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文档介绍
河南省郑州一中2021届高三物理上学期开学试题(Word版附答案)
郑州一中2021届高三上学期开学测试 物理试题 一. 选择题(共12小题,其中9—12为多选。每小题4分,共48分。) 1. 如图所示,一段半径为R的圆弧固定在竖直平面内,两个轻环a和b套在圆弧上,一轻质细线穿过两环,其两端各系一质量为m的小球,在a和b之间的细线上悬挂一钩码。平衡时,a、b间的距离恰好等于. 不计一切摩擦,则此钩码的质量为 A. m B. C. D. 3m 2. 如图所示,一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上,质量分别为m和2m的物块A、B,通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接,A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时,物块A、B刚好要滑动,则的值为 A. B. C. D. 3. 一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼,其位移s与时间t的关系图象如图所示。乘客所受支持力的大小用表示,速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是 A. 0~t1时间内,v增大, B. t1~t2时间内,v减小, C. t2~t3时间内,v增大, D. t2~t3时间内,v减小, 4. 如图,悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处;绳的一端固定在墙上,另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时,O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β. 若α=70°,则β等于 A. 45° B. 55° C. 60° D. 70° 5. 如图所示,水平面上放有三个木块A、B、C,质量均为m=1kg,A、C与地面间的接触面光滑,B与地面间的动摩擦因数,A、B之间用轻弹簧相连,B、C之间用轻绳相连。现在给C一个水平向右的大小为4N的拉力F,使A、B、C三个木块一起以相同的加速度向右做匀加速直线运动。某一时刻撤去拉力F,则撤去力F的瞬间,轻绳中的张力T为(重力加速度g=10m/s2) A. 0 B. 1N C. 2N D. 3N 6. 在平直公路上行驶的a车和b车,其位移—时间(x—t)图象分别为图中直线a和曲线b,已知b车的加 速度恒定且等于,t=3s时,直线a和曲线b刚好相切,则 A. a车做匀速运动且其速度为 B. t=0时,a车和b车的距离 C. t=3s时,a车和b车相遇,但此时速度不等 D. t=1s时,b车的速度为10m/s 7. 如图所示,倾角为α的斜面固定在水平地面上,斜面上有两个质量均为的小球A、B,它们用劲度系数为k的轻质弹簧相连接,现对A施加一个水平向右大小为的恒力,使A、B在斜面上都保持静止,如果斜面和两个小球的摩擦均忽略不计,此时弹簧的长度为L,则下列说法错误的是 A. 弹簧的原长为 B. 斜面的倾角为α=30° C. 撤掉恒力F的瞬间小球A的加速度不变 D. 撤掉恒力F的瞬间小球B的加速度为0 8. 如图所示,光滑小球用一根不可伸长的细绳系住,绳的另一端经过半圆形的光滑碗的边缘B点。现用水平力缓慢地拉动小球,小球在碗壁上滑动,细绳始终处于细紧状态。小球从碗底中心点位置A点开始到接近碗口边缘B点的过程中,碗面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是 A. FN保持不变,FT不断减小 B. FN不断减小,FT不断增大 C. FN保持不变,FT先减小后增大 D. FN不断减小,FT先减小后增大 9. 如图,一足够长的倾斜传送带顺时针匀速转动。一小滑块以某初速度沿传送带向下运动,滑块与传送带间的动摩擦因数恒定,则其速度随时间变化的图象可能是 A. B. C. D. 10. 如图甲所示,物块A、B静止叠放在水平地面上,B受到大小从零开始逐渐增大的水平拉力F作用。A、B间的摩擦力、B与地面间的摩擦力随水平拉力F变化的情况如图乙所示。已知物块的质量m=3kg,取g=10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则 A. 