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湖北山东部分重点中学2021届高三12月教学质量联合检测 物理 (含答案)
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这是一份湖北山东部分重点中学2021届高三12月教学质量联合检测 物理 (含答案)，共20页。试卷主要包含了,则以下正确的是，5N，，，下列说法正确的是，(原创，难题）等内容，欢迎下载使用。
湖北山东部分重点中学2021届高三12月教学质量联合检测
物理试题
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。
2.选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。
第I卷 选择题
一、单项选择题：(本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项只有一项是符合题目要求的。）
1. (改编，容易题）2018年5月17日，我国发布了电动自行车安全技术规范国家标准，并于2019年4月15日起正式执行。某电动自行车在平直的实验公路上先匀速运动，从时刻开始进行电动自行车刹车实验，以检验该性能是否符合国家标准，通过传感器在电脑上自动描绘出其图象如图所示。则下列分析正确的是
A. 刚要刹车时车的速度为
B. 刹车加速度大小为
C. 刹车过程的位移为10m
D. 开始刹车之前1s和刹车过程中最后1s通过的位移比为5：1
【答案】C
【解析】解：AB、刹车后，电动自行车做匀减速直线运动，有：，变形得：，结合图象可知：，，得：，故AB错误。
C、由，得刹车持续时间为，刹车过程的位移为：，故C正确。
D、由题意可知，开始刹车前1s的位移为：，刹车过程的最后1s内的位移为：，故刹车前1s和最后1s通过的位移比为4：1，故D错误。
故选：C。
刹车后，电动自行车做匀减速直线运动，根据位移时间公式写出位移与时间的关系，从而得到与t的关系，结合图象的信息求出初速度和加速度，再根据运动学公式求刹车过程的位移和开始刹车前1s和刹车最后1s通过的位移之比。
解决本题的关键是要得出与t的关系式，结合位移时间公式分析初速度和加速度。
【考点】匀变速直线运动图像问题
2. (原创，容易题）疫情期间，居家隔离，物资集中转运是保障民生的基本手段，为降低物品在转运过程中的碰撞损伤，转运人员设计了一个带弹簧缓冲装置的转运平台，其原理简化如下图，底座与平台间有一轻质弹簧连接，载物平台质量为M，静止在竖直面内，质量为m物品从距离M正上方h处下落，碰到平台后在很短时间内与平台共速，之后不分离，则以下说法正确的是（ ）
A..m与M碰撞的很短时间内，m处于失重状态
B.m与M碰撞后，运动到最低点过程中，一直做减速运动
C.m与M碰撞后的瞬间，两者的加速度
D．m与M碰撞后，运动到最低点时的加速度为0
【答案】C
【解析】A: m与M碰撞瞬间，m加速度向上，m处于超重状态
B: m与M碰撞后，运动到最低点过程中，先加速后减速
C:瞬间,M,m系统所受合外力为mg,加速度等于
D:最低点时合外力不为0，正向上加速
【考点】牛顿定律：超重失重瞬时加速度问题
3．(改编，容易题）如图所示，细绳一端固定在A点，跨过与A等高的光滑定滑轮B后在另一端悬挂一个沙桶Q。现有另一个沙桶P通过光滑挂钩挂在AB之间，稳定后挂钩下降至C点，∠ACB=90°，若在两桶内增加相同质量们沙子，再次平衡后C点位置会( )
A. 下降
B. 不变
C. 上升
D.不能确定
【答案】C
【解析】分析受力可得：FA=FB=mQg，即：若增加相同质量的沙子，C点合力向上，上升。
【考点】共点力平衡；受力分析
4. (原创，中档题）某星球由于自转使处于赤道上的物体对星球表面压力恰好为零，设该物体的线速度为v1，该星球的第一宇宙速度为v2，该星球同步卫星的线速度为v3，三者的大小关系为（ ）
A.v1=v2=v3 B. v1=v3< v2
C.v1 =v2>v3 D.v1
【解析】当星球由于自转使赤道上的物体对星球表面的压力恰好为零，,第一宇宙速度是最大环绕速度，即贴着星球表面绕行的速度，其轨道半径为R，由得到,对同步卫星，角速度与星球自转角速度相等，,对同步卫星，，得到，所以R=r,所以v1=v3，综上所述，v1=v2=v3，正确答案为A
【考点】万有引力定律作用下的圆周运动
5.(原创，中档题）研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源在两平行板正中间的小铅盒内，发出的射线从小铅盒上方小孔向外射出，已知α粒子的质量是电子质量的7359倍，α射线速度约为光速的十分之一，β射线的速度接近光速，则落在金属板A、B上的α射线在竖直方向上通过的位移约是β射线的多少倍？
