1、河北省张家口市尚义县一中2021届高三物理上学期期中试题（含解析）本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分，全卷满分100分，考试时间90分钟。注意事项：1.答卷前，考生务必用0.5mm黑色签字笔在答题卡相应栏内填写自己的班级、姓名、考场、准考证号，并用2B铅笔将考试科目、准考证号涂写在答题卡上。2.II卷内容须用0.5mm黑色签字笔写在答题卡相应空格或区域内。3.考试结束，将答题卡交回。第I卷（选择题，共56分）一、 选择题（本大题共14小题，每小题4分，共56分。1、2、3、4、5、10、12、14为单选题，6、7、8、9、11、13为多选题，其中多选题中少选的得2分，多选的不
2、得分。每小题选出答案后，请填在答题卡上。）1. 一物体运动的速度随时间变化的关系如图所示，根据图象可知A. 4 s内物体在做曲线运动B. 4 s内物体的速度一直在减小C. 物体的加速度在2.5 s时方向改变D. 4 s内物体一直做直线运动【答案】D【解析】【详解】前2.5s内物体速度为正，沿正方向运动，后1.5s速度为负，沿负方向运动，但物体做的是直线运动，故A错误，D正确；4s内物体的速度先减小后反向增大，故B错误；物体的斜率一直为负值，所以加速度一直沿负方向，没有发生改变，故C错误；故选D【点睛】本题考查基本的读图能力，要知道矢量的正负表示其方向，数值表示其大小，速度的变化量也是矢量.2.
3、 如图所示，质量分别为mA和mB的物体A、B用轻绳连接后跨过定滑轮均处于静止状态，斜面倾角为45。已知mA=2mB，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角缓慢增大到50，系统仍保持静止，下列说法正确的是（）A. 绳子对A的拉力将增大B. 物体A受到的静摩擦力不变C. 物体A对斜面的压力将减小D. 物体A受到的合力将增大【答案】C【解析】【详解】A对B物体受力分析可知，绳子拉力始终等于B物体的重力，所以绳子对A的拉力大小始终不变，A错误；BC对A物体受力分析：正交分解：当斜面倾角由变为，可知增大，减小，B错误，C正确；DA物体保持静止，所受合力0，D错误。故选C。3. 我校经纬楼楼顶有一半圆形建筑，如图所示
4、，顶部有一设施出现问题，工人（图中小物块）上去维修，在从A经顶部缓慢移动至另一侧的过程中，则图像反映的是该过程中A. 重力随时间变化的规律B. 支持力随时间变化的规律C. 摩擦力随时间变化的规律D. 合外力随时间变化的规律【答案】B【解析】【详解】A重力不随时间的变化而变化，A错误；B设重力与支持力方向的不夹角为，故到最高点的过程中，支持力在增大，根据对称性从最高点到另一侧的过程中支持力在减小，故B正确；C摩擦力应该是减小后增大，C错误；D由于过程中是缓慢移动，所以合力为零，恒定不变，D错误；故选B。4. 如图所示，一个木块放在水平地面上，在水平恒力F作用下，以速度v匀速运动，下列关于摩擦力的
5、说法中正确的是（）A. 木块受到的滑动摩擦力的大小等于FB. 地面受到的静摩擦力的大小等于FC. 若木块以2v的速度匀速运动时，木块受到的摩擦力大小等于2FD. 若用2F的力作用在木块上，木块受到的摩擦力的大小为2F【答案】A【解析】【详解】AB木块相对地面运动受到滑动摩擦力，当木块在拉力F的作用下做匀速直线运动时，故B错误， A正确；C当木块以2v做匀速直线运动时，正压力不变，则，故C错误；D若用2F作用在木块上，物块做加速直线运动，又，所以，故D错误。故选A。5. 如图所示，在建筑工地，工人用两手对称水平使力将两长方体水泥制品夹紧并以加速度a竖直向上匀加速搬起，其中A的质量为m，B的质量为
6、3m，水平作用力为F，A、B之间的动摩擦因数为，在此过程中，A、B间的摩擦力为() A. FB. 2FC. D. m(ga)【答案】D【解析】【详解】对两个物体整体，根据牛顿第二定律，有：2f-（m+3m）g=（m+3m）a再隔离物体A，根据牛顿第二定律，有：f-mg-fBA=ma联立解得：fBA=m（g+a）AF，与结论不相符，选项A错误；B2F，与结论不相符，选项B错误；C，与结论不相符，选项C错误；Dm(ga) ，与结论相符，选项D正确；故选D考点：牛顿第二定律【名师点睛】本题关键是采用整体法和隔离法，受力分析后根据牛顿第二定律列式求解，不难6. 关于做曲线运动的物体,下列说法正确的是（
