2021年秋季高三物理开学摸底考试卷01山东专用（解析版）

2021年秋季高三开学摸底考试卷01

班级姓名分数

（考试时间：90分钟试卷满分：100分）

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.新型冠状病毒感染的肺炎疫情发生以来，全国人民同舟共济、众志成城，打响了一场没有硝烟的

疫情阻击战。如果将“总确诊病例人数的增加”类比成运动学中的“加速”，将“总确诊病例人数的减少”

类比成运动学中的“减速”，将增加和减少的快慢类比成“加速度”，据此，”确诊人数增加出现减缓趋

势''可以类比成运动学中的（）

A.速度增大，加速度减小

B.速度增大，加速度增大

C.速度减小，加速度增大

D.速度减小，加速度减小

【答案】A

【解析】

“确诊人数增加出现减缓趋势”相当于加速度减小，但总确诊人数还在增加，相当于加速度与速度方

向相同，速度仍然在增大。

故选A1,

2.中国军队于2020年9月21日至26日派员赴俄罗斯阿斯特拉罕州参加“高加索2020”战略演习，演

习中某特种兵从空中静止的直升飞机上，抓住一根竖直悬绳由静止开始下滑，其运动的速度随时间

变化的图像如图所示，与时刻特种兵着地，关于该特种兵，下列说法正确的是（）

A.04时间内处于超重状态

B.G时间内所受阻力越来越大

c.r,时间内的平均速度1=乜署

D.0L时间内合外力的冲量为零

【答案】B

【解析】

A.04时间内物体向下加速，所以加速度方向向下，属于失重状态，A错误。

B.r,々时间内物体向下减速，根据牛二则有

f-mg=ma

图像斜率增加，加速度增加，阻力增加，B正确。

C.tt芍时间内不属于匀变速直线运动，所以无法使用

2

来求平均速度，C错误。

D.合外力的冲量等于物体动量的变化量，由于0弓时间内速度的变化量不为。，所以动量的变化

量也不为0,D错误。

故选B。

3.在某星球表面，宇航员将小球以一定初速度竖直向上抛出做匀变速直线运动，由传感器和计算机

测绘出小球运动的XT图象如图中曲线”所示，直线〃是过曲线”上坐标点尸（2s,15m）的切线,

且直线b交x轴于尸5m处，下列说法正确的是（）

A.质点在40时刻的速度大小为5m/sB.质点在u4s时刻的速度大小为2.5m/s

C.质点在0~4s时间内的平均速度大小为5m/sD.质点在任意2s内速度变化量为2.5m/s

【答案】C

【解析】

A.?=2s末质点的速度等于尸点切线的斜率，即

第2页，共22页

v=^^m/s=5m/s

2

由位移公式逆向列式得

15=5x2+—ax2?

2

解得质点的加速度

a—2.5m/s2

则质点在，=0时刻的速度大小为

v0=v+at=\Om/s

所以A错误;

B.质点在f=4s时刻的速度大小为

M=%一〃=0

所以B错误：

C.质点在0~4s时间内的平均速度大小等于2s末的速度5m/s,所以C正确；

D.质点在2s内速度变化量为

Av=at=5m/s

所以D错误；

故选C。

4.如图所示，光滑的轻滑轮通过支架固定在天花板上，一足够长的细绳跨过滑轮，一端悬挂小球儿

另一端与套在水平细杆上的小球。连接，小球6的质量是小球。的2倍。在水平拉力尸作用下小球

。从图示虚线（最初是竖直的）位置开始缓慢向右移动至6=30°（细绳中张力大小视为不变）。小球

A.一直增大B.一直减小C.始终不变D.无法确定

【答案】A

【解析】

第3页，共22页

设。的质量为"7,则%的质量为2,“；以〃为研究对象，竖直方向受力平衡，可得绳子拉力始终等于

人的重力，即

T=2mg

T保持不变。

以a为研究对象，〃受到重力、细绳的拉力八支持力和摩擦力、水平拉力，受力如图所示

与w加g

yrmg

设绳子与水平方向夹角为氏支持力

FN=2mgsin0-mg

向右缓慢拉动的过程中，。角逐渐减小，水平方向

F=f+2mgcos0

又

联立求得

F=2mg(cos。"sin。)一jumg

因为〃=等，利用数学知识可得

(cos0+/JsinO)=sin(60+0)

