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福建省“永安一中、德化一中、漳平一中”2021届高三12月三校联考 物理 (含答案)
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这是一份福建省“永安一中、德化一中、漳平一中”2021届高三12月三校联考 物理 (含答案)，共8页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2020—2021学年第一学期联考
高三物理试卷
命题人：德化一中 何得辉 漳平一中 李少华 永安一中 周云
（考试时间：75分钟 总分：100分）
试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。
第Ⅰ卷（选择题，共46分）
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．如图所示，修建铁路、公路的路堤和路堑时，允许的边坡倾角最大值叫做“自然休止角”ycy
，
α
路基
路面
如果边坡倾角超过自然休止角α会导致路基不稳定，关于自然休止角α与土壤颗粒之间的动摩擦因数μ的关系式正确的是
A．μ= tanαB．μ=ctαC．μ=csαD．μ=sinα
2．核电池可通过半导体换能器，将放射性同位素 eq \\ac(239,94) Pu衰变过程释放的能量转变为电能。一静止的 eq \\ac(239,94) Pu核衰变为核 eq \\ac(235,92) U和新粒子，并释放出γ光子。已知 eq \\ac(239,94) Pu、 eq \\ac(235,92) U的质量分别为mPu、mU，下列说法正确的是
A． eq \\ac(239,94) Pu的衰变方程为 eq \\ac(239,94) Pu→ eq \\ac(235,92) U + 2 eq \\ac(1,1) H +γ
B．释放的核能转变为 eq \\ac(235,92) U的动能、新粒子的动能和γ光子能量
C．核反应过程中的质量亏损为Δm=mPu－mU
D．核反应过程中释放的核能为ΔE=(mPu－mU)c2
3．2020年2月2日上午，武汉火神山医院正式交付，从方案设计到建成交付仅用10天，被誉为“中国速度”。在医院建造过程中，有一吊机将静止在地面上的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，υ－t图象如图所示。下列判断正确的是
2
4
7
1.5
t/s
v/m·s-1
0
A． SKIPIF 1 < 0 末货物的加速度大小为 SKIPIF 1 < 0
B．前 SKIPIF 1 < 0 内货物克服重力做功的功率不变
C．最后 SKIPIF 1 < 0 内货物处于超重状态
D．在第 SKIPIF 1 < 0 末至第 SKIPIF 1 < 0 末的过程中，货物的机械能增大
4．我国成功发射了国内首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星（以下简称“碳卫星”）如图。
“碳卫星”每天绕地球运行16圈，“碳卫星”在轨道半径为R的圆周轨道上运行，地球自
R
地球
碳卫星
转周期为T，引力常量为G，则下列说法正确的有
A．可算出地球质量为 eq \f(4π2R3,GT2)
B．“碳卫星”的运行速度大于7.9km/s
C．“碳卫星”的向心加速度大于9.8m/s2
D．“碳卫星”和地球同步卫星的周期之比为1∶16
5．如图，在光滑的水平面上，一半径为r的金属环匀速穿过一
个方向竖直向下的有界匀强磁场 (磁场宽度d > 2r)。规定金
属环中感应电流沿顺时针方向为正方向，以进入磁场瞬间为
计时起点，下列能表示圆环中感应电流随时间变化的图象是
O
C
A
B
υ0
6．如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度υ从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过Δt时间从C点射出磁场，OC与OB成900角。现将带电粒子的速度变为 eq \r(3)υ，仍从A点射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为
