湖南省衡阳市县上峰中学2021年高三物理测试题含解析

湖南省衡阳市县上峰中学2021年高三物理测试题含解析一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意1.（单选）如图，重量为G的物体A在水平向左大小为F的恒力作用下．静止在倾角为α的光滑斜面上．下列关于物体对斜面压力N大小的表达式，正确的是（）A．N=B．N=C．N=Gsinα+FcosαD．N=Gtanα参考答案：考点：牛顿第二定律；物体的弹性和弹力．版权所有专题：牛顿运动定律综合专题．分析：对物体A受力分析，用合成法求解出斜面对物体A的支持力，进一步得出物体对斜面的压力．解答：解：对物体A受力分析，受推力F、重力G、支持力N，如图：根据共点力平衡条件，推力和重力的合力应该与支持力等值、反向、共线，结合几何关系，有F=GtanαN=N=N=将推力和重力正交分解，如图：根据共点力平衡条件，有：Gsinα=FcosαN=Fsinα+Gcosα由于物体对斜面压力等于斜面对物体的支持力故选：AB．点评：对于共点力平衡问题可以用合成法求解，也可以用分解法求解，还可以用正交分解法求解．2.(多选)宇宙中的有些恒星可组成双星系统。它们之间的万有引力比其它恒星对它们的万有引力大得多，因此在研究双星的运动时，可以忽略其它星球对它们的作用。已知S1和S2构成一个双星，它们在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点O做匀速圆周运动。S1的质量是S2质量的k倍（k>1），下列判断正确的是A．S1、S2的角速度之比为1∶k

B．S1、S2的线速度之比为1∶kC．S1、S2的加速度之比为1∶k

D．S1、S2所受的向心力大小之比为k∶1参考答案：BC（提示：双星受到的向心力大小相同，角速度相同；F=mω2r，r∝1/m，v=ωr∝r）3.（多选）如图（甲）所示，水平传送带以恒定速率运行，某时刻（t=0）小物块从与传送带等高的光滑平台A处滑上传送带，小物块运动的v﹣t图象（以地面为参考系）如图（乙），g取10m/s2，则（）A．传送带的速率为v2B．2.0s时物块所受摩擦力为0C．物块在1.0s、2.5s时所受的摩擦力相同D．在传送带上观察者看来，t=2.0s时物块静止参考答案：解：A、由速度图象分析物体的运动过程：0﹣2s时间内木块向左匀减速直线运动，2﹣3s物体向右做匀加速运动，3﹣4s向右做匀速运动．可知，传送带的速率为v2．故A正确．B、摩擦力提供问题运动的合外力，加速度恒定不等于零，2.0s时物块所受摩擦力不为零，物块在1.0s、2.5s时所受的摩擦力相同，故B错误C正确；D、在传送带上观察者看来，t=2.0s时物块向左运动．故D错误．故选：AC．4.一质量为2kg的物体,在水平恒定拉力的作用下以某一速度在粗糙的水平面上做匀速运动,当运动一段时间后,拉力逐渐减小,且当拉力减小到零时,物体刚好停止运动,图中给出了拉力随位移的变化的关系图象.则根据以上信息可以精确得出或估算得出的物理量有(

)A.物体与水平面间的动摩擦因数

B.合外力对物体做的功C.物体匀速运动时的速度D.物体运动的时间参考答案：ABC5.在地面上竖直向上抛出一个小球，如果考虑空气的阻力，并认为空气阻力恒定。设上升和下降过程中，重力的平均功率大小分别为P1，P2，经过同一个点时（不是最高点）的空气阻力的功率大小分别为P3和P4，那么（

）A．P1>P2

B．P1<P2

C．P3>P4

D．P3<P4

参考答案：AC二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.伽利略通过研究自由落体和物块沿光滑斜面的运动，首次发现了匀加速运动规律。伽利略假设物块沿斜面运动与物块自由下落遵从同样的法则，他在斜面上用刻度表示物块滑下的路程，并测出物块通过相应路程的时间，然后用图线表示整个运动过程，如图所示。图中OA表示测得的时间，矩形OAED的面积表示该时间内物块经过的路程，则图中OD的长度表示