即

F=—^―mgsin(60+9)-/jmg

。从90减小到30,则sin(60+。)逐渐增大,所以F将一直增大。

故选A»

5.如图，水平面上固定光滑圆弧面48。，水平宽度为L高为〃且满足力》入小球从顶端A处由

静止释放，沿弧面滑到底端。经历的时间为f,若在圆弧面上放一光滑平板AC。，仍将小球从A

第4页，共22页

点由静止释放，沿平板滑到。的时间为（）

A

L

6

A.tB.-/c.-tD.鸣

71717T

【答案】B

【解析】

设该圆弧对应的半径为七小球沿光滑圆弧面ABD运动到底端的时间相当于摆长为R的单摆周期的

；则有

4

42Vg

小球光滑斜面acn滑到D的时间为八根据等时圆原理可得

所以

.4

t=—t

71

故选Ba

6.某同学参加学校的跳远比赛，其运动轨迹可以简化为如图所示,，该同学以速率V沿与水平地面成某

一角度方向跳出，运动过程中离开地面的最大高度为”=等，

若该同学可视为质点，不计空气阻

力，重力加速度为g,则该同学本次跳远的成绩为（）

124V2型c型c9V2

D.——

'25g<25g-25g25g

【答案】A

【解析】

设速度V与水平方向夹角为仇则

（vsiiW

第5页，共22页

运动时间

2vsin0

水平位移

x=vcos^-r

联立解得

故选Ao

7.从“玉兔”登月至U“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。已知火星质量约

为月球的9倍，半径约为月球的2倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍。在着陆前，“祝

融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时，"祝融''与“玉兔”所受陆平台的作用

力大小之比为（）

A.9：1B.9：2C.36：1D.72：1

【答案】B

【解析】

悬停时所受平台的作用力等于万有引力，根据

kmM

F=G^

可得

%融一C"火祝融.G"月“上衣兔二9x2=9

孤一葭.—京~2

故选B。

8.如图所示，劲度系数为4的轻弹簧C的一端固定在墙上，另一端与置于倾角为。的斜面上质量为根

的物体A连接，另有一个完全相同的物体B紧贴A放置且与A不粘连。现用沿斜面的力F缓慢推

动物体B,弹簧长度被压缩了吃,此时物体A、B静止。撤去尸后，物体A、B向上运动，己知重

力加速度为g,物体A、B与斜面间的动摩擦因数为〃（〃<tan6）。运动过程弹簧均未超出弹性限度,

贝U（）

第6页，共22页

F

_____________

A.压缩弹簧过程中，尸做功等于A、B、C系统机械能增加量

B.撤去F后，物体A和B先做匀加速运动，再做匀减速运动

C.撤去尸瞬间，物体A、B的加速度大小为号-〃gcosO-gsin。

D.若物体A、B向上运动过程中分离，则分离前向上运动距离为王「红竿”

K

【答案】C

【解析】

A.压缩弹簧过程中，F与摩擦力做总功等于A、B、C以及弹簧系统机械能增加量，A错误：

C.撤去F瞬间，把AB作为一个整体受力分析有

令

F=kx()-2/Jingcos0-2mgsin0

葭

a=-^~

2m

解得

a=-jugcos6-gsin8

2m

故C正确；

B.由选项C推导可知，物体向上运动时弹簧伸长量发生变化即弹力发生变化，物体所受合外力发

生变化，加速度变化，故不会做匀加速运动，故B错误；

D.若物体A、B向上运动要分离，则A、B两物体会在弹簧达到原长时分离，D错误；

故选Co

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，一篮球以水平初速度％碰撞篮板后水平弹回，速率变为原来的左倍碰撞时间

