河北省衡水中学2021届高三上学期期中考试 物理试题含答案与详解.docx

1、衡水中学 2021 届高三期中考试 物理卷 考试说明本次考试时间 110 分钟;总分 110 分。选择题把正确的答案涂答题卡上;主观题用 书写黑色的签字笔在答题纸上作答。 I 卷 一、选择题本题共 15 小题，为不定项选择，每题 4 分;部分分 2 分，共 60 分 1.四辆小车从同一地点向同一方向运动的情况分别如图所示，下列说法正确的是（ ） A.甲车做直线运动，乙车做曲线运动 B.这四辆车均从静止开始运动 C.在 0 2 t时间内，丙、丁两车间的距离先增大后减小 D.在 0 2 t，时间内，丙、丁两车在 t 时刻相距最远 2.如图所示， 带正电的小球 A 用竖立在地面上的绝缘杆支撑， 带正

2、电的小球 B 用绕过 A 球正 上方的定滑轮的绝缘细线拉着，开始时 A、B 在同一水平线上并处于静止，不计两个小球的 大小。现用手拉细线使小球 B 缓慢向上移动，小球 B 在向上移动过程中 A、B 两球的带电量 保持不变，不计两球间的万有引力，则在 B 球缓慢移动一小段距离的过程中（ ） A.A、B 两球间的距离在减小 B.小球 B 的运动轨迹是一段圆弧 C.细线上的张力一直减小 D.细线上的张力可能先变小后变大 3. 如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P 为近日点，Q 为远日金）MW 为轨道短轴的两 个端点，运行的周期为 0 T，若只考虑海王星和太阳之间相互作用，则海王星在从 P 经过、Q

3、到 N 的运动过程中（ ） A.从 P 到 M 所用的时间小于 4 0 T B.从 Q 到 N 阶段，机械能逐渐变大 C.从 P 到 Q 阶段，动能逐渐变小 D.从 M 到 N 阶段，万有引力对它先做正功后做负功 4.如图所示，分别用恒力 1 F、 2 F先后将质量为 m 的物体由静止开始沿同一粗糙的固定斜面 由底端拉至顶端，两次所用时间相同，第一次力 1 F沿斜面向上，第二次力 2 F沿水平方向. 则两个过程（ ） A.物体动能变化量相同 B.物体机械能变化量相同 C. 1 F做的功与 2 F做的功相同 D. 1 F做功的平均功率比 2 F做功的平均功率大 5.质量相等的均质柔软细绳 A、B

4、 平放于水平地面，绳 A 较长。分别捏住两绳中点缓慢提起， 直至全部离开地面，两绳中点被提升的高度分别为 A h、 B h，上述过程中克服重力做功分别 为 A W、 B W。若（ ） A. A h= B h，则一定有 A W= B W B. A h B h，则可能有 A W B W C. A h B h，则一定有 A W B W 6.要使小球 A 能击中离地面历高的小球 P，设计了甲、乙、丙、丁四条内外侧均光滑轨道， 如图所示。甲为高度小于 H 的倾斜平直轨道，乙丙丁均为圆轨道，圆心 0 如图所示。小球 从地面出发，初速度大小都为 0 v=gH2，在甲轨道中初速度方向沿斜面，在乙、丙、丁 轨道

5、中初速度方向均沿轨道的切线方向， 则小球 A 经过哪种轨道后有可能恰好击中 P 球 （ ） A. 轨道甲和轨道丁 B.轨道乙和轨道丁 C.轨道丙和轨道丁 D.只有轨道丁 7.如图所示，在倾角为 30的斜面上的 P 点钉有一光滑小铁钉，以 P 点所在水平虚线将斜面 一分为二，上部光滑，下部粗糙。一绳长为 3R 轻绳一端系与斜面 0 点，另一端系一质量为 m 的小球，现将轻绳拉直小球从 A 点由静止释放，小球恰好能第一次通过圆周运动的最高 点 B 点.已知 OA 与斜面底边平行，OP 距离为 2R，且与斜面底边垂直，则小球从 A 到 B 的运 动过程中（ ） A. 合外力做功 2 1 mgR B.