A．12 B．6 C.3 D.4
【答案】B
【解析】
【考点】带电粒子在电场中的偏转
6.（原创，中档题）如图所示，在直角三角形ABO内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，其中∠AOB=600，磁感应强度B=1×10-4T,O点有一个粒子源沿x轴正方向发射各种速率的相同粒子，OA、AB均有粒子射出磁场。已知粒子的比荷为1×108C/kg,B点坐标为（1,0）,则以下正确的是
A．在OA边界射出的粒子，速度越大则在磁场中运动时间越短
B．在OA边界射出的粒子，速度越小则在磁场中运动时间越短
C．粒子在OA边界射出的区域长度为
D．粒子在磁场中运动的最长时间为π×10-4s
【答案】C
【解析】粒子在OA边界射出的时间最长且一样长，均为
所以ABD错误；由图像可知粒子的运动半径为1m，lOA=，所以C正确
【考点】有界磁场
7.（原创，容易题）如图所示是一则安全警示广告，描述了高空坠物对人伤害的严重性。小王同学用下面的实例来捡验广告词的科学性：用一个质量约为50g的鸡蛋从8楼的窗户自由下落到地面。经测量鸡蛋与地面接触时间约为0.02s。不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2。试估算鸡蛋对地面平均作用力的大小约为（ ）
A．10N B．50N C． 100N D．500N
【答案】B
【解析】设向上为正方向，根据动量定理可知，对鸡蛋
解得
由牛顿第三定律可知鸡蛋对地面平均作用力的大小F´=50.5N
【考点】动量定理
8．(原创，难题）随着科幻电影《流浪地球》的热映，“引力弹弓效应”进入了公众的视野。“引力弹弓效应”是指在太空运动的探测器，借助行星的引力来改变自己的速度。如图所示，以太阳为参考系，设木星运动的速度为u，地球的初速度大小为v0，地球在远离行星后速度大小为v1，地球和木星虽然没有发生直接的碰撞，但是在行星的运动方向上，其运动规律可以与两个质量不同的钢球在同一条直线上发生的弹性碰撞规律作类比。木星质量约为地球的318倍(远大于地球质量）那么v1约为（ ）
A．v1=v0+2u B．v1=v0 -2u
C．v1=2u-v0 D．v1=v0-u
【答案】A
【解析】设地球的质量为m，木星的质量为M，地球和木星发生弹性碰撞.
设向左为正，由动量守恒定律：，由能量守恒，联立解得探测器碰后的速度，因，则，故A正确，
【考点】动量守恒中的弹性碰撞
二、 多选题(共16分)
9.(原创，容易题）如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图，某时刻重物的速度为1m/s加速度为a＝1 m/s2 ，电动机内电阻r＝11Ω，电路中另一电阻R＝10 Ω，直流电压U＝160 V，电压表示数UV＝110 V,(g取10 m/s2)，，下列说法正确的是（ ）
A．通过电动机的电流为5A B．通过电动机的电流为11A
C. 该重物的质量为25 kg D．该重物的质量为27.5 kg
【答案】AC
【解析】
由电路中的电压关系可得电阻R的分压UR＝U－UV＝(160－110)V＝50 V流过电阻R的电流IR＝＝ A＝5 A，即通过电动机的电流IM＝IR＝5 A.
电动机的分压UM＝UV＝110 V，输入电动机的电功率P电＝IMUM＝550 W.电动机的发热功率P热＝IM2r＝275 W，电动机输出的机械功率P出＝P电－P热＝275W，F-mg=ma,
又因P出＝Fv,所以m＝25 kg
【考点】非纯电阻电路及功率问题
10．(原创，中档题）如图所示，在距水平地面高为0.8 m处，水平固定一根长直光滑杆，在杆上P点固定一定滑轮，滑轮可绕水平轴无摩擦转动，在P点的右边，杆上套有一质量m＝3 kg的小球A。半径R＝0.6 m的光滑半圆形细轨道竖直地固定在地面上，其圆心O在P点的正下方，在轨道上套有一质量也为m＝3 kg的小球B。用一条不可伸长的柔软细绳，通过定滑轮将两小球连接起来。杆和半圆形轨道在同一竖直面内，两小球均可看作质点，且不计滑轮大小的影响。现给小球A一个水平向右的力F(取g＝10 m/s2)。则下列说法正确的是( )
A．若缓慢的将小球B从地面拉到P的正下方C，则拉力F一直增加，轨道对球B的支持力先增加后减小
B．若缓慢的将小球B从地面拉到P的正下方C，则拉力F一直减小，轨道对球B的支持力保持不变
C．若F恒为60N，小球B运动到C处时小球A的速度大小为m/s
D．若F恒为60N，小球B运动到C处时的速度大小为 m/s
【答案】BD
Fn
FTn
G
【解析】如图，缓慢的将小球B从地面拉到P的正下方C的过程中，力的三角形和几何三角形相似，设球B与滑轮间绳长为l，OP间竖直高度为h，由可知，FT减小，Fn保持不变，所以A错误，B正确；．若F恒为60N，对于F的做功过程，由几何知识得到：力F作用点的位移x＝PB－PC＝0.8 m，则力F做的功W＝Fx＝60×0.8 J＝48 J，由于B球到达C处时，已无沿绳的分速度，所以此时小球A的速度为零，考察两球及细绳组成的系统的能量变化过程，由功能关系得：W＝mv2＋mgR，解得小球B速度的大小v＝ m/s，所以D正确。
