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1、山东省济南市莱芜二中2021届高三物理上学期期中试题（含解析）一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。每题给出的四个选项中只有一个选项正确。）1. 关于牛顿第二定律，下列说法正确的是（）A. 加速度与合力的关系是瞬时对应关系，即a与F同时产生、同时变化、同时消失B. 加速度的方向与合外力的方向可以不相同C. 同一物体的运动速度变化越大，受到的合外力也越大D. 物体质量与它所受的合外力成正比，与它的加速度成反比【答案】A【解析】【分析】【详解】A加速度与合力的关系是瞬时对应关系，a随合力的变化而变化，故A正确；B根据牛顿第二定律可知，加速度方向与合外力方向总是相同，故B错误；C速度变
2、化大，加速度不一定大，则合力不一定大，故C错误；D质量是物体的固有属性，不随合力、加速度的变化而变化，故D错误；故选A。2. 如图所示，冰壶在冰面运动时，可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变，我们可以说冰壶有较强的抵抗运动状态变化的“本领”，这里所指的“本领”是冰壶的惯性，则冰壶的惯性大小取决于（）A. 冰壶的速度B. 冰壶的加速度C. 冰壶的质量D. 冰壶受到的合外力【答案】C【解析】【分析】【详解】惯性是物体的固有属性；而质量却是惯性大小的唯一量度；故惯性的大小取决于冰壶的质量；故C正确，ABD错误3. 如图所示，一块可升降白板沿墙壁竖直向上做匀加速运动，某同学用画笔在白板上画线，
3、画笔相对于墙壁向右做匀速直线运动。取水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，则画笔在白板上画出的轨迹可能为（）A. B. C. D. 【答案】A【解析】【分析】【详解】白板沿墙壁竖直向上做匀加速运动，画笔相对于墙壁在竖直方向上保持静止，故在竖直方向上，画笔相对于白板做向下的加速运动；画笔相对于墙壁向右做匀速直线运动，白板相对于墙壁在水平方向上保持静止，故在水平方向上，画笔相对于白板做匀速运动；故选A。4. 1789年英国物理学家卡文迪许测出引力常量G，因此卡文迪许被人们称为“能称出地球质量的人”。若已知引力常量为G，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，地球上一个昼夜的时间为（地球自转
4、周期），一年的时间为（地球公转周期），地球中心到月球中心的距离为，地球中心到太阳中心的距离为。下列说法正确的是（ ）A. 由以上数据不能求出地球的质量B. 由以上数据不能求出太阳的质量C. 由以上数据不能求出月球的质量D. 由题中数据可求月球的密度【答案】C【解析】【分析】【详解】A若不考虑地球自转，根据重力与万有引力的关系，有G= mg则M地 =A错误；B根据太阳对地球的万有引力提供向心力使地球公转，有G= m地L2则M太 =B错误；CD由题知月球在本题中属于环绕天体，则由题中数据无法求出月球质量，从而无法求出月球密度，C正确、D错误。故选C。5. 轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m =
5、 0.5kg的物块相连，如图甲所示，弹簧处于原长状态，物块静止，物块与水平面间的动摩擦因数 = 0.2。以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x轴，现对物块施加水平向右的外力F，F随x轴坐标变化的情况如图乙所示，物块运动至x = 0.4m处时速度为零，则此过程物块克服弹簧弹力做的功为（ ）A. 2.0JB. 3.5JC. 1.8JD. 3.1J【答案】D【解析】【分析】【详解】由图线与坐标轴围成的面积表示功，可得到力F做的功W = (5 + 10) 0.2 + 10 (0.4 - 0.2)J = 3.5J设克服弹簧弹力做的功为WF，根据动能定理WF - W弹 - mgx = 0代入数据有3.