。P为DE的中点，连接OP且延长交AE的延长线于B，则AB的长度表示

。参考答案：答案：平均速度

物块的末速度解析：匀变速直线运动的v-t图像所围面积表示位移，中位线表示平均速度。最高点的纵坐标表示末速度。7.如图所示，轻绳一端系在质量为m的物体A上，另一端与套在粗糙竖直杆MN上的轻圆环B相连接．现用水平力F拉住绳子上一点O，使物体A及圆环B静止在图中虚线所在的位置．现稍微增加力F使O点缓慢地移到实线所示的位置，这一过程中圆环B仍保持在原来位置不动．则此过程中，圆环对杆摩擦力F1___

_____(填增大、不变、减小)，圆环对杆的弹力F2___

_____(填增大、不变、减小)。参考答案：不变，增大，8.如图，宽为L的竖直障碍物上开有间距d=0.6m的矩形孔，其下沿离地高h=1.2m，离地高H=2m的质点与障碍物相距x．在障碍物以v0=4m/s匀速向左运动的同时，质点自由下落．为使质点能穿过该孔，L的最大值为0.8m；若L=0.6m，x的取值范围是0.8≤x≤1m．m．（取g=10m/s2）参考答案：考点：平抛运动．专题：平抛运动专题．分析：根据自由落体运动的公式求出小球通过矩形孔的时间，从而通过等时性求出L的最大值．结合小球运动到矩形孔上沿的时间和下沿的时间，结合障碍物的速度求出x的最小值和最大值．解答：解：小球做自由落体运动到矩形孔的上沿的时间s=0.2s；小球做自由落体运动到矩形孔下沿的时间，则小球通过矩形孔的时间△t=t2﹣t1=0.2s，根据等时性知，L的最大值为Lm=v0△t=4×0.2m=0.8m．x的最小值xmin=v0t1=4×0.2m=0.8mx的最大值xmax=v0t2﹣L=4×0.4﹣0.6m=1m．所以0.8m≤x≤1m．故答案为：0.8，0.8m≤x≤1m．点评：解决本题的关键抓住临界状态，运用运动学公式进行求解．知道小球通过矩形孔的时间和障碍物移动L的最大值时间相等．9.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图19所示，经0.6s时间质点a从t=0开始第一次到达波峰位置，则这列波的传播速度为

m/s，质点b第一次出现在波谷的时刻为

s。参考答案：5

1.4因为a第一次到波峰的时间为=0.6，T=0.8s，波长λ=4m，由v==5m/s。波传到8m处的时间为一个T，又经到波谷，所以时间t=T+=1.4s。10.（4分）我国科学家经过艰苦努力，率先建成了世界上第一个全超导托克马克试验装置并调试成功。这种装置被称为“人造太阳”，它能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续的输出能量，就像太阳一样为人类提供无限清洁能源。在该装置内发生的核反应方程是，其中粒子X的符号是

。已知的质量是m1，的质量是m2，的质量是m3，X的质量是m4，光速是c，则发生一次上述聚变反应所释放的核能表达式为

。参考答案：或者n或者中子（2分）（2分）11.科技馆里有一个展品，该展品放在暗处，顶部有一个不断均匀向下喷射水滴的装置，在频闪光源的照射下，可以看到水滴好像静止在空中固定的位置不动，如图所示．某同学为计算该装置喷射水滴的时间间隔，用最小刻度为毫米的刻度尺测量了空中几滴水间的距离，由此可计算出该装置喷射水滴的时间间隔为（g取10m/s2）

s，图中第2点速度为

m/s.参考答案：第1滴水滴与第2滴水滴的间距为，第2滴与第3滴的间距为，所以相邻水滴间距之差为根据公式可知，该装置喷射水滴的时间间隔为，第二点速度。12.（4分）在光滑的水平面上有甲、乙两个物体发生正碰，已知甲的质量为1kg，乙的质量为3kg，碰前碰后的位移时间图像如图所示，碰后乙的图像没画，则碰后乙的速度大小为

