山东省济南大学城实验高级中学2021届高三物理第一次诊断性考试试题[含答案]

山东省济南大学城实验高级中学2021届高三物理第一次诊断性考试试题

注意事项：

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。

2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。

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．伽利略对“自由落体运动”和“运动和力的关系”的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图 (a)、(b)分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的是( )

A．图(a)通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动

B．图(a)中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间测量更容易

C．图(b)中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的，实验可实际完成

D．图(b)的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持

2.如图，一圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一块橡皮，橡皮随圆盘一起转动(俯视为逆时针)。某段时间圆盘转速不断增大，但橡皮仍相对圆盘静止，在这段时间内，关于橡皮所受合力F的方向的四种表示(俯视图)中，正确的是 ( )

3．如图所示，用弹簧测力计悬挂一个重G＝10 N的金属块，使金属块一部分浸在台秤上的水杯中(水不会溢出)。若弹簧测力计的示数变为F T＝6 N，则台秤的示数比金属块没有浸入水前( ) A．增加4 N B．增加10 N

C．增加6 N D．保持不变

4．发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响)。速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网。其原因是( )

A．速度较小的球下降相同距离所用的时间较多

B．速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大

C．速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少

D．速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大

5．如图所示，四个小球在距地面相同的高度以相同的速率分别竖直向下、竖直向上、水平和斜向上抛出，不计空气阻力，关于这四个小球从抛出到落地过程，下列说法正确的是（ ）

A.每个小球在空中的运动时间一定相等

B.每个小球落地时的速度可能相同

C.重力对每个小球做的功一定相等

D.每个小球落地时重力的瞬时功率可能相等

6．一质点在xOy 平面内的运动轨迹如图所示，下列判断正确的是( ) A ．质点沿x 轴方向可能做匀速运动 B ．质点沿y 轴方向不可能做变速运动

C ．若质点沿y 轴方向始终匀速运动，则沿x 轴方向可能先加速后减速

D ．若质点沿y 轴方向始终匀速运动，则沿x 轴方向可能先减速后加速

7．我国将在今年择机执行“天问1号”火星探测任务。质量为m 的着陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历一个时长为t 0、速度由v 0减速到零的过程。已知火星的质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g ，忽略火星大气阻力。若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，此过程中着陆器受到的制动力大小约为 A.000.4v m g t ??- ??

?

B ．0

00.4+v

m g t ?? ??

?

C ．000.2v m g t ??- ??

?

D ．0

00.2+v

m g t ?? ??

?

8.如图，物块A 和B 的质量分别为4m 和m ，开始A 、B 均静止，细绳拉直，在竖直向上拉力F ＝6mg 作用下，动滑轮竖直向上加速运动。已知动滑轮质量忽略不计，动滑轮半径很小，不考虑绳与滑轮之间的摩擦，细绳足够长，在滑轮向上运动过程中，物块A 和B 的加速度分别为( )

A ．a A ＝0，a

B ＝2g B ．a A ＝a B ＝1

5g

C ．a A ＝0，a B ＝3g

D ．a A ＝1

2

g ，a B ＝5g

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。

9.一质量为m 的乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移s 与时间t 的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用F N 表示，速度大小用v 表示。重力加速度大小为g 。以下判断正确的是( )

A ．0~t 1时间内，v 增大，F N >mg

B ．t 1~t 2 时间内，v 减小，F N

C ．t 2~t 3 时间内，v 减小，F N

v 0v 0

v 0

v 0

h

D ．t 2~t 3时间内，v 增大，F N >mg

10．一质量为m 的质点起初以速度v 0做匀速直线运动，在t ＝0时开始受到恒力F 作用，速度大小先减小后增大，其最小值为v ＝0.5v 0，由此可判断( )

A ．质点受到恒力F 作用后一定做匀变速曲线运动

B ．质点受到恒力F 作用后可能做圆周运动

C ．t ＝0时恒力F 方向与速度v 0方向间的夹角为60°

D ．恒力F 作用

3mv 0

2F

时间时质点速度最小 11．地球赤道上有一物体随地球的自转，所受的向心力为F 1，向心加速度为a 1，线速度为v 1，角速度为ω1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略)，所受的向心力为F 2，向心加速度为a 2，线速度为v 2，角速度为ω2；地球的同步卫星所受的向心力为F 3，向心加速度为a 3，线速度为v 3，角速度为ω3；第一宇宙速度为v ，假设三者质量相等，则( )

