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张家口市第一中学第一学期期中考试试题高三物理
（时长：75 分钟）（满分 100 分）
(
、
)一 单项选择题：本题共 7 小题，每小题 4 分，共 28 分。在每小题给出的四个选项中，只有
一项是符合题目要求的。
1. 下图中四幅图片涉及物理学史上的四个重大发现，下列说法正确的是 ( )
A. 甲图，牛顿发现了万有引力定律并通过引力扭秤实验测出了万有引力常量
B. 乙图，开普勒根据理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动的原因
C. 丙图，伽利略通过实验加推理的研究方法得到自由落体的速度与时间成正比
D. 丁图，第谷通过大量天文观测数据总结了行星运行的规律
2.新能源汽车在辅助驾驶系统测试时，感应到前方有障碍物，立即制动做匀减速直线运动。5s内速度由 90km/h 减至 0 。该过程中加速度大小为 ( )
A. 3m / s2 B. 5m/ s2 C. 9m / s2 D. 18m / s2
3. 甲、乙两同学一起参观科技馆，活动结束后两人同时从科技馆出发回家，两同学身上携带的运动传感器分别记录了他们从开始出发后一段时间内的速度随时间的变化关系，如图所示，其中甲的速度随时间变化的图线为两段半径相等的四分之一圆弧，则在这段时间内下列说法正确的是 ( )
1
A. 甲同学运动路线为曲线，乙同学运动路线为直线
B. t1 时刻，甲同学追上了乙同学
C. 在 t3 时刻，甲同学的加速度大于乙同学的加速度
D. 0~t4 时间内， 甲、乙两人平均速度相同
4.如图所示，“”形硬钢丝竖直固定放置，OM 沿竖直方向， ∠MON=30° , 一个光滑的轻环套在 ON 上，一根足够长的轻绳穿过轻环，一端固定在 A 点，另一端悬挂质量为 m 的物体。当系统处于稳定状态时，ON 受到轻环的弹力大小为 ( )
(
2
mg
B
.
2
mg
)A. 1
C. mg D. mg
5. 静止在光滑水平面上的物体，受到水平拉力 F 的作用，拉力 F 随时间 t 变化的图像如图所示，则下列说法中错误的是 ( )
A. 4s 末物体的速度为零
B. 0~4s 内物体的位移为零
C. 0~4s 内拉力对物体做功为零
D. 0~4s 内物体的动量变化量为零
6. 减震性跑步鞋通常有较柔软且弹性好的夹层鞋底帮助足部减震.关于减震跑步鞋的分析,下列说法正确的是( )
A.减震跑步鞋减小了脚掌受力时间
B.减震跑步鞋减小了人脚与地面作用前后动量的变化量
C.减震跑步鞋减小了人脚与地面作用过程的作用力
D.减震跑步鞋减震部分吸收的能量不能再释放出来
7. 卫星发射并进入轨道是一个复杂的过程，如图所示，发射卫星时先将卫星发射至近地轨道，在近地轨道的 A 点调整速度进入转移轨道，在转移轨道上的远地点 B 调整速度后进入目标轨道；已知引力常量为 G ，地球质量为 M ，近地轨道半径为 r1 ， 目标轨道半径为r2 。下列说法正确的是 ( )
(
GM
r
1
)
A. 卫星在转移轨道上运动经过 A 点时的线速度大小为
B. 卫星在转移轨道上从 A 点运动到 B 点的过程中，引力做负功，机械能减小
C. 卫星在近地轨道与目标轨道上运动的向心力大小之比为 r22 : r12
D. 卫星在近地轨道与目标轨道上运动的周期之比为· : ·、
二、多项选择题：本题共 3 小题，每小题 6 分，共 18 分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。
8. 如图所示为低空跳伞极限运动表演，运动员从离地三百多米高的桥面一跃而下，实现了自然奇观与极限运动的完美结合。假设质量为 m 的跳伞运动员，由静止开始下落，在打开伞之前受恒定阻力作用，下落的加速度g ，在运动员开伞前下落h 的过程中，下列说法正确的是 ( )
A. 重力对运动员做功为mgh
B. 运动员克服阻力做功为mgh
C. 运动员的动能增加了mgh
D. 运动员的机械能减少了mgh
9. 如图一辆质量为 m 的汽车由静止开始，以恒定功率 P1 从底端运动到顶端；然后汽车以恒定功率 P2 由静止从顶端返回到底端， 甲乙图中汽车行驶的最大速度都为 v ，已知斜面高度为h ，重力加速度大小为 g ，汽车行驶过程中受到的摩擦力大小相等，下列说法正确的是 ( )