6、重力做功 mgR C.克服摩擦力做功 4 3 mgR D.机械能减少 4 1 mgR 8.有一个固定的光滑直杆与水平面的夹角为 53， 杆上套着一个质量为m2kg 的滑块 A （可 视为质点）.用不可伸长的轻绳将滑块 A 与另一个质量为 M=2.7kg 的物块 B 通过光滑的定滑 轮相连接，细绳因悬挂 B 而绷紧，此时滑轮左侧轻绳恰好水平，其长度 L= 3 10 m，P 点与滑 轮的连线同直杆垂直（如图所示）.现将滑块 A 从图中 O 点由静止释放，（整个运动过程中 B 不会触地， 2 10smg ）。下列说法正确的是（ ） A.滑块 A 运动到 P 点时加速度为零 B.滑块 A 由 O 点运

7、动到 P 点的过程中，物块 B 机械能增加 C.滑块 A 经过 P 点的速度大小为 52m/s D.滑块 A 经过 P 点的速度大小为14m/s 9.一个质量为 0.5kg 的小钢球竖直下落，落地时速度大小为 1m/s，与地面作用 0.1s 后以等大 的动量被反弹。小钢球在与地面碰撞的过程中（受到的力均为恒力），下列说法中正确的是 （ ） A.小钢球重力的冲量是 0.1kg m/s B.若选向上为正方向，则小钢球的动量变化是 1kg m/s C.若选向上为正方向，则小钢球受到的合力冲量是一 1N s D.若选向上为正方向，则小钢球的受到的合力为 5N 10.如图所示，半径为 R=0.4m 的圆

8、形光滑轨道固定在竖直平面内，圆形轨道与光滑固定的水 平轨道相切。可视为质点的质量均为 m=0.5kg 的小球甲、乙用轻杆连接，置于圆轨道上，小 球甲与圆心 0 点等高，小球乙位于圆心 0 的正下方。某时刻将两小球由静止释放，最终它们 在水平面上运动。g=10m/ 2 s.则（ ） A.两小球最终在水平面上运动的速度大小为 2m/s B.甲小球下滑到圆形轨道最低点时重力的功率为 10W C. 甲小球下滑到圆形轨道最低点时对轨道压力的大小为 5N D. 整个过程中轻杆对乙做的功为 1J 11.静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力。若不计空气 阻力，则在整个上升过程中，下

9、列关于物体的速度大小 v、机械能 E、重力势能 Ep、动能 Ek 随时间变化的关系中，大致正确的是（取地面为零势面）（ ） A. B. C. D. 12.如图甲所示，长木板 B 放在光滑的水平面上，质量为m=4kg 的小物块 A 可视为质点，以 水平速度 0 v=3m/s 滑上原来静止的长木板 B 的上表面，由于 A、B 间存在摩擦，导致 A、B 的速度随时间变化情况如图乙所示，取g10m/ 2 s，则下列说法正确的是（ ） A. A、B 之间的滑动摩擦因数为 0.1 B. 物块 A 克服摩擦力做功为 16J C. 木板 B 获得的最大动能为 2J D. A、B 系统产生的热量为 12J 13

10、.如图所示，一轻质弹簧固起在光滑杆的下端，弹簧的中心轴线与杆重合，杆与水平面间 的夹角始终=60，质量为 m 的小球套在杆上，从距离弹簧上端 0 点的距离为 2 0 x的 A 点 静止释放，将弹簧压至最低点 B，压缩量为 0 x，不计空气阻力，重力加速度为 g。下列说法 正确的是（ ） A.小球从接触弹簧到将弹簧压至最低点 B 的过程中，其加速度一直减小 B.小球运动过程中最大动能可能为 mg 0 x C.弹簧劲度系数大于 0 2 3 x mg D.弹簧最大弹性势能为 0 2 33 mgx 14.如图所示，足够大的绝缘水平面上有一质量为 m、电荷量为-q 的小物块（视为质点）， 从 A 点以初