忽略不计，弹回后篮球的中心恰好经过篮框的中心。已知篮球的质量为m,半径为r,篮框中心距篮

板的距离为L碰撞点与篮框中心的高度差为力，不计摩擦和空气阻力，则：()

第7页，共22页

A.碰撞过程中，篮球的机械能守恒

B.篮板对篮球的冲量大小为仅+1)加%

C.篮球的水平初速度大小为(L-r)J卷

D.若篮球气压不足，导致k减小，在%不变的情况下，要使篮球中心经过篮框中心，应使碰撞点更

高

【答案】BD

【解析】

A.由题意知，碰撞过程中速度减小，篮球的机械能减小，故A错误

B.以弹回的速度方向为正方向，据动量定理可得，篮板对篮球的冲量大小

I=m-kvQ-(-wv0)=(1+k)mvn

故B正确；

C.篮球弹回做平抛运动，由位移公式可得

L—r—kv()t

,12

h=2gr

联立可得

故C错误:

D.若篮球气压不足，导致K成小，在%不变的情况下，篮球弹回的速度鹏减小，结合C中分析可

知，要使篮球中心经过篮框中心，即水平位移不变，应延长时间，故应使碰撞点更高，故D正确。

故选BD。

10.在竖直立于地面上、劲度系数为k的轻弹簧上端放置一质量为m

第8页，共22页

的物块，取物块静止时弹簧上端为坐标原点。、竖直向下为正方向建立X轴，如图甲所示。取。点

的重力势能为零，在物块上施加一竖直向下的力凡测得物块向下运动至最低点过程中，物块与弹

簧组成的系统的机械能E与物块位移x的关系如图乙所示（弹簧始终在弹性限度内），图线与纵轴的

交点为（0,Eo）,40与4=等之间为倾斜直线，占=等与％=冬警之间为平行x轴的直线。则

KKk

在物块位移从到X2=2臀的过程中，下列判断正确的是（）

。2

A.

2k

B.在玉=平处物块动能最大

K

C.尸0位置处物块的加速度大于/=坐位置处物块的加速度

k

D.尸0位置处物块的加速度与马=竿位置处物块的加速度大小相等

【答案】ABD

【解析】

A.施加力F之前物块处于平衡状态时，设弹簧的压缩量为沏，有

mg=kx（）

此时物块的重力势能和动能均为零。物块压缩弹簧时弹力从零均匀增大到人），则物块处于平衡状态

时弹簧的弹性势能为

厅0+5m2g2

E=--------x=—E

pn2n02kn

故A正确；

BCD.在0〜刖之间系统的机械能随x均匀增大，由功能关系可知

△E=尸x

可知图象的斜率大小等于尸，可知力厂不变，同理判断可知，在XI〜X2之间机械能不变，说明只有

重力和弹簧的弹力做功，力下为零，则因汨位置为0〜X2的中点，且由对称性可知，在国

第9页，共22页

位置速度最大，动能最大；且根据振动的对称性可知，产0位置处物块的加速度与&=等位置处

物块的加速度大小相等，方向相反，选项BD正确，C错误。

故选ABD,

11..如图甲所示为倾斜的传送带，正以恒定的速度％沿顺时针方向转动，传送带的倾角为37。。一

质量机=1kg的物块以初速度w从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动，物块到传送带顶

端的速度恰好为零，其运动的X图象如图乙所示，已知重力加速度为g=10m/s2,sin37o=0.6,则

下列说法正确的是()

