河北省石家庄市2021届高三第一次质量检测物理试题 Word版含解析

河北省石家庄市2021届高三第一次质量检测物理试题 Word版含解析

‎2021届石家庄市高中毕业班教学质量检测（一）‎ 物理 注意事项：‎ ‎1.答卷前，考生务必将自己的姓名，准考证号填写在答题卡上。‎ ‎2.同答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂共它答案标号。回答非选择题时，把答案写在答题卡上。写在 本试卷上无效。‎ ‎3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。‎ 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求 ‎1. 1687年牛顿在总结了前人研究成果的基础上提出了万有引力定律，并通过月—地检验证明了地球对地面物体的引力与行星对卫星的引力具有相同的性质。当时牛顿掌握的信息有：地球表面的重力加速度g，月球轨道半径为地球半径的60倍，月球的公转周期约为27.3天。下列关于月一地检验的说法中正确的是（　　）‎ A. 牛顿计算出了地球对月球的万有引力的数值，从而完成了月—地检验 B. 牛顿计算出了月球对月球表面物体的万有引力的数值，从而完成了月—地检验 C. 牛顿计算出了月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的，从而完成了月—地检验 D. 牛顿计算出了月球绕地球做圆周运动的加速度约为地球表面重力加速度的，从而完成了月—地检验 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．牛顿当时还没有测量出万有引力常量，后来卡文迪许测出的万有引力常量，所以牛顿并没有计算出地球对月球的万有引力的数值和月球对月球表面物体的万有引力的数值，故AB错误；‎ C．对任一物体在星球表面受到的重力等于星球对物体的万有引力，即 - 18 -‎ 根据题意无法知道地球质量与月球的质量关系以及地球半径与月球的半径关系，故无法求出月球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度的大小关系，故C错误；‎ D．设物体质量为m，地球质量为M，地球半径为R，月球轨道半径r=60R，物体在月球轨道上运动时的加速度为a，由牛顿第二定律 地球表面物体重力等于万有引力 联立解得 故D正确。‎ 故选D。‎ ‎2. 如图所示。直线表示甲物休从A地向B地运动的图象，折线表示同时开始运动的乙物体静止从A地向B地运动的v-t图象。下列说法正确的是（　　）‎ A. 在0-1s内，甲乙两物体的加速度大小相等 B. 在1-3s内，乙物体处于静止状态 C. 在t=3s时，甲、乙两物体相遇 D. 在t=3s时，甲、乙两物体机距最远 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．在0-1s内，甲物体的加速度 在0-1s内，甲乙两物体的加速度 - 18 -‎ 所以，在0-1s内，甲乙两物体的加速度大小不相等，故A错误；‎ B．由v-t图象可知，在1-3s内，乙物体以4m/s的速度做匀速直线运动，故B错误；‎ CD．由v-t图象可知，在t=3s时，甲、乙两物体速度相等，两者距离最远，故D正确，C错误；‎ 故选D。‎ ‎3. 如图所示，物体甲放究在水平地面上，通过路过定滑轮的轻绳与小球乙相连，整个系统处于静止状态。现对小球乙成加一个水平力F，使小球乙缓慢上升一小段距离，整个过程中物体甲保持静止，甲受到地面的摩擦力为f，支持力为N，则该过程中下列判断正确的是（　　）‎ A. f变大，F变大 B. f变小，F变大 C. N变小，F变小 D. N变大，F变小 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】以小球乙为研究对象受力分析,设绳与竖直方向的夹角为，根据平衡条件可得，水平拉力为 可见水平拉力F逐渐增大，‎ 绳子的拉力为 绳子的拉力也是逐渐减小，‎ 以物体甲为研究对象受力分析，根据平衡条件，物体甲受地面的摩擦力与绳子的拉力的水平方向的分力 - 18 -‎ 故摩擦力方向向左，不变，变大，N增大，则有 逐渐变大。‎ 故选A。‎ ‎4. 如图所示。“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。从绳恰好伸直到人第一次下降至最低点的过程中，下列说法正确的是（　　）‎ A. 人先处于失重状态后处于超重状态 B. 绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小 C. 绳恰好伸直'时，绳的弹性势能为零，人的动能最大 D. 人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】从绳恰好伸直到人第一次下降至最低点的过程中，刚开始时重力大于弹力，人向下做加速运动，后来重力小于弹力，人向下做减速运动，重力等于弹力时，速度最大。