1、山东省烟台市中英文学校2021届高三物理上学期冬学竞赛试题一、单选题1a、b两质点同时、同地沿同一直线运动，其v-t图像分别如图中a、b所示，t0时刻a、b两质点速度均为v0，在0t0时间内，下列说法正确的是（）Aa、b两质点不存在加速度相同的时刻Bt0时刻两质点相遇C质点a一直做匀加速直线运动D质点b的平均速度大于2如图所示，某同学用五根完全相同的轻绳子ABCDE将四个完全相同的灯笼连接悬挂，灯笼处于静止状态，绳A和绳E与竖直方向的夹角为，绳C水平，则绳A、绳C的张力大小之比为A3：4B4：3C1：2D2：13如图所示，两根细绳AO和BO连接于O点，O点下方用细绳CO悬挂一重物，并处于静止状
2、态，绳AO拉力为F1，绳BO拉力为F2。保持A、O点位置不变，而将绳BO缓慢向B1O、B2O移动直至水平。对于此过程，下列选项正确的是（）AF1逐渐变小BF2逐渐变小CF1、F2的合力逐渐变小DF1、F2的合力保持不变4壁球是一种对墙击球的室内运动，如图所示，某同学分别在同一直线上相同高度的A、B、C三个位置先后击打壁球，结果都使壁球垂直击中墙壁同一位置。设三次击打后球到达墙壁前在空中飞行的时间分别为t1，t2，t3，到达墙壁时的速度分别为v1，v2，v3，不计空气阻力，则（）At1t2t3，v1v2v3Bt1t2t3，v1=v2=v3Ct1=t2=t3，v1v2v3Dt1=t2=t3，v1=
3、v2=v35如图所示，在倾角为的光滑斜面上，一质量为0.5kg的小车的支架上用轻绳连接着质量也为0.5kg的小球，小车在沿斜面向下的外力F作用下下滑，在小车下滑的过程中，轻绳恰好处于水平，g取，则下列说法正确的是（）A轻绳的拉力大小为5NB轻绳的拉力大小为10NC外力F为15ND外力F为20N62018 年国际雪联单板滑雪U形池世锦赛决赛在西班牙内华达山收官，女子决赛中，中国选手蔡雪桐以 9075 分高居第一，成功卫冕。如图所示，单板滑雪 U形池场地可简化为固定在竖直面内的半圆形轨道场地，雪面不同曲面处的动摩擦因数不同。因摩擦作用， 滑雪运动员从半圆形场地的坡顶下滑到坡底的过程中速率不变，则（
4、 ）A运动员下滑的过程中加速度不变B运动员下滑的过程所受摩擦力先增大后减小C运动员下滑过程中与雪面的动摩擦因数变小D运动员滑到最低点时对轨道的压力等于物体的重力7如图所示，轻弹簧的一端固定在竖直墙上，一个光滑弧形槽静止放在足够长的光滑水平面上，弧形槽底端与水平面相切，让一个物块从槽上高h处由静止开始下滑。下列说法正确的是（）A物块沿槽下滑的过程中，物块的机械能守恒B物块沿槽下滑的过程中，物块与槽组成的系统动量守恒C从物块压缩弹簧到被弹开的过程中，弹簧对物块的冲量等于零D物块第一次被反弹后一定不能再次回到槽上高h处82018年5月21日，我国发射人类首颗月球中继卫星“鹃桥”，6月14日进入使命轨
5、道-地月拉格朗日轨道，为在月球背面着陆的嫦娥四号与地球站之间提供通信链路12月8日，我国成功发射嫦娥四号探测器，并于2019年1月3日成功着陆于与月球背面，通过中继卫星“鹊桥传回了月被影像图，解开了古老月背的神秘面纱如图所示，“鹊桥中继星处于点上时，会和月、地两个大天体保持相对静止的状态设地球的质量为月球的k倍，地月间距为L，拉格朗日点与月球间距为d，地球、月球和“鹊桥”均视为质点，忽略太阳对“鹊桥”中继星的引力则“鹊桥”中继星处于点上时，下列选项正确的是()A“鹊桥”与月球的线速度之比为B“鹊桥”与月球的向心加速度之比为Ck，L，d之间在关系为Dk，L，d之间在关系为二、多选题9如图所示，轻
6、质弹簧一端固定，另一端与质量为m的圆环相连，圆环套在倾斜的粗糙固定杆上，杆与水平面之间的夹角为，圆环在A处时弹簧竖直且处于原长。将圆环从A处静止释放，到达C处时速度为零。若圆环在C处获得沿杆向上的速度v，恰好能回到A。已知ACL，B是AC的中点，弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为g，则（）A下滑过程中，环的加速度不断减小B下滑过程中，环与杆摩擦产生的热量为mv2C从C到A的过程，弹簧对环做功为D环经过B时，上滑的速度大于下滑的速度10如图，内壁光滑的绝缘细管，固定在水平桌面上，半径为R，AB为其一条直径。管内有一个质量为m，电荷量为q（q0）的小球静止于A点，小球半径略小于管道半径，且远远小
