1、北京市丰台区2021届高三物理上学期期中试题（含解析）1答题前，考生务必先将答题卡上的学校、年级、班级、姓名、准考证号用黑色字迹签字笔填写清楚，并认真核对条形码上的准考证号、姓名，在答题卡的“条形码粘贴区”贴好条形码。2本次考试所有答题均在答题卡上完成。选择题必须使用2B铅笔以正确填涂方式将各小题对应选项涂黑，如需改动，用橡皮擦除干净后再选涂其它选项。非选择题必须使用标准黑色字迹签字笔书写，要求字体工整、字迹清楚。3请严格按照答题卡上题号在相应答题区内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试卷、草稿纸上答题无效。一、选择题（本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一个
2、选项是符合题意的）1. 如图所示，质量为m的箱子在与水平方向成角的恒力F作用下，静止在水平地面上。下列说法正确的是（）A. 物块受到的支持力大小为mgB. 物块受到的支持力大小为FsinC. 物块受到的摩擦力大小为0D. 物块受到的摩擦力大小为Fcos【答案】D【解析】【详解】设物体受到的支持力为N，摩擦力为f，由力的平衡可知，竖直方向有水平方向有故有故选D。2. 如图所示为某质点做直线运动的vt图像，下列说法正确的是（）A. 04s内质点先静止后做匀速直线运动B. 质点在3s末的速度为1m/sC. 24s内质点加速度大小不变，方向与运动方向相同D. 04s内质点通过的位移为2m【答案】B【解
3、析】【详解】A根据v-t图象斜率等于加速度，由图可知04s内质点先做匀速直线运动后做匀减速运动，故A错误；B根据推论可知故B正确；C根据v-t图象的斜率等于加速度，由图可知24s内加速度大小不变，方向与运动方向相反，故C错误；D图象的“面积”等于质点的位移大小，可得04s内质点通过的位移为故D错误。故选B。3. 如图所示，一顾客乘扶梯上楼，随电梯一起加速运动。在这一过程中，关于顾客的受力分析正确的是（）A. B. C. D. 【答案】C【解析】【详解】而当扶梯加速上升时，在竖直方向，人受重力、支持力；接触面水平，摩擦力沿水平方向，将加速度分解可知，物体应有水平向右的加速度，所以在水平方向，扶梯
4、应对人有平行于接触面向前的摩擦力。故选C。4. 如图所示，两根细绳AO和BO连接于O点，O点的下方用细绳CO悬挂一花盆并处于静止状态。在保持O点位置不动的情况下，调整细绳BO的长度使悬点B在竖直墙壁上向上移动，此过程中绳AO受到的拉力（）A. 逐渐增大B. 逐渐减小C. 先增大后减小D. 先减小后增大【答案】B【解析】【详解】对结点O受力分析如图由图可知，当OB绳拉力逆时针转动过程中，绳AO受到的拉力一直减小故选B。5. 2020年7月23日，我国首个独立火星探测器“天问一号”搭乘长征五号遥四运载火箭，从文昌航天发射场成功升空。已知火星的直径约为地球的，质量约为地球的，下列说法正确的是（）A.
