1、山东省青岛市胶州市2021届高三物理上学期期中试题（含解析）一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1. 如图，是研究平行板电容器电容有关因素的实验装置，下列说法正确的是（）A. 实验前，用跟毛皮摩擦过的橡胶棒与电容器a板接触一下，就能使电容器带电B. 实验中，保持电容器电荷量及板间距离不变，将a板上移，静电计指针张角增大C. 实验中，只要静电计指针张角减小，就说明电容器的电容量是增大的D. 实验中，仅在两板间插入有机玻璃板，静电计指针张角增大【答案】B【解析】【详解】A由于电容器a板接地，用跟毛皮摩擦过的橡胶棒与电容器a板接触一下，并不能使电容器带
2、电，故A错误；Ba板上移，正对面积减小，电容减小，因为电荷量不变，由可知，U增大，则静电计指针张角增大，故B正确；C由可知，静电计指针张角减小，可能是电容C增大，电荷量Q不变，也可能是电容C不变，电荷量Q减小，故C错误；D仅在两板间插入有机玻璃板，导致电容增大，因电荷量不变，由可知，U减小，则静电计指针张角变小，故D错误。故选B。2. 我国将在2022年举办冬季奥运会，届时将成为第一个实现奥运“全满贯”国家。图示为某种滑雪赛道一部分，运动员（可视为质点）由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道。若运动员从图中a点滑行到最低点b的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率保持不变，对于这个过程，下列说法正确的
3、是（）A. 运动员受到的摩擦力大小不变B. 运动员所受合外力始终等于零C. 运动员先处于失重状态后处于超重状态D. 运动员进入圆弧形滑道后处于超重状态【答案】D【解析】【详解】A运动员在运动过程中受到滑动摩擦力的作用，由于运动员在坡道和圆弧轨道与滑道支持力不同，故摩擦力大小会发生变化，故A错误；B由于运动员在圆弧轨道上运动时，速度方向一直在发生变化，故物体运动状态在发生变化，物体不处于平衡状态，因此物体在圆弧轨道运动过程总合外力不为零，故B错误；CD运动员在坡道上匀速运动，加速度为零，故既不失重也不超重，在划入坡道后，做匀速率圆周运动，由于向心加速度指向圆心，有向上的分量，按照牛顿第二定律，物
4、体处于超重状态，故D正确，C错误。故选D。3. 2020年3月9日19时55分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第54颗导航卫星。北斗导航卫星系统共有三种卫星：地球同步卫星、中圆轨道卫星（轨道形状为圆形，轨道半径在1000公里和3万公里之间）、倾斜地球同步轨道卫星（周期为24h）。下列说法正确的是（）A. 中圆轨道卫星的运行周期可能大于24hB. 中圆轨道卫星的运行线速度可能大于7.9km/sC. 倾斜地球同步轨道卫星一定比中圆轨道卫星的角速度小D. 倾斜地球同步轨道卫星比地球同步卫星运行的线速度大【答案】C【解析】【详解】A根据开普勒第三定律可知，卫星的轨道半径越
5、大，周期越大，中圆地球轨道卫星轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，其周期小于24小时，故A错误；B第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度，而中圆轨道卫星半径要大于近地卫星的轨道半径，它们运行的线速度一定小于7.9km/s，故B错误；C根据开普勒第三定律可知倾斜地球同步轨道卫星周期等于同步卫星的周期，倾斜地球同步轨道卫星的轨道半径等于同步卫星的轨道半径，倾斜地球同步轨道卫星半径大于中圆卫星轨道半径，根据万有引力提供向心力有解得，轨道半径大角速度小，所以倾斜地球同步轨道卫星一定比中圆轨道卫星的角速度小，故C正确；D根据万有引力提供向心力可得线速度，由于倾斜地球同步轨道卫星的