两物块间的动摩擦因数为0. 2 B. 当0<F<4N时,A、B保持静止 C. 当4<F<12N时,A、B发生相对运动 D. 当F>12N时,A的加速度随F的增大而增大 11. 如图所示,A、B、C三球的质量均为m,轻质弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与A球相连,A、B间由一轻质细线连接,B、C间由一轻杆相连。倾角为θ的光滑斜面固定在地面上,弹簧、细线与轻杆均平行于斜面,初始系统处于静止状态,细线被烧断的瞬间,下列说法正确的是 A. A球的加速度沿斜面向上,大小为2gsinθ B. C球的受力情况未变,加速度为0 C. B、C两球的加速度均沿斜面向下,大小均为gsinθ D. B、C之间杆的弹力大小不为0 12. 如图所示,竖直墙壁与光滑水平地面交于B点,质量为的光滑半圆柱体O1紧靠竖直墙壁置于水平 地面上,可视为质点的质量为的均匀小球O2用长度等于AB两点间距离的细线悬挂于竖直墙壁上的A点,小球静O2置于半圆柱体O1上,当半圆柱体质量不变而半径不同时,细线与竖直墙壁的夹角B就会跟 着发生改变,已知重力加速度为g,不计各接触面间的摩擦,则下列说法正确的是 A. 当θ=60°时,半圆柱体对地面的压力 B. 当θ=60°时,小球对半圆柱体的压力 C. 改变圆柱体的半径,圆柱体对竖直墙壁的最大压力为 D. 圆柱体的半径增大时,对地面的压力保持不变 二. 实验题(共2小题) 13. 2020年5月,我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量,其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度,进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验,测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下: (i)如图甲所示,选择合适高度的垫块,使木板的倾角为53°,在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺(图中未画出)。 (ii)调整手机使其摄像头正对木板表面,开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放,用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放,选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点,得到小物块相对于该点的运动距离L与运动时间t的数据。 (iii)该同学选取部分实验数据,画出了图象,利用图象数据得到小物块下滑的加速度大小为5. 6m/s2. (iv)再次调节垫块,改变木板的倾角,重复实验。 回答以下问题: (1)当木板的倾角为37°时,所绘图象如图乙所示。由图象可得,物块过测量参考点时速度的大小为_________m/s;选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B两点,利用A、B两点数据得到小物块下滑加速度的大小为_________m/s2(结果均保留2位有效数字)。 (2)根据上述数据,进一步分析得到当地的重力加速度大小为_________m/s2. (结果保留2位有效数字, sin37°=0. 60,cos37°=0. 80) 14. 在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中,做如下探究: (1)为猜想加速度与质量的关系,可利用图1所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上,前端通过钩码牵引,后端各系一条细线,用板擦把两条细线按在桌上,使小车静止。抬起板擦,小车同时运动,一段时间后按下板擦,小车同时停下。对比两小车的位移,可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件,下列正确的是:_________(选填选项前的字母)。 A. 小车质量相同,钩码质量不同 B. 小车质量不同,钩码质量相同 C. 小车质量不同,钩码质量不同 (2)某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系,设计实验并得到小车加速度a与质量M的7组实验数据,如表所示。