7、 ）A. 它有可能处于平衡状态B. 它所受的合力一定不为零C. 它的速度方向一定在不断地改变D. 它所受的合外力方向有可能与速度方向在同一条直线上【答案】BC【解析】【详解】ABC做曲线运动的物体的速度方向一定变化，故运动状态一定变化，它所受的合力一定不为零，故它不可能处于平衡状态，选项A错误，BC正确；D曲线运动的物体所受的合外力方向不可能与速度方向在同一条直线上，选项D错误。故选BC。7. 在一光滑水平面内建立平面直角坐标系，一物体从t0时刻起，由坐标原点O(0,0)开始运动，其沿x轴和y轴方向运动的速度时间图象如图甲、乙所示，则 ()A. 前2 s内物体沿x轴做匀加速直线运动B. 后2
8、s内物体继续做匀加速直线运动，但加速度沿y轴方向C. 4 s末物体坐标为(6 m,2 m)D. 4 s末物体坐标为(4 m,4 m)【答案】AC【解析】【详解】前2s内物体在y轴方向没有速度，只有x轴方向有速度，由图看出，物体在x轴方向做匀加速直线运动，故A正确；在2s4s内，物体在x轴方向做匀速直线运动，y轴方向做匀加速直线运动，根据运动的合成得知，物体做匀加速曲线运动，加速度沿y轴方向故B错误在前2s内，物体在x轴方向的位移在后2s内，x轴方向的位移为x2=vxt=22m=4m，y轴方向位移为，则4s末物体的坐标为（6m，2m）故C正确，D错误8. 如图所示，在水平地面上O点正上方不同高度
9、的A、B两点分别水平抛出一小球，如果两球均落在同一点C上，则两小球()A. 落地的速度大小可能相等B. 落地的速度方向可能相同C. 落地的速度大小不可能相等D. 落地的速度方向不可能相同【答案】D【解析】【详解】A由竖直方向可知两球落地时间不同，B球落地时间较长，由水平方向x=vt，B球水平分速度较小，A错；B设落地速度方向与水平方向成角，B球初速度较小，运动时间t较大，tan较大，B错；CDB球竖直分速度较大，和速度可能与A球合速度大小相等，C错；D对；故选D。9. 如图，在同一竖直面内，小球a、b从高度不同的两点，分别以初速度va和vb沿水平方向抛出，经过时间ta和tb后落到与两抛出点水平
10、距离相等的P点。若不计空气阻力，下列关系式正确的是（）A. tatbB. tatbC. vavb【答案】AC【解析】【详解】AB设小球a的高度为，小球b的高度为，由题可知两个小球都做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，根据得因为则故B错误，A正确；CD根据因为水平位移相等，且则故D错误，C正确。故选AC。10. 如图所示，水面上高20m处有一定滑轮，用绳系住一只船，船离岸的水平距离为20m，岸上的人用3m/s的速度匀速将绳收紧（ ）A. 开始时船的速度m/sB. 5s内船前进了15mC. 5s时绳与水面的夹角为60D. 5s时船的速率为5m/s【答案】D【解析】【详解】A由几何关系可知，开始时绳
11、子与水面的夹角则=30，则因为船速度为合速度，由绳收缩的速度及绳摆动的速度合成得出，则由几何关系可知，则船速故A错误； B由几何关系可知，开始时河面上的绳长为； 5s后，绳子向左移动了vt=15m，则河面上绳长为40m-15m=25m则此时，小船离河边距离为5s时刻小船前进的距离为：x=20m-15m=196m故B错误； C5s时绳与水面夹角为，则有，解得=53故C错误；D则5s时船速故D正确；故选D。11. 公路急转弯处通常是交通事故多发地带。如图，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为v0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势。则在该弯道处（）A. 路面外侧高内侧低B. 车速只要低于
12、v0，车辆便会向内侧滑动C. 车速虽然高于v0，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动D. 当路面结冰时，与未结冰时相比，v0的值变小【答案】AC【解析】【详解】A路面应建成外高内低，此时重力和支持力的合力指向内侧，可以提供圆周运动向心力，故A正确；B车速低于v0，所需的向心力减小，此时摩擦力可以指向外侧，减小提供的力，车辆不会向内侧滑动，故B错误；C当速度为v0时，静摩擦力为零，靠重力和支持力的合力提供向心力，速度高于v0时，摩擦力指向内侧，只有速度不超出最高限度，车辆不会侧滑，故C正确；D当路面结冰时，与未结冰时相比，由于支持力和重力不变，则v0的值不变，故D错误。故选AC12.
