天津市第一中学2021届高三物理上学期第二次月考试题.doc

天津市第一中学2021届高三物理上学期第二次月考试题

天津市第一中学2021届高三物理上学期第二次月考试题

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天津市第一中学2021届高三物理上学期第二次月考试题

本试卷分为第 I 卷（选择题）、第 II 卷（非选择题）两部分，共 100 分，考试用时
60 分钟。考生务必将答案涂写规定的位置上，答在试卷上的无效。 祝各位考生考试顺利!
第 I 卷

一、单项选择题
1．行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞 后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的 是（ ）
A．增加了司机单位面积的受力大小 B．减少了碰撞前后司机动量的变化量 C．将司机的动能全部转换成汽车的动能 D．延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积
2．一个小男孩从楼上窗台突然坠落。幸运的是，楼下老伯高高举起双手接住了孩子，孩 子安然无恙。假设从楼上窗台到老伯接触男孩的位置高度差为 h＝20 m，老伯接男孩的整 个过程时间约为 0.2 s，则(忽略空气阻力，g 取 10 m/s2) （ ） A.男孩接触老伯手臂时的速度大小为 25 m/s
B.男孩自由下落时间约为 4 s C.老伯接男孩的整个过程，男孩处于失重状态 D.老伯手臂受到的平均作用力是男孩体重的 11 倍
3．宇宙中有两颗相距无限远的恒星 s1、s2，半径均为 R0.图示分别是两 颗恒星周围行星的公转周期 T2 与公转半径 r3 的关系图象，则( ) A．恒星 s1 的质量大于恒星 s2 的质量
B．恒星 s1 的密度大于恒星 s2 的密度
C．恒星 s1 的第一宇宙速度大于恒星 s2 的第一宇宙速度 D．距两恒星表面高度相同的行星，s1 的行星向心加速度较小
4．分析下列三种情况下各力做功的正负情况：(1)如图甲所示，光滑水平面上有一光滑斜 面体 b，物块 a从斜面顶端由静止开始下滑的过程；(2)人造地球卫星在椭圆轨道上运行， 由图乙中的 a点运动到 b点的过程；(3)小车 M静止在光滑水平轨道上，球 m用细线悬挂 在车上，由图丙中的位置无初速地释放，小球下摆的过程．下列说法正确的是( ) A．物块 a下滑过程中斜面对物块不做功
B．万有引力对卫星做正功 C．小球下摆过程绳的拉力对小球做负功
D．绳的拉力对小车做负功
5．如图所示，光滑的水平面上有一小车，以向右的加速度 a做匀加速运动，车内两物体 A、B质量之比为 2∶1，A、B间用弹簧相连并放在光滑桌面上，B通 过质量不计的轻绳与车相连。剪断轻绳的瞬间，A、B的加速度大小分
别为( )
A．a、0 B．a、a
C．a、2a D．0、2a
6．利用直升机抢救伤员经常在应急遇险中发挥重要的作用。假设直升机放下绳索吊起伤 员后(如图甲所示)，竖直方向的速度图象和水平方向的位移图象分别如图乙、丙所示，则 ( )
A．绳索中拉力可能倾斜向上 B．伤员一直处于失重状态 C．在地面上观察到伤员的运动轨迹是一条倾斜向上的直线 D．绳索中拉力先大于重力，后小于重力

7．一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为 m的重物，当重物的速度为 v1 时，起重 机达到额定功率 P.以后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到达到最大速度 v2 为 止，则在整个过程中，下列说法正确的是(重力加速度为 g)( )
P
A．钢绳的最大拉力为 mg B．钢绳的最大拉力为

