河南省焦作市博爱英才学校2021届高三上开学考试物理试卷

物理试题

1.如图所示，某学校教室里的磁性黑板上粘挂一些小磁铁(如图中“笑脸”)，“笑脸”被吸在黑板上可以用于“贴”挂图等辅助教学。下列关于“笑脸”的说法中正确的是( )

A ．“笑脸”受到黑板的磁吸引力大于黑板对其的弹力才能被吸在黑板上

B ．“笑脸”与黑板间存在三对作用力与反作用力

C ．“笑脸”受到三个力的作用

D ．“笑脸”受到的支持力与黑板受到的压力是一对平衡力

2.物体做匀加速直线运动，相继经过两段距离为16 m 的路程，第一段用时4 s ，第二段用时2 s ，则物体的加速度是( )

A.23 m/s 2

B.43 m/s 2

C.89 m/s 2

D.16

9 m/s 2

3.篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮，离地后重心上升的最大高度为H 。上升第一个H 4所用的时间为t 1，第四个H 4所用的时间为t 2。不计空气阻力，则t 2

t 1

满足

( )

A.4＜t 2t 1

＜5 B.3＜t 2t 1

＜4 C.2＜t 2t 1

＜3 D.1＜t 2

t 1

＜2

4.如图所示，水平面上有电阻不计的U 形导轨NMPQ 处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向与水平面夹角为θ，垂直于ab 且指向右斜上方．导轨宽度为L ，M 和P 之间接入电流为I 的电源(不计内阻)，垂直于导轨

放置一根质量为m 的金属棒ab ，导轨与ab 棒间的动摩擦因数为μ，当ab 棒静

止时，ab棒受到的摩擦力的大小为()

A．BIL sin θB．BIL cos θC．μ(mg－BIL sin θ) D．μ(mg＋BIL sin θ)

5．如图，在挪威的两座山峰间夹着一块岩石，吸引了大量游客前往观赏．该景观可简化成如图所示的模型，右壁竖直，左壁稍微倾斜．设左壁与竖直方向的夹角为θ，由于长期的风化，θ将会减小．石头与山崖间的摩擦很小，可以忽略不计．若石头质量一定，θ减小，石头始终保持静止，下列说法正确的是()

A．山崖左壁对石头的作用力将增大

B．山崖右壁对石头的作用力不变

C．山崖对石头的作用力减小

D．石头受到的合力将增大

6．如图所示，甲图为质点a和b做直线运动的位移—时间(x-t)图象，乙图为质点c和d做直线运动的速度—时间(v t)图象，由图可知()

A．若t1时刻c、d两质点第一次相遇，则t2时刻c、d两质点第二次相遇

B．t1～t2时间内，质点b通过的位移大于质点a通过的位移

C．在t1时刻，质点c、d的加速度a c>a d

D．在t1～t2时间内，质点d的平均速度小于质点c的平均速度

7．如图甲所示，物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动，通过力传感器和速度传感器监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图乙所

示(取g＝10 m/s2)．则下列判断不正确的是()

A．物体的质量m＝0.5 kg

B．物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.40

C．0～3 s内物体所受摩擦力的冲量大小为4 N·s

D．0～3 s内物体所受合力做的功为1 J

8.(多选)如图所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动，m1在地面，m2在空中．此时，力F与水平方向成θ角，弹簧中弹力大小为F1，弹簧轴线与水平方向的夹角为α，m1受地面的摩擦力大小为f，则下列正确的是()

A．θ一定大于αB．θ可能等于α

C．F一定小于F1D．F一定大于f

9.(多选)表面光滑、半径为R的半球固定在水平地面上，球心O的正上方O′处有一光滑的定滑轮，轻质细绳两端各系一个可视为质点的小球挂在定滑轮上，如图所示．两小球平衡时，若滑轮两侧细绳的长度分别为L1＝2.4R和L2＝

2.5R，这两个小球的质量之比为m1

m2，小球与半球之间的压力之比为

N1

N2，则下列

判断正确的是()

A.m 1m 2＝2425 B ．m 1m 2＝2524 C.N 1N 2＝1 D ．N 1N 2

＝2524

10．(多选)质量1 kg 的物体从足够高处由静止开始下落，其加速度a 随时间t 变化的关系图象如图所示．重力加速度g 取10 m/s 2，下列说法正确的是( ) A ．2 s 末物体所受阻力的大小为10 N