6、5 W弹 - 0.2 0.5 10 0.4 = 0得W弹 = 3.1J则弹簧的弹性势能为EP = 3.1J故选D。6. 如图所示，质量为m的物体（可视为质点）以某一速度从A点冲上倾角为30的固定斜面，其减速运动的加速度为，此物体在斜面上能够上升的最大高度为h，则在这个过程中物体（）A. 机械能损失了mghB. 重力势能减少了mghC. 动能损失了mghD. 克服摩擦力做功mgh【答案】A【解析】【分析】【详解】AD设物体所受的摩擦力大小为f，根据牛顿第二定律得mgsin30+f=ma解得所以克服摩擦力做功为则机械能损失了mgh，故A正确，D错误；B物体在斜面上能够上升的最大高度为h，克服重力做
7、功为mgh，所以重力势能增加mgh，故B错误；C根据动能定理得联立以上解得即动能损失了mgh，故C错误；故选A。7. 如图所示，一轻质弹簧固定在墙上，一个质量为m的木块以速度从右侧沿光滑水平面向左运动并与弹簧发生相互作用，以向左为正方向，设相互作用的过程中弹簧始终在弹性限度范围内，那么，在整个相互作用的过程中弹簧对木块冲量I为（ ）A. B. C. D. 【答案】B【解析】【分析】【详解】根据题意分析可以知道，木块离开弹簧的瞬间速度大小为v0，方向向右，取向左为正方向，根据动量定理有I = - mv0 - mv0 = - 2mv0故选B。8. 为了加快高速公路的通行，许多省市的ETC联网正式运
8、行，ETC是电子不停车收费系统的简称。假设减速带离收费岛口的距离为50m，收费岛总长度为40m，如图所示，汽车以大小为72km/h的速度经过减速带后，需要在收费中心线前10m处正好匀减速至36km/h，然后匀速通过中心线即可完成缴费，匀速过中心线10m后再以相同大小的加速度匀加速至72km/h，然后正常行驶。下列关于汽车的速度时间图像正确的是（ ）A. B. C. D. 【答案】A【解析】【分析】【详解】根据题述，汽车做匀减速直线运动，则根据匀变速直线运动的公式有v12 - v02= 2ax1，v1= at代入数据有a = 2.5m/s2，t = 4s则经过4s汽车速度减小到36km/h =
9、10m/s，然后匀速运动到中心线缴费，汽车从开始匀速运动到通过中心线10m后所用的时间为t2= = 2s随后汽车开始匀加速，由于加速度大小相同，并加速到v0= 20m/s，由逆向思维法可知，加速时间为t3 = 4s，然后正常行驶。故选A。二、多项选择题：（本题共4小题，每题给出的四个选项中至少有一个是正确的。全部答对得4分，答对但不全得2分，错误或不填得0分。）9. 如图所示，半径为R的内壁光滑的圆管固定在竖直平面内，直径略小于圆管内径的两质量均为m=0.1kg的小球在圆管内转动，当小球A以的速度通过最高点时，小球B刚好以的速度通过最低点，忽略一切摩擦和空气阻力，则下列说法正确的是（）A. 小
10、球A在最高点时，对管内壁的压力大小为1NB. 小球A在最高点时，对管外壁的压力大小为1NC. 小球B在最低点时，对管外壁的压力大小为7ND. 小球B在最低点时，对管外壁的压力大小为6N【答案】BC【解析】【分析】【详解】AB当小球通过最高点时，由小球的重力和管外壁的弹力提供向心力，可得带入数据解得根据牛顿第三定律可知，A错误，B正确；CD当小球通过最低点时，由小球的重力和管外壁的弹力提供向心力，可得带入数据解得根据牛顿第三定律可知，C正确，D错误；故选BC。10. 如图所示，蹦床运动员从空中落到床面上，运动员从接触床面下降到最低点第一过程，从最低点上升到离开床面为第二过程，运动员（）A. 在第