13、如图所示，在竖直平面内，直径为R的光滑半圆轨道和半径为R的光滑四分之一圆轨道水平相切于O点，O点在水平地面上可视为质点的小球从O点以某一初速度进入半圆，刚好能通过半圆的最高点A，从A点飞出后落在四分之一圆轨道上的B点，不计空气阻力，g=10m/s2则B点与O点的竖直高度差为A. B. C. D. 【答案】D【解析】【详解】小球刚好通过A点，则在A点重力提供向心力，则有：，解得：；从A点抛出后做平抛运动，则水平方向的位移x=vt，竖直方向的位移h=gt2，根据几何关系有：x2+h2=R2解得：，则B点与O点的竖直高度差为，故D正确，ABC错误13. 对于万有引力定律的表达式，下面正确的说法是（）
14、A. 公式中的G是引力常量，它是实验测得的，不是人为规定的B. 当r等于零时，万有引力为无穷大C. 两物体受到的引力总是大小相等，与两物体是否相等无关D. r是两物体最近的距离【答案】AC【解析】【详解】A万有引力公式中的G是引力常量，它是卡文迪许用实验测得的，不是人为规定的；故A项正确；B当r趋近于零时，物体不能被当作质点，万有引力公式不适用，故B项错误；C两物体受到的引力是相互作用力，所以大小总是相等，与两物体是否相等无关；故C项正确；D对两质量分布均匀球体而言，万有引力定律的表达式中r是指两球球心间距离，故D项错误；故选A。14. 一名宇航员来到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的两
15、倍，它的直径是地球直径的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是它在地球上所受万有引力的A. 0.5倍B. 2倍C. 4倍D. 8倍【答案】D【解析】【详解】由题可知该星球的，其中为地球半径，为地球的质量，设宇航员质量，则宇航员在星球上的万有引力为,在地球上的万有引力为，可求得，故D正确ABC错误故选D。第卷（非选择题，共44分）二、实验题（本题共2个小题， 其中15题每空3分，16题5分，共计14分，每小题做出答案后，请写在答题卡上。）15. 为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了图甲所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。（滑轮质量不计）(1)实
16、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m远小于小车的质量M(2)该同学在实验中得到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50 Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为_m/s2（结果保留2位有效数字）。(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a-F图象是一条直线（如图丙所示），图线与横轴的夹角为，求得
17、图线的斜率为k，则小车的质量为_。【答案】 (1). BCD (2). 1.3 (3). 【解析】【详解】（1）1A砂和砂桶的质量不需测量，因为弹簧测力计可以直接测出拉力的大小，故A错误；B摩擦力会产生较明显的系统误差，所以平衡摩擦力是必须的，故B正确；C先接通电源，再释放小车，是使用打点计时器的正确做法，故C正确；D实验中要探究加速度和力的关系，需要改变力的大小来探究加速度如何变化，所以要改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带，故D正确；E本实验中的拉力可由弹簧测力计直接读出，所以不需要考虑砂和砂桶的质量问题，故E错误。故选BCD。（2）2加速度（3）3使小车产生加速度的力是弹簧测力计的示数F的2