‎ A．先向下做加速运动，加速度向下，后向下做减速运动，加速度向上，所以人先处于失重状态后处于超重状态，故A正确；‎ B．在该过程中，拉力与运动方向始终相反，绳子的力一直做负功；由于人在下降中速度先增大后减小，则人的动能先增大后减小，故B错误；‎ C．绳子恰好伸直时，绳子的形变量为零，弹性势能为零；但此时弹力为0，速度不是最大，人的动能不是最大，故C错误；‎ D．人在最低点时，加速度的方向向上，此时绳子对人的拉力大于人受到的重力，故D错误。‎ - 18 -‎ 故选A。‎ ‎5. 从地面以初速度v斜向上抛出一物块，不计空气阻力。重力加速度为g，以地面为零势能面参考面，当物块的重力势能是动能的4倍时，物块离地面的高度为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】依题意知物体机械能守恒，初动能 重力势能恰好是动能4倍时，离地面高度设为h，则此时重力势能为mgh，则有 解得 故C正确，ABD错误。‎ 故选C。‎ ‎6. 一质点做匀加速直线运动，速度变化∆v时发生位移x1，紧接着速度变化同样的∆v时发生位移x2，则该质点的加速度大小为（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】发生所用的时间为 根据得 - 18 -‎ 解得 ABC错误，D正确。‎ 故选D。‎ ‎7. 如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角θ=45°。一条长度为L的轻绳一端固定在圆锥体的顶点O处，另一端拴着一小球。小球绕圆锥体的轴线在水平面内做匀速圆周运动，恰好对锥体侧面无压力。已知重力加速度为g，小球可看作质点，不计空气阻力。则该小球的线速度大小为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】当物体离开锥面时，有 联立解得 A正确，BCD错误。‎ 故选A。‎ - 18 -‎ ‎8. 如图所示，人造卫星甲、乙分别绕地球做匀速圆周运动，卫星甲、乙轨道平面互相垂直，乙的轨道半径是甲轨道半径的倍，某时刻两卫星和地心在同一直线上，且乙在甲的正上方（称为相遇）。在这以后，甲运动6周的时间内，它们相遇了（　　）‎ A. 1次 B. 2次 C. 3次 D. 4次 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】对于卫星，根据万有引力提供向心力 可得 根据题意知乙的轨道半径是甲轨道半径的倍，可得 故在甲运动6周的时间内，乙转动1.2圈；从图示时刻开始，乙转半圈时，甲转动2.5圈，相遇一次；此后每次乙转动半圈，两个卫星就相遇一次；故一共相遇2次，故B正确，ACD错误。‎ 故选B。‎ 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。‎ ‎9. 如图所示，将一内壁光滑的半圆形槽置于光滑水平面上，槽的左侧紧靠固定的竖直墙壁。将一小球自左端槽口处由静止释放。到第一次运动至槽内右侧最高点过程中，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）‎ - 18 -‎ A. 从释放到运动到最低点的过程中，小球的机械能不变 B. 从释放到运动到最低点的过程中，小球的机械能减小 C. 从最低点向右侧最高点运动的过程中，小球的机械能不变 D. 从最低点向右侧最高点运动的过程中，小球的机械能减小 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．小球从释放到运动到最低点的过程中，槽没有动，对小球来说，只有重力做功，所以小球的机械能保持不变，故A正确，B错误；‎ CD．小球从最低点向右侧最高点运动的过程中，槽同时向右运动，半圆形槽对小球做负功，小球的机械能减小，故C错误，D正确。‎ 故选AD。‎ ‎10. 如图所示。用水平力F拉着三个相同的物块A、B、C在光滑水平面上一起运动。A、B间和B、C间两段绳的拉力TA和TB的大小分别为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】对ABC的整体 对BC的整体 ‎ ‎ 对C - 18 -‎ 故选BD。‎ ‎11. 如图所示。质量为3kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上，质量为2kg的物体B用细线悬挂，A、B间相互接触但无压力，重力加速度g=10m/s2。某时刻将细线剪断，则细线剪断瞬间（　　）‎ A. 物体A的加速度为零 B. 弹簧弹力大小为30N C. 物体B的加速度大小为6m/s2‎ D. 物体B对物体A的压力大小为12N ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．