1、山东省烟台市中英文学校2021届高三物理上学期第一次月考试题（含解析）注意事项：1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2.请将答案正确填写在答题卡上第I卷（选择题）一、单选题（共24分）1. 如图所示，质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的最大值一定，轻杆A端用铰链固定，滑轮在A点正上方（滑轮大小及摩擦均可不计），轻杆B端吊一重物G，现将绳的一端栓在杆的B端，用力F将B端缓慢上拉（均未断），在AB杆达到竖直前，以下分析正确的是（ ）A. 绳子越来越容易断B. 绳子越来越不容易断C. AB杆越来越容易断D. AB杆越来越不容易断【答案】B【解析】【详解】以B点为研究对象，分析受力如图所示：B点
2、受重物的拉力T（等于重物的重力G）、轻杆的支持力N和绳子的拉力F，作出力图如图：由平衡条件得知，N和F的合力与G大小相等，方向相反，根据三角形相似可得,又T=G，解得：，； 使BAO缓慢变小时，AB、AO保持不变，BO变小，则N保持不变，F变小故B正确，ACD错误所以B正确【点睛】有关力的动态平衡问题的处理方法，可以分三种方法，即解析法、图解法、三角形相似法解析法适用于列出平衡方程，根据题目中条件的变化即可由解析式分析判断的类型；图解法适用于三力平衡，其中一个力为恒力，第二个力方向不变，大小可能变化，由于第三个力方向的变化而引起的力的大小变化问题；相似三角形法适用于物体所受的三个力中，一个力大
3、小、方向不变，其它二个力的方向均发生变化，且三个力中没有二力保持垂直关系，但可以找到力构成的矢量三角形相似的几何三角形的问题2. 某小船在河宽为d，水速恒定为v的河中渡河，第一次用最短时间从渡口向对岸开去，此时小船在静水中航行的速度为v1，所用时间为t1；第二次用最短航程渡河从同一渡口向对岸开去，此时小船在静水中航行的速度为v2，所用时间为t2，结果两次恰好抵达对岸的同一地点，则A. 第一次所用时间t1=B. 第二次所用时间t2=C. 两次渡河的位移大小为D. 两次渡河所用时间之比【答案】D【解析】【详解】A. 第一次所用时间t1=，选项A错误；B.第二次渡河时船头方向与合速度方向垂直，即船速
4、方向不是指向河对岸，则渡河的时间不等于，选项B错误； C.两船抵达的地点相同，位移相同，由第一次渡河可知，位移为，选项C错误；D.两船抵达的地点相同，知合速度方向相同，甲船静水速垂直于河岸，乙船的静水速与合速度垂直如图两船的合位移相等，则渡河时间之比等于两船合速度之反比则：，D正确.3. 如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星先进入椭圆轨道，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道，则：A. 卫星在P点的加速度比在Q点的加速度小B. 卫星在同步轨道上的机械能比在椭圆轨道上的机械能大C. 在椭圆轨道上，卫星在P点的速度小于在Q点的速度D. 卫星在Q点通过减速实现由轨道进入轨道【答案
5、】B【解析】【详解】A、根据牛顿第二定律得，解得，由于卫星在点的轨道半径比在点的轨道半径小，即，所以知卫星在点的加速度比在点的加速度大，故选项A错误；BD、卫星从椭圆轨道进入同步轨道需要在点需加速，使万有引力小于所需向心力，做离心运动，所以卫星在同步轨道上的机械能比在椭圆轨道上的机械能大，故选项B正确，D错误；C、在椭圆轨道上，根据动能定理得从到的过程，万有引力做正功，则动能增大，所以的速度大于点的速度，故选项C错误；4. 交通部门常用测速仪检测车速。测速原理是测速仪前后两次发出并接受到被测车反射回的超声波信号，再根据两次信号的时间差，测出车速，如图甲。某次测速中，测速仪发出与接收超声波的情况
