山东省菏泽市2021-2022学年高三上学期物理期中考试试卷（A）

试卷更新日期：2021-12-07 类型：期中考试

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一、单选题

1. 如图所示，中国空军飞行员进行跳伞训练。一飞行员下降到某高度时，打开降落伞做竖直向下的匀减速直线运动。已知飞行员和降落伞的总质量为m，所受空气阻力大小恒为F，重力加速度为g。打开降落伞后下降h的过程中，飞行员（含降落伞）（　　）

A、合力做功为 $F h - m g h$ B、阻力做功为 $F h$ C、机械能减少了 $F h - m g h$ D、重力势能减少了 $m g h$

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2. 如图所示，倾角为 $θ = 37 °$ 的斜面固定放置在水平面上，斜面上有一个质量为m的物块，对物块施加一水平向左的力 $F = 2 m g$ ，恰好使其匀速上滑。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g， $\sin 37 ° = 0.6$ ， $\cos 37 ° = 0.8$ ，物体与斜面间的动摩擦因数为（　　）

A、0.2 B、0.4 C、0.5 D、0.75

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3. 第二次进口博览会展出了一种我国自主研发的乒乓球陪练机器人，如图所示。某次陪练中，乒乓球被机器人以原速率斜向上击出，在空中运动一段时间后落到台面上，忽略空气阻力和乒乓球的旋转，则在空中运动的过程中（　　）

A、机器人对乒乓球做功为零 B、机器人对乒乓球的冲量为零 C、乒乓球运动至最高点时，动量为零 D、乒乓球运动过程中，动能一直增大

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4. 北斗问天，国之夙愿。我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约地球半径的7倍，则该卫星（　　）

A、发射速度可能大于11.2km/s B、线速度小于7.9km/s C、周期约为 $\frac{24}{7}$ h D、可以经过曾母暗沙区域的上空

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5. 抗日战争时期，中国共产党领导的八路军，用自主设计的平射火炮，攻打敌军炮楼，火炮发射模型如图所示。炮弹射出炮口时，相对于炮口的速率为v₀ ，已知火炮发射炮弹后的质量为M，炮弹的质量为m。炮弹射出瞬间，火炮的速度大小为（　　）

A、 $v_{0}$ B、 $\frac{m}{M} v_{0}$ C、 $\frac{m}{M + m} v_{0}$ D、 $\frac{m}{M - m} v_{0}$

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6. 如图所示，长为L的细绳吊起一个质量为m的摆球，上端固定，使摆球在水平面内做匀速圆周运动。已知重力加速度为g，细绳与竖直方向的夹角为 $θ$ 。则摆球（　　）

A、受重力、拉力和向心力的作用 B、线速度大小为 $\sqrt{g L \cos θ}$ C、周期为 $2 π \sqrt{\frac{L \cos θ}{g}}$ D、拉力大小为 $m g \cos θ$

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7. 如图所示，小球以v₀向倾角为 $θ$ 的斜面水平抛出，小球到达斜面的位移与斜面垂直，重力加速度为g，则小球（　　）

A、运动时间为 $\frac{v_{0}}{g \tan θ}$ B、水平位移大小为 $\frac{2 v_{0}^{2}}{g \tan θ}$ C、位移大小为 $\frac{2 v_{0}^{2}}{g \cos θ}$ D、竖直位移大小为 $\frac{v_{0}^{2}}{g \tan θ}$

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8. 在光滑的水平面上，质量为1kg的物块在水平恒力F作用下运动，如图所示为物块运动的一段轨迹。已知物块经过P、Q两点时的速率均为4m/s，用时为2s，且物块在P点的速度方向与PQ连线的夹角 $α = 30 °$ 。则（　　）

A、 $F = 4 N$ B、F的方向与PQ连线垂直 C、F的方向始终与速度垂直 D、P、Q两点的距离为6m

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二、多选题

9. 如图所示，半径R=1.6m的半圆形光滑轨道竖直固定且与水平地面相切于A点，B为半圆轨道的最高点，E点位于圆周上与圆心在同一水平面上，其右侧一定水平距离处固定一个倾角 $θ = 37 °$ 的斜面体。质量为2kg的物块（可看作质点）以水平初速度v，从A处进入圆轨道，恰能通过圆轨道最高点B；离开B点后沿斜面切线方向落到斜面顶端C处。已知g取10m/s² ， $\cos 37 ° = 0.8$ ，则（　　）