5、 火星表面的重力加速度小于9.8m/sB. 探测器在火星表面所受重力等于在地球表面所受重力C. 探测器在火星表面附近的环绕速度等于7.9km/sD. 火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度【答案】A【解析】【详解】AB星球表面重力等于万有引力因此星球重力加速度代入数据解得火星重力加速度所以，火星表面的重力加速度小于9.8m/s2，探测器在火星表面所受重力小于在地球表面所受重力，故A正确，B错误；CD探测器在火星表面附近的环绕速度就是第一宇宙速度，探测器在火星表面附近做圆周运动的向心力由万有引力提供，由向心力公式得解得代入数据解得，火星第一宇宙速度（探测器在火星表面附近的环绕速度）为故CD错误
6、。故选A。6. 在如图所示的实验中，两质量相等的小球A和B，用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落。不计空气阻力，下列说法正确的是（）A. 两球落地时的速度大小相同B. 从开始运动至落地，两小球动能的变化量相同C. 从开始运动至落地，重力对A球做功较多D. 从开始运动至落地，重力对A小球做功的平均功率较小【答案】B【解析】【详解】AA小球做平抛运动，B小球做自由落体运动，故两小球在竖直方向上运动情况相同，落地时竖直方向具有相同的速度，但是A小球具有水平初速度，故A小球落地时的速度为水平方向速度与竖直方向速度的合速度，因此AB两小球落地时的速度大小不同，故A错误；B
7、C在两个小球的运动过程中，只有重力在做功，且物体下落的距离相同，重力做功的大小也是相同的。根据动能定理可得故动能的变化量相同，故B正确，C错误；DAB两个小球重力做功相同，且在竖直方向上均是自由落体运动，下落的距离相同，由可知两小球下落时间相同。由于功率可知，两小球重力做功与运动时间都相同，故平均功率也相同，故D错误。故选B。7. 如图所示，用水平传送带将质量为m的煤块从A端运送到B端，AB之间的距离为L，传送带始终保持以速率v匀速运动，煤块与传送带间的动摩擦因数为，将煤块轻轻放在传送带上后，煤块在传送带上留下一段长度为l（lL）的痕迹。下列说法不正确的是（）A. 摩擦力对煤块做的功为mg（L
8、+l）B. 摩擦力对煤块做的功为mglC. 煤块与传送带因摩擦产生的热量为mglD. 煤块与传送带因摩擦产生的热量为mv2【答案】A【解析】【详解】AB设煤块与传送带的速度相等时，所用的时间为t，且煤块相对于地面的位移为x，则由于煤块在传送带上留下一段长度为l（lL）的痕迹，则有联立解得则摩擦力对煤块做的功为故A错误，符合题意；B正确，不符合题意；C煤块与传送带因摩擦产生的热量为故C正确，不符合题意；D煤块在水平传送带上由于摩擦而产生的加速度为a=g，匀加速运动的位移为x=l，由运动学公式2ax=v2可得上式变形，得到故煤块与传送带因摩擦产生的热量为故D正确，不符合题意。故选A。8. 随着我国
9、经济的飞速发展，人们对生活水平的追求日益增高，越野拖挂房车成为众多旅行爱好者的选择。如图所示为一越野车通过挂钩与房车连接，越野车质量为M，房车质量为m。越野车行驶过程中发动机提供的牵引力为F，行驶过程中受到的阻力为f1；房车无动力也无制动力，行驶过程中受到的阻力为f2，下列说法正确的是（）A. 两车匀速行驶的过程中越野车给房车的拉力等于FB. 两车加速行驶的过程中越野车给房车的拉力等于FC. 不管两车匀速还是加速，越野车给房车的拉力都小于FD. 两车一起刹车时，越野车与房车间的作用力一定为0【答案】C【解析】【详解】ABC当两车匀速行驶时，对于房车根据平衡条件得越野车给房车的拉力对于越野车和房
10、车整体，根据平衡条件得所以有当两车加速行驶时设加速度为a，对于房车根据牛顿第二定律得解得越野车给房车的拉力对于越野车和房车整体，根据牛顿第二定律得所以有综上可知不管两车匀速还是加速，越野车给房车的拉力都小于F，故AB错误，C正确；D两车一起刹车时设加速度为a1，对整体据牛顿第二定律可得对房车据牛顿第二定律可得联立解得两车间的作用力只有当mf1=Mf2时两车间的弹力才为零，故D错误。故选C。9. 如图所示，轻杆的一端固定在水平转轴上，另一端固定一小球，轻杆随转轴在竖直平面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是（）A. 小球通过最高点时一定受到杆的拉力B. 小球通过最低点时一定受到杆的拉力C. 小球转