A ．F 1＝F 2>F 3

B ．a 2 >a 3> a 1

C ．ω1＝ω3<ω2

D ．v 1＝v 2＝v>v 3

12．(多选)如图甲所示，用一轻质绳拴着一质量为m 的小球，在竖直平面内做圆周运动(不计一切阻力)，小球运动到最高点时绳对小球的拉力为F T ，小球在最高点的速度大小为v ，其F T -v 2

图象如图乙，则( )

A ．轻质绳长为mb

a

B ．当地的重力加速度为a m

C ．当v 2

＝c 时，轻质绳最高点拉力大小为ac b

＋a D ．若v 2＝b ，小球运动到最低点时绳的拉力为6a 三、非选择题:本题共6小题，共60分。

13．（9分）2020年5月，我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量，其中一种方法是通过使用重力仪测量重力

加速度，进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验，测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下：

（i）如图甲所示，选择合适高度的垫块，使木板的倾角

为53°，在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻

度尺（图中未画出）。

（ii）调整手机使其摄像头正对木板表面，开启视频录

像功能。将小物块从木板顶端释放，用手机记录下小物

块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的

回放，选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点，得到小物块相对于该点的运动距离L与运动时间t的数据。

（iii）该同学选取部分实验数据，画出了2L

t

-t图像，利用图像数据得到小物块下滑的加速度大小为

5.6 m/s2。

（iv）再次调节垫块，改变木板的倾角，重复实验。

回答以下问题：

（1）当木板的倾角为37°时，所绘图像如图乙所示。由图像可得，物块过测量参考点时速度的大小为_____m/s；选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B两点，利用A、B两点数据得到小物块下滑加速度的大小为______m/s2。（结果均保留2位有效数字）

（2）根据上述数据，进一步分析得到当地的重力加速度大小为_____ m/s2。（结果保留2位有效数字，sin37°= 0.60，cos37°=0.80 ）

14．（8分）某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。

(1)下列做法正确的是________(填字母代号)。

A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行

B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源

D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度

(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________木块和木块上砝码的总质量。(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)

(3)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平

衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲________m乙，μ甲________μ乙。(选填“大于”“小于”或“等于”)

15．（6分）如图所示，一块足够大的光滑平板放置在水平面上，能绕水平固定轴MN调节其与水平面所成的倾角。板上一根长为l＝0.60 m的轻绳，它的一端系住一质量为m的小球P，另一端固定在板上的O点。当平板的倾角固定为α时，先将轻绳平行于水平轴MN拉直，然后给小球一沿着平板并与轻绳垂直的初速度v0＝3.0 m/s。若小球能保持在板面内做圆周运动，倾角α的值应在什么范围内？(取重力加速度g＝10 m/s2)

16．（11分）开普勒第三定律指出：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。该定律对一切具有中心天体的引力系统都成立。如图，嫦娥三号探月卫星在半径为r的圆形轨道Ⅰ上绕月球运行，周期为T。月球的半径为R，引力常量为G。某时刻嫦娥三号卫星在A点变轨进入椭圆轨道Ⅱ，在月球表面的B点着陆。A、O、B三点在一条直线上。求：

(1)月球的密度；

(2)在轨道Ⅱ上运行的时间。

17.（12分）如图所示，可看作质点的小物块放在长木板的正中央，长木板置于光滑水平面上，两物体皆静止；已知长木板质量为M＝4.0 kg，长度为L＝3.0 m，小物块质量为m＝1.0 kg，小物块与长木板之间的动摩擦因数μ＝0.2；两物体间的最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小，重力加速度g＝10 m/s2，试求：

(1)用水平向右的恒力F作用于小物块，当F满足什么条件，两物块才能发生相对滑动？

(2)若一开始就用水平向右5.5 N的恒力作用于小物块，则小物块经过多长时间从长木板上掉下？

18．（14分）单板滑雪U型池比赛是冬奥会比赛项目，其场地可以简化为如图甲所示的模型: U形滑道由两个半径相同的四分之一圆柱面轨道和一个中央的平面直轨道连接而成，轨道倾角为17.2°。某次练习过程中，运动员以v M=10 m/s的速度从轨道边缘上的M点沿轨道的竖直切面ABCD滑出轨道，速度方向与轨道边缘线AD的夹角α=72.8°，腾空后沿轨道边缘的N点进入轨道。图乙为腾空过程左视图。该运动员可视为质点，不计空气阻力，取重力加速度的大小g=10 m/s2, sin72.8°=0.96，cos72.8°=0.30。求: （1）运动员腾空过程中离开AD的距离的最大值d；