【考点】动态平衡，运动的合成与分解，动能定理
11.（原创，中档题）如图所示，H1、H2是同种金属材料（自由电荷为电子）、上下表面为正方形的两个霍尔元件，H1的边长和厚度均为H2边长和厚度的2倍。将两个霍尔元件放置在同一匀强磁场B中，磁场方向垂直于两元件正方形表面。在两元件上加相同的电压，形成图示方向的电流，M、N两端形成霍尔电压U，下列说法正确的是（ ）
A．H1中的电流强度是H2中电流强度的2倍
B．H1中的电流强度和H2中电流强度相等
C．H1、H2上M端电势高于N端电势
D．H1、H2上M端电势低于N端电势
【答案】A D
【解析】由电阻定律知H1中的电阻是H2电阻二分之一，电压相等，所以H1中的电流强度是H2中电流强度的2倍，材料中自由电荷为电子，运动方向与电流方向相反，由左手定则知道M端电势低于N端电势
【考点】电阻定律，欧姆定律，霍尔效应原理
12.（原创，难题）如图7光滑水平地面上有一静止的足够长质量为M的平板，质量为m的物块以水平速度冲上平板,因摩擦二者发生相对滑动，最终至共速，对该过程（ ）
A．若只是变大，由开始运动至共速时间变长，相对运动的距离变长
B．若只是m变大，由开始运动至共速时间不变，相对运动的距离不变
C．若只是Ｍ变小，由开始运动至共速时间变短，相对运动的距离变短
D．若只是动摩擦因数变小，由开始运动至共速时间变长，相对运动的距离变长
V0
图7
V0
t
V
0
图8
【答案】ＡＣＤ
【解析】用Ｖ-t图象最方便，如图8所示，只是变大，物块图线平行上移，共速时间变长，相对滑过的距离变长，Ａ正确；只是m变大，车的加速度变大，物块的不变，共速时间变短，相对滑过的距离变短，Ｂ错；只是Ｍ变小，车的加速度变大，共速时间变短，相对滑过的距离变短，Ｃ正确；只是动摩擦因数变小，物块的加速度减小，共速时间变长，相对滑过的距离变长，Ｄ正确
【考点】板块模型、Ｖ-t图象的应用、动量守恒、能量守恒
第II卷（非选择题）
三、 实验题(共16分)
13.(原创，中档题）（6分）某同学用图甲所示的实验装置探究“动能定理”，小车的质量M＝0.10kg，钩码的总质量m＝0.10kg.接通打点计时器的电源(电源的频率f＝50Hz)，然后释放小车，打出一条纸带如图乙所示，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。
（1）该同学认为钩码重力等于钩码对小车的拉力，小车从B运动到D的过程中钩码拉力对小车所做的功W＝0.465J，小车动能的改变量为ΔEk=_______J．(当地重力加速度g取10.0m/s2，结果保留三位有效数字)
(2)根据以上计算可知，合力对小车做的功与小车动能的变化量相差比较大．通过反思，该同学认为产生误差的原因如下，其中可能正确的是________．(填选项前的字母)
A．没有平衡摩擦力
B．没有使用最小刻度为毫米的刻度尺进行测量
C.钩码质量没有远小于小车质量，存在系统误差
D．钩码质量小了，应该大于小车质量才行。
【答案】 0.349(3分) AC (3分)
【解析】(1)从打下计数点B到打下计数点D的过程中，合力所做的功W=FL=mgxBD=0.465J，根据平均速度等于中间时刻瞬时速度打下计数点B时小车的速度为1.575m/s，打下计数点D时小车的速度为3.075m/s，小车动能的改变量
(2)产生误差的主要原因有：没有平衡摩擦力，钩码质量没有远小于小车质量；选项A、C正确．
【考点】探究动能定理
14.(原创，难题）（10分）某实验小组为探究欧姆表的倍率挡原理，设计了如图a所示的欧姆表电路。某同学通过控制电键S和调节电阻箱，使欧姆表具有“×1”和“×10”两种倍率，所用器材如下：
A．干电池：电动势E=l.5V，内阻不计
B．电流表 G：满偏电流Ig=1mA，内阻Rg=150Ω
C．电阻箱R1和R2：最大阻值都为9999.99Ω
D．电键一个，红、黑表笔各1支，导线若干
（1）如图左端电源正极处应接_______表笔(红或黑)。
（2）电键S断开，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R1=_________Ω，使电流表达到满偏，此时对应的是_______挡（选“×1”或“ ×10”）。
（3）开关S闭合，电阻箱R2调至_______Ω，就变成另一倍率挡的欧姆表。
（4）开关S闭合后，在红、黑表笔间接入某一电阻R，电流表指针指向图b所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值应为_____________Ω。
.