11、速度 0 v水平向右运动， 物块与水平面间的动摩擦因数为。 在距离 A 点 L 处有 一宽度为 L 的匀强电场区，电场强度方向水平向右，已知重力加速度为 g，场强大小为 E= q mg2 则下列说法正确的是（ ） A.适当选取初速度 0 v，小物块有可能静止在电场区 B.适当选择初速度 0 v，小物块可能回到 A 点 C.要使小物块穿过电场区域，初速度 0 v的大小应大于gL22 D.若小物块能穿过电场区域，小物秧在穿过电场区的过程中，机械能减少mgL3 15.如图所示，倾角为 37的足够长的传送带以恒定速度运行，将一质量 m=1kg 的小物体 以某初速度放上传送带， 物体相对地面的速度大小随

12、时间变化的关系如图所示， 取沿传送带 向上为正方向，g= 10m/ 2 s，sin37=0.6，cos37=0.8。则下列说法正确的是（ ） A物体与传送带间的动摩擦因数为 0.75 B.08s 内物体位移的大小为 14m B. 08 s 内物体机械能的增量为 84 J C. D.08s 内物体与传送带之间因摩擦而产生的热量为 126J 二、实验题（16 题 2 分，17 题 10 分，共 12 分） 16.（每空 1 分，共 2 分）某同学用探究功与速度变化的关系实验中的装置，测小滑块 与桌面间的动摩擦因数，如图甲所示，水平桌面离地面高度为 h，将橡皮筋的两端固定在桌 子边缘，并且使橡皮筋恰

13、好伸直，将小滑块置于橡皮筋的中点，垂直桌边缘水平向左移动距 离 s，使橡皮筋产生形变，由静止释放，小滑块飞离桌面，测得其平抛的水平射程 L。改变 橡皮筋的条数，重复实验。不计空气阻力，重力加速度为 g。 （1）某次实验中，小滑块离开桌面后的水平射程为 L，则该次实验中小滑块离开桌面时的 速度可表示为_（使用题中所给物理量的符号表示）; （2）取橡皮筋对小滑块做功 W 为横坐标，小滑块离开桌面后的水平射程 L 的平方 L为纵坐 标，描点得到一条直线如图乙所示，直线与横轴的截距为 b，斜率为 k，则小滑块与桌面数 可表示为_（使用题中所给物理量的符号表示。） 17.（每空 2 分，共 10 分）某

14、学习小组用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，质量均为 M 的物体 A 和 B 系在轻质细绳两端跨过光滑轻质定滑轮，每个钩码的质量均为 0 m，物体 A 上固定一轻质挡光片， 挡光片下方 h 处固定一光电门， 用来测量物体上的挡光片通过该处的 时间 t。 （1）某同学用游标卡尺测量挡光片的宽度 d，测量结果如图乙所示，则挡光片宽度为_cm。 （2）在物体 A 下面挂上一个钩码，让 4d 狡钩码组成的系统由静止释放，测出挡光片通过 则挡光片通意光电门的速率为_（用题中给出的符号表示） （3）依次增加物体 4 下方钩码个数，让物体 A 由同一位置释放，分别测出挡光片通过光电 门的时间 2 t、 3

15、 t、 4 t. （4）设物体 A 下方所挂钩码个数为 n，根据（3）中所测时间，描点作出 a 1 -t图象如图丙所 示， 若在误差允许范围内满足图象斜率 k=_， 截距 b=_ （均用题中符号表示） 则证明机械能守恒定律成立。 （5）由于系统运动过程中要受到摩擦及空气阻力，若认为挂不同个数钩码时阻力相同，则 实际描点作出的图象斜率会_（填偏大偏小或不变）。 18. （6 分）如图所示，倾角为=30坡道顶端距水平面高度 h=2m ,质量 m=0.3 kg 的小物块 A（可视做质点）从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失。为使 A 制 动，将轻弹簧的一端固定在光滑水平滑道延长线

