河北省衡水中学2021届高三上学期二调考试 物理 (含答案)

河北省衡水中学2021届高三上学期二调考试

物理试题

本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共8页，总分100分，考试时间90分钟。

第Ⅰ卷（选择题  共48分）

一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。每小题有一个或多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1.身高和质量完全相同的两人穿同样的鞋在同一水平面上通过一轻杆进行顶牛比赛，企图迫使对方后退。设甲、乙两人对杆的推力分别是、，甲、乙两人身体因前倾而偏离竖直方向的夹角分别为、，倾角α越大，人手和杆的端点位置就越低，如图所示，若甲获胜，则

A.，  B.，

C.，  D.，

2.如图所示，直立弹射装置的轻质弹簧顶端原来在O点，O与管口P的距离为，现将质量为m的钢珠置于弹簧顶端，再把弹簧压缩至M点，压缩量为x0，释放弹簧后钢珠被弹出，钢珠运动到管口P点时的动能为，重力加速度为g，不计一切阻力，弹簧始终处于弹性限度内，下列说法正确的是

A.弹射过程中弹簧和钢珠所组成的系统机械能守恒

B.弹簧恢复原长时弹性势能全部转化为钢珠的动能

C.钢珠弹射所到达的最高点距管口P点的距离为

D.弹簧被压缩至M点时所具有的弹性势能为

3.如图所示为两级皮带传动装置，转动时皮带均不打滑，中间两个轮子是固定在一起的，轮1的半径和轮2的半径相同，轮3的半径和轮4的半径相同且为轮1和轮2半径的一半，则轮1边缘的a点和轮4边缘的c点相比

A.线速度之比为1：4  B.角速度之比为4：1

C.向心加速度之比为8：1 D.向心加速度之比为1：8

4.如图所示，从竖直面上大圆的最高点A，引出两条不同的光滑轨道，端点都在大圆上。相同物体由静止开始，从A点分别沿两条轨道滑到底端B和C，则下列说法中正确的是

A.到达底端的速度相同  B.重力的冲量都相同

C.物体动量的变化率都相同 D.重力的平均功率相同

5.如果没有空气阻力，天上的云变成雨之后落到地面，雨滴经过加速后，到达地面时的速度会达到300m/s，这样的速度基本相当于子弹速度的一半，是非常可怕的。由于空气阻力的作用，雨滴经过变加速运动，最终做匀速运动，一般而言，暴雨级别的雨滴落地时的速度为8～9m/s某次下暴雨时李明同学恰巧撑着半径为0.5m的雨伞（假设伞面水平，空间分布的雨水的平均密度为0.5kg/m3），由于下雨使李明增加的撑雨伞的力最小约为

A.0.25N   B.2.5N   C.25N   D.250N

6.在奥运会比赛项目中，10m跳台跳水是我国运动员的强项。某次训练中，质量为60kg的跳水运动员从跳台自由下落10m后入水，在水中竖直向下减速运动。设他在空中下落时所受空气阻力不计，水对他的阻力大小恒为2400N。那么在他入水后下降2.5m时，下列说法正确的是（取g=10m/s2）

A.他的加速度大小为30m/s2

B.与入水时刻相比，他的动量减少了300kg·m/s

C.与入水时刻相比，他的动能减少了4500J

D.与入水时刻相比，他的机械能减少了4500J

7.2020年5月12日9时16分，我国在酒泉卫星发射中心用快舟一号甲运载火箭，以“一箭双星”方式，成功将“行云二号”01/02星发射升空，卫星进入预定轨道，发射取得圆满成功，此次发射的“行云二号”01星被命名为“行云·武汉号”，箭体涂刷“英雄武汉  伟大中国”八个大字，画上了“致敬医护工作者群像”，致敬英雄的城市、英雄的人民和广大医护作者。如图所示，设地球半径为R，地球表面的重力加速度为g0，“行云·武汉号”在半径为R的近地圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的远地点B时，再次点火进入轨道半径为4R的圆形轨道Ⅲ绕地球做圆周运动，设“行云·武汉号”质量保持不变。则

