2022徐州高三上学期期中考试物理含解析

2021~2022学年度第一学期高三年级期中抽测

物理试题

一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。

1. 把实验和逻辑推理（包括数学演算）和谐地结合起来，这是研究物理问题一种科学思维方式和科学研究方法。下列选项中最符合这种研究方法的是（　　）

A. 伽利略通过斜面实验研究自由落体运动

B. 库仑研究电荷间的作用力

C. 探究合运动和分运动的关系

D. 探究向心力大小与质量、角速度、轨道半径的关系

【答案】A

【解析】

【详解】A．伽利略通过斜面实验的结果通过合理外推得出自由落体运动规律，是实验和逻辑推理相结合的方法，故A正确；

B．库仑研究电荷间的作用力是通过实验的方法，故B错误；

C．探究合运动和分运动的关系是通过实验的方法，故C错误；

D．探究向心力大小与质量、角速度、轨道半径的关系是通过实验的方法，故D错误。

故选A。

2. 质量为150g的手机（包括外套）从1.25m高度处不小心跌落，由于手机外套的保护作用使手机与地面碰撞的时间为0.1s，g取10m/s2，则碰撞过程中手机受到地面的平均作用力大小为（　　）

A. 9N B. 7.5N C. 6N D. 1.5N

【答案】A

【解析】

【详解】由

得手机落地时的速度为

乙向下为正方向，根据动量定理得

可得碰撞过程中手机受到地面的平均作用力大小为

故A正确，BCD错误。

故选A。

3. 新能源汽车电机驱动控制系统可以使汽车行驶更平顺，如图所示为新能源汽车在某段直线行驶过程中的a-t图像，则汽车（　　）

A. 5s末的速度为30m/s B. 10s内位移为40m

C. 做匀减速直线运动 D. 做加速度均匀减小的直线运动

【答案】D

【解析】

【详解】A．a-t图像与t轴围成的面积表示速度的变化量，0到5s内速度的变化量

即速度增加30m/s，由于不知道汽车的初速度，故无法求出5s时汽车速度，故A错误；

B．由于不知道汽车的初速度，且不是匀变速运动，无法求出10s内位移，故B错误；

CD．汽车加速度随时间均匀减小，做加速度均匀减小的直线运动，故C错误，D正确。

故选D。

4. 踢毽子是同学们喜爱的体育运动，如图为某同学将质量为25g的毽子竖直踢到距离地面1m高处，关于毽子下落运动的有关估算合理的是（　　）

A. 落地时的速度大小约为6m/s B. 落地时的动能约为2.5J

C. 落地时重力的瞬时功率约为2W D. 从最高点到落地的时间约为0.6s

【答案】D

【解析】

【详解】A．毽子下落运动可近似认为做自由落体运动，则可得落地时速度大小约为

故A错误；

B．落地时的动能约为

故B错误；

C．落地时重力的瞬时功率约为

故C错误；

D．从最高点到落地的时间约为

比较接近0.6s，故D正确。

故选D。

5. 为方便旅客随时取下行李，机场使用倾斜环状传送带运输行李箱，其实景图及简化图如题图1、题图2所示，行李箱随传送带一起在弯道时做匀速圆周运动。则（　　）

A. 行李箱的向心力只由弹力提供

B. 行李箱的向心力只由摩擦力提供

C. 若传送带转速减缓，行李箱受到的弹力变大

D. 若传送带转速减缓，行李箱可能会沿斜面向下滑动

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】对行李箱作受力分析，如下图所示：

AB．由图可知，行李箱的向心力由弹力、摩擦力共同提供，故AB错误；

CD．若传送带转速减缓，由指向圆心方向

竖直方向

联立可得

其中角度都是定值，速度变小，向心力变小，弹力变大，行李箱与斜面之间的最大静摩擦力变大，行李箱不会沿斜面向下滑动，故C正确，D错误。

故选C。

6. 如图所示，一个两端封闭的玻璃管内壁光滑且绝缘管内装有A、B两带电小球，质量分别为m和5m，当管水平放置时，A对管左端的压力为2mg，当管竖直放置时（　　）

