1、甘肃省兰州市西北师范大学附属中学2021届高三物理上学期期中试题（含解析）一、选择题1. 下列说法中正确的是（ ）A. 运动物体的加速度越大则其速度一定越大B. 第5秒末到第8秒初经历了2秒C. 轻杆产生的弹力方向一定沿着杆的方向D. 物体处在平衡状态时，其所受的作用力一定是共点力【答案】B【解析】【详解】A物体运动的速度大，是指物体运动的快，加速度大是指速度变化的快，所以它们表示的物理意义不一样，当加速度非常大时，其速度可能非常小，例如赛车由静止启动时，加速度非常大，但速度较小，故A错误；B从第5s末到第8s初的时间间隔为2s，故B正确；C轻杆产生的弹力方向不一定沿着杆的方向，故C错误；D物
2、体处于平衡状态时，其所受的作用力不一定是共点力，例如扁担担水，故D错误。故选B。2. 下列说法中正确的是（ ）A. 牛顿第一定律是实验定律B. 牛顿第二定律对任何情况均适用C. 牛顿第三定律只适用于惯性参考系D. 曲线运动一定是变速运动，但可以是匀变速运动【答案】D【解析】【详解】A牛顿第一定律是在伽利略理想实验等研究基础上经过科学推理得出的，不能用实验验证，故A错误；B牛顿第二定律适用于宏观的、低速运动的物体，不是对任何情况都适用，故B错误；C牛顿第三定律适用于任何情况下两物体间的相互作用，故C错误；D曲线运动的速度方向是变化的，故一定是变速运动，但加速度可以是恒定的，故可以是匀变速运动，故
3、D正确。故选D。3. 新型冠状病毒的主要传播途径是经呼吸道飞沫传播，佩戴口罩可以有效预防新型冠状病毒感染。研究表明打喷嚏时飞沫喷出的速度可达40m/s，携带病毒的飞沫最远可以到达8m远的地方。若把飞沫的运动简化为匀减速直线运动，则飞沫运动中所受合外力与自身重力的比值约为（）A. 0.1B. 1C. 10D. 100【答案】C【解析】【详解】飞沫的减速的加速度大小为可得故选C。4. 近年来我国高速铁路发展迅速，一带一路战略开启了高铁发展的新时代，现已知两轨间宽度为L，内外轨高度差是h，重力加速度为g，如果机车要进入半径为R的弯道，该弯道的设计速度最为适宜的是（）A. B. C. D. 【答案】A
4、【解析】【详解】机车向心加速度水平向右，当机车与轨道沿斜面没有横向摩擦力时，速度最为适宜，根据牛顿第二定律斜面的倾角正切值满足解得A正确，BCD错误。故选A。5. 如图所示，小车在水平地面上向右做匀速直线运动，车内A、B两物体叠放在一起，因前方有障碍物，为避免相撞，小车刹车制动。在小车整个运动的过程中，A、B两物体始终保持相对静止且随小车一起运动，则下列说法正确的是（）A. 在小车匀速运动过程中，B与小车之间存在摩擦力B. 在小车匀速运动过程中，B对A的作用力竖直向上C. 在小车刹车制动过程中，A、B两物体间一定存在摩擦力D. 在小车刹车制动过程中，A相对B一定有沿斜面向上运动的趋势【答案】B
5、【解析】【详解】A在小车匀速运动过程中，以A、B整体为研究对象，根据平衡条件：合力为零，知小车对B没有摩擦力，A错误；B在小车匀速运动过程中，以A为研究对象，A受重力和B的作用力，由平衡条件知B对A的作用力方向与重力方向相反，即竖直向上，B正确；C在小车刹车制动过程中，整体有水平向左的加速度，A的合力水平向左，B对A可能没有摩擦力，由重力和B的支持力的合力产生A的加速度，C错误；D在小车刹车制动过程中，A、B两物体间可能不存在摩擦力，所以A相对B不一定有沿斜面向上运动的趋势，D错误。故选B。6. 如图，一不可伸长的轻质细绳跨过滑轮后，两端分别悬挂质量为和的物体A和B。若滑轮转动有一定大小，质量