A.物块与传送带间的动摩擦因数为0.5；

B.传送带底端到顶端的距离为32m；

C.0~2s内物块的加速度大小为12m/s2

D.全程物块与传送带间由于摩擦而产生的64J热量。

【答案】AB

【解析】

AC.由图示图象可知，0〜2s内物块的加速度为

V4-24)

a=—=--------=-10m/s2

*2

负号表示加速度方向与速度方向相反；由牛顿第二定律得

mgsinQ+fimgcosQ=ma

代入数据解得

〃=0.5

选项A正确，C错误；

B.由图示图象可知，传送带底端到顶端的距离为

x=-x(24+4)x2+—x2x4=32m

22

选项B正确；

D.由v-t

第10页，共22页

图象可知，物块在。〜2s内向上做减速运动，当减速到与传送带速度相等时，由于重力沿传送带的

分力大于物块受到的最大静摩擦力，物块继续向上做减速运动，由此可知传送带的速度为4m/s,0~

2s内物块与传送带的相对位移

x（24+4）x2-4x2=20m

该过程产生的热量

Qi-/jmgcos370,di

代入数据解得

Q=80J

2s-4s内，相对位移

42=4x2-gx（4+0）x2=4m

摩擦产生的热量

Q2=/jmgcos37°%2

代入数据解得

Q2=16J

整个过程摩擦产生的热量

。=。1+。2=961

选项D错误。

故选ABo

12.如图所示，半径可变的四分之一光滑圆弧轨道置于竖直平面内，轨道的末端8处切线水平，现将

一小物体从轨道顶端A处由静止释放。小物体刚到3点时的加速度为“，对8点的压力为FN,小物

体离开B点后的水平位移为x,落地时的速率为以若保持圆心的位置不变，改变圆弧轨道的半径R

（不超过圆心离地的高度）。不计空气阻力，下列图像正确的是（）

第11页，共22页

第11页，共22页

【答案】AD

【解析】

A.根据动能定理

mgR=gtnv1

到圆弧轨道最低点时加速度

故加速度大小与及无关，故A正确;

B.根据动能定理

mgR=；〃球

在8点根据牛顿第：定律

N-mg=机方

联立可以得到

N=3mg

根据半径K无关，故选项B错误;

C.根据平抛运动

12

n-R=-gf

x=W

mgR=；tnv1

整理可以得到

X2=4/?(H-/?)

可知选项C错误；

D.根据动能定理可知

mgH=^mv2

由于高度不变，末速度大小不变，故选项D正确。

故选AD。

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13.物理小组的同学利用如图甲所示的装置“研究匀变速直线运动的规律”。

第12页，共22页

打点

小车计时器

纸带

X月3

(1)下列操作必须的是。

A.把木板右端适当垫高，以平衡摩擦力

B.调节滑轮的高度，使细线与木板平行

C.小车的质量要远大于重物的质量

D.实验时要先接通电源再释放小车

(2)打点计时器接通频率为50Hz的交流电，规范进行实验操作，得到如图乙所示的一条纸带，小

组的同学在纸带上每5个点选取1个计数点，依次标记为4B、C、D、E。测量时发现8点已模糊

不清，于是他们测得AC=14.56cm、C£>=11.15cm,DE=13.73cm,则打C点时小车的瞬时速度大小为

m/s,小车运动的加速度大小为m/s2,AB的长度应为cm。(保

留3位有效数字)

(3)如果当时电网中交变电流的电压变成210V,而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值

与实际值相比(填“偏大”“偏小”或“不变

【答案】BD0.9862.585.99不变

【解析】

在“研究匀变速宜线运动''的实验中，只要保证小车做匀变速直线运动即可，不需要平衡摩擦力

和保证小车的质量远大于重物的质量，但要保证细线与木板平行，否则小车就不做匀变速直线运动;