6、如图乙所示，x表示超声波与测速仪之间的距离。则该被测汽车速度是（假设超声波的速度为340米/秒，且保持不变）（）A. 28.33米/秒B. 13.60米/秒C. 14.78米/秒D. 14.17米/秒【答案】D【解析】【详解】由题图可知：超声波第一次从测试仪发出到与汽车相遇的地点，经过的时间为由可得，超声波通过的距离为超声波第二次从测试仪发出到与汽车相遇的地点，经过的时间为超声波通过的距离为故汽车行驶的距离为由题图可知测试仪发出的超声波两次间隔时间为1s，则超声波第一次从测试仪发出到与汽车相遇的地点，经过的时间为0.16s；超声波第二次发出的时间为1s末，超声波第二次与汽车相遇的时刻应该是：1
7、s+0.12s=1.12s，故汽车行驶的时间为所以汽车行驶的速度为故选D。5. 如图所示，两根相互垂直的细线把质量为m的小球悬挂在图示P位置并保持静止，这时沿OP方向的细线与竖直方向的夹角为（ 0），细线中的拉力大小为FTP；现在剪断细线NP，当小球摆到右侧位置Q(图中未画出)时，OQ与竖直方向夹角也为下列说法正确的是（ ） A. 剪断细线NP的瞬间，小球处于平衡状态B. 剪断细线NP前、后的瞬间，细线OP中的拉力都为FTP=mg cosC. 小球在Q点时的加速度为重力加速度gD. 小球运动到最低点时，受力平衡【答案】B【解析】【详解】AB在剪断细线NP前，P点小球受重力和两个绳子的拉力，根据
8、平衡条件，由几何知识分析可知剪断细线NP的瞬间，小球速度仍为零，所以向心加速度为零，则沿绳子方向垂直绳子方向得故剪断细线NP的瞬间，小球不处于平衡状态，故A错误，B正确；C小球在Q点时得a=gsin故C错误；D小球运动到最低点时具有向上的向心加速度，具有向上的加速度故处于超重，故D错误；故选B6. 2020年6月23日9时43分，“北斗三号”系统最后一颗全球组网卫星发射成功。30日，北斗“收官之星”成功定点，所有30颗“北斗三号”卫星也已全部转入长期管理模式，标志着我国“北斗卫星”导航系统向全球组网完成又迈出重要一步。如图，“北斗三号”系统包括中圆卫星c(周期约12h)、同步卫星a(周期约24
9、h)和倾斜卫星b(周期约24h)，下列说法正确的是（）A. 中圆卫星的动能等于同步卫星的动能B. 中圆卫星和同步卫星轨道周长之比约为1：2C. 中圆卫星和同步卫星线速度大小之比约为2：1D. 中圆卫星的发射速度需大于7.9 km/s【答案】D【解析】【详解】AC根据可知，中圆卫星和同步卫星线速度大小之比约为中圆卫星和同步卫星的质量关系不确定，不能比较动能的关系，选项AC错误；B根据可得中圆卫星和同步卫星轨道半径之比为可知轨道周长之比为，选项B错误；D第一宇宙速度7.9km/s是最小的发射速度，则中圆卫星的发射速度需大于7.9 km/s，选项D正确。故选D。7. 如图所示，竖直放置的光滑圆环的半
10、径为R20 cm，环上有一穿孔的小球m=1kg，小球仅能沿环做无摩擦滑动圆环绕着通过环心的竖直轴O1O2以角速度0匀速转动，且 旋转，角速度逐渐增大到1，且，重力加速度为g10 m/s2. 该过程中圆环对小球所做的功（）A. JB. JC. JD. J【答案】A【解析】【详解】小球转动的半径为Rsin，小球所受的合力垂直指向转轴，根据平行四边形定则，F合=mgtan=mRsin2，解得；若，则解得=30；若，则解得=60则圆环对小球所做的功，带入数据解得：，故选A.8. 某汽车在平直公路上以功率P、速度v0匀速行驶时，牵引力为F0在t1时刻，司机减小油门，使汽车的功率减为P/2，此后保持该功率
