1、宁夏吴忠市青铜峡市高级中学2021届高三物理上学期期中试题（含解析）一、选择题（本题共15小题；共48分。1-12题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的，每题3分；13-15题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。）1. 世界最长的跨海大桥港珠澳大桥建成，极大方便了游客出行驱车数百米长的引桥，经过主桥，可往返于香港澳门两地下列说法正确的是A. 通过很长引桥，减小了汽车对桥面的压力B. 通过很长引桥，减小了汽车重力沿桥面方向的分力C. 汽车通过主桥最高点时，处于超重状态D. 汽车通过主桥最高点时，重力的瞬时功率不为零【答案】B【解析】【详解】AB通过很
2、长的引桥，可以减小汽车重力沿桥面方向的分力，使汽车行驶起来更容易，A错误B正确CD汽车通过主桥最高点时，重力和支持力的合力提供向心力，向心加速度向下，处于失重状态，重力的瞬时功率，等于重力与竖直速度乘积，在最高点速度沿水平方向，所以重力瞬时功率为零，CD错误2. 如图所示，质量m=1kg的物块靠在竖直墙面上，物块与墙面间的动摩擦因数0.3，垂直于墙壁作用在物块表面的推力F50N，物块处于静止状态取g= 10m/s2，则物块所受摩擦力的大小为A. 3.0NB. 10NC. 15ND. 50N【答案】B【解析】【详解】对物块受力分析，设物块受的重力为G，摩擦力为f，墙支持力为N，示意图如下：根据受
3、力平衡的条件：fG10N故B正确，ACD错误3. 汽车以10m/s的速度在马路上匀速行驶，驾驶员发现正前方15m处的斑马线上有行人，于是刹车礼让汽车恰好停在斑马线前，假设驾驶员反应时间为0.5s汽车运动的图如图所示，则汽车的加速度大小为A. B. C. D. 【答案】C【解析】【详解】根据速度时间图像可以知道，在驾驶员反应时间内，汽车的位移为,所以汽车在减速阶段的位移 根据 可解得： 故C对；ABD错；综上所述本题答案是：C【点睛】驾驶员在发应时间内做匀速运动，根据图像可以求出匀速过程的位移，再利用求出运动过程中的加速度的大小4. 如图所示，在水平桌面上固定一个光滑长木板，质量为M的木块通过轻
4、绳与质量为m的钩码相连，重力加速度为g，则释放后钩码的加速度大小为（）A. 0B. GC. D. 【答案】D【解析】【详解】以钩码为研究对象则有以木块为研究对象，则有联立解得故选D。5. 2019年4月10日，人类发布了首张黑洞（M87）照片，为解开星系演化之谜提供了宝贵资料。黑洞是一个非常致密的天体，会形成强大的引力场，连光也无法逃离。若M87黑洞的质量为，引力常量，则该黑洞最大半径的数量级为（）A. B. C. D. 【答案】D【解析】【详解】设“黑洞”的可能半径为R，质量为M，根据逃逸速度（第二宇宙速度）的定义，结合第一宇宙速度可知，须满足即有所以“黑洞”的可能最大半径数量级为1013m
5、故选D。6. 如图为用索道运输货物的情景，已知倾斜的索道与水平方向的夹角为37，重物与车厢地板之间的动摩擦因数为0.3当载重车厢沿索道向上加速运动时，重物与车厢仍然保持相对静止状态，重物对车厢水平地板的正压力为其重力的1.15倍，sin37=0.6，cos37=0.8，那么这时重物对车厢地板的摩擦力大小为（ ）A. 0.35mgB. 0. 3mgC. 0.23mgD. 0. 2mg【答案】D【解析】【详解】将a沿水平和竖直两个方向分解，对重物受力分析如图水平方向：竖直方向：由三式联立解得答案为f=0.20mg，D正确7. 如图所示，在足够高的竖直墙壁MN的左侧某点O以不同的初速度将小球水平抛出
6、，其中OA沿水平方向，则所有抛出的小球在碰到墙壁前瞬间，其速度的反向延长线()A. 交于OA上的同一点B. 交于OA上的不同点，初速度越大，交点越靠近O点C. 交于OA上的不同点，初速度越小，交点越靠近O点D. 因为小球的初速度和OA距离未知，所以无法确定【答案】A【解析】【详解】设小球到达墙壁时速度方向与水平方向的夹角为，位移与水平方向的夹角为，如图所示：则有：，可得：，由几何关系知,速度的反向延长线经过AO的中点，即所有小球速度的反向延长线交于OA上的同一点，故A正确，BCD错误8. 如图所示，在武汉火神山建筑工地上，一质量为80kg的工人通过定滑轮将50kg的建筑材料以1m/s2的加速度
