河北省衡水市武邑武罗学校2021届高三物理上学期期中试题.doc

河北省衡水市武邑武罗学校2021届高三物理上学期期中试题

河北省衡水市武邑武罗学校2021届高三物理上学期期中试题

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19

河北省衡水市武邑武罗学校2021届高三物理上学期期中试题
（90分钟 100分）
一．选择题 其中1-8题为单选，每题3分，9-12为多选，每题4分，多选题漏选得2分，错选不得分。选择题共40分。
1.如图所示,a、b、c三个物体在同一条直线上运动,其x-t图象中,图线c是一条x=0.4t2的抛物线。有关这三个物体在0～5s内的运动,下列说法正确的是 (　　)
A.a物体做匀加速直线运动
B.c物体做加速度增大的加速直线运动
C.t=5s时,a物体与c物体相距10m
D.a、b两物体都做匀速直线运动,且速度相同

2.用细线将篮球拴在升降机光滑的侧壁上,当升降机加速下降时,出现如图所示的情形。重力加速度为g,四位同学对此现象做出了分析与判断,其中可能正确的是 (　　)
A.升降机的加速度大于g,侧壁对球无挤压
B.升降机的加速度小于g,侧壁对球有挤压
C.升降机的加速度等于g,侧壁对球无挤压
D.升降机的加速度等于g,侧壁对球有挤压
3.如图所示,水平面上放有三个木块A、B、C,质量均为m=1kg,A、C与地面间的接触面光滑,B与地面间的动摩擦因数μ=0.1,A、B之间用轻弹簧相连,B、C之间用轻绳相连。现在给C一个水平向右、大小为4N的拉力F,使A、B、C三个木块一起以相同的加速度向右做匀加速直线运动。某一时刻撤去拉力F,则撤去力F的瞬间,轻绳中的张力T为(重力加速度g取10m/s2) (　　)
A.0 B.1N C.2N D.3N

4.乘坐“空中缆车”饱览大自然的美景是旅游者绝妙的选择。若某一缆车沿着坡度为30°的山坡以加速度a上行,如图所示。在缆车中放一个与山坡表面平行的斜面,斜面上放一个质量为m的小物块,小物块相对斜面静止(设缆车保持竖直状态运行),则(　　)
A.小物块受到的摩擦力方向平行斜面向上
B.小物块受到的摩擦力方向平行斜面向下
C.小物块受到的滑动摩擦力为mg+ma
D.小物块受到的静摩擦力为ma
5.一物体在四个共点力作用下做匀速直线运动。若突然撤去一个沿运动方向的力，其余三个力保持不变，则物体做 (　　)
A.匀速圆周运动 B.匀加速直线运动
C.类平抛运动　 D.匀减速直线运动
6.过山车的原理,可简化为如图乙所示模型:让质量为m的小球在光滑竖直圆轨道上做圆周运动,在轨道的最高点和最低点分别安装了压力传感器。让小球从同一位置静止下滑,经多次测量得到最高点和最低点压力的平均值分别为F1、F2,则当地的重力加速度为 (　　)

A. B.C. D.
7.如图,斜面AC与水平方向的夹角为α,在A点正上方与C等高处水平抛出一小球,其速度垂直于斜面落到D点,则CD与DA的比为 (　　)
A.　　　　　 B.
C. D.
8.甲、乙两位同学在不同位置沿水平各射出一枝箭，箭落地时，插入泥土中的形状如图所示，已知两支箭的质量、水平射程均相等，若不计空气阻力及箭长对问题的影响，则甲、乙两支箭(　　)
A.空中运动时间之比为1∶　
B.射出的初速度大小之比为1∶　
C.下降高度之比为1∶3　
D.落地时动能之比为3∶1
9.如图所示是一个玩具陀螺，a、b和c是陀螺上的三点。当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时，下列表述正确的是 (　　)
A.a、b两点的线速度相同
B.a、b两点的线速度比c点的线速度大
C.a、b、c三点的角速度相等
D.c点的向心加速度比a、b点的向心加速度大
10.在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨。如图所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，两轨所在面的倾角为θ，则(　　)
A.该弯道的半径r=　
B.当火车质量改变时，规定的行驶速度大小随之变化　
C.当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压　
D.当火车速率小于v时，内轨将受到轮缘的挤压
11.如图1所示，长为R的轻杆一端固定一个小球，现让小球在竖直平面内绕轻杆的另一端O做圆周运动，小球到达最高点时，受到杆的弹力为F，速度大小为v，其F-v2图象如图2所示。则(　　)
A.v2=c时，小球对杆的弹力方向竖直向下　
B.当地的重力加速度大小为　
C.小球的质量为　
D.v2=2b时，小球受到的弹力与重力大小相等
12.如图所示,B、M、N分别为竖直光滑圆轨道上的三个点,B点和圆心等高,M点与O点在同一竖直线上,N点和圆心O的连线与竖直方向的夹角为α=45°,现从B点的正上方某处A点由静止释放一个质量为m的小球,经圆轨道飞出后沿水平方向通过与O点等高的C点,已知圆轨道半径为R,重力加速度为g,则以下结论正确的是 (　　)
A.A、B两点间的高度差为R
B.C到N的水平距离为2R　
C.小球在M点对轨道的压力大小为(3+)mg
D.小球从N点运动到C点的时间为