6、为且分布均匀，滑轮转动时与绳之间无相对滑动，不计滑轮与轴之间的摩擦。设细绳对A和B的拉力大小分别为和，已知下列四个关于的表达式中有一个是正确的，请你根据所学的物理知识，通过一定的分析判断正确的表达式是（）A. B. C. D. 【答案】C【解析】【详解】设m=0，则系统加速度a=对A物体运用牛顿第二定律得T1-m1g=m1aT1=m1（g+a)=把m=0代入ABCD四个选项得C选项符合。故选C。【点睛】7. 如图所示，质量M=1kg的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数1=0.1，在木板的左端放置一个质量m=1kg、大小可以忽略的铁块，铁块与木板间的动摩擦因数2=0.4，设木板
7、足够长，若对铁块施加一个大小从零开始连续增加的水平向右的力F，已知最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，取g=10m/s2，则下面四个图中能正确反映铁块受到木板的摩擦力大小f随力F大小变化的是（）A. B. C. D. 【答案】C【解析】【详解】铁块与木板之间摩擦力的最大值为木板与地面间的摩擦力的最大值为当时，木板和铁块相对地面静止当，并且木板和铁块一起相对地面加速运动时，设此时系统的加速度为a，根据牛顿第二定律，对整体有对铁块有可得从此关系式可以看出，当时，M、m相对静止，则对整体有对铁块即当拉力大于6N时，滑块受到的摩擦力为滑动摩擦力大小为4N，故得出的图象应为C。故ABD错误，C正确。故选C。8
8、. 一横截面为直角三角形的木块按如图所示方式放置，质量均为m的A、B两物体用轻质弹簧相连放在倾角为30的直角边上，物体C放在倾角为60的直角边上，B与C之间用跨过定滑轮的轻质细线连接，A、C的质量比为，整个装置处于静止状态已知物体A、B与斜面间的动摩擦因数相同(1)且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧弹力大小为mg，C与斜面间无摩擦，则（ ）A. 物体A、B均受到摩擦力作用且受到摩擦力等大反向B. 物体A所受摩擦力大小为，物体B不受摩擦力作用C. 弹簧处于拉伸状态，A、B两物体所受摩擦力大小均为，方向均沿斜面向下D. 剪断弹簧瞬间，物体A一定加速下滑【答案】C【解析】【详解】ABC对A分析，重力
9、下滑分力，静摩擦力，因此弹簧弹力方向沿斜面向上，摩擦力方向沿斜面向下，如图甲所示则有对B分析，细线对B的拉力所以B所受摩擦力沿斜面向下，如图乙所示则有故AB错误，C正确；D剪断弹簧，A受摩擦力向上，且满足，故A仍处于静止状态，故D错误。故选C。9. 许多科学家对物理学的发展做出了巨大贡献，也创造出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、模型法、类比法和科学假说法等等，.以下关于物理学史和所用物理学方法的叙述正确的是( )A. 卡文迪许巧妙地运用扭秤测出引力常量，采用了放大法B. 伽利略运用理想实验法说明了运动不需要力来维持C. 在不需要考虑物体本身的形状和大小时，用质点来代替物
10、体的方法叫假设法D. 在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加之和代表物体的位移，这里采用了微元法【答案】ABD【解析】【详解】A卡文迪许巧妙地运用扭秤测出引力常量，采用了放大法，故A正确；B伽利略运用理想实验法说明了运动不需要力来维持，故B正确；C在不需要考虑物体本身的形状和大小时，用质点来代替物体的方法叫理想模型法，故C错误；D在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加之和代表物体的位移，这里采用了微元法，故D正确。故选ABD。10. 甲、乙两物