6、轨道半径等于同步卫星的轨道半径，所以倾斜地球同步轨道卫星和地球同步卫星的线速度大小相等，故D错误。故选C。4. 一辆质量为1.5103kg的电动汽车以额定功率在平直公路上行驶，某时刻（图中t3s）开始空档滑行，在地面阻力作用下匀减速到静止。其xt图像如图所示，该车的额定功率是（）A. 1.5kWB. 3kWC. 7.5kWD. 9kW【答案】C【解析】【详解】由图中可以求出经过20 s以后车停止，在减速运动中，物体只受摩擦力，根据牛顿第二定律得车在前3s内匀速运动，所以则有故ABD错误，C正确。故选C。5. 某同学在一根细橡胶管中灌满食盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱。他将此盐
7、水柱接到电源两端，电源电动势和内阻恒定。握住橡胶管两端将它水平均匀拉伸到原长的2倍，忽略温度对电阻率的影响，下列说法正确的是（）A. 盐水柱两端的电压增大B. 通过盐水柱的电流增大C. 盐水柱的电阻增大为原来的2倍D. 电源的输出功率增大【答案】A【解析】【详解】AB根据电阻定律可知，盐水柱拉长后，电阻变大，电路中电流将减小，由于内阻恒定，则内电压减小，根据闭合电路欧姆定律可知，外电压增大，即盐水柱两端的电压增大，故A正确，B错误；C设盐水柱横截面积为S，长度为L，则有由电阻定律，得，故C错误；D由于电源内阻与盐水柱电阻大小关系未知，则电源的输出功率变化无法判断，故D错误。故选A。6. 如图，
8、一带负电的粒子（不计重力）以某一初速度沿两块平行板的中线方向射入偏转电场中，已知极板长度l，间距d，粒子质量m，电荷量q。若电子恰好从极板边缘射出电场，由以上条件可以求出的是（）A. 粒子的初速度B. 两平行板间的电势差C. 粒子射出电场时速度D. 粒子在板间运动过程中速度方向偏转的角度【答案】D【解析】【详解】AC带负电粒子在电场中做类平抛运动，设初速度是v0，平行极板方向做匀速直线运动，则运动时间是离开电场时垂直极板方向的分速度是vy=at离开电场时垂直极板方向的位移是加速度a不是已知，时间t不能求出，因此初速度v0和出电场时垂直极板方向的分速度vy不能求出，粒子射出电场时的速度也不能求出
9、，AC错误；B加速度 因不知道粒子在极板间的加速度a，平行板间的电势差U不能求出，B错误；D粒子射出电场时的速度反向延长线经水平位移的中点，设偏转角为，则有粒子射出电场时的速度偏转角可以求出，D正确。故选D。7. 在x轴上有间隔相同的a、b、c、d四个点，a、d关于原点对称。现在a、d两点处固定两个电荷量相同的点电荷，如图Ex图像描绘了x轴上部分区域的电场强度，以x轴正方向为电场强度的正方向。下列说法正确的是（）A. b、c两点的电势相同B. b、c两点的电场强度不相同C. a、d两点固定是同种电荷D. a、b、c、d四点的电势关系为 【答案】D【解析】【详解】根据给出的 图像可知，在a处为负
10、电荷，在d处为正电荷，根据点电荷产生的场强及电场的叠加可知，bc两处场强相同，电场方向由c指向b，根据沿电场线方向电势逐渐降低可知，由d到a逐渐降低。故选D。8. 药物生产车间需要严格控制室内温度范围，尽量保证较小的温度波动。如图是某监控温度波动的报警原理图，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当报警器两端的电压变化量超出设定值时，报警器就会自动报警。下列说法正确的是（）A. 温度升高，报警器两端电压增大B. 温度降低，热敏电阻的热功率一定增大C. 滑动变阻器取值大，报警器容易报警D. 滑动变阻器取值与报警器是否容易报警无关【答案】C【解析】【详解】A温度升高，热敏电阻的阻值减小，根据“串反并同
11、”可知，报警器两端电压也减小，故A错误；B由于题中各部分用电器电阻关系未知，则热敏电阻的热功率不一定增大，故B错误；CD由题可知滑动变阻器、保护电阻、热敏电阻三者串联，报警器电压等于热敏电阻和保护电阻的电压之和，根据串联分压原理可知，当滑动变阻器取值大时，报警器两端电压将会很小，容易造成低压报警，也就是环境温度的高温报警，故C正确，D错误。故选C。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9. 某次休闲体育竞技中的陀螺表演赛，“台阶华尔兹”，台阶的高度为H，水平长度为x，截面为等腰三角形的圆锥形陀螺，其