【答案】（1）黑(2分)（2）1350(2分)，×10(2分)
（3）166. 7(2分)（4）100Ω(2分)
【解析】（1）红负黑正（2）由欧姆定律知：所以R1=1350Ω，R内=R1+Rg=1500Ω，S闭合后，
新的R内变小，由于欧姆表倍率越大内阻越大，所以开关S断开时对应的是“×10”挡。
（3）S闭合时，对应的是“×1”挡，R内=150Ω，总电流变为I=10mA,由Ig(R1+Rg)=(I-Ig)R2知R2=166.7Ω，
（4）由闭合电路欧姆定律知： R内=150Ω，解得：Rx=100Ω
【考点】欧姆表原理
四、解答题(共44分)
15. (原创，容易题）（8分）某日清晨，中国海监船在执行东海定期维权巡航执法过程中，发现从事非法调查作业活动的某船只位于图甲中的A处，预计在80s的时间内将到达图甲的C处，我国海监执法人员立即调整好航向，沿直线BC从静止出发恰好在运动了80s时到达C处，而此时该非法船只也恰好到达C处，我国海监部门立即对非法船只进行了驱赶．非法船只一直做匀速直线运动且AC与BC距离相等，我国海监船运动的图象如图乙所示．
求非法船只的速度大小．
若海监船加速与减速过程的加速度大小都如图乙所述，海监船从B处由静止开始若以最短时间准确停在C点，需要加速的时间为多少？
【答案】非法船只的速度大小为需要加速的时间为
【解析】解：根据速度时间图象与坐标轴围成的面积表示位移得：，........(1分)
所以非法船只在80s内运动的位移....(1分)
则非法船只的速度.......(1分)
由图可知，加速时的加速度为；减速过程的加速度为；......(1分)
要使时间最短，船应先加速再减速，设加速度时间为，减速过程时间为；
则有 ......(1分)
.....(1分)
解得加速时间为......(2分)
【考点】直线运动及图像问题
16．(原创，中档题）(本题10分)两材料完全相同的、可视为质点的滑块甲和滑块乙放在粗糙的水平上，在两滑块的右侧固定一挡板。已知两滑块与水平面之间的动摩擦因数均为μ，甲、乙两滑块的质量分别为m1=3m、m2=2m，且在水平面上处于静止状态。现给滑块甲一向右的初速度v0（未知），使滑块甲和滑块乙发生无能量损失的碰撞，经过一段时间滑块乙运动到挡板处且被一接收装置接收，而滑块甲未与挡板发生碰撞，开始两滑块之间的距离以及滑块乙与挡板之间的距离均为L，重力加速度为g。滑块甲与滑块乙碰后的瞬间速度分别用v1、v2表示，试求
(1) v1与v2的比值。
(2) v0的最小值为多少？
【答案】(1) v1∶v2＝1∶6 (2) v0＝
【解析】(1)两滑块碰撞过程满足动量守恒定律和机械能守恒定律，设碰撞前瞬间滑块甲的速度为v，则有
m1v＝m1v1＋m2v2......(1分)
由机械能守恒定律得
m1v2＝m1v12＋m2v22......(1分)
联立解得
v1＝，v2＝......(2分)
则二者速度大小之比为
v1∶v2＝1∶6......(1分)
(2)当滑块甲初速度最小时，碰后滑块乙应刚好运动到右侧的挡板，则
－μm2gL＝－m2v22......(2分)
碰前滑块甲做减速运动
－μm1gL＝m1v2－m1v02......(2分)
可得v0＝......(1分)
【考点】弹性碰撞，动能定理
17.(原创，中档题）(本题10分) 在电子技术中，科研人员经常通过在适当的区域施加磁场或电场束控制带电粒子的运动。如图所示，位于M板处的粒子源不断产生质量为m、电荷量为q的粒子，粒子经小孔不断飘入电压为U的加速电场，其初速度可视为零；然后经过小孔射出后沿x轴方向从坐标原点O垂直于磁场方向进入x轴上方含x轴正半轴的有界匀强磁场控制区，磁场的磁感应强度为，粒子发生270°偏转后离开磁场竖直向下打在水平放置的荧光屏上，已知N板到y轴、荧光屏到x轴的距离均为L，不考虑粒子重力及粒子间的相互作用。
求粒子在磁场中运动半径的大小；
求粒子从N板射出到打在荧光屏上所需的时间；
【答案】粒子在磁场中运动半径的大小为；
粒子从N板射出到打在荧光屏上所需的时间为；
【解析】
粒子在加速电场中加速，根据动能定理有
......(1分)
粒子进入磁场，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有......(1分)
解得......(2分)
粒子射入到坐标原点的时间......(1分)
