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江苏省苏州市2021届高三上学期期中考试 物理(含答案)
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这是一份江苏省苏州市2021届高三上学期期中考试 物理(含答案)，共10页。试卷主要包含了11等内容，欢迎下载使用。
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，考试时间90分钟．
第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、 单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意．
1. 下列有关物理学史的说法正确的是( )
A. 伽利略发现了行星运动的规律
B. 库仑提出了库仑定律，并最早用实验测得元电荷e的数值
C. 奥斯特首先发现了电流的磁效应
D. 牛顿发现了万有引力定律，并计算出太阳与地球之间的引力大小
2. “礼让行人”是城市文明交通的体现．小王驾驶汽车以36 km/h的速度匀速行驶，发现前方的斑马线上有行人通过，立即刹车使车做匀减速直线运动，直至停止，刹车加速度大小为10 m/s2.若小王的反应时间为0.5 s，则汽车距斑马线的安全距离至少为( )
A. 5 m B. 10 m C. 15 m D. 36 m
3. 如图所示为体操男子吊环比赛中某个动作的模拟图，运动员静止不动，两根吊带对称并与竖直方向有一定夹角．此时左、右两吊环对运动员的作用力大小分别为F1、F2.则下列判断
正确的是( )
A. F1、F2是一对作用力和反作用力
B. 两个吊环对运动员的作用力的合力一定竖直向上
C. 每根吊带受到吊环的拉力的大小都等于运动员重力的一半
D. 在运动员将两吊带再缓慢向两边撑开的过程中，吊带上的张力缓慢增大
4. 将一原来不带电的金属小球N放在一带电小球M的旁边，它们在周围空间产生电场，其电场线分布如图所示．则下列说法正确的是( )
A. 同一带电粒子在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力
B. 一带正电的粒子从A点由静止释放，仅在电场力作用下，一定沿电场线运动到B点
C. 一带负电粒子在A点的电势能小于在B点的电势能
D. 小球N左端带负电、右端带正电，所以它左端的电势一定低于右端的电势
5. 人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道．如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星从圆轨道Ⅰ的A点先变轨到椭圆轨道Ⅱ，然后在B点变轨进入地球同步轨道Ⅲ，则下列说法正确的是( )
A. 该卫星的发射速度应大于11.2 km/s且小于16.7 km/s
B. 该卫星在轨道Ⅱ上经过A点时的加速度比在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度小
C. 该卫星在B点通过减速实现由轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ
D. 若该卫星在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上运动的周期分别为T1、T2、T3，则T1＜T2＜T3
6. 按如图所示电路连接好器材，使开关S先后接触a、b，下列说法正确的是( )
A. S接a时，自由电子穿过了电容器间的电介质
B. S接a时与接b时，电流表指针的偏转方向相反
C. S接a时，电容器充电，电容器的电能转化为其他形式的能
D. S离开a接到b时，电容器放电，其他形式的能转化为电容器的电能
7. 如图甲所示，轻杆一端固定在转动轴O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动．小球运动到最高点时，受到的弹力为F，速度大小为v，其F v2图象如乙图所示，则( )
A. 小球的质量为eq \f(bR,a)
B. 当地的重力加速度大小为eq \f(R,b)
C. v2＝c时，小球对杆的弹力方向向下
D. v2＝2b时，小球受到的弹力与重力大小相等
8. 如图所示，竖直放置的轻弹簧的一端固定在水平地面上，另一端拴接着质量为M的木块A，开始时木块A静止，现让一质量为m的木块B从木块A上方高为h处自由下落，与木块A碰撞后一起向下压缩弹簧，经过时间t木块下降到最低点．已知弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力，木块A与木块B碰撞时间极短，重力加速度为g，下列关于从两木块发生碰撞到木块A第一次回到初始位置时的过程中，弹簧对木块A的冲量I的大小正确的是( )
A. I＝2(M＋m)eq \r(2gh)
