2021届山东省聊城第一中学高三(上)期中考试物理试题

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2020届山东省聊城第一中学高三(上)期中考试物理试题 学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.在检测汽车性能的实验中,让一辆汽车做初速度为零的匀加速直线运动,测得匀加速结束前连续两个1s 内的位移分别24m 和32m ,则汽车匀加速的总路程为 A .75m B .81m C .96m D .112m 2.如图所示,甲、乙两个小球的质量均为m ,两球间用细线2连接,甲球用细线1悬挂在天花板上.现分别用大小相等的力F 水平向左、向右拉两球,平衡时细线都被拉紧.则平衡时两球的可能位置是下列选项中的( )
A .
B .
C .
D . 3.如图所示,质量为M 的木块位于光滑水平面上,在木块与墙之间用轻弹簧连接,开始时木块静止在A 位置,现有一质量为m 的子弹以水平速度v 0射向木块并嵌入其中,则当木块回到A 位置时的速度v 以及此过程中墙对弹簧的冲量I 的大小分别为( )
A .0mv v M m =+,0I =
B .0mv v M =
,02I mv = C .0mv v M m =+,20m v I M m
=+ D .0mv v M m =+,02I mv = 4.如图所示,在竖直平面内有一曲面,曲面方程为y=x 2,在y 轴上有一点P ,坐标为(0,9m)。

从P 点将一小球水平抛出,初速度为2m/s ,若不计空气阻力,g 取10m/s 2,则小球第一次打在曲面上的位置为( )
A.(3m,3m) B.(2m,4m) C.(1m,1m) D.(0.5m,0.25m) 5.两根长度不同的细线下面分别悬挂着小球,细线上端固定在同一点,若两个小球以相同的角速度,绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动,则两个小球在运动过程中的相对位置关系示意图正确的是()
A.B.
C.D.
6.轮箱沿如图所示的逆时针方向在竖直平面内做匀速圆周运动,半径为R,速率v<
AC为水平直径,BD为竖直直径。

物块相对于轮箱静止,则()
A.物块始终受静摩擦力作用
B.只有在A、B、C、D四点,物块受到的合外力才指向圆心
C.在转动过程中物块的机械能不守恒
D.在转动过程中物块重力的瞬时功率保持不变
m=的木箱置于水平地面上,它与地面间动摩擦因数μ=,受到一7.质量为10kg
个与水平方向成θ角斜向上的拉力F,为使木箱做匀速直线运动,拉力F的最小值以及此时θ分别是()
A.50N;30B.50N;60︒C.200
N
3
;30D.
200
N
3
;60︒
8.我国女子短道速滑队在2021年世锦赛上实现女子3000m接力三连冠.观察发现,“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲时,乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出.在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用,则()
A.甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量
B.甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反
C.甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量
D.甲对乙做多少负功,乙对甲就一定做多少正功
二、多选题
9.中国志愿者王跃参与人类历史上第一次全过程模拟从地球往返火星的试验“火星-500”。

假设将来人类一艘飞船从火星返回地球时,经历如图所示的变轨过程,则下列说法中正确的是()
A.飞船在轨道Ⅱ上运动时,在P点的速度大于在Q点的速度
B.飞船在轨道Ⅰ上运动时,在P点的速度大于在轨道Ⅱ上运动时在P点的速度C.飞船在轨道Ⅰ上运动到P点时的加速度小于飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时的加速度D.若轨道Ⅰ贴近火星表面,测出飞船在轨道Ⅰ上运动的周期,就可以推知火星的密度10.如图,在某一峡谷的两侧存在与水平面成相同角度的山坡,某人站在左侧山坡上的P点向对面山坡上水平抛出三个质量不等的石块,分别落在A、B、C三处,不计空气阻力,A、C两处在同一水平面上,则下列说法中正确的是()
A .落在C 处的石块在空中运动的时间最长
B .落在A 、B 两处的石块落地速度方向相同
C .落在A 、B 、C 三处的石块落地速度方向相同
D .落在B 、C 两处的石块落地速度大小有可能相同
11.如图所示,将质量为2m 的重物悬挂在轻绳的一端,轻绳的另一端系一质量为m 的环,环套在竖直固定的光滑直杆上,光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为d ,杆上的A 点与定滑轮等高,杆上的B 点在A 点下方距离为d 处。

