福建师范大学附属中学2021届高三上学期期中考试 物理（含答案）

福建师大附中2020-2021学年上学期期中考试

高三物理试卷

试卷说明：

（1）本卷共三大题，18小题，解答写在答卷的指定位置上，考试结束后，只交答卷。

（2）考试过程中不得使用计算器或具有计算功能的电子设备。

第Ⅰ卷（选择题，共41分）

一、单项选择题(本题共7小题，每小题3分，共21分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）

1.小华通过以下步骤测出了从一定高度落下的排球对地面的冲击力：将一张白纸铺在水平地面上，把排球在水里弄湿，然后让排球从规定的高度自由落下，并在白纸上留下球的水印．再将印有水印的白纸铺在台秤上，将球放在纸上的水印中心，缓慢地向下压球，使排球与纸接触部分逐渐发生形变直至刚好遮住水印．记下此时台秤的示数即为冲击力的最大值．下列物理学习或研究中用到的方法与该同学的方法相同的是

A．建立“质点”的概念                B．建立“合力与分力”的概念

C．建立“瞬时速度”的概念            D．研究加速度与合力、质量的关系

2．如图所示，竖直平面内固定的半圆弧轨道两端点M、N连线水平，将一轻质小环套在轨道上，一细线穿过轻环，一端系在M点，另一端系一质量为m的小球，不计所有摩擦，重力加速度为g，小球恰好静止在图示位置，下列说法疋确的是

A．轨道对轻环的支持力大小为mg

B．细线对M点的拉力大小为

C．细线对轻环的作用力大小为

D．N点和轻环的连线与竖直方向的夹角为30°

3．质量为 m 的子弹以初速度 υ 水平射入一静止在光滑水平面上，质量为 M 的木块中，但并未穿透，则下述说法正确的是

A．子弹与木块系统的机械能守恒

B．木块对子弹做的功数值上等于子弹对木块做的功

C．子弹克服木块阻力做的功与子弹对木块做的功的差值等于系统产生的热量

D．子弹损失的机械能等于木块获得的动能

4．如图甲所示，将质量为m的小球以速度v0竖直向上抛出，小球上升的最大高度为h。若将质量分别为2m、3m、4m、5m的小球，分别以同样大小的速度v0从半径均为R=0.5h的竖直圆形光滑轨道的最低点水平向右射入轨道，轨道形状如图乙、丙、丁、戊所示。则质量分别为2m、3m、4m、5m的小球中，能到达的最大高度仍为h的是（小球大小和空气阻力均不计）

A．质量为4m的小球 B．质量为3m的小球

C．质量为2m的小球 D．质量为5m的小球

5．福州地区处于东南沿海,常会受到台风的袭扰,某次台风登陆时最大风速为30m/s。某高层建筑顶部广告牌的尺寸为：高5m、宽20m，空气密度=1.2kg/m3，空气吹到广告牌上后速度瞬间减为0，则该广告牌受到的最大风力约为

A．3.9×103N B．1.2×105N C．1.0×104N D．8.2×l06N

6．如图所示，竖直平面内有A、B、C三点，三点连线构成一直角三角形，AB边竖直，BC边水平，D点为BC边中点．一可视为质点的物体从A点水平抛出，轨迹经过D点，与AC交于E点．若物体从A运动到E的时间为tl，从A运动到D的时间为t2，则tl : t2为

A．1 : 1 B．1 : 2 C．2 : 3 D．1 : 3

7．如图所示，将一光滑的质量为4m半径为 R 的半圆槽置于光滑水平面上，在槽的左侧紧挨有一个质量为m的物块，今让一质量也为 m 的小球自左侧槽口A 的正上方高 R 处从静止开始落下，与半圆槽相切自 A 点进入槽内，则以下结论中正确的是

A．小球在半圆槽内第一次到最低点 B 的运动过程中，槽的支持力对小球不做功

B．小球第一次运动到半圆槽的最低点 B 时，小球与槽的速度大小之比为 4:1

C．小球第一次从C点滑出后将做竖直上抛运动

D．物块最终的动能为

二、多项选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分.)