B. I＝2(M＋m)gt
C. I＝2(M－m)eq \r(2gh)
D. I＝2meq \r(2gh)＋2(M＋m)gt
二、 多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分．每小题有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分．
9. 如图所示，电路中的电表均为理想电表，闭合开关S后，将滑动变阻器R2的滑片P从左向右缓慢滑动，此过程中( )
A. 灯泡L变亮
B. 电压表的示数减小
C. 电流表的示数减小
D. 电容器所带的电荷量增大
10. 小孩站在岸边向湖面依次抛出三个石子，三次的轨迹如图所示，最高点在同一水平线上．假设三个石子质量相同，忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是( )
A. 三个石子在最高点时速度相等
B. 沿轨迹3运动的石子落水时速度最小
C. 小孩抛出时对沿轨迹1运动的石子做功最多
D. 沿轨迹3运动的石子在落水时重力的功率最大
11. 如图所示，在粗糙水平地面上，质量mA＝2 kg的木块A置于足够长的质量mB＝1 kg的木板B上，A、B间的动摩擦因数为0.2，B与水平地面间的动摩擦因数为0.1.开始时A、B均处于静止状态，现从t＝0时起给A施加一大小为F＝2t(N)、方向水平向右的力，取重力加速度g＝10 m/s2，假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力．则下列说法正确的是( )
A. t＝1.5 s时木板B开始相对地面滑动
B. 木板B的加速度最大值为7 m/s2
C. t＝2 s时木块相对于木板B开始滑动
D. t＝3 s时木块相对于木板B开始滑动
12. 如图甲所示是处在匀强磁场中的真空室内的两个半圆形的金属扁盒(“D”型盒)，若“D”型盒的半径为R，匀强磁场的磁感应强度大小为B，现在两“D”型盒间接入峰值为U0的交变电压，电压随时间的变化规律如图乙所示，将粒子源置于D1盒的圆心处，粒子源产生的质量为m、电荷量为q的氘核在t＝0时刻进入“D”型盒的间隙，已知氘核的初速度不计，氘核穿过电场的时间忽略不计，不考虑相对论效应和重力作用，下列说法正确的是( )
A. 氘核离开回旋加速度的最大动能为eq \f(q2B2R2,2m)
B. 交变电压的周期可以取eq \f(2πm,3qB)
C. 在D2盒中第n个半圆轨迹的半径为eq \f(1,B)eq \r(\f(2（2n－1）mU0,q))
D. 若U0变为原来的2倍，粒子在D型盒运动时间变为原来的eq \f(1,4)
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
三、 简答题：本题共2小题，共14分．
13. (6分)用如图所示的实验装置做“探究加速度与合外力的关系”实验，在水平轨道上的B点处固定一光电门，轨道右端有一小车，小车上固定一宽度为d的遮光条，遮光条中心正对轨道上的A点．用重物通过细线拉小车，小车从A点由静止开始运动．
(1) 若A、B间的距离为L，遮光条遮住光电门的时间为t，则小车的加速度为a＝________．
(2) 本实验把重物的重力当作小车受到的合力，实验中缺少的一个重要步骤为______________；设重物的质量为m，小车的质量为M，为了减少实验误差________(选填“是”或“否”)要满足m远大于M.
(3) 若甲、乙两同学同一装置做实验，为方便对比，两同学作图时横、纵坐标的标度相同，各自得到的 a F 图象如图乙所示，图象的斜率不同说明两同学使用的器材中____________是不同的，且大小关系为____________．
14. (8分)要测量一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动势约6 V，电池内阻和待测电阻阻值都为几十欧．可选用的实验器材有：
电流表A1(量程0～30 mA)
电流表A2(量程0～100 mA)
电压表V(量程0～6 V)
滑动变阻器R1(阻值0～5 Ω)
滑动变阻器R2(阻值0～300 Ω)
开关S一个，导线若干
某同学的实验过程如下：
①设计如图甲所示的电路图，正确连接电路；
②将R连入电路的阻值调到最大，闭合开关，逐渐调小R的阻值，测量并记录多组电压表和电流表的数据U、I，作 U I图象；
③断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变，重复步骤②，得到 U I图线的横轴截距为I0，纵轴截距为U0.
回答下列问题：
(1) 电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．
(2) 如图乙所示为步骤②得到的图象，则电源内阻r＝________Ω.
(3) 用I0、U0和r表示待测电阻的关系式为Rx＝________，代入数据可得Rx.
