2022年北京市海淀区高三上学期期中考试物理试题及答案.pdf

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1、海淀区高三年级物理第一学期期中一、本题共 10 小题，每小题3 分，共 30 分。在每小题给出的四个选项中，有的小题有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得3 分，选不全的得2 分1如图 1 所示，物体A 用轻质细绳与圆环B连接，圆环固定在竖直杆MN 上。现用一水平力 F 作用在绳上的O 点，将 O 点缓慢向左移动，使细绳与竖直方向的夹角逐渐增大。关于此过程，下列说法中正确的是A水平力F逐渐增大B水平力 F逐渐减小C绳 OB的弹力逐渐减小D绳 OB 的弹力逐渐增大22013 年 6 月我国宇航员在天宫一号空间站中进行了我国首次太空授课活动，展示了许多在地面上无法实现的实验现象。假如

2、要在空间站再次进行授课活动，下列我们曾在实验室中进行的实验，若移到空间站也能够实现操作的有A利用托盘天平测质量B利用弹簧测力计测拉力C利用自由落体验证机械能守恒定律D测定单摆做简谐运动的周期3如图 2 所示，某同学在研究运动的合成时做了下述活动：用左手沿黑板推动直尺竖直向上运动，运动中保持直尺水平，同时，用右手沿直尺向右移动笔尖。若该同学左手的运动为匀速运动，右手相对于直尺的运动为初速度为零的匀加速运动，则关于笔尖的实际运动，下列说法中正确的是A笔尖做匀速直线运动B笔尖做匀变速直线运动C笔尖做匀变速曲线运动D笔尖的速度方向与水平方向夹角逐渐变小4某同学用两个弹簧测力计、一根橡皮筋、细绳套、三角

3、板及贴有白纸的方木板等器材，进行“验证力的平行四边形定则”的实验。 图 3 所示是该同学依据实验记录作图的示意图。其中 A 点是橡皮筋在白纸上的固定点，O 点是此次实验中用弹簧测力计将橡皮筋的活动端拉伸到的位置。关于此实验，下列说法中正确的是A只需记录拉力的大小B拉力方向应与木板平面平行C图 3 中 F 表示理论的合力，F表示实验测出的合力D改变拉力，进行多次实验，并作出多个平行四边形，但每个四边形中的O 点位置不一定相同5一列简谐机械横波沿x 轴正方向传播，波速为2m/s。某时刻波形如图4 所示， a、 b 两质点的平衡位置的横坐标分别为xa=2.5m，xb=4.5m，则下列说法中正确的是A

4、这列波的周期为4s B此时质点b 沿 y 轴负方向运动C此时质点a 的加速度比质点b 的加速度大D此时刻以后，a 比 b 先到达平衡位置6假设两颗“近地”卫星1 和 2 的质量相同，都绕地球做匀速圆周运动，如图5 所示， 卫星 2 的轨道半径更大些。两颗卫星相比较，下列说法中正确的是图 2 F1FF2O F A 图 3 F O NM B A 图 1 x/m图 4b42y/ cm02-2681012av精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - -

5、 A卫星 1 的向心加速度较小B卫星 1 的动能较小C卫星 1 的周期较小D卫星 1 的机械能较小7如图 6 所示，在水平光滑地面上有A、B 两个木块， A、B 之间用一轻弹簧连接。A 靠在墙壁上，用力F向左推 B使两木块之间弹簧压缩并处于静止状态。若突然撤去力F，则下列说法中正确的是A木块 A 离开墙壁前， A、B 和弹簧组成的系统动量守恒，机械能也守恒B木块 A 离开墙壁前， A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，但机械能守恒C木块 A 离开墙壁后， A、B 和弹簧组成的系统动量守恒，机械能也守恒 D木块 A 离开墙壁后， A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，但机械能守恒8如图 7 所示，质量为

6、m 的小球从距离地面高H 的 A 点由静止开始释放，落到地面上后又陷入泥潭中，由于受到阻力作用到达距地面深度为 h 的 B 点速度减为零。 不计空气阻力， 重力加速度为g。关于小球下落的整个过程，下列说法中正确的有A小球的机械能减少了mg(H+h) B小球克服阻力做的功为mghC小球所受阻力的冲量大于mgH2D小球动量的改变量等于所受阻力的冲量9类比是一种常用的研究方法。对于直线运动，教科书中 讲 解 了 由v-t 图象求位移的方法。请你借鉴此方法分析下列说法，其中正确的是A由a- t（加速度 -时间）图线和横轴围成的面积可以求出对应时间内做直线运动物体的速度变化量B由 F- v（力- 速度）