在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点,请将余下的一组数据描在坐标纸上,并作出图象。 次数 1 2 3 4 5 6 7 a/(m·s-2) 0. 62 0. 56 0. 48 0. 40 0. 32 0. 24 0. 15 M/kg 0. 25 0. 29 0. 33 0. 40 0. 50 0. 71 1. 00 (3)在探究加速度与力的关系实验之前,需要思考如何测“力”。请在图3中画出小车受力的示意图。为了简化“力”的测量,下列说法正确的是:__________(选填选项前的字母)。 A. 使小车沿倾角合适的斜面运动,小车受力可等效为只受绳的拉力 B. 若斜面倾角过大,小车所受合力将小于绳的拉力 C. 无论小车运动的加速度多大,砂和桶的重力都等于绳的拉力 D. 让小车的运动趋近于匀速运动,砂和桶的重力才近似等于绳的拉力 三. 计算题(共4小题) 15. 一轻弹簧的一端固定在倾角为θ的固定光滑斜面的底部,另一端和质量为m的小物a块相连,如图所示。质量为的小物块b紧靠a静止在斜面上,此时弹簧的压缩量为x0,从t=0时开始,对b施加沿斜面向上的外力,使b始终做匀加速直线运动。经过一段时间后,物块a、b分离;再经过同样长的时间,b距其出发点的距离恰好也为x0. 弹簧的形变始终在弹性限度内,重力加速度大小为g。求 (1)弹簧的劲度系数; (2)物块b加速度的大小; (3)在物块a、b分离前,外力大小随时间变化的关系式。 16. 货车A正在该公路上以72km/h的速度匀速行驶,因疲劳驾驶司机注意力不集中,当司机发现正前方有一辆静止的轿车B时,两车距离仅有75m。 (1)若此时B车立即以2m/s2的加速度启动,通过计算判断:如果A车司机没有刹车,是否会撞上车;若不相撞,求两车相距最近时的距离;若相撞,求出从A车发现B车开始到撞上B车的时间。 (2)若A车司机发现B车,立即刹车(不计反应时间)做匀减速直线运动,加速度大小为2m/s2(两车均视为质点),为避免碰撞,在A车刹车的同时,B车立即做匀加速直线运动(不计反应时间),问:B车加速度a2至少多大才能避免事故。(这段公路很窄,无法靠边让道) 17. 图示为仓库中常用的皮带传输装置示意图,它由两台皮带传送机组成,一台水平传送,A、B两端相距 3m,另一台倾斜,传送带与地面的倾角θ=37°,C、D两端相距4. 45m,B、C相距很近。水平部分AB以5m/s的速率顺时针转动。将质量为10kg的一袋大米轻轻放在A端,到达B端后,速度大小不变地传到倾斜的CD部分,米袋与传送带间的动摩擦因数均为0. 5。 (1)若CD部分传送带不运转,求米袋沿传送带所能上升的最大距离。 (2)若要米袋能被送到D端,求CD部分顺时针运转的速度应满足的条件及米袋从C端到D端所用时间的取值范围。 (3)在(2)中,若在CD部分顺时针运转的速度最小时,运送米袋的整个过程中摩擦力对米袋做的功。 18. 如图,倾角θ=30°的光滑斜面底端固定一块垂直于斜面的挡板。将足够长的长木板静置于斜面上,A上放置一小物块B且B不会滑离A,初始时A下端与挡板相距L,现同时无初速释放A和B. A和B的质量均为m,它们之间的动摩擦因数,A与挡板每次碰撞都原速反弹,忽略碰撞时间,重力加速度为g。求 (1)A第一次与挡板碰前瞬间的速度大小v1; (2)A第二次与挡板碰前瞬间的速度大小v2; (3)从开始释放到最后的整个过程B相对A走过的路程。 物理参考答案与试题解析 1. 【解答】解:对重物受力分析,受重力和拉力,故:T=mg ① 对圆环分析,受细线的两个拉力和轨道的支持力,如图所示: 设支持力与竖直方向的夹角为θ;再对钩码受力分析,受两个拉力和重力,结合几何关系,两个拉力与竖直方向的夹角为2θ,根据平衡条件,有:2Tcos2θ=Mg ② 联立①②解得:M=2mcos2θ, 根据几何关系,有:,故,故ABD错误,C正确; 故选:C。 2. 【解答】解:根据题意分析,物块A、B刚好要滑动时,应该是物体A相对物体B向上滑动,设绳子拉力为F,对A受力分析,由平衡条件得:,物体B相对斜面向下滑动,对B受力分析,由平衡条件得:,联立解得:,故C正确,ABD错误。故选:C。 3. 【解答】解:A、由于s—t图象的斜率表示速度,由图可知在0~t1时间内速度增加,即乘客的加速度向下运动,根据牛顿第二定律得:,解得:,则,处于失重状态,故A错误; B、在t1~t2时间内,s—t图象的斜率保持不变,所以速度不变,即乘客匀速下降,则,故B错误; CD、在t2~t3时间内,s—t图象的斜率变小,所以速度减小,即乘客的减速下降,根据牛顿第二定律得:,解得:,则,处于超重状态,故C错误,D正确;故选:D。 