2020-2021学年天津市河西区高三上期末物理试卷

2020-2021学年天津市河西区高三上期末物理试卷（2021·天津河西区·期末）远在春秋战国时代（公元前772∼前22年），我国杰出学者墨子认为：“力，刑之所以奋也。”“刑”同“形”，即物体；“奋，动也”，即开始运动或运动加快，对墨子这句关于力和运动观点的理解，下列说法不正确的是 A．墨子认为力是改变物体运动状态的原因 B．墨子认为力是使物体产生加速度的原因 C．此观点与亚里士多德关于力和运动的观点基本相同 D．此观点与牛顿关于力和运动的观点基本相同（2021·天津河西区·期末）“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是 A．摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变 B．在最高点，乘客重力大于座椅对他的支持力 C．摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量为零 D．摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变（2021·天津河西区·期末）如图所示，物体A的质量大于B的质量，绳子的质量、绳与滑轮间的摩擦可不计，A、B恰好处于平衡状态，如果将悬点P靠近Q少许使系统重新平衡，则 A．物体A的重力势能增大 B．物体B的重力势能增大 C．绳的张力减小 D．P处绳与竖直方向的夹角减小（2021·天津河西区·期末）如图所示，一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统。圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动图象如图所示，圆盘匀速转动时，小球做受迫振动。小球振动稳定时，下列说法正确的是 A．小球振动的固有频率是4 Hz B．小球做受迫振动时周期一定是4 s C．圆盘转动周期在4 s D．圆盘转动周期在4 s（2021·天津河西区·期末）跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目，如图所示，当运动员从直升机由静止跳下后，在下落过程中不免会受到水平风力的影响，下列说法中正确的是 A．风力越大，运动员下落时间越长，运动员可完成更多的动作 B．风力越大，运动员着地速度越大，有可能对运动员造成伤害 C．运动员下落时间与风力有关 D．运动员着地速度与风力无关（2021·天津河西区·期末）如图所示，物块A放在木板B上，A、B的质量相同，A与B之间、B与地面之间的动摩擦因数也相同（最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小）。若将水平力作用在A上，使A刚好要相对B滑动，此时水平力大小为F1；若将水平力作用在B上，使B刚好要相对A滑动，此时水平力大小为F2，则F1与 A．1:1 B．1:2 C．1:3 D．1:4（2021·天津河西区·期末）在2017年6月的全球航天探索大会上，我国公布了“可重复使用运载火箭”的概念方案。方案之一为“降伞方案”：当火箭和有效载荷分离后，火箭变轨进入返回地球大气层的返回轨道，并加速下落至低空轨道，然后采用降落伞减速，接近地面时打开气囊，让火箭安全着陆。对该方案设计的物理过程，下列说法正确的是 A．火箭和有效载荷分离过程中该系统的总机械能守恒 B．从返回轨道下落至低空轨道，火箭的重力加速度增大 C．从返回轨道至低空轨道，火箭处于超重状态 D．打开气囊是为了减小地面对火箭的冲量（2021·天津河西区·期末）奥运会比赛项目撑杆跳高如图所示。下列说法不正确的是 A．加速助跑过程中，运动员的动能增加 B．起跳上升的过程中，杆的弹性势能一直增加 C．起跳上升的过程中，运动员的重力势能增加 D．越过横杆后下落的过程中，运动员的重力势能减少，动能增加（2021·天津河西区·期末）一质量为2.0×103 kg的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4× A．汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力 B．汽车转弯的速度为20 m/s时所需的向心力为1.4× C．汽车转弯的速度为20 m/s D．汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0 m/（2021·天津河西区·期末）如图所示，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块．