7、图线和横轴围成的面积可以求出对应速度变化过程中力做功的功率C由 F- x（力- 位移）图线和横轴围成的面积可以求出对应位移内力所做的功D由 - r（角速度 - 半径）图线和横轴围成的面积可以求出对应半径变化范围内做圆周运动物体的线速度10如图 8 甲所示，平行于光滑斜面的轻弹簧劲度系数为k，一端固定在倾角为的斜面底端，另一端与物块A 连接；两物块A、B质量均为m，初始时均静止。现用平行于斜面向上的力 F 拉动物块B，使 B 做加速度为a 的匀加速运动，A、B 两物块在开始一段时间内的 v-t 关系分别对应图乙中A、B图线（ t1时刻 A、B的图线相切，t2时刻对应A 图线的最高点） ，重力加速

8、度为g，则At2时刻，弹簧形变量为0 Bt1时刻，弹簧形变量为(mgsin +ma）/kC从开始到t2时刻，拉力F 逐渐增大D从开始到t1时刻，拉力F 做的功比弹簧弹力做的功少图 6 卫星 2卫星 1地球图 5 甲F A B 图 8 vtv1 t1 t2 B A v乙0 图 7 h H A B 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 二、本题共2 小题，共 15 分。11 （7 分）某同学用如图9 所示的实验装置验证牛顿第二定律，请回答下

9、列有关此实验的问题：（1）该同学在实验前准备了图9 中所示的实验装置及下列辅助器材：A交流电源、导线B天平 (含配套砝码 ) C秒表D刻度尺E 细线、砂和小砂桶其中不必要的器材是(填代号 )。（ 2）打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况。其中一部分纸带上的点迹情况如图10 甲所示，已知打点计时器打点的时间间隔T=0.02s， 测得 A点到 B、C 点的距离分别为x1=5.99cm 、x2=13.59cm，则在打下点迹B 时，小车运动的速度vB= m/s；小车做匀加速直线运动的加速度a= m/s2。 （结果保留三位有效数字）（3）在验证“质量一定，加速度a 与合外力

10、 F的关系”时，某学生根据实验数据作出了如图 10 乙所示的 a-F图象，其中图线不过原点的原因是，图线在末端弯曲的原因是。12 （8 分）两位同学用如图11 所示装置，通过半径相同的A、B 两球的碰撞来验证动量守恒定律。（1）实验中必须满足的条件是。A斜槽轨道尽量光滑以减小误差B斜槽轨道末端的切线必须水平C入射球 A 每次必须从轨道的同一位置由静止滚下D两球的质量必须相等（2）测量所得入射球A 的质量为 mA，被碰撞小球B的质量为 mB， 图 11 中 O 点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影， 实验时， 先让入射球A 从斜轨上的起始位置由静止释放，找到其平均落点的位置P，测得平抛射程为OP

11、；再将入射球A 从斜轨上起始位置由静止释放，与小球B相撞，分别找到球A 和球 B 相撞后的平均落点M、N，测得平抛射程分别为 OM 和 ON。当所测物理量满足表达式时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果满足表达式时，则说明两球的碰撞为完全弹性碰撞。（3）乙同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装：如图12 所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球A、球 B与木条的撞击点。实电火花打点计时器纸带小车带滑轮的长木板图 9 甲x2C A B x1乙O a F 图 10 a0M P N O A B图 11 图 12 NBP木条A B MO h1 h2 h3 精品资料 - - -

12、 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 验时，首先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射球A 从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为B ；然后将木条平移到图中所示位置，入射球A 从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点P ；再将入射球A 从斜轨上起始位置由静止释放，与球B 相撞，确定球 A 和球 B相撞后的撞击点分别为M 和 N 。测得 B 与 N 、P、M各点的高度差分别为h1、h2、h3。若所测物理量满足表达式时，则说明球A 和球 B 碰撞中动量守

13、恒。三、本题包括6 小题，共 55 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13 （8 分）如图 13 所示，质量m=0.5kg 的物体放在水平面上，在F=3.0N 的水平恒定拉力作用下由静止开始运动，物体发生位移x=4.0m 时撤去力F，物体在水平面上继续滑动一段距离后停止运动。已知物体与水平面间的动摩擦因数 =0.4，重力加速度g 取 10m/s2。求: （1）物体在力F作用过程中加速度的大小；（2）撤去力 F的瞬间，物体速度的大小；（3）撤去力 F后物体继续滑动的时间。14 （8 分）如图 14 所示，