7、向上拉升，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，忽略绳子和定滑轮的质量及它们之间的摩擦，用如图甲、乙所示的两种方式拉升建筑材料，地面对工人的支持力大小之比约为（）A. 0.3B. 0.5C. 0.7D. 0.9【答案】B【解析】【详解】设绳子对建筑材料的拉力为F1，根据牛顿第二定律有F1-mg=ma解得F1=m（g+a）=550N绳对人的拉力F2=F1=550N人处于静止，在题图甲中，由平衡条件得地面对人的支持力FN1=Mg-F2=250N在题图乙中，由平衡条件得地面对人的支持力FN2=Mg-F2sin30=525N题图甲、乙所示地面对工人的支持大小之比FN1：FN20.5故B正确，ACD
8、错误。故选B。9. 嫦娥工程分为三期，简称“绕、落、回”三步走。我国发射的“嫦娥三号”卫星是嫦娥工程第二阶段的登月探测器，该卫星先在距月球表面高度为h的轨道上绕月球做周期为T的匀速圆周运动，再经变轨后成功落月。已知月球的半径为R，引力常量为G，忽略月球自转及地球对卫星的影响。则以下说法正确的是（）A. “嫦娥三号”绕月球做匀速圆周运动时的线速度大小为B. 物体在月球表面自由下落的加速度大小为C. 月球的平均密度为D. 在月球上发射月球卫星的最小发射速度为【答案】B【解析】【详解】A“嫦娥三号”卫星绕月球做匀速圆周运动，轨道半径为则它绕月球做匀速圆周运动的线速度大小为故A错误；BC在月球表面，重
9、力等于万有引力，则得对于“嫦娥三号”卫星绕月球做匀速圆周运动过程，由万有引力提供向心力得联立解得月球的质量为物体在月球表面自由下落的加速度大小为月球的平均密度为故B正确，C错误；D设在月球上发射卫星的最小发射速度为，则有解得在月球上发射月球卫星的最小发射速度为故D错误；故选B10. 质量为400 kg的赛车在平直赛道上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度a和速度的倒数的关系如图所示，则赛车在加速的过程中( )A. 速度随时间均匀增大B. 加速度随时间均匀增大C. 输出功率为160 kWD. 所受阻力大小为1 60 N【答案】C【解析】【详解】由图可知，加速度变化，故做变加速直线运动，速度随
10、时间不是均匀增大故A错误；a-函数方程a4，汽车加速运动，速度增大，加速度减小，故B错误；对汽车受力分析，受重力、支持力、牵引力和摩擦力，根据牛顿第二定律，有：F-f=ma；其中：F=P/v；联立得：，结合图线，当物体的速度最大时，加速度为零，故结合图象可以知道，a=0时，=0.01，v=100m/s，所以最大速度为100m/s；由图象可知：f/m4，解得：f=4m=4400=1600N； ，解得：P=160kW，故C正确，D错误；故选C11. 如图所示，将小球从倾角为45的斜面上的P点先后以不同速度向右水平抛出，小球分别落到斜面上的A点、B点，以及水平面上的C点已知B点为斜面底端点，P、A、
11、B、C在水平方向间隔相等不计空气阻力，则（ ）A. 三次抛出小球后，小球在空中飞行的时间均不相同B. 小球落到A、B两点时，其速度的方向不同C. 若小球落到A、C两点，则两次抛出时小球的速率之比为：3D. 若小球落到B、C两点，则两次抛出时小球的速率之比为：3【答案】C【解析】根据，解得，由于B、C下落的高度相同，则这两球飞行时间相同，大于A球飞行时间，故A错误；A、B两球都落在斜面上，竖直方向的位移和水平方向上位移比值一定，即有：，解得：则落在斜面上时竖直方向上的分速度为：vy=gt=2v0tan45=2v0，设球落在斜面上时速度与水平方向的夹角为，有：，知落在斜面上时，速度与水平方向的夹角
12、与初速度无关，则A、B小球在落点处的速度方向相同，故B错误；小球落到A、B两点，水平位移，根据题义可知，P、A、B在水平方向间隔相等，可得：两次抛出时小球的速率之比为：vA：vB=1：，小球落到B、C两点，则运动的时间相等，而P、A、B、C在水平方向间隔相等，根据可知，两次抛出时小球的速率之比为：vB：vC=2：3, 所以得：vA：vC=：3，故C正确，D错误所以C正确，ABD错误12. 在光滑水平面上，有一转轴垂直于此平面，交点 O 的上方 h 处固定一细绳，绳的另一端连接一质量为 m 的小球 B，绳长 lh，小球可随转轴转动在光滑水平面上做匀速圆周运动，如图所示。要使小球不离开水平面，转轴