v1＋v2
C．重物的平均速度大小为
v1
P
D．重物匀加速运动的加速度大小为 －g
2 v1
8．如图所示，一块足够大的光滑平板能绕水平固定轴 MN调节其与水平面所成的倾角α. 板上一根长为 L＝0.50 m 的细绳，它的一端系住一质量为 m＝0.1 kg 的小球，另一端固定 在板上的 O点，当平板的倾角固定为α时，先将细绳平行于水平轴 MN拉直，然后给小球 一沿着平板并与细绳垂直的初速度 v0＝3.0 m/s.重力加速度 g取 10 m/s2，cos 53°＝
0.6，若小球能在板上做圆周运动，则下列说法正确的是( ) A．当倾角α＝0°时，细绳中的拉力大小为 18 N
B．当倾角α＝37°时，小球通过最高点时细绳拉力为零 C．当倾角α＝90°时，小球可能在竖直面内做圆周运动 D．当倾角α＝30°时，小球通过最低点时细绳拉力大小为 4.3 N

二、多项选择题
9． 嫦娥五号已于 11 月 24 日在海南文昌航天发射场升空，前往月球执行采样返回任务。 按照计划，嫦娥五号将在吕姆克山附近地区着陆，获取大约 2 公斤重的月球样本，并带着 月壤返回地球，科学家们希望通过月球土壤样品，揭开月球更多的神秘面纱。 “嫦娥五 号”要面对月球轨道的交会对接、月面采样、月面起飞和高速返回等四个主要技术难题， 要进行多次变轨飞行。如图所示是“嫦娥五号”绕月球飞行的三条轨道，1 轨道是贴近月 球表面的圆形轨道，2 和 3 轨道是变轨后的椭圆轨道。A点是 2 轨道
的近月点，B点是 2 轨道的远月点，“嫦娥五号”在 1 轨道的运行速率 为 1.8 km/s，则下列说法正确的是( )
A．“嫦娥五号”在 2 轨道经过 A点时的速率一定大于 1.8 km/s B．“嫦娥五号”在 2 轨道经过 B点时的速率一定小于 1.8 km/s C．“嫦娥五号”在 3 轨道所具有的机械能小于在 2 轨道所具有的机械能 D．“嫦娥五号”在 3 轨道所具有的最大速率小于在 2 轨道所具有的最大速率
10．飞机飞行时除受到发动机的推力外，还受到重力和机翼的升力，机翼的升力垂直于机 翼所在平面向上。当飞机在空中盘旋时机翼向内侧倾斜(如图所示)，以保证除发动机推力 外的其他力的合力提供向心力。设飞机以速率 v在水平面内做半径
为 R的匀速圆周运动时机翼与水平面成θ角，飞行周期为 T，则下列 说法正确的是( )
A．若飞行速率 v不变，θ增大，则半径 R增大
B．若飞行速率 v不变，θ增大，则周期 T增大 C．若θ不变，飞行速率 v增大，则半径 R增大 D．若飞行速率 v增大，θ增大，则周期 T可能不变
11．如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为 m 的圆环，圆环与竖直放置的轻质 弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的 A 点，弹簧处于原
长 h。让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零。则在圆环下滑 过程中（ ）
A.圆环、弹簧与地球组成的系统机械能守恒 B.弹簧的弹性势能先减小后增大
C.弹簧的弹性势能变化了 mgh
D.弹簧与光滑杆垂直时圆环动能最大
12．一物块在高 3.0 m、长 5.0 m 的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能 随下滑距离 s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取 10 m/s2。则（ ） A．物块下滑过程中机械能不守恒
B．物块与斜面间的动摩擦因数为 0.5
C．物块下滑时加速度的大小为 6.0 m/s2
D．当物块下滑 2.0 m 时机械能损失了 12 J

三、填空实验题
第 II 卷

13．在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究：
（1）为猜想加速度与质量的关系，可利用图 1 所示装置进行对比实验。两小车放在水平 板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静 止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。对比两小车的位 移，可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件，下列正确的是： (选填选项前 的字母)。
A．小车质量相同，钩码质量不同 B．小车质量不同，钩码质量相同 C．小车质量不同，钩码质量不同

