北京首都师范大学附属密云中学2020-2021学年高三物理期末试题含解析

北京首都师范大学附属密云中学2020-2021学年高三物
理期末试题含解析
一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意
1. 一条机动船渡过一条宽度均匀的平直河流，若其在静水中的速度为，河水的流速为，且>，则
A．船的运动轨迹垂直于河岸时，渡河所用时间最短
B．船的运动轨迹垂直于河岸时，渡河位移最小
C．为保证船渡河所用时间最短，船的位移大小比河的宽度要大些
D．为保证船渡河所用时间最短，船的位移大小要与河的宽度相等
参考答案：
BC
2. 某人在平直公路上骑自行车，见前方较远处红色交通信号灯亮起，他便停止蹬车，此后的一小段时间内，自行车前轮和后轮受到地面的摩擦力分别为和，则（）．
A．向后，向前B．向前，向后
C．向后，向后D．向前，向前
参考答案：
答案：C
3. 质量为的物体从静止以的加速度竖直上升，对该过程下列说法中正确的是()
A．物体的机械能增加 B．物体的机械能减少
C．重力对物体做功D．物体的动能增加
参考答案：
D
4. 如图所示，一质量为的铁块套在倾斜放置的杆上，铁块与杆之间的动摩擦因
数，且最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等.杆与水平方向成角，一轻绳
一端连接在铁块上，一端连在一质量的小球上，一水平力作用在小球上，连接铁块与绳的轻绳与杆垂直，铁块和小球都处于静止状态，取g=10m/s2.则
A.拉力的大小为N
B.铁块所受的摩擦力大小为15N
C.若将在图示的平面内沿逆时针方向缓慢地转过300，此过程中铁块受到的摩擦力逐渐减小
D.若将连接铁块与轻绳之间的轻绳突然剪断，则铁块受到的摩擦力将减小
参考答案：
【知识点】物体的受力分析和共点力平衡。

B4
【答案解析】D。

对小球进行受力分析，建立平衡方程得：设绳对小球的作用力为T，则：联立解得：。

由此计算可
知A错；隔离A分析可得：，由此计算可知B答案错；当将在图示的平面内沿逆时针方向缓慢地转过300，整个系统仍保持平衡状态，此过程中铁块受到的摩擦力大小和方向保持不变，C错；当连接铁块与轻绳之间的轻绳突然剪断，绳对A的作用力迅速为零，A从静止状态变为滑动状态，此时铁块受到的摩擦力将减小，D正确，故本题选择D答案。

【思路点拨】本题重点是对A、B两物体进行受力分析，根据平衡条件列方程得出各力情
况；然后要从动态平衡分析C答案；对D答案绳剪断时，绳作用力为零，杆对A垂直杆方向的作用力发生变化，它的运动状态也即将发生变化，也就是摩擦力大小发生变化，由此选择答案。

5. （多选）如图所示为皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径是4r，小轮的半径是2r。

b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和d 点分别位于小轮和大轮的边缘上。

若在传动过程中，皮带不打滑，则
A. 四点中d点的线速度最大
B．四点中a点的角速度最大
C．b、c、d三点的线速度大小相等
D. a点和d点的向心加速度大小相等
参考答案：
ABD
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 在“探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系”时，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计数器打上的点计算出．
(1)当M与m的大小关系满足_________时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力．
(2)一组同学在先保持盘及盘中砝码的质量一定，探究加速度与质量的关系，以下做法错误的是________．
A．平衡摩擦力时，不应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源
D．小车运动的加速度可用天平测出m以及小车的质量M，直接用公式a＝求出． (3)在保持小车及车中砝码的质量M一定，探究加速度与所受合外力的关系时，由
于平衡摩擦力时操作不当，某同学得到的a－F关系如图所示(a是小车的加速度，F 是细线作用于小车的拉力)．其原因；
参考答案：
(1) m《M (2)CD (3)平衡摩擦力时，长木板的倾角过大了
7. 光电门传感器也是一种研究物体运动情况的计时仪器，现利用图甲所示装置设计一个“验证物体产生的加速度与合外力、质量关系” 的实验，图中NO是水平桌面，PO是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上的两个光电门。

