2020-2021学年河南省高一(下)第三次联考物理试卷

2020-2021学年河南省高一（下）第三次联考物理试卷
一、择题：本题共12小题，每小题5分，共60分。

在每小题给出的四个选项中，第1～8小题只有一个选项正确，第9～12小题有多个选项正确。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。

1．（5分）下列有关物理知识和史实的说法，正确的是（）
A．做圆周运动的物体，其所受合力的方向必定指向圆心
B．万有引力定律由牛顿发现，引力常量由卡文迪许测定
C．在地面发射地球卫星，发射速度必须大于第二宇宙速度
D．伽利略通过整理大量的天文观测数据得出了行星的运动规律
2．（5分）如图所示，从离地面某一高度处以初速度v0水平抛出一个小球，小球落在竖直墙壁上，若仅将小球的初速度增大为原来的2倍，不计空气阻力，则小球两次平抛运动的（）
A．加速度之比为2：1B．水平位移之比为2：1
C．运动时间之比为2：1D．下落高度之比为2：1
3．（5分）如图所示，小球的质量为m，悬线的长为L（可视为质点）静止于A点.现把小球缓慢拉至B处，悬线始终绷紧，重力加速度大小为g，以O点所在的水平面为零势能面，下列说法正确的是（）
A．小球的重力势能逐渐减小
B．小球的重力势能增加量为
C．小球在A处的重力势能为mgL
D．小球在B处的重力势能为
4．（5分）一皮带传动装置如图所示，图中a、b、c分别为轮边缘上的三点，已知R a＜R b＜R c，在传动过程中皮带
不打滑，则（）
A．a点的角速度比b点的角速度小
B．b点的线速度比c点的线速度大
C．b点的角速度比c点的角速度大
D．b点的向心加速度比c点的向心加速度小
5．（5分）如图所示，一刚性直杆一端可绕固定转轴O无摩擦转动，另一端A点靠在物块上，物块向左运动的速率为v，直杆端点A的速度为（）
A．B．vsinθC．D．vcosθ
6．（5分）“天琴计划”是中国科学院发起的一个科研计划，旨在探测引力波。

发射微重力技术实验卫星“太极一号”
是该计划的一部分，现已成功完成。

“太极一号“卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为地球半径的n倍，地球表面的重力加速度大小为g，则“太极一号”卫星的运行周期为（）
A．B．C．D．
7．（5分）如图所示，一质量为m的人在水平路面上骑着质量为M的自行车，在水平面内做半径为R的匀速圆周运动。

由于圆周运动的半径R较大，自行车的线速度大小为v，重力加速度大小为g（）
A．m B．
C．D．
8．（5分）一轻质弹簧的弹力与弹簧形变量之间的关系如图甲所示。

将该弹簧下端固定在水平地面上，一质量为1.8kg 的物体在外力作用下缓慢放在弹簧的上端，待物体稳定后撤去外力，弹簧处在弹性限度内，如图乙所示。

取重力加速度大小g＝10m/s2，则下列说法正确的是（）
A．弹簧的压缩量为30cm
B．弹簧的长度越长，弹簧的弹性势能越大
C．此过程中弹簧弹力对物体做的功为0.54J
D．物体静止时，弹簧的弹性势能为0.27J
9．（5分）一物体在光滑水平面上做匀速直线运动，某时刻对该物体施加一水平恒力作用，则关于物体此后的运动及该力做功的判断可能正确的是（）
A．物体做直线运动，该力对物体做正功
B．物体做直线运动，该力对物体先做正功后做负功
C．物体做曲线运动，该力对物体做正功
D．物体做曲线运动，该力对物体先做负功后做正功
10．（5分）在浩瀚的宇宙中，地球只是众多行星中的一颗，假设在太阳系外有另一颗行星X，它的半径是地球半径的一半，忽略行星的自转影响（）
A．X行星表面的重力加速度大小为地球的
B．X行星表面的重力加速度大小为地球的4倍
C．X行星的第一宇宙速度大小为地球的倍
D．X行星的第一宇宙速度大小为地球的2倍
11．（5分）如图所示，一装置在大小为F的恒定外力的作用下沿水平方向向左以速度v做匀速直线运动，物体甲的质量为m，物体甲始终与斜面体乙保持相对静止，重力加速度大小为g，对于这一过程，下列说法正确的是（）
A．斜面体乙对物体甲的支持力对物体甲做负功
B．斜面体乙对物体甲的静摩擦力对物体甲做负功
C．物体甲所受重力的功率为mgv
D．恒定外力对斜面体乙做的功为Fx
12．（5分）如图所示，竖直面内一长度为R的轻绳一端系于O点，另一端拴着质量为m且可视为质点的小球，小球恰好在竖直面内做圆周运动，A为轨迹圆的最高点，且OC＝R。