14、倾角 =37 的光滑斜面固定在地面上，斜面的长度L=3.0m。质量m=0.10kg 的滑块（可视为质点）从斜面顶端由静止滑下。已知sin37 =0.60，cos37 =0.80，空气阻力可忽略不计，重力加速度g 取 10m/s2。求：（1）滑块滑到斜面底端时速度的大小；（2）滑块滑到斜面底端时重力对物体做功的瞬时功率大小；（3）在整个下滑过程中重力对滑块的冲量大小。15 （9 分）在物理学中，常常用等效替代、类比、微小量放大等方法来研究问题。如在牛顿发现万有引力定律一百多年后，卡文迪许利用微小量放大法由实验测出了万有引力常量G的数值，图15 所示是卡文迪许扭秤实验示意图。卡文迪许的实验常被称为

15、是“称量地球质量”的实验，因为由G 的数值及其他已知量，就可计算出地球的质量，卡文迪许也因此被誉为第一个称量地球的人。（1）若在某次实验中，卡文迪许测出质量分别为m1、m2相距为 r 的两个小球之间引力的大小为F，求万有引力常量G；（2）若已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，万有引力常量为G，忽略地球自转的影响，请推导出地球质量及地球平均密度的表达式。16 （10 分）如图16 所示，水平光滑轨道AB 与竖直半圆形光滑轨道在B点平滑连接，AB段长 x=10m，半圆形轨道半径R=2.5m。质量 m=0.10kg 的小滑块（可视为质点）在水平恒力F作用下，从A 点由静止开始运动，经B 点时撤

16、去力F，小滑块进入半圆形轨道，沿轨道运动到最高点C，从 C点水平飞出。重力加速度g 取 10m/s2。图 13 Fm图 15 图 14 Lm 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - - （1）若小滑块从C 点水平飞出后又恰好落在A 点。求：滑块通过C点时的速度大小；滑块刚进入半圆形轨道时，在B点对轨道压力的大小；（2） 如果要使小滑块能够通过C点， 求水平恒力F应满足的条件。17 （10 分）动车组列车 （如图 17 所示）是由几节自带动力的

17、车厢（动车）加几节不带动力的车厢（拖车）编成一组，它将动力装置分散安装在多节车厢上。在某次试运行中共有4 节动车和 4 节拖车组成动车组，每节动车可以提供Pe=750kW 的额定功率，每节车厢平均质量为m=20t。该次试运行开始时动车组先以恒定加速度a=0.5m/s2启动做直线运动，达到额定功率后再做变加速直线运动，总共经过550s 的时间加速后，动车组便开始以最大速度vm=270km/h匀速行驶。设每节动车在行驶中的功率相同，行驶过程中每节车厢所受阻力相同且恒定。求：（1）动车组在匀加速阶段的牵引力大小；（2）动车组在整个加速过程中每节动车的平均功率；（3）动车组在整个加速过程中所通过的路程

18、（计算结果保留两位有效数字） 。18 （10 分）如图18 甲所示，三个物体A、B、C 静止放在光滑水平面上，物体A、B 用一轻质弹簧连接，并用细线拴连使弹簧处于压缩状态，此时弹簧长度L=0.1m；三个物体的质量分别为 mA=0.1kg、mB=0.2kg 和 mC=0.1kg。现将细线烧断，物体A、B 在弹簧弹力作用下做往复运动（运动过程中物体A 不会碰到物体C） 。若此过程中弹簧始终在弹性限度内，并设以向右为正方向， 从细线烧断后开始计时，物体 A 的速度 ?时间图象如图18 乙所示。 求： （ 1）物体 B 运动速度的最大值；（2）从细线烧断到弹簧第一次伸长到L1=0.4m 时，物体B运动

19、的位移大小；（3）若在某时刻使物体C 以 vC=4m/s 的速度向右运动，它将与正在做往复运动的物体A 发生碰撞， 并立即结合在一起，试求在以后的运动过程中，弹簧可能具有的最大弹性势能的取值范围。图 16 O BB A C x R 图 17 图 18甲A C B v/m s-1 0t/ s4.0 T/2T乙-4.0 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 参考答案及评分标准一、本题共30 分题号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答