二．实验题
13.(6分)某同学利用光电传感器设计了测定重力加速度的实验,实验装置如图1所示,实验器材有铁架台、光电计时器、小钢球等。铁架台上端固定一个电磁铁,通电时,小钢球被吸在电磁铁上,断电时,小钢球自由下落。

(1)先将光电门固定在A处,光电计时器记录下小钢球经过光电门的时间Δt0,量出小钢球释放点距A的距离为h0,测出小钢球的直径d(d远小于 h0)。则小钢球运动到光电门处的瞬时速度v=____________,当地的重力加速度为g=________。(用题中所给字母表示) 
(2)若某次实验时光电计时器记录下小钢球经过光电门的时间为0.5Δt0,请你判断此时光电门距A处的距离Δh=________。[用(1)中所给字母表示] 
(3)由于直尺的长度限制,该同学改测光电门位置与其正上方固定点P(图中未画出)之间的距离h,并记录小钢球通过光电门的时间Δt。移动光电门在竖直杆上的位置,进行多次实验。利用实验数据绘制出如图2所示的图象,已知图象斜率为k,纵截距为b,根据图象可知重力加速度g=________。 
14.（8分 ）某同学用如图甲所示的装置探究“加速度与力和质量的关系”。

(1)该实验开始前需要平衡摩擦力，在平衡摩擦力的时候______(选填“需要”或“不需要”)挂砂桶。 
(2)实验中打出的一条纸带的一部分如图乙所示。纸带上标出了连续的3个计数点A、B、C，相邻计数点之间还有4个点没有标出，打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，则打点计时器打B点时，小车的速度vB=___________m/s。 

(3)该同学探究“小车的加速度与所受合力的关系”时，通过测量和处理实验数据，得到如图丙所示的a-F图线，发现图线不过坐标原点，
请分析其原因是： 　　　　　　 ， 
该图线斜率的物理意义是：　　　　　　　　　　　。 

三．计算题
15.（7分）两物块A、B并排放在水平地面上,且两物块接触面为竖直面。现用一水平推力F作用在物块A上,使A、B由静止开始一起向右做匀加速运动,如图甲所示。在A、B的速度达到6m/s时,撤去推力F。已知A、B质量分别为mA=1kg、mB=3kg,A与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.3,B与地面没有摩擦,B物块运动的v-t图象如图乙所示。g取10m/s2,求:
(1)推力F的大小;
(2)A物块刚停止运动时,物块A、B之间的距离。

16.(9分)俯式冰橇是冬奥会的比赛项目之一,其赛道可简化为起点和终点高度相差120m、长度为1200m的斜坡。假设某运动员从起点开始,以平行赛道的恒力F=40N推动质量m=40kg的冰橇沿斜坡向下运动,出发4s内冰橇发生的位移为12m,8s末运动员迅速登上冰橇与冰橇一起沿直线运动直到终点。设运动员登上冰橇前后冰橇速度不变,不计空气阻力,求:(g取10m/s2,取赛道倾角的余弦值为1,正弦值按照题目要求计算)
(1)冰橇与赛道间的动摩擦因数。
(2)比赛中运动员的最大速度的大小。

17.(14分)如图所示是经过某市的高速公路某一出口路端示意图，一质量为1.2X103kg的汽车在A点以速度V=72km/h进人匝道,匀减速直线运动通过下坡路端至B点(通过B点前后速率不变),再匀速率通过水平圆弧路段至C点,最后关闭发动机从C点沿平直路段减速到D点停下,BC为四分之一水平圆弧段，限速(允许通过的最大速度)v=36km/h,轮胎与BC段路面间的动摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,CD段为平直路段,重力加速度g=10 m/s2。

(1)若汽车在AB下坡段加速度的大小a=1m/s2,汽车到达B点速度刚好不超速，则AB段长度L1为多少?
(2)为保证行车安全，车轮不打滑,求水平圆弧段BC半径R的最小值;
(3)汽车以最大速度通过BC段后，进入CD段,在CD段运动的时间为10s,若汽车做匀减速运动,求汽车在CD段的阻力大小。