B ．在0～2 s 内，物体所受阻力随时间均匀减小

C ．在0～2 s 内，物体的动能增大了100 J

D ．在0～1 s 内，物体所受阻力的冲量大小为2.5 N·s

二、实验题(每空2分，共16分)

11.根据题干,回答问题

1.用20分度的游标卡尺测量长度如下图所示,可知其长度为__________mm;

2.用螺旋测微器测量直径如右上图所示,可知其直径为__________mm;

12．如图为某组同学做匀变速直线运动的小车带动纸带通过打点计时器,打出的部分计数点如图所示.每相邻两计数点间还有四个点未画出来,打点计时器使用的是50Hz 的低压交流

电.

1.求打点计时器打“2”时,小车的速度2v __________/m s (结果保留两位有效数字)

2.小车的加速度大小为__________2

/m s (结果保留两位有效数字)

3.请你依据本实验原理推断第7计数点和第8计数点之间的距离大约是__________cm. (结果保留三位有效数字)

13.如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。

(1)实验中需要测量的物理量有：

_____________________________________________________________________

(2)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为

________ N/m。图线不过原点的原因_________________________。

三．计算题（8+10+10+16）

14.汽车A以v A＝4 m/s的速度向右做匀速直线运动，发现前方相距x0＝7 m 处、以v B＝10 m/s的速度同向运动的汽车B正开始匀减速刹车直到静止后保持不动，其刹车的加速度大小a＝2 m/s2。从此刻开始计时。求：

(1)A追上B前，A、B间的最远距离是多少？

(2)经过多长时间A恰好追上B?

15．如图所示，风筝借助于均匀的风和牵线对其作用，才得以在空中处于平衡状态．图中所示风筝质量为400 g，某时刻风筝平面与水平面的夹角为30°，主线对风筝的拉力与风筝平面成53°角．已知风对风筝的作用力与风筝平面相垂直，g取10 m/s2.

（1）求此时风对风筝的作用力的大小和线对风筝的拉力大小；

(2)若拉着风筝匀速运动时，主线与水平面成53°角保持不变，这时拉主线的力为10 N，则风对风筝的作用力为多大？风筝平面与水平面的夹角为多大？

16为了减少汽车刹车失灵造成的危害，如图所示为高速路上在下坡路段设置的可视为斜面的紧急避险车道．一辆货车在倾角θ＝30°的连续长直下坡高速路

上，以v0＝7 m/s的速度在刹车状态下匀速行驶(在此过程及后面过程中，发动机不提供牵引力)，突然汽车刹车失灵，开始加速运动，此时汽车所受到的阻力为车重的0.2倍，在加速前进了x0＝96 m后，货车冲上了平滑连接的倾角α＝53°避险车道，已知货车在该避险车道上所受到的阻力为车重的0.45倍．货车的各个运动过程均可视为直线运动．sin 53°＝0.8，g＝10 m/s2.求：

(1)汽车刚冲上避险车道时的速度大小v；

(2)汽车在避险车道上行驶的最大距离x.

17．如图所示，质量相等的a、b两球从斜面上的A、B两点同时沿光滑斜面向上推出，初速度大小分别为v1、v2，A、B间的距离为s，重力加速度为g，斜面的倾角为θ＝37°.已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.(v2、g和θ为已知)

(1)若当b球向上运动的速度减为0时，a球刚好与它相碰，求v1的大小；

(2)若当b球回到B点时，两球刚好发生弹性碰撞，则碰撞后b球再次回到B点所用的时间为多少？

答案

1.B 2B

解析 根据题意，物体做匀加速直线运动，t 时间内的平均速度等于t

2

时刻的瞬时速度，在第一段内中间时刻的瞬时速度为：v 1＝v －1＝164 m/s ＝4 m/s ；在第二段内中间时刻的瞬时速度为：v 2＝v －2＝162 m/s ＝8 m/s ；则物体加速度为：a ＝v 2－v 1t ＝8－43 m/s 2＝43

m/s 2

3.解析 本题应用逆向思维法求解，即运动员的竖直上抛运动可等同于从一定高度处开始的自由落体运动，所以第四个H

4所用的时间为t 2＝2×H 4

g ，第一

个H

4所用的时间为t 1＝2H g －

2×34H g

，因此有t 2

t 1

＝

12－3

＝2＋3，即3＜t 2

t

1＜4，选项B 正确。 4.