16、M 处的墙上，另一端恰位于滑道的末端 O 点。已知物块 A 与斜面间的动摩擦因数 = 6 3 ，重力加速度 g=10m/ 2 s。求 （1）（3 分）物块在刚接触弹簧的时的动能; （2）（3 分）若物块 A 能够被弹回到坡道上.则它能够上升的最大高度是多少。 19.（10 分）如图所示，是一儿童游戏机的简化示意图。光滑游戏面板与水平面成一夹角， 半径为 R 的四分之一圆弧轨道 BC 与长度为 8R 的 AB 直管道相切于 B 点，C 点为圆弧轨道最 高点（切线水平），管道底端 A 位于斜面底端，轻弹簧下端固定在 AB 管道的底端，上端系 一轻绳，绳通过弹簧内部连一手柄 P。经过观察发现轻弹簧无

17、弹珠时，其上端离 B 点距 离为 5R，将一质量为 m 的弹珠 Q 投入 AB 管内，设法使其自由静止，测得此时弹簧弹性势 能sin 20 1 mgREP，已知弹簧劲度系数 R mg k sin10 。某次缓慢下拉手柄 P 使弹簧压 缩， 后释放手柄， 弹珠 Q 经 C 点被射出， 弹珠最后击中斜面底边上的某位置 （图中未标出） ， 根据击中位置的情况可以获得不同的奖励。假设所有轨道均光滑，忽略空气阻力，弹珠可视 为质点。直管 AB 粗细不计。求 （1）（4 分）调整手柄 P 的下拉距离，可以使弹珠 Q 经 BC 轨道上的 C 点射出，落在斜面 底边上的不同位置，其中与 A 的最近距离是多少?

18、 （2）（6 分）若弹珠 Q 落在斜面底边上离 A 的距离为 10R，弹珠 Q 离开弹簧前的最大速度 是多少? 20.（10 分）如图所示，传送带与水平面之间的夹角 30，其上 A、B 两点间的距离 L= 5m， 传送带在电动机的带动下以 v=1m/s 的速度匀速运动.现将一质量 m=10kg 的小物体 （可 视为质点）轻放在传送带的 A 点，已知小物体与传送之间的动摩擦因数 = 2 3 ，在传送带 将小物体从 A 点传送到 B 点的过程中，求（取 g=10m/ 2 s） （1）（4 分）物体从 A 到 B 运动的时间; （2）（3 分）传送带对小物体做的功; （3）（3 分）电动机多做的功.

19、 21. （12 分）如图甲所示，弯曲部分 B 和 C 是两个半径都为 1 R=0.3m 的 4 1 光滑圆弧轨道， 中间的 BC 段是竖直的薄壁细圆管（细圆管内径略大于小球的直径），分别与上下圆弧轨道 相切连接，BC 段的长度 L 为 0.2m。下圆弧轨道与光滑水平地面轨道相切，其中 D、 A 分别 是上下圆弧轨道的最高点与最低点， 整个轨道固定在竖直平面内。 质量 m=0.3kg 的小球以一 定的初速度从 A 点水平进入轨道（计算结果可以用根式表示） （1）（2 分）如果小球从 D 点以 5m/s 的速度水平飞出，求落地点与 D 点的水平距离; （2）（4 分）如果小球能从 D 点以 5m

20、/s 的速度水平飞出，求小球过 A 点时对 A 点的压力 大小; （3）（6 分）如果在 D 点右侧平滑连接一半径 2 R的半圆形光滑轨道 DEF，如图乙所示，要 使小球在运动过程中能不脱离轨道 求初速度大小的范围. 答案与详解 1.【答案】D 【解析】x-t 图象中，位移方向用正负表示，图中甲、乙两个物体的位移一直为正，且不断 增加，故甲与乙都是单向的直线运动，故 A 错误;x-t 图象的斜率表示速度，v-t 图象的斜率表 示加速度，故乙车做减速直线运动，甲车做匀速直线运动，则甲乙都不是从静止开始运动， 故 B 错误;在 0t，时间内，丁的速度大于丙的速度，两车间的距离一直增大，故 C 错误