现将环从A 处由静止释放,不计一切摩擦阻力,下列说法正确的是( )
A .环到达
B 处时,重物上升的高度h = 2d
B .环能下降的最大高度为
43d
C .环运动到B
D .小环运动过程中,轻绳中的张力不可能大于2mg
12.如图甲所示,质量为m 的小滑块A 以向右的初速度v 0滑上静止在光滑水平地面上的平板车B ,从滑块A 刚滑上平板车B 开始计时,它们的速度随时间变化的图象如图乙所示,物块未滑离小车,重力加速度为g ,以下说法中正确的是
A .滑块A 与平板车
B 上表面的动摩擦因数00
3v gt μ=
B .平板车B 的质量M =2m
C .滑块A 与平板车间因摩擦产生的热量为Q =2
013mv
D .t 0时间内摩擦力对小车B 做功的平均功率为20029mv P t
三、实验题
13.在探究“弹力和弹簧伸长量的关系”时,小明同学用如图(a)所示的实验装置进行实验;将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上砝码盘。

通过改变盘中砝码的质量,用刻度尺测出弹簧对应的长度,测得实验数据如下:
①小明同学根据实验数据在坐标纸上用描点法画出x -m 图像如图(b)所示。

②作出的图线与坐标系纵轴有一截距,其物理意义是______,该弹簧的劲度系数k =______N/m 。

(结果保留3位有效数字,重力加速度g 取10 m/s 2)
③该同学得到该弹簧的劲度系数的实验结果与考虑砝码盘的质量相比,结果______。

选填(“偏大” “偏小”或“相同”)
14.(1)甲同学用如图(a)所示的装置来验证动量守恒定律。

①实验中质量为m1的入射小球和质量为m2的被碰小球的质量关系是m1______m2(选
填“大于” “等于”或“小于”);
②图(a)中O点是小球抛出点在地面上的投影。

实验时,先将入射小球m1多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量水平射程OP。

然后,把被碰小球
m2静置于轨道的水平部分,再将入射小球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复本操作。

接下来要完成的必要步骤是______;(填选项前的字母)
A.用天平测量两个小球的质量m1、m2
B.测量小球m1开始释放的高度h
C.测量抛出点距地面的高度H
D.分别通过画最小的圆找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E.测量水平射程OM、ON
③若两球相碰前、后的动量守恒,其表达式可表示为______(用②中测量的量表示)。

(2)乙同学也用上述两球进行实验,但将实验装置改成如图(b)所示。

将白纸、复写纸固
定在竖直放置的木条上,用来记录实验中小球1、小球2与木条的撞击点。

实验时先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触,让入射小球1从斜轨上起始位置由静止释放,撞击点为B′;然后将木条平移到图中所示位置,入射小球1从斜轨上起始位置由静止释放,确定其撞击点P;再将入射小球1从斜轨上起始位置由静止释放,与小球2相撞,撞击点为M和N,测得B′与N、P、M各点的高度差分别为h1、h2、h3。

只要满足关系式______,则说明碰撞中动量是守恒的;只要再满足关系式______,则说明两小球的碰撞是弹性碰撞(用所测物理量的字母表示)。

四、解答题
x=5m,弹射装置15.如图甲所示,在光滑的水平轨道上停放着甲、乙两车,两车相距
v=3m/s的瞬时速度向乙车运动的同时,乙车的风洞开始工作,将风吹向固使甲车获得
定在甲车的挡风板上,从而使乙车获得了速度.测绘装置得到了甲、乙两车的v-t图象如图乙所示.求:
(1)甲、乙两车的质量之比;
(2)两车相距最近时的距离.
θ=︒,以5 m/s的恒定速度向上运16.如图所示,传送带长6 m,与水平方向的夹角37
动.一个质量为2 kg的物块(可视为质点),沿平行于传送带方向以10 m/s的速度滑上传送带,已知物块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2.求:
(1)物块刚滑上传送带时的加速度大小;
(2)物块到达传送带顶端时的速度大小;
(3)整个过程中,摩擦力对物块所做的功.
17.某玩具厂设计出如图所示的玩具,轨道固定在高H1的水平台面上,通过在A处压缩弹簧把质量m=0.01kg的小球(可看作质点)从静止弹出,先后经过直线轨道AC、半径R1=0.1m的圆形轨道、长为L1=0.5m的直线轨道CD、以及两段半径R2=1m的圆弧DE、GP,G、E两点等高且两圆弧对应的圆心角都为37︒,所有轨道都平滑连接;小球从P点水平抛出后打到固定在Q点的锣上。

