江苏省无锡市2021届高三上学期物理期中调研考试试卷

试卷更新日期：2020-12-18 类型：期中考试

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一、单选题

1. 一名乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的图像如图所示，其中t₁到t₂时间段图像为直线。则以下说法正确的是（）

A、t₁~t₂时间内，乘客的速度一直增大 B、t₂~t₃时间内，乘客的速度一直增大 C、t₁~t₂时间内，乘客对电梯压力大于乘客重力 D、t₂~t₃时间内，乘客对电梯压力小于乘客重力

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2. 空调外机放置位置可简化如图，其重心恰在水平支架连接点O正上方，轻杆OA、OB对O点作用力方向与各自杆共线，∠AOB=θ。空调外机自重为G，则OB对O点的作用力F_B的大小为（）

A、 $F_{B} = \frac{G}{\sin θ}$ B、 $F_{B} = \frac{G}{\cos θ}$ C、 $F_{B} = G \tan θ$ D、 $F_{B} = \frac{G}{\tan θ}$

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3. 如图所示，一则安全广告，描述了高空坠物对人伤害的严重性。若一枚50g的鸡蛋，从8楼阳台窗户（距离地面20m）自由下落到地面，与地面接触时间为0.02s，不计空气阻力。则鸡蛋对地面的平均作用力大小约为（）

A、0.5N B、25N C、50N D、500N

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4. 在空间站中，宇航员长期处于失重状态。为缓解这种状态带来的不适，科学家设想建造一种环形空间站，如图所示。圆环绕中心匀速旋转，宇航员站在旋转舱内的侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。已知地球表面的重力加速度为g，圆环的半径为r，宇航员可视为质点。以下说法正确的是（）

A、宇航员处于平衡状态 B、宇航员的向心加速度大小应为g C、旋转舱绕其轴线转动的角速度大小应为 $\sqrt{g r}$ D、旋转舱绕其轴线转动的线速度大小应为 $\sqrt{\frac{g}{r}}$

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5. 迄今为止，人类已经发射了数千颗人造地球卫星，其中的通信、导航、气象等卫星已极大地改变了人类的生活。如图所示为我国发射的二氧化碳监测卫星轨迹示意图。已知该卫星在半径为r的圆轨道上运行，经过时间t，通过的弧长为s。已知引力常量为G。下列说法正确的是（）

A、该卫星的发射速度小于7.9km/s B、该卫星的运行速度大于7.9km/s C、可算出该卫星的周期为 $\frac{2 π r t}{s}$ D、可算出地球平均密度为 $\frac{3 s^{2}}{4 G π t^{2} r^{2}}$

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6. 质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，A球的速度 $v_{A} = 5 m/s$ ，B球的速度 $v_{B} = 3 m/s$ ，当A球追上B球时发生碰撞，则碰撞后A、B两球速度可能为（）

A、 ${v^{'}}_{A} = 1 m/s$ ， ${v^{'}}_{B} = 5 m/s$ B、 ${v^{'}}_{A} = 4.5 m/s$ ， ${v^{'}}_{B} = 3.5 m/s$ C、 ${v^{'}}_{A} = 3.2 m/s$ ， ${v^{'}}_{B} = 4.8 m/s$ D、 ${v^{'}}_{A} = - 1 m/s$ ， ${v^{'}}_{B} = 9 m/s$

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7. 用长度为l的细绳悬挂一个质量为m的小球，将小球移至和悬点等高的位置使绳自然伸直．放手后小球在竖直平面内做圆周运动，小球在最低点的势能取做零，则小球运动过程中第一次动能和势能相等时重力的瞬时功率为（）

A、 $\frac{1}{2} m g \sqrt{g l}$ B、 $m g \sqrt{g l}$ C、 $\frac{1}{2} m g \sqrt{3 g l}$ D、 $\frac{1}{3} m g \sqrt{3 g l}$

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8. 自动充电式电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池相连。在刹车或下坡滑行时，开启充电装置，发电机可以向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。为测试电动车的工作特性，某人做了如下实验：关闭电动车的动力装置，使车以600J的初动能在粗糙的水平路面上滑行。第一次实验，关闭充电装置，让车自由滑行，记录其动能随位移变化的关系图线；第二次实验，启动充电装置，记录其动能随位移变化的关系图线，电动车的阻力与车重成正比。从图像可以确定（）

