1、山东省潍坊市临朐县实验中学2021届高三物理上学期九月试题（含解析）第I卷（选择题）一、单选题（1-8单选每题3分，9-12多选每题4分）共40分1. 如图所示，木块B上表面是水平的，当木块A置于B上，并与B保持相对静止，一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，在下滑过程中（）A. A所受的合外力对A不做功B. A和B一起匀速下滑C. B对A的摩擦力做负功D. A对B不做功【答案】A【解析】【详解】AB由于AB的整体沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，则整体必然做加速运动，动能增加，由动能定理可知，A所受的合外力对A做正功；选项AB错误；C因为A的加速度沿斜面向下，则B对A的摩擦力水平向左，可知B对A
2、的摩擦力对A做正功，选项C错误；D设整体的加速度为a，则a=gsin将a正交分解为竖直方向分量a1，水平分量a2，如图所示，对滑块A，由牛顿第二定律得：竖直方向上mg-N=ma1水平方向上f=ma2假设摩擦力与弹力的合力与水平方向夹角为，由几何关系得a1=gsinsina2=gsincos 联立得即+=所以B对A的作用力与斜面垂直，所以A对B作用力也垂直斜面向下，即A对B不做功，故D正确。故选D。2. 两质量均为m的物块A、B用轻弹簧连接起来用细线悬挂在升降机内，如图所示当升降机正以大小为a2 m/s2的加速度加速上升时，细线突然断裂，则在细线断裂瞬间，A、B的加速度分别为(取竖直向上为正方向
3、，重力加速度大小g取10 m/s2)()A 2 m/s2，2 m/s2B. 12 m/s2，2 m/s2C. 24 m/s2，0D. 22 m/s2，2 m/s2【答案】D【解析】【详解】在细线断裂前，根据牛顿第二定律，对AB整体有：对B有：解得：细线拉力弹簧弹力在细线断裂瞬间，F1突然消失而F2和A、B的重力不变，则A受到的合力大小产生的加速度在此瞬间B的受力不变，加速度不变，为2 m/s2。选项D正确，ABC错误。故选D。3. 一种定点投抛游戏可简化为如图所示的模型，以水平速度v1从O点抛出小球，正好落入倾角为的斜面上的洞中，洞口处于斜面上的P点，OP的连线正好与斜面垂直；当以水平速度v2
4、从O点抛出小球，小球正好与斜面在Q点垂直相碰。不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A. 小球落在P点的时间是B. Q点在P点的下方C. v1v2D. 落在P点的时间与落在Q点的时间之比是【答案】D【解析】【详解】A以水平速度v1从O点抛出小球，正好落入倾角为的斜面上的洞中，此时位移垂直于斜面，由几何关系可知所以A错误；BC当以水平速度v2从O点抛出小球，小球正好与斜面在Q点垂直相碰，此时速度与斜面垂直，根据几何关系可知即根据速度偏角的正切值等于位移偏角的正切值的二倍，可知Q点在P点的上方，水平位移，所以，BC错误；D落在P点的时间与落在Q点的时间之比是，D正确。故选D。4. 中国
5、在西昌卫星发射中心成功发射“亚太九号”通信卫星，该卫星运行的轨道示意图如图所示，卫星先沿椭圆轨道1运行，近地点为Q，远地点为P。当卫星经过P点时点火加速，使卫星由椭圆轨道1转移到地球同步轨道2上运行，下列说法正确的是（）A. 卫星在轨道1和轨道2上运动时的机械能相等B. 卫星在轨道1上运行经过P点的速度大于经过Q点的速度C. 卫星在轨道2上时处于超重状态D. 卫星在轨道1上运行经过P点的加速度等于在轨道2上运行经过P点的加速度【答案】D【解析】【详解】A卫星在轨道1上运行经过P点需点火加速进入轨道2，所以卫星在轨道2上的机械能大于轨道1上运动时的机械能，A错误；BP点是远地点，Q点是近地点，根
6、据开普勒第二定律可知卫星在轨道1上运行经过P点的速度小于经过Q点的速度，B错误；C卫星在轨道2上时处于失重状态，C错误；D根据牛顿第二定律和万有引力定律得所以卫星在轨道2上经过P点的加速度等于在轨道1上经过P点的加速度，D正确。故选D。5. 一物体静止在水平地面上，在竖直向上拉力F作用下开始向上运动，如图甲所示，在物体向上运动过程中，其机械能E与位移x的关系图象如图乙所示，已知曲线上A点的切线斜率最大，不计空气阻力，则下列说法错误的是（）A. 在x1处物体所受拉力最大B. 0x1过程中合外力增大C. 在x1x2过程中，物体的加速度一直减小D. 在x1x2过程中，物体的动能先增大后减小【答案】C