11、动过程中机械能守恒D. 小球转动一圈的过程中重力的冲量为0【答案】B【解析】【详解】A小球通过最高点时，由重力和杆对小球的作用力提供小球做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律可知当时，杆对球无作用力，当时，杆对球有向下的作用力，当时，杆对小球有向上的作用力，故A错误；B小球通过最低点时，由牛顿第二定律可知则小球通过最低点时一定受到杆的拉力，故B正确；C小球做匀速圆周运动，动能不变，重力势能在不断地变化，则机械能不守恒，故C错误；D根据冲量的定义I=Ft可知，设小球运动一周所用的时间为t，则重力的冲量为由上可知，重力的冲量不为零，故D错误。故选B。10. 2020年底发射的“嫦娥五号”将执行月球采样
12、返回任务。如图所示，“嫦娥五号”登陆月球前在圆形轨道上运动到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道，到达轨道的近月点B时，再次点火进入近月轨道绕月做圆周运动，下列说法正确的是（）A. 飞船在轨道上运行的周期大于轨道III上运行的周期B. 飞船在轨道I的运行速率大于轨道III上的运行速率C. 飞船在轨道上经过A点的加速度小于在轨道上经过A点的加速度D. 飞船在轨道上经过A点的运行速率小于飞船在轨道上经过A点的运行速率【答案】A【解析】【详解】AB根据万有引力提供向心力得，由于，所以，故A正确，B错误；C飞船运动的过程中万有引力产生加速度，根据牛顿第二定律有得知r相等则加速度相等，故C错误；D飞船在轨
13、道I上做圆周运动，只有通过减速使万有引力大于所需的向心力，让飞船做近心运动变轨到轨道II，所以飞船在轨道上经过A点的运行速率大于飞船在轨道上经过A点的运行速率，故D错误。故选A。11. 如图所示，一个两端封闭的玻璃管（也称牛顿管），其中一端有一个开关，玻璃管可以与外界相通。把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中，玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察到铁片总是先落到玻璃管的底端。下列说法正确的是（）A. 铁片先落到底端是因为铁片在玻璃管中的受到的阻力小于羽毛受到的阻力B. 铁片先落到底端是因为下落过程中铁片的加速度大于羽毛的加速度C. 铁片与羽毛下落到玻璃管底端的速度大小相等
14、D. 将玻璃管中的空气抽成真空状态，铁片依然先落到玻璃管底端【答案】B【解析】【详解】AB铁片先落到底端，下落的时间小于羽毛下落的时间，根据可知铁片下落时的加速度大于羽毛下落的加速度，根据牛顿第二定律可知mg-f=ma解得f=mg-ma由于铁片和羽毛的质量未知，故无法判断受到的阻力大小，故A错误，B正确；C根据v2=2ah可得，铁片下落到底端的速度大于羽毛的速度，故C错误；D抽气后，两者均做自由落体运动，根据可知，下落的时间相同，故D错误。故选B。12. 冬天空气较为干燥，为改善空气质量，解决道路扬尘问题，环保部门会提高洒水车洒水的频次。假设洒水车行驶过程中受到的阻力与其质量成正比。当洒水车在
15、平直路面上匀速行驶并且匀速洒水时，下列说法正确的是（）A. 洒水车的动能保持不变B. 洒水车受到的牵引力大小保持不变C. 洒水车发动机的功率保持不变D. 洒水车发动机的功率随时间均匀减小【答案】D【解析】【详解】A洒水车的质量减小，速度不变，故动能减小，故A错误；B因为洒水车行驶过程中受到的阻力与其质量成正比，洒水车做匀速，故有牵引力F=f，在行驶过程中，质量减小，阻力减小，故牵引力也减小，故B错误；CD由题已知洒水车行驶过程中受到阻力与其质量成正比。当洒水车在平直路面上匀速行驶并且匀速洒水时，故有洒水车质量随时间均匀减小，则阻力随时间均匀减小，牵引力也随时间均匀减小，再由便可知，洒水车发动机
