海淀區(qū)2021屆高三第一學(xué)期期中考試物理試題及答案

海淀區(qū)2021屆高三第一學(xué)期期中考試物理試卷及答案本試卷共8頁，100分?？荚嚂r長90分鐘。考生務(wù)必將答案答在答題紙上，在試卷上作答無效?？荚嚱Y(jié)束后，將本試卷和答題紙一并交回。一、本題共10小題，每小題3分，共30分。在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項是正確的，有的小題有多個選項是正確的。全部選對的得3分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分。把正確的答案填涂在答題紙上。1.如圖1所示，用同樣大小的力、提一桶水沿水平路面做勻速直線運動。已知兩個力、在同一豎直平面內(nèi)。下列說法中正確的是A.兩個力間的夾角大些比小些省力B.兩個力間的夾角小些比大些省力C.兩個力間的夾角變大，、的合力也變大D.兩個力間的夾角變大，、的合力保持不變2.二維運動傳感器設(shè)計原理如圖2甲所示，通過、兩個接收器，計算機可以記錄各個時刻運動物體的位置坐標。計算機可以根據(jù)位置坐標，分別繪出物體的水平分速度大小(用虛線表示)和豎直分速度大小(用斜實線表示)隨時間變化的圖像，如圖2乙所示。根據(jù)題中信息A.可以看出物體在豎直方向的分運動是勻加速運動B.可以看出物體在水平方向的分運動是勻速運動C.可以求出物體在豎直方向的加速度的大小D.無法求出物體做平拋運動初速度的大小3.如圖3所示，不可伸長的輕質(zhì)細繩的一端固定于點，另一端系一個小球，在點的正下方釘一個釘子,小球從右側(cè)某一高度，由靜止釋放后擺下，不計空氣阻力和細繩與釘子相碰時的能量損失。下列說法中正確的是A.小球擺動過程中，所受合力大小保持不變B.小球在左側(cè)所能達到的最大高度可能大于在右側(cè)釋放時的高度C.當細繩與釘子碰后的瞬間，小球的向心加速度突然變小D.釘子的位置越靠近小球，在細繩與釘子相碰時繩就越容易斷4.某同學(xué)用如圖4所示實驗來認識超重和失重現(xiàn)象，先保持手指和鉤碼靜止，感受套在手指上的橡皮筋對手指的壓力。然后設(shè)法使鉤碼上下振動，手指保持靜止感受橡皮筋對手指壓力的變化。下列說法中正確的是A.鉤碼下降過程，處于失重狀態(tài)B.鉤碼上升過程，處于失重狀態(tài)C.鉤碼下降和上升過程，都能出現(xiàn)失重現(xiàn)象D.鉤碼由最低點上升到最高點的過程，先出現(xiàn)超重現(xiàn)象，后出現(xiàn)失重現(xiàn)象5.如圖5所示，木塊、分別重和,它們與水平地面之間的動摩擦因數(shù)均為,夾在、之間的輕彈簧被壓縮了，彈簧的勁度系數(shù)為,系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動(可認為木塊與水平地面之間的最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力)。現(xiàn)用的水平拉力作用在木塊上，此時木塊、所受摩擦力分別記為和。則A.B.的方向水平向左C.D.的方向水平向左6.2020年6月23日，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射北斗系統(tǒng)第顆導(dǎo)航衛(wèi)星，至此北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由不同軌道的衛(wèi)星構(gòu)成，其中北斗導(dǎo)航系統(tǒng)第顆衛(wèi)星為地球同步軌道衛(wèi)星，它的軌道半徑約為。第顆衛(wèi)星為傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，運行周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期。兩種同步衛(wèi)星的繞行軌道都為圓軌道。傾斜地球同步軌道平面與地球赤道平面成一定夾角，如圖6所示。已知引力常量。下列說法中正確的是A.兩種同步衛(wèi)星的軌道半徑大小相等B.兩種同步衛(wèi)星的運行速度都小于第一宇宙速度C.