河北省张家口市2021届高三物理上学期第一次质量检测试题（Word版附解析） 22页

2020-2021学年第一学期阶段测试卷高三物理考试说明：1.本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。2.本试卷共100分，考试时间90分钟。第Ⅰ卷（选择题共48分）一、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。1.关于运动和力，下列说法错误的是（　　）A.理想斜面实验否定了“力是维持物体运动的原因”B.牛顿第二定律表明物体所受外力越大，物体的惯性越大C.物体在恒力作用下，不可能做匀速圆周运动D.物体所受合外力的方向与速度方向不在一条直线上时，物体做曲线运动【答案】B【解析】【详解】A．伽利略的理想斜面实验说明物体在无外力作用下，会保持运动状态不变，所以不受力的物体也可以运动，因此理想斜面实验否定了“力是维持物体运动的原因”。所以选项A正确，不符号题意；B．物体的惯性只与物体质量有关，质量越大，物体的惯性越大。牛顿第二定律表明物体的加速度在质量不变时与合外力成正比，合外力不变时，加速度与质量成反比，与惯性无关，所以选项B错误，符合题意；C．物体做匀速圆周运动时受到向心力作用，而向心力方向始终指向圆心，即向心力的方向时刻改变，所以向心力一定是变力，因此当物体在恒力作用下时，不可能做匀速圆周运动。所以选项C正确，不符合题意；D．当物体所受合外力的方向与速度方向不在一条直线上时，速度的方向一定发生变化，所以物体做曲线运动，所以选项D正确，不符合题意。本题选错误的，故选B。2.如图，一个吹胀的皮球用网兜悬挂于O点，A为网兜上对称分布的网绳结点，在皮球缓慢漏气体积变小的过程中（可视为重力不变），则（　　） A.网绳拉力变大B.网绳拉力不变C.网绳拉力变小D.网绳拉力先变大后变小【答案】C【解析】【详解】设5条网绳与竖直方向夹角均为θ，且均为T，可得5Tcosθ=mg则随着球的体积减小，半径减小，网绳与竖直方向的夹角θ减小，则T减小。故选C。3.2020年6月23日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙火箭成功将北斗三号导航系统最后一颗组网卫星送入地球同步轨道。关于这次卫星与火箭上天的情形叙述正确的是（　　）A.火箭能够起飞，是因为火箭喷出的气体对火箭产生一个向上的作用力B.火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但无法加速飞行C.该卫星进入预定轨道之后完全失重，与地球之间不存在相互作用力D.该卫星在轨运行的速度大于地球的第一宇宙速度【答案】A【解析】【详解】A．火箭能够起飞，是因为火箭喷出的气体对火箭产生一个向上的作用力，故A正确；B．火箭飞出大气层后，虽然没有了空气，但火箭向后喷气，火箭对喷出的气体有向后的作用力，根据牛顿第三定律，喷出的气体对火箭有一个向前的反作用力，使火箭可以加速飞行，故B错误； C．该卫星进入预定轨道之后完全失重，与地球之间万有引力恰好能够提供向心力，故C错误；D．根据得近地卫星在地球表面附近运行时的速度等于第一宇宙速度，与近地卫星相比，北斗三号导航进入同步轨道后，轨道半径变大，线速度变小，该卫星在轨运行的速度小于地球的第一宇宙速度，故D错误。故选A。4.如图所示，用甲、乙两根筷子夹住一个小球，甲倾斜，乙始终竖直。在竖直平面内，甲与竖直方向的夹角为，筷子与小球间的摩擦很小，可以忽略不计。小球质量一定，随着缓慢增大，小球始终保持静止，则下列说法正确的是（　　）A.筷子甲对小球的弹力不变B.筷子乙对小球的弹力变小C.两根筷子对小球的弹力均增大D.两根筷子对小球的合力将增大【答案】B【解析】【详解】对小球受力分析如图： 角增大过程中、均减小。