解析：根据左手定则可知，棒ab 所受的安培力方向垂直于棒斜向左上方，其受力如图所示．

F f －F sin θ＝0，F ＝BIL ，解得F f ＝BIL sin θ，故选A. 答案：A

5．

解析：对石头受力分析如图所示．

根据平衡可知N 2cos θ＝N 1，N 2sin θ＝mg ，随着θ减小，根据公式可知N 1、N 2都在增大，故A 对，B 错；根据共点力平衡可知，山崖对石头的作用力始终不变，大小等于石头的重力，所以作用力不变，故C 错；由于石头处于静止状态，所以石头受合力一直为零，故D 错． 答案：A 6．

解析：由图乙可知，若t 1时刻c 、d 两质点第一次相遇，根据速度图象的面积表示位移可知，在t 1到t 2时间内，质点c 的位移大于d ，所以t 2时刻c 、d 两质点不相遇，选项A 错误；由图甲可知，在t 1～t 2时间内，质点b 通过的位移等于质点a 通过的位移，选项B 错误；根据速度图象的斜率表示加速度可知，在t 1时刻，质点c 、d 的加速度a c

答案 C

解析 由速度—时间图象可以知道在2～3 s 的时间内，物体匀速运动，处于受力平衡状态，所以滑动摩擦力的大小为2 N ，在1～2 s 的时间内，物体做匀加速运动，直线的斜率代表加速度的大小，所以a ＝2－01

m/s 2＝2 m/s 2，由牛顿第二定律可得F －f ＝ma ，所以m ＝

F －f a ＝0.5 kg ，故A 项正确；由f ＝μF N ＝μmg ，所以μ＝f

mg ＝0.4，故B 项正确；0～3 s 内物体所受摩擦力的冲量大小为μmgt ＝6 N ·s ，故C 项错误；根据动能定理得0～3 s 内物体所受合力做的功为12

mv 2

－0＝1 J ，故D 项正确．本题选不正确的，故选C 项． 8.

解析：m 2受三力平衡：m 2g 、F 、F 1，根据平衡条件知，F 水平分力与F 1的水平分力大小相等，即：F cos θ＝F 1cos α，F 的竖直分力比F 1的竖直分力大，即：F sin θ＝F 1sin α＋m 2g ；F sin θ>F 1sin α两式两边相除可得tan θ>tan α，即θ＞α；则cos θ

解析：先以左侧小球为研究对象，分析受力情况，受重力m 1g 、绳子的拉力T 和半球的支持力N 1，作出受力示意图．

由平衡条件得知，拉力T 和支持力N 1的合力与重力m 1g 大小相等、方向相反．设OO ′＝h ，根据三角形相似得：T L 1

＝m 1g h ＝N 1

R ，同理，对右侧小球，有

T L 2＝m 2g h ＝N 2

R ，解得 m 1g ＝Th L 1

m 2g ＝Th L 2

N 1＝m 1gR h

N 2＝m 2gR h

则m 1∶m 2＝L 2∶L 1＝25∶24 N 1∶N 2＝m 1∶m 2＝L 2∶L 1＝25∶24 故A 、C 错误，B 、D 正确． 10．

解析：2 s 末物体的加速度为零，由f 2＝mg 可得所受阻力的大小为10 N ，选项A 正确；在0～2 s 内，物体的加速度均匀减小，由mg －f ＝ma 可知，f ＝mg －ma ，即物体所受阻力随时间均匀增大，选项B 错误；根据加速度图象的面积表示速度变化可知，2 s 末物体速度为10 m/s ，在0～2 s 内，物体的动能增大了1

2m v 2＝50 J ，选项C 错误；根据加速度图象的面积表示速度变化可知，1 s 末物体速度为7.5 m/s ，由动量定理，mgt －I f ＝m v ，解得在0～1 s 内，物体所受阻力的冲量大小为I f ＝2.5 N·s ，选项D 正确． 答案：AD

二、实验题(每空2分，共16分)

11.根据题干,回答问题 1._____50.15____mm;

2.用螺旋测微器测量直径如右上图所示,可知其直径为_______4.700___mm;

12．

1.求打点计时器打“2”时,小车的速度2v _______0.49___/m s (结果保留两位有效数字)

2.小车的加速度大小为_______0.83___2

/m s (结果保留两位有效数字) 3.请你依据本实验原理推断第7计数点和第8计数点之间的距离大约是__9.76________cm .(结果保留三位有效数字)

13.