根據(jù)題目數(shù)據(jù)可估算出地球的平均密度D.地球同步軌道衛(wèi)星的向心加速度大小大于赤道上隨地球一起自轉(zhuǎn)的物體的向心加速度大小7.取一根較長的輕質(zhì)軟繩，用手握住一端,將繩拉平后在豎直平面內(nèi)連續(xù)向上、向下抖動長繩，手上下振動的周期是,可以看到一列波產(chǎn)生和傳播的情形，如圖7所示。在繩上做個標記(圖中未標出)，且的平衡位置間距為。時，位于最高點，離開平衡位置的位移恰好為零，振動方向豎直向上。若該波可以看作是簡諧波，下列判斷正確的是A.該波是縱波B.該波的最大波長為C.時，的振動方向豎直向下D.若手上下振動加快，該簡諧波的波長將變大8.一足夠長的粗糙斜面固定在水平地面上，可視為質(zhì)點的物塊從斜面底端以某一初速度沖上斜面。取地面為重力勢能零勢能面，不計空氣阻力。圖8中可能正確反映物塊從向上滑動到返回底端的過程中，其動能、重力勢能、機械能隨物塊滑動路程變化關(guān)系的是9.如圖9甲所示，把兩個質(zhì)量相等的小車和靜止地放在光滑的水平地面上。它們之間裝有被壓縮的輕質(zhì)彈簧，用不可伸長的輕細線把它們系在一起。如圖9乙所示，讓緊靠墻壁，其他條件與圖9甲相同。燒斷細線后，下列說法中正確的是A.當彈簧的壓縮量減小到原來一半時，甲圖中小車和組成的系統(tǒng)的動量為零B.當彈簧的壓縮量減小到原來一半時，乙圖中小車和組成的系統(tǒng)的動量為零C.當彈簧恢復(fù)原長時，乙圖中車速度是甲圖中車速度的2倍D.從燒斷細線到彈簧恢復(fù)原長的過程中，乙圖中彈簧對車的沖量是甲圖中彈簧對B車的沖量的倍10.在某星球表面將一輕彈簧豎直固定在水平面上，把質(zhì)量為的小球(可視為質(zhì)點)從彈簧上端由靜止釋放，小球沿豎直方向向下運動，小球的加速度與彈簧壓縮量間的關(guān)系如圖10所示，其中和為已知量。下列說法中正確的是A.當彈簧壓縮量為時，小球的速度為零B.小球向下運動至速度為零時所受彈簧彈力大小為C.彈簧勁度系數(shù)為D.當彈簧壓縮量為時，彈簧的彈性勢能為二、本題共2小題，共15分。11.(4分)圖11是向心力演示儀的示意圖，勻速轉(zhuǎn)動手柄,可使變速塔輪和以及長槽和短槽隨之勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的小球就做勻速圓周運動。小球做圓周運動的向心力由長槽及短槽上的擋板對小球的彈力提供，該力的大小通過擋板的杠桿使彈簧測力套筒下降，從而露出標尺，因此標尺上露出的紅白相間等分格子的多少可以顯示出兩個球所受向心力的大小。長槽上擋板距左轉(zhuǎn)軸的距離與短槽上擋板距右轉(zhuǎn)軸的距離相等。擋板距左轉(zhuǎn)軸的距離是擋板距左轉(zhuǎn)軸距離的兩倍。皮帶分別套在塔輪和上的不同圓盤上(已知塔輪由上到下，圓盤半徑分別為、、；塔輪由上到下，圓盤半徑分別為、、)，可改變兩個塔輪的轉(zhuǎn)速比，以探究物體做圓周運動向心力大小的影響因素。圖12中甲、乙、丙是用控制變量法探究小球所受向心力大小與小球質(zhì)量、小球轉(zhuǎn)動角速度和轉(zhuǎn)動半徑之間關(guān)系的實驗情境圖，所用鋼球質(zhì)量相同，鋼球質(zhì)量大于鋁球質(zhì)量。其中:(1)探究小球所受向心力大小與小球質(zhì)量之間關(guān)系的是圖12中的__________(選填“甲”“乙”“丙")；(2)探究小球所受向心力大小與小球轉(zhuǎn)動角速度之間關(guān)系的是圖12中的__________(選填“甲”“乙”“丙")。12.(11分)小明和小紅同學(xué)分別通過實驗探究“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”和“加速度與力的關(guān)系”。(1)小明同學(xué)在探究小車加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，采用了如圖13所示方案。①保持砝碼盤中砝碼質(zhì)量不變,通過增減小車中的砝碼個數(shù)改變小車中砝碼和小車的總質(zhì)量，與此相對應(yīng)，利用紙帶上打出的點來測量小車的加速度。對此實驗方案，下列做法中合理的是__________；A.