2021-2022学年福建省福州第十八中学高三上学期期中考试物理试题含解析

这是一份2021-2022学年福建省福州第十八中学高三上学期期中考试物理试题含解析，共23页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
  2021-2022年福州第十八中学高三上期中考试试卷高三年级物理试卷一、选择题（本题共8小题，单选题每小题4分，多选题每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第1—4题只有一项符合题目要求，第5-8题有多项符合题目要求。多选题全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分，共40分。）1. 如图所示为某种太阳能无人驾驶试验汽车，安装有5m2的太阳能电池板和蓄能电池，该太阳能电磁板在有效光照条件下单位面积输出的电功率为40W。车上安装有效率为80%电动机。该车在正常启动和行驶时仅由蓄能电池供电。某次，电动机以恒定的机械功率1250W启动，汽车最大行驶速度为90km/h。假设汽车行驶时受到的空气阻力与其速度成正比，则汽车（　　）A. 以最大速度行驶时牵引力大小为5NB. 所受阻力与速度的比值为2Ns/mC. 保持90km/h的速度行驶1h至少需要有效光照6.25hD. 若仅用太阳能电池板供电时可获得10m/s的最大行驶速度【答案】B【解析】【详解】A．最大速度vm=90km/h=25m/s，根据得N故A错误；B．当汽车最大行驶速度行驶时，牵引力等于阻力，设空气阻力与速度关系为f=kv则F=f=kvmax解得k=2Ns/m故B正确；C．电动机做的功为：W=Pt由能量守恒得1250W×1h=40×5W×t×80%得t=8h即保持最大速度行驶1h至少需要有效光照7.8h，故C错误；D．由题意知：汽车行驶时受到的空气阻力与其速度成正比，设f=kv则速度最大时有50=k×20得k=2.5当直接用太阳能电池板提供的功率行驶有最大速度时：牵引力等于阻力，即：40×5×80%=fv=kv2得v=8m/s故D错误。故选B。2. 2020年7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”在中国文昌航天发射场踏上征程，使中国人探索火星的梦想更进一步。已知火星半径大致是地球的一半，火星质量约为地球的，火星绕太阳公转的周期约为地球的2倍，忽略火星和地球自转，则（　　）A. 火星表面的重力加速度约为地球表面的0.2B. 火星绕太阳的轨道半径约为地球的4倍C. 火星表面的第一宇宙速度约为地球的D. 火星受到太阳万有引力约为地球的【答案】C【解析】【详解】A．根据可知火星表面重力加速度为地球的0.4，A错误；B．根据开普勒第三定律可知，火星公转轨道半径为地球的倍，B错误：C．根据可知选项C正确。D．根据可知，火星受到太阳的引力为地球的选项D错误。故选C。3. 如图所示，一根细线绕过光滑斜面上的定滑轮，细线与斜面平行，其两端分别连接物块A、B。物块B通过细线连接物块C，轻弹簧上端与A相连，下端固定于挡板上。已知三个物块的质量均为m，斜面倾角为30°，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）A. 剪断B、C间细线的瞬间，A、B间细线上的弹力大小为B. 剪断B、C间细线的瞬间，B的加速度大小为gC. 剪断A、B间细线的瞬间，A的加速度大小为gD. 剪断A、B间细线的瞬间，B、C间细线上的弹力大小为mg【答案】A【解析】【分析】【详解】B．开始由平衡条件可得剪断B、C间细线的瞬间，弹簧的弹力保持不变，AB一起运动，则有联立解得所以剪断B、C间细线的瞬间，B的加速度大小为，则B错误；A．对C分析有解得所以A正确；C．剪断A、B间细线的瞬间，弹簧的弹力保持不变，有解得所以C错误；D．剪断A、B间细线的瞬间，BC一起运动向下做自由落体运动，则B、C间细线上的弹力大小为0，所以D错误；故选A。4. 质量为m的小球A和质量为M的物块B用跨过光滑定滑轮的细线连接，物块B放在倾角为θ的固定斜面体C上，当用手托住A球，细线张力为零时，物块B刚好不下滑。将小球A拉至细线与竖直方向夹角为θ的位置由静止释放，小球摆到最低点时，物块B刚好不上滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力，sinθ=0.6，cosθ=0.8。则为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】【详解】设物块B与斜面间的动摩擦因数为，则由共点力平衡条件可得小球由静止释放至运动到最低点过程，根据机械能守恒定律可得小球运动到最低点时解得根据题意解得，故选A。5. 在平直公路上甲、乙两车在相邻车道上行驶。甲、乙两车并排行驶瞬间，前方有事故发生，两车同时开始刹车，刹车过程中两车速度的二次方随刹车位移x的变化规律如图所示，则（　　）A. 乙车先停止运动 B. 甲、乙两车刹车过程中加速度大小之比为4∶1C. 从开始刹车起经，两车恰好相遇 D. 甲车停下时两车相距12.75 m【答案】BC【解析】【详解】AB．