7、【解析】【详解】A由图并根据功能关系可知，处物体图象的斜率最大，则说明此时机械能变化最快，由可知此时所受的拉力最大，故A正确，不符合题意；B在0x1过程中，图象的斜率逐渐变大，说明拉力越来越大，合外力向上越来越大，故B正确，不符合题意；CD在x1x2过程中，图象的斜率逐渐变小，说明拉力越来越小；在x2处物体的机械能达到最大，图象的斜率为零，说明此时拉力为零根据合外力可知，在x1x2过程中，拉力F逐渐减小到mg的过程中，物体做加速度逐渐减小的加速运动，物体加速度在减小，动能在增大，拉力F=mg到减小到0的过程中，物体的加速度反向增大，物体做加速度逐渐增大的减速运动，物体的动能在减小；在x1x2过
8、程中，物体的动能先增大后减小，物体的加速度先减小后反向增大，故C错误，符合题意；D正确，不符合题意。故选C。6. a是地球赤道上一栋建筑，b是在赤道平面内作匀速圆周运动、距地面9.6m的卫星，c是地球同步卫星，某一时刻b、c刚好位于a的正上方（如图甲所示），经48h，a、b、c的大致位置是图乙中的（取地球半径R=6.4m，地球表面重力加速度g=10m/，=）A. B. C. D. 【答案】B【解析】【详解】因为c是地球同步卫星，所以应一直在a的上方，A错误；对b有：，b的周期为，经24h后b转4.3圈，处于D图位置，选项D正确7. 如图所示，水平传送带AB长为4m，可视为质点的小煤块以v0=4
9、m/s的速度冲上传送带的A端，与此同时传送带由静止开始做2m/s2的同向匀加速运动，t=1s后，传送带做匀速直线运动，小煤块与传送带间的动摩擦因数为0.2，g=10m/s2，小煤块从传送带A端滑至B端的过程中（ ）A. 小煤块运动全过程的时间为1sB. 小煤块运动全过程的时间为2sC. 小煤块在传送带上留下的划痕长度为2mD. 小煤块在传送带上留下的划痕长度为3m【答案】C【解析】【详解】传送带由静止到匀速直线运动的速度为运动的位移为小煤块冲上传送带后做匀减速运动，加速度为设小煤块达到与传送带共同速度的时间为t1，根据运动学公式得在t1时间内，根据运动学公式，得小煤块运动位移为距离传送带末端还
10、有1m，此后做匀速直线运动，根据，需要的时间t2为小煤块运动全过程的总时间为小煤块在传送带上留下的划痕长度为综上所述，C正确，ABD错误。故选C。8. 如图所示，在某行星表面上有一倾斜的匀质圆盘，盘面与水平面的夹角为30，圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度转动，盘面上离转轴距离L处有一小物体与圆盘保持相对静止已知能使小物块与圆盘保持相对静止的最大角速度为物体与盘面间的动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，该星球的半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是A. 这个行星的质量B. 这个行星的同步卫星的周期是C. 这个行星的第一宇宙速度vD. 离行星表面距离为2R的地方的重力加速度为
11、2 L【答案】C【解析】【分析】当物体转到圆盘的最低点，由重力沿斜面向下的分力和最大静摩擦力的合力提供向心力时，角速度最大，由牛顿第二定律求出重力加速度，然后结合万有引力提供向心力即可求出【详解】物体在圆盘上受到重力、圆盘的支持力和摩擦力，合力提供向心加速度；可知当物体转到圆盘的最低点，所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时，角速度最大，由牛顿第二定律得：，所以.A、绕该行星表面做匀速圆周运动的物体受到的万有引力提供向心力，则：,可得；故A错误.B、不知道同步卫星的高度，所以不能求出同步卫星的周期;故B错误.C、这个行星的第一宇宙速度；故C正确.D、离行星表面距离为2R的地方的重力加速度为;故D错