12、高度也为H，上表面半径为R，转动角速度为。欲让旋转的陀螺从光滑台阶上水平飞出（运动中陀螺转动轴总保持竖直），且跳到下一台阶的过程中不与台阶相碰。关于陀螺底端顶点离开台阶的瞬间，下列说法正确的是（）A. 若陀螺底端顶点的水平速度为x，则陀螺恰不与台阶相碰B. 若陀螺底端顶点的水平速度为R，则陀螺恰不与台阶相碰C. 若陀螺恰不与台阶相碰，陀螺上各点的速度的最大值vR+R D. 若陀螺恰不与台阶相碰，陀螺上各点的速度的最大值v【答案】B【解析】【详解】AB当陀螺从光滑台阶上水平飞出且跳到下一台阶的过程中恰不与台阶相碰时，由平抛运动规律可得联立解得，故A错误，B正确；CD若陀螺恰不与台阶相碰，速度最大
13、，此时有解得在陀螺落到下一台阶瞬间，陀螺上表面边缘处转动方向与方向相同的点具有最大速度，速度最大为故CD错误。故选B。10. 如图，一滑板爱好者利用一截面为半圆形的工程管道体验滑板运动的乐趣，他从A点以水平速度进入工程管道后落至管道壁上。若离开A点时的动能为E1，落点B是管道最低点；若离开A点时的动能为E2，落点C与圆心连线跟竖直方向成37角（sin370.6，cos370.8），下列说法正确的是（）A. E1与E2的比值为516B. E1与E2的比值为38C. 若离开A点时的速度合适，落在管道壁上时速度方向会与管道壁垂直D. 无论离开A点时的速度多大，落在管道壁上时速度方向都不会与管道壁垂直
14、【答案】AD【解析】【详解】AB设人离开A点时的速度为，则人离开A点后做平抛运动，根据平抛的规律可得，又，代入数据，则可得，故A正确，B错误；CD如果人落到管壁上的速度方向与管道壁垂直，则速度的反向延长线过圆心O，又根据平抛的推论，速度反向延长线过此时水平位移的中心的结论，则水平位移永远是直径，这是不对的，故C错误，D正确。故选AD。11. 如图，竖直平面内放一直角杆，水平和竖直部分套有质量均为2kg的滑块A、B，两滑块之间用轻绳连接，杆的水平部分粗糙，动摩擦因数0.2，杆的竖直部分光滑。物块A在水平拉力作用下以2.4m/s的速度向右匀速运动。图示时刻，A与端点O的距离为3m，B与端点O的距离
15、为4m，从图示时刻起在A向右运动1m的过程中，下列说法正确的是（）A. 滑块B做匀速直线运动B. 滑块A与水平杆之间产生的摩擦热为8JC. 滑块B的机械能增加了27JD. 水平拉力做的功大于35J【答案】CD【解析】【详解】A因为绳子不可伸长，根据运动的合成与分解，则有即有，因为A向右做匀速运动，则不变，将增大，速度将越来越大，故A错误；B假设A、B此时静止，A对杆的压力为则杆对A的摩擦力为因为在运动过程中，A、B组成的系统处于超重状态，则运动过程中摩擦力大于8N。因此，此过程中滑块A与水平杆之间产生的摩擦热应大于，故B错误；C由题意可得选项A中，此时B物体的速度为当A向右运动1m后，此时B物
16、体的速度为此时B增加的机械能为故C正确；D对A、B组成的系统，由动能定理得因为，故，故D正确。故选CD。12. 如图，绝缘光滑圆环竖直放置，a、b、c为三个套在圆环上可自由滑动的空心带电小球，已知小球c位于圆环最高点，ac连线与竖直方向成60角，bc连线与竖直方向成30角，三个小球均处于静止状态。下列说法正确的是（）A. a、b小球带同种电荷，与c球电荷电性相反B. a、b小球电量之比为C. a、b小球质量相等D. a小球质量小于b小球质量【答案】ABC【解析】【详解】A对c受力分析可知，c受到竖直向下的重力、圆环对c的竖直向上的支持力以及a与b对c的库仑力，其中重力与支持力的方向在竖直方向上
17、，水平方向有a对c的库仑力的分力与b对c的库仑力的分力，由共点力平衡的条件可知，a与b对c的作用力都是吸引力或都是排斥力时c才能平衡，所以a与b的电性必定是相同的；a与b带同种电荷，它们之间的库仑力是斥力，对a受力分析可知，a受到竖直向下的重力，和圆环沿半径向外的支持力以及b、c对a的库仑力，重力的方向在竖直方向上，水平方向有支持力的向左的分力，b对a的库仑力向左的分力、c对a的库仑力的分力，若a要平衡，则c对a的库仑力沿水平方向的分力必须向右，所以c对a的作用力必须是吸引力，所以c与a的电性一定相反。所以a、b小球带同种电荷，与c球所带的电性相反。所以选项A正确；B设圆环的半径为R，a、b、