细线剪断瞬间，弹簧的弹力F仍然不变，有 对AB整体，它们具有共同的加速度，由牛顿第二定律可知 代入数据解得 故AC错误，B正确；‎ D．设物体B对物体A的压力大小为N，对物体A，由牛顿第二定律可知 解得 故D正确。‎ - 18 -‎ 故选BD。‎ ‎12. 某汽车在平直公路上紧急利车，其刹车过程可认为是匀减速直线运动。汽车的位置坐标x与汽车的速度v的x-v2图象如图所示。以汽车刚刹车时为计时起点，下列说法正确的是（　　）‎ A. 该汽车的加速度大小为0.9m/s2‎ B. 该汽车在t=3s时速度为0‎ C. 该汽车在前2s内的位移大小为4.2m D. 该汽车在t=1s时的位置坐标为1m ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图象可知，汽车做匀减速直线运动，，则 ，图线的斜率为 解得 该汽车的加速度大小为0.9m/s2，A正确；‎ B．由可得该汽车速度等于零时所用时间 B错误；‎ C．由公式得该汽车在前2s内的位移大小为 ‎ ‎ C正确；‎ D．汽车在1s内的位移大小为 ‎ - 18 -‎ 该汽车在t=1s时的位置坐标为2.55m，D错误。‎ 故选AC。‎ 三、非选择题：本题共6小题，共60分。‎ ‎13. 如图所示是某同学验证“做圆周运动的物体所受向心力大小与线速度关系”的实验装置。已知重力加速度为g。主要实验步骤如下：‎ ‎(1)用天平测出小钢球的质量m；‎ ‎(2)用游标卡尺测出小钢球直径d；‎ ‎(3)轻质细线一端与小钢球相连，另一端固定在拉力传感器上。小钢球静止时刚好位于光电门中央，用米尺量出线长L；‎ ‎(4)将小钢球拉到适当的高度处释放。测出小钢球通过光电门的时间t，小钢球经过光电门时的速度大小为_____。则此时小钢球向心力表达式F向=_____；‎ ‎(5)读出力传感器示数的最大值Fm。则向心力还可表示为F′向_____。对比F向和F′向的大小，可得出结论。‎ ‎【答案】 (1). (2). (3). Fm-mg ‎【解析】‎ ‎【详解】（4）[1][2]钢球的直径为d，钢球通过光电门时间为t，根据极短时间内的平均速度表示瞬时速度可知，钢球经过光电门的线速度为 - 18 -‎ 此时小钢球向心力表达式 ‎（5）[3]读出力传感器示数的最大值Fm。则向心力还可表示为 F′向= Fm-mg 对比F向和F′向的大小，可得出结论。‎ ‎14. 某同学利用重捶的自由落体运动验证机械能守恒定律。实验中：‎ ‎(1)实验室提供了铁架台、重锤、夹子、纸带等器材，为完成此实验，除了所给的器材，从图中还必须选取的实验器材是_____。（填字母代号）。‎ ‎(2)下列方法有助于减小实验设差的是_____。（填字母代号）。‎ A．在重锤的正下方地面铺橡胶垫 B．必须从纸带上第一个点开始计算验证机械能是否守恒 C．重复多次实验，重锤必须从同一位置开始下落 D．重锤的密度尽量大一些 ‎(2)实验中，质量为0.20kg的重锤拖着纸带自由下落，在纸带上打出一系列的点，O为打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，相邻两点之间还有一个点未画出，如图所示。已知打点计时着所用交流电的频率为50Hz，当地的重力加速度为9.80m/s2。从起点O到打下B点的过程中重锤的重力势能减少量∆Ep=_____J；此过程中重物动能的增加量∆Ek=_____J根据数据，该同学验证了机械能守恒定律。（计算结果均保留3位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). AD (2). D (3). 1.25 (4). 1.24‎ - 18 -‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]从图中还必须选取的实验器材是电火花打点计时器和刻度尺，故选AD；‎ ‎(2)[2]A．在重锤的正下方地面铺橡胶垫只是减小重锤与地面的碰撞，不能减小误差，选项A错误；‎ B．不一定必须从纸带上第一个点开始计算验证机械能是否守恒，选项B错误；‎ C．重复多次实验，重锤可从不同位置开始下落，选项C错误；‎ D．重锤的密度尽量大一些，可减小下落过程中阻力的影响，选项D正确。‎ 故选D。‎ ‎(3)[3]从起点O到打下B点的过程中重锤的重力势能减少量 ‎[4]打下B点时的速度 ‎ ‎ 此过程中重物动能的增加量 ‎15. 随着车流量的日益增多，交通问题不容忽视。如图所示，某科研小组在平直路面上研究车辆避碰问题，甲、乙两模型车同向匀速行驶，甲在前、乙在后，速度大小分别为25m/s和40m/s，当两车相距20m时乙以5m/s2的加速度开始刹车。甲车保持匀速运动，试通过计算分析两模型车是否会相撞。‎ ‎【答案】会相撞 ‎【解析】‎ ‎【详解】设恰好不相撞时两车的速度相等，即 v1+at=v2‎ 解得 t=3s 乙车前进的距离 - 18 -‎ 甲车前进的距离 s2=v2t=75m 因 s1-s2=22.5m>s0=20m 故两车会相撞。