(4) 实验中电源内阻的测量值与真实值相比________(选填“偏小”“偏大”或“相等”)．
四、 计算题：本题共4小题，共46分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
15. (9分)2020年7月23日12时41分，在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场，“天问一号”火星探测器发射成功，一次实现火星环绕和着陆巡视探测．假设航天员登上火星后进行科学探测与实验，航天员在火星表面以速度v0竖直上抛一小球，经t时间小球返回抛出点．已知火星的半径为R，引力常量为G，不计阻力．
(1) 求火星的质量；
(2) 求火星的第一宇宙速度大小；
(3) 已知火星的自转周期为T，若想让航天器进入火星的同步轨道运行，则航天器应位于火星表面多高处？
16.(9分)如图所示，半径为R的半圆形管道ACB固定在竖直平面内，倾角为θ的斜面固定在水平面上，细线跨过小滑轮连接小球和物块，细线与斜面平行，物块质量为m，小球质量M＝3m，对物块施加沿斜面向下的力F使其静止在斜面底端，小球恰在A点．撤去力F后，小球由静止下滑．重力加速度为g，sin θ＝eq \f(2,π)≈0.64，管道内径极小，不计一切摩擦．求：
(1) 力F的大小；
(2) 小球运动到最低点C时，速度大小v以及管壁对它弹力的大小N；
(3) 在小球从A点运动到C点过程中，细线对物块做的功W.
17.(12分)如图所示，传送带与水平面夹角θ＝37°，以恒定速率v＝10 m/s沿顺时针方向转动．现在传送带上端A处无初速度地放一质量m＝1 kg的小煤块(可视为质点，忽略滑动过程中的质量损失)，小煤块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，已知传送带上A到B的长度L＝16 m．取sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2.求：
(1) 小煤块刚开始运动时的加速度大小；
(2) 小煤块从A运动到B的时间；
(3) 从A到B的过程中小煤块在传送带上留下的痕迹长度；
(4) 从A到B的过程中小煤块和传送带间因摩擦产生的热量．
18. (16分)在平面直角坐标系xOy的第一象限内存在着沿y轴正方向中的匀强电场，其余三个象限内存在着磁感应强度大小未知、方向如图所示的磁场．质量为m、电荷量为－q、不计重力的带电液滴从M(0，2d)点以大小为v0的水平速度射入电场，经N(3d，0)点进入匀强磁场Ⅰ，经P(3d，－eq \f(9,4)d)点进入匀强磁场区域Ⅱ、然后经Q(0，－eq \f(15,4)d)点平行于x轴进入y轴左侧的匀强磁场区域Ⅲ，已知sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6.
(1) 求液滴到达N点时的速度；
(2) 求匀强电场的电场强度E的大小；
(3) 求区域Ⅰ内磁感应强度B1的大小；
(4) 如果在Q点有一个质量为m但不带电的液滴处于静止状态，带电液滴与之碰撞后合为一体，经过第二、三象限的磁场恰好回到M点，求带电液滴从M点出发至回到M点所需的时间．
2021届高三年级第一学期期中考试(苏州)
物理参考答案及评分标准
1. C 2. B 3. B 4. C 5. D 6. B 7. D 8. D 9. AB 10. BC 11. AD 12. ABC
13. (6分)(1) eq \f(d2,2Lt2)(2分) (2) 平衡摩擦力(1分) 是(1分)
(3) 小车的质量(1分) M甲＞M乙(1分)
14. (8分)(1) A2(1分) R2(1分) (2) 25(2分)
(3) eq \f(U0,I0)－r(2分) (4) 偏小(2分)
15. (9分)解：(1) 对火星，由万有引力近似等于重力，有Geq \f(Mm,R2)＝mg(1分)
对小球v0＝g·eq \f(1,2)t(2分)
联立解得M＝eq \f(2v0R2,Gt)(1分)
(2) 对航天器，由万有引力提供向心力，有Geq \f(Mm,R2)＝meq \f(v2,R)(1分)
将M代入解得v＝eq \r(\f(2v0R,t))(1分)
(3) 设航天器的同步轨道半径为r，由万有引力提供向心力，有
Geq \f(Mm,（R＋h）2)＝meq \f(4π2,T2)(R＋h)(2分)
将M代入解得h＝eq \r(3,\f(v0R2T2,2π2t))－R(1分)
16. (9分)解：(1) 对小球：细线上的拉力T＝3mg(1分)