18、c三个小球的带电量分别为、，由几何关系可得，a与b对c的作用力都是吸引力，它们对c的作用力在水平方向的分力大小相等，则所以所以选项B正确；CD把a、b两小球看作一个整体，a、b两小球在圆环上滑动时可看作a、b连线为一个杠杆，c球所在位置为支点，两球绕c旋转，所以a、b整体处于杠杆平衡，受力分析发现，只有a、b自身重力是让a、b杠杆旋转的力，画出两力的力臂并由几何知识可得所以杠杆平衡方程为所以有即C项正确，D项错误。故选ABC。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13. 某研究小组设计了测定动摩擦因数的实验方案。如图所示，A是可固定于水平桌面上任意位置的滑槽(滑槽末端与桌面相切)，B是可视为质
19、点的滑块。第一次实验，如图甲所示，将滑槽末端与桌面右端M对齐并固定，让滑块从滑槽最高点由静止滑下，最终落在水平地面上的P点，测出滑槽右端M距离地面的高度H、M与P间的水平距离x1；第二次实验，如图乙所示，将滑槽沿桌面向左移动一段距离并固定，让滑块B再次从滑槽最高点由静止滑下，最终落在水平地面上的P点，测出M距离P间的水平距离x2。(1)本实验必须的测量仪器是_；(2)为测出动摩擦因数，第二次实验还需测得物理量是_；（写出需要的物理量并用相应的符号表示）(3)滑块与桌面间的动摩擦因数_。(用物理量符号表示)【答案】 (1). 刻度尺 (2). 测出滑槽末端与右端M的距离L (3). 【解析】【详
20、解】(1)1实验中需要测量滑块的水平距离，故需要的测量仪器是刻度尺；(2)2第二次实验中，需要计算摩擦力做功，故需要测量滑槽末端与右端M的距离L；(3)3第一次实验，根据平抛运动规律，有，可得，滑块到达滑槽末端的速度为第二次实验，根据平抛运动规律，有，可得，滑块到达桌面右端的速度为对第二次实验，滑块从滑槽末端离开到运动到桌面右端，应用动能定理，有代入数据，得14. 某同学利用如图甲所示装置验证“合外力一定时，物体的加速度与其质量成反比”，他将质量为m装有细砂的小车放在长木板上，连接好纸带并平衡摩擦力。通过不可伸长的细线，跨过固定在木板边缘的滑轮与槽码相连，释放小车得到一条纸带。保持槽码的质量不
21、变，多次减少小车中的细砂并测量小车的质量，重复进行实验，得到多条纸带。每次实验时小车的质量、质量的倒数、及通过纸带得到的加速度记录在图丙表格中。(1)图乙是某次实验得到的一条纸带，图中纸带上相邻两计数点间有四个点没有标出，该次实验的加速度大小是_；(2)本实验_（填“需要”或“不需要”）满足槽码的质量远小于小车的质量；(3)请利用图表格中的数据在图丁坐标系中画出小车的图线_；实验次数123456781.670.980.710.540.420.340.260.220.110.180.260.340.430.490.550.580.601.021.411.852.362.963.804.50(4)
22、请结合所画的图线特点对实验进行分析评价_。【答案】 (1). 0.55 (2). 需要 (3). 见解析 (4). 小车质量比较大时（即远大于槽码质量），加速度与质量成反比小车质量比较小时，槽码的重力不再等于细线中的张力大小，实验条件不再满足“合外力一定。”【解析】【详解】(1)1由逐差公式可得，加速度为(2)2对小车，由牛顿第二定律得对小车和槽码整体，可得联立可得由上式可知，只有当时，小车质量m改变时，F才可大致认为不变。故此实验需要满足槽码的质量远小于小车的质量，才可认为保持合力不变。(3)3作图时要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点尽可能对称分布在所作直线两侧，离直线较远的点是
23、错误数据，因舍弃不予考虑，图象如下(4)4从图象可知，小车质量比较大时（即远大于槽码质量），加速度与质量成反比小车质量比较小时，槽码的重力不再等于细线中的张力大小，实验条件不再满足“合外力一定。”15. 2020年的诺贝尔物理学奖颁给了对黑洞研究有着突出贡献的科学家。探索黑洞得到诺奖的认可后，这将鼓励人们持续研究黑洞。黑洞可以认为是一种质量极大的天体，黑洞自身不发光，难以直接观测，我们可以通过恒星运动，黑洞边缘的吸积盘及喷流，乃至引力波来探测。假定黑洞为一个质量分布均匀的球形天体，天文学家观测到一质量很小的恒星独自在宇宙中做周期为T，半径为r的匀速圆周运动，由此推测，圆周轨道的中心可能有个黑洞
