福建师范大学附属中学2021届高三物理上学期期中试题（Word版附答案） 16页

高三物理试卷 第 1页，共 16页 福建师大附中 2020-2021 学年上学期期中考试 高三物理试卷 时间： 90 分钟 满分： 100 分 命题： 审核： 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 高三物理试卷 第 2页，共 16页 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 3 2 mg C．细线对轻环的作用力大小为 3 2 mg 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 高三物理试卷 第 3页，共 16页 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 15 mgR 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 高三物理试卷 第 4页，共 16页 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 t 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 1 1 1 1 2 3 Fv Fv mv mv  C．汽车行驶中所受的阻力为 1 1 2 F v v D．恒定加速时，加速度大小为 1 1 1 3 F Fv m mv  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 高三物理试卷 第 5页，共 16页 A．该恒星的平均密度为 03 4 a R G B．该恒星的第一宇宙速度为 0a R C．卫星在距该恒星表面高 h 处的圆轨道上运行的周期为 3 0 4π ( )R h R a  D．从释放到速度刚达最大的过程中，物体克服阻力做功 0 0 2 ma x 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 1 2  ，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 = 1 2 μmg 时，A 的加速度为 1 3 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 1 2 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  tan   ，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 2mv B．传送带克服摩擦力做的功为 21 2 mv 高三物理试卷 第 6页，共 16页 C．系统因运送物块增加的内能为   2 cos 2 cos sin mv     D．电动机因运送物块增加的功率为 cosmgv  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 F 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 高三物理试卷 第 7页，共 16页 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- 1 M ”或“v2- 1 M m ”）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．．．。 高三物理试卷 第 8页，共 16页 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？ 高三物理试卷 第 9页，共 16页 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。 高三物理试卷 第 10页，共 16页 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 1 4 圆弧轨道．某时刻起将一个质量 m=2.0kg 的物块 B 从 1 4 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． 高三物理试卷 第 11页，共 16页 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- 1 M m ④ 24mg b （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 1 2.0t s 由 1v gt ，得： 20 /v m s ； （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 85 5 80h m m m   ， 高三物理试卷 第 12页，共 16页 由 2 vh t 得： 8t s ， （2 分） 座椅匀减速运动的时间 2 1 6t t t s   ； （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 20 v at  得： 23.3 /a m s （1 分） 由牛顿第二定律： F mg ma  ， （1 分） 比值 1.3F mg  。 （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： 2 mvF m R 静 （1 分） 由上式可知，静摩擦力最大时，速度达最大．即 mgF 静 （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： cos mgF  （1 分） 代入数据可得： θ=37° （1 分） 高三物理试卷 第 13页，共 16页 又 ma=mgtanθ （1 分） 物体的向心力： 2vma m R  （1 分） 所以：v= sm /60 （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 21 2h gt （1 分） 水平方向 010h v t （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 0 0  mm t （1 分） 联立以上各式解得 0 50m S gh （1 分） 时间 t0 内水泵输出功 2 0 1( ) 2W mg H h mv   （1 分） 输出功率 0  WP t （1 分） 解得 P= 50 ( 26 )Sg gh H h  （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   F t mv （1 分） 高三物理试卷 第 14页，共 16页 由题意可知 0m m t   （1 分） 解得 50 Fv S gh  （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： 2 0 1 2mgR mv ① （1 分） 解得： 0 5m/sv  （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： 2 2 0 2v v al  ③ （1 分） 联立解得： 4m/sv  （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： 2 2 2 1 2 1 1 1 2 2 2mv mv Mv  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： 2 2 2 1 1 6 2 J 12J2 2pE Mv     （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 高三物理试卷 第 15页，共 16页 移为 l′，由动能定理得： 2 1 10 2mgl mv    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 2m/sv  ， （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 12mgt mv  ， （1 分） 解得： 1 1 2 2 1 12 4s 4s2 2 vt vg g          ， （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： 1 3 4mv mv Mv   ， 能量守恒定律得 2 2 2 1 3 4 1 1 1 2 2 2mv mv Mv   ， 代入数据解得： 3 1m/sv   ， （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 3 1m/sv  ，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： 2 32mgt mv  高三物理试卷 第 16页，共 16页 解得： 3 2 2 2 2 1 1 12 4s 2s2 2 2 vt vg g          ， （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 1 4s2n nt   ， （1 分） 构成无穷等比数列，公比： 1 2q  ， 由无穷等比数列求和公式： 1 1 1 nqt t q   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： 411- 2=4 =7.5s11- 2 t 总 （ ） 。 （1 分）