A．eq \f(2,3)Δt B．eq \f(1,3)Δt C．Δt D． eq \f(4,3)Δt
30°
v0
O
7．如图所示为某种水轮机的示意图，水平管中流出的水流直接冲击水轮机上的某挡板时，水流的速度方向刚好与水轮机上该挡板的线速度方向相同，水轮机圆盘稳定转动时的角速度为ω，圆盘的半径为R，冲击挡板时水流的速度是该挡板线速度的4倍，该挡板和圆盘圆心连线与水平方向夹角为30°，挡板长度远小于R，不计空气阻力，则水从管口流出速度的大小为（ ）
A． EQ \F(ωR,2) B．ωR C．2ωR D．4ωR
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。选对但不全得3分，错选得0分。
8．下列各仪器或现象的分析中正确的是
偏光镜
虎门大桥
相机镜头
测速仪
A．偏光镜是利用纵波偏振特性的仪器
B．虎门大桥桥面的剧烈抖动属于受迫振动
C．照相机镜头呈淡紫色是光的衍射引起的
D．雷达测速仪是利用波的多普勒效应原理
9．如图所示，面积为S、匝数为N的矩形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于
磁感线的轴OO′匀速转动，通过滑环向理想变压器供电，灯泡L1、L2均正常发光，理想
电流表的示数为I。已知L1、L2的额定功率均为P，额定电流均为I，线框及导线电阻不
B
ω
O
O′
L2
A
L1
计，则
A．图示位置时穿过线框的磁通量变化率为零
B．线框转动的角速度为 EQ \F(2 EQ \A( )\R(2)P,INBS)
C．理想变压器原副线圈的匝数比为2∶1
D．若灯L1烧断，电流表示数将增大
θ
P
Q
10．如图，固定斜面的倾角为37°，斜面与水平台面间有一定滑轮，质量分别为2m、m的
两滑块P、Q，通过不可伸长的轻绳跨过轻质定滑轮连接，轻绳一部分与水平台面平行，
另一部分与斜面平行，已知滑块Q与水平台面间的动摩擦因数为0.3，其它摩擦不计，
重力加速度为g，取sin37°=0.6，cs53°=0.8。在两滑块由静止释放后的运动过程中
A．两滑块的加速度大小为0.3g
B．轻绳对Q做的功等于Q动能的增加量
C．Q机械能的增加量小于P机械能的减少量
D．P机械能的减少量等于系统摩擦产生的热量
第Ⅱ卷（非选择题，共54分）
三、实验题：本题共2小题，每小题8分，共16分。
A
B
光电门
接计时器
甲
乙
H
1/t2
11．某同学设计出如图所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小球通过光电门时间t，当地的重力加速度为 g．
（1）为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量_________．
A．小球的质量m
B．AB之间的距离H
C．小球从A到B的下落时间tAB
D．小球的直径d
（2）小球通过光电门时的瞬时速度
v=_________(用题中所给的物理量表示)．
（3）调整AB之间距离H，多次重复上述过程，作出 EQ \F(1,t2)随H的变化图象如图所示，当小球下落过程中机械能守恒时，该直线斜率k0=__________．
（4）在实验中根据数据实际绘出 EQ \F(1,t2)－H图象的直线斜率为k（k＜k0），则实验过程中所受的平均阻力f与小球重力mg的比值 EQ \F(f,mg)= _______________（用k、k0表示）．
12．一玩具电动机的额定电压为3V，其线圈的电阻Rx大约为15Ω，当其两端电压达到0.3V
时，电动机才会开始转动。为了准确测量线圈的电阻Rx，某同学设计了部分电路原理图
如图所示，可供选择的器材有：
A
V
E
S
M
R
电流表A1（0～20mA、内阻约10Ω）；
电流表A2（0～200mA、内阻约5Ω）；
滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流2A）；
滑动变阻器R2（0～2kΩ，额定电流1A）；
电压表V（2.5V，内阻约3kΩ）；
电源E（电动势为3V、内阻不计）；
定值电阻（阻值为R）
开关S及导线若干
（1）应选择的电流表为 ，滑动变阻器为 ；
