北京市朝阳区2021届高三上学期期中考试 物理(含答案)
展开北京市朝阳区2020~2021学年度第一学期期中质量检测
高三物理试卷 2020.11
（考试时间90分钟 满分100分）
第一部分
本部分共14小题，每小题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
- 关于自由落体运动，下列选项正确的是
- 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
- 在空气中，不考虑空气阻力的运动是自由落体运动
- 质量大的物体受到的重力大，落到地面时的速度也大
- 物体做自由落体运动时不受任何外力作用
2．如图所示，两根细绳AO和BO连接于O点，O点下方用细绳CO悬挂一重物，并处于静止状态，绳AO拉力为F1，绳BO拉力为F2。保持A、O点位置不变，而将绳BO缓慢向B1O、B2O移动直至水平。对于此过程，下列选项正确的是
- F1逐渐变小
- F2逐渐变小
- F1、F2的合力逐渐变小
- F1、F2的合力保持不变
3．关于牛顿运动定律，下列选项正确的是
- 牛顿运动定律都可以通过实验操作进行验证
- 由牛顿第一定律可知物体只有在不受力时才具有惯性
- 由牛顿第二定律可得到1N=1kg·m/s2
- 由牛顿第三定律可知相互作用力就是一对平衡力
4．倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上。已知重力加速度大小为g，下列选项正确的是
A．木块受到的摩擦力大小是mg cosα
B．木块对斜面体的压力大小是mg sinα
C．桌面对斜面体的支持力大小是（M+m）g
D．桌面对斜面体的摩擦力大小是mg sinα cosα
5．一个圆锥摆由长为l的摆线、质量为m的小球构成，小球在水平面内做匀速圆周运动，摆线与竖直方向的夹角为θ，如图所示。已知重力加速度大小为g，空气阻力忽略不计。下列选项正确的是
A．小球受到重力、拉力和向心力的作用
B．小球的向心加速度大小为a = gsinθ
C．小球圆周运动的周期为
D．某时刻剪断摆线，小球将做平抛运动
6．一列简谐横波某时刻波形如图甲所示。由该时刻开始计时，质点N的振动情况如图乙所示。下列选项正确的是
A. 该横波沿轴正方向传播
B. 质点L该时刻向y轴负方向运动
C. 质点N经半个周期将沿轴正方向移动
D. 该时刻质点K与M的速度、加速度都相同
7．2020年7月23日12时41分，我国在海南文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭将“天问一号”火星探测器发射升空，并成功送入预定轨道，迈出了我国自主开展行星探测的第一步。假设火星和地球绕太阳公转的运动均可视为匀速圆周运动。某一时刻，火星会运动到日地连线的延长线上，如图所示。下列选项正确的是
A． “天问一号”在发射过程中处于完全失重状态
B．图示时刻发射“天问一号”，可以垂直地面发射直接飞向火星
C．火星的公转周期大于地球的公转周期
D．从图示时刻再经过半年的时间，太阳、地球、火星再次共线
8．某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，让乘客乘坐更为舒适，如图所示。下列选项正确的是
A．当此车匀速上坡时，乘客受到三个力的作用
B．当此车匀速上坡时，乘客受到两个力的作用
C．当此车加速上坡时，乘客受到向后的摩擦力作用
D．当此车减速上坡时，乘客所受合力沿斜坡向上
9．滑雪运动员沿斜坡滑道下滑了一段距离，重力对他做功1000J，他克服阻力做功100J。此过程关于运动员的说法，下列选项正确的是
A．重力势能减少了900J B．动能增加了1100J
C．机械能增加了1000J D．机械能减少了100J
10．打高尔夫球可以简化为如图所示过程。某人从高出水平地面h的坡上水平击出一个质量为m的球，仅考虑空气对球水平方向的作用，球将竖直地落入距击球点水平距离为L的A洞。已知重力加速度大小为g，则下列选项正确的是
A．球被击出后做平抛运动
B．球从被击出到落入A洞所用的时间为
C．球被击出时的初速度大小为
D．球被击出后受到的水平作用力大小为mgh/L
11．如图所示，小物块A通过一不可伸长的轻绳悬挂在天花板下，初始时静止。从发射器（图中未画出）射出的小物块B沿水平方向与A相撞，碰撞前B的速度大小为v，碰撞后二者粘在一起，并摆起一个较小角度。已知A和B的质量分别为mA和mB，重力加速度大小为g，碰撞时间极短且忽略空气阻力。下列选项正确的是
- B与A碰撞过程满足动量守恒、机械能守恒
- B与A碰撞前后轻绳的拉力大小不变
- 碰撞后AB一起上升的最大高度与轻绳的长度有关
- 碰撞后AB一起上升的最大高度为
12．酒后驾驶会导致许多安全隐患。酒后驾驶员的反应时间变长，“反应时间”是指驾驶员从发现情况到采取制动的时间，表中“反应距离”是指“反应时间”内汽车行驶的距离；“制动距离”是指驾驶员从发现情况到汽车停止行驶的距离。假设汽车以不同速度行驶时制动的加速度大小都相同。分析表中数据可知，下列选项中错误的是