对物块：mgsin θ＋F＝T(1分)
解得F＝2.36mg(1分)
(2) 小球在C点时速度与物块速度大小相等．
对小球和物块组成的系统，由机械能守恒定律
3mgR－mg·eq \f(1,2)πRsin θ＝eq \f(1,2)(3m＋m)v2(1分)
解得v＝eq \r(gR)(1分)
在C点：对小球，由牛顿第二定律N－3mg＝3meq \f(v2,R)(1分)
解得N＝6mg(1分)
(3) 在小球从A点运动到C点过程中，对物块，由动能定理
W－mg·eq \f(1,2)πRsin θ＝eq \f(1,2)mv2－0(1分)
解得W＝eq \f(3,2)mgR(1分)
17. (12分)解：(1) 对小煤块受力分析可得，小煤块开始下滑的加速度
mgsin θ＋μmgcs θ＝ma1(1分)
解得a1＝10 m/s2(1分)
(2) 小煤块与传送带共速经过的时间t1＝eq \f(v,a1)＝1 s
此时小煤块的位移x1＝eq \f(1,2)a1teq \\al(2,1)＝5 m(1分)
x1＜L
因为tan θ＞μ，小煤块继续加速下滑
加速度a2＝eq \f(mgsin θ－μmgcs θ,m)＝2 m/s2(1分)
则有x2＝L－x1＝vt2＋eq \f(1,2)a2teq \\al(2,2)(1分)
解得t2＝1 s(t2＝－11 s舍去)(1分)
故小煤块从A运动到B的时间t＝t1＋t2＝2 s(1分)
(3) 小煤块先相对传送带向上滑动，相对位移沿传送带向上
大小为s＝vt1－x1＝5 m(1分)
共速后，小煤块相对传送带向下滑动，相对位移沿传送带向下
大小为s′＝x2－vt2＝1 m(1分)
因为s＞s′
故小煤块在传送带上留下的痕迹长度为s＝5 m(1分)
(4) 小煤块和传送带间因摩擦产生的热量Q＝μmgcs θ·(s＋s′)＝24 J(2分)
18. (16分)解：(1) 带电液滴在第一象限内做类平抛运动，设带电液滴经过N点时速度大小为v
在x轴方向上：3d＝v0t1(1分)
在y轴方向上：2d＝eq \f(1,2)vyt1(1分)
联立解得t1＝eq \f(3d,v0)，v＝eq \r(veq \\al(2,0)＋veq \\al(2,y))＝eq \f(5,3)v0(2分)
方向与x轴正方向成53°角斜向下(1分)
(2) 从M点到N点由动能定理得2dEq＝eq \f(1,2)mv2－eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)(2分)
解得E＝eq \f(4mveq \\al(2,0),9dq)(1分)
(3) 带电液滴进入区域Ⅰ后做匀速圆周运动，过N点做速度的垂线与NP的垂直平分线交于O1点，作出其轨迹示意图如图所示
带电液滴离开区域Ⅱ经过y轴时与y轴垂直，所以在区域Ⅱ中轨迹的圆心为O点，由几何关系可知，区域Ⅰ轨迹对应的圆心角为74°
故有R1＝eq \f(\f(NP,2),sin 37°)＝eq \f(15,8)d(1分)
由qvB1＝meq \f(v2,R1)(1分)
解得B1＝eq \f(8mv0,9qd)(1分)
(4) 带电液滴在Q点与不带电液滴碰撞后合为一体，速度大小为v1
由动量守恒定律，则有mv＝2mv1(1分)
由几何关系可知，液滴整体在第二、三象限内的轨迹半径R3＝eq \f(MQ,2)＝eq \f(23d,8)(1分)
所以液滴整体在第二、三象限内的运动时间t4＝eq \f(1,2)×eq \f(2πR3,v1)＝eq \f(69πd,20v0)(1分)
由几何关系可知，带电液滴在区域Ⅱ中的轨迹半径是区域Ⅰ中的2倍，即R2＝eq \f(15d,4)
带电液滴在区域Ⅱ中的运动时间t3＝eq \f(53°,360°)×eq \f(2πR2,v)＝eq \f(53πd,80v0)(1分)
带电液滴在区域Ⅰ中的运动时间t2＝eq \f(74°,360°)×eq \f(2πR1,v)＝eq \f(37πd,80v0)
所以液滴从M点出发至回到M点所需的时间
t＝t1＋t2＋t3＋t4＝eq \f(（183π＋120）d,40v0)(1分)
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，考试时间90分钟．
第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、 单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意．