小车上固定着用于挡光的窄片，让小车从木板的顶端滑下，光电门连接数据采集器，并把数据采集器和计算机连接，打开软件。

①已知窄片的宽度为d（L远大于d），计算机显示的光电门1、2的挡光时间分别为t1、t2。

②用米尺测量光电门间距为L，则小车的加速度表达式a= (各量均用①②里的字母表示)。

③该实验把砂和砂桶m拉车的力当作小车的合力。

由于所用导轨摩擦力较大，必须平衡摩擦力，方法是。

④该实验中，让小车质量M不变时，探究a与F 关系，使用的探究方法是
______________。

有位同学通过测量，作出a—F图线,如图乙中的实线所示。

试分析：
乙图线不通过坐标原点的原因是；
乙图线上部弯曲的原因是；
参考答案：
．a=(d2/t22-d2/t12)/2L；
调出一个合适的斜面；
控制变量法；
木板夹角过大；
m<<M的条件未能很好满足；
8. 下表是按照密立根的方法进行实验时得到的某金属的UC和v的的几组数据。

(UC是遏制电压)
v/l014Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501
请根据上表的数据在答题纸对应的坐标中作出UC-v图象；从图象中可知这种金属的截止频率为；已知e=1.6010-19C，用给出的数据结合图象算出普朗克常量为。

参考答案：
9. （单选）远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃．随着人类文
明的进步，出现了“钻木取火”等方法．“钻木取火”是通过__________方式改变物体的内能，把__________转变为内能．
参考答案：
10. 如图所示，轻质弹簧的劲度系数为k，小球质量为m，平衡时小球在A处，今用力压小球
至B处，使弹簧缩短x，则此时弹簧的弹力为。

参考答案：
m g + k x
11. 某实验小组设计了如图甲所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图线，如图乙所示。

滑块和位移传感器发射部分的总质量m= kg；滑块和轨道间的动摩擦因数μ= 。

（重力加速度g取10m／s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
参考答案：
0.5 0.2
12. 在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时，采用如图所示的实验装置．小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示．
①当M与m的大小关系满足________时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力．
②某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是________．
A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源
D．用天平测出m以及小车质量M，小车运动的加速度可直接用公式a＝求出
③另两组同学保持小车及车中的砝码质量M一定，探究加速度a与所受外力F的关系，由于他们操作不当，这两组同学得到的a－F关系图象分别如图1和图2所示，其原因分别是：
图1图2
图1： ____________________________________________________；
图2： _____________________________________________________.
参考答案：
①m?M （2分）②B （2分）
③图1：m过大(或M过小)，造成m不是远小于M （2分）
图2：没有平衡摩擦力或木板的倾角过小（2分）
13. 如图所示，一农用水泵装在离地面一定高度处，其出水管是水平的，现仅有一钢卷尺，请你粗略地测出水流出管口的速度大小和从管口到地面之间在空中水柱的质量（已知水的密度为ρ，重力加速度为g）：
（1）除了已测出的水管内径L外，你需要测量的物理量是（写出物理量名称和对应的字母）：
；
（2）水流出管口的速度表达式为；（请用已知量和待测量的符号表示）
（3）空中水的质量的表达式为．（请用已知量和待测量的符号表示）
参考答案：
（1）水平位移s，管口离地的高度h；（2）；（3）m=．
【考点】平抛运动．
【分析】根据高度求出平抛运动的时间，结合水平位移和时间求出初速度．根据水质量的表达式确定需要测量的物理量．
【解答】解：（1）水流出水管后做平抛运动，需要测出水的：水平位移s，管口离地的高度h；
（2）水管距地高度h，水柱的水平射程S，设水在空中的运动时间为t，
水做平抛运动，在水平方向：s=vt，在竖直方向：h=，
则水在空中运动的时间t=，水的初速度．
（3）空中水的质量表达式m=×=．
故答案为：（1）水平位移s，管口离地的高度h；（2）；（3）m=．
【点评】本题关键是明确实验原理，运用平抛运动的模型列式分析，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，较难．
三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 如图所示，质量不同的两个物体A和B，用跨过定滑轮的细绳相连．开始时B 放在水平桌面上，A离地面有一定的高度，从静止开始释放让它们运动，在运动过程中B始终碰不到滑轮，A着地后不反弹．滑轮与轴处摩擦不计，绳子和滑轮质量不计．用此装置可测出B物体与水平桌面间的动摩擦因数μ．
（1）在本实验中需要用到的测量工具
是；
需要测量的物理量
是
（详细写出物理量名称及符号）
（2）动摩擦因数的表达式为μ=
参考答案：
15. 右下方的U-I图像中的直线a是由5节完全相同的电池串联而成的电源A的U-I关系曲线，直线b是定值电阻B的U-I关系曲线，由图可知，每一节电池的电动势为______________V，下表是由某种材料制成的元器件C两端所施加的电压和相应所通过电流值，由这些数据可知，元器件C的电阻值随通过电流的增大而______________（填写变化情况）；如果把定值电阻B和元器件C并联后接在电源A两端，由图线可知：通过B电阻的电流大小为______________A，此时器件C的电功率为______________W。

