2021-2022学年北京市第四中学高三上学期期中物理试题含答案

这是一份2021-2022学年北京市第四中学高三上学期期中物理试题含答案，共11页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，简答与计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确）
1. 在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小。仪器中有一根轻质金属丝悬挂着一个金属球，无风时金属球自由下垂，当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度并保持恒定，如图1所示。关于风力大小F与小球质量m、偏角之间的关系，下列关系中正确的是
图1
A. F＝mg tanB. F＝mg sin
C. F＝D. F＝
2. 如图2所示，在同一竖直面内，小球a、b从高度不同的两点，分别以初速度va和vb沿水平方向抛出，经过时间ta和tb后落到与两抛出点水平距离相等的P点。若不计空气阻力，下列关系式中正确的是
图2
A. va＞vbB. ta＞tb
C. va＝vbD. ta＜tb
3. 关于超重与失重，下列说法正确的是
A. 竖直向上抛出的物体处于超重状态
B. 人造地球卫星中的物体处于完全失重状态
C. 人乘坐电梯以大小为g/2的加速度加速下降时，人对地板的压力等于人重力的1.5倍
D. 人乘坐电梯以大小为g/2的加速度减速上升时，人对地板的压力等于地板对人的支持力
4. 在同一公路上有a、b、c三辆汽车，t＝0时三辆车从同一位置出发，它们的v-t图像如图3所示。根据图像中的信息，以下说法不正确的是
图3
A. 在0～2s内，a车静止不动
B. 在0～8s内，b车与c车的运动方向相同
C. 在3s～4s之间的某个时刻，a车与c车相遇
D. 在2s～6s内，三辆车中运动加速度最小的是b车
5. 一个水龙头以垂直于墙面10m/s的速度喷出水柱，水柱的横截面积为3×10-4m2，水柱垂直冲击竖直墙壁后变为速度为零的无数小水滴，水的密度为1×103kg/m3，则水柱对墙壁的冲击力为
A. 1.5NB. 3NC. 15ND. 30N
6. 若某星球的密度是地球密度的2倍，它表面的重力加速度与地球相同，则该星球的质量是地球质量的
A. 1/4B. 4倍C. 8倍D. 16倍
7. 将质量均为m的物体从同一高度h以相同的速率v分别沿水平和竖直向上方向抛出，则它们
A. 落地时速度相同
B. 落地时重力的功率相同
C. 在空中飞行的过程中，重力的平均功率相同
D. 在空中飞行的过程中，重力做功相同
8. 质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，A球的速度为6m/s，B球的速度为2m/s，当A球追上B球时发生碰撞，则碰撞后A、B两球速度可能为
A. 1m/s、6m/sB. 4.5m/s、3.5m/s
C. 3.5m/s、4.5m/sD. -1m/s、9m/s
9. 如图4所示，单摆的摆长为L、摆球的质量为m，摆球从A处由静止释放，摆球运动到最低点B时的速度大小为v，重力加速度为g，不计空气阻力。则
图4
A. 经过最低点时摆球受到的拉力大小为m
B. 从A运动到B的过程中，绳的拉力的冲量为0
C. 从A运动到B的过程中，重力的瞬时功率逐渐增大
D. 从A运动到B的过程中，摆球受到的合力的冲量大小为mv
10. 如图5所示，将一实心木块置于桌面上的一张纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，木块的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验。若本实验中，木块和纸板的质量分别为m1＝100g和m2＝5g，各接触面间的动摩擦因数均为＝0.2，木块与纸板左端的距离d＝0.1m，若木块移动的距离超过l=0.002m，人眼就能感知，忽略木块的体积因素影响，g取10m/s2，为确保木块移动不被人感知，纸板所需的拉力至少是
图5