‎ ‎16. 动车组是把动力车与非动力车按照预定的参数组合在一起的。如图所示，某实验用动车组由4节动车和4节拖车组成。总质量为m=4×105kg。动车组可以提供的总额定功率P=9.6×106W，若动车组先以恒定加速度a=0.2m/s2由静止开始做匀加速直线运动，达到额定功率后保持功率不变再做变加速直线运动，直至动车组达到最大速度vm=60m/s并开始匀速行驶。行驶过程中所受阻力恒定。‎ ‎(1)求动车组在匀加速运动阶段总时问；‎ ‎(2)若动车组在变加速运动阶段的总时间为400s，求变加速运动的位移大小。‎ ‎【答案】(1) 200s；(2) 2.15×104m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)设动车组在运动中所受阻力为f，动车组的牵引力为F，动车组以最大速度匀速运动时 F=f 动车组总功率 P=Fvm 设动车组在匀加速阶段所提供的牵引力为F′，匀加速运动的末速度为v′，由牛顿第二定律有 F′-f=ma 动车组总功率 P=F′v′‎ 运动学公式 - 18 -‎ v′=at1‎ 解得匀加速运动的时间 t1=200s ‎(2)设动车组变加速运动的位移为x，根据动能定理 解得 x=2.15×104m ‎17. 在竖直墙壁的左侧水平地面上，放置一个边长为a正方体ABCD，在墙壁和正方体之间放置一半径R=1m。质量m=1.5kg的光滑球，正方体和球均保持静止，如图所示。球的球心为O，且O、B、D三点共线，正方体的边长a>R，正方体与水平地面的动摩擦因数，已知重力加速度g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。‎ ‎(1)求竖直墙壁对球的弹力大小；‎ ‎(2)改变正方体到墙壁之间的距离，当正方体的右侧面AB到墙壁的距离小于某值L时，则无论球的质量是多少，球和正方体都始终处于静止状态，且球没有掉落地面，求距离L。‎ ‎【答案】(1) 15N；(2)1.6m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由几何关系得 以球为研究对象，受力如图，小球受力平衡，墙壁对球的弹力 - 18 -‎ 解得 ‎(2)以正方体和球整体为研究对象竖直方向受重力（M+m）g和地面的支持力FN，‎ 水平方向受墙壁的弹力N2和地面的摩擦力Ff，根据平衡条件有 解得 无论球的质量是多少都必须满足以上条件，则 θ最大为θm=37°，此时L=R+sinθm 解得 L=16m ‎18. 如图所示，质量M=2kg的小车静止在光滑水平面上。上表面离地高度h=0.45m。右侧很远处有一个和小车等高、上表面光滑的障碍物A（厚度可忽略），BC是以恒定速率v0=12m/s顺时针转动的传送带，B点位于水平面上。有一可视为质点、质量m=1kg的物块，以v1=6m/s的速度从左端冲上小车，同时对小车施加一水平向右的恒力，当物块滑到小车最右端时，二者恰好共速，这时撤掉恒力，然后小车撞到障碍物A后立即停止运动，物块沿水平方向飞出，在B点刚好无碰撞地切入传送带，并沿着传送带下滑。已知物块与小车间的动摩擦因数 - 18 -‎ ‎，与传送带间的动摩擦因数，传送带长度s=23m，与水平面的夹角θ=37°，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：‎ ‎(1)物块运动到B点时的速度大小；‎ ‎(2)由于摩擦物块与传送带间产生热量Q；‎ ‎(3)对小车施加的恒力F的大小。‎ ‎【答案】(1) 5m/s；(2) 6J；(3) 6N ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小车撞到障碍物A后物块做平抛运动，有 物块到达B点时竖直分速度大小为 vy=gt 速度与水平方向的夹角为37°，则物块到达B点的速度 v=vy/sin37°‎ 解得v=5m/s ‎(2)物块滑上传送带后先做匀加速运动，设加速度为a1，据牛顿第二定律得 mg（sin37+μ2cos37°）=ma1‎ 物块速度从v增大到传送带速度的时间为 位移 以上式子解得x1=8.5m 共速后，由于mgsin37°>μ2mgcos37°，所以物块继续匀加速运动，加速度大小为 a2=g（sin37°－μ2cos37°）‎ 根据运动学公式得 - 18 -‎ s-x1=v0t2+‎ 解得t2=1s（另一负值舍去）‎ 物块在传送带上由于摩擦产生的内能为 Q=μ2mgcos37°·[（v0t1－x1）+（s－x1－v0t2）]‎ 代入数据解得Q=6J ‎(3)物块离开小车时的速度 设物块在小车上滑行的加速度大小为am，则有 μ1mg=mam 设物块在小车上滑行的时间为t，则有 v′=v0－amt 设小车在此过程中的加速度大小为aM，则有 v′=aMt 对小车，由牛顿第二定律得 F+μ1mg=MaM 以上式子解得F=6N - 18 -‎