粒子在磁场中运动的时间为......(2分)
离开磁场到达荧光屏的时间为......(1分)
所以粒子运动的总时间为......(2分)
【考点】带电粒子在电磁场中的运动
18.(原创，难题）（16分）有一摩托车花样表演过山坡模型可简化如图，，四分之一光滑圆弧槽半径为R,固定在水平地面上，在A点有一个质量m的物块P（可视为质点）由静止释放，与A点相切进入圆弧槽轨道 AB，物块P滑下后进入光滑水平轨道BC，然后滑上半径为r的三分之一光滑圆弧轨道CDE，直线部分与圆弧的连接处平滑，物块P经过连接处无能量损失。（g=10m/s2）
（1）求物块对轨道的最大压力大小；
（2）物块在弧CD某点处运动时，与圆心的连线跟竖直线的夹角为θ，求物块所受支持力FN与θ、R、r的关系式，分析物块在何处对轨道压力最小？
（3）若，请计算说明物块能否到达最高点D处？
【答案】（1） （2）在C点时压力最小
（3）物块恰能飞到最高点D
【解析】（1）在最低点B处压力最大：
物块A从静止沿圆弧轨道滑至P点，设速度大小为vP，
由机械能守恒定律有： ①........(1分)
在最低点轨道对物块的支持力为大小为FN，
由牛顿第二定律有： ②..........(1分)
联立①②解得：FN=3mg
由牛顿第三定律可知压力大小为3mg ③ ......(1分)
（2）取CD上任意一点M，受力如图由圆周运动知：
④ ...............(2分)
从A到M有机械能守恒知：
⑤ ......(2分)
由④⑤得：⑥.....(1分)
由⑥式知：在C点时压力最小 ⑦.............(1分)
（3）在C点当时由⑥式知：
FN=-mg，说明物块离开C点后做斜抛运动⑧...(1分)
⑨ .......(2分)
⑩..........(2分)
从A到C由机械能守恒知：
.......................(1分)
由⑨⑩知： .................(1分)
所以物块恰能飞到最高点D
【考点】机械能守恒、圆周运动、斜抛运动
湖北山东部分重点中学2021届高三12月教学质量联合检测
物理试题
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。
2.选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。
第I卷 选择题
一、单项选择题：(本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项只有一项是符合题目要求的。）
1. (改编，容易题）2018年5月17日，我国发布了电动自行车安全技术规范国家标准，并于2019年4月15日起正式执行。某电动自行车在平直的实验公路上先匀速运动，从时刻开始进行电动自行车刹车实验，以检验该性能是否符合国家标准，通过传感器在电脑上自动描绘出其图象如图所示。则下列分析正确的是
A. 刚要刹车时车的速度为
B. 刹车加速度大小为
C. 刹车过程的位移为10m
D. 开始刹车之前1s和刹车过程中最后1s通过的位移比为5：1
【答案】C
【解析】解：AB、刹车后，电动自行车做匀减速直线运动，有：，变形得：，结合图象可知：，，得：，故AB错误。
C、由，得刹车持续时间为，刹车过程的位移为：，故C正确。
D、由题意可知，开始刹车前1s的位移为：，刹车过程的最后1s内的位移为：，故刹车前1s和最后1s通过的位移比为4：1，故D错误。
故选：C。
刹车后，电动自行车做匀减速直线运动，根据位移时间公式写出位移与时间的关系，从而得到与t的关系，结合图象的信息求出初速度和加速度，再根据运动学公式求刹车过程的位移和开始刹车前1s和刹车最后1s通过的位移之比。
解决本题的关键是要得出与t的关系式，结合位移时间公式分析初速度和加速度。
【考点】匀变速直线运动图像问题
2. (原创，容易题）疫情期间，居家隔离，物资集中转运是保障民生的基本手段，为降低物品在转运过程中的碰撞损伤，转运人员设计了一个带弹簧缓冲装置的转运平台，其原理简化如下图，底座与平台间有一轻质弹簧连接，载物平台质量为M，静止在竖直面内，质量为m物品从距离M正上方h处下落，碰到平台后在很短时间内与平台共速，之后不分离，则以下说法正确的是（ ）
A..m与M碰撞的很短时间内，m处于失重状态
B.m与M碰撞后，运动到最低点过程中，一直做减速运动