两根筷子对小球的合力总等于小球的重力，不变。故选B。5.如图所示，半径为R、内径很小的光滑半圆管竖直放置。两个质量均为m的小球a、b以不同的速度进入管内，a通过最高点A时，对管壁上部的压力为，b通过最高点A时，对管壁下部的压力为，则a、b两小球通过A点的速度大小之比为（　　）A.1∶4B.4∶1C.1∶16D.16∶1【答案】B【解析】【详解】由题意可知，a球通过最高点A时受到竖直向下的重力mg和上管壁施加的竖直向下的弹力由圆周运动向心力公式可得解得b球经过最高点A时，受到竖直向下的重力mg和下管壁施加的竖直向上的支持力由圆周运动向心力公式可得解得 所以，a、b两小球通过A点的速度大小之比为所以只有选项B正确，故选B。6.利用空间探测器可以探索未知天体，探测器在接近未知天体后，会经历如图所示的变轨过程，轨道Ⅰ为近地圆轨道，则下列说法正确的是（　　）A.探测器在轨道上运动时，运行的周期B.在轨道Ⅲ上探测器与天体中心的连线与在轨道Ⅱ上探测器与天体中心的连线在相等时间内扫过的面积相等C.探测器从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在P点朝速度反方向喷气D.若已知探测器在轨道Ⅰ上运动的角速度和引力常量G，可以估算天体的密度【答案】D【解析】【详解】A．由开普勒第三定律可知选项A错误；B．由开普勒第二定律可知，同一轨道上探测器与天体中心连线在相等时间内扫过的面积相等，故B错误；C．由轨道Ⅱ变到轨道Ⅰ，需在P点减速，应朝速度方向喷气，选项C错误； D．由可得故D正确。故选D7.我国高铁技术发展迅猛，全国高铁总里程超过3万公里。京张智能高铁的开通为2022年冬奥会的举办提供了极大便利。已知我国的铁路轨距为，其中在一转弯半径为的弯道处外轨比内轨高（角度较小时可认为，重力加速度g取），则高铁在通过此弯道时，按规定行驶速度应为（　　）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】火车转弯按规定速度行驶应该满足角较小时联立可得故选C。 8.如图所示，水平地面放置一倾角为37°的斜面，将小球甲从斜面顶端A以速度沿水平方向抛出后落在斜面上的C点。将另一小球乙从与A等高的B点以速度水平抛出恰好垂直撞击到C点，已知，则甲乙两球初速度大小之比是（　　）A.B.C.D.1【答案】B【解析】【详解】根据平抛运动规律，甲球落在C点可得乙球垂直斜面落地落在C点，可知末速度与水平方向的夹角为，竖直下落高度与甲相同，则所用时间与甲相同，乙球下落高度与甲相同，则所用时间与甲相同。设乙球抛出的速度大小为，则 联立解得故选B。二、选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9.如图所示，天花板上悬挂一轻质弹簧，弹簧下端栓接质量为m的小球A，A球通过轻杆连接质量为的小球B，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）A.剪断弹簧瞬间，轻杆上弹力不为0B.剪断弹簧瞬间，A、B球加速度均为gC.剪断轻杆瞬间，A、B球加速度大小均为gD.剪断轻杆瞬间，A球加速度大小为，B球加速度大小为g【答案】BD【解析】【详解】AB．剪短弹簧瞬间，以A、B以及杆整体作为研究对象，整体做自由落体运动，加速度为；再隔离B，根据牛顿第二定律可知，小球B做自由落体运动，杆对B的力必须为零，故A错误，B正确；CD．剪断轻杆瞬间，B球加速度大小为g，做自由落体运动；为剪短轻杆前对A进行受力分析如下 根据平衡条件有当剪短轻杆后，对球A，除了杆的力消失意外，其他力没有发生变化，根据牛顿第二定律有得加速度方向竖直向上，故C错误，D正确。故选BD。10.