后的运动过程中B的最大的速度为v，对撤去力F以后的过程，以下说法正确的是（　　）
A．物块A离开竖直墙壁之前，竖直墙壁对A的冲量大小为mv
B．物块A离开竖直墙壁之前，竖直墙壁对A做功的大小为mv2
C．物块A、B和弹簧组成的系统总动量守恒，机械能守恒
D．物块A的最大速度为v
12．（4分）如图甲所示，某电场中的一条电场线恰好与M、P所在直线重合，以M为坐标原点，向右为正方向建立直线坐标系x，P点的坐标xP＝5.0cm，此电场线上各点的电场强度大小E随x变化的规律如图乙所示。若一电子仅在电场力作用下自M点运动至P点，其电势能减小45eV，对于此电场，以下说法正确的是（　　）
A．该电子做匀变速直线运动
B．x轴上各点的电场强度方向都为x轴负方向
C．M点的电势是P点电势的
D．图象中的E0的数值为1.2
三、非选择题：本题共6小题，共计60分。
13．（6分）要精确测定物块与水平面间的动摩擦因数?，已知重力加速度为g，实验步骤如下：
①将光电门固定在水平面上；
②将遮光条固定在物块上，推动物块，使物块以一定的速度向右运动；
③数字计时仪显示的光电门的遮光时间记为t；
④使物块以不同的初速度向右运动，重复以上实验步骤，多做几次实验。
请回答以下问题：
（1）除光电门的遮光时间t，实验中还需要测量的物理量有　
　
A.物块的质量m
B.遮光条的宽度d
C.物块经过光电门后向前滑行的距离L
D.物块的总滑行距离x
以下第（2）问和第（3）问用题干和第（1）问中的相关字母表达：
（2）要用图象法处理数据，横轴为，则纵轴应为　
　
（3）按第（2）问所述的方法画出的图象为一条过原点的直线，斜率为k，则待测动摩擦因数?＝　
　。
14．（8分）有一根细而均匀的圆柱体导体棒样品，电阻约为150Ω，某实验小组要测量其电阻率，现提供以下实验器材：
A.游标卡尺
B.螺旋测微器
C.电流表A1（量程为50mA，内阻r1为150Ω）
D.电流表A2（量程为100mA，内阻r2约为40Ω）
E.电压表V（量程为3V，内阻r3约为3KΩ）
F.滑动变阻器R1（总阻值为200Ω，额定电流2A）
G.滑动变阻器R2（总阻值为100Ω，额定电流0.1A）
H.直流电源E（电动势为12V，内阻不计）
I.待测圆柱体导体棒样品
J.开关一只，导线若干
（1）该实验小组首先用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示，其示数L＝　
　cm；用螺旋测微器测得该样品的直径如图乙所示，其示数D＝　
　mm。
（2）为测量样品电阻率，该实验小组又对样品电阻进行精确测量。
①设计的电路原理图如丙所示，图中虚线框中应选器材　
　；滑动变阻器R应选　
　（用器材前的序号表示）。
②闭合开关，按正确的实验步骤进行测量，图丙中虚线框中仪器的读数为a，的读数为b，则样品电阻阻值Rx＝　
　（用a、b、r1、r2、r3中的某些符号表达）。
15．（8分）2020年7月23日，天问一号火星探测器在中国文昌航天发射场发射升空，按照设计思路，天问一号在火星表面着陆前的最后两个运动阶段分别为动力减速阶段和着陆缓冲阶段。在动力减速阶段，探测器发动机打开，经80s速度由95m/s减至3.6m/s。将天问一号在动力减速阶段的运动看做竖直方向的匀变速直线运动，已知天问一号的质量约为5t，火星半径约为地球半径的二分之一，火星质量约为地球质量的十分之一，地球表面的重力加速度g＝10m/s2。求：
（1）火星表面的重力加速度g火的大小；
（2）动力减速阶段发动机提供的力的大小（结果保留两位有效数字）。
16．（8分）如图所示为某粮库输送小麦的示意图，麦粒离开传送带后看做在竖直方向上运动，形成的麦堆为圆锥状。若小麦比较干燥，在输送过程中和传送带之间由于摩擦会带电，虽然麦粒间的库仑力远小于重力，但这个力对麦堆的形成还是会有一定影响。小麦干燥时，刚形成的麦堆表面的电场看做垂直于麦堆表面；小麦潮湿时，刚形成的麦堆表面无电场，麦粒间的动摩擦因数为?，最大静摩擦力和滑动摩擦力相等，不考虑麦粒的滚动。求：
（1）小麦潮湿时，麦堆锥面最大倾角α应为多少？（用反三角函数表达）
（2）通过计算分析小麦在干燥和潮湿两种情况下，麦堆锥面最大倾角α哪种情况较大？（小麦干燥时，麦粒间的动摩擦因数也视为?）
