2021届高三物理上学期9月领军考试试题

这是一份2021届高三物理上学期9月领军考试试题，共13页。

2．全部答案在答题卡上完成，答在本试题上无效。
3．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案用0.5mm黑色笔迹签字笔写在答题卡上。
4．考试结束后，将本试题和答题卡一并交回。
一、选择题（本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1—6题只有一项是符合题目要求，第7—10有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
1．下列关于牛顿在物理学史上的贡献说法正确的是
A．牛顿最早发现了行星运动的三大定律
B．牛顿首先正确认识力和运动的关系，推翻了“力是维持物体运动的原因”
C．牛顿利用扭秤测出了引力常量，被誉为能“称出地球质量的人”
D．牛顿在伽利略等人工作的基础上进行深入研究，总结出了物体运动的三个基本定律
2．2020年7月23日12时41分，长征五号遥四运载火箭托举着中国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在中国文昌航天发射场点火升空。当日地球火星依次排列在同一条直线上，这个时候发射的火星探测器则会在最短的时间内向火星迈进，无论是风险还是燃料都是最有保障的。地球围绕太阳公转的一个周期大约是365天，而火星的则是687天，近似认为公转周期是地球的2倍。如果错过了这个机会，则下次发射火星探测器的最佳日期大约为
A．2021年7月20日B．2022年7月20日
C．2023年7月20日D．2024年7月20日
3．如图所示，四个完全相同的A、B、C、D木块，漂浮在水面上，最上面的木块A、B完全在水平面外，已知木块的质量均为m，当地的重力加速度为g，现撤去木块A，则撤去木块A的瞬间，B、C木块间的弹力为
A．B．mgC．0D．
4．某学校体育选修课开设飞镖投掷项目，在竖直墙壁上悬挂一镖靶，一学生站在离墙壁一定距离的某处，以某一速度将飞镖水平抛出，飞镖落在镖心O的正下方的A点，若飞镖仍从原位置抛出，要使飞镖落在球心O点，则下列措施可能可行的是
A．仍水平抛出飞镖，飞镖抛出的初速度减小
B．仍水平抛出飞镖，飞镖抛出的初速度增大
C．斜向下方抛出飞镖，飞镖抛出的初速度不变
D．斜向下方抛出飞镖，飞镖抛出的初速度变小
5．如图所示，三个可视为质点的、相同的木块A、B和C放在转盘上，质量均为m，C放在A的上面，A和B两者用长为L的细绳连接，木块与转盘、木块与木块之间的动摩擦因数均为k，A放在距离转轴L处，整个装置能绕通过转盘中心的转轴O1O2转动。开始时，绳恰好伸直，现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，以下说法正确的是
A．当，绳子一定有弹力
B．当时，A、B相对于转盘会滑动
C．当，C受到的摩擦力为kmg
D．ω在范围内增大时，绳子的拉力不变
6．放在粗糙的水平地面上的斜面体，倾角θ=30°，斜面光滑。斜面上有两个质量均为m的小物块A、B，它们之间由带铰链的轻杆连接（杆与斜面平行）。当用水平外力F推物块A时，两个滑块和斜面体在水平外力F作用下一起向右做匀速直线运动，如图所示，若斜面对物块A的支持力大小为NA、斜面对物块B的支持力大小为NB，已知重力加速度为g，则下列关于NA和NB的值，结论正确的是
A．，B．，
C．，D．，