11、继续行驶，t2时刻，汽车又恢复到匀速运动状态下面是有关汽车牵引力F、速度v在此过程中随时间t变化的图像，其中正确的是( )A. B. C. D. 【答案】A【解析】【详解】由题，汽车以功率P、速度v0匀速行驶时，牵引力与阻力平衡当司机减小油门，使汽车的功率减为时，根据P=Fv得知，汽车的牵引力突然减小到原来的一半，即为，而阻力没有变化，则汽车开始做减速运动，由于功率保持为，随着速度的减小，牵引力逐渐增大，根据牛顿第二定律得知，汽车的加速度逐渐减小，做加速度减小的减速运动；当汽车再次匀速运动时，牵引力与阻力再次平衡，大小为；由P=Fv得知，此时汽车的速度为原来的一半AB汽车功率变化后，做加速度减
12、小的减速直至匀速；故A正确，B错误CD汽车功率变化后，牵引力突然减小到原来的一半，然后牵引力逐渐增大(速度减小的越来越慢，牵引力增加的越来越慢)，最终牵引力还原；故CD错误二、多选题（共16分）9. a、b两物体沿同一直线运动，运动位置一时间（）图像如图所示。分析图像可知（ ）A. 时刻两物体的运动方向相同B. 时间内的某时刻两物体的速度相等C. 时间内a、b两物体运动的路程不等D. 时刻b物体从后面追上a物体【答案】BCD【解析】【详解】A图像的切线斜率表示速度，时刻a的速度为正、b的速度为负，运动方向相反，选项A错误；B如图所示，时间内有一点N，在这一点b图像的斜率与a图像的斜率相等，即二
13、者速度相等（临界点），选项B正确。C时刻和时刻，二者位置坐标均相等，则时间内两物体位移相等。但该过程中，a始终正向运动，b先负向、后正向运动，则二者运动的路程不等，选项C正确。D时刻两物体在同一位置，之前一段时间二者速度方向相同，且b的速度大于a的速度，则b从后面追上a。选项D正确；故选BCD.10. 如图所示，斜面体固定在水平地面上，一物块静止在斜面上，物块上端连接一轻弹簧，现用沿斜面向上、大小为F=kt的拉力拉轻弹簧的上端，则弹簧的弹力F、物块受到的摩擦力f随时间变化的图象正确的是（）（时间足够长，斜面足够长，物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）A. B. C. D. 【答案】AD【
14、解析】【详解】AB弹簧的弹力始终等于拉力F，即F=kt，故A正确，B错误；CD物块开始受到的是静摩擦力，且大小为mgsin ，方向向上，在拉力F增大的过程中，静摩擦力的大小变化满足F+Ff=mgsin 随着F的增大，静摩擦力先向上均匀减小到零，再向下均匀增大，当增大到等于最大静摩擦力时，再增大拉力，摩擦力变为滑动摩擦力，大小就保持恒定，故C错误，D正确。故选AD。11. 如图，在半径为R圆环圆心O正上方的P点，将一小球以速度v0水平抛出后恰能从圆环上Q点沿切线飞过，若OQ与OP间夹角为，不计空气阻力 则（ ）A. 从P点运动到Q点的时间为B. 从P点运动到Q点的时间为C. 小球运动到Q点时的速
15、度为D. 小球运动到Q点时的速度为【答案】AD【解析】【详解】由图知，从P点运动到Q点，小球做平抛运动，在水平方向：，解得运动时间：，故A正确，B错误；由几何关系知，在Q点：，故C错误，D正确故选AD。12. 如图所示，用三根轻绳将质量均为m的A、B两小球以及水平天花板上的固定点O之间两两连接然后用一水平方向的力F作用于A球上，此时三根轻绳均处于直线状态，且OB绳恰好处于竖直方向，两球均处于静止状态三根轻绳的长度之比为OA：AB：OB=3：4：5，则下列说法正确的是（ ）A. OB绳中的拉力小于mgB. OA绳中的拉力大小为C. 拉力F大小为D. 拉力F大小为【答案】BD【解析】【分析】先对B