A. 若A球在底部，则B球停在管中央

B. 若A球在底部，则A对管底的压力为8mg

C. 若B球在底部，则B对管底的压力为7mg

D. 若B球在底部，则B对管底的压力为6mg

【答案】C

【解析】

【详解】设管长为L，两球各带电量为q1，q2，则水平放置时

当管竖直放置时

A．若A球在底部，B球停在管中央，则此时，B球受库仑力

则B球不可能停在管中央，选项A错误；

BCD．若A球在底部，则对AB整体分可知，A对管底的压力等于两球的重力之和，为6mg，同理，若B球在底部，则B对管底的压力为6mg，选项BC错误，D正确；

故选C。

7. 下落的雨滴由于受水平风力的影响往往会倾斜匀速下落，假设有一段和风向平行的公路，小明坐在顺风行驶的汽车里，他通过侧面车窗观察到雨滴形成的雨线大约偏向后方30°，如图1所示。小红坐在逆风行驶的汽车里（两车的速率相同），她通过侧面车窗观察到雨滴形成的雨线大约偏向后方60°，如图2所示。则车速与雨滴的水平速度之比约为（　　）

A. 1:2 B. 2:1 C. 3:1 D. 3:1

【答案】B

【解析】

【详解】设车速为，风速为，雨滴的竖直速度为，根据题意可知，雨滴的水平速度也为，根据运动的合成与分解有

解得

故选B。

8. 2020年，天文学家根泽尔和格兹因发现银河系中心有一个超大质量的黑洞而摘得诺贝尔物理学奖。理论分析表明天体的第二宇宙速度（也叫逃逸速度）是第一宇宙速度的倍，当天体质量很大，半径很小时，其第二宇宙速度非常大，甚至达到光速c，即使天体本身能够发光，光也不能逃逸出去，这种天体称为黑洞。关于黑洞，下列说法正确的是（   ）

A. 黑洞本身一定是不发光的天体

B. 当涉及强引力时，牛顿的万有引力定律依然准确可靠

C. 若黑洞的质量为M，则黑洞的半径不大于

D. 若黑洞的质量为M，则黑洞的半径不大于

【答案】C

【解析】

【详解】A．黑洞可能发光。因为黑洞自身密度和质量极大，引发周围时空的扭曲。而光线沿着时空传播，就如同火车沿着铁轨运行。光线从黑洞这个星体中散发，却有可能沿着周围极度扭曲的时空围绕黑洞如卫星般运行，或者落回黑洞。而这一切发生在事件视界内，因此无法被观测，A错误；

B．经典力学适用弱引力作用下的物体，涉及强引力时，经典力学不再适用，则当涉及强引力时，牛顿的万有引力定律依不再适用，B错误；

CD．由于黑洞的第二宇宙速度非常大，甚至达到光速c，由于第二宇宙速度（也叫逃逸速度）是第一宇宙速度的倍，则有

G = m

则可计算出

r =

由题知其第二宇宙速度非常大，甚至达到光速c，则黑洞的半径不大于，C正确、D错误。

故选C。

9. 某实验小组设计了一种测量电容器电容的实验电路如图，其中E为两节干电池，R为定值电阻（1kΩ），双量程电压表（0~3V，0~15V）图中未画出。实验过程如下：先闭合开关S，电源给电容器充电，用电压表测出电容器两端的电压U。然后断开开关S，电容器对电阻R放电，电流传感器将电流信息传入计算机可得到I-t图像，通过图像围成的“面积”自动计算出电荷量Q，最后根据U和Q求出电容器的电容C。实验中，甲同学将电压表（0~3V）接在A、B之间，乙、丙同学分别将电压表（0~15V）及电压表（0~3V）接在D、F之间。若其它操作都符合要求，则甲、乙、丙三位同学的电容测量值C甲、C乙、C丙大小满足的关系是（　　）

A. C甲<C乙<C丙 B. C甲>C乙>C丙

C. C甲>C乙=C丙 D. C甲=C乙>C丙

【答案】B

【解析】

【详解】当电压表接在A、B两端时，断开开关S后，通过电流传感器的电荷量就是电容器的电荷量；而当电压表接在D、F两端时，断开开关S后，由于电压表的分流作用，使通过电流传感器的电荷量略小于电容器的电荷量，而量程为0~15V的电压表内阻比0~3V的电压表内阻大，分流较小，所以通过前者的电荷量比后者少，由此可知三位同学所做实验中通过电流传感器的电荷量关系为

