福建省永安市第一中学2021届高三上学期期中考试 物理（含答案）

永安一中2020—2021学年高三上学期期中考试

物理试题

（考试时间：90分钟    总分：100分）

本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分

第Ⅰ卷（选择题，共48分）

一、选择题(本题12小题，每小题4分，共48分。1-8小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。9-12小题的四个选项中，有多个选项正确，全选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。)

1．在“探究弹性势能的表达式”的实验中，为计算弹簧弹力所做功，把拉伸弹簧的过程分为很多小段，拉力在每小段可以认为是恒力，用各小段做功的代数和代表弹力在整个过程所做的功，物理学中把这种研究方法做“微元法”,下面几个实例中应用到这一思想方法的是（）

A．根据加速度的定义a＝，当t非常小，就可以表示物体在t时刻的瞬时加速度。

B．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加。

C．在探究加速度、力和质量三者之间关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系。

D．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用点来代替物体，即质点。

2．在一电梯的地板上有一压力传感器，其上放一物块，如图甲所示，当电梯运行时，传感器示数大小随时间变化的关系图象如图乙所示，根据图象分析得出的结论中正确的是（   ）

A．从时刻t1到t2，物块处于失重状态

B．从时刻t3到t4，物块处于超重状态

C．电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层

D．电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层

3．如图所示，吊车以v1的速度沿水平直线向右匀速行驶，同时以v2的速度匀速收拢绳索提升物体，下列表述正确的是（   ）

A．物体的实际运动速度大小为 

B．物体的实际运动速度大小为v1＋v2

C．物体相对地面做曲线运动        

D．绳索向左侧倾斜

4．如图所示，实线为某电场中的等势面。a，b，c，d为圆上的四个点，则下列说法中正确的是（   ）

A．a、b、c、d四点电场强度相同

B．一电子从b点运动到c点，电场力做的功为0.8eV

C．若一电子从左侧沿中心轴线穿越电场区域，将做加速度先减小后增加的直线运动

D．所有从左侧平行于中心轴线进入电场区域的电子，都将会从右侧平行于中心轴线穿出

5．高速公路的ETC电子收费系统如图所示，ETC通道的长度是识别区起点到自动栏杆的水平距离。某汽车以6m/s的速度匀速进入识别区，ETC天线用了0.2s的时间识别车载电子标签，识别完成后发出“滴”的一声，司机发现自动栏杆没有抬起，于是采取制动刹车，汽车刚好没有撞杆。已知司机的反应时间为0.6s，刹车的加速度大小为5m/s2，则该ETC通道的长度约为（   ）

A．4.2m  

B．6.0m  

C．7.8m  

D．8.4m

6．如图所示，半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球P在水平外力F的作用下处于静止状态，P与圆心O的连线与水平面的夹角为θ，将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过900，框架与小球始终保持静止状态。在此过程中下列说法正确的是（   ）

A．框架对小球的支持力先减小后增大   

B．拉力F的最小值为mgsinθ

C．地面对框架的摩擦力始终在减小     

D．框架对地面的压力先增大后减小

7．如图所示，滑块以初速度v0滑上表面粗糙的固定斜面，到达最高点后又返回到出发点．则下列能大致描述滑块整个运动过程中的速度v、加速度a、动能Ek、重力对滑块所做的功W与时间t或位移x之间关系的图象是（取初速度方向为正方向）（   ）

8．如图所示，木盒中固定一质量为m的砝码，木盒和砝码在桌面上以一定的初速度一起以加速度a1滑行一段距离x1后停止．现拿走砝码，而持续加一个竖直向下的恒力F(F＝mg)，若其他条件不变，木盒以加速度a2滑行距离x2后停止。则关于a2、a1、x1、x2的大小判断正确的是（   ）

A．a2>a1   x2>x1   B．a2= a1   x2=x1  

C．a2>a1   x2<x1   D．a2<a1   x2>x1

9．工作卫星1和2均绕地心O做匀速圆周运动，轨道半径均为r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置，如图所示。若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，不计卫星间的相互作用力。以下判断中正确的是（   ）

A．卫星1由位置A运动至位置B所需的时间为

B．这两颗卫星的向心加速度大小相等，均为

C．卫星1由位置A运动到位置B的过程中万有引力不做功

D．如果使卫星1加速，它就一定能追上卫星2

10．在如图所示的电路中，C为一平行板电容器，闭合开关S，给电容器充电，当电路中电流稳定之后，下列说法正确的是（   ）

A．保持开关S闭合，把滑动变阻器R1的滑片向上滑动，电流表的示数变大，电压表的示数变大

B．保持开关S闭合，不论滑动变阻器R1的滑片是否滑动，都有电流流过R2

C．保持开关S闭合，将电容器上极板与下极板距离稍微拉开一些的过程中，R2中有由b到a的电流

D．断开开关S，若此时刚好有一带电油滴P静止在两平行板电容器之间，将电容器上极板与下极板稍微错开一些的过程中，油滴将向上运动

11．如图，电路中电源电动势为3.0V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图所示。当开关闭合后，下列说法中正确的是（   ）