17．（14分）中国产复兴号动车组列车是目前世界上运营时速最高的高铁列车。某动车组列车共8节，每节的质量都为m，其中第一节和第五节做为动车为列车提供动力，额定功率均为P0，其余均为无动力的车厢。若启动时第一节和第五节施加的牵引力大小恒定，并且都等于整个列车受到的阻力大小，行驶过程中每节受到的阻力大小相同，且阻力不变，以额定功率行驶时的最大速度为v0。求：
（1）列车启动后至达到额定功率前的过程中，第3节和第4节间的相互作用力的大小；
（2）列车启动后经过多长时间达到额定功率；
（3）若列车在额定功率下以最大速度匀速行驶时，第一节失去动力，再经过位移x列车又开始匀速行驶，计算得出自第一节失去动力至再次开始匀速行驶的时间间隔。
18．（16分）如图所示，质量为m的小圆环A套在足够长的光滑水平杆上，位于水平地面上M点的正上方；小物块B的质量为m，通过长度为L的轻绳与A连接，初始时轻绳处于水平状态。某时刻由静止释放B，B到达最低点时的速度恰好与水平地面相切，并且此时轻绳恰好在与B的连接处断裂，之后B在水平地面上向右运动，一段时间后在N点平滑进入内壁光滑的竖直固定细圆管，圆管的半径R＝，B在N点平滑离开圆管时的速度可能向左，也可能向右。已知物块B与水平地面间的动摩擦因数为0.1，重力加速度为g，求：
（1）轻绳断裂时物块A、B各自的速度大小；
（2）物块B由静止释放至最低点的过程中的位移大小；
（3）若M、N两点间的距离也为L，物块B刚过N点时对圆管的压力大小；
（4）以M点为坐标原点，水平向右为正方向建立直线坐标系Ox，N点的坐标用xN表示，写出物块B在水平地面上的速度减为零时的坐标x与xN的关系式。
2020-2021学年山东省德州市高三（上）期中物理试卷
试题解析
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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．解：A、如果发生碰撞，不会因包裹的材料而改变；
B、较软的泡沫塑料可以延长产品发生碰撞时的作用时间，以达到对产品的保护作用；
C、泡沫塑料包裹不会使产品上档次；
D、泡沫塑料的目的不是为了减少热传递。
故选：B。
2．解：A、滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，也可以相反，也可能做正功，故A错误；
B、由于物体间没有相对滑动，故可以做功；
C、一对作用力和反作用力是作用在两个物体上的，则二力均做正功；
D、作用力不做功，比如木块在桌面上滑动，对桌面不做功；
故选：D。
3．解：对滑轮和物体作为整体受力分析如图所示，受重力
在竖直方向上：Tsinα+Tsinα＝（M+m）g
解得：T＝
故A正确，BCD错误；
故选：A。
4．解：细绳脱离之后，小球在最高点做平抛运动，只有此时的初速度最小时；
小球恰好通过最高点时，速度最小
细绳脱离之后，由平抛运动规律可知：
x＝vt
2L＝gt2
解得x＝8L。故ABC错误；
故选：D。
5．解：B、将开关S闭合，根据闭合电路欧姆定律可知，内电压增大，故B错误；
A、根据欧姆定律可知1的电流变小，故A错误；
C、当外电阻等于内阻时，题干中没有明确外电阻和内阻的关系，故C错误；
D、电源的总功率：P＝EI，电源的总功率变大。
故选：D。
6．解：静止释放系统时，设绳子的拉力为F，
设B的加速度为aB，对B，由牛顿第二定律得：
3mg﹣F＝3maB
绳子的加速度大小与B的加速度大小相等，
设A的加速度大小为aA，则aAcos60°＝aB
对A，由牛顿第二定律得：
Fcos60°﹣mg＝maA
解得：aB＝g，aA＝g，方向竖直向上，BCD错误。
故选：A。
7．解：设欧姆表内置电源电动势为E，欧姆表内置为r可知：
3×10﹣3A＝，5×10﹣3A＝，6×10﹣6A＝
解得：Rx＝180Ω，故A正确。
故选：A。
8．解：设粒子离开放射源的速度方向与极板间的夹角为θ，则对速度进行分解：
垂直于右极板方向，粒子做匀减速直线运动y＝vsinθ；
平行于右极板方向，粒子做匀速直线运动x＝vcosθ
在垂直于右极板方向上，由牛顿第二定律可知：a＝
设粒子离开放射源后回到极板上所用的时间为t，此时粒子与出发点的距离为x，则
0＝vy﹣a?