A. 恒定功率： P1 > P2
B. 摩擦力大小为 P1 + P2
2v
C. 汽车均做匀加速直线运动
D. 甲乙图中汽车牵引力做功差为 2mgh
10.如图甲所示，将一劲度系数为 k 的轻弹簧压缩后锁定，在弹簧上放置一质量为 m 的小物块，小物块距离地面高度为h1 。将弹簧的锁定解除后，小物块被弹起，其动能 Ek 与离地高度h 的关系如图乙所示，其中h4 到 h5 间的图像为直线，其余部分均为曲线，h3 对应图像的最高点，重力加速度为 g ，不计空气阻力。下列说法正确的是 ( )
A ．小物块上升至高度 h3 时，弹簧形变量为0
B ．小物块上升至高度 h4 时，加速度为 g
C ．解除锁定前，弹簧的弹性势能为 mgh5
D ．小物块从高度 h2 上升到h4 ，弹簧的弹性势能减少
三、非选择题（本题共 5 小题，共 54 分．考生根据要求作答）
11.（8 分） 覃老师和同学们]一起探究加速度与力的关系，实验装置如图甲所示。
（1）关于实验下列说法正确的是________；
A. 细绳与长木板可以不平行
B. 抬高木板右端，平衡摩擦力后，弹簧测力计上的示数可看作小车所受的合外力
C. 砂和砂桶的质量不一定要远小于小车的质量
D. 为了让小车运动到桌面最左端的数据都有效，砂桶离地面高度大于小车到桌面左端距离即可
（2）平衡摩擦力后进行试验，弹簧测力计的示数如图乙所示，读数为 F = ________N；
（3）根据纸带上的计数点计算得到小车在各计数点的瞬时速度。若以计数点 A 对应的时刻作为计时起点，绘制小车的 v — t 图像如图丙所示，则小车运动的加速度大小 a = _______ m/s2 （保留两位有效数字）。
在保持小车的质量 M 不变的条件下，多次改变砂桶中砂的质量进行重复实验，记录多组弹簧测力计的示数 F 及对应的小车加速度 a。以小车的加速度 a 为纵坐标、所受拉力 F 为横坐标绘
(
2
)制 a — F 关系图线，所得图线为一条过原点的倾斜直线，且其斜率等于________（填“M”、“ M ”、
“ ”或“”），即可验证小车的加速度与其所受合外力成正比。
12.（6 分）为验证匀速圆周运动的向心加速度与角速度、轨道半径间的定量关系，某同学设计了如图甲所示的实验装置。其中AB 是固定在竖直转轴 OO9 上的水平平台，A 端固定的压力传感器可测出小物体对其压力的大小，B 端固定一宽度为d 的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。
实验步骤如下：
①测出挡光片与转轴间的距离L；
②将小物体紧靠传感器放置在平台上，测出小物体中心与转轴的距离r；
③使平台 AB 绕转轴OO9 匀速转动；
④记录压力传感器的示数 F 和对应的挡光时间Δt ；
⑤保持小物体质量和距离 r 不变，多次改变转动角速度，记录压力传感器示数 F 和对应的挡光时间 Δt 。
（1）小物体转动的角速度 ① = （用 L 、d 、 Δt表示）；若某次实验中挡光片的宽度如图乙所示，其读数为 mm；
（2）要验证小物体的向心加速度与角速度、轨道半径间的定量关系，还需要测出小物体的质量
m ，则在误差允许范围内，本实验需验证的关系式为 （ 用所测物理量的符号表示）。
13.（10 分）在登陆某行星的过程中，探测器在接近行星表面时打开降落伞，速度从v1 = 100m / s降至 v2 = 40m / s 后开始匀速下落。此时启动“背罩分离” ，探测器与降落伞断开连接， 5s 后推力为 8000N 的反推发动机启动，速度减至 0 时恰落到地面上。设降落伞所受的空气阻力为f = kv ，其中 k 为定值，v 为速率，其余阻力不计，设全过程为竖直方向的运动。已知探测器质量为 1000kg， (
1
1
10
2
)降落伞和背罩质量忽略不计，该行星的质量和半径分别为地球的 和 ，地球表面重力加速度大小 g 取 10m/s2 。求：
（1）该行星表面的重力加速度大小；
（2）刚打开降落伞瞬间探测器加速度大小；
（3）反推发动机启动时探测器距离地面高度。