A. 1. 42NB. 2.24NC. 22.4ND. 1420N
二、多项选择题（本大题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意，选不全得2分，选错不得分）
11. 如图6所示，甲、乙两人静止在光滑的冰面上，甲沿水平方向推了乙一下，结果两人向相反方向滑去。已知甲的质量为45kg，乙的质量为50kg。则下列判断正确的是
图6
A. 甲的速率与乙的速率之比为10：9
B. 甲的加速度大小与乙的加速度大小之比为9：10
C. 甲对乙的冲量大小与乙对甲的冲量大小之比为1：1
D. 甲的动能与乙的动能之比为1：1
12. 兴趣小组的同学们利用弹弓放飞模型飞机。弹弓的构造如图7（a）所示，其中橡皮筋两端点A、B固定在把手上，橡皮筋处于ACB时恰好为原长状态（如图7（b）所示），将模型飞机的尾部放在C处，将C点拉至D点时放手，模型飞机就会在橡皮筋的作用下发射出去。C、D两点均在AB连线的中垂线上，橡皮筋的质量忽略不计。现将模型飞机竖直向上发射，在它由D运动到C的过程中
图7（a） 图7（b）
A. 模型飞机在C处与橡皮筋分离
B. 橡皮筋对模型飞机的弹力始终做正功
C. 模型飞机克服重力做的功等于橡皮筋对它做的功
D. 模型飞机的重力势能与橡皮筋的弹性势能之和一直在减小
13. 我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一次重大科技活动，在探月工程中飞行器成功变轨至关重要。如图8所示，假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，飞行器在距月球表面高度为3R的圆形轨道I上运动，到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动，则
图8
A. 飞行器在轨道Ⅱ上通过B点的加速度大于在轨道Ⅲ上通过B点的加速度
B. 飞行器在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为2π
C. 飞行器在A点处点火后较点火前动能增加
D. 由已知条件能求出飞行器在轨道Ⅱ上的运行周期
14. 如图9（a）所示，竖直放置的轻弹簧下端固定在地面上，上端与质量为m的物块相连（不拴接），初始时处于静止状态。现对物块施加竖直向上的外力F，使物块做匀加速直线运动，经过0.4s弹簧恢复原长，图9（b）是外力F随物块位移x变化的图像，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是

图9（a） 图9（b）
A. 物块加速度大小为2m/s2
B. 弹簧恢复原长的瞬间，拉力的功率为25W
C. 在弹簧恢复原长的过程中，物块的重力势能增加了2J
D. 在弹簧恢复原长过程中，物块和弹簧组成的系统机械能增加了3J
三、实验题（本大题共2小题，共18分。）
15. 某实验小组用图10（甲）所示装置研究平抛运动。装置中，竖直硬板上依次固定着白纸和复写纸，MN是一个水平放置、稍微向纸面内倾斜且可上下调节的挡板。小钢球从斜槽中某高度由静止释放，从斜槽末端水平飞出的钢球落到挡板上会挤压复写纸，在白纸上留下印记；上下调节挡板，通过多次实验，白纸上会留下钢球经过的多个位置，最终用平滑曲线将其连接，得到钢球做平抛运动的轨迹。
图10（甲）
（1）除了木板、小球、斜槽、铅笔、三角板、图钉、坐标纸之外，下列实验器材中还需要的有________。（填入正确选项前的字母）
A. 刻度尺B. 秒表
C. 天平D. 重锤线
（2）为得到小球的运动轨迹进行定量研究，需建立以平抛运动的起始点为坐标原点O，水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。实验中，应以________为坐标原点O，以_______为y轴正方向。
（3）某同学在做研究平抛运动实验时，只在纸上记下y轴的位置，并在坐标纸上描出如图10（乙）所示曲线。现在我们在曲线上取A、B两点，用刻度尺分别量出它们到y轴的距离AA'＝x1，BB'＝x2，以及AB的竖直距离h，从而求出小球抛出时的初速度v0为（ ）