A.“行云·武汉号”在轨道Ⅰ、Ⅲ上运行的周期之比为8：1

B.“行云·武汉号”在轨道Ⅲ上的运行速率大于

C.“行云·武汉号”在轨道Ⅰ上经过A处点火前的加速度大小等于地球赤道上静止物体的加速度大小

D.“行云·武汉号”在轨道Ⅰ上的机械能小于在轨道Ⅲ上的机械能

8.某同学推一物块沿水平面做直线运动。设物块在这条直线上运动的速度大小为v，到某参考点的距离为x，物块运动的图像如图所示，图线是一条过原点的倾斜直线。关于该物块的运动，下列说法正确的是

A.该物块运动到x=2.0m处时的速度大小为4m/s

B.该物块做匀减速直线运动，加速度大小为20m/s2

C.该物块从x=1.0m处运动到x=2.0m处所用的时间为

D.该物块从x=1.0m处运动到x=2.0m处所用的时间为3s

9.质量分别为m1、m2的物体A、B静止在光滑的水平面上，其中，两物体用轻弹簧连接，开始弹簧处于原长状态，某时刻同时在两物体上施加大小相等、方向相反的水平外力，如图所示，从两物体开始运动到弹簧的伸长量达到最大值的过程中，弹簧始终处在弹性限度内。下列说法正确的是

A.两物体的动量一直增大

B.物体A、B的动量变化量大小之比为m2：m1

C.两物体与弹簧组成的系统机械能守恒

D.物体A、B的平均速度大小之比为m2：m1

10.如图所示，光滑的水平地面上有三个木块a、b、c，质量均为m，a、c之间用轻绳连接。现用一水平恒力F作用在b上，三个木块开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面，三个木块组成的系统仍做加速运动，且三个木块始终没有相对滑动。则在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说法正确的是

A.无论橡皮泥粘在哪个木块上面，系统的加速度一定减小_210

B.若橡皮泥粘在a木块上面，则绳的张力减小，a、b间摩擦力不变

C.若橡皮泥粘在b木块上面，则绳的张力和a、b间摩擦力一定都不变

D.若橡皮泥粘在c木块上面，则绳的张力和a、b间摩擦力一定都增大

11.如图所示是健身用的“跑步机”示意图，质量为m的运动员踩在与水平面成α角的静止皮带上，运动员用力向后蹬皮带，使皮带以速度v匀速运动，皮带运动过程中，受到的阻力恒为Ft，下列说法正确的是（重力加速度为g）

A.人脚对皮带的摩擦力是皮带运动的动力   B.人对皮带不做功

C.人对皮带做功的功率为mgv     D.人对皮带做功的功率为

12.如图所示，有质量分别为2m、m的小滑块P，Q，P套在固定竖直杆上，Q放在水平地面上。P、Q间通过铰链用长为L的刚性轻杆连接，一轻弹簧左端与Q相连，右端固定在竖直杆上，弹簧水平，当刚性轻杆与竖直杆夹角为α=30°时，弹簧处于原长。此时，P由静止释放，下降到最低点时α变为60°，整个运动过程中，P、Q始终在同一竖直平面内，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g。则在P下降过程中

A.P、Q组成的系统机械能守恒

B.当α=45°时，P、Q的速度相同

C.弹簧弹性势能最大值为

D.P下降过程中动能达到最大前，Q受到地面的支持力小于3mg

第Ⅱ卷（非选择题  共52分）

二、非选择题；本题共6小题，共52分。

13.（8分）某同学设计如图所示的实验装置来探究弹簧弹性势能与弹簧形变量的关系，弹射器固定在水平桌面上，右端与桌面平滑连接。弹簧被压缩△l后释放，将质量为m的小球弹射出去，小球离开桌面后做平抛运动，测得小球平抛运动的水平位移为x，竖直位移为h。请回答下列问题：（重力加速度为g）