重力加速度大小为g，某次小球刚通过最高点后，就立即在C点固定一颗小钉子，则（）
A．小球通过最高点时的速度大小为
B．绳子接触钉子的瞬间绳上的拉力大小为
C．若绳在小球运动到A点时断了，经过时间，小球到达与圆心等高的位置
D．若绳在小球运动到A点时断了，小球到达与B点等高的位置时的速度大小为
二、解答题（共5小题，满分50分）
13．（6分）一质量为m的苹果静止在水平地面上时对地面的压力为F1，则地球表面的重力加速度可以表示为；月球绕地球的运动可以看成是匀速圆周运动，月球绕地球运动的周期为T，月球和地球间的距离为r；地球可以看成是质量均匀、半径为R的均匀球体，如果我们能验证F1＝，那我们就证明了地球与月球间的吸引力与地球对树上苹果的吸引力是同一种性质的力。

14．（8分）某研究小组利用频闪照相机研究小钢球平抛运动的规律，实验中得到的频闪照片如图所示，A、B、C 均为拍摄到的位置，闪光频率为f。

（1）根据图中的表格可知，当地的重力加速度g的大小为。

（2）根据图中的表格可知，小钢球通过B点时竖直方向的分速度v y大小为。

（3）某同学通过观察照片，认为小钢球平抛运动的初始位置为K点，他的判断是（选填“正确”或“错误”）的。

15．（10分）一物体在水平面内运动，图甲为该物体在x轴方向上的分速度v x随时间t变化的图像，图乙为该物体在y轴方向上的分速度v y随时间t变化的图像。

求：
（1）t1＝1.6s时，物体的速度大小；
（2）t1＝1.6s时，物体的速度方向与x轴正方向的夹角的正切值；
（3）0～3s内物体沿x轴方向上的分位移和沿y轴方向上的分位移的大小关系。

16．（12分）如图所示，A是地球的一颗同步卫星，O为地球中心，地球自转周期为T0。

另一卫星B的圆形轨道也位于赤道平面内，且距地面的高度h＝R，地球表面的重力加速度大小为g
（1）卫星A距地面的高度h x；
（2）卫星B的运行周期T1；
（3）某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A三点在同一直线上），若卫星B运行方向与地球自转方向相同，求A、B两卫星两次相距最近的最短时间间隔Δt。

（用T0和T1表示）
17．（14分）一质量为800kg的新能源汽车从静止开始在平直公路上启动，汽车所受阻力恒为600N，利用传感器测得此过程中不同时刻汽车的牵引力F与对应的速度v图像如图所示，图中AB、BC段均为直线，有些纵坐标未知。

当汽车的速度大小为10m/s时，汽车的加速度大小为0.6m/s2，此时汽车的功率为额定功率。

求：（1）该汽车的额定功率P0；
（2）汽车匀加速运动的时间t1和行驶中的最大速度v m。

2020-2021学年河南省高一（下）第三次联考物理试卷
试题解析
一、择题：本题共12小题，每小题5分，共60分。

在每小题给出的四个选项中，第1～8小题只有一个选项正确，第9～12小题有多个选项正确。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。

1．【解答】解：A、做匀速圆周运动的物体所受合力的方向必定指向圆心，故A错误；
B、根据物理学史可知，卡文迪许测定了万有引力常量；
C、在地面发射地球卫星，故C错误；
D、开普勒通过整理第谷多年观测的大量的天文观测数据得出了行星的运动规律。