1. 下列有关物理学史的说法正确的是( )
A. 伽利略发现了行星运动的规律
B. 库仑提出了库仑定律，并最早用实验测得元电荷e的数值
C. 奥斯特首先发现了电流的磁效应
D. 牛顿发现了万有引力定律，并计算出太阳与地球之间的引力大小
2. “礼让行人”是城市文明交通的体现．小王驾驶汽车以36 km/h的速度匀速行驶，发现前方的斑马线上有行人通过，立即刹车使车做匀减速直线运动，直至停止，刹车加速度大小为10 m/s2.若小王的反应时间为0.5 s，则汽车距斑马线的安全距离至少为( )
A. 5 m B. 10 m C. 15 m D. 36 m
3. 如图所示为体操男子吊环比赛中某个动作的模拟图，运动员静止不动，两根吊带对称并与竖直方向有一定夹角．此时左、右两吊环对运动员的作用力大小分别为F1、F2.则下列判断
正确的是( )
A. F1、F2是一对作用力和反作用力
B. 两个吊环对运动员的作用力的合力一定竖直向上
C. 每根吊带受到吊环的拉力的大小都等于运动员重力的一半
D. 在运动员将两吊带再缓慢向两边撑开的过程中，吊带上的张力缓慢增大
4. 将一原来不带电的金属小球N放在一带电小球M的旁边，它们在周围空间产生电场，其电场线分布如图所示．则下列说法正确的是( )
A. 同一带电粒子在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力
B. 一带正电的粒子从A点由静止释放，仅在电场力作用下，一定沿电场线运动到B点
C. 一带负电粒子在A点的电势能小于在B点的电势能
D. 小球N左端带负电、右端带正电，所以它左端的电势一定低于右端的电势
5. 人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道．如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星从圆轨道Ⅰ的A点先变轨到椭圆轨道Ⅱ，然后在B点变轨进入地球同步轨道Ⅲ，则下列说法正确的是( )
A. 该卫星的发射速度应大于11.2 km/s且小于16.7 km/s
B. 该卫星在轨道Ⅱ上经过A点时的加速度比在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度小
C. 该卫星在B点通过减速实现由轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ
D. 若该卫星在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上运动的周期分别为T1、T2、T3，则T1＜T2＜T3
6. 按如图所示电路连接好器材，使开关S先后接触a、b，下列说法正确的是( )
A. S接a时，自由电子穿过了电容器间的电介质
B. S接a时与接b时，电流表指针的偏转方向相反
C. S接a时，电容器充电，电容器的电能转化为其他形式的能
D. S离开a接到b时，电容器放电，其他形式的能转化为电容器的电能
7. 如图甲所示，轻杆一端固定在转动轴O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动．小球运动到最高点时，受到的弹力为F，速度大小为v，其F v2图象如乙图所示，则( )
A. 小球的质量为eq \f(bR,a)
B. 当地的重力加速度大小为eq \f(R,b)
C. v2＝c时，小球对杆的弹力方向向下
D. v2＝2b时，小球受到的弹力与重力大小相等
8. 如图所示，竖直放置的轻弹簧的一端固定在水平地面上，另一端拴接着质量为M的木块A，开始时木块A静止，现让一质量为m的木块B从木块A上方高为h处自由下落，与木块A碰撞后一起向下压缩弹簧，经过时间t木块下降到最低点．已知弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力，木块A与木块B碰撞时间极短，重力加速度为g，下列关于从两木块发生碰撞到木块A第一次回到初始位置时的过程中，弹簧对木块A的冲量I的大小正确的是( )
A. I＝2(M＋m)eq \r(2gh)
B. I＝2(M＋m)gt
C. I＝2(M－m)eq \r(2gh)
D. I＝2meq \r(2gh)＋2(M＋m)gt
二、 多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分．每小题有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分．