16、球受力分析，根据平衡条件得到OB绳子拉力和AB绳子的拉力；再对球A受力分析，根据平衡条件并运用合成法得到拉力F和OA绳子的拉力【详解】对球B受力分析，受到重力、OB的拉力，假设AB绳子有拉力，则球B不能保持平衡，故AB绳子的拉力为零，故OB绳子的拉力等于球B的重力，A错误；对球A受力分析，受拉力F、重力mg和AO绳子的拉力T，如图：根据几何关系，有，BD正确【点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解第II卷（非选择题）
17、三、实验题（共12分）13. 某课外科技活动小组学习了平行四边形定则后，利用DIS实验装置研究“力的合成与分解”，如图所示A、B为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负。A连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动。B固定不动，通过光滑铰链连接长0.3m的杆，将细绳连接在杆右端O点构成支架，保持杆在水平方向，按如下步骤操作：测量绳子与水平杆的夹角AOB=；对两个传感器进行调零；用另一绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器读数；取下钩码，移动传感器A改变角重复上述实验步骤，得到如下表格。F140042.3204.008F23.4721.1643.460(1)
18、根据表格，A传感器对应的表中力为_（填“F1”或“F2”），钩码质量为_kg（结果保留一位有效数字）。(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是_。A因为事先忘记了调零B何时调零对实验结果没有影响C为了消除横杆自身重力对结果的影响D可以完全消除实验的误差【答案】 (1). F1 (2). 0.2 (3). C【解析】【详解】(1)12A传感器中的力均为正值，故A传感器对应的是表中力F1，平衡时mg=F1sin当=时，F1=4.004N，可求得m0.2kg(2)3在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的是消除横杆自身重力对结果的影响故选C。14. 用图1所示的实验装置研究加速度与物体受
19、力、物体质量之间的关系。(1)研究加速度与物体质量之间的关系的主要实验步骤如下：a.用天平测出小车的质量m0。b.安装好实验器材，调整木板倾角平衡摩擦力和其他阻力。c.在小桶内装砂，用细绳悬挂小桶并绕过滑轮系在小车上，调整细绳方向与木板平行。d.接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点；断开电源，取下纸带并在纸带上标上编号。e.保持砂和桶的总质量不变，多次在小车上加放砝码以改变小车的总质量m，并做好记录，重复步骤d。f.求出每条纸带对应的加速度并填入表中；在坐标纸上建立坐标系，描点作图，以研究加速度与质量的关系。综合上述实验步骤，请你完成以下任务：实验中，需要平衡摩擦力和其它阻力，在
20、此过程中，下列说法正确的是_。A小车后面不能拖纸带B系在小车的细绳上不能悬挂小桶C打点计时器必须接通电源图2所示为实验中得到的一条纸带，纸带上相邻两计数点之间的时间间隔为T=0.10s，由图中数据可计算出小车的加速度a=_m/s2。（结果保留2位有效数字）若实验中砂和桶的总质量为，则从理论分析可得砂和桶的总重力与细绳对小车的拉力F的大小关系为_F（选填“略大于”、“等于”或“略小于”）。(2)某同学在研究加速度与物体受力之间的关系时改进了实验方案，他用无线力传感器来测量小车受到的拉力。如图3所示，他将无线力传感器和小车固定在一起，将系着砂桶的细绳系在传感器的挂钩上，调整细绳方向与木板平行。请判