11、体相距s，它们同时同向运动，乙在前面做初速度为零、加速度为的匀加速运动，甲在后面做初速度为、加速度为的匀加速运动，则（）A. 若，它们只能相遇一次B. 若，它们可能相遇两次C. 若，它们一定相遇两次D. 若，它们不能相遇【答案】AB【解析】【详解】A因为加速度相等，而甲有初速度，则甲一定可以追上乙，且两物体只能相遇一次，故A正确；B如果，虽然乙的加速度大，但是由于甲有初速度，所以在速度相等前可能追上，也可能追不上；若速度相等时恰好追上，则相遇一次；若追上时仍是甲车快，由于乙的加速度大，乙的速度最终还是会反超甲车，即相遇两次，故B正确，C错误；D如果，因为甲有初速度，所以最后甲的速度会比乙快，一
12、定可以追上，追上后甲的速度大，那么乙不可能在追上甲，即相遇一次，故D错误。故选AB。11. 如图所示，一长度l未知的轻杆，一端穿在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量m未知的小球，整个装置绕O点在竖直面内转动。小球通过最高点时，轻杆对小球的弹力F与其速度平方v2的关系如图所示，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（）A. 轻杆长度B. 小球质量C. 当时，轻杆中的弹力表现为向下的拉力D. 仅换用长度较短的轻杆做实验，图线b点的位置不变【答案】BD【解析】【详解】B在最高点，当速度为零时，向心力为零，小球的重力与轻杆对小球的弹力大小相等，方向相反，故据图可知-b=mg解得球的质量为故B正确；A在
13、最高点，重力和杆的作用力的合力充当向心力，由牛顿第二定律可得化简可得由图象的斜率可得解得轻杆的长度为故A错误；C由图可知，当时，轻杆中的弹力为零，故由竖直平面内的圆周运动的临界条件可知当时，轻杆中的弹力表现为向上的支持力，C错误；D由于截距的大小等于球的重力大小，故仅换用长度较短的轻杆做实验，图线b点的位置不变，D正确。故选BD。12. 如图所示，a是地球赤道上还未发射的卫星，b是2020年5月我国以“一箭三星”方式成功发射的“北斗三号工程”组网卫星，c是地球同步卫星，下列说法正确的是（ ）A. 相同时间内北斗卫星b和地球同步卫星c转过的弧长相等B. 北斗卫星b的运行周期可能为13小时C. 地
14、球同步卫星c在6h内转动的圆心角是D. 地球同步卫星c的向心加速度大于a随地球自转的向心加速度【答案】BD【解析】【详解】A根据万有引力提供向心力，有解得由图可知，所以所以相同时间内，b转过的弧长更大，故A错误；B同步卫星的周期为24h，近地轨道卫星周期约为84min，卫星b的轨道比近地卫星高，比同步卫星低，则其周期，则其周期可能为13h，故B正确；C地球同步卫星c在6h内转动的圆心角为故C错误；Da和c同轴转动，角速度相等，根据可知，地球同步卫星c的向心加速度大于a随地球自转的向心加速度，故D正确。故选BD。13. 我们通常认为太阳系八大行星是以太阳为中心做圆周运动，但实际上木星并非绕太阳的
15、中心旋转，而近似是太阳和木星均以太阳和木星的连线上的一点为中心旋转。天文观测发现该点到太阳中心的距离与该点到木星中心的距离之比约为0.001，木星和太阳旋转的周期约为11.8年。若忽略其他行星对太阳和木星运行的影响，太阳和木星均可看做质量分布均匀的球体。由这些数据和引力常量可估算（）A. 太阳和木星旋转速率之比B. 太阳和木星旋转速率之和C. 太阳和木星的总质量D. 太阳与木星质量之比【答案】AD【解析】【详解】AB设太阳、木星与旋转中心点距离分别为、太阳和木星旋转速率分别为、，根据可知太阳和木星的旋转周期T已知，为太阳和木星之间的距离，由于无法求出，则无法求出，故A正确，B错误；CD设太阳、