由得结合图像有解得，，则甲、乙两车运动过程中加速度大小之比为，由图像知甲车的初速度，乙车的初速度，则刹车过程，甲车运动时间，乙车运动时间，A错误，B正确；C．相遇时结合位移关系得解得或，C正确；D．甲车停下时，甲车的位移大小，乙车的位移大小两车相距D错误。故选BC。6. 如图甲所示，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为 m 的小球，从离弹簧上端高 h 处由静止释放。研究小球落到弹簧上后继续向下运动到最低点的过程，以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下方向建立坐标轴 Ox，做出小球所受弹力 F 的大小随小球下落的位置坐标 x 变化的关系，如图乙所示，不计空气阻力，重力加速度为 g。以下说法正确的是（　　）A. 小球落到弹簧上向下运动到最低点的过程中，速度始终减小B. 小球落到弹簧上向下运动到最低点的过程中，加速度先减小后增大C. 当 x＝h＋2x0时，小球的动能为零D. 小球动能最大值为【答案】BD【解析】【详解】AB．小球刚落到弹簧上时，弹力小于重力，小球加速度向下，速度增大，随弹力的增加，加速度减小，当弹力等于重力时加速度为零，此时速度最大；然后向下运动时弹力大于重力，小球的加速度向上且逐渐变大，小球做减速运动直到最低点，则小球落到弹簧上向下运动到最低点的过程中，速度先增大后减小，加速度先减小后增大，故A错误，B正确；C．根据乙图可知，当x=h+x0，小球的重力等于弹簧的弹力，是平衡位置，在x=0处小球的动能不为零，根据对称性可知，在 x＝h＋2x0 位置小球的动能也不为零，选项C错误；D．小球达到最大速度的过程中，根据动能定理可知故小球动能最大值为，故D正确；
故选BD。7. 如图所示，两块相互垂直的光滑挡板OP、OQ，OP竖直放置，小球a、b固定在轻弹簧的两端．水平力F作用于b时，a、b紧靠挡板处于静止状态．现保证b球不动，使挡板OP向右缓慢平移一小段距离，则(     )A. 弹簧变短B. 弹簧变长C. 力F变大D. b对地面的压力不变【答案】BD【解析】【详解】AB.对a进行受力分析，如图所示，使挡板OP向右缓慢平移一小段距离，θ减小，θ减小，cosθ增大，F弹减小，再根据胡克定律F=kx，x减小，弹簧变长，故A错误，B正确；C根据以上分析可知FN=mgtanθθ减小，tanθ减小，FN减小，对于整体ab，在水平方向，根据平衡条件：F=FN力F变小，故C错误；D. 对于整体ab，在竖直方向，根据平衡条件：Fb=（ma+mb）g地面对b的支持力不变，根据牛顿第三定律，b对地面的压力也不变，故D正确．8. 从地面竖直向上抛出一物体，运动过程中，物体除受到重力外还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力F作用。以地面为零势能面，物体从抛出到落回地面的过程中，机械能E随路程s的变化关系如图所示，重力加速度大小为。则（　　）A. 物体到达的最高点距地面的高度为B. 外力F的大小为C. 物体动能的最小值为D. 物体的质量为【答案】AD【解析】【分析】【详解】A．根据图像可知，物块总共的路程为故上升的最大高度为1.0m；故A正确；B．这个过程，由功能关系根据图像可知可得故B错误；C．到达最高点速度为零，故动能为零，故最小动能为零，故C错误；D．由图像知时此时动能为0，故故故D正确。故选AD。二、填空题（共4小题，第9题2分，第10题2分，第11题8分，第12题8分，共20分。）9. 以v0的速度水平抛出一物体，当其水平分位移与竖直分位移相等时，此时速度大小为v=___________【答案】【解析】【详解】[1]由题知物体做平抛运动，且水平分位移与竖直分位移相等，则有经过计算有竖直方向的速度为则合速度为10. 如图所示，质量分别为3kg、5kg的P、Q两滑块，用轻弹簧连接后置于光滑水平地面上。现用大小的水平拉力拉Q，使P、Q一起向右做匀加速直线运动。则此过程中弹簧的弹力大小为 ________N。【答案】3【解析】【分析】由于两物体一起做匀加速运动，分别对整体和单个物体进行受力分析，联立求解【详解】对P、Q的整体进行受力分析，由牛顿第二定律代入数据解得对P进行受力分析，由牛顿第二定律解得【点睛】对于连接体受力问题，分别对整体和受力少的物体进行受力分析，根据牛顿第二定律列等式，联立即可求解。11. 某同学用如图甲所示装置做验证牛顿第二定律实验。（1）实验前，用游标卡尺测出遮光片的宽度，示数如图乙所示，则遮光片的宽度为＝__________；再用垫木将长木板没有定滑轮的一端适当垫高，在__________（填“悬挂”或“不悬挂”）钩码的情况下，轻推小车，小车通过光门1时遮光片遮光时间__________（填“＜”“＝”或“＞”）小车通过光门2时遮光片遮光时间，则摩擦力得到平衡。（2）调节好装置后开始实验，实验测得小车分别通过光电门1、2时，遮光片遮光时间分别为、，小车和遮光片的质量为，悬挂钩码质量为，重力加速度为，力传感器的示数为，两光电门之间的距离为，如果表达式____________（用题目中的字母表示）成立，则牛顿第二定律得到验证。【答案】    ①. 1.060    ②. 不悬挂    ③. =    ④. 