（2）测量过程中要保持电动机处于 （选填“转动”或“不转动”）状态，下列四个定值电阻的阻值R中，最合适的是 ；
A.20Ω B.50Ω C.120Ω D.1200Ω
（3）请把电路原理图的连线补充完整；
（4）某次实验中，电压表的读数为U，电流表的读数为I，则计算电动机导线圈电阻的表达式Rx= 。
四、计算题：本题共3小题，共38分
13．（10分）如图所示，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭；A侧空气柱的长度l=10.0 cm，B侧水银面比A侧的高h=3.0 cm。现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差h1=10.0 cm时将开关K关闭。已知大气压强p0=75.0 cmHg。
(1)求放出部分水银后，A侧空气柱的长度；
(2)此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度。
P
O
R
θ
E
Q
14．(11分）如图，圆心为O、半径为R的圆形区域内有一匀强电场，场强大小为E、方向与圆所在的平面平行。PQ为圆的一条直径，与场强方向的夹角θ = 60°。质量为m、电荷量为 +q的粒子从P点以某一初速度沿垂直于场强的方向射入电场，不计粒子重力。
（1）若粒子到达Q点，求粒子在P点的初速度大小v0；
（2）若粒子在P点的初速度大小在0 ~ v0之间连续可调，则粒子
到达圆弧上哪个点电势能变化最大？求出电势能变化的最大值ΔEp。
15．(17分）如图所示，半径为R的 EQ \F(1,4)圆弧形光滑轨道AB固定在竖直面内，轨道最低点B与水平面平滑连接，A点与圆心O在同一水平面上；一个连接有轻弹簧的物块Q锁定在水平面上的C点，弹簧自然伸长，左端与地面上的D点对齐，BD长为R。让物块P自A点正上方高R处由静止释放，物块P从A点无碰撞地滑入圆弧轨道，之后与轻弹簧碰撞反弹，第二次到达圆弧轨道的B点时，对轨道的压力是物块P重力的3倍。已知P、Q两物块的质量分别为m、2m，重力加速度为g，水平面上的D点左侧粗糙，右侧光滑。求：
(1)物块P与水平地面间的动摩擦因数及弹簧被压缩时具有的最大弹性势能；
(2)如果解除物块Q的锁定，物块P下滑后与弹簧相碰并粘连在一起，则此后P的速度为零时弹簧的弹性势能和Q的速度为零时弹簧的弹性势能分别为多大；
P
A
O
R
B
D
C
Q
(3)如果解除物块Q的锁定，试分析物块P下滑后被弹簧弹回，能否第二次到达B点，如果不能，物块P 会停在离B点多远的位置；如果能，物块P到B点时对圆弧轨道的压力为多大。
“德化一中、漳平一中、永安一中”三校协作
2020—2021学年第一学期联考
高三物理参考答案
一、二、选择题（共46分，1-7题单项选择，每题4分，8-10题多项选择，每题6分，选对但不全得3分）
三、实验题：本题共2小题，每小题8分，共16分。
11．BD（2分）； EQ \F(d,t)（2分）； EQ \F(2g,d2)（2分）； EQ \F(k0-k, k0)（2分）；
A
V
E
S
M
R
12.（1）A1（1分）、R1（1分）；
（2）不转动（1分）、C（1分）
（3）如图所示（2分）；
（4）eq \f(U,I)－R（2分）；
四、计算题：本题共3小题，共38分
13.（10分）解：(1)设A侧初始的压强为p；当两侧水银面的高度差h1=10.0 cm时，空气柱的长度为l1，压强为p1，由玻意耳定律有 plS=p1l1S （2分）
由力学平衡条件得 p=p0+h （1分）
p1=p0-h1 （1分）
解得l1=12.0 cm。 （1分）
(2)当A、B两侧的水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为l2，压强为p2，由玻意耳定律得 plS=p2l2S （1分）
p2=p0 （1分）
解得l2=10.4 cm （1分）
设注入的水银在管内的长度为Δh，依题意得 Δh=2(l1-l2)+h1（1分） 解得Δh=13.2 cm（1分）
14.（11分）解：（1）粒子做类平抛运动，设粒子从P点运动到Q点的时间为t，加速度为a，
有 2Rsinθ=v0t（2分）
2Rcsθ = EQ \F(1,2)at2（2分）
由牛顿第二定律得qE=ma（2分）