18.（16分）如图所示，一个质量为60kg的滑板运动员，以v0=4m/s的初速度从某一高台的A点水平飞出，恰好从光滑圆轨道的B点的切线方向进入圆弧(不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失)。已知圆弧的半径R=3m，θ=60°，g取10m/s2，求：
(1)A距C点的高度。
(2)滑板运动员运动到圆弧轨道最高点D时对轨道的压力。

高三物理答案

1.【解析】选C。位移—时间图象倾斜的直线表示物体做匀速直线运动,则知a、b两物体都做匀速直线运动。由图看出a、b两图线的斜率大小相等、正负相反,说明两物体的速度大小相等、方向相反,速率相同,选项A、D错误;图线c是一条x=0.4t2的抛物线,结合x=v0t+at2可知,c做初速度为0,加速度为0.8m/s2的匀加速直线运动,选项B错误;根据图象可知,t=5s时,a物体与c物体相距10m,选项C正确。
2.【解析】选C。当升降机加速下降的加速度等于g时,篮球完全失重,在竖直方向上仅受重力,拉力为零,由于篮球在水平方向上平衡,可知侧壁对篮球无挤压,故C项正确,D项错误。当升降机加速下降,加速度大于g时,篮球受重力、绳子的拉力,由于水平方向上平衡,则侧壁对篮球有弹力,即侧壁对球有挤压,故A项错误。当升降机加速下降,加速度小于g时,不会出现如图所示的情况,球会在悬点下方,故B项错误。
3.【解析】选B。在拉力作用下,对整体,由牛顿第二定律可得F-μmg=3ma,解得a=1m/s2,对A,由牛顿第二定律可得F弹=ma=1N。当撤去外力后,把B、C作为整体,由牛顿第二定律可知F弹+μmg=2ma′,解得a′=1m/s2,方向向左,对C受力分析,由牛顿第二定律可得T=ma′=1N,故B正确。
4.【解析】选A。小物块相对斜面静止,因此小物块与斜面间的摩擦力是静摩擦力。缆车以加速度a上行,小物块的加速度也为a,以物块为研究对象,则有Ff-mgsin30°=ma,Ff=mg+ma,Ff为静摩擦,方向平行斜面向上,故A正确,B、C、D均错误。
5.【解析】选D。其余三个力的合力恒定，而匀速圆周运动合力一直指向圆心，是变力，所以物体不可能做匀速圆周运动。故A错误；有一个做匀速直线运动的物体受到四个力的作用，这四个力一定是平衡力，如果撤去一个沿运动方向的力，剩余的三个力的合力与撤去的力等大、反向、共线，所以剩余的三个力的合力方向与速度方向相反，则物体将做匀减速直线运动；故B、C错误，D正确。
6.【解析】选D。在M点对过山车受力分析,根据牛顿第二定律得:F2-mg=m ①
N点受力分析,根据牛顿第二定律得:
mg+F1=m ②
由M到N根据动能定理得:
-mg·2R=m-m ③
①②③联立解得:g=
故A、B、C错误,D正确。
7.【解析】选D。设小球水平方向的速度为v0,将D点的速度进行分解,水平方向的速度等于平抛运动的初速度,通过几何关系求解,得竖直方向的末速度为v2=,设该过程用时为t,则DA间水平距离为v0t,故DA=;CD间竖直距离为,故CD=,得=,故D正确。
8.【解析】选B。根据竖直方向的自由落体运动可得
h=gt2
水平射程：x=v0t
可得：x=v0
由于水平射程相等，则：v甲=v乙①
末速度的方向与水平方向之间的夹角的正切值：
tan θ==
可得：2gh甲=3，6gh乙=②
联立①②可得：h甲=3h乙，即下落的高度之比为3∶1；
根据竖直方向的自由落体运动可得h=gt2，可知运动时间之比为∶1，故A、C错误；射出的初速度大小之比为1∶，故B正确；它们下落的高度之比为3∶1；但射出的初速度大小之比为1∶，所以落地的动能之比不等于3∶1，故D错误。
9.【解析】选B、C。a、b、c三点共轴，故ωa=ωb=ωc，故C正确；由于角速度相等，又因为v=ωr，ra=rb>rc，所以a、b两点的线速度大小相等，但方向不同，即va=vb>vc，故A错误，B正确；根据a=ω2r可知，由于角速度相同，ra=rb>rc，故有：aa=ab>ac，故D错误。
10.【解析】选A、D。火车转弯时不侧向挤压轨道轮缘，靠重力和支持力的合力提供向心力，设转弯处斜面的倾角为θ，根据牛顿第二定律得：mgtanθ=m，解得：r=，故A正确；根据牛顿第二定律得：mgtanθ=m，解得：v=，可知火车规定的行驶速度与质量无关，故B错误；当火车速率大于v时，重力和支持力的合力不够提供向心力，此时外轨对火车有侧压力，轮缘挤压外轨，故C错误；当火车速率小于v时，重力和支持力的合力偏大于所需的向心力，此时内轨对火车有侧压力，轮缘挤压内轨，故D正确。
11.【解析】选C、D。由图可知：当v2<b时，杆对小球弹力方向向上，当v2>b时，杆对小球弹力方向向下，所以当v2=c时，杆对小球弹力方向向下，所以小球对杆的弹力方向向上，故A错误；在最高点，若v=0，则F=mg=a；若F=0，则mg=m，解得g=，m=R，故B错误，C正确；若v2=2b，则F+mg=m，解得F=a=mg，故D正确。
12.【解析】选A、C。采用逆向思维,C到N做平抛运动,即沿N点切线方向进入,设小球经过C的速度为vC,根据平行四边形定则知,小球在N点的竖直分速度vyN=vCtan45°=vC
由竖直方向的自由落体运动得:=2gRcosα,
得vyN==vC
从A到C的过程由动能定理得:mghAB=m,
联立解得:hAB=R,故A正确;则N到C的时间t==,C、N的水平距离x=vCt=R,故B、D错误;从A到M的过程由动能定理得:mg(hAB+R)=m,在M点,根据牛顿第二定律有:N-mg=m,联立解得:N=(3+)mg,由牛顿第三定律知对轨道的压力为(3+)mg,故C正确。
13.【解析】(1)小钢球通过光电门时的速度v=,根据v2=2gh,解得g==
。
(2)若某次实验时光电门计时器记录下小钢球经过光电门的时间为0.5Δt0,则通过光电门的速度变为原来的2倍,根据v2=2gh得,下落的高度变为原来的4倍,因为第一次固定在A处,第二次求的是光电门与A的距离为Δh=3h0。
(3)根据速度—位移公式可知2gh=()2-,解得=+,解得g=。
答案:(1)　　(2)3h0　(3)