14.(14 分)如图所示，从 A 点以某一水平速度v0 抛出一质量m = 1kg 的小物块（可视为质点），当物块运动至 B 点时，恰好沿切线方向进入上BOC = 37O 的固定光滑圆弧轨道 BC ，经圆弧轨道后滑上与 C 点等高、静止在光滑水平面上的长木板上，圆弧轨道 C 端的切线水平。已知长木板的质量M = 4kg ，A 、B 两点距 C 点的高度分别为H = 0.6m 、 h = 0.15m ，R = 0.75m ，物块与长木板之间的动摩擦因数μ = 0.5 ， g = 10m/s2 。求： (sin37O = 0.6,cos37O = 0.8)
(1)小物块的初速度v0 大小；
(2)小物块滑动至 C 点时，对圆弧轨道的压力大小；
(3)长木板至少为多长，才能保证小物块不滑出长木板。
15.（16 分）如图所示，光滑水平面上 AB 、CD 间有一长度为L = 3m 的传送带，圆心为 O 、半径为 R=0.4m 的竖直光滑半圆轨道 DEG 与水平面 AD 在 D 点平滑连接，其中FG 段为光滑圆管， E 和圆心 O 等高，上EOF = 30O 。可视为质点的小物块从 A 点以 v0=3m/s 的初速度向右滑动，已知小物块的质量 m=1kg ，与传送带间的摩擦因数 μ = 0.1 ，重力加速度 g 取 10m/s2。
（1）若传送带保持静止，求小物块运动至半圆轨道最低点 D 点时对圆轨道的压力；
（2）若传送带以v = 2 m / s 的速率顺时针转动，求小物块能到达圆轨道的最大高度；
（3）若小物块在半圆轨道内运动的过程中始终不脱离轨道，且不从圆管末端 G 点飞出，求传送带顺时针转动速度大小的范围。
张家口市第一中学第一学期期中考试试题高三物理-答案
1.【答案】C
【详解】A．甲图，牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什通过引力扭秤实验测出了万有引力常量，故 A 错误；
B ．乙图，伽利略根据理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动状态的原因而是改变物体运动状态的原因，故 B 错误；
C ．丙图，伽利略通过实验加推理的研究方法得到自由落体的速度与时间成正比，故 C 正确；
D ．丁图，开普勒通过大量天文观测数据总结了行星运行的规律，故 D 错误。故选 C。
2.【答案】B
【解析】 由题可知，汽车的初速度v0 = 90km/h=25m/s末速度v = 0 时间 t = 5s
则刹车过程的加速度 a m/s2 = -5m/s2
即刹车时的加速度大小为 5m/s2 ，方向与初速度的方向相反。故选 B。
3.【答案】D
【详解】A．v-t 图像只能描述直线运动，甲同学和乙同学运动路线均为直线，选项 A 错误；B．图像与坐标轴围成的面积等于位移，可知 t1 时刻，两人速度相同，此时乙的位移大于甲，即甲同学没有追上了乙同学，选项 B 错误；C ．图像的斜率反映加速度的大小，可知在t3 时刻， 甲同学的加速度大小等于乙同学的加速度大小，选项 C 错误；
D ．图像与坐标轴围成的面积等于位移，则 0~ t4 时间内， 甲、乙两人位移相等，则平均速度相
1
同，选项 D 正确。故选 D。
4.【答案】C
【详解】对重物受力分析得绳中拉力与重力平衡为 mg ，结合几何知识易知两段绳夹角为 120° ,对轻环（重力不计）受力分析得两段绳中拉力大小均为 mg ，夹角 120° , 合力与分力等大，所以ON 受到轻环的弹力大小为 mg。
故选 C。
5【答案】B
【详解】AB ．设水平向右为正方向，根据图像可知，在 0~2s 内物体向左做匀加速直线运动，在 2~4s 内物体向左做匀减速直线运动， 由于匀加速与匀减速的加速度大小与经历时间均相等，则 4s 末物体的速度为零； 由于0~4s 内物体的速度一直向左，则 0~4s 内物体的位移不为零；故A 正确，不满足题意要求，B 错误，满足题意要求；
C ．由于0 时刻和 4s 末物体的速度均为零，可知0~4s 内物体的动能变化为零，根据动能定理可知，0~4s 内拉力对物体做功为零，故 C 正确，不满足题意要求；
D ．由于0 时刻和 4s 末物体的速度均为零，可知0~4s 内物体的动量变化量为零，故 D 正确，不满足题意要求。
故选 B。
6.【答案】C
[解析] 脚在落地前的速度大小相等,脚落地后最后的速度均为零,说明动量的变化量一定相等;减震跑步鞋主要是延长了地面与人脚相互作用的时间,根据动量定理可知,减小了人脚与地面的作
用力,且弹性较好,吸收的部分能量可再次回弹给跑步者,故 A 、B 、D 错误,C 正确.