21、断在改进后的实验中以下步骤是否还有必要（选填“有必要”或“没必要”）。步骤是否有必要调整木板倾角平衡摩擦力和其他阻力_控制砂和桶的总质量应远小于小车和车内砝码的总质量_【答案】 (1). BC (2). 1.1 (3). 略大于 (4). 有必要 (5). 没必要【解析】【详解】(1)1A平衡摩擦力时研究对象是小车，是让小车所受的滑动摩擦力等于小车所受重力沿斜面的分量，故平衡摩擦力时，应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器，以平衡由于纸带与打点计时器之间的摩擦而产生的摩擦阻力，故A错误；B平衡摩擦时，小车不受外力作用下做匀速直线运动，所以不挂上小桶，故B正确；C打点计时器必须接通电源，纸带上打的
22、点均匀，说明小车做匀速运动，刚好平衡摩擦力，故C正确。故选BC。2根据逐差法得小车的加速度3因为小桶向下做加速运动，处于失重状态，所以砂和桶的总重力略大于细绳对小车的拉力F。(2)45用无线力传感器来测量小车受到拉力时，力传感器可以读数绳的拉力，所以不需要满足所挂钩码质量远小于小车质量；但仍要平衡摩擦力。四、解答题（共48分）15. 春节放假期间，全国高速公路免费通行，小轿车可以不停车通过收费站，但要求小轿车通过收费站窗口前x0=9m区间的速度不超过v0=6m/s现有甲、乙两小轿车在收费站前平直公路上分别以v甲=20m/s和v乙=34m/s的速度匀速行驶，甲车在前，乙车在后甲车司机发现正前方收
23、费站，开始以大小为a甲=2m/s2的加速度匀减速刹车 (1)甲车司机需在离收费站窗口至少多远处开始刹车才不违章；(2)若甲车司机经刹车到达离收费站窗口前9m处的速度恰好为6m/s并以这一速度开始匀速通过收费站窗口，乙车司机在发现甲车刹车时经t0=0.5s的反应时间后开始以大小为a乙=4m/s2的加速度匀减速刹车为避免两车相撞，且乙车在收费站窗口前9m区不超速，则在甲车司机开始刹车时，甲、乙两车至少相距多远？【答案】(1) 100m (2) 66m【解析】【详解】(1)对甲车速度由20m/s减速至6m/s的位移为：x2=x0+x1=100m即甲车司机需在离收费站窗口至少100m处开始刹车(2)设
24、甲、乙两车速度相同时的时间为t，由运动学公式得：v乙-a乙（t-t0）=v甲-a甲t代入数据解得：t=8s相同速度v=v甲-a甲t=4m/s6m/s二者不相撞临界条件是二者速度为4m/s时，二者速度减为4m/s时如果不相撞，那么它们减到6m/s时一定不会相撞因为题目要求二者的速度不能超过6m/s，所以为避免二者不相撞，二者开始的最小距离都按减到6m/s时计算乙车从开始以34m/s减速至6m/s的位移为： 代入数据解得：x3=157m乙车所用的时间：甲车速度达到6m/s所需的时间：此时甲车的位移：x1+v0t=91m，所以要满足条件甲、乙的距离为：x=x3-x1=157-91m=66m16. 一
25、轻弹簧的一端固定在倾角为的固定光滑斜面的底部，另一端和质量为m的小物块a相连，如图所示质量为的小物块b紧靠a静止在斜面上，此时弹簧的压缩量为x0，从t=0时开始，对b施加沿斜面向上的外力，使b始终做匀加速直线运动经过一段时间后，物块a、b分离；再经过同样长的时间，b距其出发点的距离恰好也为x0弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速度大小为g求：(1)弹簧的劲度系数；(2)物块b加速度的大小；(3)在物块a、b分离前，外力大小随时间变化的关系式【答案】（1） （2） （3）【解析】【详解】（1）对整体分析，根据平衡条件可知，沿斜面方向上重力的分力与弹簧弹力平衡，则有：kx0=（m+ m）gsin解