8．如图所示，在足够高的空间内，小球位于空心管的正上方h处，空心管长为L，小球球心与管的轴线重合，并在竖直线上。当释放小球，小球可能穿过空心管，不计空气阻力，则下列判断正确的是

A．两者同时无初速度释放，小球不能穿过管

B．两者同时释放，小球具有竖直向下的初速度v0，管无初速度，则小球一定能穿过管，且穿过管的时间与当地重力加速度有关

C．两者同时释放，小球具有竖直向下的初速度v0，管无初速度，则小球一定能穿过管，但穿过管的时间与当地重力加速度无关

D．两者均无初速度释放，但小球提前了时间释放，则小球一定能穿过管，但穿过管的时间与当地重力加速度无关

9．一辆汽车在平直的公路上运动，运动过程中先保持恒定的加速度，后保持恒定的牵引功率，其牵引力随速度变化的图象如图所示。若已知汽车的质量m，则根据图象所给的信息，下列说法正确的是

A．汽车运动中的最大功率为F1v2

B．速度为v2时的加速度大小为

C．汽车行驶中所受的阻力为

D．恒定加速时，加速度大小为

10．宇航员飞到一个被稠密气体包围的某恒星上进行科学探索。他站在该恒星表面，从静止释放一个质量为m的物体，由于气体阻力，其加速度a随下落位移x变化的关系图象如图所示。已知该星球半径为R，万有引力常量为G。下列说法正确的是

 A．该恒星的平均密度为

B．该恒星的第一宇宙速度为

C．卫星在距该恒星表面高h处的圆轨道上运行的周期为

D．从释放到速度刚达最大的过程中，物体克服阻力做功

11．如图所示，A、B两物块的质量分别为2m 和m，静止叠放在水平地面上。A、B间动摩擦因数为μ，B 与地面间的动摩擦因数为，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现对A施加一水平拉力F，则下列选项正确的是

A．当 F < 2 μmg 时，A、B 都相对地面静止

B．当 F =μmg 时，A 的加速度为μg

C．当 F > 3 μmg 时，A 相对 B 滑动

D．无论 F 为何值，B 的加速度不会超过μg

12．如图所示，质量为m的物块从倾角为的传送带底端由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持速率v匀速运动，物块与传动带间的动摩擦因数为，物块到达顶端前能与传送带保持相对静止.在物块从静止释放到相对传送带静止的过程中，下列说法正确的是

A．电动机因运送物块多做的功为

B．传送带克服摩擦力做的功为

C．系统因运送物块增加的内能为

D．电动机因运送物块增加的功率为

第II卷（选择题，共59分）

三、非选择题（本大题6小题，共59分）

13.（6分）某物理兴趣小组的同学现利用如图（a）所示的装置来做“验证力的平行四边形定则”实验，其中OB为橡皮筋。

(1)某次实验中一弹簧测力计的指针位置如图（b）所示，可知拉力的大小为______N。

(2)甲同学第二次需用两个弹簧秤分别勾住绳套，互成角度地拉橡皮条，他认为在此过程中必须注意以下几项其中正确的是______。

A．两根细绳必须等长                   B．使橡皮筋拉到与第一次相同的位置

C．橡皮筋应在两绳夹角的平分线上       D．两个弹簧秤的拉力必须等大

(3)图（c）所示是甲、乙两位同学在做本实验时得到的结果，其中为只用一个弹簧测力计拉橡皮筋时所受到的拉力，则其中______（选填“甲”或“乙”）同学测得的实验结果比较符合实验事实。

14.（8分）某同学利用如图装置来研究机械能守恒问题，设计了如下实验．A、B是质量均为m的小物块，C是质量为M的重物，A、B间由轻弹簧相连，A、C间由轻绳相连．在物块B下放置一压力传感器，重物C下放置一速度传感器，压力传感器与速度传感器相连．当压力传感器示数为零时，就触发速度传感器测定此时重物C的速度．整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度为g．实验操作如下：

(1)开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零．现释放C，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，触发速度传感器测出C的速度为v．