故选：B。

2．【解答】解：A、小球两次平抛运动的加速度均为g，故A错误；
B、由图可知，故B错误；
C、设水平位移为x0，则第一次的运动时间：t1＝，第二次的运动时间：t2＝，则t1：t2＝7：1，故C正
确；
D、小球在竖直方向做自由落体运动可知1：h8＝：＝4：6。

故选：C。

3．【解答】解：A、小球的高度升高，故A错误；
B、小球的重力势能增加量为；
C、A点在零势能的下方L处，故C错误；
D、B点在零势能面下方，故小球在B处的重力势能为。

故选：B。

4．【解答】解：A、由于a，故a，根据公式：v＝ωr 可知，半径越大的角速度越小，故A错误；
B、a、c两点角速度相等，半径越大，所以c点的线速度比a点的线速度大、b两点的线速度大小相同，故B错
误；
C、据A分析可知：a点的角速度比b点的角速度大、c两点角速度相等，故C错误；
D、根据a＝，半径越大，所以a点的向心加速度比b点的向心加速度大2R，角速度相同时，向心加速度越
大，综上可得：b点的向心加速度比c点的向心加速度小。

故选：D。

5．【解答】解：如下图，将A点的速度分解：
根据运动的合成与分解可知，接触点A的实际运动，该运动由水平向左的分运动和竖直向下的分速度组成A＝，为A点做圆周运动的线速度，BCD错误。

故选：A。

6．【解答】解：对于“太极一号“卫星，轨道半径为：r＝nR
根据万有引力提供向心力可得：＝mnR
在地球表面，对于质量为m′的物体＝m′g
联立解得：T＝，故A正确。

故选：A。

7．【解答】解：人做匀速圆周运动，则人的合外力提供向心力合＝m
设自行车对人的作用力大小为F，根据力的合成规律有：F合＝
联立解得自行车对人的作用力大小为：F＝m
所以B正确；ACD错误；
故选：B。

8．【解答】解：A、由图示图象可知N/m＝600N/m
设弹簧的压缩量为x，物体静止处于平衡状态
代入数据解得：x＝0.03m＝4cm，故A错误；
B、弹簧的弹性势能由弹簧的劲度系数和形变量决定，弹簧的弹性势能不一定越大；
C、由图示图象可知x＝﹣，故C错误；
D、克服弹力做功转化为弹簧的弹性势能，物体静止时弹簧的弹性势能E p＝﹣W＝0.27J，故D正确。

故选：D。

9．【解答】解：A、一物体在光滑水平面上做匀速直线运动，当恒力方向与速度方向相同时，该力做正功；
B、当恒力方向与速度方向相同时，该力做正功，该力先做负功，此后该力做正功；
C、当该力方向与速度方向不在同一直线上，该力做正功；
D、当该力方向与速度方向不在同一直线上，该力先做负功后做正功；
故选：ACD。

10．【解答】解：AB、忽略行星的自转影响，有
G＝mg
整理可得g＝G
根据题意可知，行星X质量与地球相同，故＝，代入数据可得，即X行星表面的重力加速度大小为地球的4倍，B正确；
CD、设行星的第一宇宙速度为v，有
mg＝m
整理可得v＝
故＝，代入数据可得＝倍，故C正确。

故选：BC。

11．【解答】解：
根据题意画出甲的受力示意图如图所示
A、由于甲随乙一起向左匀速直线运动，甲所受支持力垂直于斜面向上，支持力对甲做正功
B、甲的位移方向向左，摩擦力与位移方向夹角为钝角，故B正确
C、重力方向竖直向下，过程中重力不做功，故C错误
D、作用在乙上的恒定外力为F，根据W＝Fx，故D正确
故选：BD。