A．L1中的电流为L2中电流的2倍 

B．L3的电阻约为1.875Ω

C．L3的电功率约为0.75W       

D．L2和L3的总功率为2.4W

12．如图所示，竖直光滑杆固定不动，套在杆上的弹簧下端固定，将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度h=0.1m处，滑块与弹簧不拴接。现由静止释放滑块，通过传感器测量到滑块的速度和离地高度h并作出滑块的Ek—h图象，其中高度从0.2m上升到0.35m范围内图象为直线，其余部分为曲线，以地面为零势能面，g取10m/s2，由图象可知（   ）

A．小滑块的质量为0.2kg     

B．轻弹簧原长为0.2m

C．弹簧最大弹性势能为0.32J

D．小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小为0.18J

第Ⅱ卷（共52分）

二、实验题：（本题共2小题，每空2分，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处。）                                                                       

13．（8分）如图所示为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平，交流电源。回答下列问题。

（1）为完成此实验，除了现有的器材，还需要的器材是_____________

（2）关于本实验，在操作过程准确无误的情况下，下列说法中正确的是（   ）

A．实验时一定要称出重锤的质量

B．实验中测得重锤重力势能的减少量EP略大于它动能的增加量Ek，是因为阻力做功造成的

C．如果纸带上打下的第1、2点模糊不清，则无论用何种方法处理数据，该纸带都不能用于验证机械能守恒定律 

（3）若按实验要求选出合适的纸带进行测量，量得连续三个计数点A、B、C到第一个点O的距离如下图所示（相邻两点时间间隔为0.02s），当地重力加速度的值为9.80m/s2，重锤质量为0.50kg，那么打下点B时重锤的速度vB=      m/s，从O到B 的过程中重力势能减少量为EP=  　　　　 J。（计算结果均保留三位有效数字）

14．（10分）实验室新购进一捆长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测量此铜导线的电阻率ρ。

(1)用图甲所示的螺旋测微器测量铜导线的直径d，从图甲中读出铜导线的直径d＝________mm。

(2)在测量铜导线的电阻R时，该同学用9根铜导线将器材连接如图乙所示。电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零，保护电阻R0＝3.0Ω。

①闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至______端(填“左”“右”或“中间位置”)。

②闭合开关后，反复调节滑动变阻器，发现电流表有示数、电压表的示数总为零。若5、6、7、8四根导线中，只有一根导线断路，则这根导线是_____(填数字代号)。

③排除故障后，调节滑动变阻器，当电流表的示数为0.50A时，电压表(量程范围0～3V)的示数如图丙所示，其读数为_______V。由以上数据可求得ρ＝_________Ω·m(结果保留两位有效数字)。

三、计算题(本题4小题，第15题10分，第16题12分，第17题12分，共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，有数值的计算题，答案中必须明确写出数值和单位，或按题目要求作答。)

15．（10分）如图所示，光滑水平面上静止放置一辆小车A，质量mA=4kg，上表面光滑，可视为质点的物块B置于A的最右端，B的质量mB=2kg，现对A施加一个水平向右的恒力F=10N，A运动一段时间后，小车左端固定的挡板与B发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下继续运动，碰撞后经时间t=0.6s，二者的速度达到vt=2m/s，求：           

（1）A开始运动时加速度a的大小；

（2）A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小；

（3）A的上表面长度l．

16．（12分）如图所示，在a、b两端有直流恒压电源，输出电压恒为Uab，R2＝40Ω，右端连接间距d＝0.04m、板长l＝10cm的两水平放置的平行金属板，板间电场视为匀强电场。闭合开关S，将质量为m＝1.6×10－6kg、带电荷量q＝3.2×10－8C的微粒以初速度v0＝0.5m/s沿两板中线水平射入板间。当滑动变阻器接入电路的阻值为15Ω时，微粒恰好沿两板中线匀速运动，通过电动机的电流为0.5A。已知电动机内阻R1＝2Ω，g取10m/s2。试问：

（1）输出电压Uab是多大？

（2）在上述条件下，电动机的输出功率和电源的输出功率是多少？

（3）为使微粒不打在金属板上，R2两端的电压应满足什么条件？

17．（12分）科技馆有一套儿童喜爱的机械装置，其结构简图如下：传动带AB部分水平，其长度L=1.2m，传送带以3m/s的速度顺时针匀速转动，大皮带轮半径r=0.4m，其下端C点与圆弧轨道DEF的D点在同一水平线上，E点为圆弧轨道的最低点，圆弧EF对应的圆心角θ=37°且圆弧的半径R=0.5m，F点和倾斜传送带GH的下端G点平滑连接，倾斜传送带GH长为x=4.45m，其倾角 θ=37°。某同学将一质量为0.5kg且可以视为质点的物块静止放在水平传送带左端A处，物块经过B点后恰能无碰撞地从D点进入圆弧轨道部分，当经过F点时，圆弧对物块支持力N=29.0N，然后物块滑上倾斜传送带GH。已知物块与所有的接触面间的动摩擦因数均为 μ=0.5，重力加速度g=10m/s2 ，sin37° =0.6，cos37°=0.8,，求：