4. 【解答】解:(法一)由于甲、乙两物体质量相等,则设它们的质量为m, 对O点进行受力分析,下面绳子的拉力mg,右边绳子的拉力mg,左边绳子的拉力F, 如下图所示:因处于静止状态,依据力的平行四边形定则,则有: 竖直方向: 水平方向:,因α=70°, 联立上式,解得:β=55°, (法二)还可通过作图法: 由于甲、乙质量相等,通过矢量的合成法则,结合几何关系,则有: ;因α=70°,那么:β=55° 故B正确,ACD错误;故选:B。 5. 【解答】解:在拉力作用下对整体有牛顿第二定律可得,解得a=1m/s2 对A有牛顿第二定律可得 当撤去外力后,把BC作为整体有牛顿第二定律可知 解得,方向向左,对C受力分析有牛顿第二定律可得,故B正确 故选:B。 6. 【解答】解:A、由图可知,a车的速度为:,故A错误。 B、前3s内,a车的位移大小为:,b车的位移为:; t=3s时,a车和b车到达同一位置,得t=0s时a车和b车的距离为:,故B正确。 C、t=3s时a车和b车到达同一位置而相遇。直线a和曲线b刚好相切,说明两者的速度相等,故B错误。 D、t=3s时,直线a和曲线b刚好相切,即此时b车的速度; 设b车的初速度为v0. 对b车,由 解得: 则t=1s时b车的速度为:,故D错误。故选:B。 7. 【解答】解:AB、对小球B进行受力分析,由平衡条件可得: 解得,所以弹簧的原长为; 对小球A进行受力分析,由平衡条件可得:,解得:α=30°, 所以弹簧的原长为,故AB正确。 C、撤掉恒力F的瞬间,对A进行受力分析,可得,小球A此时的加速度,故C错误。 D、撤掉恒力F的瞬间,弹簧弹力不变,B球所受合力不变,故B球的加速度为零,故D正确。本题选说法错误的,故选:C。 8. 【解答】解:小球在某一位置时,绳子与水平方向夹角为α,小球与圆心连线与水平方向夹角为θ,小球受到重力、支持力和绳子拉力,如图所示: 根据矢量三角形法则结合图中几何关系可得: 即: 所以,上升过程中α增大,则cotα减小,故FN减小; ,根据几何关系可得 则 θ减小、增大,增大,故FT增大,故B正确,ACD错误。 故选:B。 9. 【解答】解:AB、物块受重力,支持力,滑动摩擦力,滑动摩擦力方向沿传送带向上。 设物块的质量为m,传送带的倾角为θ,物块与传送带间的动摩擦因数为. 若,物块的合力沿传送带向上,则物块先沿 传送带做匀减速直线运动,速度减至零后,再反向加速,直至速度与传送带相同,之后做匀速直线运动。故A错误,B正确。 CD、若,物块的合力沿传送带向下,则物块一直做匀加速直线运动,C图是可能的。故C正确,D错误。故选:BC。 10. 【解答】解:A、当F=12N时,A、B间开始相对滑动,即,解得:,故A正确; B、当0<F<4N时,B与地面间的摩擦力逐渐变大,A、B间的摩擦力始终为零,没有拉动,A、B保持静止,故B正确; C、当4<F<12N时,A、B间的摩擦力开始逐渐变大,B与地面间的摩擦力不变,已经拉动了,A、B保持相对静止,故C错误; D、当F>12N时,A、B间相对滑动,摩擦力大小不变了,故D错误。故选:AB。 11. 【解答】解:A、据题意,对A球受力分析,受到重力GA、垂直斜面向上的支持力NA、沿斜面向上的弹力F和B、C球对它的拉力TA,由于A球处于静止状态, 则据平衡条件有: ① 现将细线烧断,据弹簧弹力具有瞬间保持原值的特性,则有:,② 由①、②可得A球此时加速度:,故A正确; B、细线烧断后,把B、C球看成一个整体,它们只受到重力和支持力,它们以相同的加速度沿斜面向下,所以B、C之间杆的弹力大小为零,故B、D选项错误,而C选项正确。故选:AC。 12. 【解答】解:A、对均匀球进行受力分析如图所示: 连接O2B和O1O2,设O2B与水平面之间的夹角为β,O1O2与水平面之间的夹角为α; 当θ=60° 时,由几何关系可知,由于AB=AO2,θ=60°, 所以△A BO2为等边三角形,β=90°-60°=30°; 由圆心角与圆周角之间的关系可知,α=2β=60° 可知小球受到的绳子的拉力T与半圆柱体对小球的支持力N相互垂直, 水平方向: ① 竖直方向: ② 联立得:; 以小球与半圆柱体组成的整体为研究对象,它们在竖直方向受到重力、地面的支持力、绳子拉力以及在水平方向受到墙对半圆柱体的弹力, 竖直方向: ③所以:。 根据牛顿第三定律可知,半圆柱体对地面的压力大小也为. 故A错误; B、根据A的分析可知,小球受到的支持力为,根据牛顿第三定律可知,当θ=60° 时,小球对半圆柱体的压力大小为. 