（1）为了减小实验误差，弹射器的内壁和桌面应尽可能光滑，同时弹射器出口端距离桌子右边缘应该______（填“近些”或“远些”）。

（2）小球做平抛运动的初速度v0=______，小球被释放前弹簧的弹性势能Ep=______。（均选用m、g、x、h表示）

（3）在实验中测出多组数据，并发现x与△l成正比，则关于弹簧弹性势能Ep与形变量△l的关系式，正确的是______。（填正确答案标号）

A. B. C. D.

14.（6分）图甲为在气垫导轨上验证机械能守恒定律的实验装置图，将导轨调至水平，滑块装有宽度为d的遮光条，滑块包括遮光条的总质量为M。轻绳下端挂钩码，钩码的质量为m。滑块在钩码作用下先后通过两个光电门，用光电计时器记录遮光条通过光电门1和2的时间，可以计算出滑块通过光电门1、2的速度v1和v2，用刻度尺测出两个光电门之间的距离为x，重力加速度为g。

（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙所示，则d=______cm。

（2）写出滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，验证机械能守恒定律的表达式______（用题中给出的物理量的字母表示）。

（3）增加轻绳下端砝码的个数，滑块每次都从同一位置由静止释放，作出图像如图丙所示，其斜率为k=______（用题中给出的物理量的字母表示）。

15.（6分）宇航员到了某星球后做了如下实验。如图所示，在光滑的圆锥顶用长为L的细线悬挂一质量为m的小球，圆锥顶角为2θ。当圆锥和球一起以周期T匀速转动时，球恰好对锥面无压力。已知该星球的半径为R，引力常量为G。求：

（1）线的拉力大小；

（2）该星球表面的重力加速度大小；

（3）该星球的密度。

16.（9分）如图所示，物块A和B通过一根不可伸长的轻绳相连，跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧，质量分别为mA=2kg、mB=1kg。初始时A静止于水平地面上，B悬于空中。现将B竖直向上再举高h=1.8m（未触及滑轮），然后由静止释放。一段时间后轻绳绷直，A、B以大小相等的速度一起运动，之后B恰好可以和地面接触。取g=10m/s2，空气阻力不计。求：

（1）B从释放到轻绳刚绷直时的运动时间t；

（2）A的最大速度的大小；

（3）初始时B离地面的高度H。

17.（10分）如图所示，一个半径为R的半球形的碗固定在水平桌面上，碗水平，O点为球心，碗的内表面及碗口光滑。其右侧是一个固定光滑斜面，斜面足够长，倾角θ=30°。一根不可伸长的轻绳跨在碗口及光滑斜面顶端的光滑定滑轮上，绳的两端分别系有可看作质点的小球1和2，质量分别为m1和m2，且m1>m2。开始时小球1在右端碗口水平直径A处，小球2在斜面上且距离斜面顶端足够远，此时连接两球的轻绳与斜面平行且恰好伸直。当小球1由静释放运动到圆心O的正下方B点时轻绳突然断开，不计轻绳断开瞬间的能量损失。

（1）求小球2沿斜面上升的最大距离s；

（2）若已知轻绳断开后小球1沿碗的内侧上升的最大高度为，求。（结果保留2位有效数字）

18.（13分）如图所示，轻弹簧一端固定在水平面上的竖直挡板上，处于原长时另一端位于水平面上的B点处，B点左侧光滑，右侧粗糙。水平面的右侧C点处有一足够长的斜面与水平面平滑连接。斜面倾角为37°，斜面上有一半径为R=1m的光滑半圆轨道与斜面相切于D点，半圆轨道的最高点为E，G为半圆轨道的另一端点，LBC=2.5m，A、B、C、D、E、G均在同一竖直面内。使质量为m=0.5kg的小物块P挤压弹簧右端至A点，然后由静止释放P，P到达B点时立即受到斜向右上方与水平方向的夹角为37°、大小为F=5N的恒力作用，一直保持该恒力对物块P的作用，P通过半圆轨道的最高点E时的速度大小为m/s，已知P与水平面、斜面间的动摩擦因数均为μ=0.5，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）P运动到E点时对轨道的压力大小；