解得 v0= EQ \A( )\R( EQ \F(3qER,2m))（1分）
（2）粒子到达图中A点电势能变化量最大 （1分）
ΔEp=－qEd（1分）
d = R+Rcsθ（1分）
解得ΔEp= － EQ \F(3qER,2)（1分）
15.（17分）解：(1)物块P第二次到达B点时有3mg－mg=m EQ \F(v12,R)（1分）
解得v1= EQ \A( )\R(2gR)（1分）
物块由静止落下到第二次到达B点，根据动能定理有
mg·2R－μmg·2R= EQ \F(1,2)mv12（1分）
解得μ= EQ \F(1,2)（1分）
设弹簧被压缩时具有的最大弹性势能为Ep，根据能量守恒有
Ep=mg·2R－μmgR= EQ \F(3,2)mgR（1分）
(2)若解除物块Q的锁定，设物块P滑到D点时的速度大小为v2，根据动能定理有
mg·2R－μmgR= EQ \F(1,2)mv22 （1分）
解得v2= EQ \A( )\R(3gR)（1分）
当P的速度为零时，设Q的速度为vQ，根据动量守恒有mv2=2mvQ（1分）
解得vQ= EQ \F(1,2) EQ \A( )\R(3gR)（1分）
根据能量守恒，此时弹簧具有的弹性势能为Ep′ = EQ \F(1,2)mv22－ EQ \F(1,2)×2mvQ2 = EQ \F(3,4)mgR（1分）
当Q的速度为零时，根据动量守恒可知，P的速度大小等于v2；根据能量守恒，弹簧的弹性势能为零。（1分）
(3)设物块P被弹开后，物块P的速度大小为v3，物块Q的速度大小为v4，根据动量守恒定律有
mv2 = 2mv4－mv3 （1分）
根据能量守恒定律有 EQ \F(1,2)mv22 = EQ \F(1,2)×2mv42 + EQ \F(1,2)mv32 （1分）
解得v3= EQ \F(1,3) EQ \A( )\R(3gR)（1分）
假设物块P被反弹后不能到达B点，根据动能定理有：－μmgx = 0 － EQ \F(1,2)mv32 （1分）
解得x= EQ \F(1,3)R （1分）
假设成立。 物块P最后停下的位置离B点的距离为：Δx = R－x = EQ \F(2,3)R（1分）
——题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
选项
A
B
D
D
B
A
C
BD
BC
AC
2020—2021学年第一学期联考
高三物理试卷
命题人：德化一中 何得辉 漳平一中 李少华 永安一中 周云
（考试时间：75分钟 总分：100分）
试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。
第Ⅰ卷（选择题，共46分）
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．如图所示，修建铁路、公路的路堤和路堑时，允许的边坡倾角最大值叫做“自然休止角”ycy
，
α
路基
路面
如果边坡倾角超过自然休止角α会导致路基不稳定，关于自然休止角α与土壤颗粒之间的动摩擦因数μ的关系式正确的是
A．μ= tanαB．μ=ctαC．μ=csαD．μ=sinα
2．核电池可通过半导体换能器，将放射性同位素 eq \\ac(239,94) Pu衰变过程释放的能量转变为电能。一静止的 eq \\ac(239,94) Pu核衰变为核 eq \\ac(235,92) U和新粒子，并释放出γ光子。已知 eq \\ac(239,94) Pu、 eq \\ac(235,92) U的质量分别为mPu、mU，下列说法正确的是
A． eq \\ac(239,94) Pu的衰变方程为 eq \\ac(239,94) Pu→ eq \\ac(235,92) U + 2 eq \\ac(1,1) H +γ
B．释放的核能转变为 eq \\ac(235,92) U的动能、新粒子的动能和γ光子能量
C．核反应过程中的质量亏损为Δm=mPu－mU
D．核反应过程中释放的核能为ΔE=(mPu－mU)c2
3．2020年2月2日上午，武汉火神山医院正式交付，从方案设计到建成交付仅用10天，被誉为“中国速度”。在医院建造过程中，有一吊机将静止在地面上的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，υ－t图象如图所示。下列判断正确的是