C.m与M碰撞后的瞬间，两者的加速度
D．m与M碰撞后，运动到最低点时的加速度为0
【答案】C
【解析】A: m与M碰撞瞬间，m加速度向上，m处于超重状态
B: m与M碰撞后，运动到最低点过程中，先加速后减速
C:瞬间,M,m系统所受合外力为mg,加速度等于
D:最低点时合外力不为0，正向上加速
【考点】牛顿定律：超重失重瞬时加速度问题
3．(改编，容易题）如图所示，细绳一端固定在A点，跨过与A等高的光滑定滑轮B后在另一端悬挂一个沙桶Q。现有另一个沙桶P通过光滑挂钩挂在AB之间，稳定后挂钩下降至C点，∠ACB=90°，若在两桶内增加相同质量们沙子，再次平衡后C点位置会( )
A. 下降
B. 不变
C. 上升
D.不能确定
【答案】C
【解析】分析受力可得：FA=FB=mQg，即：若增加相同质量的沙子，C点合力向上，上升。
【考点】共点力平衡；受力分析
4. (原创，中档题）某星球由于自转使处于赤道上的物体对星球表面压力恰好为零，设该物体的线速度为v1，该星球的第一宇宙速度为v2，该星球同步卫星的线速度为v3，三者的大小关系为（ ）
A.v1=v2=v3 B. v1=v3< v2
C.v1 =v2>v3 D.v1
【解析】当星球由于自转使赤道上的物体对星球表面的压力恰好为零，,第一宇宙速度是最大环绕速度，即贴着星球表面绕行的速度，其轨道半径为R，由得到,对同步卫星，角速度与星球自转角速度相等，,对同步卫星，，得到，所以R=r,所以v1=v3，综上所述，v1=v2=v3，正确答案为A
【考点】万有引力定律作用下的圆周运动
5.(原创，中档题）研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源在两平行板正中间的小铅盒内，发出的射线从小铅盒上方小孔向外射出，已知α粒子的质量是电子质量的7359倍，α射线速度约为光速的十分之一，β射线的速度接近光速，则落在金属板A、B上的α射线在竖直方向上通过的位移约是β射线的多少倍？
A．12 B．6 C.3 D.4
【答案】B
【解析】
【考点】带电粒子在电场中的偏转
6.（原创，中档题）如图所示，在直角三角形ABO内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，其中∠AOB=600，磁感应强度B=1×10-4T,O点有一个粒子源沿x轴正方向发射各种速率的相同粒子，OA、AB均有粒子射出磁场。已知粒子的比荷为1×108C/kg,B点坐标为（1,0）,则以下正确的是
A．在OA边界射出的粒子，速度越大则在磁场中运动时间越短
B．在OA边界射出的粒子，速度越小则在磁场中运动时间越短
C．粒子在OA边界射出的区域长度为
D．粒子在磁场中运动的最长时间为π×10-4s
【答案】C
【解析】粒子在OA边界射出的时间最长且一样长，均为
所以ABD错误；由图像可知粒子的运动半径为1m，lOA=，所以C正确
【考点】有界磁场
7.（原创，容易题）如图所示是一则安全警示广告，描述了高空坠物对人伤害的严重性。小王同学用下面的实例来捡验广告词的科学性：用一个质量约为50g的鸡蛋从8楼的窗户自由下落到地面。经测量鸡蛋与地面接触时间约为0.02s。不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2。试估算鸡蛋对地面平均作用力的大小约为（ ）
A．10N B．50N C． 100N D．500N
【答案】B
【解析】设向上为正方向，根据动量定理可知，对鸡蛋
解得
由牛顿第三定律可知鸡蛋对地面平均作用力的大小F´=50.5N
【考点】动量定理
8．(原创，难题）随着科幻电影《流浪地球》的热映，“引力弹弓效应”进入了公众的视野。“引力弹弓效应”是指在太空运动的探测器，借助行星的引力来改变自己的速度。如图所示，以太阳为参考系，设木星运动的速度为u，地球的初速度大小为v0，地球在远离行星后速度大小为v1，地球和木星虽然没有发生直接的碰撞，但是在行星的运动方向上，其运动规律可以与两个质量不同的钢球在同一条直线上发生的弹性碰撞规律作类比。木星质量约为地球的318倍(远大于地球质量）那么v1约为（ ）
A．v1=v0+2u B．v1=v0 -2u
C．v1=2u-v0 D．v1=v0-u
【答案】A
【解析】设地球的质量为m，木星的质量为M，地球和木星发生弹性碰撞.