| 反应距离/m | 制动距离/m | ||
速度/(m·s-1) | 正常 | 酒后 | 正常 | 酒后 |
15 | 7.5 | 15.0 | 22.5 | 30.0 |
A．若汽车的初速度增加一倍，制动距离也增大一倍
B．驾驶员酒后反应时间比正常情况下多0.5 s
C．驾驶员采取制动措施后汽车刹车的加速度大小为7.5 m/s2
D．若汽车以25 m/s的速度行驶时发现前方60 m处有险情，酒后驾驶不能安全停车
13．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，则下列选项正确的是
X.K]
A．t1时刻小球动能最大
B．t2时刻小球动能最大
C．t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少
D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能
14．一水平放置的圆盘绕竖直轴转动，如图甲所示。在圆盘上沿半径开有一条均匀的狭缝。将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且沿圆盘半径方向匀速移动，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出光信号强度I随时间t变化的图像，如图乙所示，图中t1＝1.010 -3 s，t2＝0.810 -3 s。根据上述信息推断，下列选项正确的是
- 圆盘在做加速转动
- 圆盘的角速度
- 激光器与传感器一起沿半径向圆心运动
- 图乙中t3＝0.6710 -3 s
第二部分
本部分共6小题，共58分。
15．（8分）
在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m＝200 g的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示。O为纸带下落的起始点，A、B、C、D、E为纸带上选取的五个连续点。已知打点计时器每隔T＝0.02 s打一个点，当地的重力加速度g＝9.8 m/s2。
（1）计算B点瞬时速度时，同学甲用，同学乙用。其中方法正确的是______（填“甲”或“乙”）同学。
（2）同学丙想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力，为此他计算出纸带下落的加速度为______m/s2，从而计算出阻力Ff =_______N。（结果保留两位有效数字）
（3）若同学丁不慎将上述纸带从OA之间扯断，无法测得图中数据。他仅利用A点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的？并说明理由。
16．（10分）
如图甲所示是某同学探究小车加速度与力的关系的实验装置，他将光电门固定在长木板上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置A由静止释放。
甲 乙
（1）若用游标卡尺测出光电门遮光条的宽度d如图乙所示，则d＝________ mm；实验时将小车从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt，则小车经过光电门时的速度为________（用字母表示）。
（2）实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为________。
（3）关于本实验，下列说法正确的是________。
A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在重物拉动下恰好做匀速运动，此时
小车受到的拉力和摩擦力恰好平衡
B．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂重物的情况下使小车恰好做匀速运
动，这是用小车受到的重力沿斜面方向的分力平衡了小车受到的摩擦力的结果
C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂重物的情况下使小车恰好做匀速运
动，当挂上重物时，每次改变重物的质量都需要重新调节木板的倾角
（4）测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间，并分别算出小车经过光电门时的速度v，通过描点作出线性图像，研究小车加速度与力的关系。处理数据时应作出________（可选填“v-1－m”、“v2－m”或者其他你认为正确的函数关系）图像。
17．（9分）
如图所示，一个质量m＝4.0kg的物块放在光滑水平地面上。零时刻对物块施加一个
F =10N的水平向右恒定拉力，使物块从静止开始运动。
（1）应用牛顿定律及运动学公式求解2.0s末物块的速度；
（2）应用动能定理求解物块运动5.0m后的速度；