Q甲>Q乙>Q丙

而三位同学所测电压值均为电容器两端的电压真实值，根据电容器的定义式

可知

C甲>C乙>C丙

故选B。

10. 某同学将手中的弹簧笔竖直向下按压在水平桌面上，如图所示，当他突然松手后弹簧笔将竖直向上弹起，其上升过程中的Ek-h图像如图所示，则下列判断正确的是（　　）

A. 弹簧原长为h1

B. 弹簧最大弹性势能大小为Ekm

C. O到h3之间弹簧的弹力先增加再减小

D. h1到h2之间弹簧笔的弹性势能和动能之和减小

【答案】D

【解析】

【详解】ABC．弹簧笔竖直向上弹起过程，所受重力保持不变，弹簧弹力减小，当二力平衡时，加速度为零，速度达到最大，动能最大。此时弹簧还有一定的形变量，不是原长，所以弹簧最大弹性势能大于Ekm。故ABC错误；

D．运动过程中，对系统来说，只有重力和弹簧弹力做功，所以系统机械能守恒，h1到h2之间弹簧笔的弹性势能和动能之和减小，重力势能增加。故D正确。

故选D。

二、非选择题：共5题，共60分．其中第12题～第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。

11. 某同学利用气垫导轨上滑块间的碰撞来验证动量守恒定律，滑块1上安装遮光片，光电计时器可以测出遮光片经过光电门的遮光时间，滑块质量可以通过天平测出，实验装置如题1图所示。

（1）游标卡尺测量遮光片宽度如题2图所示，其宽度d=________cm.

（2）打开气泵，待气流稳定后，将滑块1轻轻从左侧推出，发现其经过光电门1的时间比光电门2的时间短，应该调高气垫导轨的______端（填“左”或“右”），直到通过两个光电门的时间相等，即轨道调节水平。

（3）在滑块上安装配套的粘扣。滑块2（未安装遮光片m2=120.3g）静止在导轨上，轻推滑块1（安装遮光片m1=174.5g），使其与滑块2碰撞，记录碰撞前滑块1经过光电门1的时间t1，以及碰撞后两滑块经过光电门2的时间t2.重复上述操作，多次测量得出多组数据如下表：

根据表中数据在方格纸上作出-图线______。若根据图线得到的斜率k1数值近似等于k2=_______.（用m1、m2表示）即可验证动量守恒定律。

（4）多次试验，发现k1总大于k2，产生这一误差的原因可能是________。

A.滑块2的质量测量值偏大

B.滑块1的质量测量值偏大

C.滑块2未碰时有向右的初速度

D.滑块2未碰时有向左的初速度

【答案】    ①. 2.850    ②. 左    ③.     ④.     ⑤. AC

【解析】

【详解】(1)[1]游标卡尺测量遮光片宽度读数为

d=

(2)[2]经过光电门1的时间比光电门2的时间短，说明滑块做减速运动，气垫导轨的左端低，应该调高气垫导轨的左端；

(3)[3]

[4]如果碰撞过程系统动量守恒，有

整理，可得

所以根据图线得到的斜率k1数值近似等于k2=即可验证动量守恒定律；

(4)[5]多次试验，发现k1总大于k2，产生这一误差的原因可能是：滑块2的质量测量值偏大或者滑块2未碰时有向右的初速度。

故选AC。

12. 如图所示，两扇等大的电梯门总宽度为d，电梯关闭时同时由静止向中间运动，每扇门完全关闭时的速度刚好为零，运动过程可视为先匀加速运动而后立即以大小相等的加速度匀减速运动，最大运动速度为v.电梯门关闭后超过to时间，按下电梯按钮电梯门将无法打开。

（1）求电梯门关闭时的加速度大小。

（2）某人在距电梯按钮一定距离时发现电梯开始关闭，他迅速由静止开始做加速度大小为a的匀加速直线运动，再立即做加速度为2a的匀减速直线运动，并刚好在他速度减为零时到达按钮处。若要乘上电梯，该人距按钮的最远距离为多大？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）电梯门做匀加速与匀减速的位移相等，可得匀加速运动的位移为，设加速为a，根据匀变速直线运动规律有