设向左为正，由动量守恒定律：，由能量守恒，联立解得探测器碰后的速度，因，则，故A正确，
【考点】动量守恒中的弹性碰撞
二、 多选题(共16分)
9.(原创，容易题）如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图，某时刻重物的速度为1m/s加速度为a＝1 m/s2 ，电动机内电阻r＝11Ω，电路中另一电阻R＝10 Ω，直流电压U＝160 V，电压表示数UV＝110 V,(g取10 m/s2)，，下列说法正确的是（ ）
A．通过电动机的电流为5A B．通过电动机的电流为11A
C. 该重物的质量为25 kg D．该重物的质量为27.5 kg
【答案】AC
【解析】
由电路中的电压关系可得电阻R的分压UR＝U－UV＝(160－110)V＝50 V流过电阻R的电流IR＝＝ A＝5 A，即通过电动机的电流IM＝IR＝5 A.
电动机的分压UM＝UV＝110 V，输入电动机的电功率P电＝IMUM＝550 W.电动机的发热功率P热＝IM2r＝275 W，电动机输出的机械功率P出＝P电－P热＝275W，F-mg=ma,
又因P出＝Fv,所以m＝25 kg
【考点】非纯电阻电路及功率问题
10．(原创，中档题）如图所示，在距水平地面高为0.8 m处，水平固定一根长直光滑杆，在杆上P点固定一定滑轮，滑轮可绕水平轴无摩擦转动，在P点的右边，杆上套有一质量m＝3 kg的小球A。半径R＝0.6 m的光滑半圆形细轨道竖直地固定在地面上，其圆心O在P点的正下方，在轨道上套有一质量也为m＝3 kg的小球B。用一条不可伸长的柔软细绳，通过定滑轮将两小球连接起来。杆和半圆形轨道在同一竖直面内，两小球均可看作质点，且不计滑轮大小的影响。现给小球A一个水平向右的力F(取g＝10 m/s2)。则下列说法正确的是( )
A．若缓慢的将小球B从地面拉到P的正下方C，则拉力F一直增加，轨道对球B的支持力先增加后减小
B．若缓慢的将小球B从地面拉到P的正下方C，则拉力F一直减小，轨道对球B的支持力保持不变
C．若F恒为60N，小球B运动到C处时小球A的速度大小为m/s
D．若F恒为60N，小球B运动到C处时的速度大小为 m/s
【答案】BD
Fn
FTn
G
【解析】如图，缓慢的将小球B从地面拉到P的正下方C的过程中，力的三角形和几何三角形相似，设球B与滑轮间绳长为l，OP间竖直高度为h，由可知，FT减小，Fn保持不变，所以A错误，B正确；．若F恒为60N，对于F的做功过程，由几何知识得到：力F作用点的位移x＝PB－PC＝0.8 m，则力F做的功W＝Fx＝60×0.8 J＝48 J，由于B球到达C处时，已无沿绳的分速度，所以此时小球A的速度为零，考察两球及细绳组成的系统的能量变化过程，由功能关系得：W＝mv2＋mgR，解得小球B速度的大小v＝ m/s，所以D正确。
【考点】动态平衡，运动的合成与分解，动能定理
11.（原创，中档题）如图所示，H1、H2是同种金属材料（自由电荷为电子）、上下表面为正方形的两个霍尔元件，H1的边长和厚度均为H2边长和厚度的2倍。将两个霍尔元件放置在同一匀强磁场B中，磁场方向垂直于两元件正方形表面。在两元件上加相同的电压，形成图示方向的电流，M、N两端形成霍尔电压U，下列说法正确的是（ ）
A．H1中的电流强度是H2中电流强度的2倍
B．H1中的电流强度和H2中电流强度相等
C．H1、H2上M端电势高于N端电势
D．H1、H2上M端电势低于N端电势
【答案】A D
【解析】由电阻定律知H1中的电阻是H2电阻二分之一，电压相等，所以H1中的电流强度是H2中电流强度的2倍，材料中自由电荷为电子，运动方向与电流方向相反，由左手定则知道M端电势低于N端电势
【考点】电阻定律，欧姆定律，霍尔效应原理
12.（原创，难题）如图7光滑水平地面上有一静止的足够长质量为M的平板，质量为m的物块以水平速度冲上平板,因摩擦二者发生相对滑动，最终至共速，对该过程（ ）
A．若只是变大，由开始运动至共速时间变长，相对运动的距离变长
B．若只是m变大，由开始运动至共速时间不变，相对运动的距离不变
C．若只是Ｍ变小，由开始运动至共速时间变短，相对运动的距离变短
D．若只是动摩擦因数变小，由开始运动至共速时间变长，相对运动的距离变长
V0
图7
V0
t
V
0
图8
【答案】ＡＣＤ
【解析】用Ｖ-t图象最方便，如图8所示，只是变大，物块图线平行上移，共速时间变长，相对滑过的距离变长，Ａ正确；只是m变大，车的加速度变大，物块的不变，共速时间变短，相对滑过的距离变短，Ｂ错；只是Ｍ变小，车的加速度变大，共速时间变短，相对滑过的距离变短，Ｃ正确；只是动摩擦因数变小，物块的加速度减小，共速时间变长，相对滑过的距离变长，Ｄ正确
【考点】板块模型、Ｖ-t图象的应用、动量守恒、能量守恒
第II卷（非选择题）
三、 实验题(共16分)
13.(原创，中档题）（6分）某同学用图甲所示的实验装置探究“动能定理”，小车的质量M＝0.10kg，钩码的总质量m＝0.10kg.接通打点计时器的电源(电源的频率f＝50Hz)，然后释放小车，打出一条纸带如图乙所示，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。
（1）该同学认为钩码重力等于钩码对小车的拉力，小车从B运动到D的过程中钩码拉力对小车所做的功W＝0.465J，小车动能的改变量为ΔEk=_______J．(当地重力加速度g取10.0m/s2，结果保留三位有效数字)
(2)根据以上计算可知，合力对小车做的功与小车动能的变化量相差比较大．通过反思，该同学认为产生误差的原因如下，其中可能正确的是________．(填选项前的字母)
A．没有平衡摩擦力
B．没有使用最小刻度为毫米的刻度尺进行测量
C.钩码质量没有远小于小车质量，存在系统误差
D．钩码质量小了，应该大于小车质量才行。
【答案】 0.349(3分) AC (3分)
【解析】(1)从打下计数点B到打下计数点D的过程中，合力所做的功W=FL=mgxBD=0.465J，根据平均速度等于中间时刻瞬时速度打下计数点B时小车的速度为1.575m/s，打下计数点D时小车的速度为3.075m/s，小车动能的改变量
(2)产生误差的主要原因有：没有平衡摩擦力，钩码质量没有远小于小车质量；选项A、C正确．
【考点】探究动能定理
14.(原创，难题）（10分）某实验小组为探究欧姆表的倍率挡原理，设计了如图a所示的欧姆表电路。某同学通过控制电键S和调节电阻箱，使欧姆表具有“×1”和“×10”两种倍率，所用器材如下：
A．干电池：电动势E=l.5V，内阻不计
B．电流表 G：满偏电流Ig=1mA，内阻Rg=150Ω
C．电阻箱R1和R2：最大阻值都为9999.99Ω
D．电键一个，红、黑表笔各1支，导线若干
（1）如图左端电源正极处应接_______表笔(红或黑)。
（2）电键S断开，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R1=_________Ω，使电流表达到满偏，此时对应的是_______挡（选“×1”或“ ×10”）。
（3）开关S闭合，电阻箱R2调至_______Ω，就变成另一倍率挡的欧姆表。
（4）开关S闭合后，在红、黑表笔间接入某一电阻R，电流表指针指向图b所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值应为_____________Ω。
.