CD段的动摩擦因数为0.2,其余轨道光滑,在一次测试中测出小球运动到B点时对内轨的作用力为0.064N。

(sin37︒=0.6,cos37︒=0.8,g=10m/s2)
(1)求小球运动到B点时的速度大小;
(2)请通过计算说明小球能否离开轨道?
18.如图所示,总质量为460kg的热气球,从地面刚开始由静止竖直上升时的加速度为0.5m/s2,当热气球上升到180m时,恰以5m/s的速度向上匀速运动.若离开地面后热气球所受浮力保持不变,空气阻力F阻=Kv(K为比例系数),上升过程中热气球总质量不变,重力加速度g=10m/s2.试计算:
(1)气球受到浮力的大小;
(2)气球上升到180m过程中克服空气阻力所做的功;
(3)气球上升到180m过程中所用时间是多少?
19.碰撞在宏观、微观世界中都是十分普遍的现象。

(1)如图1所示,在水平光滑的桌面上有两个大小相同的小球A、B,质量分别是m1、m2,A球以v1的速度与静止的B球相碰。

碰撞后A、B的速度分别是v1'、v2'。

如果碰撞过程中机械能守恒,这样的碰撞叫做弹性碰撞;如果碰撞过程中机械能不守恒,这样的碰撞叫做非弹性碰撞。

若m1=2kg、m2=1kg,某次碰撞满足v1=2m/s、v2'=2m/s。

通过计算碰撞前后的机械能说明该次碰撞属于弹性碰撞还是非弹性碰撞。

(2)裂变反应可以在人工控制下进行,用慢化剂中的原子核跟中子发生碰撞,使中子的速率降下来,从而影响裂变反应的反应速度。

如图2所示,一个中子以速度v与慢化剂中静止的原子核发生弹性正碰,中子的质量为m,慢化剂中静止的原子核的质量为M,而
且M>m。

为把中子的速率更好地降
..,现有原子核质量M大小各不相同的几种材料
....下来
可以作为慢化剂,通过计算碰撞后中子速度的大小,说明慢化剂中的原子核M应该选用质量较大的还是质量较小的。

参考答案
1.B
【详解】
匀加速最后两秒中间时刻的瞬时速度等于平均速度:
24322
v +=
m/s=28m/s 根据推论2x aT ∆=,加速度: 232241
a -=
m/s²=8m/s² 则整个匀加速运动的总路程为: 2
2v s a
=+32m=81m A. 75m ,与计算结果不符,A 错误;
B. 81m ,与计算结果相符,B 正确;
C. 96m ,与计算结果不符,C 错误;
D. 112m ,与计算结果不符,D 正确;
2.A
【详解】
以整体为研究对象,受到向左和向右的拉力、重力和绳子1的拉力而静止,向左和向右的拉力等大反向,合力为零,重力和绳子1的拉力合力也为零,所以绳子的拉力应竖直向上;再隔离乙球分析,受向下的重力、水平向右的拉力和绳子2的拉力而平衡,所以绳子2的拉力应斜向左上方,故A 正确、BCD 错误.
故选A .
3.D
【详解】
ABCD .子弹射入木块过程,由于时间极短,子弹与木块间的内力远大于系统外力,系统的动量守恒,取向右为正方向,由动量守恒定律得
0()mv M m v =+
解得
0mv v M m
=+
子弹射入木块后,子弹和木块系统在弹簧弹力的作用下先向右做减速运动,后向左做加速运动,回到A 位置时速度大小不变,即当木块回到A 位置时的速度大小为
0mv v M m
=+ 子弹和木块弹簧组成的系统受到的合力即墙对弹簧的作用力,根据动量定理得
'0()()2()2I M m v M m v M m v mv =-+-+=-+=-
所以墙对弹簧的冲量I 的大小为
02I mv =
ABC 错误D 正确。