7.【答案】C
(
GM
r
1
) (
=
)【详解】A ．卫星在近地轨道上运动时，由牛顿第二定律得G = m 可知v1
卫星在转移轨道上运动经过 A 点时的线速度大小应大于在近地轨道运行的速度，即卫星在转移轨道上运动经过 A 点时的线速度大小大于 故 A 错误；
B ．卫星在转移轨道上从 A 点运动到 B 点的过程中，引力做负功，动能减小，机械能保持不变，故 B 错误；
C ．卫星在近地轨道与目标轨道上运动的向心力大小之比为 ，故 C 正确；
D ．根据开普勒第三定律 = k ，可得卫星在近地轨道与目标轨道上运动的周期之比为
(
T
r
3
) = ，故 D 错误。
故选 C。
8.【答案】BCD
【详解】A ．再运动员开伞前下落 h 的过程中,重力对运动员做功为WG = mgh 故 A 错误，符合题意；
B ．下落的加速度g ，则阻力为f = mg - ma = mg
运动员克服阻力做功为Wf = fh = mgh 故 B 正确，不符合题意；
C ．由动能定理可知W合 = F合h = mah = mgh = ΔEk 即运动员的动能增加了mgh ，故 C 正确，不符合题意；
D ．根据能量守恒定律可知，阻力所做负功等于运动员的机械能减少，有 ΔE机 = mgh
即运动员的机械能减少了mgh ，故 D 正确，不符合题意。故选 A。
9.【答案】ABD
【详解】AB ．当汽车受力平衡时，汽车速度达到最大，设斜面倾角为θ ,对于甲图有F1 = mg sinθ+ f ， P1 = F1v = (mg sinθ+ f )v
对于乙图有F2 + mg sinθ = f ， P2 = F2v = (f- mg sinθ )v联立可得 P1 故 AB 正确；
C ．汽车以恒定功率启动，一开始做加速度逐渐减小的加速运动，之后做匀速运动，故 C 错误；
D ．设甲图中汽车牵引力做功为W甲 ，根据动能定理可得W甲 - mgh-fl mv2 设乙图中汽车牵引力做功为W乙 ，根据动能定理可得W乙 + mgh-fl = mv2 联立可得甲乙图中汽车牵引力做功差为W甲 -W乙 = 2mgh 故 D 正确。故选 ABD。
10.【答案】BD
【详解】A ．小物块上升至高度h3 时，动能最大，则此时弹簧弹力与重力平衡，弹簧形变量不为 0 ，故 A 错误；
B ．因为h4 到 h5 间的图像为直线，即小物块做匀减速直线运动，所以小物块上升至高度h4 时，弹簧形变量为零，弹簧恢复原长，小物块只受重力，加速度为 g ，故 B 正确；
C ．物块和弹簧组成的系统机械能守恒，可得解除锁定前，弹簧的弹性势能为Epx = mg(h5 -h1 )，故 C 错误；
D ．小物块从高度 h2 上升到h4 ，物块的动能先增大后减小，小物块速度先增大后减小，结合前面选项分析可知，该过程弹簧一直处于压缩状态，弹簧在该过程中逐渐恢复原长，所以弹簧的
弹性势能在减少，故 D 正确。
C ．故选 BD。
11.【答案】（1）C （2） 2.65 ~ 2.66 （3） ①. 0.42（ 0.41 ~ 0.43 ） ②. 【小问 1 详解】
A ．为了保证小车运动过程中所受合力不变，实验过程中需要调节定滑轮和弹簧测力计的高度，使动滑轮两边的细绳与长木板平行，故 A 错误；
B ．抬高木板右端，平衡摩擦力后，由甲图分析可知，小车受到的合外力是弹簧测力计示数的2倍，故 B 错误；
C ．由于小车受到的合外力是弹簧测力计示数的 2 倍，可以直接测出，因此不需要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量，故 C 正确；
D ．由甲图分析，可知砂桶的加速度为小车的加速度的两倍，则在相等运动时间内，砂桶的位移为小车位移的两倍，所以为了让小车运动到桌面最左端的数据都有效，则砂桶距离地面的高度需大于小车到桌面左端的距离的两倍，故 D 错误。
故选 C。
【小问2 详解】
由图乙可知，弹簧测力计的示数为 2.65N 【小问 3 详解】
[1]由图丙解得小车的加速度大小 a = = m / s2 = 0.42m / s2
[2]对小车，根据牛顿第二定律有 2F = Ma变形得 a = F
可知图丙直线的斜率等于
12．（1） 4.90 （2） =
13.【答案】（1） 4 m/s2 （2） 6 m/s2 （3） 450 m
【小问 1 详解】