（2）弹簧的最大弹性势能；

（3）若其他条件不变，增大B、C间的距离使P过G点后恰好能垂直落在斜面上，求P在斜面上的落点距D点的距离。

物理参考答案210210

一、选择题

1.A【解析】轻杆处于平衡状态，两端弹力方向沿杆且大小相等，当甲的身体偏离竖直方向的夹角大于乙时，杆的左端低于右端，甲对地面的压力大于乙对地面的压力，甲与地面间的最大静摩擦力大于乙与地面间的最大静摩擦力，甲获胜，A正确。

2.AD【解析】弹射过程只有弹簧弹力和重力做功，钢珠和弹簧所组成的系统机械能守恒，A正确；弹射过程，弹簧弹性势能减少，转化成钢珠的重力势能和动能，B错误；钢珠从P点运动到最高点过程，由机械能守恒得，解得h=4x0，C错误；从M点到P点过程钢珠和弹簧所组成的系统机械能守恒，则，解得，D正确。

3.D【解析】轮子边缘的线速度大小关系为，，由得，则，A错误；，，则，B错误；由得向心加速度之比为1：8，C错误，D正确。

4.B【解析】下滑过程中物体机械能守恒，到达底端过程重力势能减少量不同，动能增加量不同，到达底端时的速度大小和方向均不同，A错误；物体沿等时圆轨道下滑时间相同，重力的冲量相同，B正确；根据动量定理得动量的变化率等于物体所受合外力，轨道倾角不同，合外力不同，动量的变化率不同，C错误；下滑时间相同，下滑高度不同，重力做功不同，重力做功的平均功率不同，D错误。

5.C【解析】以雨水为研究对象，下落到伞面后速度变为0，对每一瞬间，雨水的重力远小于伞对雨水的作用力，由动量定理得，，解得F≈25N，再由牛顿第三定律知，C正确。

6.AC【解析】设运动员入水时的速度大小为v1，m/s，设入水后加速度大小为a，由牛顿第二定律得，解得a=30m/s2，A正确；设入水后下降2.5m时的速度大小为v2，则，解得m/s，动量减少量kg·m/s，B错误；动能减少量J，C正确；机械能减少量J，D错误。

7.D【解析】由开普勒第三定律得卫星在轨道Ⅰ、Ⅲ运行周期之比，A错误；卫星在轨道Ⅲ运行的速率小于第一宇宙速度，B错误；由得卫星在轨道Ⅰ上A点加速度大小大于地球赤道上静止物体的加速度大小，C错误；卫星在A、B两点均通过点火加速实现变轨，机械能均增加，故卫星在轨道Ⅰ上的机械能小于在轨道Ⅲ上的机械能，D正确。

8.D【解析】由图像知x=2.0m时的速度大小为0.25m/s，A错误；由匀变速直线运动的规律知物块不是做匀减速直线运动，B错误；该图像与横轴围成的面积对应物块的运动时间，则物块由x=1.0m处运动到x=2.0m处所用的时间为3s，C错误，D正确。

9.D【解析】从两物体开始运动到弹簧伸长量最大的过程，两物体先加速再减速，末速度为零，初、末动量均为零，动量变化量为零，A、B错误；此过程两水平外力均做正功，两物体和弹簧组成的系统机械能增加，C错误；两水平外力等大反向，两物体及弹簧组成的系统动量守恒，有m1v1=m2v2，得两物体平均速度大小之比为，D正确。«210

10.AD【解析】系统质量增大，合外力不变，由牛顿第二定律知加速度减小，A正确；若橡皮泥粘在a上，以c为研究对象，加速度减小，绳的张力减小，以b为研究对象，质量不变，加速度减小，a、b间的摩擦力增大，B错误；若橡皮泥粘在b上，以c为研究对象，加速度减小，绳的张力减小，以a、c为研究对象，a、b间的摩擦力减小，C错误；若橡皮泥粘在c上，以a、b为研究对象，加速度减小，绳的张力增大，以b为研究对象，a、b间的摩擦力增大，D正确。