9. 如图所示，电路中的电表均为理想电表，闭合开关S后，将滑动变阻器R2的滑片P从左向右缓慢滑动，此过程中( )
A. 灯泡L变亮
B. 电压表的示数减小
C. 电流表的示数减小
D. 电容器所带的电荷量增大
10. 小孩站在岸边向湖面依次抛出三个石子，三次的轨迹如图所示，最高点在同一水平线上．假设三个石子质量相同，忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是( )
A. 三个石子在最高点时速度相等
B. 沿轨迹3运动的石子落水时速度最小
C. 小孩抛出时对沿轨迹1运动的石子做功最多
D. 沿轨迹3运动的石子在落水时重力的功率最大
11. 如图所示，在粗糙水平地面上，质量mA＝2 kg的木块A置于足够长的质量mB＝1 kg的木板B上，A、B间的动摩擦因数为0.2，B与水平地面间的动摩擦因数为0.1.开始时A、B均处于静止状态，现从t＝0时起给A施加一大小为F＝2t(N)、方向水平向右的力，取重力加速度g＝10 m/s2，假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力．则下列说法正确的是( )
A. t＝1.5 s时木板B开始相对地面滑动
B. 木板B的加速度最大值为7 m/s2
C. t＝2 s时木块相对于木板B开始滑动
D. t＝3 s时木块相对于木板B开始滑动
12. 如图甲所示是处在匀强磁场中的真空室内的两个半圆形的金属扁盒(“D”型盒)，若“D”型盒的半径为R，匀强磁场的磁感应强度大小为B，现在两“D”型盒间接入峰值为U0的交变电压，电压随时间的变化规律如图乙所示，将粒子源置于D1盒的圆心处，粒子源产生的质量为m、电荷量为q的氘核在t＝0时刻进入“D”型盒的间隙，已知氘核的初速度不计，氘核穿过电场的时间忽略不计，不考虑相对论效应和重力作用，下列说法正确的是( )
A. 氘核离开回旋加速度的最大动能为eq \f(q2B2R2,2m)
B. 交变电压的周期可以取eq \f(2πm,3qB)
C. 在D2盒中第n个半圆轨迹的半径为eq \f(1,B)eq \r(\f(2（2n－1）mU0,q))
D. 若U0变为原来的2倍，粒子在D型盒运动时间变为原来的eq \f(1,4)
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
三、 简答题：本题共2小题，共14分．
13. (6分)用如图所示的实验装置做“探究加速度与合外力的关系”实验，在水平轨道上的B点处固定一光电门，轨道右端有一小车，小车上固定一宽度为d的遮光条，遮光条中心正对轨道上的A点．用重物通过细线拉小车，小车从A点由静止开始运动．
(1) 若A、B间的距离为L，遮光条遮住光电门的时间为t，则小车的加速度为a＝________．
(2) 本实验把重物的重力当作小车受到的合力，实验中缺少的一个重要步骤为______________；设重物的质量为m，小车的质量为M，为了减少实验误差________(选填“是”或“否”)要满足m远大于M.
(3) 若甲、乙两同学同一装置做实验，为方便对比，两同学作图时横、纵坐标的标度相同，各自得到的 a F 图象如图乙所示，图象的斜率不同说明两同学使用的器材中____________是不同的，且大小关系为____________．
14. (8分)要测量一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动势约6 V，电池内阻和待测电阻阻值都为几十欧．可选用的实验器材有：
电流表A1(量程0～30 mA)
电流表A2(量程0～100 mA)
电压表V(量程0～6 V)
滑动变阻器R1(阻值0～5 Ω)
滑动变阻器R2(阻值0～300 Ω)
开关S一个，导线若干
某同学的实验过程如下：
①设计如图甲所示的电路图，正确连接电路；
②将R连入电路的阻值调到最大，闭合开关，逐渐调小R的阻值，测量并记录多组电压表和电流表的数据U、I，作 U I图象；
③断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变，重复步骤②，得到 U I图线的横轴截距为I0，纵轴截距为U0.
回答下列问题：
(1) 电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．
(2) 如图乙所示为步骤②得到的图象，则电源内阻r＝________Ω.
(3) 用I0、U0和r表示待测电阻的关系式为Rx＝________，代入数据可得Rx.