实验开始时，小车要靠近打点计时器，先接通电源后释放小车。故选BD。

(2)[2]打C点时小乍的瞬时速度

4x5x0.02

⑶根据逐差法可得小车的加速度

x+x-x_11.15+13.73-14.56

CDDEACxIO?m/s2=2.58m/s2

(2x5x0.02)2

14J由匀变速直线运动的规律可

xBC+xAB=14.56cm

x8c-xAB=xDE-xCD=13.73cm-11.15cm=2.58cm

第13页，共22页

联立解得

xAB=5.99cm

(3)[5]电压的大小影响点迹的清晰程度，但不影响打点的频率，即不影响实验结果。

14.某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置验证系统机械能守恒定律，他们的操作步骤如下：

①把打点计时器、定滑轮固定在铁架台上：

②跨过定滑轮的轻质细线。端连接一个物体，b端悬挂钩码；

③把固定在物体上的纸带穿过打点计时器的限位孔，在6端增加悬挂钩码的个数，接通电源，松开

纸带；

④实验过程中打出一条纸带如图乙所示，经测量可知，图乙中相邻两点之间的距离近似相等，此时

b端悬挂钩码的总质量为m\-,

⑤继续增加悬挂钩码的个数，重复步骤③，打出一条纸带如图丙所示，此时钩码的总质量为，吸;

⑥重复实验。

(2)所用交变电源的频率为了,相邻两个计数点间还有4个点未画出，在纸带上打下计数点时物

体的速度vc=(用题中所给物理量符号表示)。

(3)已知当地重力加速度为g,从打计数点””到打计数点的过程中，物体、钩码组成的系统减

少的重力势能』Ep=,系统增加的动能/反=。(用题中所给物理量符号表示)

【答案】tn\2^—)g(必-加)—x3)'—x^]

10200'

【解析】

(i)in图乙中相邻两点之间的距离近似相等，说明物体做匀速运动，即物体质量与钩码总质量相等。

(2)121在纸带上打下计数点“C’时物体的速度为

,_x4-x,_(x4-x2)/

c-ior-io-

⑶⑶从打计数点到打计数点的过程中，物体、钩码组成的系统减少的重力势能为

第14页，共22页

AEp=(叫-町)g(.x4-%)

⑷打A点时的速度为

打。点时的速度为

v=。5-尤3）/

010

系统增加的动能为

阳=；（利+町）4；（利+町）4=+（%+叫）尸©5-W）2一石］

15.车辆通过高速公路ETC自动收费出口时，车速要在20km小以内，与前车的距离最好在10m以上。

ETC电子收费系统如图所示，识别区起点（图中没画出）到自动栏杆的距离，也就是识别区的长度

为8m。某汽车以18km/h的速度匀速进入识别区，ETC天线用了0.3s的时间识别车载电子标签，识

别完成后发出“滴''的一声，司机发现自动栏杆没有抬起，于是采取制动刹车，汽车停止时距离栏杆

仅有0.5m。司机刹车的反应时间约为0.6s。

（1）求该车刹车的加速度大小；

（2）请以识别区起点为位移零点，画出该过程的位移-时间图像。

【解析】

（1）汽车从识别区起点开始0.9s内一直匀速直线运动，有

xi=0.9x5m/s=4.5m

采取制动后汽乍匀减速运动的位移

X2=8—4.5—0.5m=3m

由20r=得

第15页，共22页

m/d

6

(2)函数关系

匀速直线运动时有

x\=5t(r<0.9s)

匀减速运动的时间

=1.2s

a

所以有

25

2

x2=5r-—(r-0.9)(0.9<r<2.1s)