7、于R。空间中有沿着AB方向的匀强电场，场强（g为重力加速度）。小球受到轻扰而开始运动下列说法正确的是（）A小球运动过程中的最大速度为B小球运动过程中最大动能为（+1）mgRC运动过程中小球对环的最大压力为mgD运动过程中小球对环的最大压力为5mg11如图所示，平行板电容器与静电计和电源同时相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一个固定在P点的负点电荷，以C表示电容器的电容，E表示两板间的电场强度，表示静电计指针的偏角，表示P点的电势，表示点电荷在P点的电势能。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则（）AC增大，E增大B增大，减小C减小，增大DE增大，增大
8、12如图所示,绝缘材料制成的半径为R的内壁光滑圆轨道,竖直放置在水平地面上且左右恰被光滑挡板挡住,圆心O点固定着电荷量为Q的场源点电荷.一电荷量为q、可视为质点的带电小球沿轨道内壁做圆周运动,当小球运动到最高点A时,地面对轨道的弹力恰好为零.若轨道与小球的质量均为, ,忽略小球的电荷对Q形成的电场的影响，重力加速度为g,静电力常量为.下列说法中正确的是（ ）A轨道内壁的电场强度处处相同B轨道内壁的电势处处相等C运动到与圆心等高的B点时，小球对轨道的压力大小为D运动到最低点C时，小球对轨道的压力大小为第II卷（非选择题）三、实验题13为了探究质量一定时加速度与力的关系。一同学设计了如图甲所示的实
9、验装置。其中为带滑轮的小车的质量，为砂和砂桶的质量。（滑轮质量不计）(1)实验时，一定要进行的操作或保证的条件是（_）A用天平测出砂和砂桶的质量B将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力C小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数D改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带E为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量M(2)该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（相邻两计数点间还有两个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为_m/s2（结果保留两位有效数字）。(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为
10、纵坐标，画出的a-F图象是一条直线，图线与横轴的夹角为，求得图线的斜率为K，则小车的质量为（_）A B C D14某课外实验小组欲利用如图所示的实验装置，将一电流表改装为温度计。提供的实验器材有：电流表（量程为，内阻为100）、学生电源（输出电压为，内阻不计）滑动变阻器（最大阻值为）、滑动变阻器（最大阻值为）、单刀双掷开关、用防水绝缘材料包裹的热敏电阻、导线若干.已知热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为，实验步骤如下：a.按照电路图连接好实验器材；b.为不烧坏电流表，将滑动变阻器的滑片P调整到a端；然后将单刀双掷开关掷于c端，调节滑动变阻器，使电流表指针指在_（选填“中央刻线”或“满刻线”）位置
11、，并在以后的操作中使滑片P_（选填“位置不变”、“置于a端”或“置于b端”）；c.在容器中倒入适量热水，将单刀双掷开关掷于d端，随着热水温度的下降，记录若干个电流表的示数；d.根据热敏电阻随温度变化的特性，计算出各个电流对应的温度，重新制作电流表的刻度盘，改装成温度计.依据实验步骤，完成下列问题：(1)为使改装的温度计的量程足够大，将实验步骤b中两空按照要求填写完整.(2)根据实验过程，电路中的滑动变阻器应选_（填“”或“”）.(3)电流表的电流I与热水温度t之间的函数关系式为_（A），该温度计能够测量的最低温度为_.四、解答题152018年2月7日，美国SpaceX公司的重刑猎廉火箭首次发射
12、成功。火箭主体与三台助推火箭的总质量约为1400吨。其发射主羁句括两个阶段，在发射后2分30秒时，火箭到达56250米高度，两台副助推火箭脱离。此前为第一阶段：发射后3分04秒，另一枚主助推火箭也脱离猎鹰火箭，此刻火箭到达8800米高度，副肋推火箭脱离到主助推火箭脱离为第二阶段。重力加速度g取10m/s2。(1)假设在副助推火箭脱落前后两个阶段，猎廉火箭均在竖直方向上做匀变速直线运动，分别求出两个阶段的竖直方向加速度（保留两位有效数字）；(2)副助推火箭在接近7分55秒顺利垂直着陆回收，标志着火箭回收技术的成功应用，假设副助推火箭一直在竖直方向作直线运动，在脱离后前200秒内仅受重力，之后立即