参考答案：
1.5，增大，0.3，0.15
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 《愤怒的小鸟》是一款时下非常流行的游戏，故事也相当有趣，如图甲，为了报复偷走鸟蛋的肥猪们，鸟儿以自己的身体为武器，如炮弹般弹射出去攻击肥猪们的堡垒。

某班的同学们根据所学的物理知识进行假设：小鸟被弹弓沿水平方向弹出，如图乙所示。

若
h1=3.6m，=2.4m，h2=1.8m，平台左侧距小鸟弹出位置的距离=1.2m，小鸟的质量m=1kg。

（g取10m/s2）
（1）要使小鸟飞出能直接打中肥猪的堡垒，小鸟飞出的初速度多大。

（2）如果小鸟弹出后，先掉到平台上，接触平台瞬间竖直速度变为零，水平速度不变，
小鸟在平台上滑行一段距离后，总能打中肥猪的堡垒，平台的动摩擦因数应该满足什么条件。

参考答案：
17. 让小球从斜面的顶端滚下（如图所示标出了不同时刻小球沿斜面滚下的位置），求：
（1）粗略计算小球在A点和B点的瞬时速度；
（2）小球运动的加速度。

参考答案：
(1) v A=0.8 m/s v B=1.0m/s (2)a=2 m/s2
18. 如图所示，由于街道上的圆形污水井盖破损，临时更换了一个稍大于井口的红色圆形平板塑料盖。

为了测试因塑料盖意外移动致使盖上的物块滑落入污水井中的可能性，有人做了一个实验：将一个可视为质点、质量为m的硬橡胶块置于塑料
盖的圆心处，给塑料盖一个沿径向的水平向右的初速度，实验的结果是硬橡胶块恰好与塑料盖分离。

设硬橡胶块与塑料盖间的动摩擦因数为，塑料盖的质量为2m、半径为R，假设塑料盖与地面之间的摩擦可忽略，且不计塑料盖的厚度。

（1）求硬橡胶块与塑料盖刚好分离时的速度大小为多少？
（2）通过计算说明实验中的硬橡胶块是落入井内还是落在地面上。

参考答案：
（1）设硬橡胶块与塑料盖恰好分离时，两者的共同速度为，从开始滑动到分离经历时间为t，在此期间硬橡胶块与塑料盖的加速度大小分别为a1、a2，由牛顿第
二定律得：① （2分）② （2分）
③（2分）由以上各式得④（2分）
（2）设硬橡胶块与塑料盖恰好分离时，硬橡胶块移动的位移为，取硬橡胶块分析，应用动能定理得⑤（3分）
由系统能量关系可得⑥（3分）
由④⑤⑥式可得⑦（3分）因，故硬橡胶块将落入污水井内。