2
4
7
1.5
t/s
v/m·s-1
0
A． SKIPIF 1 < 0 末货物的加速度大小为 SKIPIF 1 < 0
B．前 SKIPIF 1 < 0 内货物克服重力做功的功率不变
C．最后 SKIPIF 1 < 0 内货物处于超重状态
D．在第 SKIPIF 1 < 0 末至第 SKIPIF 1 < 0 末的过程中，货物的机械能增大
4．我国成功发射了国内首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星（以下简称“碳卫星”）如图。
“碳卫星”每天绕地球运行16圈，“碳卫星”在轨道半径为R的圆周轨道上运行，地球自
R
地球
碳卫星
转周期为T，引力常量为G，则下列说法正确的有
A．可算出地球质量为 eq \f(4π2R3,GT2)
B．“碳卫星”的运行速度大于7.9km/s
C．“碳卫星”的向心加速度大于9.8m/s2
D．“碳卫星”和地球同步卫星的周期之比为1∶16
5．如图，在光滑的水平面上，一半径为r的金属环匀速穿过一
个方向竖直向下的有界匀强磁场 (磁场宽度d > 2r)。规定金
属环中感应电流沿顺时针方向为正方向，以进入磁场瞬间为
计时起点，下列能表示圆环中感应电流随时间变化的图象是
O
C
A
B
υ0
6．如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度υ从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过Δt时间从C点射出磁场，OC与OB成900角。现将带电粒子的速度变为 eq \r(3)υ，仍从A点射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为
A．eq \f(2,3)Δt B．eq \f(1,3)Δt C．Δt D． eq \f(4,3)Δt
30°
v0
O
7．如图所示为某种水轮机的示意图，水平管中流出的水流直接冲击水轮机上的某挡板时，水流的速度方向刚好与水轮机上该挡板的线速度方向相同，水轮机圆盘稳定转动时的角速度为ω，圆盘的半径为R，冲击挡板时水流的速度是该挡板线速度的4倍，该挡板和圆盘圆心连线与水平方向夹角为30°，挡板长度远小于R，不计空气阻力，则水从管口流出速度的大小为（ ）
A． EQ \F(ωR,2) B．ωR C．2ωR D．4ωR
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。选对但不全得3分，错选得0分。
8．下列各仪器或现象的分析中正确的是
偏光镜
虎门大桥
相机镜头
测速仪
A．偏光镜是利用纵波偏振特性的仪器
B．虎门大桥桥面的剧烈抖动属于受迫振动
C．照相机镜头呈淡紫色是光的衍射引起的
D．雷达测速仪是利用波的多普勒效应原理
9．如图所示，面积为S、匝数为N的矩形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于
磁感线的轴OO′匀速转动，通过滑环向理想变压器供电，灯泡L1、L2均正常发光，理想
电流表的示数为I。已知L1、L2的额定功率均为P，额定电流均为I，线框及导线电阻不
B
ω
O
O′
L2
A
L1
计，则
A．图示位置时穿过线框的磁通量变化率为零
B．线框转动的角速度为 EQ \F(2 EQ \A( )\R(2)P,INBS)
C．理想变压器原副线圈的匝数比为2∶1
D．若灯L1烧断，电流表示数将增大
θ
P
Q
10．如图，固定斜面的倾角为37°，斜面与水平台面间有一定滑轮，质量分别为2m、m的
两滑块P、Q，通过不可伸长的轻绳跨过轻质定滑轮连接，轻绳一部分与水平台面平行，
另一部分与斜面平行，已知滑块Q与水平台面间的动摩擦因数为0.3，其它摩擦不计，
重力加速度为g，取sin37°=0.6，cs53°=0.8。在两滑块由静止释放后的运动过程中
A．两滑块的加速度大小为0.3g
B．轻绳对Q做的功等于Q动能的增加量
C．Q机械能的增加量小于P机械能的减少量
D．P机械能的减少量等于系统摩擦产生的热量
第Ⅱ卷（非选择题，共54分）
三、实验题：本题共2小题，每小题8分，共16分。
A
B
光电门
接计时器
甲
乙
H
1/t2