13、开启发动机进行竖直方向匀减速直线运动，落地时速度接近为0，不计一切阻力。己知每台副助推火箭的质量为200吨，求这个匀减速过程中副助推火箭的推动力大小（保留两位有效数字）。16如图所示：一根光滑的丝带两端分别系住物块A、C，丝带绕过两定滑轮，在两滑轮之间的丝带上放置了球B、D通过细绳跨过定滑轮水平牵引C物体整个系统处于静止状态已知，B物体两侧丝带间夹角为 ，C物体连接丝带与水平面夹角为 ，此时C恰能保持静止状态求：（g=10m/s2）（1）物体B的质量m；（2）物体C与地面间的摩擦力f；（3）物体C与地面的摩擦系数（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）17如图所示，两个半径为r的四分之一圆弧轨道与一
14、段水平的直轨道连接，所有轨道均光滑，在左侧圆弧的最低点静止着一个质量为的小球B，在轨道水平面上有两个质量均为m的小球C、D。两小球之间用一长度锁定不变的轻小弹簧连接，弹簧处于压缩状态、弹性势能。一质量为的小球A从左侧圆弧的最高点以初速度滑下，A与B碰撞后立即粘在一起结合成E不再分离，当E与C碰撞后也立即粘在一起结合成F（碰撞时间极短）。当D刚要滑到右侧最低点时，弹簧锁定解除且右端断开立即将D弹出并与弹簧分离。弹簧始连接在F上，题中所有小球均可以看作质点。求：(1)A、B碰撞过程中损失的机械能；(2)弹簧锁定解除后，D第一次滑上轨道右侧圆弧部分的轨迹所对的圆心角；(3)弹簧锁定解除后，若D、F（
15、含弹簧）每次碰撞均在水平面，求第N次碰撞结束时，D、F的速度。18“势阱”是量子力学中的常见概念，在经典力学中也有体现。当粒子在某力场中运动，势能函数曲线在空间某范围内势能存在最小值，形如陷阱，粒子很难跑出来。各种形式的势能函数只要具有这种特点，我们都可以称它为势阱，比如重力势阱、引力势阱、弹力势阱等。（1）如图甲所示，光滑轨道abcd固定在竖直平面内形成一重力势阱，两侧高分别为kH（k1）和H。3个完全相同的小钢球（1号、2号、3号），质量均为m，2号和3号小球紧挨着静置于水平轨道的b处，1号小球从左侧a处沿着轨道从静止开始向下运动，在b处与其他小球发生弹性碰撞，碰撞前后都在轨道上运动。已知
16、重力加速度为g。计算说明3号小球离开该势阱在水平轨道cd运动时的速度大小。若将2号球左侧涂胶（不计胶的质量），1、2号球碰撞后粘在一起，发现全部3个球都能离开该势阱，分析说明k满足什么条件？（2）我国首个火星探测器被命名为“天问一号”。为了简化问题，可以认为地球和火星在同一平面上绕太阳做匀速圆周运动，火星轨道半径约为地球轨道半径的1.5倍。从地球表面向火星发射火星探测器，简单又比较节省能量的发射过程可简化为：先在地球表面使探测器加速并获得足够的动能，从而摆脱地球引力势阱的束缚，经过一系列调整使探测器成为一颗沿地球公转轨道运行的人造行星；然后使探测器在适当位置加速，经椭圆轨道（霍曼转移轨道）到达
17、火星。已知，取无限远处为零势能点，间距为r，质量分别为m1、m2的两质点组成的系统具有的引力势能可表示为：，式中G为引力常量且大小已知。假设地球是一半径为R，质量为M且质量分布均匀的球体，通过理论分析可知，质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。在如图乙所示的坐标系中，纵轴表示引力势能，横轴表示质量为m的探测器到地心的距离r。请在该坐标系中定性画出地球与探测器组成的系统具有的引力势能函数曲线。并在纵坐标上标出探测器在地球表面时所具有的引力势能。由开普勒定律可知：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上；所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。已知地球
18、公转周期为12个月，如图丙所示，探测器由地球公转轨道上的H点开始发射（即瞬间加速，加速时间可忽略），此后探测器仅在太阳引力作用下，经霍曼转移轨道在I点到达火星。“天问一号”已于2020年7月23日发射升空，请根据上述信息推断“天问一号”到达火星的时间？请查阅资料，结合“天问一号”真实到达时间，对推断时间给出评价。（可能需要用到的数据：）19如图所示，A、B为半径R1 m的四分之一光滑绝缘竖直圆弧轨道，在四分之一圆弧区域内存在着E1106V/m、竖直向上的匀强电场，有一质量m1 kg、带电量q1.4105C的物体（可视为质点），从A点的正上方距离A点H处由静止开始自由下落（不计空气阻力），BC段