(4) 实验中电源内阻的测量值与真实值相比________(选填“偏小”“偏大”或“相等”)．
四、 计算题：本题共4小题，共46分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
15. (9分)2020年7月23日12时41分，在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场，“天问一号”火星探测器发射成功，一次实现火星环绕和着陆巡视探测．假设航天员登上火星后进行科学探测与实验，航天员在火星表面以速度v0竖直上抛一小球，经t时间小球返回抛出点．已知火星的半径为R，引力常量为G，不计阻力．
(1) 求火星的质量；
(2) 求火星的第一宇宙速度大小；
(3) 已知火星的自转周期为T，若想让航天器进入火星的同步轨道运行，则航天器应位于火星表面多高处？
16.(9分)如图所示，半径为R的半圆形管道ACB固定在竖直平面内，倾角为θ的斜面固定在水平面上，细线跨过小滑轮连接小球和物块，细线与斜面平行，物块质量为m，小球质量M＝3m，对物块施加沿斜面向下的力F使其静止在斜面底端，小球恰在A点．撤去力F后，小球由静止下滑．重力加速度为g，sin θ＝eq \f(2,π)≈0.64，管道内径极小，不计一切摩擦．求：
(1) 力F的大小；
(2) 小球运动到最低点C时，速度大小v以及管壁对它弹力的大小N；
(3) 在小球从A点运动到C点过程中，细线对物块做的功W.
17.(12分)如图所示，传送带与水平面夹角θ＝37°，以恒定速率v＝10 m/s沿顺时针方向转动．现在传送带上端A处无初速度地放一质量m＝1 kg的小煤块(可视为质点，忽略滑动过程中的质量损失)，小煤块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，已知传送带上A到B的长度L＝16 m．取sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2.求：
(1) 小煤块刚开始运动时的加速度大小；
(2) 小煤块从A运动到B的时间；
(3) 从A到B的过程中小煤块在传送带上留下的痕迹长度；
(4) 从A到B的过程中小煤块和传送带间因摩擦产生的热量．
18. (16分)在平面直角坐标系xOy的第一象限内存在着沿y轴正方向中的匀强电场，其余三个象限内存在着磁感应强度大小未知、方向如图所示的磁场．质量为m、电荷量为－q、不计重力的带电液滴从M(0，2d)点以大小为v0的水平速度射入电场，经N(3d，0)点进入匀强磁场Ⅰ，经P(3d，－eq \f(9,4)d)点进入匀强磁场区域Ⅱ、然后经Q(0，－eq \f(15,4)d)点平行于x轴进入y轴左侧的匀强磁场区域Ⅲ，已知sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6.
(1) 求液滴到达N点时的速度；
(2) 求匀强电场的电场强度E的大小；
(3) 求区域Ⅰ内磁感应强度B1的大小；
(4) 如果在Q点有一个质量为m但不带电的液滴处于静止状态，带电液滴与之碰撞后合为一体，经过第二、三象限的磁场恰好回到M点，求带电液滴从M点出发至回到M点所需的时间．
2021届高三年级第一学期期中考试(苏州)
物理参考答案及评分标准
1. C 2. B 3. B 4. C 5. D 6. B 7. D 8. D 9. AB 10. BC 11. AD 12. ABC
13. (6分)(1) eq \f(d2,2Lt2)(2分) (2) 平衡摩擦力(1分) 是(1分)
(3) 小车的质量(1分) M甲＞M乙(1分)
14. (8分)(1) A2(1分) R2(1分) (2) 25(2分)
(3) eq \f(U0,I0)－r(2分) (4) 偏小(2分)
15. (9分)解：(1) 对火星，由万有引力近似等于重力，有Geq \f(Mm,R2)＝mg(1分)
对小球v0＝g·eq \f(1,2)t(2分)
联立解得M＝eq \f(2v0R2,Gt)(1分)
(2) 对航天器，由万有引力提供向心力，有Geq \f(Mm,R2)＝meq \f(v2,R)(1分)
将M代入解得v＝eq \r(\f(2v0R,t))(1分)
(3) 设航天器的同步轨道半径为r，由万有引力提供向心力，有
Geq \f(Mm,（R＋h）2)＝meq \f(4π2,T2)(R＋h)(2分)