如图a所示，轻绳跨过固定在水平杆右端的光滑定滑轮（重力不计）栓接一质量为M的物体，；如图b所示，轻杆一端用铰链固定在竖直墙上，另一端通过细绳拉住，，另一轻绳悬挂在轻杆的G端，也拉住一质量为M的物体，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A.图a中杆对滑轮作用力大小为B.图b中杆弹力大小为C.轻绳段张力与轻绳段张力大小之比为1∶1D.轻绳段张力与轻绳段张力大小之比为1∶2【答案】AD【解析】【详解】A．对图a，绳对滑轮的作用力如图1：由几何关系可知故A正确；B．对图b中G点受力分析如图2：由图可得故B错误；CD．由图2可得 则故C错误D正确。故选AD。11.A、B两点等高，分别固定两光滑定滑轮，两细线一端各系有质量为M的小物块，另一端绕过两定滑轮系在质量为m的小球上，现把小球从连线的中点C由静止释放，如图所示，已知小球运动到D点时速度恰好为0，以下判断正确的是（　　）A.小球不会在D点静止B.运动过程中小物块速度和小球的速度大小相等C.小球在D点处于超重状态，小物块此时处于失重状态D.小球在D点处于失重状态，小物块此时处于超重状态【答案】AC【解析】【详解】ACD．小球由C到D，先加速后减速。加速度先减后增加，故小球在D点具有向上加速度，处于超重状态。两物块此时具有向下加速度，处于失重状态，故AC正确，D错误；B．小球运动过程中，两物块速度大小等于小球沿绳方向的分速度大小，故B错误。故选AC。12.在两个倾角为足够长且固定的相同斜面体上，分别有如图所示的两套装置。、分别是固定在B、D上的挡板，B上表面水平，D上表面与斜面平行，完全相同的两个弹簧和一端固定在挡板上，另一端分别连在A和C上，A和C质量均为m，所有接触面都光滑，重力加速度为g，在A与B，C与D分别保持相对静止沿斜面自由下滑的过程中，下列说法正确的是（　　） A.处于原长状态，处于拉伸状态B.处于压缩状态，处于原长状态C.A对B的压力等于，C对D的压力等于D.若产生弹力，弹力大小为【答案】BCD【解析】【详解】对两套装置整体受力分析：整体加速度a为沿斜面向下。a可分解为水平和竖直分加速度。如图：对物块A受力分析： 由牛顿第二定律可得水平向左。故处于压缩状态。解得由牛顿第三定律可知，A对B压力为对物块C受力分析：设弹簧弹力为，方向沿斜面向下由牛顿第二定律可得解得即处于原长。由图可知，C对D的压力等于故A错误，BCD正确。故选BCD。 第Ⅱ卷（非选择题共52分）三、非选择题：本题共6小题，共52分。13.很多物理实验，利用身边的生活物品就可操作。一同学用电子秤、镜框、细线和贴在墙上的白纸等物品，在家中探究力的平行四边形定则。(1)如图甲所示，在电子秤下端悬挂一镜框，记下镜框_____________时电子秤的示数F；(2)如图乙所示，将三条细线、、的一端打结，另一端分别拴在两电子秤挂钩、镜框上，互成角度拉开细线、，使装置静止。在白纸上记下结点O的位置和细线、、的_______以及两电子秤示数、；(3)在白纸上按一定标度在O点做出拉力F（沿方向向上）、、的图示，根据平行四边形定则作出、的合力的图示，比较与_________的大小和方向，可判断力的平行四边形定则是否成立。【答案】(1).静止（稳定，平衡或静止不动）(2).方向(3).F【解析】【详解】(1)[1]在电子秤下端悬挂一镜框，记下镜框静止时电子秤的示数F；(2)[2]将三条细线、、的一端打结，另一端分别拴在两电子秤挂钩、镜框上，互成角度拉开细线、，使装置静止。在白纸上记下结点O的位置和细线、、的方向以及两电子秤示数、；(3)[3]在白纸上按一定标度在O点做出拉力F（沿方向向上）、、的图示，根据平行四边形定则作出、的合力的图示，比较与F的大小和方向，可判断力的平行四边形 定则是否成立。14.