假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等．现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt（k是常数），木板和木块加速度的大小分别为a1和a2．下列反映a A． B． C． D．（2021·天津河西区·期末）如图所示为某质点做直线运动的v−t图象，关于这个质点在4 s内的运动情况，下列说法中正确的是 A．加速度大小不变，方向与初速度方向相同 B．4 s内通过的路程为4  C．质点始终向同一方向运动 D．4 s（2021·天津河西区·期末）如图所示，置于竖直面内的光滑金属圆环半径为r，质量为m的带孔小球穿于环上，同时有一长为r的细绳一端系于圆环最高点，当圆环以角速度ω（ω≠0）绕竖直直径转动时， A．细绳对小球的拉力可能为零 B．细绳和金属圆环对小球的作用力大小可能相等 C．细绳对小球拉力与小球的重力大小不可能相等 D．当ω=2g（2021·天津河西区·期末）一列简谐横波，沿x轴正方向传播，传播速度为10 m/s，在t=0时刻的波形图如图所示，则下列说法正确的是 A．此时x=1.25 m B．x=0.7 m处的质点比x=0.6  C．x=0处的质点再经过0.05 s D．x=0.3 m处的质点再经过0.08 （2020·真题）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  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/ D．当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 （2021·天津河西区·期末）如图甲所示为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置，数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量即小车和砝码质量的对应关系图，钩码的质量为m1，小车和砝码的质量为m2，重力加速度为(1)下列说法正确的是。A.每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力B.实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源C.本实验m2应远小于mD.在用图象探究加速度与质量关系时，应作a−1(2)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，测得F=m1g，作出a∼F图象，他可能作出图乙中（选填“甲”、“乙”、“丙”）图线。此图线的ABA.小车与轨道之间存在摩擦B.导轨保持了水平状态C.钩码的总质量太大D.所用小车的质量太大(3)实验中打出的纸带如图丙所示。相邻计数点间的时间是0.1 s，由此可计算出小车运动的加速度是m/s2（2021·天津河西区·期末）某同学利用图甲装置验证机械能守恒定律打出如图乙所示的纸带，已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz(1)下列关于该实验的说法正确的是。A.纸带必须尽量保持竖直方向以减小摩擦阻力作用B.为了验证机械能守恒，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点C.将电磁打点计时器改成电火花计时器可以减少纸带和打点计时器间的摩擦D.选择较轻的物体作为重物实验效果更好(2)图乙为实验中打出的一条纸带，打下C点时重物的速度为m/s（结果保留3位有效数字）。(3)该同学用两个形状完全相同，但质量不同的重物P和Q分别进行实验，测得几组数据，并作出v2−h图象，如图丙所示，由图象可判断P的质量（2021·天津河西区·期末）如图，在竖直平面内，一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切，BC为圆弧轨道的直径，O为圆心，OA和OB之间的夹角为α，sinα=0.6。一质量为m的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用。已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零。