16、的功率随时间均匀减小，故C错误，D正确。故选D。13. 把一小球放在竖立的轻弹簧上，并把小球往下按至A的位置，如图甲所示。迅速松手后，弹簧把小球弹起，小球升至最高位置C（图丙），途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态（图乙）。不计空气阻力，下列说法正确的是（）A. 小球从A运动到B的过程中，弹簧的弹性势能全都转化为小球的重力势能B. 小球从A运动到C的过程中，弹簧的弹性势能全都转化为小球的重力势能C. 小球从A运动到B的过程中，动能一直增大D. 小球从A运动到B过程中，动能最大的位置为AB的中点【答案】B【解析】【详解】A小球从A运动到B的过程中，因小球在B点具有速度，所以弹簧的弹性势能一部分转
17、化为小球的重力势能，还有一部分转化为小球的动能，故A错误；B小球从A运动到C的过程中，由于小球在C点的速度为零，则弹簧的弹性势能全都转化为小球的重力势能，故B正确；C小球从A运动到B的过程中，先向上作加速运动，后作减速运动，所以其动能不是一直增大，而是先增大后减小，故C错误；D小球从A运动到B的过程中，动能最大的位置为小球的重力等于弹簧的弹力时的位置，而不一定是AB的中点位置，故D错误。故选B。14. 物理学中常常用图像表征两个物理量之间的关系，对图像的研究在中学物理中具有极为重要的意义。关于甲、乙、丙、丁四个图像，下列说法正确的是（）A. 图甲是某物体的位移随时间变化的图像，则该物体受不为零
18、的恒定合力作用B. 图乙是某物体的速度随时间变化的图像，则该物体所受的合力随时间增大C. 图丙是某物体的动量随时间变化的图像，则该物体在做匀变速直线运动D. 图丁是某物体的速度的平方随位移变化的图像，则物体的速度随时间均匀增大【答案】C【解析】【详解】A由图甲可知，该物体所做的运动是反方向匀速直线运动，则物体受于平衡状态，所受合外力为零，故A错误；B由图乙可知，物体的加速度在不断减小，则该物体所受的合力随时间在减小，故B错误；C根据动量定理有，则由图丙可知，该图线的斜率是不变的，则F不变，故物体在做匀变速直线运动，故C正确；D根据运动学公式v2=2ax可知，在v2x图像中，图线的斜率表示2a，
19、由图丁可知，物体加速度在不断增大，则物体的速度随时间不是均匀增大，故D错误。故选C。二、填空题（本题共2小题，共18分）15. 一位同学利用如图所示装置进行验证动量守恒定律的实验。他安装好实验装置，斜槽与水平槽之间平滑连接，槽的末端水平。在水平地面上依次铺上白纸、复写纸，记下铅垂线所指的位置O。选择两个半径相同的小球开始实验，主要实验步骤如下：a.不放球2，使球1从斜槽上某一固定位置由静止开始滚下，落到复写纸上，在下面的白纸上留下落点痕迹。多次重复上述操作。b.把球2放在水平槽末端位置，让球1仍从原位置由静止开始滚下，与球2碰撞后，两球分别在白纸上留下各自落点痕迹。多次重复上述操作。c.在记录
20、纸上确定M、P、N为三个落点的平均位置。（1）在此实验中，球1的质量为m1，球2的质量为m2，需满足m1_m2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。（2）关于实验操作，下列说法正确的是_（填选项前的字母）。A.实验过程中白纸和复写纸可以随时调整位置B.在同一组实验中，每次球1必须从同一位置由静止释放C.在同一组实验中，球2的落点并不重合，说明操作中出现了错误（3）某同学认为：在误差允许范围内，若所测物理量满足表达式则可判定两个小球所组成的系统碰撞前后动量守恒。你认为该同学的判断是否正确_，请说明理由_。【答案】 (1). 大于 (2). B (3). 该同学的判断正确 (4). 见解析【解析】
21、【详解】(1)1在实验中，需要球1的质量大于球2的质量，这样球1与球2相碰后球1才不会反弹而直接向右运动；(2)2A实验过程中记录纸不可以随时移动，复写纸可以移动，故A错误；B在同一组实验中，每次球1必须从同一位置由静止释放，这样才能保证每次球1滑到底端时的速度相等，故B正确；C在同一组实验中，球2的落点并不重合，这是操作中出现的误差，而不是错误，故C错误。故选B；(3)34动量守恒定律是指碰前的动量等于碰后的动量，而小球平抛时的初速度应该等于水平位移除下落的时间，由于下落的高度它们都是相等的，故时间相等，设时间为t；则碰前动量碰后动量即满足等式即可验证动量守恒；可见该同学的判断正确。16.