12、误.故选C.【点睛】本题关键要分析向心力的来源，明确角速度在什么位置最大，由牛顿第二定律进行解题.二、多选题9. 如图所示，一端固定在地面上的竖直轻弹簧，在弹簧的正上方高为H处有一个小球自由落下，将弹簧压缩至最短。设小球落到弹簧上将弹簧压缩的过程中获得最大动能是EK，在具有最大动能时刻的重力势能是EP，则（ ）A. 若增大H，EK随之增大B. 若增大H，EK不变C. 若增大H，EP随之增大D. 若增大H，EP不变【答案】AD【解析】【详解】CD小球压缩弹簧的过程中，受重力和支持力，在平衡位置，速度最大，动能最大，根据平衡条件，有kx=mg解得：即压缩量恒定，即动能最大时是固定的位置，则EP不变
13、；故C错误，D正确；AB从越高的地方释放，减小的重力势能越大，而增加的弹性势能（）相同，故在具有最大动能时刻的动能越大，则A正确，B错误。故选AD。10. 在太阳系外发现的某恒星a的质量为太阳系质量的0.3倍，该恒星的一颗行星b的质量是地球的4倍，直径是地球的1.5倍，公转周期为10天设该行星与地球均为质量分布均匀的球体，且分别绕其中心天体做匀速圆周运动，则（ ）A. 行星b的第一宇宙速度与地球相同B. 行星b绕恒星a运行的角速度大于地球绕太阳运行的角速度C. 如果将物体从地球搬到行星b上，其重力是在地球上重力的D. 行星b与恒星a的距离是日地距离的倍【答案】BC【解析】【详解】A当卫星绕行星
14、表面附近做匀速圆周运动时的速度即为行星的第一宇宙速度，由 得 M是行星的质量，R是行星的半径，则得该行星与地球的第一宇宙速度之比为 故A错误；B行星b绕恒星a运行的周期小于地球绕太阳运行的周期；根据 可知，行星b绕恒星a运行的角速度大于地球绕太阳运行的角速度，选项B正确；C由 ，则 则如果将物体从地球搬到行星b上，其重力是在地球上重力的，则C正确；D由万有引力提供向心力：得： 则则D错误；故选BC。11. 如图所示，用跨过光滑滑轮的轻质细绳将小船沿直线拖向岸边，已知拖动细绳的电动机功率恒为P，电动机卷绕绳子的轮子的半径，轮子边缘的向心加速度与时间满足，小船的质量，小船受到阻力大小恒为，小船经过
15、A点时速度大小，滑轮与水面竖直高度，则（）A. 小船过B点时速度为4m/sB. 小船从A点到B点的时间为C. 电动机功率D. 小船过B点时的加速度为【答案】AD【解析】【详解】AB.由得，沿绳子方向上的速度为：小船经过A点时沿绳方向上的速度为：小船经过B点时沿绳方向上的速度为：作出沿绳速度的v-t图象，直线的斜率为：A到B图象与横轴所夹面积即为沿绳的位移：联立可解得：；选项A正确，B错误；C.小船从A点运动到B点，由动能定理有：由几何知识可知：联立可解得：选项C错误；D.小船在B处，由牛顿第二定律得：解得：选项D正确。故选AD。12. 如图所示，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端
16、系一质量为m的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为d，杆上的A点与定滑轮等高，杆上的B点在A点下方距离为d处。现将环从A处由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法正确的是（）A. 环到达B处时，重物上升的高度dB. 环到达B处时，环的速度大小是重物的倍C. 环从A到B过程中，环的机械能是减少的D. 环能下降的最大高度为【答案】BCD【解析】【详解】A环到达B处时，重物上升的高度由几何关系可知故A错误B环和重物体在沿着绳子方向上的速度相同，因此整理得故B正确；C由于绳子拉力对环做负功，因此环的机械能减少，故C正确；D环与重物组成的系统满足机械能守恒整理得故D正确。故选BC
17、D。第II卷（非选择题60分）三、实验题（29=18）13. 某同学利用如图所示的装置来验证由小车与钩码组成的系统机械能守恒(1)现提供如下器材：A小车B钩码C一端带滑轮的长木板D细绳E电火花打点计时器F纸带G毫米刻度尺H游标卡尺I低压交流电源J220 V交流电源实验中不需要的器材是_(填写器材前的字母)，还需要的器材是_(2)为尽可能消除摩擦力对本实验的影响，使验证结果尽可能准确，则小车质量M和钩码质量m的关系应该满足_(3)小明和小军同学在做该实验时，小明认为只要采用平衡摩擦力的方法将摩擦力平衡掉就可以了，无须满足(2)问中小车质量M和钩码质量m的关系，而小军却否认小明的看法，你认为小明的