在平衡阻力時，需要把木板的一側(cè)墊高，并將砝碼盤及盤中砝碼用細線通過定滑輪系在小車上B.實驗時,先接通打點計時器電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后再釋放小車C.調(diào)節(jié)滑輪，使細線與木板平行②實驗中打出的一條紙帶的部分實驗數(shù)據(jù)如圖14所示，相鄰兩個計數(shù)點間還有四個點未畫出。所用交變電源的頻率為，由該紙帶可求得小車的加速度__________(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；③小明記錄的組實驗數(shù)據(jù)如下表所示，其中組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點已經(jīng)標在圖15的坐標紙上，請用“+”標出余下的一組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點，并作出圖像。由圖像可得出的實驗結(jié)論為__________。(2)小紅同學(xué)在探究小車加速度與所受合外力的關(guān)系時，設(shè)計并采用了如圖16所示的方案。其實驗操作步驟如下:a.掛上砝碼盤和砝碼，調(diào)節(jié)木板的傾角，使質(zhì)量為的小車拖著紙帶沿木板勻速下滑;b.取下砝碼盤和砝碼，測出其總質(zhì)量為,并讓小車沿木板下滑，測出加速度；c.改變砝碼盤中砝碼的個數(shù)，重復(fù)步驟a和b,多次測量,作出圖像。①該實驗方案__________滿足條件(選填“需要"或“不需要")；②若小紅同學(xué)實驗操作規(guī)范，隨砝碼盤中砝碼個數(shù)的增加，作出的圖像最接近圖17中的__________。三、本題包括6小題，共55分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。13.(8分)如圖18所示，一質(zhì)量的物體靜止在水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數(shù)?，F(xiàn)用一大小為、與水平方向成斜向右上方的力拉物體，使物體沿水平地面做勻加速直線運動。已知,,空氣阻力可忽略不計，取重力加速度。(1)物體做勻加速直線運動的加速度；(2)物體由靜止開始運動，前內(nèi)位移的大??；(3)物體由靜止開始運動的過程中，拉力的沖量大小。14.(8分)第24屆冬季奧林匹克運動會將于2022年由北京和張家口聯(lián)合舉辦。高山滑雪是比賽項目之一，因其驚險刺激、動作優(yōu)美深受觀眾喜愛。如圖19所示，為了備戰(zhàn)北京冬奧會，一名滑雪運動員在傾角為的山坡滑道上進行訓(xùn)練，運動員及裝備的總質(zhì)量為,山坡滑道底端與水平滑道平滑連接，滑雪板與山坡滑道及水平滑道間的動摩擦因數(shù)為同一常數(shù)。運動員從山坡滑道上某處由靜止開始勻加速下滑，經(jīng)時間到達山坡滑道底端，速度大小為。繼續(xù)在水平滑道上滑行了一段距離后靜止。運動員視為質(zhì)點，空氣阻力可忽略不計，重力加速度為。(1)求滑雪運動員沿山坡滑道下滑時所受摩擦力的大?。?2)求滑雪運動員沿山坡滑道滑到底端時運動員及裝備所受重力的瞬時功率；(3)某同學(xué)認為，僅改變運動員及裝備的總質(zhì)量，可改變運動員在水平滑道上滑過的距離。你是否同意該同學(xué)的觀點?請說明理由。(注意:解題過程中需要用到、但題目沒有給出的物理量，要在解題時做必要的說明)15.(8分)如圖20所示，一截面為正方形的塑料管道固定在水平桌面上，管道內(nèi)充滿液體，其右端面上有一一截面積為的小噴口，噴口離地的高度為(遠遠大于噴口的直徑)。管道中有一與截面平行的活塞，活塞沿管道向右勻速推動液體使液體從噴口水平射出，液體落地點離噴口的水平距離為。若液體的密度為，重力速度為。液體在空中不散開，不計空氣阻力，液體不可壓縮且沒有黏滯性。(1)液體從小噴口水平射出速度的大??；(2)噴射過程穩(wěn)定后，空中液體的質(zhì)量；(3)假設(shè)液體擊打在水平地面上后速度立即變?yōu)榱?，求液體擊打地面水平向右的平均作用力的大小。16.