16、木星的质量分别为、，它们之间的万有引力提供向心力，对太阳得对木星得联立得联立得角速度可根据求出，由于无法求出，则无法求出，故C错误，D正确。故选AD。14. 如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端叠放两个质量均为M的物体A、B(B物体与弹簧连接），弹簧的劲度系数为，初始时物体处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在物体A上，使物体A开始向上做加速度为的加速运动，测得两个物体的图像如图乙所示（重力加速度为），则（）A. 施加外力前，弹簧的形变量为B. 外力施加的瞬间，A、B间的弹力大小为C. A、B在时刻分离，此时弹簧弹力为D. 弹簧恢复到原长时，物体B速度达到最大值【答案】ABC【解
17、析】【详解】A施加F前，物体AB整体平衡，根据平衡条件，有解得弹簧的形变量为故A正确；B施加外力F的瞬间，对B物体，根据牛顿第二定律，有其中解得故B正确；C物体A、B在t1时刻分离，此时A、B具有共同的速度v和加速度a，且AB之间的弹力FAB=0，对B根据牛顿第二定律可得解得故C正确；D当F弹=Mg时，物体B达到最大速度，故D错误。故选ABC。15. 如图所示，粗糙斜面体C静止在水平地面上，轻质细线跨过滑轮其顶端的光滑定滑轮。细线一段拴接物块A，另一端与另外两根细线结于O点，形成死结。结点O下方细线悬挂B物块，左端细线用一水平力F拉住，静止时，滑轮左边细线与竖直方向成角。现保持O点的位置不变，
18、沿顺时针方向缓慢调整力F的方向直至竖直，期间所有物体均保持静止，则在此过程中说法正确的是（）A. 水平拉力F一直增大B. 细线对物块A的拉力一直增大C. 地面对斜面体C的摩擦力一直增大D. 斜面对A的摩擦力可能先减小后增大【答案】D【解析】【详解】AB以结点O为研究对象，受到三段绳子拉力，如图所示，保持O点的位置不变，沿顺时针方向缓慢调整力F的方向直至竖直，由图可知，F先减小后增大，物块A所受细绳的拉力大小一定一直减小，故AB错误；C以斜面和A物体为研究对象，地面对斜面的摩擦力大小由于T一直减小，所以f减小，故C错误；D如果A开始受到的摩擦力方向沿斜面向下，则绳子拉力T减小到零的过程中，物块A
19、所受斜面的摩擦力大小先减小后反向增大，故D正确。故选D。16. 如图所示，一水平的浅色长传送带上放置一质量为m的煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为。初始时，传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度a开始运动，当其速度达到v后，便以此速度做匀速运动。经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动，关于上述过程，以下判断正确的是（重力加速度为g）（）A. 与a之间一定满足关系B. 煤块从开始运动到相对于传送带静止经历的位移为C. 煤块从开始运动到相对于传送带静止经历的时间为D. 黑色痕迹的长度为【答案】CD【解析】【详解】A要发生相对滑动，传送带
20、的加速度需大于煤块的加速度，即则有故A错误；BC当煤块的速度达到时，经历的时间经过的位移故B错误，C正确；D此时传送带的位移则黑色痕迹的长度故D正确。故选CD。二、实验题17. 为了测量木块与木板间的动摩擦因数，某小组使用位移传感器设计了如图甲所示实验装置，让木块从倾斜木板上一点A由静止释放，位移传感器可以测出木块到传感器的距离位移传感器连接计算机，描绘出滑块相对传感器的位移x随时间t变化的规律，如图乙所示。（1）0.4s时木块的速度v_m/s，木块的加速度a_m/s2。（2）为了测定动摩擦因数，还需要测量的量是_。（已知当地的重力加速度g）（3）为了提高木块与木板间动摩擦因数的测量精度，下列