11、一过程中先处于失重状态，后处于超重状态B. 在第二过程中先处于超重状态，在速度最大时a=0C. 在第一过程中始终处于失重状态D. 在第二过程中始终处于超重状态【答案】BC【解析】【分析】【详解】运动员两个过程中均只受到重力和弹力。第一过程弹力从0逐渐增大，合力方向先向下后向上，运动员先做a减小的加速运动，a方向向下，当弹力等于重力之后做a增加的减速运动，a方向向上；第二过程弹力从最大减为0，合力先向上后向下，物体先做a减小的加速运动，a方向向上，当弹力等于重力之后做a增加的减速运动，a方向向下。a向下运动员为失重状态，a向上运动员为超重状态；AC在第一过程中，运动员的加速度方向先向下后向上，运
12、动员先处于失重状态，后处于超重状态，故A错误，C正确；BD在第二过程中，运动员的加速度方向先向上后向下，运动员先处于超重状态，后处于失重状态，而在速度最大时a=0，故B正确，D错误；故选BC。11. 小球A、B完全相同。用小锤轻击弹性金属片，A球做平抛运动，同时B球做自由落体运动，不计空气阻力。在空中同一段下落的时间内，下列说法正确的是（ ）A. A球动能的变化等于B球动能的变化B. A球动量的变化大于B球动量的变化C. A球速度的变化量小于B球速度的变化量D. A球速度的变化方向与B球速度的变化方向相同【答案】AD【解析】【分析】【详解】AA球做平抛运动、B球做自由落体运动，根据动能定理有m
13、gh = DEk由于A、B两球下落的高度相同，则h相同，A正确；BCA球做平抛运动、B球做自由落体运动，根据动量定理有mgt = DP，DP = mDv由于A、B两球下落的高度相同，则t相同，BC错误；D由于Dv相同，则A球速度的变化方向与B球速度的变化大小、方向都相同，D正确。故选AD。12. 如图所示，甲、乙两个质量相同的物体，用大小相等的力F分别拉它们在水平面上从静止开始运动相同的距离s。甲在光滑水平面上，乙在粗糙水平面上。下列关于力F对甲、乙做的功和甲、乙两物体获得的动能的说法中正确的是（ ）A. 力F对甲做工多B. 力F对甲、乙两个物体做的功一样多C. 甲、乙两个物体获得的动能相同D
14、. 甲物体机械能增加量比乙大【答案】BD【解析】【分析】【详解】AB根据功的计算公式有W = Flcos = Fs可知，两种情况下力F对甲、乙两个物体做的功一样多，A错误、B正确；C根据动能定理，对甲有Fs = Ek1对乙有Fs - Ffs = Ek2可知Ek1 Ek2C错误；D根据机械能的改变量与其他力做功的关系，对甲有DE1 = Fs对乙有DE2 = Fs - Ffs可知DE1 DE2D正确。故选BD。三、实验题（每空3分，共15分。）13. 某实验小组“用落体法验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示。实验中测出重物自由下落的高度h及对应的瞬时速度v，计算出重物减少的重力势能mgh和增加
15、的动能，然后进行比较，如果两者相等或近似相等，即可验证重物自由下落过程中机械能守恒。请根据实验原理和步骤完成下列问题：(1)关于上述实验，下列说法中正确的是（ ）A.重物最好选择密度较大的物体B.重物的质量必须要测量出来C实验中应先释放纸带，后接通电源D.可以利用公式求解瞬时速度(2)如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带，纸带上的O点是起始点，选取纸带上连续的计时点分别标为A、B、C、D、E、F，并测出各计时点到O点的距离依次为27.94cm、32.78cm、38.02cm、43.65cm，49.66cm、56.07cm。已知打点计时器所用的电源是频率为50Hz的交流电，重物的质量为0.