7．北斗闪耀，泽沐八方，2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京举行。如图所示为55颗卫星绕地球不同轨道运动的lgT—lgr图像，其中T为卫星的周期，r为卫星的轨道半径，1和2为其中的两颗卫星。已知引力常量为G，根据图像可求得的物理量不正确的是
A．卫星1和2运动的线速度比为x1：x2
B．地球的半径为x0
C．地球质量为
D．卫星1和2向心加速度比为
8．如图所示，竖直杆AB在A、B两点通过铰链连接两等长轻杆AC和BC，AC和BC与竖直方向的夹角为θ，轻杆长为L，在C处固定一质量为m的小球，重力加速度为g，当装置绕竖直轴AB转动的角速度ω从0开始逐渐增大时，下列说法正确的是
A．当ω=0时，AC杆和BC杆对球的作用力都为拉力
B．当ω逐渐增大时，AC杆的作用力一直增大
C．当ω逐渐增大时，BC杆的作用力先增大后减小
D．当时，BC杆的作用力为0
9．一物体静止在光滑水平面上，从0时刻起，受到的水平外力F如图所示，以向右运动为正方向，物体质量为1.25kg，则下列说法正确的是
A．2s时物体回到出发点
B．3s时物体的速度大小为4m/s
C．第3s内物体的位移为2m
D．前2s内物体的平均速度为0
10．如图所示，在O点将a、b、c三个小球以不同的初速度平抛，已知小球a、b落在倾角为60°的斜面上，小球c垂直打在倾角为30°的斜面上。下列说法正确的是
A．小球a、b的竖直位移与水平位移之比相同
B．小球a、b的运动时间之比等于初速度的平方之比
C．若小球b、c运动时间相等，则小球b、c平抛初速度之比为1:2
D．若小球a、c运动时间相等，则a、c小球速度变化量相等
二、非选择题：本题共6小题，共60分。
11．（6分）
小刘同学利用如图的装置测量滑块与长木板之间的动摩擦因数。在左端带有定滑轮的水平长木板上放置一滑块，滑块通过细绳与重物连接，滑块上端安装轻质挡光片，在虚线P位置安装有光电门，遮光片经过光电门时，数字计时器会记录遮光片的挡光时间（图中未画出），已知重力加速度为g。实验步骤如下：
A．使用游标卡尺测量遮光片的宽度为d，用天平测出滑块的质量M和重物的质量m；
B．按图组装器材，调节滑轮高度使细绳与木板平行；
C．将滑块固定在某一位置，使遮光片与O点对齐，测量O点与光电门P之间的距离x；
D．释放滑块，遮光片通过光电门，光电计时器记录的时间为t，得到滑块运动到虚线P位置的速度；
E．改变滑块释放的位置O，重复实验，记录多组距离x和对应的时间t；
F．整理器材，处理数据。
处理数据时，小刘同学画出了的图像，测得图像的斜率为k，则滑块的加速度为__________，滑块与水平面间的动摩擦因数为__________（用已知字母表示）。
12．（9分）
在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学第一次将橡皮条的一端固定在水平木板上，在另一端系上两根轻绳套，并用两个量程为5N的弹簧测力计分别勾住轻绳套，且互成角度地拉橡皮条，将橡皮条与轻绳套的结点拉至O点，记录下两个力的大小与方向，如图所示。第二次再用一个量程为5N的弹簧测力计勾住一个轻绳套，将橡皮条与绳套的结点拉至O＇点，记录下拉力的大小和方向。
（1）若第一次拉至O点时，两根绳子上的拉力均为3N，则下列说法正确的是（ ）
A．两根细绳必须等长
B．第一次的O点与第二次的O＇点必须重合
C．弹簧测力计的自重会引起实验误差
D．实验中，第一次拉至O点时，两个弹簧秤之间的夹角取60°，以便求出合力的大小
（2）实验时发现有一个弹簧秤是坏的，某同学打算利用这些装置和身边的器材验证力的平行四边形定则的实验，装置如图所示，实验步骤如下：