物理实验小组用如图1实验装置探究加速度a与力F、质量m的关系。甲乙两小车放在水平木板上，小车甲上固定一个力传感器，小车乙上固定一个加速度传感器（可以测量乙在任意时刻的加速度大小），力传感器和小车乙之间用一根不可伸长的细线连接，拉直后细线与木板平行，在弹簧拉力的作用下两小车一起开始运动，利用两传感器可以采集并记录同一时刻小车乙受到的拉力和加速度的大小。(1)利用两传感器的示数做出小车乙的图像如图2所示，图像没过坐标原点的原因是________________。(2)通过图像可得：小车乙的质量________，小车乙与木板的动摩擦因数_______。（） (3)多次改变小车乙的质量重复实验，在力传感器示数F相同时，采集加速度a与小车乙质量的对应数据作出图像如图3所示，根据图像可知，力_______N。【答案】(1).没有平衡小车乙受到的摩擦力。（或没有平衡小车受到的摩擦力）(2).1(3).0.1(4).0.5【解析】【详解】(1)[1]根据小车乙的图像可知，当F=1N时小车才开始加速运动，可知图像没过坐标原点的原因是没有平衡小车乙受到的摩擦力。(2)[2][3]由可得由图像可知则m=1kg，当a=0时，F=1.0N可得μ=0.1(3)[4]由结合图像可知 15.斜面倾角为30°，一质量的物块在与斜面成30°角的拉力F作用下恰好不上滑。已知物块与斜面间动摩擦因数，求F的大小。（，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）【答案】【解析】【详解】物块受力分析如图，沿斜面方向和垂直斜面方向建立平面直角坐标系，正交分解拉力F、重力如下图x轴y轴代入数值，解得 16.受新冠肺炎疫情的影响，很多外卖可采用无人机送达。已知无人机带着外卖由静止开始竖直向上做匀加速直线运动，加速一段时间后，无人机又匀速上升，最后再匀减速，恰好到达顾客家阳台且速度为0。遥控器显示无人机上升过程最大速度为，最大高度为。已知外卖质量为，忽略空气阻力，。求：(1)无人机匀加速上升的高度；(2)上升过程中，无人机对外卖的最大作用力。【答案】(1)2m；(2)20.5N【解析】【详解】方法一：(1)设无人机最大速度为v，匀减速高度为，减速时间无人机匀速上升高度，时间，有无人机匀加速上升高度为(2)匀加速上升作用力最大，有代入数据得由牛顿第二定律得代入数据得方法二：(1)作出无人机的图像， 由图像可得解得(2)匀加速上升作用力最大，有代入数据得由牛顿第二定律得代入数据得17.宇航员在某星球表面以初速度水平抛出一物体，图中O点为平抛轨迹上的一点，以O点为坐标原点，方向为x轴正向建立坐标系如图，已知该星球半径，引力常量，不计任何阻力，求：（计算结果保留两位有效数字）(1)该星球表面重力加速度；(2)忽略星球自转，该星球的质量；(3)该星球第一宇宙速度。 【答案】(1)；(2)；(3)【解析】【详解】(1)x轴得y轴得(2)忽略星球自转，星球表面物体所受万有引力等于重力(3)由得 18.一水平转盘可绕过圆心O的竖直轴转动，水平转盘中心O有一光滑小孔，用一细线穿过小孔将质量均为m的小物块A、B相连。B放在圆盘上，A在圆盘下方悬挂，且，。如图1所示，A、B与转盘的动摩擦因数均为。（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，）(1)若B能与圆盘保持相对静止，求水平转盘转动的角速度的范围；(2)保持B不动，将物块A放在转盘上，且沿转盘直径方向，细线刚好伸直无拉力，如图2所示，令转盘角速度逐渐增大，当水平转盘角速度为多大时，A、B即将开始滑动。【答案】(1)；(2)【解析】【详解】(1)对B：恰好不向里滑动，有得恰好不向外滑动，有得则取值范围 (2)A、B即将滑动时绳子拉力为F，对B对A联立解得