12．【解答】解：A.小球恰好通过最高点，由重力完全提供向心力
mg＝m
则得
v A＝
故A错误；
B.绳子接触钉子的瞬间，圆心为C点，对小球由牛顿第二定律得
F+mg＝
解得绳子对小球的拉力大小
F＝
由牛顿第三定律知绳子上的拉力大小为mg；
C.若绳在小球运动到A点时断了，小球开始做平抛运动，有
R＝
可得
t＝
故C正确；
D.若绳在小球运动到A点时断了，设小球到达与B点等高的位置时的速度大小为v
mg•8R＝﹣
可得
v＝
故D正确。

故选：BCD。

二、解答题（共5小题，满分50分）
13．【解答】解：质量为m的苹果静止在地面上时，对地面的压力大小等于其重力1＝mg，解得地球表面重力加速度g＝
月球绕地球做匀速圆周运动，其向心加速度大小为a＝rω2＝r（）2＝
忽略地球的自转，物体在地球上受到的重力等于地球对物体的引力4＝mg＝，解得GM＝
月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对其吸引力提供，则，解得GM＝
故有，整理可得：F8＝
故答案为：，，；
14．【解答】解：（1）由题意ABC相邻两点的时间T＝，从水平方向看，从竖直方向上看，由逐差公式Δy＝gT2得到g＝＝2Lf2；
（2）B点是AC两点的时间中点，所以B点的竖直分速度等于AC两点竖直平均速度y＝＝＝4Lf；
（3）在上一问的基础上，可以求出平抛的初速度v0＝＝2Lf。

再可以求出从抛出到B点的时间t B＝＝＝，则从抛出到B点的水平位移x B＝v3t B＝2Lf×＝3L B ＝＝＝4L
所以抛出点的位置相对于B点水平左移4L，竖直上移7L，所以他的判断是正确的。

故答案为：（1）2Lf2；（2）8fL；（3）正确
15．【解答】解：（1）由题图甲可知，t1＝1.3s时，物体在x轴正方向上的分速度的大小v x1＝4m/s 由题图乙可知，t＝6s后物体的加速度大小
a2＝＝m/s6＝5m/s2
t2＝1.6s时，物体在y轴正方向上的分速度的大小
v y7＝a2（t1﹣t7）＝5×（1.6﹣1）m/s＝3m/s
t4＝1.6s时，物体的速度大小
v6＝＝m/s＝7m/s
（2）t1＝1.4s时，物体的速度方向和x轴正方向的夹角为α，则
tan＝
（3）0～7s内物体沿x轴方向上的分位移的大小
x＝
代入数据解得x＝10m
0～8s内物体沿y轴方向上的分位移的大小
代入数据解得y＝10m
故x＝y.
答：（1）t1＝1.5s时，物体的速度大小为5m/s；
（2）t1＝5.6s时，物体的速度方向与x轴正方向的夹角的正切值为；
（3）0～3s内物体沿x轴方向上的分位移和沿y轴方向上的分位移的大小关系为x＝y。

16．【解答】解：（1）由万有引力定律和向心力公式得
质量为m5的物体在地球表面受到的万有引力近似等于重力，则有：
联立解得：；
（2）对于卫星B，根据万有引力提供向心力可得：得
解得；
（3）A、B两卫星再一次相距最近
则有：
解得：Δt＝。

答：（1）卫星A距地面的高度为；
（2）卫星B的运行周期为；
（3）A、B两卫星两次相距最近的最短时间间隔为。

17．【解答】解：（1）根据牛顿第二定律，有F1﹣f＝ma1，
由题干及所给图像可知，汽车的速度大小v8＝10m/s时，汽车的功率为额定功率0＝F1v3，代入数据，解得P0＝
1.08×104W。

（2）由图像可知，汽车在启动第一阶段牵引力不变，且该阶段汽车的最大速度v＝3.6m/s，
设该阶段汽车的加速度为a，根据牛顿第二定律有F﹣f＝ma2，结合功率的计算式P0＝Fv，代入数据1＝3.2s，根据P0＝fv m，代入数据，解得v m＝18m/s。

答：（1）该汽车的额定功率P2为1.08×104W；
（2）汽车匀加速运动的时间t4为1.2s，行驶中的最大速度为18m/s。