A、物块运动的初速度为 $4 \sqrt{5} m / s$ B、物块从B运动到C的时间为0.4s； C、CD的高度差为2.75m D、物块运动到E点对圆弧轨道的压力为100N

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10. 如图所示，A、B两物块用细线相连绕过轻质定滑轮，B和物块C在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C放在水平地面上。控制A使细线拉直但无弹力。释放A运动至速度最大，此时C恰好离开地面。A始终未落地，滑轮两侧细线始终保持竖直状态。已知B、C的质量均为m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计，则（　　）

A、C刚离开地面时，B的加速度为零 B、A的质量为2m C、弹簧恢复原长瞬间，细线中的拉力大小为2mg D、A的最大速度为 $g \sqrt{\frac{2 m}{3 k}}$

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11. 复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。质量为m的复兴号动车以恒定功率P在平直轨道上由静止启动，经时间t达到该功率下的最大速度v_m ，设复兴号动车行驶过程中所受到的阻力与速度的二次方成正比。在时间t内，复兴号动车（　　）

A、做匀加速运动 B、速度为 $\frac{2 v_{m}}{3}$ 时的加速度为 $\frac{P}{m v_{m}}$ C、所受的最大阻力为 $\frac{P}{v_{m}}$ D、克服阻力做功 $P t - \frac{1}{2} m v_{m}^{2}$

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12. 如图所示，两根光滑刚性直杆组成垂直“V”形框，其中一杆竖直固定放置。质量均为m的A、B两环分别套在两杆上，用一根轻杆连接。从图示位置由静止释放，当轻杆与水平杆夹角为 $α$ 时，A环的速度为v_A ， B环速度为v_B。不计一切摩擦，重力加速度为g。则（　　）

A、 $v_{A} ： v_{B} = 1 ： \tan α$ B、框对B环的作用力始终等于2mg C、B环一直加速 D、A、B组成的系统机械能守恒

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三、实验题

13. 如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置：

(1)、实验操作如下：
①用天平分别称量重物A、B的质量m和M（A的质量含挡光片、B的质量含挂钩，用螺旋测微器测出挡光片的宽度d，测量结果如图乙所示，则d=mm；

②将重物A、B用绳连接后，跨放在轻质定滑轮上，用水平撑板托住重物B，测量挡光片中心到光电门中心的竖直距离h，打开水平撑板，重物由静止开始运动；

③记录挡光片经过光电门的时间 $Δ t$ 。

(2)、能说明系统（重物A、B）机械能守恒的关系式为（用给定的字母写表达式）。

(3)、已知称量重物A、B的质量关系为M=1.5m。改进实验操作，在B的下面挂上一定质量的钩码。依然从原来位置由静止释放B，挡光片经过光电门的时间为 $\frac{Δ t}{2}$ 。若系统的机械能守恒，则通过此实验可算出当地的重力加速度g=和钩码的质量 $m^{'} =$ （用给定的字母写表达式）。

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14. 如图甲所示为探究加速度随质量变化的关系的实验装置。

(1)、下列实验操作中正确的有_________；

A、先释放小车后接通电源 B、平衡摩擦力时需移去纸带 C、调整定滑轮使细绳与长木板平行 D、平衡摩擦力时需移去托盘和砝码

(2)、如图乙所示为某次实验打出纸带比较清晰的部分，计时器使用50Hz正弦交流电，每5个计时点间隔取一个计数点，标上0、1、2、3、4、5、6、7，测量相邻计数点之间的距离如下表：

	x₁	x₂	x₃	x₄	x₅	x₆	x₇
距离（cm）	3.52	3.78	4.03	4.11	4.56	4.82	5.07

则加速度为a=；

(3)、实验中保持托盘和砝码的总质量不变，改变小车的质量M，进行实验，得到相应的加速度a，数据如下表所示，请在图丙中补充描点，并作出图像；

托盘和砝码总质量为20g
$a / (m \cdot s^{- 2})$	2.40	1.99	1.43	1.25	1.11	0.77	0.62	0.48	0.24
$M / kg$	0.06	0.08	0.12	0.14	0.16	0.24	0.30	0.40	0.80
$\frac{1}{M} / ({kg}^{- 1})$	16.67	12.50	8.33	7.14	6.25	4.17	3.33	2.50	1.25