重力加速度大小为g(1)水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小。(2)小球达A点时对圆弧轨道的压力大小。(3)小球从C点落至水平轨道所用的时间。（2021·天津河西区·期末）某人乘坐游戏滑雪车从静止开始沿倾角θ=37∘的斜直雪道下滑，滑行x1=19.8 m后经一很短的拐弯道进入水平雪道，继续滑行x2=25 m后减速到零。已知该人和滑雪车的总质量(1)滑雪车与雪道间的动摩擦因数。(2)该人和滑雪车经过拐弯道的过程中损失的机械能。（2020·真题）如图，一竖直圆管质量为M，下端距水平地面的高度为H，顶端塞有一质量为m的小球。圆管由静止自由下落，与地面发生多次弹性碰撞，且每次碰撞时间均极短；在运动过程中，管始终保持竖直。已知M=4m，球和管之间的滑动摩擦力大小为4mg，g为重力加速度的大小，不计空气阻力。(1)求管第一次与地面碰撞后的瞬间，管和球各自的加速度大小；(2)管第一次落地弹起后，在上升过程中球没有从管中滑出，求管上升的最大高度；(3)管第二次落地弹起的上升过程中，球仍没有从管中滑出，求圆管长度应满足的条件。

答案1.【答案】C【解析】由题意可知“力，形之所以奋也”这句话的意思是说，力是物质与空间之间形状之所以发生变化的原因，这句话反映出力改变物体运动状态的原因，故与亚里士多德关于力和运动的观点不相同；故C错误，ABD正确。本题选错误的。【知识点】对牛顿第一定律的理解2.【答案】B【解析】机械能等于重力势能和动能之和，摩天轮运动过程中，做匀速圆周运动，乘客的速度大小不变，则动能不变，但高度变化，所以机械能在变化，A错误；圆周运动过程中，在最高点，由重力和支持力的合力提供向心力F，向心力指向下方，所以F=mg−N，则支持力N=mg−F，所以重力大于支持力，B正确；转动一周，重力的冲量为I=mgT，不为零，C错误；运动过程中，乘客的重力大小不变，速度大小不变，但是速度方向时刻在变化，所以重力的瞬时功率在变化，D错误。【知识点】竖直面内的圆周运动、功率、机械能和机械能守恒定律、冲量的概念3.【答案】A【解析】B物体对绳子的拉力不变，等于物体B的重力；动滑轮和物体A整体受重力和两个拉力，拉力大小恒定，重力恒定，故两个拉力的夹角不变，如图所示：所以物体A上升，物体B下降，所以物体A的重力势能增大，物体B的重力势能减小，故A正确；BCD错误。【知识点】重力势能、静态平衡4.【答案】C【解析】方法一：小球自身的振动周期为T=4 s，则固有频率为f=小球做受迫振动时的周期由驱动力的周期决定，故B错误；当驱动力的频率与小球的固有频率接近时，将发生共振现象，小球振幅显著增大，故C正确，D错误。方法二：由图乙读出：小球振动的固有周期T=4 s，则其固有频率为f=小球做受迫振动时周期等于驱动力的周期，即等于圆盘转动周期，不一定等于固有周期4 s圆盘转动周期在4 s【知识点】简谐运动的描述5.【答案】B【解析】运动员同时参与了两个分运动，竖直方向向下落和水平方向随风飘，两个分运动同时发生，相互独立，因而，水平风速越大，落地的合速度越大，有可能对运动员造成伤害，但落地时间不变；故B正确，ACD错误。【知识点】运动的合成与分解6.【答案】D【解析】由于A与B之间的最大静摩擦力fAB=μmg小于B与地面之间的最大静摩擦力fB地=2μmg，当水平力作用在A上，使A刚好要相对B滑动，此时B静止，A当水平力作用在B上，使B刚好要相对A滑动，此时A、B间的摩擦力刚好达到最大，A、B的加速度相等，有：aA=aB=μmgm=μg，此时水平力大小为F2【知识点】连接体问题7.【答案】B【解析】A、分离用的引爆装置的功用是在接受到分离指令后，通过程序配电器接通电爆管（或点火器），引爆连接解锁装置或分离冲量装置，使之分离，所以火箭和有效载荷分离过程中该系统的总机械能不守恒，故A错误；B、从返回轨道下落至低空轨道，由GMmr2C、火箭变轨进入返回地球大气层的返回轨道，并加速下落至低空轨道，火箭处于失重状态，故C错误；D、采用降落伞减速，接近地面时打开气囊，让火箭安全着陆，由动量定理可知可以减小受到地面的冲击力，而不是减小地面对火箭的冲量，故D错误。【知识点】动量定理、超重与失重、机械能和机械能守恒定律8.【答案】B【解析】A选项：加速助跑，速度增加，质量不变，则动能增加，故A正确；B选项：上升过程中，杆的形变逐渐减小，则弹性势能减少，故B错误；C选项：上升过程中，高度增加，质量不变，则重力势能增加，故C正确；D选项：下落过程中，高度降低，速度增加，质量不变则重力势能减少，动能增加，故D正确。【知识点】机械能和机械能守恒定律9.