13、转速的最大值是（）A. B. C. D. 【答案】A【解析】【详解】当小球对水平面的压力为零时，有：Tcos=mg，Tsin=mlsin2解得最大角速度为：则最大转速为：故A正确BCD错误。故选A。13. A、B、C三个物体放在旋转圆台上，都没有滑动，如图所示，动摩擦因数均为，A的质量为2m，B、C的质量均为m。A、B离轴均为R，C离轴为2R，当圆台以较小的转速旋转时，下列说法正确的是（）A. 当圆台转速增加时，B比C先滑动B. 物体B的静摩擦力最小C. 物体A和物体B线速度大小相等D. 当圆台转速增加时，B比A先滑动【答案】BC【解析】【详解】AD三个物体都做匀速圆周运动，由合力提供向心力，
14、对其中任意一个物体受力分析，如图当物块恰好要滑动时，有由于A、B、C三个物体共轴转动，角速度相等，可得滑动的临界角速度根据题意有可知C先滑动，A和B后同时滑动，故AD错误；B由静摩擦力提供向心力，有由于A、B、C三个物体共轴转动，角速度相等，且可得三物体所受的静摩擦力分别为可知，B受到的摩擦力最小，B正确；C当圆台以较小的转速旋转时，A、B具有共同的角速度，因物体A、B离O点的距离相等，由可知，物体A和物体B线速度大小相等，故C正确。故选BC。14. 为检测某新能源动力车的刹车性能，如图所示是一次在平直公路上实验时，动力车整个刹车过程中位移与速度平方之间的关系图象，下列说法正确的是A. 动力车
15、的初速度为20m/sB. 刹车过程动力车的加速度大小为5m/s2C. 刹车过程持续的时间为10sD. 刹车过程经过6s时动力车的位移为30m【答案】AB【解析】根据0-v2=2ax得，可知，解得刹车过程中加速度大小a=5m/s2，由图线可知，汽车初速度为v02=400，则v0=20m/s，选项AB正确；则刹车过程持续的时间，故C错误刹车过程中6s内的位移等于4s内的位移，则，故D错误故选AB点睛：本题考查了运动学公式和图象的综合，关键理清图象斜率表示的物理意义，注意汽车速度减为零后不再运动15. 如图所示，不可伸长的轻绳，绕过光滑定滑轮C，与质量为m的物体A连接，A放在倾角为的光滑斜面上，绳的
16、另一端和套在固定竖直杆上的物体B连接，连接物体B的绳最初水平。从当前位置开始，使物体B以速度v沿杆匀速向下运动，设绳的拉力为T，在此后的运动过程中，下列说法正确的是( )A. 物体A做加速运动B. 物体A做匀速运动C. T小于mgsinD. T大于mgsin【答案】AD【解析】【详解】由图可知绳端的速度为，与B的位置有关，因为B为匀速运动，B下降过程中变大，因此物体A做加速运动，T大于；故AD正确，BC错误。故选AD。二、实验题（共15分）16. 如图所示是用圆锥摆粗略验证向心力的表达式的实验原理图，已知重力加速度为g，某同学设计的部分实验步骤如下：用天平测出钢球的质量m；将钢球用细线拉起，贴
17、近钢球，在其下方平放一张画有多个同心圆的白纸，使其圆心恰好位于悬点正下方；使钢球做圆锥摆运动；通过纸上的圆对照得出钢球做匀速圆周运动的轨迹；用秒表记下钢球运动一圈的时间作为钢球的转动周期T；用刻度尺测出轨迹的半径R；(1)以上测量中第步会造成较大误差，应怎样改进_？(2)钢球所需向心力的表达式F1=_（用上述测得的量表示）(3)该同学又用刻度尺测出细线的长度，则钢球所受合力的表达式F2=_（用m、g、l、R等表达）；(4)将测量数据代入F1、F2表达式，发现F1、F2近似相等，则说明以上得出的向心力表达式是正确的。【答案】 (1). 让钢球多转动几圈，用总时间除以转动的圈数作为钢球转动的周期T
18、 (2). (3). 【解析】【详解】(1)1为了减小误差，用秒表记下钢球运动圈的时间，用总时间除以转动的圈数作为钢球转动的周期；(2)2钢球所需向心力为(3)3对钢球受力分析，受重力和拉力，如图所示设绳子与竖直方向的夹角为，则钢球所受合力为17. 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，
19、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 D【答案】 (1). BCD (2). 1.3 (3). D【解析】【详解】(1)1 A物体M受到的力可由弹簧测力计读出，故砂和砂桶的质量可以不用测出。故A错误；B将带滑轮的长木板右