(9分)如圖21所示，質(zhì)量、左端有擋板的長木板置于水平地面上，木板上表面光滑，木板下表面與地面間的動摩擦因數(shù)。一固定有電動機的滑塊，其總質(zhì)量也為，放置在木板上，電動機可收攏與擋板拴接的不可伸長的水平輕繩，起初滑塊離擋板的距離。開啟電動機收攏輕繩，滑塊由靜止開始做勻加速直線運動。設(shè)木板所受最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，空氣阻力不計，取。(1)若開啟電動機后木板始終保持靜止，滑塊運動到達木板左側(cè)擋板處，求此時滑塊的速度大??；(2)若通電后，繩子上拉力為恒力，滑塊由靜止開始運動，到達擋板處與擋板碰撞后結(jié)合成一個整體(碰撞時間極短，相撞時電動機立即斷電),最終兩者停在水平地面上，求:①滑塊與擋板碰撞過程中二者損失的總機械能；②整個過程中電動機對外做的總功。17.(10分)如圖22甲所示，粗糙平直軌道與半徑為的光滑半圓形豎直軌道平滑連接。質(zhì)量為、可視為質(zhì)點的滑塊與平直軌道間的動摩擦因數(shù)為,由距離圓形軌道最低點為的點，以水平向右的不同初速度滑上平直軌道，滑過平直軌道后沖上圓形軌道，在圓形軌道最低點處有壓力傳感器，滑塊沿圓形軌道上滑的最大高度與滑塊通過圓形軌道最低點時壓力傳感器的示數(shù)之間的關(guān)系如圖22乙所示。(1)若滑塊沿圓形軌道上滑的最大高度為,求滑塊在點初速度的大??；(2)求圖22乙中的大小;(3)請通過推導(dǎo)寫出時與的關(guān)系式，并將圖21乙中的部分圖像補充完整。18.(12分)“勢阱”是量子力學(xué)中的常見概念，在經(jīng)典力學(xué)中也有體現(xiàn)。當粒子在某力場中運動，其勢能函數(shù)曲線在空間某范圍內(nèi)存在最小值，形如陷阱，粒子很難跑出來。各種形式的勢能函數(shù)只要具有這種特點，我們都可以稱它為勢阱，比如重力勢阱、引力勢阱、彈力勢阱等。(1)如圖23甲所示，光滑軌道固定在豎直平面內(nèi)形成一重力勢阱，兩側(cè)高分別為和。一可視為質(zhì)點的質(zhì)量為的小球，靜置于水平軌道的處。已知重力加速度為。①以處所在平面為重力勢能零勢能面，寫出該小球在處機械能的表達式;②使小球由處開始運動，從右側(cè)處脫離該重力勢阱，至少需要給小球提供多少動能?(2)我國首個火星探測器被命名為“天問一號”。為了簡化問題，可以認為地球和火星在同一平面上繞太陽做勻速圓周運動，火星軌道半徑約為地球軌道半徑的倍。從地球表面向火星發(fā)射火星探測器，簡單又比較節(jié)省能量的發(fā)射過程可簡化為:先在地球表面使探測器加速并獲得足夠的動能，從而擺脫地球引力勢阱的束縛，經(jīng)過一系列調(diào)整使探測器成為一顆沿地球公轉(zhuǎn)軌道近似為圓形運行的人造行星；然后使探測器在適當位置加速，經(jīng)橢圓軌道(霍曼轉(zhuǎn)移軌道)到達火星。①已知取無限遠處為引力勢能零點，間距為、質(zhì)量分別和的兩質(zhì)點組成的系統(tǒng)具有的引力勢能可表示為:，式中為引力常量且大小已知。已知地球質(zhì)量為、半徑為,在如圖23乙所示的坐標系中，縱軸表示引力勢能，橫軸表示質(zhì)量為的探測器到地心的距離。請在該坐標系中定性畫出地球與探測器組成的系統(tǒng)具有的引力勢能函數(shù)曲線。靜置于地面處的該探測器，至少需要獲得多大速度(相對于地心，不考慮地球的自轉(zhuǎn)和空氣阻力及其他天體的影響),才能擺脫地球引力勢阱的束縛；②由開普勒定律可知:所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上；所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。如圖23丙所示，請經(jīng)過計算，判斷當火星運行到哪個位置()附近時，在地球公轉(zhuǎn)軌道上點的探測器開始發(fā)射(即瞬間加速，加速時間可忽略),此后探測器僅在太陽引力作用下，可經(jīng)霍曼轉(zhuǎn)移軌道在點到達火星。(可能需要用到的數(shù)據(jù):，)參考答案一、本題共10小題，每小題3分，共30分。