18、看法是否正确并说明理由_(4)两位同学统一观点后完成实验，得到一条纸带，去掉前面比较密集的点，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号为06)，测出相关距离如图所示，要验证在第2点与第5点时系统的机械能相等，则应满足关系式_(设小车质量M，钩码质量m，打点周期为T)【答案】 (1). (1) H、I， (2). 天平； (3). (2) M m； (4). (3)小明的看法不正确，因为平衡摩擦力后，摩擦力还做负功，系统机械能不守恒 (5). (4)mg(d5d2)(Mm) (Mm)【解析】【详解】(1)实验不需要游标卡尺，距离由刻度尺测量；电火花计时器直接使用220V，不需要低压交流电源，不需
19、要的器材是H，I；还需要天平测量小车的质量；(2)为尽可能消除摩擦力对本实验的影响，使验证结果尽可能准确，则小车质量M和钩码质量m的关系应该满足Mm，这样能使摩擦力做的功相对少些，以减小机械能的损失；(3)小明的看法不正确，因为平衡摩擦力后，摩擦力还做负功，系统机械能不守恒；(4)利用匀变速直线运动的推论：v2=，v5=第2点与第5点时系统的动能增加-，第2点与第5点时系统的重力势能减小量：mg(d5d2)应满足关系式mg(d5d2)= -14. 如图所示，某同学探究小车加速度与力的关系的实验装置，他将光电门固定在水平轨道上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置A由静止释放
20、。(1)若用游标卡尺测出遮光条宽度d如图乙所示，则d=_cm；(2)实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为_；(3)测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间t，并算出相应小车经过光电门时的速度v，通过描点作出线性图像，研究小车加速度与力的关系。处理数据时应作出_（选填“v-m”或“v2-m”）图像；(4)某同学在(3)中作出的线性图像不通过坐标原点，其原因是_。【答案】 (1). 1.140 (2). M远大于m (3). v2-m (4). 小车与水平轨道间存在摩擦力（或未平衡摩擦力）【解析】【详解】(1)1游标卡尺的读数为主
21、尺的读数再加游标尺的读数，故其读数为(2)2以m为对象：以M为对象：解得：所以当小车的质量M远大于重物的质量m，可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等。(3)3测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间t，并算出相应小车经过光电门时的速度v，由牛顿第二定律有设小车到光电门的位移为L，由运动学关系可知即故处理数据时应作出v2-m图线。(4)4如果在v2-m中作出的线性图像不通过坐标原点，其原因是小车与水平轨道间存在摩擦力（或未平衡摩擦力）。四、解答题15. 汽艇在宽为400 m、水流速度为2 m/s的河中横渡河面，已知它在静水中的速度为4 m/s求：（1）如果要在最短时间内过河，船头
22、应取什么航向？最短时间为多少？（2）若水流速度为4 m/s，船在静水中的速度为2 m/s，求出船能过河的最短航程？【答案】（1）100s （2）800m【解析】【详解】（1）由合运动与分运动具有等时性及分运动的独立性知，在船速一定的情况下，船头应垂直指向对岸开渡河时间最短.则：t=100 s（其中d为河宽）.（2）由于河水的流速大于船速，故小船不可能垂直于河岸过河，如图，设船从A点开始渡河，按题意作出速度矢量三角形，若要航程最短，只需船的合速度v方向与AB间的夹角最小，由于v1的大小恒定，所以当v与圆周相切，即v1v时航程最短.由相似三角形关系知最短航程为.16. 汽车在水平直线公路上行驶，额