20、端垫高，以平衡摩擦力是需要进行的操作，因为这样物体M受到的合力就等于拉力。故B正确；C小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数是需要操作的。故C正确；D改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带，是用来探究加速度与外力关系，故也是需要进行的操作；故D正确；E因为外力大小可以通过测力计读出，故不需要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M，故E错误；故选BCD。(2)2 连续相等时间内的位移之差x=0.5cm，根据x=aT2得(3)3 由牛顿第二定律得2F=ma解得a-F图象的斜率解得小车的质量故D正确。三、解答题（本题共4小题，满分37分。解答应写出必要的文字说明
21、、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。）18. 一个物体从塔顶上自由下落，在到达地面前的最后1s内通过的位移是整个位移的，求塔高，取g=10m/s2【答案】【解析】【详解】设物体下落总时间为t，塔高为h，根据自由落体公式：最后（t-1）s下落的高度为：位移间的关系为：联立解得：19. 如图所示，一质量为m=0.5 kg的小球，用长为0.4 m的轻绳拴着在竖直平面内做圆周运动。g取10 m/s2，求：(1)小球要做完整的圆周运动，在最高点的速度至少为多大？(2)当小球在最高点的速度为4 m/s时，轻绳拉力多大？(3)若轻绳能承受的最大张力为
22、45 N，小球的速度不能超过多大？【答案】(1)2 m/s；(2)15 N；(3)m/s【解析】【详解】(1)在最高点，对小球受力分析如图甲，由牛顿第二定律得 由于轻绳对小球只能提供指向圆心的拉力，即F1不可能取负值，亦即F10 联立得v代入数值得v2 m/s所以小球要做完整的圆周运动，在最高点的速度至少为2 m/s。(2)将v24 m/s代入得F215 N(3)由分析可知，小球在最低点时轻绳张力最大，对小球受力分析如图乙，由牛顿第二定律得 将F345 N代入得v3m/s即小球的速度不能超过m/s。20. 如图所示，质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O轻绳OB水平且B端与放置
23、在水平面上的质量为m2的物体乙相连，轻绳OA与竖直方向的夹角=370，物体甲、乙均处于静止状态（已知：sin37=0.6，cos37=0.8，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）求：（1）轻绳OA、OB受到的拉力是多大；（2）若物体乙的质量m2=5kg，物体乙与水平面之间的动摩擦因数为=0.3，则欲使物体乙在水平面上不滑动，物体甲的质量m1最大不能超过多少？【答案】（1）；（2）1.6kg【解析】【详解】（1）对结点O，如图有： 解得；（2） 由得21. 如图所示，水平放置的圆盘上，在其边缘C点固定一个小桶，桶的高度不计，圆盘半径为R1 m，在圆盘直径CD的正上方，与CD平行放置一条水平滑道AB，滑
24、道右端B与圆盘圆心O在同一竖直线上，且B点距离圆盘圆心的竖直高度h125 m，在滑道左端静止放置质量为m04 kg的物块（可视为质点），物块与滑道的动摩擦因数为02，现用力F4 N的水平作用力拉动物块，同时圆盘从图示位置，以角速度2 rad/s，绕通过圆心O的竖直轴匀速转动，拉力作用在物块一段时间后撤掉，最终物块由B点水平抛出，恰好落入圆盘边缘的小桶内重力加速度g取10 m/s2（1）若拉力作用时间为05 s，求所需滑道的长度（2）求拉力作用的最短时间【答案】（1）（2）【解析】试题分析：（1）物块平抛：物块离开滑道时的速度：拉动物块的加速度，由牛顿第二定律：Fmgma1得：a18m/s2撤去外力后，由牛顿第二定律：mgma2得：a2-2 m/s2物块加速获得速度：v1a1t14m/s则所需滑道的长度:（2）盘转过一圈时落入，拉力时间最短；盘转过一圈时间：物块在滑道上先加速后减速，最终获得：va1t1a2t2物块滑行时间、抛出在空中时间与圆盘周期关系：t1t2tT由上两式得：t103s考点：考查平抛运动；匀变速直线运动的位移与时间的关系；牛顿第二定律；匀速圆周运动【名师点睛】解决本题的关键知道物块整个过程的运动：匀加速直线运动、匀减速直线运动和平抛运动，知道三个过程的运动时间与圆盘转动的时间相等以及熟练运用运动学公式