21、措施可行的是_。AA点与传感器距离适当大些B木板的倾角越大越好C选择体积较大的空心木块D传感器开始计时的时刻必须是木块从A点释放的时刻【答案】 (1). 0.4 (2). 1 (3). 倾斜木板与水平面的夹角（或者A点到位移传感器的高度） (4). A【解析】【详解】(1)1由于木块做匀加速运动，0.4s时刻的速度等于0.2s0.6s这段时间的平均速度2在0.2s0.4s和0.4s0.6s这两段时间内，根据可得(2)3根据牛顿第二定律两边消去质量m，因此需要测量倾斜木板与水平面的夹角(3)4 AA点与传感器距离适当大些，可以测量出更多地点，从而提高加速度准确程度，A正确；B木板的倾角过大，使得
22、摩擦力太小，加速度太大，加速度稍有误差，就会使动摩擦因数误差增大，B错误；C选择体积较大的空心木块，使空气阻力增大，造成测量动摩擦因数不准确，C错误；D测量加速度大小时，与初速度大小无关，因此有、无初速度与测量木板间动摩擦因数的精确的无关，D错误。故选A。18. 某同学采用如图装置来验证当外力一定时加速度和质量的关系，左右等高的水平桌面上都有一端带滑轮的长木板，木板上都固定有打点计时器，质量分别为m1和m2的两个小滑块通过一条细绳绕过各自长木板上的定滑轮相连，动滑轮下吊有沙桶，调整装置使m1和m2在同一直线上，并使细线与长木板平行，两个小滑块都与穿过打点计时器限位孔的纸带相连。(1)本次实验中
23、需要满足沙和沙桶的总质量远小于滑块质量这个条件吗？_（填写“需要”或“不需要”）(2)去掉细线，分别垫高长木板一端平衡摩擦力。连接细线，调整沙桶中沙子的质量，接通两个打点计时器的电源，然后从静止释放沙桶，同时得到对应的甲乙两条纸带，纸带上相邻两个计数点间还有4个点未画出，实验时使用的交流电的频率为50Hz，其中乙图中第三个计数点未画出，通过纸带计算两个加速度a1 =_m/s2 ，a2 =_m/s2（均保留三位有效数字）(3)由计算可知m1_ m2（ 选填“”、“或“=）。【答案】 (1). 不需要 (2). 1.30 (3). 0.737 (4). 【解析】【详解】(1)1沙桶对绳子拉力提供左
24、右两边相等的拉力，这个拉力不需要知道具体数值，所以不必须满足沙子和沙桶的总质量远小于滑块质量。(2)23对于甲纸带根据逐差法求得对乙纸带x45-x12=3a乙T2得a乙=0.737m/s2(3)4根据牛顿第二定律拉力相等m1a1= m2a2质量小则加速度大，则m1 m2三、计算题19. 如图所示，质量的木块A套在水平杆上，并用轻绳将木块A与质量的小球相连。今用与水平方向成角的力，拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中M、m相对位置保持不变，取重力加速度大小，求：（1）运动过程中轻绳与水平方向的夹角；（2）木块与水平杆间的动摩擦因数。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）设轻绳对小球的拉力
25、为，对小球受力分析，由平衡条件可得联立上式解得， （2）以木块和小球组成的整体为研究对象，由平衡条件得又 联立解得20. 风洞实验室中可产生方向、大小都可以调节控制的各种风力。如图所示为某风洞里模拟做实验的示意图。一质量为1kg的小球套在一根固定的直杆上，直杆与水平面夹角为30。现小球在F=20N的竖直向上的风力作用下，从A点静止出发沿直杆向上运动，已知杆与球间的动摩擦因数。试求：(1)小球运动的加速度a1；(2)若F作用1.2s后撤去，小球上滑过程中距A点最大距离Xm。(3)若从撤去风力F开始计时，小球经多长时间将经过距A点上方为2.25m的B点。【答案】(1) 2.5 m/s2，方向沿杆向