26、得：k= （2）由题意可知，b经两段相等的时间位移为x0；由匀变速直线运动相邻相等时间内位移关系的规律可知： 说明当形变量为时二者分离；对m分析，因分离时ab间没有弹力，则根据牛顿第二定律可知：kx1-mgsin=ma联立解得：a= （3）设时间为t，则经时间t时，ab前进的位移x=at2=则形变量变为：x=x0-x对整体分析可知，由牛顿第二定律有：F+kx-（m+m）gsin=（m+m）a解得：F= mgsin+t2因分离时位移x=由x=at2解得： 故应保证0t，F表达式才能成立点睛：本题考查牛顿第二定律的基本应用，解题时一定要注意明确整体法与隔离法的正确应用，同时注意分析运动过程，明确运
27、动学公式的选择和应用是解题的关键17. 为了研究过山车的原理，某物理小组提出了下列设想：如图所示，取一个与水平方向夹角为=53、长为L1=5m的倾斜轨道AB，通过微小圆弧（不计能量损失）与长为的水平轨道BC相连。在C点处连接一个完整的光滑圆轨道，D点在圆轨道上，与圆心O等高，E点为轨道最高点，图中所有轨道均在同一竖直平面内。现将一个质量为0.2kg的小球从距A点高为h=0.8m的水平台面上以一定的初速度水平弹出，到A点时小球的速度方向恰与AB方向平行，并沿倾斜轨道滑下。已知小球与AB和BC间的动摩擦因数均为，g取10m/s2，sin53=0.8，cos53=0.6，tan26.5=0.5。(1
28、)求小球初速度的大小；(2)若圆轨道半径R=1.0m，求小球经过D点时对轨道的压力；(3)要使小球不离开轨道，则竖直圆弧轨道的半径R应该满足什么条件？【答案】(1)3m/s；(2)9N，水平向右；(3)0R1.3m【解析】【详解】(1)小球开始时做平抛运动 代入数据解得vy=4m/sA点 得m/s (2)从水平抛出点到D点的过程中，由动能定理得 代入数据解得m/s对于圆周上的D点，根据牛顿第二定律有可得由牛三可得N方向水平向右；(3) 从水平抛出点到E点的过程中，由动能定理得小球恰好过最高点E时，重力提供向心力，则 代入数据解得m当小球刚能到达与圆心等高时 代入数据解得m当圆轨道与AB相切时m
29、即圆轨道的半径不能超过2m； 综上所述，要使小球不离开轨道，R应该满足的条件是0R1.3m18. 某工厂输送物件的传送系统由倾角为30的传送带AB和一倾角相同的长木板CD组成，物件和传送带间的动摩擦因数、与木板的动摩擦因数。传送带以的恒定速度顺时针转动。现将物件P无初速置于传送带A点，发现当物件到达B端时刚好相对传送带静止，到达D点时速度恰好为零随即被机械手取走。物件可以看成质点，皮带与木板间可认为无缝连接，重力加速度g=10m/s2。求：（1）传送带的长度L1；（2）木板的长度L2以及物件从A到D所需的时间T；（3）假如机械手未能在D点及时将物件取走，导致物件重新下滑，则此后它将在木板上运动
30、的总路程S是多少？【答案】（1）3.2m；（2）s；（3）【解析】详解】（1）P放上皮带后，受力如图一由牛顿第二定律有根据速度位移公式有联立代入数据解得（2）到达木板上C点后，受力如图二由牛顿第二定律得则C、D间距离（板长）为解得在皮带上上滑时间为在木板上上滑时间为所以有（3）从D点向下运动，受力如图三由牛顿第二定律得第一次返回B时有滑过B点后在皮带上先向下减速后以相同加速度返回，向上冲的位移第二次返回B往上冲设第i次向上经过B点时速度为vi，物块可上冲xi，则返回B点时速度为可知第i+1次向上经过B点时速度大小仍为vi+1，则物块可上冲的位移为即物块每次冲上木板的距离是上一次的倍，可得此后物块还能在板上运动的路程为