故B错误; C、若改变半圆柱体的半径,当小球平衡时,小球的位置在以AB为半径的圆弧上,由几何关系可知,直线 O1O2是该圆的切线方向,所以;则: ④ 以小球与半圆柱体组成的整体为研究对象, 在水平方向: ⑤ 可知,当θ=45° 时,半圆柱体受到墙对半圆柱体的弹力最大,为:. 故C错误; D、由③④可得半圆柱体在竖直方向上的受的支持力: ⑥ 由几何关系可知,增大半圆柱体的半径,则θ增大,由⑥可知,N′将增大;根据牛顿第三定律可知,半圆柱体对地面的压力将增大。故D错误,故选:BC。 13. 【解答】解:(1)设物块过测量参考点时速度的大小为,根据位移—时间关系可得: ,所以有:, 当t=0时速度即为参考点的速度,故,解得: 图象的斜率表示加速度,则有:; (2)木板的倾角为53°,小物块加速度大小为, 对小物块根据牛顿第二定律可得:, 当倾角为37° 时,有:,联立解得: g=9. 4m/s2。 故答案为:(1)0. 32或0. 33;3. 1; (2)9. 4。 14. 【解答】解:(1)为猜想加速度与质量的关系,应该控制合外力一定(即钩码的质量一定),改变小车的质量的大小,从而分析加速度的大小,故AC错误、B正确; (2)根据图2中的点可知少第4组,即M=0. 4kg,,点迹如图,作出图象如图所示: (3)小车受力的示意图如图所示: A、使小车沿倾角合适的斜面运动,小车所受重力沿斜面的分力刚好等于小车所受的摩擦力,则小车受力可等效为只受绳的拉力,故A正确; B、若斜面倾角过大,重力沿斜面的分力大于摩擦力,小车所受合力将大于绳的拉力,不利于简化“力”的 测量,故B错误; C、由牛顿第二定律可知,无论小车运动的加速度多大,砂和桶的重力都大于绳的拉力,故C错误; D、当砂和砂桶的质量远小于小车的质量时,砂和砂桶的重力近似等于绳的拉力,不一定要匀速运动,故D错误。 故选:A。故答案为:(1)B;(2)如图所示;(3)受力图见解析;A。 15. 【解答】解:(1)对整体分析,根据平衡条件可知,沿斜面方向上重力的分力与弹簧弹力平衡,则有: ,解得: (1) (2)由题意可知,b经两段相等的时间位移为; 由匀变速直线运动相邻相等时间内位移关系的规律可知: (2) 说明当形变量为时二者分离; 对m分析,因分离时ab间没有弹力,则根据牛顿第二定律可知: (3) 联立(1)(2)(3)解得: (3)设时间为t,则经时间t时,ab前进的位移 则形变量变为:△,对整体分析可知,由牛顿第二定律有: 解得: 因分离时位移 由 解得,故应保证,F表达式才能成立。 答:(1)弹簧的劲度系数为; (2)物块b加速度的大小为; (3)在物块a、b分离前,外力大小随时间变化的关系式 () 16. 【解答】解:(1)当两车速度相等时,AB两车到达同一个位置,设经过的时间为t 则,对B车,联立可得:t=10s A车的位移,B车的位移,因为 所以会撞上,设经过时间t相撞,有: 代入数据解得: (舍去) (2)已知A车的加速度,初速度 设B车的加速度为aB,B车运动经过时间t,两车相遇时,两车速度相等,则 ,且,在时间t内A车的位移 B车的位移,又,联立可得 答:(1)两车会相撞,从A车发现B车开始到撞上B车的时间是5s。 (2)B车加速度a2至少为0. 67m/s2才能避免事故。 17. 【解答】解:(1)米袋在AB上加速时的加速度 米袋的速度达到时,滑行的距离, 因此米袋在到达B点之前就有了与传送带相同的速度 设米袋在CD上运动的加速度大小为a,由牛顿第二定律得 代入数据得a=10m/s2,所以能滑上的最大距离 (2)设CD部分运转速度为v1时米袋恰能到达D点(即米袋到达D点时速度恰好为零), 则米袋速度减为v1之前的加速度为 米袋速度小于v1至减为零前的加速度为 由 解得,即要把米袋送到D点,CD部分的速度 米袋恰能运到D点所用时间最长为 若CD部分传送带的速度较大,使米袋沿CD上滑时所受摩擦力一直沿皮带向上, 则所用时间最短,此种情况米袋加速度一直为a2。由,得: 所以,所求的时间t的范围为1. 16s≤t≤2. 1s; 18. 【解答】解:(1)A、B一起下滑有: 得 则: (2)第一次碰后有:, 设碰后经时间t,A、B速度相同且为 则 得: 此时A上弹的位移大小为:,则第二次与挡板相碰时有: (3)分析可知最终A下端停在挡板处,B停在A某处 则有 第一次碰撞到速度相等B下降的位移大小为: 由可知: 得: 则 答:(1)A第一次与挡板碰前瞬间的速度大小; (2)A第二次与挡板碰前瞬间的速度大小; (3)从开始释放到最后的整个过程摩擦产生的热量为3mgL。查看更多