x＝vxt
联立解得：x＝sin2θ，x取最大值m＝，故B正确；
故选：B。
二、多项选择题：本题共4小题，共16分。在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．解：A、卫星进入大气层，做向心运动，应打开前面的发电机向前喷气，卫星减速做向心运动，故A正确；
B、卫星进入大气层后受到的万有引力大于空气阻力，速度会变大；
C、卫星进入大气层后受空气阻力作用，卫星的机械能减小；
D、卫星进入大气层后受到空气阻力作用，加速度小于重力加速度，但不是完全失重。
故选：AC。
10．解：A、由图象可知＝m/s2＝﹣2m/s7，甲的加速度a′＝＝m/s2＝2m/s3，物体的加速度大小相等，故A正确；
BC、t＝0时，后正向加速，则此时乙在前，v＝1.5m/s时，最大距离为位移差△x＝m﹣，故B正确；
D、由图象的面积表示位移可知：t＝3s时，故两物体相遇。
故选：ABD。
11．解：A、以A和B整体为研究对象，根据动量定理可得，竖直墙壁对A的冲量大小等于系统动量的变化，故A正确；
B、物块A离开竖直墙壁之前，则竖直墙壁对A做功的大小为0；
C、物块A，在A离开墙壁之前水平方向系统合外力不为零，但整个过程中只有弹簧的弹力做功，故C错误；
D、物块A离开墙壁后，当弹簧弹力再次为零时，取向右为正方向Bv＝mAvA+mBvB，再根据能量守恒定律可得：mBv2＝mAvA2+mBvB2，由于mA＝mB＝m，解得：vA＝v，故D正确。
故选：AD。
12．解：A、由牛顿第二定律可知，由图乙所示图象可知，电子的加速度a减小，由于加速度减小，故A错误；
B、从M到P运动过程电子的电势能减小45eV，电子位移方向向右，电子带负电，因此电场强度方向水平向左，故B正确；
C、电势的高低与零势点的选择有关，但M点的电势不一定是P点电势的；
D、一电子仅在电场力作用下自M点运动至P点，从M到P电场力做功WMP＝45eV，
PM间的电势差UMP＝＝﹣45V，UPM＝﹣UMP＝45V，
E﹣x图线与坐标轴围成图形的面积等于电势差，由图乙所示图象可知，UPM＝×（E0+E0）×8.050＝E0＝45V，解得：E4＝1200V/m＝1.2×102V/m，图象中的E0的数值为1.3，故D正确。
故选：BD。
三、非选择题：本题共6小题，共计60分。
13．解：（1）自物块经过光电门至停止，由v2＝2aL，v＝，得μ＝，
因此实验中需测量的物理量为遮光条的宽度d、
物块经过光电门后向前滑行的距离L、
故AD错误，BC正确。
（2）根据（1）可知μ＝，即，故纵轴应为L
（3）图象为一条过原点的直线，斜率为k，解得：
故答案为：（1）BC；（2）L：（3）
14．解：（1）图甲所示游标卡尺可知，游标尺是20分度的，其示数L＝11mm+0×0.05mm＝11.00mm＝4.100mm；
由图乙所示游标卡尺可知，其示数为：D＝3.5mm+24.4×0.01mm＝3.740mm；
（2）①电源电动势是12V，电压表量程是3V，可以用已知内阻的电流表C测电压；滑动变阻器G的额定电流太小，滑动变阻器应选择F。
②由图丙所示电路图可知，样品电阻阻值Rx＝
故答案为：（1）1.100；8.740；F；②。
15．解：（1）在地球表面，重力等于万有引力
mg＝
在火星表面，重力等于万有引力
mg火＝
代入数据联立解得：g火＝4.0m/s2。
（2）天问一号在动力减速阶段
v＝v3﹣at
根据牛顿第二定律可知，
F﹣m'g火＝m'a
联立解得动力减速阶段发动机提供的力的大小：F＝2.6×104N。
答：（1）火星表面的重力加速度g火的大小为4.0m/s6。
（2）动力减速阶段发动机提供的力的大小为2.6×104N。