m/s，碰撞前后乙的速度方向

（填“变”、“不变”）参考答案：

0.1

不变13.如图所示，实线是一列简谐横波在t1时刻的波形图，虚线是在t2=(t1＋0.2)s时刻的波形图．若波速为35m/s，则质点M在t1时刻的振动方向为

；若在t1到t2的时间内，M通过的路程为1m，则波速为

m/s．参考答案：向下25三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.(2)一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下，如果增大气体体积，气体压强将如何变化？请你从分子动理论的观点加以解释．如果在此过程中气体对外界做了900J的功，则此过程中气体是放出热量还是吸收热量？放出或吸收多少热量？(简要说明理由)参考答案：一定质量的气体，温度不变时，分子的平均动能一定，气体体积增大，分子的密集程度减小，所以气体压强减小．一定质量的理想气体，温度不变时，内能不变，根据热力学第一定律，当气体对外做功时气体一定吸收热量，吸收的热量等于气体对外做的功，即900J.15.（选修模块3－4）如图所示是一种折射率n=1.5的棱镜用于某种光学仪器中。现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上，入射角的大小。求光在棱镜中传播的速率及此束光线射出棱镜后的方向（不考虑返回到AB面上的光线）。

参考答案：解析：由得（1分）

由得，（1分）

由＜，可知C＜45°（1分）

而光线在BC面的入射角＞C，故光线在BC面上发生全反射后，垂直AC面射出棱镜。（2分）

四、计算题：本题共3小题，共计47分16.（10分）如图所示，一质量为M的平板车B放在光滑水平面上，在其右端放一质量为m的小木块A，m＜M，A、B间动摩擦因数为μ，现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v0，使A开始向左运动，B开始向右运动，最后A不会滑离B，求：（1）A、B最后的速度大小和方向．（2）从地面上看，小木块向左运动到离出发点最远处时，平板车向右运动的位移大小．参考答案：见解析解：（1）A刚好没有滑离B板，表示当A滑到B板的最左端时，A、B具有相同的速度，设此速度为v，A和B的初速度的大小为v0，则据动量守恒定律可得：Mv0﹣mv0=（M+m）v解得：v=v0，方向向右（2）从地面上看，小木块向左运动到离出发点最远处时，木块速度为零，平板车速度为v'，由动量守恒定律得

Mv0﹣mv0=Mv'这一过程平板向右运动S，解得s=答：（1）A、B最后的速度大小为，方向向右；（2）平板车向右运动的位移大小为．17.如图所示，AB是固定在竖直平面内半径为R的光滑半圆弧，CD是与AB在同一竖直平面内半径为1.5R的1/4光滑圆弧轨道，其底端D切线水平，且与AB弧圆心O1等高．现将质量为m的小球（可视为质点）从圆弧CD上与圆心O2等高的C处由静止开始释放，小球落进半圆弧AB并与之内壁碰撞，并以原速率返回，结果小球刚好能回到D点并能沿DC弧返回C处。求：（1）小球刚滑到D点时，对D端的压力大小；

（2）DO1的长度；（3）小球与圆弧AB的内壁碰撞时的速度大小。参考答案：解：（1）选取D所在平面为零重力势能参考面，由机械能守恒有：

①

则②小球运动到D点时应用牛顿第二定律有：③解②③两式得：

由牛顿第三定律可得：小球对D点的压力大小为3mg。（2）要使小球能按原路反弹回去，小球必须垂直打在圆弧上，设击点为E，连接O1E，此为过E点的切线，过E作AB垂线，交点为F，则O1为DF的中点，由平抛运动的知识有：，

在直角中，由勾股定理有，

解得：，DO1=O1F=（3）平抛运动的初速为，竖直方向的末速度为：故所求的速度大小为：18.参考答案：(1