11．某同学设计出如图所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小球通过光电门时间t，当地的重力加速度为 g．
（1）为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量_________．
A．小球的质量m
B．AB之间的距离H
C．小球从A到B的下落时间tAB
D．小球的直径d
（2）小球通过光电门时的瞬时速度
v=_________(用题中所给的物理量表示)．
（3）调整AB之间距离H，多次重复上述过程，作出 EQ \F(1,t2)随H的变化图象如图所示，当小球下落过程中机械能守恒时，该直线斜率k0=__________．
（4）在实验中根据数据实际绘出 EQ \F(1,t2)－H图象的直线斜率为k（k＜k0），则实验过程中所受的平均阻力f与小球重力mg的比值 EQ \F(f,mg)= _______________（用k、k0表示）．
12．一玩具电动机的额定电压为3V，其线圈的电阻Rx大约为15Ω，当其两端电压达到0.3V
时，电动机才会开始转动。为了准确测量线圈的电阻Rx，某同学设计了部分电路原理图
如图所示，可供选择的器材有：
A
V
E
S
M
R
电流表A1（0～20mA、内阻约10Ω）；
电流表A2（0～200mA、内阻约5Ω）；
滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流2A）；
滑动变阻器R2（0～2kΩ，额定电流1A）；
电压表V（2.5V，内阻约3kΩ）；
电源E（电动势为3V、内阻不计）；
定值电阻（阻值为R）
开关S及导线若干
（1）应选择的电流表为 ，滑动变阻器为 ；
（2）测量过程中要保持电动机处于 （选填“转动”或“不转动”）状态，下列四个定值电阻的阻值R中，最合适的是 ；
A.20Ω B.50Ω C.120Ω D.1200Ω
（3）请把电路原理图的连线补充完整；
（4）某次实验中，电压表的读数为U，电流表的读数为I，则计算电动机导线圈电阻的表达式Rx= 。
四、计算题：本题共3小题，共38分
13．（10分）如图所示，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭；A侧空气柱的长度l=10.0 cm，B侧水银面比A侧的高h=3.0 cm。现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差h1=10.0 cm时将开关K关闭。已知大气压强p0=75.0 cmHg。
(1)求放出部分水银后，A侧空气柱的长度；
(2)此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度。
P
O
R
θ
E
Q
14．(11分）如图，圆心为O、半径为R的圆形区域内有一匀强电场，场强大小为E、方向与圆所在的平面平行。PQ为圆的一条直径，与场强方向的夹角θ = 60°。质量为m、电荷量为 +q的粒子从P点以某一初速度沿垂直于场强的方向射入电场，不计粒子重力。
（1）若粒子到达Q点，求粒子在P点的初速度大小v0；
（2）若粒子在P点的初速度大小在0 ~ v0之间连续可调，则粒子
到达圆弧上哪个点电势能变化最大？求出电势能变化的最大值ΔEp。
15．(17分）如图所示，半径为R的 EQ \F(1,4)圆弧形光滑轨道AB固定在竖直面内，轨道最低点B与水平面平滑连接，A点与圆心O在同一水平面上；一个连接有轻弹簧的物块Q锁定在水平面上的C点，弹簧自然伸长，左端与地面上的D点对齐，BD长为R。让物块P自A点正上方高R处由静止释放，物块P从A点无碰撞地滑入圆弧轨道，之后与轻弹簧碰撞反弹，第二次到达圆弧轨道的B点时，对轨道的压力是物块P重力的3倍。已知P、Q两物块的质量分别为m、2m，重力加速度为g，水平面上的D点左侧粗糙，右侧光滑。求：
(1)物块P与水平地面间的动摩擦因数及弹簧被压缩时具有的最大弹性势能；
(2)如果解除物块Q的锁定，物块P下滑后与弹簧相碰并粘连在一起，则此后P的速度为零时弹簧的弹性势能和Q的速度为零时弹簧的弹性势能分别为多大；
P
A
O
R
B
D
C
Q