①用弹簧测力计测出身边一个重物的重力G；
②将贴有白纸的木板竖直固定，将橡皮条上端挂在木板上的O点，将三根细线Pa、Pb、Pc结于P点，a端系在橡皮条下端，b端挂重物，重物静止后，记录P点的位置；
③以O为圆心，OP为半径，用圆规画一圆弧；
④用弹簧秤钩住c端，向右上方缓慢拉，调整拉力方向，使结点P移到图中所示位置，记录该位置和弹簧秤的示数F2的大小、方向；
⑤在白纸上作出各力的图示，验证力的平行四边形定则是否成立．
要完成该实验还需要的器材有_______。
某次实验画的平行四边形如图所示，图中F1________G（填“>”、“=”或“<”），若θ越大，F2越________。
13．（8分）
“天问一号”登上火星后，探测器在火星“赤道”时，用测力计测得一质量为m0的小球重力是F1。在“南极”时，用测力计测得该小球的重力为F2。火星半径为R。如图所示是在“南极”把小球由静止释放，通过自动频闪照相机拍摄的小球下落的照片，用刻度尺量出计数点1、2之间的距离为l1，1、3之间的距离为l2，频闪周期为T，则
（1）火星的自转周期为多大？
（2）小球在火星“南极”表面受到的阻力为多大？
14．（10分）
如图所示，一滑块以初速度从一足够长斜面底端沿斜面上滑，已知斜面倾角θ=37°，滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，滑块在斜面上运动到的最高点为A点，某时刻将小球从斜面右侧与A点同一高度处由静止释放，当滑块返回底端时，小球刚好落地，重力加速度g取10m/s2。求滑块从底端上滑开始计时，经过多长时间再释放小球?（不计空气阻力）
15．（12分）
如图所示，天花板上的O点拴一长度为L的细绳，细绳下拴一质量为m的小球，O点在地面的投影点为O＇，OO＇的距离为H，小球在细线的作用下做圆锥摆运动，悬点到圆锥摆圆心的距离为h，运动一周后，细线恰好被一小刀割断，经过一段时间小球落在水平地面上的P点，已知重力加速度为g，不计空气阻力，则
（1）小球从开始做圆锥摆运动到落地时间为多大？
（2）小球落地时，落地点到O＇的距离为多少？
16．（15分）
如图所示为一水平的转台，转台上固定一长直杆，转台挡板到旋转轴OO＇的距离为R。两均可视为质点的小球M、N穿过长直杆并用质量不计的轻绳（始终处于伸直状态）拴接，环绕OO＇轴转动，当稳定时小球M、N距离转轴的距离分别为r1、r2，已知，两球与长直杆之间的动摩擦因数均为μ，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当转台的角速度大小为ω1时拴接两球的轻绳刚好产生作用力，已知重力加速度为g，求：
（1）若继续增大角速度，两球所受的摩擦力都不变，则球M和球N的质量比为多大？
（2）已知M和N的质量分别为m1和m2，当时，轻绳突然断裂，此后转台的角速度不再增加，当M、N达到稳定时，受到的向心力分别为多大？
2020—2021学年上学期全国百强名校
“领军考试”高三物理参考答案与解析
1．【参考答案】D
【命题意图】本题考查物理学史。
【解题思路】开普勒最早发现了行星运动的三大定律，选项A错误；历史上首先正确认识力和运动的关系，推翻“力是维持物体运动的原因”的物理学家是伽利略，选项B错误；卡文迪许利用扭秤测出了引力常量，被誉为能“称出地球质量的人”，选项C错误；牛顿总结得到了牛顿三定律，选项D正确。
2．【参考答案】B
【命题意图】本题考查天体相遇。
【解题思路】设下次火星和地球距离最近需要的时间为t，则有，解得t=2T地，因此要最少间隔大约2年，下次发射火星探测器的最佳日期大约为2022年7月20日，选项B正确。