画出该过程的位移-时间图像如图：

16.小韩同学在自建住房施工工地观察到如图甲所示的简易升降机，升降机由固定架、运动箱、两段

足够坚韧的轻绳“和反轻质滑轮和配重等构成。工作过程中通过调整轻绳〃的松弛与张紧，可以

使运动箱呈现4种不同的运动状态——向下加速、向下减速、向上加速和向上减速。轻绳。左端固

定在固定架的顶端，绕过轻质滑轮，右端与装有不同质量沙子的塑料袋所构成的配重连接，配重1

和配重2之间通过一段轻绳6连接。为了研究运动箱的运动，在运动箱内放置重物、电子压力计、

固定的手机等，内部结构如图乙所示。手机拍摄电子压力计的示数变化，同时可利用相关软件将拍

摄到的示数同步投影到屏幕上。已知配重1和配重2的质量分别为叫和吗，不计轻绳与滑轮之间的

摩擦力，重力加速度为g。

(1)运动箱从图甲所示位置由静止释放，若先后经历向下加速和向下减速两个过程落到底板上，求

运动箱及内部所有物体的总质量〃?的取值范围(用叫、外表示)；

(2)若运动箱及内部所有物体的总质量为m=2.4kg,其中重物的质量为将运动箱拉至底板

由静止释放，运动箱向上运动过程中手机拍摄的电子压力计的示数先后为g〃吆和(，咫；求配重1的

质量叫。

第16页，共22页

【解析】

(I)配重1和配重2之间轻绳b未绷宜，运动箱加速度向下

mg>2mlg

轻绳〃绷直后，运动箱加速度向上

mg<2(町+吗)g

得

2犯<，〃<2(町+色)

(2)重物向上减速过程中，由牛顿第二定律有

111

-mg--mg=-ma

得

1

a=28

设轻绳。上的拉力为F,则

F-mxg=2m}a

mg—2F=ma

解得

my=0.3kg

17.如图所示，三个质量均为机的小物块A、B、C,放置在水平地面上，A紧靠竖直墙壁，一劲度

系数为A的轻弹簧将A、B连接，C紧靠B,开始时弹簧处于原长，A、B、C均静止。现给C施加

一水平向左、大小为尸

第17页，共22页

的恒力，使B、C一起向左运动，当速度为零时，立即撤去恒力，一段时间后A离开墙壁，最终三

物块都停止运动。己知A、B、C与地面间的滑动摩擦力大小均为力最大静摩擦力等于滑动摩擦力,

弹簧始终在弹性限度内。（弹簧的弹性势能可表示为：耳=；履2,k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的

形变量）

（1）求B、C向左移动的最大距离与和B、C分离时B的动能线；

（2）为保证A能离开墙壁，求恒力的最小值尸min；

（3）若三物块都停止时B、C间的距离为/c，从B、C分离到B停止运动的整个过程，B克服弹

簧弹力做的功为卬，通过推导比较卬与ABC的大小；

（4）若尸=5/,请在所给坐标系中，画出C向右运动过程中加速度a随位移x变化的图像，并在

坐标轴上标出开始运动和停止运动时的〃、x值（用/、A表示），不要求推导过程。以撤去产时

C的位置为坐标原点，水平向右为正方向。

；⑵£m„i加n=(、3+；(3)W<ficBC；(4)

（1）从开始到B、C向左移动到最大距离的过程中，以B、C和弹簧为研究对象，由功能关系得

1,

Fxu=2fx0+-kx-

弹簧恢复原长时B、C分离，从弹簧最短到B、C分离，以B、C和弹簧为研究对象，由能量守恒得

1,

/比=2为+2纥

联'工方程解得

_2F-4f

第18页，共22页

产-6/F+8/2

耳=

第18页，共22页

(2)当A刚要离开墙时，设弹簧得伸长量为x,以A为研究对•象，由平衡条件得

kx=于

若A刚要离开墙壁时B得速度恰好等于零，这种情况卜.恒力为最小值「加，从弹簧恢复原长到A刚

要离开墙得过程中，以B和弹簧为研究对象，由能量守恒得

4=^kx2+fa

结合第(I)问结果可知

/n=(3土吗f

根据题意舍去Fmin=(3-手)/,所以恒力得最小值为

迄n=(3+^^)/

(3)从B、C分离到B停止运动，设B的路程为XB，C的位移为％,以B为研究对象，由动能定

理得

-W-faB=O-Ek

以C为研究对象，由动能定理得

-戊=0-线

由B、C得运动关系得

/>%一0:

联立可知

W<faBC

(4)小物块B、C向左运动过程中，由动能定理得

5d-2笈-*：=0

解得撤去恒力瞬间弹簧弹力为

kxx=6/

则坐标原点的加速度为

kx-2f6f-2fIf

Uj--t---------=-----------=-----

2tn2mm

之后c开始向右运动过程(B、C系统未脱离弹簧)加速度为