(3)如果解除物块Q的锁定，试分析物块P下滑后被弹簧弹回，能否第二次到达B点，如果不能，物块P 会停在离B点多远的位置；如果能，物块P到B点时对圆弧轨道的压力为多大。
“德化一中、漳平一中、永安一中”三校协作
2020—2021学年第一学期联考
高三物理参考答案
一、二、选择题（共46分，1-7题单项选择，每题4分，8-10题多项选择，每题6分，选对但不全得3分）
三、实验题：本题共2小题，每小题8分，共16分。
11．BD（2分）； EQ \F(d,t)（2分）； EQ \F(2g,d2)（2分）； EQ \F(k0-k, k0)（2分）；
A
V
E
S
M
R
12.（1）A1（1分）、R1（1分）；
（2）不转动（1分）、C（1分）
（3）如图所示（2分）；
（4）eq \f(U,I)－R（2分）；
四、计算题：本题共3小题，共38分
13.（10分）解：(1)设A侧初始的压强为p；当两侧水银面的高度差h1=10.0 cm时，空气柱的长度为l1，压强为p1，由玻意耳定律有 plS=p1l1S （2分）
由力学平衡条件得 p=p0+h （1分）
p1=p0-h1 （1分）
解得l1=12.0 cm。 （1分）
(2)当A、B两侧的水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为l2，压强为p2，由玻意耳定律得 plS=p2l2S （1分）
p2=p0 （1分）
解得l2=10.4 cm （1分）
设注入的水银在管内的长度为Δh，依题意得 Δh=2(l1-l2)+h1（1分） 解得Δh=13.2 cm（1分）
14.（11分）解：（1）粒子做类平抛运动，设粒子从P点运动到Q点的时间为t，加速度为a，
有 2Rsinθ=v0t（2分）
2Rcsθ = EQ \F(1,2)at2（2分）
由牛顿第二定律得qE=ma（2分）
解得 v0= EQ \A( )\R( EQ \F(3qER,2m))（1分）
（2）粒子到达图中A点电势能变化量最大 （1分）
ΔEp=－qEd（1分）
d = R+Rcsθ（1分）
解得ΔEp= － EQ \F(3qER,2)（1分）
15.（17分）解：(1)物块P第二次到达B点时有3mg－mg=m EQ \F(v12,R)（1分）
解得v1= EQ \A( )\R(2gR)（1分）
物块由静止落下到第二次到达B点，根据动能定理有
mg·2R－μmg·2R= EQ \F(1,2)mv12（1分）
解得μ= EQ \F(1,2)（1分）
设弹簧被压缩时具有的最大弹性势能为Ep，根据能量守恒有
Ep=mg·2R－μmgR= EQ \F(3,2)mgR（1分）
(2)若解除物块Q的锁定，设物块P滑到D点时的速度大小为v2，根据动能定理有
mg·2R－μmgR= EQ \F(1,2)mv22 （1分）
解得v2= EQ \A( )\R(3gR)（1分）
当P的速度为零时，设Q的速度为vQ，根据动量守恒有mv2=2mvQ（1分）
解得vQ= EQ \F(1,2) EQ \A( )\R(3gR)（1分）
根据能量守恒，此时弹簧具有的弹性势能为Ep′ = EQ \F(1,2)mv22－ EQ \F(1,2)×2mvQ2 = EQ \F(3,4)mgR（1分）
当Q的速度为零时，根据动量守恒可知，P的速度大小等于v2；根据能量守恒，弹簧的弹性势能为零。（1分）
(3)设物块P被弹开后，物块P的速度大小为v3，物块Q的速度大小为v4，根据动量守恒定律有
mv2 = 2mv4－mv3 （1分）
根据能量守恒定律有 EQ \F(1,2)mv22 = EQ \F(1,2)×2mv42 + EQ \F(1,2)mv32 （1分）
解得v3= EQ \F(1,3) EQ \A( )\R(3gR)（1分）
假设物块P被反弹后不能到达B点，根据动能定理有：－μmgx = 0 － EQ \F(1,2)mv32 （1分）
解得x= EQ \F(1,3)R （1分）
假设成立。 物块P最后停下的位置离B点的距离为：Δx = R－x = EQ \F(2,3)R（1分）
——题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
选项
A
B
D
D
B
A
C
BD
BC
AC
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