23、定功率为P=80kW，汽车行驶过程中所受阻力恒为f=2.5103N，汽车的质量M=2.0103kg若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小为a=1.0m/s2，汽车达到额定功率后，保持额定功率不变继续行驶求：（1）汽车在整个运动过程中所能达到的最大速度；（2）匀加速运动能保持多长时间；（3）当汽车的速度为5m/s时的瞬时功率；（4）当汽车的速度为20m/s时的加速度【答案】（1）32m/s；（2）17.8s；（3）22.5kw；（4）0.75m/s2【解析】【详解】（1）汽车达到最大速度时，匀速运动，牵引力F=f，由P=Fv，得vm=32 m/s（2）由牛顿第二定律有：F1f=ma由匀变
24、速运动规律有：vt=at，由P=F1vt可得匀加速过程所用的时间：（3）当vt=5 m/s时，vtvm，故汽车仍做匀加速运动所求P2=F1vt=2.25104W=22.5 kW（4）当vt=20 m/s时，由于vtvm，故汽车不做匀加速运动了，但功率仍为额定功率，由P=Ftvt有：Ft= =4.0103N又由Ftf=ma，可得a=0.75 m/s217. 如图所示，厚0.2m、长为2m木板AB静止在粗糙水平地面上，C为其中点，木板上表面AC部分光滑，CB部分粗糙，下表面与水平地面间的动摩擦因数1=0.1，木板右端静止放置一个小物块（可看成质点），它与木板CB部分的动摩擦因数2=0.2，已知木板
25、和小物块的质量均为2kg，重力加速度g取10m/s2，现对木板施加一个水平向右的恒力F。(1)为使小物块与木板保持相对静止，求恒力的最大值Fm；(2)当F=20N时，小物块经多长时间滑到木板中点C？(3)接第(2)问，当小物块到达C点时撤去F，求小物块落地时与木板A端的距离。【答案】(1)12N；(2)s；(3)038m【解析】【详解】(1)小物块能够达到的最大加速度为am，由牛顿第二定律有解得对整体进行受力分析解得(2)此时小物块相对于长木板发生相对滑动，对长木板受力分析得小物块加速度则有得(3)撤掉外力时各自速度分别为v1、v2，则有撤掉外力后，物块匀速，木板匀减速加速度为a3，则得设小物
26、块从长木板中点滑动到最左端时长木板速度为v3，以长木板为参考系，则有解得此时长木板的做减速运动的加速度为得此后小物块做平抛运动，长木板做匀减速度运动，落地时距长木板左端的距离为18. 如图所示，在光滑水平台面上静置一质量mA0.9 kg的长木板A，A的右端用轻绳绕过光滑的轻质定滑轮与质量mC0.9 kg的物体C拴接当C从静止开始运动至下落高度为h0.4 m时，在木板A的最右端轻放一质量为mB3.6 kg的小铁块B(可视为质点)，A、B间的动摩擦因数0.25，最终B恰好未从木板A滑落，g取10 m/s2求：(1)刚放铁块B时，A的速度大小v0；(2)木板A的长度L；(3)若当B轻放在木板A的最右
27、端的同时，加一水平向右的恒力，其他条件不变，在保证B能滑离木板A的条件下，则A、B间因摩擦而产生热量的最大值Qm多大【答案】(1)2 m/s；(2)0.8 m；(3)7.2 J【解析】【分析】（1）可以用牛顿第二定律求出加速度，用运动学公式计算可得，也可以用系统机械能守恒求得，用系统机械能守恒计算较简单；(2)多过程问题注意分析各个阶段物体的运动状态，开始AC一起加速运动，放上B物体后AC匀速运动，B物体加速运动，根据位移关系列式可求得木板A的长度(3)设滑动摩擦力做功生热Q，相对路程为s，则【详解】(1)以A与C组成的系统为研究对象，C下降的过程中，拉着A一起运动，只有重力做功，则，代入数据解得v02 m/s.(2)将B放在A上后，B受到摩擦力的作用，A与B之间的摩擦力为 .C受到的重力，则所以将B放在A上后，A与C一起做匀速直线运动，B做匀加速直线运动，加速度 ，B与A的速度相等需要的时间此过程中A的位移 ，B的位移 由于最后B恰好未从木板A滑落，所以A的长度等于A与B的位移差，即Lx1x21.6 m0.8 m0.8 m.(3) 在保证B能滑离木板A的条件下，A与B的相对位移始终等于A的长度，与运动的时间无关，所以A、B间因摩擦产生热量的最大值【点睛】考查功能关系、板块模型，由机械能守恒、牛顿第二定律、功能关系、运动学公式分析计算可得