(1)实验中需要测量的物理量有：_弹簧原长及不同钩码作用下弹簧的长度_ (2)图乙是弹簧弹力F 与弹簧伸长量x 的F -x 图线，由此可求出弹簧的劲度系数为_______200_ N/m 。图线不过原点的原因_弹簧有质量，受重力作用

三．计算题（8+10+10+16）

14.16米，8秒

15．解析：(1)风筝平衡时共受到三个力的作用，即重力mg、风对它的作用力F 和主线对它的拉力T(如图甲所示)，以风筝平面方向为x轴，F方向为y轴，建立一个坐标系，将重力和拉力T正交分解，

甲

在x轴方向：mg sin 30°－T cos 53°＝0

在y轴方向：F＝T sin 53°＋mg cos 30°

联立两式，解得T≈3.33 N，F≈6.13 N.

(2)同理以水平方向为x轴，竖直方向为y轴建立坐标系．(如图乙所示)

乙

设风对风筝的作用力水平分力为F x，竖直分力为F y，由平衡条件知

F x＝T′cos 53°＝10×0.6 N＝6 N

F y＝T′sin 53°＋G＝10×0.8 N＋4 N＝12 N

故F＝F2x＋F2y≈13.4 N

风筝平面与水平面的夹角θ满足

tan θ＝F x

F y＝

1

2

故θ＝arctan 1 2.

16

解析：(1)设货车加速下行的加速度大小为a1，根据牛顿第二定律得：

mg sin θ－0.2mg ＝ma 1(2分)

代入数据计算得出：a 1＝3 m/s 2(1分)

根据v 2－v 2

0＝2a 1x 0(2分)

代入数据计算得出：v ＝25 m/s.(1分)

(2)设货车在避险车道上行驶的加速度大小为a 2，根据牛顿第二定律得： mg sin α＋0.45mg ＝ma 2(2分)

代入数据计算得出：a 2＝12.5 m/s 2(1分) 根据0－v 2＝－2a 2x (2分)

代入数据，计算得出：x ＝25 m ．(1分) 答案：(1)25 m/s (2)25 m

17．解析：(1)由于斜面光滑，两球沿斜面向上运动的加速度为a ＝g sin θ＝35g ，当b 球运动到最高点时所用的时间t 1＝5v 2

3g (2分) 位移：x 2＝v 222a ＝5v 22

6g (2分)

b 球速度为零时，a 球刚好与b 球相碰，则a 球向上运动的位移

x 1＝s ＋x 2＝s ＋5v 22

6g (1分)

x 1＝v 1t 1－1

2at 21(1分) 解得v 1＝v 2＋3gs

5v 2

(1分)

(2)当b 球回到B 点时，b 球运动的时间为 t 2＝2v 2a ＝10v 2

3g (1分)

由对称性可知球a ：s ＝v 1t 2－1

2at 22(2分) 解得：v 1＝v 2＋3gs

10v 2

(2分)

设碰撞前a 球的速度大小为v ′1，b 球速度大小为v ′2，则s ＝1

2(v 1＋v ′1)t 2(1分)

求得v ′1＝3gs

10v 2

－v 2，v ′2＝v 2(1分)

由于两球发生的弹性碰撞，且两球质量大小相等，设碰撞后a 球的速度大小为v ″1，b 球的速度大小为v ″2，由动量守恒定律可得：m v ′1－m v ′2＝m v ″2－m v ″1(1分)

由机械能守恒定律：

12m v ′21＋12m v ′22＝12m v ″22＋12m v ″21(1分) 解得v ″2＝v ′1＝3gs

10v 2

－v 2(2分)

碰撞后b 球再次回到B 点所用的时间 t 3＝2v 2″a ＝s v 2

－10v 2

3g .(2分)

答案：(1)v 2＋3gs 5v 2 (2)s v 2－10v 2

3g