19、为长L2 m、与物体间动摩擦因数为0.2的粗糙绝缘水平面，CD段为倾角53且离地面DE高h0.8 m的斜面。（取g10 m/s2）(1)若H1 m，物体能沿轨道AB到达最低点B，求它到达B点时对轨道的压力大小；(2)若物体沿轨道AB恰好经过最低点B后，沿BC滑动，则物体停止的位置距离B点多远？；(3)若高度H=0.85 m，物体能沿AB滑下，则物体从C处射出后打到的位置。（已知sin 530.8，cos 530.6.不讨论物体反弹以后的情况）答案1D2D3D4C5C6C7D8C9CD10AC11AB12BD13BCD 1.3 D 14满刻线 位置不变 4 15(1)设第一阶段的运动时间为t1，
20、第二阶段的运动时间为t2，则t1=150st2=34sx1=56250mx2=88000-56250=31750m火箭在第一阶段做初速度为零的匀加速运动，设加速度大小为a1，则解得：a1=5.0m/s2，方向竖直向上设第一阶段结束时火箭的速度为v1，第二阶段的的位移为x2，则=750m/s解得：a2=11m/s2，方向竖直向上(2)设副助推火箭在脱离后只受重力的时间为t3，匀减速运动的时间为t4，则t3=200st4=125s副助推火箭在t3时间内发生的位移为=-50000m对应的速度为=-1250m/s副助推火箭在最后阶段位移为x4=-6250m设最后阶段的加速度为a，a=125m/s2根据
21、牛顿第二定律可知 解得16 （1）对B受力分析，受重力和两侧绳子的拉力，根据平衡条件，知解得：m=3kg（2）对C受力分析，受重力、两个细线的拉力、支持力和摩擦力，根据平衡条件，知水平方向受力平衡：解得：f=10N（3）对C，竖直方向平衡，支持力：由f=N，知17 (1)小球A从左侧圆弧的最高点以初速度滑下，设其与B碰撞前速度为，A与B碰撞后立即粘在一起速度为，根据动能定理及A、B系统动量守恒有联立解得，A、B碰撞过程中损失的机械能为代入已知数据解得：(2)由题知A、B结合体E与C、D碰撞并一起向右运动过程中，设弹簧锁定解除前瞬间整体速度为，整体动量守恒，则有锁定解除后，设结合体E速度为，D速
22、度为，整体动量守恒，能量守恒，故有联立以上式子解得，（不合题意，舍去），（不合题意，舍去）D第一次滑上轨道右侧圆弧部分，根据机械能守恒定律可得代入数据解得：(3)以左为正方向，根据F、D碰撞动量守恒得第一次根据系统机械能守恒得联立两式解得，（、，不合题意，舍去）同理，F、D第二次碰撞解得，（、，不合题意，舍去）综上所述：当N为奇数时，（向右）；当N为偶数时，（向右），。18 （1）1号小球与2、3小球碰撞之前的速度为v0，则由机械能守恒定律有解得由于3个小钢球完全相同，故由动量守恒定律可得1号小球把它的速度传递给3号小球，即又由机械能守恒定律的联立两式解得若将2号球左侧涂胶，1、2号球碰撞后粘
23、在一起，再与3号小球相碰，设碰后1、2号球速度为，3号小球速度为，则由动量守恒定律可得若要3个球碰后都能离开该势阱，只要满足，即可，联立解得：k36（2）当rR时，根据引力势能公式可得当0rR时，则距离地心为r处的探测器受到地球引力作用部分的质量为故地球内部万有引力从地球外部向内部运动，万有引力做正功，则有根据功能关系可得，从地球表面向内部运动故地球内部势能的表达式为整理即为函数曲线如图所示用时约为0.70倍的地球公转周期，即8.4个月左右，因此“天问一号”将于2021年4月初到达火星。火星与地球半径不是严格的1.5倍关系，火星和地球的公转轨道实际不共面，实际火星轨道为椭圆轨道等，这些建模过程中忽略的因素都会对结果造成影响。19 (1)物体由初始位置运动到B点的过程中根据动能定理有mg（RH）qER到达B点时由支持力FN、重力、电场力的合力提供向心力FNmgqEm 解得FN8N根据牛顿第三定律，可知物体对轨道的压力大小为8 N，方向竖直向下；(2)要使物体沿轨道AB到达最低点B，当支持力为0时，最低点有个最小速度v，则qEmgm 解得v2m/s 在粗糙水平面上，由动能定理得mgxmv2所以x1m (3)由动能定理 mg（RH）qERmgLmvC2h=gt2x=vCt0.6m所以物体落在斜面上 x=vCt1在斜面上距离C点m。