【答案】D【解析】汽车转弯时受到重力，地面的支持力，以及地面给的摩擦力，其中摩擦力充当向心力，A错误；当最大静摩擦力充当向心力时，速度为临界速度，大于这个速度则发生侧滑，根据牛顿第二定律可得f=mv解得v=fr所以汽车转弯的速度为20 m/s时，所需的向心力小于1.4×汽车能安全转弯的向心加速度a=v2r【知识点】汽车火车的转弯问题10.【答案】A【解析】在木板与木块相对滑动前，F=kt=(m1+m2)a，a与t成正比关系，a−t关系图线的斜率为km1+m2，当m1与【知识点】利用牛顿运动定律解决的板块模型11.【答案】B；D【解析】A.根据图象的斜率看出，质点的加速度不变，方向沿正方向，而初速度沿负方向，则加速度方向与初速度方向相反，故A错误；B.前2 s内质点的位移为x1=−2×22 m=−2 m，路程为s1=2 m，后C.由图看出，质点的速度先为正后为负，说明质点先沿正方向运动，后沿负方向运动，故C错误；D.由上分析得知，42 s末物体离出发点最远，4 【知识点】v-t图像、位移与时间的关系12.【答案】C；D【解析】因为圆环光滑，所以这三个力肯定是重力、环对球的弹力、绳子的拉力，根据几何关系可知，此时细绳与竖直方向的夹角为60∘，当圆环旋转时，小球绕竖直轴做圆周运动，则有Tcos60∘+Ncos60∘=mg，T【知识点】水平面内的圆周运动13.【答案】C；D【解析】根据图象可知波长λ=2 m，则T=λv=2波沿x轴正方向传播，根据波形平移法得知，x=0.7 m处的质点与x=0.6 m处的质点都正在向下运动，波沿x轴正方向传播，根据波形平移法得知，此时刻x=0 m处的质点A向上振动，经过1波沿x轴正方向传播，x=0.3 m处的质点到左侧相邻的波峰之间的距离为：x=14【知识点】波长频率和波速、波的图像、简谐运动的描述14.【答案】A；B【解析】下滑5 m的过程中，重力势能减少30 J，动能增加斜面高3 m、长5 m，则斜面倾角为θ=37可得质量m=1 kg下滑5 m过程中，由功能原理，机械能的减少量等于克服摩擦力做的功μmg⋅求得μ=0.5，B正确；由牛顿第二定律mgsin求得a=2 m/物块下滑2.0 m时，重力势能减少12 J，动能增加4 J【知识点】牛顿第二定律、机械能和机械能守恒定律、功能关系15.【答案】(1)D(2)丙；C(3)0.46【解析】(1)A选项：每次在小车上加减砝码时，不需要重新平衡摩擦力，故A错误；B选项：实验时先接通电源后释放纸带，故B错误；C选项：在该实验中，为了使钩码的重力近似等于绳子的拉力，则要求钩码的质量m1远小于小车的质量mD选项：为了探究加速度与质量关系时，应作a−1(2)遗漏了平衡摩擦力这一步骤，就会出现当有拉力时，物体不动的情况。故图线为丙。当不满足m1≪m2，随(3)根据Δx=aT2，利用逐差法求解加速度：【知识点】原理设计与器材选择、误差分析、数据处理、滑板探究加速度与力和质量的关系16.【答案】(1)AC(2)2.26(3)大于【解析】(1)A选项：重锤下落时，纸带必须尽量保持竖直以减小摩擦阻力作用，故A正确；B选项：数据处理时，可以选择第一个点作为起点，也可以选择后面的点作为起点，故B错误；C选项：电磁打点计时器探针与纸带的摩擦较大，改成电火花计时器可以减少纸带和打点计时器间的摩擦，故C正确；D选项：如果选择较轻的物体，会增大空气阻力，给实验带来的误差更大，故D错误。(2)C点时重物的速度为：vC(3)设空气阻力是f,根据动能定理有：(mg⋅f)h=1整理得v2由图象可知：k=2(g⋅f由于P的斜率大于Q的斜率，空气阻力相同，所以P的质量大于Q的质量。【知识点】原理设计与器材选择、器材使用与实验操作、动能定理的应用、数据处理、实验：验证机械能守恒定律17.【答案】(1)5gR2(2)274(3)35【解析】(1)设水平恒力的大小为F0，小球到达C点时所受合力的大小为FF0F2设小球到达C点时的速度大小为v，由牛顿第二定律得F=mv由①②③式和题给数据得F0v=5gR(2)设小球到达A点的速度大小v1，作CD⊥PA，交PA于D由几何关系得：DA=Rsinα，由动能定理有，−mg⋅CD−F所以小球在A点的速度大小为v1对A点小球受力分析：所以N−mg=mv所以N=27由牛顿第三定律知：对轨道的压力Nʹ=N=27(3)小球离开C点后，在竖直方向上做初速度不为零的匀加速直线运动，加速度大小为g，设小球在竖直方向的初速度为v⊥，从C点落到水平轨道上所用时间为t，由运动学公式，则有v⊥t+联立上式，结合题目数据，解得：t=3【知识点】动能定理的应用、竖直面内的圆周运动、求共点力的合力的方法、运动的合成与分解18.【答案】(1)0.2(2)1856 J【解析】(1)