(2)在实验中保持A，B质量不变，改变C的质量M，多次重复第(1)步．

①该实验中，M和m大小关系必需满足M______m　（选填“小于”、“等于”或“大于”）

②为便于研究速度v与质量M的关系，每次测重物的速度时，其已下降的高度应______（选填“相同”或“不同”）

③为得到线性关系图线，应作出______（选填“v2-M”、“v2-”或“v2-”）图线．

④根据③问的图线知，图线在纵轴上截距为b，则弹簧的劲度系数为______（用题给的已知量表示）．

15. （7分）在游乐场中，有一种大型游戏器械叫“跳楼机”。参加游戏的游客被安全带固定在座椅上，由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面85m高处由静止释放。座椅沿轨道做自由落体运动2.0s后，开始受到恒定制动力而立即做匀减速运动，且下落到离地面5m高处时速度刚好减小到零。然后再让座椅以相当缓慢的速度稳稳下落，将游客送回地面。（g=10m/s2）求：

（1）座椅在匀减速阶段的时间是多少？

（3）在匀减速阶段，座椅对游客的作用力大小是游客体重的多少倍? 计算结果保留一位小数。

16.（8分）一厢式货车在水平路面上做弯道训练．圆弧形弯道的半径为R=8m，车轮与路面间的动摩擦因数为μ=0.8，滑动摩擦力等于最大静摩擦力．货车顶部用细线悬挂一个小球P，在悬点O处装有拉力传感器．车沿平直路面做匀速运动时，传感器的示数为F0=4N．（g取10m/s2，sin37°=0.6）

（1）该货车在此圆弧形弯道上做匀速圆周运动时，为了防止侧滑，货车的最大速度vm是多大？

（2）该货车某次在此弯道上做匀速圆周运动，稳定后传感器的示数为F=5N，此时细线与竖直方向的夹角θ是多大？此时货车的速度v是多大？

17.（12分）如图1所示为某农庄灌溉工程的示意图，地面与水面的距离为H。用水泵从水池抽水（抽水过程中H保持不变），龙头离地面高h，水管横截面积为S，水的密度为ρ，重力加速度为g，不计空气阻力。水从管口以不变的速度源源不断地沿水平方向喷出，水落地的位置到管口的水平距离为10h。设管口横截面上各处水速度都相同。求：

(1)不计额外功的损失，水泵输出的功率P；

(2)在保证水管流量不变的前提下，在龙头后接一喷头，如图2所示。让水流竖直向下喷出，打在水平地面上不反弹，产生大小为F的冲击力。由于水与地面作用时间很短，可忽略重力的影响。求水流落地前瞬间的速度大小v。

18.（18分）如图所示为某种弹射装置的示意图，该装置由三部分组成，传送带左边是足够长的光滑水平面，一轻质弹簧左端固定，右端连接质量 M=6.0kg 的物块 A，物块 A 静止在水平面上．装置的中间部分是水平传送带，它与左右两边的台面等高，并能平滑对接．传送带以 u=2.0m/s 逆时针匀速运动．传送带的右边是一个半径 R=1.25m 位于竖直平面内的光滑圆弧轨道．某时刻起将一个质量m=2.0kg的物块B从圆弧的最高处由静止释放．已知物块 B 与传送带之间的动摩擦因数μ=0.1，传送带两轴之间的距离l=4.5m，物块 B 与 A 发生的碰撞为弹性碰撞．取g=10m/s2．求：

(1)物块 B 与物块 A 第一次碰撞后弹簧的最大弹性势能；

(2)如果物块 A、B 每次碰撞后，物块 A 再回到平衡位置时弹簧都会被立即锁定，而当它们再次碰撞前锁定被解除，求物块 B 从第1次与物块 A 碰撞结束后，到第 5 次与物块A碰撞前,物块B一共在传送带上运动了多长时间．