3．【参考答案】A
【命题意图】本题考查牛顿第二定律的瞬时性。
【解题思路】撤去木块A前，浮力F=4mg，撤去瞬间浮力不变，研究B、C、D木块，F-3mg=3ma，解得,研究B物体，设B、C木块间的弹力为F1，则有F1-mg=ma，解得，选项A正确。
4．【参考答案】B
【命题意图】本题考查结合实际的平抛运动。
【解题思路】飞镖水平抛出，若飞镖抛出的初速度增大，则飞镖飞行时间变短，下落高度变小，可能落在圆心O点，若飞镖抛出的初速度减小时，则飞镖飞行时间变长，下落高度变大，飞镖将偏离圆心O更远，选项B正确、A错误；若斜向下方抛出飞镖，飞镖抛出的初速度不管不变还是变小，飞镖的水平速度都变小，飞行时间变长，且飞镖有竖直向下的初速度，下落的竖直高度一定变大，飞镖将偏离圆心O更远，选项C、D错误。
5．【参考答案】B
【命题意图】本题考查圆周运动。
【解题思路】B先达到最大静摩擦力，对B有kmg=mω22L，解得，故当，绳子一定有弹力，选项A错误；当A也达到最大静摩擦力时，用系统牛顿第二定律k2mg+kmg=mω22L+2mω2L，解得，故当时，A、B相对于转盘会滑动，选项B正确；当，对C：，选项C错误；当范围内增大时，B受水平面的摩擦力已经达到最大静摩擦力，摩擦力不变，绳的拉力增大，选项D错误。
6．【参考答案】B
【命题意图】本题考查物体的平衡。
【解题思路】研究B，B三力平衡，对，整体研究AB，,解得，选项B正确。
7．【参考答案】ABD
【命题意图】本题考查万有引力与航天中的图像。
【解题思路】由，得：，两边取对数：，
A中：，则，又，故A错误；
B中：当lgT=0时，，lgr=x0，则，B错误：
C中：截距：，，C正确；
D中，lgr1=x1，，lgr2=x2，，
又，则，D错误。
8．【参考答案】BD
【命题意图】本题考查圆周运动。
【解题思路】当ω=0时，由于小球在水平方向平衡，因此AC杆对小球为拉力，BC杆对小球为支持力，且大小相等，选项A错误；当ω逐渐增大时，AC杆对小球为拉力逐渐增大，BC杆对小球为支持力逐渐减小，当BC杆的作用力为0时，有mgtanθ=mω2Lsinθ，解得，当ω继续增大时，AC杆对小球为拉力继续增大，BC杆对小球的作用力变为拉力，且逐渐增大，选项C错误、BD正确。
9．【参考答案】BC
【命题意图】本题考查物理图象在动力学中的应用
【解题思路】根据牛顿第二定律可得物体的加速度随时间的变化图像如图所示，0-1s内，物体向右加速，1-2s向右减速，2s时速度刚好减为0，2s内物体一直向右运动，选项A错误；第3s内，物体从静止开始向右做匀加速运动，根据v=at3=4m/s，第3s内物体的位移为，选项BC正确；前2s，物体一直向右运动，位移不为0，根据平均速度的定义式，平均速度不为0，选项D错误。
10．【参考答案】ACD
【命题意图】本题考查平抛运动的规律。
【解题思路】在斜面顶端以不同的初速度水平抛出几个小球，小球a、b均落在同一斜面上，斜面的底角不变，根据几何关系可知位移夹角不变，即小球a、b的竖直位移与水平位移之比都为tan60°，故A选项正确。根据平抛运动规律和几何关系，分析小球a、b可知：，解得：，即小球a，b的运动时间之比等于初速度之比，故B错误：根据平抛运动规律和几何关系，分析小球c可知，，若小球b、c运动时间相等，，解得，故C选项正确，若小球a、c运动时间相等，由于a、c加速度相同，根据△v=gt，a、c小球速度变化量相等，选项D正确。
11．【参考答案】（3分） （3分）
【命题意图】本题考查测量滑块与长木板的动摩擦因数。