24、，引力常量为G。(1)利用所学知识求该黑洞的质量M；(2)若地球表面的物体以光速运动，都无法脱离地球，地球就会成为一个黑洞。已知两个质量分别为m1、m2的质点相距为r时也会具有势能，称之为引力势能，其大小为EPG（规定无穷远处势能为零），引力常量G6.671011Nm2/kg2，地球质量M06.021024kg，光速c3108m/s。求地球变成黑洞的最大半径Rm（结果保留1位有效数字）。【答案】(1)；(2)910-3m【解析】【详解】(1)根据万有引力定律提供向心力有解得(2)设质量为m的物体，从黑洞表面至无穷远处根据能量守恒定律解得R因为连光都不能逃离，有vc所以黑洞的半径最大不能超过代入
25、数据，得Rm=910-3m16. 如图，一根内壁光滑的直角三角形玻璃管子ABC处于竖直平面内，AC边长为h，倾斜角为 = 37，让两个质量为m的小球（可视为质点）分别从顶点A由静止开始出发，一个球沿AB滑下，到达B所用时间为t1；另一个球竖直自由下落经过C到达B，到达B的过程中所用时间为t2；在转弯C处有个极小的光滑圆弧，可确保小球转弯时无机械能损失，且转弯时间可以忽略不计，重力加速度为g，sin37=0.6，cos370.8。求：(1)沿AB运动的小球到达B点时重力的功率；(2)）t1t2的值。 【答案】（1）；（2）1【解析】【详解】（1）设小球沿AB运动到B点时的速度为v，AC=h，由机
26、械能守恒定律得mgh解得故到达B时重力的功率Pmgvsin（2）小球沿AB滑下过程，有解得t1沿ACB滑下，AC段有解得又CB段做匀速直线运动，有解得所以因此得17. 如图甲，真空中水平放置的平行金属板MN、PQ间所加交变电压U随时间t的变化图像如图乙所示，U0已知。距离平行板右侧有一足够大的荧光屏，荧光屏距平行板右侧的距离与平行板的长度相等，电子打到荧光屏上形成亮斑。现有大量质量为m、电荷量为+q的电荷以初速度v0平行于两板沿中线OO持续不断的射入两板间。已知t0时刻进入两板间的电子穿过两板的时间等于所加交变电压的周期T，出射速度偏转了53，所有粒子均可以从板间射出，忽略电场的边缘效应及重力
27、的影响，sin530.8，cos530.6。求：(1)平行板的长度；(2)板间距离；(3)荧光屏上亮斑离O点的最大距离。【答案】(1) v0T；(2)；(3)【解析】【详解】(1)电荷沿OO方向做匀速直线运动，则平行板长Lv0T(2)由几何关系可知，电荷离开平行板时沿电场线方向的速度为vyv0tan53由动量定理可得+mvy0解得d(3)t进入电场的粒子打在屏上的亮点离O点最远，t进入电场时的加速度atT时的速度v1在T内电荷在竖直方向上的位移为y1t时的速度v2在T内电荷在竖直方向上的位移为y2v0T设离开电场时速度与水平方向夹角，则有解得ymy1+y2+y33v0T18. 如图，某对撞系统
28、类似于“过山车”模型，通过改变电场方向自动控制。该绝缘装置存在于竖直面内的匀强电场中，平直轨道BD上有一半径为R的环形轨道，水平轨道与倾斜轨道、环形轨道平滑连接。开始时电场方向向上，质量为m、电量为q的带电刚性小球P静止于离水平面高h处的倾斜轨道AB上，恰好对轨道无压力。将电场反向后，小球P由静止沿轨道运动，与另一静止于水平轨道上大小相等的绝缘刚性小球Q发生弹性正碰。已知Q球质量是P球的4倍，重力加速度为g，忽略一切摩擦阻力。求：(1)匀强电场的场强E；(2)要使P球能够沿着轨道运动与Q球碰撞，h需满足的条件；(3)要使P球能够沿着轨道运动与Q球至少发生两次碰撞，h需满足的条件。【答案】(1)
29、 ；(2) ；(3) 或【解析】【详解】（1）电场方向向上时小球P受力平衡qEmg解得E（2）要使小球P能够通过环形轨道的最高点，则需要mg+qE由动能定理可得(mg+qE)(h2R)0联立以上两式，解得h（3）设碰撞前P球速度为v0，碰撞为弹性碰撞，则碰撞前后两球机械能守恒、动量守恒，有mv0mvP+4mvQ联立以上两式，解得vP因|vP|vQ|，故要求P球能够从环形轨道再次返回即可追上Q球发生第二次碰撞，则情形一：P球回到环形轨道时上升最大高度不超过R，即可返回，有(mg+qE)R0(mg+qE)h0联立式得h结合(1)中结论h，得H取值范围一h情形二：P球能再次通过环形轨道最高点，并回到斜面上之后再次返回、通过环形轨道，追上Q球，有mg+qE2(mg+qE)R(mg+qE)h0联立得H取值范围二h故释放点高度H的取值范围为H或H