18、倍，根据图乙得解得小车的质量16. 在实验操作前应该对实验进行适当的分析研究平抛运动的实验装置示意如图小球每次都从斜槽的同一位置无初速度释放，并从斜槽末端水平飞出改变水平板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹某同学设想小球先后三次做平抛，将水平板依次放在如图1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距若三次实验中，小球从跑出点到落点的水平位移依次是x1，x2，x3，机械能的变化量依次为E1，E2，E3，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是A. x2- x1= x3-x2，E1=E2=E3B. x2- x1x3- x2，E1=E2=E3C. x2- x1x3- x
19、2,，E1E2E3D. x2- x1 x3-x2，E1E2E3【答案】B【解析】【详解】因为平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，下落的速度越来越快，则下落相等位移的时间越来越短，水平方向上做匀速直线运动，所以x2x1x3x2，因为平抛运动的过程中，只有重力做功，所以机械能守恒，则，E1=E2=E3故B正确，A、C、D错误【点睛】解决本题的关键是知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式进行分析三、计算题（本大题共3小题，共30.0分）17. 小船在静水中的划速为0.5m/s，水的流速为0.3m/s，河宽120m(1)小船怎样才能沿最短路径渡过河去？渡河需时间多少？(2)小船怎
20、样才能以最短时间渡过河去？需时间多少？【答案】(1)船头偏向上游与河岸的夹角为=53，300s ；(2) 船头的指向与河岸垂直时，240s【解析】【详解】（1）当小船的合速度与河岸垂直时，渡河位移最短，则有水与船的合速度为：m/s=0.4m/s，设偏向上游与河岸的夹角为，则有；因此cos=，解得：=53所以最短路径渡过河所需时间为t=s=300s；（2）当船头的指向与河岸垂直时，渡河时间最短，则有最短时间t=18. 如图所示，水平屋顶高H5 m，围墙高h3.2 m，围墙到房子的水平距离L3 m，围墙外空地宽x10 m，为使小球从屋顶水平飞出落在围墙外的空地上，g取10 m/s2.求：(1)小球
21、离开屋顶时的速度v0的大小范围；(2)小球落在空地上的最小速度【答案】(1)5 m/sv013 m/s；(2)5m/s；【解析】【详解】（1）若v太大，小球落在空地外边，因此，球落在空地上，v的最大值vmax为球落在空地最右侧时的平抛初速度，如图所示，小球做平抛运动，设运动时间为t1则小球的水平位移：L+x=vmaxt1，小球的竖直位移：H=gt12解以上两式得vmax=（L+x）=（10+3）=13m/s若v太小，小球被墙挡住，因此，球不能落在空地上，v的最小值vmin为球恰好越过围墙的最高点P落在空地上时的平抛初速度，设小球运动到P点所需时间为t2，则此过程中小球的水平位移：L=vmint
22、2小球的竖直方向位移：Hh=gt22解以上两式得vmin=L=3=5m/s因此v0的范围是vminv0vmax，即5m/sv013m/s（2）根据机械能守恒定律得：mgH+=解得小球落在空地上的最小速度：vmin=5m/s19. 如图所示，半径为、质量为m的小球用两根不可伸长的轻绳a、b连接（绳子的延长线经过球心），两轻绳的另一端系在一根竖直杆的A、B两点上，A、B两点相距为l，当两轻绳伸直后，A、B两点到球心的距离均为l。当竖直杆以自己为轴转动并达到稳定时（轻绳a、b与杆在同一竖直平面内）。求：（1）竖直杆角速度为多大时，小球恰好离开竖直杆？（2）当竖直杆角速度时，轻绳a的张力Fa为多大？【
23、答案】（1）（2）3mg【解析】【详解】（1）小球恰好离开竖直杆时，小球与竖直杆间的作用力为零，设此时轻绳a与竖直杆间的夹角为，由题意可知sin ，沿半径Fasin m2r垂直半径Facos mg联立解得（2）若角速度再增大，小球将离开竖直杆，在轻绳b恰伸直前，设轻绳a与竖直杆的夹角为，此时小球做圆周运动的半径为r=lsin 沿半径Fasin =m2r垂直半径Facos =mg联立解得Fa=m2l当轻绳b恰伸直时，=60，此时，由于，故轻绳b已拉直，小球做圆周运动的半径为r=lsin60沿半径Fasin 60+Fbsin 60=m2r垂直半径Facos 60=Fbcos 60+mg联立解得Fa=ml2+mg代入数据解得Fa=3mg