14.【解析】(1)平衡摩擦力的目的是使小车所受合力为绳的拉力，所以不需要挂砂桶；
(2)B点的瞬时速度即为AC段的平均速度
vB==0.44 m/s；
(3)由图象可知，拉力F小于0.1 N时，小车没有加速度，所以未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足(斜面倾角过小)，由牛顿第二定律可知，图象斜率为小车质量的倒数。
答案：(1)不需要　(2)0.44(0.43～0.45)
(3)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足(斜面倾角过小)　小车质量的倒数
15.【解析】(1)在水平推力F作用下,物块A、B一起做匀加速运动,加速度为a,由B物块的v-t图象得,
a==m/s2=3m/s2
对于A、B整体,由牛顿第二定律得
F-μmAg=(mA+mB)a,
代入数据解得F=15N。
(2)设物块A做匀减速运动的时间为t,撤去推力F后,A、B两物块分离,A在摩擦力作用下做匀减速运动,
B做匀速运动,对A,由-μmAg=mAaA,
解得aA=-μg=-3m/s2
t==2s
物块A通过的位移xA=t=6m
物块B通过的位移xB=v0t=6×2m=12m
物块A刚停止时A、B间的距离
Δx=xB-xA=6m。
答案:(1)15N　(2)6m

16.【解析】(1)设出发4s内冰橇的加速度为a1,
出发4s内冰橇发生的位移x1=a1
解得a1=1.5m/s2
由牛顿第二定律有F+mgsinθ-μmgcosθ=ma1
解得μ=0.05。
(2)8s后冰橇的加速度为a2,由牛顿第二定律有(m+M)gsinθ-μ(m+M)gcosθ=(m+M)a2
8s末冰橇的速度v1=a1t2
出发8s内冰橇发生的位移x2=a1=48m
到达终点时速度最大,设最大速度为v2,则
-=2a2(x-x2)
联立解得v2=36m/s。
答案:(1)0.05　(2)36m/s

17.

18.【解析】(1)设到B点时竖直分速度为v1，则：
tan 30°=
解得：v1=12 m/s
其中在竖直方向：
h1== m=7.2 m
又：h2=Rcos θ=1.5 m
A距C点的高度：
H=h1+R-h2=8.7 m
(2)设滑板运动员到达D点时速度为vD，则：
m+mgH=mg2R+m
解得：= m/s
由于滑板运动员通过圆周运动的最高点应满足
≥mg，即：v≥
因为=102 m2/s2≥gR=10×3 m2/s2=30 m2/s2，所以滑板运动员能顺利通过最高点。
设运动员在最高点时轨道对运动员的压力为FN则：
mg+FN=m
解得：FN=1 440 N，方向竖直向下。
由牛顿第三定律可得
F′N=FN=1 440 N，方向竖直向上。
答案：(1)8.7 m　(2)1 440 N，方向竖直向上