图10（乙）
A. B.
C. D.
16. 在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，为猜想加速度与质量的关系，可做如下探究：
（1）利用图11（甲）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。
关于这个实验应满足的实验条件，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
图11（甲）
（2）为了定量验证（1）中得到的初步关系，利用图11（乙）装置设计实验。用打点计时器打出纸带测量小车运动的加速度。
图11（乙）
①某同学从打出的纸带上比较清晰的点迹起，每5个点迹取一个计数点（即相邻的两个计数点间都有4个未画出的点迹），标出了A、B、C、D四个计数点，各计数点之间的距离如图11（丙）所示。已知打点计时器打点的时间间隔为0.02s，则实验中该小车的加速度a=______m/s2。（结果保留两位有效数字）
②该同学选用质量不同的1、2小车分别做实验，根据实验数据画出了图11（丁）所示的两条a-F图线，根据图线可知1车的质量_______2车的质量。（选填“大于”或“小于”）

图11（丙） 图11（丁）
③该同学又以小车加速度的倒数为纵轴、小车质量M为横轴，作出-M图像如图11（戊）所示，发现图像在纵轴存在截距，他分析这是由于实验中存在偶然误差造成的，他的观点对么？说说你的理解。
图11（戊）
四、简答与计算题（本大题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
17. 如图12所示，质量为m的小物块在粗糙水平桌面上做直线运动，经距离l后以速度v飞离桌面，最终落在水平地面上。已知l＝1.4m，v＝3.0m/s，m＝0.10kg，物块与桌面间的动摩擦因数μ＝0.25，桌面高h＝0.45m，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。求：
图12
（1）小物块落地点距飞出点的水平距离s
（2）小物块落地时的动能Ek
（3）小物块的初速度大小v0
18. 设想宇航员随“嫦娥”号登月飞船绕月球飞行。在飞船贴近月球表面时可近似看成绕月球做匀速圆周运动，宇航员测量出飞船在靠近月球表面的圆形轨道绕行N圈所用的时间为t。为了测月球质量与半径，飞船的登月舱在月球上着陆后，遥控机器人利用所携带的仪器又进行了相关测量。（已知万有引力常量为G）
（1）假设在飞船上备有以下实验器材：
A. 计时表一只B. 弹簧测力计一个
C. 已知质量为m的物体一个D. 天平一只（附砝码一盒）
请说明，在月球表面飞船着陆后，机器人应利用什么仪器测量出哪些物理量（请在作答时标明每个物理量对应的字母）
（2）请用上述测量的物理量和题目给出的已知量表示月球半径和质量
19. 光滑水平面上放着质量mA＝1kg的物块A与质量mB＝2kg的物块B，A与B均可视为质点，A靠在竖直墙壁上，A、B间夹一个被压缩的轻弹簧（弹簧与A、B均不拴接），用手挡住B不动，此时弹簧弹性势能Ep＝49J。在A、B间系一轻质细绳，细绳长度大于弹簧的自然长度，如图13所示。放手后B向右运动，绳在短暂时间内被拉断，之后B冲上与水平面相切的竖直半圆光滑轨道，其半径R＝0.5m，B恰能到达最高点C。取g＝10m/s2，求
图13
（1）绳拉断后瞬间B的速度vB的大小
（2）绳拉断过程中绳对B的冲量I的大小
（3）绳拉断过程中绳对A所做的功W
20. 如图14所示，某个机械振动器可以建模为在斜面上与轻弹簧粘连在一起的平板A，当该系统正常工作时，A在图中的P、Q之间运动。在P处，弹簧是压缩的，A在弹簧弹力的作用下，由静止开始出发。当A运动到斜面顶端Q处时速度恰减为0，此时立即将物块B轻推到斜面上，接下来，B与A一起沿斜面下滑。当到达P处时，二者速度也恰好减小为0，B会从P处的洞口落下，（注：平板A边长比洞口大，不会掉下去）。此后，A在弹簧的作用下将重新上升，到Q点时又接收到另一个物块，如此循环。（物块B足够小，可看做质点）
已知A的质量为m，斜面与水平面夹角为θ，P、Q相距为L。平板A、物块B与斜面间的动摩擦因数均为。求：
14
（1）平板A从P运动到Q的过程中，弹簧对A做的功W
（2）要达到题中所述情景，即平板A能够在P、Q间运动，求木块B的质量M
（3）若由于故障，平板A刚要从P启动时，木块就被从Q处轻推下斜面。系统立即关闭P处洞口孔，同时锁定弹簧和A，此后B下滑，与A发生弹性碰撞，最终停止运动。求：
a. 停止运动前，B运动的总路程s
b. 停止运动前，B对A的总冲量的大小I
参考答案
一、单选题
二、多选题
三、实验题
15. （1）AD （2）斜槽末端上方小球半径r处；重锤线方向； （3）A
16. （1）B
（2）①1.8m/s2；②小于 ③不正确，设钩码质量为m，由牛顿第二定律mg-T＝ma，T＝Ma得，＝M＋，可知图像在纵轴的截距为不是由于偶然误差造成的。
四、简答与计算
17. （1）0.9m （2）0.9J （3）4m/s
18. （1）应选择BC，需测量物体在月球表面的重力F
（2）F＝
19. （1）5m/s （2）4Ns （3）8J
20. （1）mgL sin
（2）M=2m （3）a.s＝2L b. I＝（3＋）M
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
选项
A
B
B
C
D
A
D
C
D
A
题号
11
12
13
15
选项
AC
AB
BD
BD