（1）物块由A到B所经历的时间； 

（2）DE弧对应的圆心角为多少； 

（3）若要物块能被送到H端，则倾斜传动带顺时针运转的速度最小值vmin为多少。

参考答案

一、选择题。（本题共12小题，每小题4分，共48分。第1-8为单选；第9-12为多选，全选对得4分，选不全得2分，选错或不选得0分。）

二、实验题：（本题共2小题，第13题8分，第14题10分，每空2分，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处。）

13. (1)刻度尺　  (2)  B     (3)  2.00    1.05　

14. (1)  1.130　  (2)① 右   ② 6   ③ 2.40   1.8×10-8   

三、计算题：（本题共3小题，第15题10分，第16题12分，第17题12分，共34分。把解答写在指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。）

15.（10分）解：（1）以A为研究对象，由牛顿第二定律得：F=mAa，       2分

代入数据得：a=2.5m/s2；                                       1分

（2）A、B碰撞后共同运动过程中，选向右的方向为正，由动量定理得：

Ft=（mA+mB）vt﹣（mA+mB）v，                          2分

代入数据解得：v=1m/s；                                        1分

或：对A、B整体为研究对象，由牛顿第二定律得：F=（mA+mB）a2      1分

由运动学公式：v= vt- a2t                                     1分

联立代入数据解得：v=1m/s；                                    1分

（3）A、B碰撞过程动量守恒，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：

mAvA=（mA+mB）v，                                            2分

A从开始运动到与B发生碰撞前，由动能定理得：Fl=mAvA2﹣0，   1分

联立并代入数据得：l=0.45m；                                    1分

16.（12分）解：(1)根据平衡条件得q＝mg                               1分

R2中电流I2＝＝0.5A                                 1分

I总＝I1＋I2＝1A                                       1分

滑动变阻器两端电压U1＝I总R滑＝15V                                 1分

电源输出电压Uab＝U1＋U2＝35V                                      1分

(2)电动机的输出功率P＝U2I1－IR1＝9.5W                              1分

电源的输出功率P电＝I总U＝35W                                     1分

(3)因上极板带正电，故粒子带负电。

粒子穿过板的时间t＝＝0.2s                                         1分

当粒子刚好从下极板边缘穿出时，＝·t2，                      1分

而E1＝                                                         1分

同理有：＝·t2，而E2＝，                                1分

联立解得U2′＝18V，U2″＝22V

故R2两端的电压应满足的条件是18V<U2<22V                           1分

17.（12分）解： （1）物体加速到3m/s的时间：t1==0.6s               1分

在加速阶段的位移：x1=a1t12=0.9m＜1.2m                              1分

物块由A到B所经历的时间：t= t1+ =0.7s                         1分

(2)在B点，由于=2m/s＜3m/s                                         1分

所以物体能够在B点离开传送带做平抛运动，到达D点时物体沿竖直方向的分速度：

vy==4m/s                                       1分

到达D点时物体的速度与水平方向之间的夹角：tan= 所以：α=530     1分

（3）物体在F点时，支持力与重力的分力提供向心力得：

N-mg cos37°=  代入数据得：v3=5m/s                                   1分      

物体在倾斜的传动带上受到重力、支持力和滑动摩擦力的作用，滑动摩擦力：

因为mgsin370=3N>μmgcos370=2N

可知物体先相对于传送带向上运动，受到的摩擦力的方向向下；当物体的速度小于传送带的速度后，受到的摩擦力方向向上，物体继续向上做减速运动。

设物体恰好能到达H点时，传送带的速度是vmin，物体到达H点的速度为0.

物体的速度大于传送带的速度时，物体受到的摩擦力的方向向下，此时：

mgsin370+μmgcos370=ma2，则a2=10m/s2                                   1分

物体的速度小于传送带的速度时，物体受到的摩擦力方向向上，则：

mgsin370-μmgcos370=ma3，则a3=2m/s2                                    1分

物体向上的减速运动若反过来看，也可以是向下的加速运动，初速度为0，末速度为v3，设物体在传送带下半部分的一段时间为t2，上半部分的一段时间为t3，由运动学规律可得：

a3 t3+ a2 t2= v3                                                          1分

                                                1分

(联立以上三式，代入数据得：t3=2.0s，t2=0.1s)

所以vmin= a3t3=4m/s                                                     1分