【解析】【分析】【详解】（1）[1][2][3]游标卡尺的读数为，游标读数为，则遮光片的宽度10.60mm=1.060cm；在不悬挂钧码的情况下，轻推小车，小车通过光门1时遮光片遮光时间=小车通过光门2时遮光片遮光时间，则摩擦力得到平衡。（2）[4]设小车通过光电门1、2的加速度为，则小车受到的合外力如果表达式成立，则牛顿第二定律得到验证．12. 用如图实验装置验证m1、m2组成系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图中给出的是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。已知m1=50g、m2=150g，则（g取9.8 m/s2，所有结果均保留三位有效数字，打点计时器所用电源频率为50Hz）。（1）在纸带上打下计数点5时的速度v5=___________m/s；（2）在打点0～5过程中系统动能的增量ΔEk=___________J，系统势能的减少量ΔEp=___________J。由此得出的结论是___________。（3）若某同学作出-h图象如图，则当地的实际重力加速度g′=___________m/s2。【答案】    ①. 2.40    ②. 0.576    ③. 0.588    ④. 在误差允许范围内， m1和m2组成系统的机械能守恒    ⑤. 9.70【解析】【详解】（1）[1]在纸带上打下计数点5时的速度为（2）[2]在打点0～5过程中系统动能的增量为[3]系统势能的减少量为[4]由此得出的结论是在误差允许范围内， m1和m2组成系统的机械能守恒。（3）[5]对m1和m2组成的系统，根据机械能守恒定律有整理得由图可知-h图像的斜率为解得三、计算题（第13题10分，第14题12分，第15题18分，共40分）13. 2020年，中国航天将进一步延续“超级模式”。而在未来，我国还有更多的太空探索行动。比如，将在2030年前后实施的“觅音计划”，对太阳系外是否有适宜人类居住的行星进行探测。设想某年后宇航员登上了某星球表面。宇航员手持小球从高度为h处，沿水平方向以初速度v抛出，测得小球运动的水平距离为L。已知该行星的半径为R，万有引力常量为G，不考虑该星球自转。求：(1)行星表面的重力加速度；(2)行星的平均密度。【答案】(1)；(2)【解析】【详解】(1)设小球抛运动了t秒，星球表面重力加速度为gL=vt得(2)设星球质量为M，体积为V，小球质量为m联立得14. 如图所示，传送带与地面的倾角θ=37°，从A至B的长度x=16m，传送带以v=10 m/s的速率逆时针转动。在传送带上端A由静止释放一个质量为m=0.5kg的物体，它与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5，求：（1）经过多长时间，物体与传送带的速度相同；（2）物体到达B端的速度大小（取g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8）【答案】（1）1s；（2）12m/s【解析】【详解】（1）将物体从传送带的A端释放后，物体由静止开始下滑，当下滑速度小于传送带速度时，物体受到的摩擦力沿斜面向下。设物体的加速度为a1，由牛顿第二定律有代入数据解得（2）物体加速至与传送带速度相等时需要的时间发生的位移代入数据解得所以物体加速到时仍未到达B点，此时摩擦力方向改变；设物体的加速度为a2，从速度大于v运动到B的时间为t2，位移为x2，由牛顿第二定律有代入数据解得由运动学公式有解得15. 如图所示，从A点以v0的水平速度抛出一质量m=1kg的小物块（可视为质点），当小物块运动至B点时，恰好沿切线方向进入固定的光滑圆弧轨道BC，圆弧轨道BC的圆心角α=37°经圆弧轨道后滑上与C点等高、静止在粗糙水平面的长木板上，圆弧轨道C端切线水平。已知长木板的质量M=4kg，A、B两点距C点的高度分别为H=0.6m、h=0.15m，小物块与长木板之间的动摩擦因数μ1=0.5，长木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.2，cos37°=0.8，sin37°=0.6，g=10m/s2，求：（1）小物块水平抛出时，初速度v0的大小；（2）小物块滑动至C点时，对圆弧轨道C点的压力大小；（3）长木板至少为多长，才能保证小物块不滑出长木板。【答案】（1）5m/s；（2）47.3N；（3）2.8m【解析】【分析】【详解】（1）设小物块做平抛运动的时间为，则有小物块到达点时竖直分速度为联立解得由题意，速度方向与水平面的夹角为，则有解得则小物块运动到B点时的速度（2）设小物块到达点时速度为，从至点，由动能定理得设C点受到的支持力为，则有由几何关系得由上式可得，，根据牛顿第三定律可知，小物块对圆弧轨道点的压力大小为。（3）由题意可知小物块对长木板的摩擦力长木板与地面间的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力因所以小物块在长木板上滑动时，长木板静止不动，设小物块在长木板上做匀减速运动，至长木板最右端时速度刚好为0，则长木板长度为所以长木板至少为，才能保证小物块不滑出长木板。