（2）M、N之间的距离L。

物理试题答案

一、单项选择题

1．B 2．A 3．D 4．C 5．C 6．D 7.B 8．A 二、多项选择题

9．AC 10．AD 11．BC 12．ABD 三、非选择题

13．（1）0.32或0.33 3.1 （2）9.4 14． (1)AD (2)远小于 (3)小于 大于

15．解：小球在倾斜平板上运动时受到绳子拉力、平板弹力、重力。在垂直平板方向上合力为0，重力在沿平板方向的分量为mg sin α

小球在最高点时，由绳子的拉力和重力沿平板方向的分力的合力提供向心力，

有F T ＋mg sin α＝mv 12

l

①

研究小球从释放到最高点的过程，根据动能定理有 －mgl sin α＝12mv 12－12

mv 0

2

②

若恰好能通过最高点，则绳子拉力F T ＝0 ③ 联立①②③解得sin α＝1

2，解得α＝30°

故α的范围为0°≤α≤30°。 答案：0°≤α≤30°

16.解：(1)由万有引力充当向心力：

GMm r 2＝m ? ??

??2πT 2

r ， 解得M ＝4π2r

3

GT

2

月球的密度：ρ＝

M

43

πR 3，解得ρ＝3πr

3

GT 2R

3。

(2)椭圆轨道的半长轴：a ＝

R ＋r

2

，

设椭圆轨道上运行周期为T 1，由开普勒第三定律有：a 3T 12＝r 3

T

2，

在轨道Ⅱ上运行的时间为t ＝T 1

2

，

解得t ＝(R ＋r )T

4r

R ＋r

2r

。 17.解：(1)两物体恰要发生相对滑动时，它们之间的摩擦力大小达到最大静摩擦F fm ；设它们一起运动的加速度大小为a 1，此时作用于小物块水平向右的恒力大小为F 1，由牛顿运动定律可知：对整体：F 1＝(M ＋m )a 1

对木板：F fm ＝Ma 1 其中F fm ＝μmg 联立解得F 1＝2.5 N

故当F >2.5 N 时，两物体之间发生相对滑动

(2)分析可知，当一开始就用水平向右F 2＝5.5 N 的恒力作用于小物块时，两物体发生相对滑动； 设滑动摩擦力的大小为F f ，小物块、木板的加速度分别为a 2、a 3，由牛顿第二定律可得： 对小物块；F 2－F f ＝ma 2 对木板F f ＝Ma 3

其中F f ＝μmg 解得a 2＝3.5 m/s 2

；a 3＝0.5 m/s 2

设小物块滑下木板历时为t ，小物块、木板相对于地面的位移大小分别为x 1、x 2，由匀变速直线运动的规律

和几何关系可知：x 1＝12a 2t 2，x 2＝12a 3t 2

，x 1－x 2＝1

2L ，解得：t ＝1 s 。

18．解：（1）在M 点，设运动员在ABCD 面内垂直AD 方向的分速度为v 1，由运动的合成与分解规律得

1sin 72.8M v v =?

①

设运动员在ABCD 面内垂直AD 方向的分加速度为a 1，由牛顿第二定律得

mg cos17.2°=ma 1

②

由运动学公式得

211

2v d a =

③

联立①②③式，代入数据得

d =4.8 m ④

（2）在M 点，设运动员在ABCD 面内平行AD 方向的分速度为v 2，由运动的合成与分解规律得v 2=v M cos 72.8°

⑤

设运动员在ABCD 面内平行AD 方向的分加速度为a 2，由牛顿第二定律得

mg sin17.2°=ma 2 ⑥

设腾空时间为t ，由运动学公式得 1

1

2v t a = ⑦

2221

=2

L v t a t

⑧

联立①②⑤⑥⑦⑧式，代入数据得L =12 m ⑨