11.AD【解析】人脚对皮带的摩擦力使皮带运动起来，是皮带运动的动力，A正确；在人脚与皮带接触过程中，皮带在摩擦力方向上有位移，人脚对皮带的摩擦力对皮带做正功，B错误；皮带匀速运动，人对皮带做的功等于皮带克服阻力做的功，即人对皮带做功的功率为Ftv，C错误，D正确。

12.CD【解析】P下落过程，弹簧弹性势能增大，P、Q组成的系统机械能减小，A错误；当α=45°时，P、Q的速度大小相等，方向不同，B错误；P从开始到最低点的过程，P、Q的初、末速度均为零，P重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量，，C正确；P加速过程处于失重状态，整体处于失重状态，Q受地面的支持力小于总重力，D正确。

二、非选择题

13.（1）近些（2分）    （2）（2分）    （2分）    （3）C（2分）

【解析】（1）为减小摩擦力对实验结果的影响，出口端离桌子右边缘应近些。

（2）小球做平抛运动，，，解得，弹性势能。

（3）小球动能与x2成正比，与成正比，即弹簧弹性势能与成正比，C正确。

14.（1）0.660（2分）    （2）（2分）    （3）（2分）

【解析】（1）由图乙知宽度d=6mm+12×0.05mm=0.660cm。

（2）由机械能守恒定律得。

（3）由机械能守恒定律表达式得，即斜率。

15.（1）    （2）    （3）

【解析】（1）小球在水平面内匀速圆周运动，由牛顿第二定律得（1分）

解得（1分）

（2）小球竖直方向受力平衡，有（1分）

解得（1分）

（3）星球表面物体所受万有引力等于物体所受重力，有（1分）

星球质量

解得星球密度（1分）

16.（1）0.6s    （2）2m/s    （3）0.6m

【解析】（1）B从释放到轻绳刚绷直前做自由落体运动，有（1分）

代入数据解得t=0.6s（1分）

（2）设轻绳绷直前瞬间B速度大小为vB，有vB=gt（1分）

轻绳绷直瞬间，轻绳张力远大于A、B的重力，A、B相互作用，由动量守恒得（2分）

之后A做匀减速运动，所以轻绳绷直后瞬间的速度v即为A的最大速度，代入数据解得v=2m/s（1分）

（3）轻绳绷直后，A、B一起运动，B恰好可以和地面接触，说明此时A、B的速度为零，这一过程中A、B组成的系统机械能守恒，有（2分）

代入数据解得H=0.6m（1分）

17.（1）    （2）1.9

【解析】（1）设小球1到达最低点B时，小球1和小球2的速度大小分别为v1、v2；如图所示

由运动的合成与分解得（1分）

对两球组成的系统由机械能守恒定律得，（2分）

解得    

设轻绳断开后小球2沿斜面上升的距离为，对小球2由机械能守恒定律得（2分）

小球2沿斜面上升的最大距离（1分）

解得（1分）

（2）对小球1由机械能守恒定律得（2分）

解得（1分）

18.（1）3N    （2）1J    （3）1m

【解析】（1）设在半圆轨道的最高点E，轨道对P的压力大小为FN，由牛顿第二定律得

（2分）

解得FN=3N

由牛顿第三定律得，P运动到E点时对轨道的压力大小为（1分）

（2）P从D点到E点，由动能定理得（2分）

解得m/s

P从C点到D点，由牛顿第二定律得（1分）

解得

说明P从C点到D点做匀速运动，有m/s（1分）

由能量守恒定律得（1分）

解得J（1分）

（3）P在G点脱离圆轨道后做曲线运动，可把该运动分解为平行于斜面的匀减速直线运动和垂直于斜面的初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有

（1分）

（1分）

解得a3=4m/s2，a4=8m/s2

P垂直落在斜面上，运动时间满足（1分）

平行于斜面方向上，P在斜面上的落点距D的距离（1分）