在星球表面，根据万有引力等于重力G = mg ………………………………（ 1 分）可得 g ……………………………………………………………（ 1 分）
行星的质量和半径分别为地球的和 。地球表面重力加速度大小取 g = 10m/s2 ，可得该行星表面的重力加速度大小g ’ = ( )2 g = 4m/s2 ……………………………（1 分）
【小问2 详解】
打开降落伞后当速度为 40m / s 时匀速阶段有kv2 = mg’ …………………………（1 分）刚打开降落伞时瞬间速度为100m / s ，由牛顿第二定律kv1 - mg ’ = ma …………（1 分）得 a = 6m/s2 …………………………………………………………（1 分） 【小问 3 详解】
反推发动起启动时探测器速度为v3 = v2 + g ’t探测器加速度为F - mg ’ = ma1 减速到速度为0 时v = 2a1 h
（1分） （1分） （1分）
得 h = 450m …………………………………………………………（1分）
142N
14.【答案】(1)4m/s (2) 3 (3)2.24m
(
H
—
h
=
1
gt
2
)【详解】（1）小物块从 A 点到 B 点做平抛运动，设运动时间为 t ，则有 2 …（ 1 分）解得t = 0.3s …………………………………………………………（ 1 分）
小物块到达 B 点时竖直分速度为vy = gt = 3m/s ………………………………………（1 分）
tan 37o = vy
根据速度的合成与分解有 v0 …………………………………………………（ 1 分）
解得v0 = 4m/s……………………………………………………………………………（1 分）
（2）设小物块滑动至 C 点时的速度大小为 vC ，所受圆弧轨道的支持力大小为 FN。对小物块从
1 2 1 2
A 到 C 的过程，根据动能定理有mgH = 2 mvC — 2 mv0 ………………………………（2 分）解得vC = 2 m/s…………………………………………………………………………（1 分）
2
FN — mg = m vC
在 C 点时，根据牛顿第二定律有 R ………………………………………（ 1 分） F = 142 N
解得 N 3 ……………………………………………………………………………（ 1 分）
142N根据牛顿第三定律可知，小物块对圆弧轨道的压力大小 3
（3 ） 设 小物块达 到木板右端 时恰好和长木板达 到共 同速度 v3 ， 根据动量 守恒 定律有
mvC = (m + M)v3 ……………………………………………………………………………（ 1 分）解得v3 = m/s …………………………………………………………………………（1分）
(
μ
mgL
=
1
mv
2
—
1
(
M
+
m
)
v
2
)设此时长木板的长度为 L ，根据功能关系有 2 C 2 3 …………（ 1 分）
解得L = 2.24m ……………………………………………………………………………（ 1 分）
15.【答案】（1）压力大小为17.5N ，方向竖直向下（2）0.4m （3）v传 ≤ 2 m / s 或v传 ≥ m / s 【小问 1 详解】
传送带静止时，对小物块从 A 到 D 用动能定理 mv — mv = — μmgL …………（1 分）
在 D 点，小物块运动至 D 点时对圆轨道的压力由牛顿第二定律 FN — mg = m …（ 1 分）代入数据解得 FN = 17.5N
由牛顿第三定律，小物块对圆轨道的压力大小为17.5N ，方向竖直向下。 ……………（1 分） 【小问2 详解】
传送带顺时针转动，速度v传 = 2 m/s物块初速度v0 = 3 m/s > v传
受向左摩擦力减速，加速度 a = — μg = —1m/s2 ………………………………………………（1 分）
减速至v传 的位移x = v2v = 0.5 m < 3 m …………………………………………………（1 分）
之后匀速运动，到达 D 点速度vD = v传 = 2 m/s …………………………………………（1 分）
由机械能守恒 mv = mgh ………………………………………………………………（1 分）
解得 h = = 0.4 m …………… …………………………………………………（1 分）

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