（3）应用动量定理求解2.0s末物块的速度。
18．（9分）
如图所示，半径R＝0.2 m 的竖直半圆形光滑轨道bc与水平面ab相切。质量m＝0.1 kg 的小滑块B放在半圆形轨道最低点b处，另一质量也为m＝0.1 kg的小滑块A，由a点以
v0＝7m/s的水平初速度向右
滑行并与B相碰，碰撞时间极短，碰后A、B粘在一起运动。已知a、b间距离x＝3.25 m，A与水平面之间的动摩擦因数μ＝0.2，取重力加速度g＝10 m/s2，A、B均可视为质点。
（1）求A与B碰撞前瞬间速度的大小vA；
（2）求A与B碰撞后瞬间速度的大小v共；
（3）判断碰撞后AB能否沿半圆形轨道到达最高点c。若能到达，求轨道最高点对AB的作用力FN的大小；若不能到达，说明AB将做何种运动。
19．（10分）
沙尘暴和雾霾，都会对我们的健康造成伤害。沙尘暴是通过强风的推动，将地面上大量的沙子和尘土吹起来卷入空中，使空气变得浑浊。
根据流体力学知识，空气对物体的作用力可用f ＝αρ0Av2来表达，α为一系数，ρ0为空气密度，A为物体的截面积，v为物体的速度。地球表面的重力加速度为g。
（1）若沙尘颗粒在静稳空气中由静止开始下落，请你定性在坐标系中画出沙尘颗粒下落过程的v-t图线；
（2）将沙尘颗粒近似为球形，沙尘颗粒密度为ρ，半径为r（球体积公式为）。
a. 若沙尘颗粒在静稳空气中由静止开始下落，推导其下落过程趋近的最大速度vm与半径r的关系式；
b. 结合上问结果说明地面附近形成扬沙天气的风速条件。
20．（12分）
如图甲所示，某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物，模拟升国旗过程。运用传感器（未在图中画出）测得此过程中不同时刻被提升重物的速度v与对轻绳的拉力F，并描绘出v-F -1图像。假设某次实验得到的图像如图乙所示，其中第一个时间段内线段AB与v轴平行，第二个时间段内线段BC的延长线过原点，第三个时间段内拉力F和速度v均与C点的坐标对应，大小均保持不变，因此图像上没有反映。实验中还测得重物由静止开始经过t＝1.4s，速度增加到vC＝3.0m/s，此后物体做匀速运动。取重力加速度g＝10m/s2，滑轮质量、摩擦和其他阻力均可忽略不计。
（1）在提升重物的过程中，除了重物的质量和所受重力保持不变以外，在第一个时间段内和第二个时间段内还各有一些物理量的值保持不变。
- 请指出保持不变的物理量分别是哪些；
- 求出这些不变的物理量的大小；
（2）求t＝1.4s时间内重物通过的总路程。
北京市朝阳区2020~2021学年度第一学期期中质量检测
高三物理 参考答案 2020．11
第一部分
题号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
答案 | A | D | C | C | D | B | C | B | D | B | D | A | C | D |
第二部分
15．（8分）
（1） 乙 （2分）
（2） 9.5 0.060 （2分）
（3） 能 在A后取间隔合适的两点，测量两点间距离并计算出两点的速度，
可利用验证 （4分）
16．（10分）
（1） 4.3 （4分）
（2） m≪M （2分）
（3）B （2分）
（4）v 2－m （2分）
17．（9分）
解：（1） 得v=5m/s （3分）
（2） 得v=5m/s （3分）
（3） 得 v=5m/s （3分）
18．（9分）
解：（1）A在水平面上做匀减速运动，根据动能定理得：
－μmgx＝mvA2－mv02
解得vA＝6 m/s （3分）
（2） A、B碰撞过程中由动量守恒定律得：
mvA＝2mv共
解得v共＝3 m/s （3分）
（3） 假设能到达c点，AB从b到c过程由机械能守恒定律：
×2mv共2＝2mg×2R＋×2mvc2 解得vc=1m/s
在c点，根据牛顿第二定律得：FN＋2mg＝2m
当FN=0时解得vc min＝m/s，vc<vc min,故不能到达最高点c。由于假设到达c点时还具有速度，说明AB已沿轨道越过圆心高度，离开轨道后AB将做斜抛运动
（3分）
19．（10分）
解：
（1）如图
（3分）
（2）a. 当f=mg时颗粒达到最大速度
f =αρ0Av2 ，m=ρV，A=πr2
联立得 （4分）
b. 当风速的竖直向上分量达到或大于vm时，即可将沙尘颗粒吹起形成扬沙
（3分）
20．（12分）
解：（1）a. 不变量分别是第一段的拉力、加速度，第二段的功率 （4分）
b. 由图象可知，第一时间段内重物所受拉力F1＝6.0N
设重物质量为m，重物加速，
第三个时间段内重物所受拉力F2=mg=4.0N
联立解得 a =5.0m/s2
在第二段时间内，拉力的功率。
（4分）
（2） 设第一段时间为t1，重物在这段时间内的位移为x1，则，；设第二段时间为t2，t2=t-t1=1.0s；重物在t2这段时间内的位移为x2，根据动能定理有，解得 x2=2.75m
所以被提升重物在第一时间段内和第二时间段内通过的总路程：
x= x1+ x2=3.15m （4分）