21、; 由图象与时间轴围成的面积表示位移可知丙、 丁两车在 t 时刻面积差最大， 所以相距最远， 故 D 正确。故选 D。 2.【答案】BC 【解析】设小球 B 受到的重力为 mg，A、B 两球的带电量分别为 1 q、 2 q，两球间的距离为 r，A 球与定滑轮的距离为 h，滑轮与 B 球的距离为 d，对 B 球受力分析如图 根据相似三角形可知 r r qq k h mg 2 21 求得r=3 21 mg hqkq 由此可见， 在小球移动过程中， r 不变， 因此小球的运动轨迹是一段圆弧， 选项 A 错误、 B 正 确; 又根据F= h mgd ，由于 d 在减小，因此 F 在减小，选项 C 正确

22、、D 错误。故本题选 BC 3.【答案】AC 海王星在 PM 段的速度大小大于 MO 段的速度大小，则 PM 段的时间小于 MO 段的时间，所 以 P 到 M 所用的时间小于 4 0 T ，A 正确;从 Q 到 N 的过程中，由于只有万有引力做功，机械 能守恒，B 错误;从 P 到 Q 阶段，万有引力做负功，速率减小，C 正确;根据万有引力方向与 速度方向的关系知，从 M 到 N 阶段，万有引力对它先做负功后做正功，D 错误. 4.【答案】AB A 项由公式 x=tv= 2 vt 可知，所以两物体到达顶端的速率相等，所以动能的变化量相同， 故 A 正确; B 项由 A 项分析可知，物体的动能增

23、量相同，又由于处于相同的高度，所以两物体机械能 增量相同，故 B 正确; C 项：由图示分析可知，第二个物体所受斜面的摩擦力较大，对每一个物体而言，除重力以 外的合力对物体做功等于机械能的增量，由于两体的机域能增量相同，所以 F2做功较多， 故 C 误; D 项由公式 P= t W 可知，由于时间相同，所以 1 F做功的功率比 2 F做功的功率小，故 D 错 误。 5.【答案】B 【考点定位】本题考查重力做功与重力势能变化的关系及其相关知识 6. 【答案】D 7. 【答案】D 8.【答案】C 【解析】A、滑块 A 运动到 P 点时，垂直于杆子的方向受力平衡，合力为零;沿杆子方向，重 力有沿杆向

24、下的分力加 esin53， 根据牛顿第二定律得mgsin53=ma， a=gsin53， 故 A 错误。 B、滑块 A 由 O 点运动到 P 点的过程中，绳子的拉力对滑块 B 做负功，其机械能减少;故 B 错误。由于图中杆子与水平方向成 53，可以解出图中虚线长度l=Lsin53= 5 8 m，B 下落 H=L-l= 3 2 m，当 A 运动到 P 点与 A 相连的绳子此时垂直杆子方向的速度为零，则 B 的速度 为零，以两个物体组成的系统为研究对象，由机械能守恒定律得MgHmgh= 2 2 1 mv，解 得 v=52m/s;故 C 正确，D 错误。故选 BC。 9.【答案】B 10.【答案】A

25、D 【解析】整个过程中，甲、乙组成的系统机械能守恒，最后两者的速度大小相等，应用机械 能守恒mgR=2 2 2 1 mv，得 v=2m/s，选项 A 正确;下滑到最低点时速度水平，重力的功率 为 0， 选项 B 错误;甲小球下滑到最低点时， 重力与支持力的合力提供向心力 FN一 mg= R v m 2 ， 解得 N F=2mg=10N，由牛顿第三定律得，甲小球下滑到最低点对轨道压力的大小为 10N，选 项 C 错误;整个过程中对乙受力分析可知，重力不做功，乙小球动能的增量等于轻杆对乙做 的功 W= 2 2 1 mv=1J，选项 D 正确，故选 AD。 11.【答案】D 12.【答案】BD 13.【答案】CD 14.【答案】CD 15.【答案】BD 16.【答案】 17.【答案】 18. 19.（1）当 P 离 A 点最近（设最近距离为 d）时，弹珠经 C 点速度最小，设这一速度为 Vo， 弹珠经过 C 点时恰好对轨道无压力，mgsin 提供所需要的向心力. 20. 21.