将M代入解得h＝eq \r(3,\f(v0R2T2,2π2t))－R(1分)
16. (9分)解：(1) 对小球：细线上的拉力T＝3mg(1分)
对物块：mgsin θ＋F＝T(1分)
解得F＝2.36mg(1分)
(2) 小球在C点时速度与物块速度大小相等．
对小球和物块组成的系统，由机械能守恒定律
3mgR－mg·eq \f(1,2)πRsin θ＝eq \f(1,2)(3m＋m)v2(1分)
解得v＝eq \r(gR)(1分)
在C点：对小球，由牛顿第二定律N－3mg＝3meq \f(v2,R)(1分)
解得N＝6mg(1分)
(3) 在小球从A点运动到C点过程中，对物块，由动能定理
W－mg·eq \f(1,2)πRsin θ＝eq \f(1,2)mv2－0(1分)
解得W＝eq \f(3,2)mgR(1分)
17. (12分)解：(1) 对小煤块受力分析可得，小煤块开始下滑的加速度
mgsin θ＋μmgcs θ＝ma1(1分)
解得a1＝10 m/s2(1分)
(2) 小煤块与传送带共速经过的时间t1＝eq \f(v,a1)＝1 s
此时小煤块的位移x1＝eq \f(1,2)a1teq \\al(2,1)＝5 m(1分)
x1＜L
因为tan θ＞μ，小煤块继续加速下滑
加速度a2＝eq \f(mgsin θ－μmgcs θ,m)＝2 m/s2(1分)
则有x2＝L－x1＝vt2＋eq \f(1,2)a2teq \\al(2,2)(1分)
解得t2＝1 s(t2＝－11 s舍去)(1分)
故小煤块从A运动到B的时间t＝t1＋t2＝2 s(1分)
(3) 小煤块先相对传送带向上滑动，相对位移沿传送带向上
大小为s＝vt1－x1＝5 m(1分)
共速后，小煤块相对传送带向下滑动，相对位移沿传送带向下
大小为s′＝x2－vt2＝1 m(1分)
因为s＞s′
故小煤块在传送带上留下的痕迹长度为s＝5 m(1分)
(4) 小煤块和传送带间因摩擦产生的热量Q＝μmgcs θ·(s＋s′)＝24 J(2分)
18. (16分)解：(1) 带电液滴在第一象限内做类平抛运动，设带电液滴经过N点时速度大小为v
在x轴方向上：3d＝v0t1(1分)
在y轴方向上：2d＝eq \f(1,2)vyt1(1分)
联立解得t1＝eq \f(3d,v0)，v＝eq \r(veq \\al(2,0)＋veq \\al(2,y))＝eq \f(5,3)v0(2分)
方向与x轴正方向成53°角斜向下(1分)
(2) 从M点到N点由动能定理得2dEq＝eq \f(1,2)mv2－eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)(2分)
解得E＝eq \f(4mveq \\al(2,0),9dq)(1分)
(3) 带电液滴进入区域Ⅰ后做匀速圆周运动，过N点做速度的垂线与NP的垂直平分线交于O1点，作出其轨迹示意图如图所示
带电液滴离开区域Ⅱ经过y轴时与y轴垂直，所以在区域Ⅱ中轨迹的圆心为O点，由几何关系可知，区域Ⅰ轨迹对应的圆心角为74°
故有R1＝eq \f(\f(NP,2),sin 37°)＝eq \f(15,8)d(1分)
由qvB1＝meq \f(v2,R1)(1分)
解得B1＝eq \f(8mv0,9qd)(1分)
(4) 带电液滴在Q点与不带电液滴碰撞后合为一体，速度大小为v1
由动量守恒定律，则有mv＝2mv1(1分)
由几何关系可知，液滴整体在第二、三象限内的轨迹半径R3＝eq \f(MQ,2)＝eq \f(23d,8)(1分)
所以液滴整体在第二、三象限内的运动时间t4＝eq \f(1,2)×eq \f(2πR3,v1)＝eq \f(69πd,20v0)(1分)
由几何关系可知，带电液滴在区域Ⅱ中的轨迹半径是区域Ⅰ中的2倍，即R2＝eq \f(15d,4)
带电液滴在区域Ⅱ中的运动时间t3＝eq \f(53°,360°)×eq \f(2πR2,v)＝eq \f(53πd,80v0)(1分)
带电液滴在区域Ⅰ中的运动时间t2＝eq \f(74°,360°)×eq \f(2πR1,v)＝eq \f(37πd,80v0)
所以液滴从M点出发至回到M点所需的时间
t＝t1＋t2＋t3＋t4＝eq \f(（183π＋120）d,40v0)(1分)
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