16、5kg，则从打点计时器打下点O到打下点D的过程中，重物减少的重力势能=_J；重物增加的动能=_J，两者不完全相等的原因可能是_，（重力加速度g取9.8，计算结果保留三位有效数字）(3)实验小组的同学又正确计算出图乙中打下计时点A、B、C、D、E、F各点的瞬时速度v，以各计时点到A点的距离为横轴，为纵轴作出图像，如图丙所示，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的物体机械能守恒，由图可求出重力加速度g=_。【答案】 (1). A (2). 2.14 (3). 2.12 (4). 由于存在阻力作用，导致减小的重力势能大于动能的增加 (5). 9.76【解析】【分析】【详解】(1)1A重物最好选择密度较
17、大的铁块，受到的阻力较小，故A正确；B本题是以自由落体运动为例来验证机械能守恒定律，需要验证的方程是，因为我们是比较、的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平测量重物的质量，故B错误；C释放纸带前，重物应靠近打点计时器必须保证计时器的两限位孔在同一竖直线上，然后先接通电源，后释放纸带，故C正确；D不能利用公式来求解瞬时速度，否则体现不了实验验证，却变成了理论推导，故D错误；故选A。(2)2重力势能减小量3利用匀变速直线运动的推论动能增加量4由于存在阻力作用，所以减小的重力势能大于动能的增加了；(3)5根据表达式，则有故图象的斜率为则重力加速度为【点睛】解决本题的关键知道实验的原理，通过原理确定
18、所需测量的物理量，以及知道实验中的注意事项，在平时的学习中，需加以总结，要熟记求纸带上某点瞬时速度的求法三、计算题14. 如图所示，一质量为m的沙袋用不可伸长的轻绳悬挂在支架上，已知绳长为L，一练功队员用力将沙袋缓慢拉起，使绳与竖直方向的夹角为=30，且绳绷紧沙袋在此位置静止不动，求：(1)练功队员对沙袋施加的水平作用力大小；(2)若练功队员对沙袋施加作用力不水平，作用力的最小值为多少？【答案】(1) ；(2) 【解析】【分析】【详解】(1)当绳与竖直方向的夹角=30时，沙袋受到重力、绳子拉力和练功队员对沙袋施加的作用力，建立直角坐标系对沙袋进行受力分析如图所示：由平衡条件有，水平方向F-Ts
19、in30=0竖直方向Tcos30-mg=0联列可解得 (2)当拉力F与细绳垂直时F最小，则15. 如图所示，光滑水平地面上有一质量M=2kg的足够长木板以速度向右匀速运动，从t=0时刻起对其施加一水平向左的恒力F=8N，经过时，撤去F并将一质量m=1kg的小物块轻放在木板右端。已知物块与木板间的动摩擦因数，求：(1)刚放上物块时木板的速度大小；(2)物块在木板上相对木板滑动的时间t。【答案】(1)；(2)【解析】【分析】【详解】(1)力F拉木板的过程，对M解得木板做匀减速直线运动，由速度公式可得(2)物块轻放在木板上，由公式对m有解得对M解得则共同速度为解得因地面光滑，则木板和物块共速后一起匀
20、速，有物块在木板上相对木板滑动的时间即为。16. 如图所示，木块A、B的质量均为m，放在一段粗糙程度相同的水平地面上，木块A、B间夹有一小块炸药（炸药的质量可以忽略不计）。让A、B以初速度一起从O点滑出，滑行一段距离s后到达P点，速度变为，此时炸药爆炸使木块A、B脱离，发现木块B立即停在原位置，木块A继续沿水平方向前进。已知O、P两点间的距离为s，设炸药爆炸时释放的化学能全部转化为木块的动能，爆炸时间很短可以忽略不计，求：(1)木块与水平面间的动摩擦因数；(2)炸药爆炸后，A获得的速度v。【答案】(1) = ；(2)v = v0【解析】【分析】【详解】(1)设木块与地面间的动摩擦因数为，从O滑
21、到P，对A、B，由动能定理得-2mgs =2m()2 -2mv02解得 =(2)在P点爆炸时，A、B动量守恒，有2m= mv解得v = v017. 如图所示，用两根长度均为的轻绳将一重物悬挂在水平的天花板下，轻绳与天花板的夹角为，整个系统静止，求：(1)系统静止时每根轻绳对m的拉力T；(2)现将一根轻绳剪断，当小球摆至最低点时，求轻绳中的拉力T，以及当为某一值时的最大值。【答案】(1) T =；(2) ;【解析】【分析】【详解】(1)剪断细线之前对小球做受力分析，根据共点力的平衡有2Tsin = mg解得T =(2)剪断细线后，摆到最低点时，根据动能定理有mg(l - lsin) =mv2由牛顿第二定律有T - mg = m解得 = 6sin - 4sin2令y =的最大值，即y的最大值，则对y求一阶导数有y = 6cos - 8sincos = 2cos(3 - 4sin)当y = 0时y有最大值，则有sin =带回y有ymax =则的最大值为。