在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項是符合題意的，有的小題有多個選項是符合題意的。全部選對的得3分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分。題號12345678910答案BDABCDCDCDABDBCACADD二、本題共2小題，共15分。11.（4分）（1）乙……（2分）（2）甲……（2分）12.（11分）（1）①BC（3分，選不全得2分）②0.470.48……（3分）③如圖1所示……（2分，描點、作圖各1分）；圖1圖1a/(m·s-2)/kg-10.40.10.50.30.60.201.03.02.04.00.70.81.00.9在合外力一定的前提下，在誤差允許范圍內(nèi)，小車的加速度a與小車質(zhì)量M成反比?！?分）（2）①不需要……（1分）②A……（1分）三、本題包括6小題，共55分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。說明：計算題提供的參考解答，不一定都是唯一正確的方法。對于那些與此解答方法不同的正確解答，同樣得分。13．（8分）（1）物體沿豎直方向所受合力為零，設(shè)地面對物體的支持力為N，因此有N+Fsinθ=mg物體運動過程中所受摩擦力f=μN=μ（mg-Fsinθ）…（1分）根據(jù)牛頓第二定律，有Fcosθ-f=ma…………………（1分）解得：a=0.50m/s2……………………（1分）方向水平向右……………………（1分）（2）根據(jù)位移公式x=………（1分）解得：x=4.0m…（1分）（3）此過程中拉力F的沖量大小I=Ft……………（1分）解得：I=40Ns…………………（1分）14．（8分）（1）設(shè)滑雪運動員下滑加速度為a，根據(jù)速度公式，有v=at……（1分）根據(jù)牛頓第二定律，有mgsinθ-f=ma…………………（1分）聯(lián)立解得：f=mgsinθ-…（1分）（2）根據(jù)瞬時功率的定義，得P=mgvsinθ…………………（2分）（3）設(shè)滑雪板與滑道之間的動摩擦因數(shù)為μ，運動員在山坡滑道下滑距離為x，在水平滑道滑過的距離為。由全過程的動能定理，有：mgxsinθ–μmgxcosθ–μmg=0…（1分）解得：……（1分）因與m無關(guān)，故改變m，不能改變的大小?！?分）（注：若將x、μ用v、t表示后，得式也可得分）15．（8分）（1）液體從噴口射出后，做平拋運動。設(shè)液體在空中運動的時間為t，根據(jù)運動的合成與分解，結(jié)合運動學(xué)公式，有水平方向2h=v0t…………………（1分）豎直方向h=QUOTE12gt2…………………（1分）聯(lián)立上述兩式解得：v0…………………（1分）（2）從噴口噴出液體的流量Q=Sv0…………………（1分）噴射過程穩(wěn)定后，空中液體的質(zhì)量m=ρQt=2ρSh……（1分）（3）設(shè)在時間t內(nèi)有質(zhì)量為m的液體打在地面上，則有m=ρSv0t設(shè)初速度方向為正，在水平方向由動量定理，有-Ft=m（0-v0）……（1分）解得：F=ρSgh……（1分）由牛頓第三定律，可得Fx=F=ρSgh…………………（1分）16.（9分）（1）根據(jù)運動學(xué)公式，有L=……………（1分）解得：v0=4.0m/s…（1分）（2）①在繩中拉力F=7N作用下，根據(jù)牛頓第二定律對滑塊有F=ma1對木板有F-2μmg=ma2解得：滑塊的加速度a1=7m/s2，水平向左；木板的加速度a2=1m/s2，水平向右…（1分）設(shè)經(jīng)過時間t1兩者相遇，根據(jù)位移關(guān)系，有或者解得t1=1s…（1分）相碰前滑塊的速度v1=a1t1=7m/s水平向左相碰前木板的速度v2=a2t1=1m/s水平向右兩者相撞后具有共同速度，由動量守恒有或者解得：…（1分）根據(jù)能的轉(zhuǎn)化與守恒，可得碰撞過程中損失的機械能…（1分）…（1分）②在t1時間內(nèi)電動機對系統(tǒng)所做總功…（1分）…（1分）17．（10分）（1）滑塊由A到沿圓軌道上滑高度R的過程，根據(jù)動能定理，有………………（1分）解得：……………