【解题思路】滑块通过光电门的速度为，要据2ax=v2可得，根据题意，故；根据牛顿第二定律mg-μMg=（M+m）a，解得
12．【参考答案】（1）B（3分） （2）刻度尺（2分） =（2分） 大（2分）
【命题意图】本题考查验证力的平行四边形定则。
【解题思路】（1）细绳的长短与所受力的大小无关，在力的图示中，用线段的长短表示力的大小，也与细绳的长短无关，故A选项错误；合力与分力产生的作用效果必须相同，即两次必须拉至同一点，第一次的O点与第二次的O＇点必须重合，故B选项正确；弹簧测力计的读数只取决于弹簧受力端的拉力，与弹簧测力计的自重无关，故C选项错误；第一次拉至O点时，两根绳子上的拉力均为3N，且两个弹簧秤之间的夹角取60°，则合力大小大于弹簧测力计的量程，无法完成实验，故D选项错误。
（2）以O为圆心，OP为半径画一圆弧，因此需要圆规，要画出力的图示，因此需要刻度尺；根据橡皮筋形变量不变，有F1=G；两分力大小相等，θ越大，两分力夹角越小，合力F2越大。
13．【参考答案】（1） （2）
【命题意图】本题考查万有引力与航天、牛顿第二定律等。
【解题思路】（1）设火星的自转周期为T0，由题意知：（2分）
解得（1分）
（2）2、3间距为l2 -l1，根据△x=aT2，（1分）可得小球的加速度为，（1分）
依题意小球的重力G=F2（1分）
再根据牛顿第二定律F2-f=m0a（1分）
解得（1分）
14．【参考答案】
【命题意图】本题考查牛顿第二定律在斜面模型，自由落体中的运用
【解题思路】以滑块为研究对象，滑块上滑的过程中：
-mgsin37°-μmg cs37°=ma1（1分）
解得a1=-10m/s2（1分）
故上滑的最大位移：（1分） 高度h=ssin37°=0.75m（1分）
滑块下滑的过程中，受力分析可知：
mgsin37°-μmgcs37°=ma2（1分）
解得a2=2m/s2（1分）
滑块到达底端的速度：（1分）
滑块在斜面上运动的时间：（1分）
小球自由落体的时间：（1分）
要使滑块与小球同时落地，（1分）
15．【参考答案】（1） （2）
【命题意图】本题考查圆周运动和平抛运动的结合。
【解题思路】小球做圆锥摆运动时，设悬线和竖直方向的夹角为θ，则有（1分）
h=Lcsθ（1分）
解得（1分）
因此转动一周的时间为（1分）
细线被一小刀割断后，小球做平抛运动，在竖直方向（1分）
小球从开始做圆锥摆运动到落地时间为t=t1+t2（1分）
整理得（1分）
（2）圆锥摆的半径（1分）
小球做圆锥摆运动的线速度（1分）
小球平抛运动的水平距离为x=vt2（1分）
小球落地时，落地点到O＇的距离（1分）
解得（1分）
16．【参考答案】（1） （2）μm1g
【命题意图】本题考查圆周运动的综合问题。
【解题思路】（1）对小球受力分析，开始加速度较小时，静摩擦力提供小球转动的向心力，有：Ff=mω2r（1分）
当其中一个小球所受的静摩擦力达到最大μmg时，轻绳才提供拉力；
则有：μmg=mω2r（1分）
解得：（1分）
由于r1设M的质量为m1，N的质量为m2，当角速度ω>ω1时，设轻绳的拉力大小为F：
对小球M，有：FfM+F=m1ω2r1（1分）
对小球N，有：μm2g+F=m2ω2r2（1分）
联立解得小球M受到的摩擦力：FfM=μm2g-（m2r2-m1r1）ω2（1分）
要使M所受的摩擦力不变，必有（m2r2-m1r1）=0（2分）
因此有（1分）
（2）当，轻绳突然断裂，M需要的向心力（1分）
M保持不动（1分）
N需要的向心力（1分）
N做离心运动（1分）
当N到达挡板处时，处于稳定状态，此时有（1分）