A、第一次实验对应图线P，第二次实验对应图线Q B、两次实验电动车都做匀减速直线运动 C、第二次实验中，蓄电池中充入的总电能为200J D、第二次实验中，蓄电池中充入的总电能小于200J

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二、多选题

9. “轨道康复者”航天器可在太空中给人造卫星补充能源，延长卫星寿命。已知“轨道康复者”和目标卫星，在同一平面内沿相同绕行方向绕地球做匀速圆周运动。“轨道康复者”在P点调整自身速度，进入如图所示的虚线椭圆轨道，在Q点与目标卫星相遇，再次调速留在卫星所在的圆轨道上。不考虑卫星与“轨道康复者”之间的引力，则下列说法正确的有（）

A、“轨道康复者”从P点进入虚线椭圆轨道应加速 B、“轨道康复者”从P点进入虚线椭圆轨道应减速 C、“轨道康复者”在圆轨道上经过P点和椭圆轨道上经过P点加速度大小相等 D、“轨道康复者”在椭圆轨道上运动时，P点机械能小于Q点机械能

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10. 如图所示，从同一竖直线上不同高度A、B两点处，分别以速率v₁、v₂同时同向水平抛出两个小球，P为它们运动轨迹的交点。则下列说法正确的有（）

A、两球可能在P点相碰 B、两球的初速度大小v₁＜v₂ C、落地前两球始终在同一竖直线上 D、落地前两球竖直方向的距离保持不变

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11. 如图所示，质量为m的滑块以初速度v₀沿着足够长斜面上滑，发现其返回出发点时速度大小为 $\frac{v_{0}}{2}$ 。则下列说法正确的是（）

A、上滑过程和下滑过程中滑块的加速度之比为2∶1 B、上滑过程和下滑过程中滑块所受重力冲量之比1∶2 C、上滑过程和下滑过程中滑块机械能变化量之比1∶1 D、全过程滑块的动量变化量大小为 $\frac{1}{2} m v_{0}$

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12. 如图所示，轻弹簧一端固定在半径为R的粗糙圆弧轨道AC的圆心O点，另一端与质量为m可视为质点的小物体连接。物体以2v的初速从A点开始沿轨道运动，第一次运动到与A等高的C点时速度为v，随后滑上与圆弧轨道相切的光滑斜面。物体在斜面上到达与O点等高的D点，此时速度恰为零。此时弹簧仍在弹性限度内且长度为 $\frac{5}{3} R$ 。已知弹簧原长 $\frac{4}{3} R$ ，劲度系数为k， $∠ B O C = 37^{°}$ ，重力加速度为g，轨道与弹簧在同一竖直平面内，则下列说法正确的有（已知sin37^°=0.6，cos37^°=0.8）（）

A、由A到C过程，物体克服摩擦力做功 $\frac{3}{2} m v^{2}$ B、由C到D过程中，弹簧弹力做功为0 C、物体第一次经过B点时速度大小为 $\sqrt{\frac{2}{5} g R + \frac{5}{2} v^{2}}$ D、物体在D点时，加速度大小为 $\frac{3}{5} g + \frac{4 k R}{15 m}$

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三、实验题

13. 某同学欲采用气垫导轨和光电计时器等器材进行“验证动量守恒定律”的实验。实验装置如图所示，下面是实验的主要步骤：
①测得A和B两滑块上遮光片的宽度均为d；

②安装好气垫导轨和光电门，向气垫导轨通入压缩空气，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；

③利用固定在气垫导轨两端的弹射装置，使滑块A、B分别向左和向右运动，测出滑块A、B在碰撞前经过光电门过程中挡光时间分别为Δt₁和Δt₂；

④观察发现滑块A、B碰撞后通过粘胶粘合在一起，且运动方向与滑块A碰撞前运动方向相同。

(1)、为验证滑块A、B碰撞过程中动量守恒，除了上述已知条件外，还必须要测量的物理量有（________）

A、A，B两滑块（包含遮光片）的质量m₁、m₂ B、两个光电门之间的距离L C、碰撞后滑块B再次经过光电门b时挡光时间Δt D、碰撞后滑块A再次经过光电门a时挡光时间 $Δ t^{'}$