(4)、某次实验中作出

\frac{1}{a} - M

图像如图丁所示，若图像斜率为k，则托盘和砝码的总质量m=（用字母b、k表示）。

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四、解答题

15. 固定的竖直光滑 $\frac{1}{4}$ 圆弧坡与水平冰面相切.质量为M的滑冰运动员静止在冰面上，把一质量m=5.0kg的静止物块以v₀=6.0m/s的速度推向圆弧坡，运动员获得退行速度；物块冲上圆弧坡（物体未冲出圆弧坡），到达轨迹最高点后反回，追上运动员时，运动员又以v₀=6.0m/s把物块推向圆弧坡，经过8次反复操作后，物块恰好不能再追上运动员.不计冰面的摩擦力，求：

(1)、该运动员的质量M；

(2)、运动员对物块做的总功W。

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16. 如图所示，传送带倾斜放置，与水平方向夹角为 $θ = 37 °$ ，始终以 $v = 4 m / s$ 的速率沿顺时针方向运行，A端到B端距离 $L = 30 m$ ，在A端轻放一块质量 $m = 1 kg$ 的煤块（可视为质点），已知煤块与传送带间的动摩擦因数 $μ = 0.8$ ，g取10m/s² ， $\sin 37 ° = 0.6$ ， $\cos 37 ° = 0.8$ ，求煤块

(1)、从A端运动到B端所用的时间；

(2)、与传送带摩擦产生的内能。

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17. 某一花样自行车赛道可简化为如图所示的情景，运动员自A点由静止沿AB斜面向下运动，从CD斜面最高点D跃起，完成空中反转动作后，落到斜面EF上，再从GH斜面轨道最高点H（与A点在同一水平面上）沿竖直方向冲出轨道，在空中转身后从H点返回，从EF斜面最高点E跃起，落到斜面CD上，在A、H两点间轨道往复运动。已知D、E两点的水平距离 $L = 10.8 m$ ，斜面CD与水平面BC夹角 $α = 53 °$ ，斜面EF与与水平面FG夹角 $β = 37 °$ 。某次试赛，一运动员控制自行车自A点由静止自由运动（运动员不做功），经D点跃起，恰好平行于斜面EF落到E点。运动员与自行车的总质量 $m = 80 kg$ ，“不计空气阻力，斜面与水平面均平滑连接、曲面DE与两斜面平滑连接，g取10m/s² ， $\sin 53 ° = 0.8$ 。

(1)、求运动员在D、E两点时的速度大小；

(2)、该运动员比赛中，控制自行车并迅速蹬车踏（运动员做功），自A点由静止加速运动，经D点跃起，落到斜面EF上，落点恰好与D点在同一水平面上。求该过程中运动员蹬车踏做的功。

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18. 如图所示，质量 $m_{A} = 3.0 kg$ 的木板A静止在光滑水平面上，其左端与固定台阶相距 $x = 4.0 m$ ，质量 $m_{B} = 1.0 kg$ 的滑块B（可视为质点）静置于A的右端；长度 $R = 0.2 m$ 的细线与质量 $m_{C} = 1.0 kg$ 摆球C连接，另一端固定在O点。水平拉直细线并给C一个竖直向下的初速度v₀ ， C到达最低点时，恰好与B发生弹性碰撞，B一直在A上向左滑动，A碰撞台阶反向后，B恰好未从A上表面滑出；然后B与C发生弹性碰撞从A左端掉落，C向右摆至最高点与O点在同一水平面上。已知A、B之间的动摩擦因数μ=0.6，B未接触台阶，A与台阶只发生一次碰撞，且碰撞后反向速度大小与碰撞前速度大小相等，不计空气阻力，g取10m/s²。求：

(1)、B掉落后，A的速度大小v_A；

(2)、C的初速度大小v₀；

(3)、木板的长度L。

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