（2）某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系，通过实验并得到测量小车加速度 a 的纸 带如图 2 所示。纸带上 3 个相邻计数点的间距为 S1、S2 和 S3。用米尺测量 s 1、s 3 的间 距，由图可读出 S1=24.3mm，S3= mm。已知打点计时器打点周期为
0.02s，利用 S1、S3 计算小车加速度 a= m/s2.（计算结果保留三位有效数字）

图

（3）在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。为了简化“力”的测 量，下列说法正确的是： （选填选项前的字母）。

A．使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力
B．若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力
C．无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都等于绳的拉力 D．让小车的运动趋近于匀速运动，砂和桶的重力才近似等于绳的拉力
14．某实验小组成员用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。他们在气垫导轨的 A位置安装了一个光电门，带有遮光条的滑块与钩码相连，实验时，每次滑块都从 B位置 由静止释放。

(1)关于实验中的要求，不需要的是 A．滑块和遮光条的质量远大于钩码的质量 B．应使细线与气垫导轨平行
C．位置 A、B间的距离适当远些

(2)调节气垫导轨水平后，由静止释放滑块，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间 为 t，测得滑块质量为 M，钩码质量为 m，A、B间的距离为 L，遮光条宽度为 d，在实验 误差允许范围内，钩码减小的重力势能 mgL与 （用直接测量的物理量符号表 示）相等，则机械能守恒。
(3)多次改变钩码的质量 m，滑块每次在位置 B由静止释放，记录每次遮光条通过光电门
的时间 t，作出 t 2 - 1 图像，如果作出的图像是一条直线，图像与纵轴的截距等于 _，
m
图像的斜率等于 _，则机械能守恒定律同样得到验证。
四、计算题
15． 2020 年 3 月，中国“天眼”FAST 在武仙座球状星团中发现了一个脉冲双星系统， 由颗脉冲星与白矮星组成，这是 FAST 首次发现的脉冲双星系统。设该双星系统中的两星 S1、S2 的质量分别为 m和 2m，两星间距为 L，在相互间万有引力的作用下，绕它们连线 上的某点 O转动。已知引力常量 G，忽略其他星球对两星的影响，求
(1)S1、S2 两星之间的万有引力大小； (2)S2 星到 O点的距离； (3) 它 们 运 动 的 周 期。

16．如图所示，AB为长 L0=2m 的粗糙水平轨道，MD为光滑水平轨道，圆 O为半径
R=0.45m 的下端不闭合的竖直光滑圆轨道，它的入口和出口分别与 AB和 MD在 B、M 两点水平平滑连接。D点右侧有一宽 x0=0.9m 的壕沟，壕沟右侧的水平面 EG比轨道 MD 低 h=0.45m。质量 m=0.2kg 的小车（可视为质点）能在轨道上运动，空气阻力不计，g 取 10m/s2。
（1）将小车置于 D点出发，为使小车能越过壕沟，至少要使小车具有多大的水平初速 度？
（2）将小车置于 A点静止，用 F=1.9N 的水平恒力向右拉小车，F作用的距离最大不超 过 2m，小车在 AB轨道上受到的摩擦力恒为 f=0.3N，为了使小车通过圆轨道完成圆周运 动进入 MD轨道后，能够从 D点越过壕沟，力 F的作用时间应满足什么条件？（本问结果 可保留根号）

17.如图所示，5 块完全相同的长木板依次紧挨着放在水平地面上，每块木板的长度为
l=0.5m，质量为 m=0.6kg.在木板 1 的最左端放置一质量为 M=1kg 的小物块，已知小物 块与长木板间的动摩擦因数为=0.2，长木板与地面间的动摩擦因数=0.1，设最大静
摩擦力与滑动摩擦力相等，现给物块水平向右的初速度 v0=3m/s，使其从木板最左端向右
2
滑动，则（重力加速度 g取 10 m/s ）。
（1）当物块在木块 1 上滑动时，求地面对这 5 个木块总的摩擦力大小；
（2）由计算分析小物块滑至哪块长木板时，长木板才开始在地面上滑动，并求出物块相 对于木板静止时在木板上的位置； （本问结果可保留分数形式）
（3）在上述滑行过程中，当物块滑到与某块木板共速时，立即给该木板施加一水平向右 的推力 F=5.1N，为保证物块不从该木板滑出，求该力施加的最长时间。（本问结果可保留 根号）