26、上； (2) 2.4m； (3)0.75s【解析】【详解】(1)在风力F作用时有：（Fmg）sin30（Fmg）cos30=ma1a1=2.5 m/s2方向沿杆向上(2)F作用1.2s时小球速度v=a1t1=3 m/s小球的位移 撤去力F后，小球上滑时有mgsin30+mgcos30=ma2a2=7.5 m/s2因此小球上滑时间 上滑位移则小球上滑的最大距离为sm=s1+s2=2.4m(3)在上滑阶段通过B点sABs1=v1 t3 通过B点时间t3=0.2 s另t3=0.6s （舍去）小球返回时有：mgsin30mgcos30=ma3a3=2.5 m/s2小球由顶端返回B点时有smsAB= 通
27、过通过B点时间t2+t4=0.75s21. 2020年7月23日12时41分，我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭将我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空，飞行2000多秒后，成功将探测器送入预定轨道，开启火星探测之旅，迈出了我国自主开展行星探测的第一步。如果火星探测器先绕火星运动，再落到火星表面探测：测得其绕火星在半径为r的圆轨道上运动时的周期为T；着陆器降落到火星表面后，需经过多次弹跳才能停下来，假设着陆器第一次落到火星表面被弹起后，到达最高点的高度为h，此时它的速度方向是水平的，速度大小为v0。火星可视为半径为R的均匀球体，不计火星的大气阻力和火星自转的
28、影响。求：(1)着陆器第二次落到火星表面时速度的大小；(2)在火星表面发射火星卫星的最小发射速度。【答案】(1)；(2)【解析】【详解】(1)探测器在轨道运动时，由万有引力提供向心力，可得火星表面的物体有联立解得火星表面的重力加速度为着陆器第二次落到火星表面时竖直分速度大小为第二次落到火星表面的速度大小为联立解得(2)在火星表面发射火星卫星的最小发射速度也即卫星在火星表面附近轨道运行速度，由重力提供向心力，可得联立方程，解得22. 如图所示，在倾角为 = 37的固定长斜面上放置一质量M = 2 kg、长度L1 = 2.5 m的极薄平板 AB，平板的上表面光滑，其下端 B 与斜面底端C 的距离L
29、2 = 16.5 m在平板的上端A 处放一质量m = 0.5 kg 的小滑块（视为质点），将小滑块和薄平板同时无初速释放设薄平板与斜面之间、小滑块与斜面之间的动摩擦因数均为 = 0.5，已知sin37 = 0.6，cos37 = 0.8，g 取 10 m/s2，求：（1）小滑块在平板上和在斜面上滑动时的加速度各为多大？（2）小滑块滑到斜面底端C时，薄平板下端B距离小滑块的距离L为多少？【答案】（1）2 m/s2（2）10m【解析】（1）小滑块在平板AB上运动时mgsin37=ma1得a1=6m/s2 小滑块在斜面上运动时mgsin37-mgcos37=ma2得a2=2 m/s2（2）小滑块在平
30、板AB上运动时，设平板AB的加速度为a3，则Mgsin37（Mg+mg）cos37=Ma3解得a3=1 m/s2 设滑块离开平板时平板下滑的距离为x，所用时间为t1x= L1+x=解得x=0.5m，t1=1s 滑块滑离平板后，平板运动的加速度为a4，由Mgsin37Mgcos37Ma4， 解得a4=a2=2 m/s2 滑块滑离平板时的速度为v1，则v1=a1t1=6 m/s此时木板的速度为v2，则v2=a3t1=1 m/s设滑块离开平板后滑到斜面底端C所用的时间为t由L2-x=v1t+解得t=2 s 在这段时间平板下滑的距离x1=v2t+=6m则平板下端距离小滑块的距离L =L2-x-x1=10m