解得

（2）电梯门关闭的时间为

设人加速运动的时间t1，减速运动的时间t2，由

v=at1=2at2

得

t1=2t2

又

t1+t2=3t2=t+t0

得

，

由公式

13. 一个到达月球的宇航员随身携带一质量为1.0kg的物体A，在月球某处他捡起一块岩石B，然后他把A和B用轻绳连接并挂在一个定滑轮上（不计滑轮与绳的摩擦），如图所示，测量得到B下落的加速度为1.2m/s2.已知地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径倍，地球表面重力加速度约为10m/s2，计算结果均保留两位有效数字。求：

（1）月球表面重力加速度约为多少

（2）B的质量约为多少

【答案】（1）1.7m/s2；（2）5.8kg

【解析】

【详解】（1）由

得

代入数据，可得

（2）对A、B利用牛顿第二定律得

解得

mB=5.8kg

14. 题1图为某种旋转节速器的结构示意图，长方形框架固定在竖直转轴上，质量为m的重物A套在转轴上，两个完全相同的小环B、C与轻弹簧两端连接并套在框架上，A、B及A、C之间通过铰链与长为L的两根轻杆相连接，A可以在竖直轴上滑动。当装置静止时，轻杆与竖直方向的夹角为。现将装置倒置，当装置再次静止时，轻杆与竖直方向的夹角为，如题2图所示，此时缓慢加速转动装置，直到轻杆与竖直方向的夹角再次为时装置保持匀速转动。已知装置倒置前、后弹簧的弹性势能减少量为，重力加速度为g，不计一切摩擦，取，。求：

（1）装置正置时弹簧弹力的大小；

（2）装置匀速转动时小环B所需的向心力；

（3）从倒置静止状态到匀速转动的过程中装置对系统所做的总功。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）对A受力分析，由平衡条件知

B、C受力具有对称性，只需对B受力分析，由平衡条件知

联立方程得

（2）倒置且匀速转动时，物体A依然受力平衡，则

对B受力分析，由匀速圆周运动得

其中

联立可得

（3）设B、C质量M，由（2）知

其中，由几何关系知

即B、C整体的动能为

A的重力势能增量为

其中，由几何关系知

则装置对系统做的总功为

15. 某游戏公司的设计人员，构想通过电场来控制带电小球的运动轨迹。如图1所示，绝缘光滑圆轨道竖直放在水平方向的匀强电场中，一个质量为m、电荷量为＋q的小球位于轨道内侧的最高点A处。小球由静止释放后沿直线打到与圆心O等高的B点；当给小球一个水平方向的初速度，小球恰能在竖直平面内做完整的圆周运动。小球可视为质点，已知圆轨道的半径为R，重力加速度为g。

（1）求匀强电场的电场强度E1大小；

（2）求小球做圆周运动时，通过A点的动能Ek；

（3）将原电场更换为如图2所示的交变电场（正、负号分别表示与原电场强度方向相同或相反），小球在A点由静止释放，欲使小球能在一个周期（T未知）内恰能运动到最低点C，且运动过程中不与圆轨道相碰，试求所加电场强度E2不应大于多少。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】(1)根据小球由静止沿直线打到B点，可得合力的方向沿AB方向，则

可得

(2)根据小球合力方向可知，小球能通过圆轨道等效最高点D点（位于O点左上侧45°处），则能做完整圆周运动，小球的合力大小

小球在D点

A到D过程，由动能定理有

解得

(3)小球在1个周期内，0～内，做直线运动，～T内做曲线运动，T时刻回到A点的正下方的C点，轨迹如图所示

在水平方向上，0～内，向右运动

～内，做曲线运动，水平方向上，向右运动位移仍为x1，竖直方向上做自由落体运动

则

由运动的分析可知，要使小球由A点运动到最低处C点且不与轨道相碰，需时刻到达最大水平位移处，由几何关系可得，需满足向右运动的最大位移为 ，由此可得

解得

故所加电场强度的最大值不能超。