22、利用如图所示的装置“验证机械能守恒定律”。正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示。图中O点为打点起始点，且速度为零。选取纸带上打出的连续点A、B、C、，测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3，已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。（1）为验证从O到F过程中重锤的机械能是否守恒，需要计算出重锤下落过程中重力势能的减少量Ep=_；（2）计算动能的增加量Ek时需要先计算出打点计时器打下F点时重锤的瞬时速度，=_，这样计算的依据是_；（3）某小组同学利用同一条纸带上的多个数据点进行计算并将计算结果填入下表（为便于比较，表中数据均保留
23、一位小数）。其中不合理的是第_组数据，判断的依据是_。12345(10-2J)5.010.114.720.029.8(10-2J)4.99.815.119.629.4【答案】 (1). mgh2 (2). (3). 匀变速直线运动中某段时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度 (4). 3 (5). 由于阻力的影响，重物下落过程中重力势能的减少量应当略大于重物动能的增加量【解析】【详解】(1)1 从O到F过程中重锤重力势能的减少量为(2)23由匀变速直线运动规律可知，匀变速直线运动中某段时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度，即故有(3)45在此实验中，由于阻力的影响，重物下落过程中重力势能
24、的减少量应当略大于重物动能的增加量，即有，因此第3组数据不合理。三、计算论证题（本题共4小题，40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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）17. 如图所示为某公园的大型滑梯，滑梯长度L=9m，滑梯平面与水平面夹角=37，滑梯底端与水平面平滑连接。某同学从滑梯顶端由静止滑下，与倾斜接触面间的动摩擦因数1=0.5，与水平接触面之间的动摩擦因数2=0.6。已知sin37=0.6，cos37=0.8，g=10m/s2，求：（1）该同学在斜面上下滑时的加速度大小；（2）该同学滑到斜面底端时的速度大小；（3）该同学在水平面
25、上滑行的距离。【答案】（1）2m/s2；（2）6m/s；（3）3m【解析】【详解】（1）由牛顿第二定律可得mgsin-1mgcos=ma代入数据可得a=2m/s2（2）设滑到底端时速度大小为v，由匀加速直线运动公式v2=2aL代入数据可得v=6m/s（3）设在水平面上滑行的距离为x，在水平方向对物体由能量守恒可得代入数据可得x=3m18. 用两根长度均为l不可伸长的轻质线绳，分别悬挂两个大小相同的钢球A、B，且两球并排放置。现将小球A拉起至线绳与竖直方向夹角为的位置，然后放开，该球与静止的B球发生碰撞。若A球质量为mA，B球质量为mB，重力加速度为g，不计空气阻力，求：(1)A球运动至最低点时