故选D 。

4.B
【详解】
设小球经过时间t 打在斜面上M (x ,y )点,则水平方向
0x v t =
竖直方向上
2192y gt -=
又因为2y x 可解得
2m x =,4m y =
故选B 。

5.D
【详解】
小球受力如图所示:
设绳长为L ,小球到悬点的高度差为h ,由图可知,小球做圆周运动的向心力
2tan sin n F mg m L θωθ==
解得
22cos g L h ωθω==
因两小球运动的角速度ω相同,所以h 也相同,故D 正确,ABC 错误。

故选D 。

6.C 【详解】
A .在最高点和最低点,物块受重力和支持力作用,在其它位置物体受到重力,支持力、静摩擦力作用,故A 项错误;
B .物块作匀速圆周运动,合外力提供向心力,所以合外力始终指向圆心,故B 项错误;
C .在转动过程中物块的动能不变,重力势能改变,所以机械能不守恒,故C 项正确;
D .运动过程中,物块的重力大小不变,速度大小不变,但是速度方向时刻在变化,所以重力的瞬时功率在变化,故D 项错误。

故选C 。

7.A 【详解】
在拉力作用下木箱重力mg 、拉力F 、地面的支持力和滑动摩擦力作用,根据平衡条件得
cos F f θ= sin F N mg θ+=

f N μ=
联立解得
cos sin mg F μθμθ=
=+
其中1
tan αμ
=
60α=︒,由数学知识知:当90θα+=︒,即30θ=︒时F 有最小值,
且最小值为
min
1010
50N
F

===
故选A。

8.B
【详解】
A.因为冲量是矢量,甲对已的作用力与乙对甲的作用力大小相等方向相反,故冲量大小相等方向相反,故A错误.
B.设甲乙两运动员的质量分别为m甲、m乙,追上之前的瞬间甲、乙两运动员的速度分别是v甲,v乙.根据题意整个交接棒过程动量守恒:
''
m v m v m v m v
+=+
甲甲乙乙甲甲乙乙
可以解得:
m v m v
∆=-∆
甲甲乙乙

即B选项正确;
CD.经历了中间的完全非弹性碰撞过程会有动能损失,CD选项错误.
【点睛】
本题主要考察能量(做功正负判断)、动量(动量定理、动量守恒)相关知识,结合弹性碰撞和非弹性碰撞的动量和能量关系展开讨论.
9.AD
【详解】
A.根据开普勒第二定律可知,飞船在第Ⅱ轨道P点的速度大于Q点的速度,故A正确;B.从轨道I到轨道Ⅱ要在P点点火加速,则在轨道I上P点的速度小于轨道Ⅱ上P点的速度,故B错误;
C.根据
2
GMm
ma
r
=

2
GM
a r =
可知,飞船在I 、Ⅱ轨道上的P 点加速度相等,故C 错误;
D .飞船贴近火星表面飞行时,如果知道周期T ,可以计算出密度,即由
2
224πmM G m R T
R = 且
3=
4π3
M
R ρ,可解得
2

=
GT
ρ 故D 正确。

故选AD 。

10.BD 【详解】
A .根据平抛运动的规律2
12
h gt =,时间由竖直高度决定,B 下落高度最大时间最长,选项A 错误;
B .落在A 、B 两处的石块都落在同一斜面上,两小球的竖直位移与水平位移的比值等于斜面倾角的正切值,即
200
12tan 2gt y gt x v t v θ===
落地速度与水平方向的夹角设为α,则
tan y v gt
v v α=
=
联立以上两式得
tan α=2tan θ
θ是斜面倾角为定值,所以α也是定值,与初速度无关,故落在A 、B 两处的速度方向相同,选项B 正确。