【答案】（1）黑(2分)（2）1350(2分)，×10(2分)
（3）166. 7(2分)（4）100Ω(2分)
【解析】（1）红负黑正（2）由欧姆定律知：所以R1=1350Ω，R内=R1+Rg=1500Ω，S闭合后，
新的R内变小，由于欧姆表倍率越大内阻越大，所以开关S断开时对应的是“×10”挡。
（3）S闭合时，对应的是“×1”挡，R内=150Ω，总电流变为I=10mA,由Ig(R1+Rg)=(I-Ig)R2知R2=166.7Ω，
（4）由闭合电路欧姆定律知： R内=150Ω，解得：Rx=100Ω
【考点】欧姆表原理
四、解答题(共44分)
15. (原创，容易题）（8分）某日清晨，中国海监船在执行东海定期维权巡航执法过程中，发现从事非法调查作业活动的某船只位于图甲中的A处，预计在80s的时间内将到达图甲的C处，我国海监执法人员立即调整好航向，沿直线BC从静止出发恰好在运动了80s时到达C处，而此时该非法船只也恰好到达C处，我国海监部门立即对非法船只进行了驱赶．非法船只一直做匀速直线运动且AC与BC距离相等，我国海监船运动的图象如图乙所示．
求非法船只的速度大小．
若海监船加速与减速过程的加速度大小都如图乙所述，海监船从B处由静止开始若以最短时间准确停在C点，需要加速的时间为多少？
【答案】非法船只的速度大小为需要加速的时间为
【解析】解：根据速度时间图象与坐标轴围成的面积表示位移得：，........(1分)
所以非法船只在80s内运动的位移....(1分)
则非法船只的速度.......(1分)
由图可知，加速时的加速度为；减速过程的加速度为；......(1分)
要使时间最短，船应先加速再减速，设加速度时间为，减速过程时间为；
则有 ......(1分)
.....(1分)
解得加速时间为......(2分)
【考点】直线运动及图像问题
16．(原创，中档题）(本题10分)两材料完全相同的、可视为质点的滑块甲和滑块乙放在粗糙的水平上，在两滑块的右侧固定一挡板。已知两滑块与水平面之间的动摩擦因数均为μ，甲、乙两滑块的质量分别为m1=3m、m2=2m，且在水平面上处于静止状态。现给滑块甲一向右的初速度v0（未知），使滑块甲和滑块乙发生无能量损失的碰撞，经过一段时间滑块乙运动到挡板处且被一接收装置接收，而滑块甲未与挡板发生碰撞，开始两滑块之间的距离以及滑块乙与挡板之间的距离均为L，重力加速度为g。滑块甲与滑块乙碰后的瞬间速度分别用v1、v2表示，试求
(1) v1与v2的比值。
(2) v0的最小值为多少？
【答案】(1) v1∶v2＝1∶6 (2) v0＝
【解析】(1)两滑块碰撞过程满足动量守恒定律和机械能守恒定律，设碰撞前瞬间滑块甲的速度为v，则有
m1v＝m1v1＋m2v2......(1分)
由机械能守恒定律得
m1v2＝m1v12＋m2v22......(1分)
联立解得
v1＝，v2＝......(2分)
则二者速度大小之比为
v1∶v2＝1∶6......(1分)
(2)当滑块甲初速度最小时，碰后滑块乙应刚好运动到右侧的挡板，则
－μm2gL＝－m2v22......(2分)
碰前滑块甲做减速运动
－μm1gL＝m1v2－m1v02......(2分)
可得v0＝......(1分)
【考点】弹性碰撞，动能定理
17.(原创，中档题）(本题10分) 在电子技术中，科研人员经常通过在适当的区域施加磁场或电场束控制带电粒子的运动。如图所示，位于M板处的粒子源不断产生质量为m、电荷量为q的粒子，粒子经小孔不断飘入电压为U的加速电场，其初速度可视为零；然后经过小孔射出后沿x轴方向从坐标原点O垂直于磁场方向进入x轴上方含x轴正半轴的有界匀强磁场控制区，磁场的磁感应强度为，粒子发生270°偏转后离开磁场竖直向下打在水平放置的荧光屏上，已知N板到y轴、荧光屏到x轴的距离均为L，不考虑粒子重力及粒子间的相互作用。
求粒子在磁场中运动半径的大小；
求粒子从N板射出到打在荧光屏上所需的时间；
【答案】粒子在磁场中运动半径的大小为；
粒子从N板射出到打在荧光屏上所需的时间为；
【解析】
粒子在加速电场中加速，根据动能定理有
......(1分)
粒子进入磁场，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有......(1分)
解得......(2分)
粒子射入到坐标原点的时间......(1分)
粒子在磁场中运动的时间为......(2分)
离开磁场到达荧光屏的时间为......(1分)
所以粒子运动的总时间为......(2分)
【考点】带电粒子在电磁场中的运动
18.(原创，难题）（16分）有一摩托车花样表演过山坡模型可简化如图，，四分之一光滑圆弧槽半径为R,固定在水平地面上，在A点有一个质量m的物块P（可视为质点）由静止释放，与A点相切进入圆弧槽轨道 AB，物块P滑下后进入光滑水平轨道BC，然后滑上半径为r的三分之一光滑圆弧轨道CDE，直线部分与圆弧的连接处平滑，物块P经过连接处无能量损失。（g=10m/s2）
（1）求物块对轨道的最大压力大小；
（2）物块在弧CD某点处运动时，与圆心的连线跟竖直线的夹角为θ，求物块所受支持力FN与θ、R、r的关系式，分析物块在何处对轨道压力最小？
（3）若，请计算说明物块能否到达最高点D处？
【答案】（1） （2）在C点时压力最小
（3）物块恰能飞到最高点D
【解析】（1）在最低点B处压力最大：
物块A从静止沿圆弧轨道滑至P点，设速度大小为vP，
由机械能守恒定律有： ①........(1分)
在最低点轨道对物块的支持力为大小为FN，
由牛顿第二定律有： ②..........(1分)
联立①②解得：FN=3mg
由牛顿第三定律可知压力大小为3mg ③ ......(1分)
（2）取CD上任意一点M，受力如图由圆周运动知：
④ ...............(2分)
从A到M有机械能守恒知：
⑤ ......(2分)
由④⑤得：⑥.....(1分)
由⑥式知：在C点时压力最小 ⑦.............(1分)
（3）在C点当时由⑥式知：
FN=-mg，说明物块离开C点后做斜抛运动⑧...(1分)
⑨ .......(2分)
⑩..........(2分)
从A到C由机械能守恒知：
.......................(1分)
由⑨⑩知： .................(1分)
所以物块恰能飞到最高点D
【考点】机械能守恒、圆周运动、斜抛运动
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