(2)、为了验证滑块A、B碰撞过程中动量守恒，请用上述实验过程测出的相关物理量，表示需要验证的关系式是：。

(3)、有同学认为利用此实验装置还能计算碰撞过程中损失的机械能。请用上述实验过程测出的相关物理量，表示出A、B系统在碰撞过程中损失的机械能 $Δ E =$ 。

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14. 小明同学设计了如图甲所示的装置来研究小车的加速度与所受合力的关系。将装有力传感器的小车放置于水平长木板上，缓慢向小桶中加入细砂，直到小车刚开始运动为止，记下传感器的最大示数F₀。再将小车放回原处并按住，继续向小桶中加入细砂，记下传感器的示数F₁。释放小车，记录小车运动时传感器的示数F₂。

(1)、图乙为某次实验得到的一段纸带，计数点A、B、C、D、E间的时间间隔为0.1 s，根据纸带可求出小车的加速度大小为 m/s²（结果保留两位有效数字）。

(2)、小明同学在保持小车质量不变的情况下，改变砂和砂桶质量，进行多次测量。得到一组小车的加速度与小车运动时传感器的示数F₂的数据如下表：

传感器示数F₂（N）	0.62	0.81	0.92	1.11	1.21
加速度a（m/s²）	0.48	1.25	1.67	2.45	2.82

请根据实验数据在下面左图中作出a－F₂的关系图像。

(3)、若小明测出a－F₂图像的F₂轴上截距为F₃ ，则F₃F₀（选填“<”、“>”或“=”）。

(4)、在同一组测量中，传感器示数F₁与F₂的大小关系满足F₁F₂（选填“<”、“>”或“=”）。

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四、解答题

15. 如图所示，质量M = 2.5kg的木块A套在水平杆上，现用轻绳将木块与小球B相连。在小球上施加一个大小为20N、方向水平向右的外力F，它将拉着小球向右做匀速直线运动。已知运动过程轻绳与水平杆间的夹角θ=37°，且A、B的相对位置保持不变，取g =10m/s² ， sin37^°=0.6，cos37^°=0.8，求：

(1)、小球的质量m；

(2)、木块A与水平杆间的动摩擦因数μ。

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16. 弹珠游戏装置可以简化如下图。轻质弹簧一端固定，另一端紧靠着一个弹珠（与弹簧不栓接）。轻推弹珠，弹簧被压缩；释放后，弹珠被弹簧弹出，然后从A点进入竖直圆轨道（水平轨道和竖直圆轨道平滑相接）。已知弹珠的质量m=20g（可视为质点），圆轨道的半径R=0.1m，忽略弹珠与轨道间的一切摩擦，不计空气阻力，取g=10m/s² ，求：

(1)、若弹珠以v =2.2m/s的速度从A点进入竖直圆轨道，它能否顺利通过圆轨道的最高点B？请说明理由。

(2)、在O点左侧有一个小盒子，盒子上开有小孔，孔口C点与圆轨道的圆心O等高，并与O点的水平距离为2R，要想让弹珠能从C点掉入盒子中，弹簧被压缩后需要储存多大的弹性势能E_P？

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17. 质量不计的直角形支架两端分别连接质量为2m的小球A和质量为3m的小球B。支架的两直角边长度分别为2L和L，支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动，如图所示。开始时OA边处于水平位置，取此时OA所在水平面为零势能面，现将小球A由静止释放，求：

(1)、小球A到达最低点时，整个系统的总机械能E；，

(2)、小球A到达最低点时的速度大小 v_A_，；

(3)、当OA直角边与水平方向的夹角 $θ$ 为多大时，小球A的速度达到最大？并求出小球A的最大速度v。

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18. 如图甲所示，光滑水平面上停有一块质量为 $M = 2 kg$ 的长木板，其长度 $l = \frac{9}{4} m$ 。有一个质量为 $m = 1 kg$ 的物块（可视为质点）从长木板的左端以 $v_{0} = 3 m/s$ 的速率冲上长木板，已知物块与长木板之间的动摩擦因数 $μ = 0.1$ ，取 $g = 10 {m/s}^{2}$ 。

(1)、物块滑上长木板时，长木板的加速度大小；

(2)、试判断：物块冲上长木板后能否从其右端滑出？若能滑出，求物块滑离长木板时的速率；若不能滑出，求物块与长木板相对静止时的速率；

(3)、若在长木板的上表面铺上一种特殊材料，其动摩擦因数μ与物块到长木板左端距离x关系如图乙所示。物块仍以相同速率从左端冲上长木板后，要使物块能从长木板的右端滑出，则长木板的长度应满足什么条件？

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