16．解：（1）小麦潮湿时，小麦堆锥面最大倾角对应斜面上的麦粒刚好不下滑
对锥面上小麦粒受力分析如图所示：
沿着垂直锥面方向：FN＝mgcosα
沿着锥面方向：mgsinα＝f
其中f＝μFN
联立解得：tanα＝μ
即：α＝arctanμ
（2）小麦干燥时，麦粒受到的电场力垂直锥面向上，受力平衡：
沿着垂直锥面方向：FN′+F电＝mgcosβ
沿着锥面方向：mgsinβ＝f′
其中f′＝μFN′
联立解得：tanβ＝＜μ
故α＞β，所以潮湿麦堆锥面的最大倾角较大。
答：（1）小麦潮湿时，麦堆锥面最大倾角α应为arctanμ；
（2）潮湿麦堆锥面的最大倾角较大。
17．解：（1）设列车运行过程中受到的阻力大小为f，每节动力车厢提供的牵引力为F，
则由题意可知f＝F
由于只有两节车厢有动力，达到最大速度时，受力平衡，则
2P0＝fv4
启动过程中，对列车牛顿第二定律：
2F﹣f＝8ma
设第5节和第4节间的相互作用力大小为F′，对第1、6，由牛顿第二定律得：
F﹣F′﹣f＝7ma
解得：F′＝
（2）列车刚开始没有达到额定功率过程是匀加速运动，设达到额定功率时列车速度为v，
此过程中：v＝at
2P0＝6Fv
联立解得：t＝
（3）列车第二次匀速行驶时，设此时速度为v′，则P0＝Fv′
整个过程中由动能定理可知：
P2t′﹣fx＝×3mv′2﹣×8m
联立解得：t′＝﹣
答：（1）列车启动后至达到额定功率前的过程中，第3节和第4节间的相互作用力的大小为；
（2）列车启动后经过时间为达到额定功率；
（3）列车自第一节失去动力至再次开始匀速行驶的时间间隔为﹣。
18．解：（1）设轻绳断裂时，物块A和B的速度大小分别为v1和v2
物块开始释放到轻绳断裂过程
能量守恒：mgL＝××+×m
动量守恒：v1﹣mv2＝6
解得：v1＝，v2＝
（2）物块B从开始释放到最低点的过程，设A水平方向位移大小为x1，B水平方向位移大小为x2，
动量守恒：v1﹣mv2＝0，其中v1＝，v2＝
则x1＝mx2
x4+x2＝L
则物块B的位移大小为
△x＝
联立解得：△x＝L
（3）物块B自轻绳断裂至到达N点过程中，动能定理可得：
﹣μmg（L+x6）＝m﹣m
解得：vN＝
物块B刚过N点时，由牛顿第二定律可知：
FN﹣mg＝，解得FN＝4mg
由牛顿第三定律可知，物块B刚过N点时对圆管的压力FN′＝FN＝4mg
（4）设M，N两点间的距离为x8时，物块B到达圆管最高点时的速度恰好为零
物块B上升过程中，由动能定理可知：
﹣μmg（x0+x1）﹣mg?7R＝0﹣m
解得：x3＝0.75L
设物块B下落到N点，在水平地面上运动的总路程为x3
动能定理可知：﹣μmgx3＝0﹣m
联立解得：x6＝2.5L
①N点的坐标xN≤x2时，物块B从圆弧下落之后速度水平向右3﹣x1＝3.75L
②N点的坐标xN满足x0＜xN≤x3﹣x4时，物块B从圆弧下落之后速度水平向左
x1+2xN﹣x＝x6
解得：x＝2xN﹣1.75L
物块B速度为零时的坐标x＝4xN﹣1.75L
③N点的坐标xN＞x3﹣x2时，物块B滑不上圆弧
物块B速度为零时的坐标x＝x3﹣x1＝3.75L
答：（1）轻绳断裂时物块A、B各自的速度大小分别为＝和；
（2）物块B由静止释放至最低点的过程中的位移大小为＝L；
（3）物块B刚过N点时对圆管的压力大小为4mg；
（4）物块B在水平地面上的速度减为零时的坐标x与xN的关系式分为三种情况：
①N点的坐标xN≤0.75L时，x＝3.75L
②N点的坐标xN满足0.75L＜xN≤1.75L时，x＝4xN﹣1.75L
③N点的坐标xN＞1.75L时，x＝4.75L。
第1页（共1页）