C .A 、C 两处的石块的下落高度相同,时间相同,由v y =gt 知竖直方向的分速度相同,由x =v 0t 知C 的水平位移大, C 的初速度大,所以C 的速度与水平方向的夹角小,可见A 、C 的落
地速度方向不同,选项C 错误。

D .B 、C 在竖直方向的位移B 大,由2
2y v gh =知,B 的竖直分速度大;经过图中虚线位置时,时间相同,C 的水平位移大,C 的初速度大。

所以合速度无法比较,选项D 正确。

故选BD 。

11.BC 【详解】
A .根据几何关系有,环从A 下滑至
B 点时,重物上升的高度
h d =-
故A 错误;
B .设环下滑到最大高度为H 时环和重物的速度均为0,此时重物上升的最大高度为
max h d =
根据机械能守恒有
2)mgH mg d =
解得
43
H d =
故B 正确;
C .在B 点,对环的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解,在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度,有
v 环cos45°=v 物
根据系统机械能守恒定律可得
22
112+222
mgd mgh mv mv -=
⨯环物
解得环的速度
v 环
故C 正确;
D .环从A 点释放时,重物有向上的加速度,绳子的拉力大于重力,故D 错误。

故选BC 。

12.BC
【详解】
A.滑块A 在木板上受滑动摩擦力做匀减速直线运动,加速度为mg
a g m
μμ=
=,两者最后
共速为
3v ,由速度公式0003v v at =-,解得00
23v gt μ=;故A 错误.
B.对A 和B 在相对滑行的过程中,系统不受外力而动量守恒,有0
0()
3
v mv M m =+;解得2M m =;故B 正确.
C.对A 和B 相对滑动到共速的过程,由能量守恒定律可知,系统损失的动能转化成两者摩擦生热,有
220011=()()+223v mv M m Q +,结合2M m =可解得2
013
Q mv =;故C 正确. D.根据平均功率的计算式0
f W P t =
,而摩擦力对B 做的功为220011()0239
f v W M mv =
-=,解得:20
9mv P t =;故D 错误.
13.砝码盘中未放砝码时弹簧的长度 25.9 相同 【详解】
(2)[1]图线与纵坐标轴的交点表示砝码盘中未放砝码时弹簧的长度 [2]结合表中数据可知,弹簧的劲度系数
(0.1200)10
N/m 25.9N/m 0.10640.0600
F mg k x x ∆∆-⨯=
==≈∆∆- (3)[3]根据公式ΔF =k Δx 计算出的劲度系数,是否考虑砝码盘的质量对结果无影响,故结果相同
14.大于 ADE 112···m OP m OM m ON =+
= 112
231
m m m h h h =+ 【详解】
(1)[1]为防止碰撞后入射球反弹,实验中入射小球的质量m 1应大于被碰小球的质量m 2。

[2]设碰撞前入射小球的速度为v 1,碰撞后入射小球的速度为v 2,被碰小球的速度为v 3,如果碰撞过程系统动量守恒,以水平向右为正方向,由动量守恒定律得
111223m v m v m v =+
小球离开轨道后做平抛运动,它们抛出点的高度相等,在空中的运动时间t 相等,上式两边同时乘以t 得
111223m v t m v t m v t =+