参考答案：

1．D
2．D

3．D
4．C
5．C
6．D
7．B
13．B 47.0
8．B
1.14

AD
9．AB
10．CD
11．AC
12．AB

14．A

15．
( m + M ) d 2
2t 2

2Gm2 1
d 2
2gL
Md 2
2gL

L
【答案】(1)
L2
；(2)
3
L ；(3) 2πL

3Gm

(1)根据万有引力定律，有

F万 =
GMm r 2
2Gm 2
=
L2

(2)设 O点距 S2 星的距离为 x，双星运动的周期为 T，由万有引力提供向心力，对于 S2 星

有

2Gm2
L2

= 2mx
4π2
T 2

对于 S1 星有

2Gm2
L2

= m(L - x)
4 π2
T 2

计算得


x = 1 L
3

(3)将 x代入

2Gm2
L2

= 2mx
4π2
T 2

解得双星周期为


T = 2πL


L
3Gm
16．
【答案】（1） vD = 3 m/s
（2）设小车恰好能过圆轨道最高点 C，设此时速度为 vC，有

v 2
m c
mg= R ④
设小车到达 D 点速度为 vD1，由 C—D 机械能守恒：
1 1
2 mvc +2mgR= 2 mvD1
2 2

小车由 A—D，设 F作用距离为 L，由动能定理

1
2
FL – fL0= 2 mvD1 ⑦
F - f
a= m

1
2
设 F作用最短时间为 t1，由运动学公式得 L= 2 at1 ⑨

6
由⑥⑦⑧⑨得 t1= 4

3
s 或 8 ⑩

1
2
设最长时间为 t2，L0= 2 at2

2
由⑧ 得 t2= 2 s

6 2
所以：F作用时间为 4
s≤t≤ 2 s

17.
【答案】（1）木块受到的摩擦力为：
f1=μ1Mg=0.2×1×10=2N
5 个木板的总的最大静摩擦力：
f2=μ2（Mg+5mg）=0.1×（10+5×0.6×10）=4N
由于 f1＜f2，故这 5 个木板保持静止状态，故地面对木块的总摩擦力为 2N；
（2）设当物块滑到第 n 块木板时，木板才开始运动，故：
μ1Mg＞μ2[M+（6-n）m]g
解得：n＞4.3
即物块滑上第 5 块木板时，木板才开始在地面上滑动； 设物块刚滑上第 5 块木板的速度为 v1，则：

解得：
v1=1m/s
在此过程中，物块发生的位移为 S1，有：

解得：

木板 5 的位移为 S2，则：

解得：

故滑块滑上木板相对静止时，距离木板左端：
d=
（3）对木板做受力分析可知： ma1=F-μ1Mg-μ2（M+m）g 解得：
木块相对滑板向右加速滑动 当撤去外力后，对木板受力分析，有：Ma2=μ1Mg+μ2（M+m）g 解得： 此时木板相对滑块向右减速
显然，当两者再次共速时滑块恰好运动到木板最左端，是力 F 作用在木板上保证滑块不滑
出的最长时间的临界条件；
设加速过程的时间为 t1，减速过程的时间为 t2，滑块的总位移为 x1，木板的总位移为 x2；

x2-x1=d
又 v2+μ1g（t1+t2）=v2+a1t1-a2t2
联立解得：

答：（1）当物块在木块 1 上滑动时，求地面对这 5 个木块总的摩擦力大小为 2N；
（2）由计算分析小物块滑至第 5 块长木板时，长木板才开始在地面上滑动，物块相对于 木板静止时在木板上距离木板左端m；
（3）该力施加的最长时间为．

说明： 分值计划
选择 4 分*12=48 分 填空实验 =14 分
计算题 10 分 13 分 15 分