26、的速度大小v；(2)A球运动至最低点时对线绳的拉力；(3)A、B两球的碰撞可以看作弹性碰撞，若mA=2mB，求碰后B球摆起的最大高度。【答案】(1)；(2) ；(3) 【解析】【详解】(1)对A球由机械能守恒可得解得(2)设在最低点A球所受拉力为F，由牛顿第二定律可得解得根据牛顿第三定律，A球对线绳的拉力(3)设碰后A的速度为v1，B的速度为v2，由动量守恒可得由机械能守恒定律得联立解得设B球摆起的最大高度为h，对B球由机械能守恒可得解之可得19. 随着我国经济的快速发展，生态环境保护的重要性日渐凸显。（1）如图所示，环保人员在一次检查时发现，有一根排污管正在向外满口排出大量污水。这根管道水平
27、放置，管口中心离水面的高度为h，环保人员测量出管口直径为D，污水从管口落到水面的水平位移为x，重力加速度为g。请根据以上数据估测该管道的排污量Q。(流量为单位时间内流体通过某横截面的体积，流量Q=Sv，S为横截面的面积，v为液体的流动速度）（2）高压清洗是世界公认最科学、经济、环保的清洁方式之一。如图所示为某高压水枪工作时的场景。若该高压水枪正常工作时的额定输出功率为P，水枪出水口直径为d，水的密度为，求：a.水从枪口喷出时的速度大小;b.用高压水枪冲洗物体时，在物体表面能够产生一定的压力。若水从枪口喷出时的速度大小为100m/s，近距离垂直喷射到某物体表面，水枪出水口直径为5mm。忽略水从枪
28、口喷出后的发散效应，水喷射到物体表面时速度在短时间内变为零。由于水柱前端的水与物体表面相互作用时间很短，因此在分析水对物体表面的作用力时可忽略这部分水所受的重力。已知水的密度=1.0103kg/m3，g=10m/s2，估算水枪在物体表面产生的冲击力大小。【答案】（1）；（2）a.；b. 196.25N【解析】【详解】（1）将从排污管流出污水的运动视为平抛运动。竖直方向水平方向x=vt解得排污量出管口的面积解得（2）a.设水从高压水枪喷出时的速度为v1，t时间高压水枪喷出水的质量为m，则由功能关系可得解得b.取t时间，则t时间内打到物体表面的水的质量为以这部分水为研究对象，设物体表面对其作用力为
29、F，以水流速度方向为正方向，由动量定理可得解得代入数据可得F=196.25N20. 在研究物体的运动时，复杂的运动可以通过运动的合成与分解将问题“化繁为简”：比如在研究平抛运动时，我们可以将平抛运动分解为竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速直线运动。如图所示，在圆柱体内表面距离底面高为h处，给一质量为m的小滑块沿水平切线方向的初速度v0（俯视如右图所示），小滑块将沿圆柱体内表面旋转滑下。假设滑块下滑过程中表面与圆柱体内表面紧密贴合，重力加速度为g。(1)设圆柱体内表面光滑，求：a.小滑块滑落到圆柱体底面的时间t=_；b.小滑块滑落到圆柱体底面时速度v的大小为_；(2)真实情境中，圆柱体内表面
30、是粗糙的，小滑块在圆柱体内表面所受到的摩擦力f正比于两者之间的正压力N。则对于小滑块在水平方向的速率v随时间的变化关系图像描述正确的为_。（选填“甲”、“乙”、“丙”）请给出详细的论证过程。【答案】 (1). (2). (3). 乙【解析】【详解】(1)1小滑块在竖直方向，由解得2设小滑块滑落至底面时竖直方向速度为vy，则vy=gt小滑块水平方向做匀速圆周运动，故滑落至底面时水平方向速度为v0，小滑块滑落至底面时速度解得(2)3水平方向小滑块做圆周运动，圆柱体内表面对小滑块的弹力N提供向心力，即在摩擦力作用下v水平逐渐减小，所以N随之减小，根据f=N，小滑块与圆柱体之间的摩擦力在减小，摩擦力在水平方向上的分量减小，因此物体在水平切线方向上的加速度逐渐减小故选乙