112···m OP m OM m ON =+
实验需要测量两球的质量、两球落点的水平位移,ADE 均正确。

[3]由以上可知,实验需要验证的表达式为
112···m OP m OM m ON =+
(2)[4]小球做平抛运动,在竖直方向上
2
12
h gt =
平抛运动时间
t =
设轨道末端到木条的水平位置为x ,小球做平抛运动的初速度
1v =
1v '=
2v '=
如果碰撞过程动量守恒,则
111122m v m v m v ''=+
将v 1、v 1′、v 2′代入,可得
=
若为弹性碰撞,则满足动能守恒,即
2221111
22111
222
m v m v m v ''=+ 代入速度表达式,化简可得
112
131
m m m h h h =+ 15.(1)1:2(2)2m 【详解】
(1)由图象可知,
21
31
=
m/s a t -甲 21
10
=
m/s a t -乙 根据牛顿第三定律,由题可知:
=m a m a 甲甲乙乙
解得
1=2
m m 甲乙 (2)甲、乙速度相等,均为1m/s .此时两车相距最近. 对乙车:
1v a t =乙
对甲车:
1(3)v a t =-甲
解得1t =2s
车的位移等于v -t 图线与坐标轴所围面积,有
1
(31)=
2t x +甲m=4m 1=2
t
x 乙m=1m
两车相距最近时的距离为
min 0x x x x =+-乙甲=2m
16.(1)2
110m/s a =(2)4m/s (3)W=-12 J 【详解】
试题分析:(1)物块刚滑上传送带时,物块的加速度大小为a 1,由牛顿第二定律
1sin 37cos37mg mg ma μ︒+︒=
解得2
110m/s a =
(2)设物块速度减为5m/s 所用时间为t 1, 则011v v a t -= 解得10.5t s = 通过的位移:01`1 3.752
v v
x t +=
=m <6 m 因tan μθ<,此后物块继续减速度上滑,加速度大小为2a 则
002sin 37cos37mg mg ma μ-=
解得2
22/a m s =
设物块到达最高点的速度为1v ,则22
10222v v a x -=
21 2.25x l x m =-=
解得14/v m s =
(3)从开始到最高点,由动能定理得221011sin 3722
W mgl mv mv -︒=- 解得W="-12" J
(用其它方法解得正确,同样给分) 考点牛顿第二定律,匀变速直线运动规律, 17.(1)0.6m/s ;(2)小球不离开轨道 【详解】
(1)由牛顿第二定律得
mg -F N =20
1
mv R
解得
v 0=0.6m/s
(2)假设小球不离开轨道,通过直线轨道CD 后能上升的最大高度为h 0,则
mg ⨯(2R 1-h 0)-μmgL 1=0-
2012
mv 得
h 0=0.118m
由于
h 0<2R 1

h 0<R 2(1-cos 37︒)
所以小球不离开轨道
18.(1)F 浮=4830N (2)W f =35650J (3)t =46s 【分析】
气球受重力、浮力和阻力,先加速后匀速,故加速度变化,合力变化,故阻力变化;开始时速度为零,空气阻力为零,根据牛顿第二定律列式求解出浮力;根据动能定理求解阻力功;根据动量定理求解时间. 【详解】
(1)分析刚开始运动时气球受力,由牛顿第二定律可得: F 浮-mg =ma
代入数据得:F 浮=4830N
(2)已知上升高度h =180m ,由动能定理得:
212
f F h mgh W mv --=
浮 解得2
12f W F h mgh mv =--浮
代入数据得:W f =35650J
(3)设上升180m 过程所用时间为t ,由动量定理得:
G I I I mv ++=阻浮 I Kvt Kx ==阻
-0F mg kv -=浮其中v=5m/s
I 浮=F 浮t , I G =-mgt
联立以上各式:t =46s 【点睛】
本题关键明确气球做加速度不断减小的加速运动,当加速度减为零时,速度达到最大;然后根据牛顿第二定律列式求解.第3问中用动量定理求解很方便快捷. 19.(1)非弹性碰撞;(2)m M
m M
-+v ;原子核质量应选较小的
【详解】
(1)根据动量守恒定律有
m 1 v 1= m 11
v '+m 22v ' 解得:
1v '=1m/s
碰前机械能
2111
=2
E m v =4J 碰后机械能
221122
11
=+22
E m v m v '''=3J 则
E E '<
有机械能损失,是非弹性碰撞
(2)令碰撞后中子速度为1
v ',某原子核速度为2v ',根据动量守恒定律有 m v = m 1
v '+M 2v ' 由能量关系
22212
111
=+222
mv mv Mv '' 解得碰撞后中子速度
1m M
v v m M
-'=
+ 因为M >m ,所以
1
2(1)M m m
v v v M m M m
-'==-++ 可见,M 越小,1v '越小,为了使中子速率更好降下来,慢化剂中的原子核质量应选较小的。

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