福建师大附中2020-2021学年上学期期中考试

高三物理答卷

一、单项选择题

1、B    2、D    3、C    4、A    5、B   6、B    7、D

二、单项选择题

 8、AC    9、BD    10、BD    11、CD    12、CD

三、非选择题

  13.（6分） （1） 3.00  （2） B   （3） 甲 （每空2分）

  14.（8分）  ①  大于  ②  相同   ③  v2-   ④    （每空2分）

15．（7分）

解：（1）设座椅在自由下落结束时刻的速度为v，下落时间

由，得： ；             （1分）

设座椅自由下落和匀减速运动的总高度为h，总时间为t

，

由    得： ，                 （2分）

座椅匀减速运动的时间；        （1分）

（3）设座椅在匀减速阶段的加速度大小为a，座椅对游客的作用力大小为F

由   得：           （1分）

由牛顿第二定律： ，           （1分）

                     比值 。           （1分）

16．（8分）

解：（1）汽车在圆弧水平弯道路面行驶，做圆周运动．

其所需要的向心力由静摩擦力提供：               （1分）

由上式可知，静摩擦力最大时，速度达最大．即     （1分）

解得：v=8m/s     （1分）

（2）细线与竖直方向的夹θ时受力如图：

所以：                （1分）

    代入数据可得：    θ=37°   （1分）

又ma=mgtanθ                   （1分）

物体的向心力：        （1分）

所以：v=      （1分）

17．（12分）

解：

(1)水从管口沿水平方向喷出做平抛运动，设水喷出时速度为v0，落地时间为t，

竖直方向                                  （1分）

水平方向                                  （1分）

时间t0内喷出的水的质量m=ρV=ρv0t0S                    （1分）

每秒喷出的水的质量                             （1分）

联立以上各式解得                       （1分）

时间t0内水泵输出功               （1分）

输出功率                                       （1分）

解得P=                           （1分）

(2)取与地面作用的一小块水Δm为研究对象，根据动量定理 （1分）

由题意可知                                      （1分）

解得                                        （2分）

18．（18分）

解：（1）设物块 B 沿光滑曲面下滑到水平位置时的速度大小为 v0，

由机械能守恒定律得：       ①               （1分）

解得：                           （1分）

在传送带上，对物块 B，由牛顿第二定律得：μmg=ma ②        （1分）

设物块 B 通过传送带后运动速度大小为 v，有：  ③     （1分）

联立解得：                                （1分）

设物块 A、B 第一次碰撞后的速度分别为 v2、v1，以向左为正方向，

由动量守恒定律得：mv=mv1+Mv2    ④       （1分）

由机械能守恒定律得：       ⑤     （1分）

联立解得v1 2m / s ，v2 2m / s              （1分）

物块 A 的速度为零时弹簧压缩量最大，弹簧弹性势能最大，

由能量守恒定律得：         （1分）

（2）碰撞后物块 B 沿水平台面向右匀速运动，设物块 B 在传送带上向右运动的最大位移为 l′，由动能定理得：    ⑥                （1分）

解得：l′=2m＜4.5m

所以物块B在传送带上向右运动的速度为零后，将会沿传送带向左加速运动。

可以判断，物块B运动到左边台面时的速度大小为，         （1分）

继而与物块A发生第二次碰撞。设第1次碰撞到第2次碰撞之间，物块B在传送带运动的时间为t1。由动量定理得：         ，                （1分）

解得：，                 （1分）

设物块A、B第二碰撞后的速度分别为v4、v3，取向左为正方向，

由动量守恒定律和：，            

能量守恒定律得，       

代入数据解得：，                      （2分）

当物块B在传送带上向右运动的速度为零后，将会沿传送带向左加速运动。

可以判断，物块B运动到左边台面时的速度大小为，继而与物块A发生第3次碰撞。

则第2次碰撞到第3次碰撞之间，物块B在传送带运动的时间为t2。由动量定理得：

解得：，                    （1分）

同上计算可知：物块B与物块A第三次碰撞、第四次碰撞……

第n次碰撞后物块B在传送带运动的时间为：，           （1分）

构成无穷等比数列，公比：，

由无穷等比数列求和公式：可知，

物块B经第一次与物块A碰撞后到第 5 次与物块A碰撞前，物块B一共在传送带上运动的时间为：。                                （1分）

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