20、案AD B CD BD AC CD BC AC AC BD 二、本题共2 小题，共 15 分。11 （7 分） （1）C （1 分）（2）0.680 （ 1 分） ； 1.61 （2 分）（3）平衡摩擦力过度（1 分）砂和小砂桶的总质量m 不远小于小车和砝码的总质量M（2 分）12 （8 分） （1）BC （2 分）（2）mAOP= mAOM+ mBON （2 分） ；OP+OM=ON（2 分）（3）2hmA=3hmA+1hmB（2 分）三、本题包括6 小题，共 55 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

21、13 （8 分）解：（1）设物体受到的滑动摩擦力为Ff，加速度为a1，则 Ff= mg据牛顿第二定律，物块在力F作用过程中，有F-Ff=ma1（1 分）解得 a1=2m/s2（1 分）（2）设撤去力F时物块的速度为v，由运动学公式v2 =2a1x （1 分）解得v=4.0m/s （2 分）（3）设撤去力F后物体的加速度为a2，根据牛顿第二定律，有Ff=ma2解得 a2=4m/s2 （1 分）由匀变速直线运动公式得2avt解得 t=1s （2 分）14 （8 分）解：（1）设滑块滑到斜面底端时的速度为v据机械能守恒定律有mgLsin =221mv解得 v=6.0m/s （ 2 分）（2）滑块滑到

22、斜面底端时速度在竖直方向上的分量vy=vsin解得vy=3.6m/s 重力对物体做功的瞬时功率P=mgvy 解得 P=3.6W （3 分）（3）设滑块下滑过程的时间为t，由运动学公式212Lat，mgsin =ma解得t=1.0s 在整个下滑过程中重力对滑块的冲量大小IG=mgt解得IG=1.0N s （3 分）精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 15 （9 分）解：（1）根据万有引力定律，221rmmGF（2 分）得212mmFrG

23、（2 分）（2）设地球质量为M，在地球表面任一物体质量为m在地球表面附近G2RMm=mg 有GM=R2g解得地球的质量M=GgR2（3 分）地球的体积V=334R解得地球的密度RGg43（ 2 分）16 （10 分）解：（1）设滑块从C点飞出时的速度为vC，从 C点运动到A 点时间为t，滑块从 C点飞出后，做平抛运动竖直方向： 2R=21gt2 （1 分）水平方向： x=vCt（1 分）解得： vC=10m/s （1 分）设滑块通过B点时的速度为vB，根据机械能守恒定律21mv2B=21mv2C+2mgR （1 分）设滑块在 B 点受轨道的支持力为FN，据牛顿第二定律FN mg=mRvB2联立

24、解得： FN= 9N （1 分）依据牛顿第三定律，滑块在B 点对轨道的压力FN= FN=9N （1 分）（2）若 滑块恰好能够经过C点，设此时滑块的速度为vC，依据牛顿第二定律有mg=mRvC2解得 vC=gR=5.210=5m/s （1 分）滑块由点运动到 C点的过程中，由动能定理Fx- mg 2R221Cvm（2 分）Fxmg 2R+221Cvm解得水平恒力F应满足的条件F0.625N （1 分）17 （10 分）解：（1）设动车组在运动中所受阻力为Ff，动车组的牵引力为F，动车组以最大速度匀速运动时，F=Ff 动车组总功率P=Fvm=Ff vm ，P=4Pe （1 分）解得Ff =410

25、4N 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 设动车组在匀加速阶段所提供的牵引力为F? ，由牛顿第二定律有F?- Ff= 8ma （ 1 分）解得F? =1.2105N （1 分）（2）设动车组在匀加速阶段所能达到的最大速度为v，匀加速运动的时间为t1，由 P=F?v解得 v=25m/s （1 分）由运动学公式v=at1 解得 t1=50s 动车在非匀加速运动的时间t2=t-t1=500s （1 分）动车组在加速过程中每节动车的平均功率t

26、tPtPtWPee2121代入数据解得P=715.9kW （或约为 716kW）（2 分）（3）设动车组在加速过程中所通过的路程为s，由动能定理082144212m21mvsFtPtPfee（1 分）解得s=28km （2 分）18 （10 分）解：（1）对于物体A、B 与轻质弹簧组成的系统，当烧断细线后动量守恒，设物体 B 运动的最大速度为 vB，有mAvA+mBvB=0 vB=-BAAmvm=-Av21由图乙可知，当t=4T时，物体 A 的速度 vA达到最大， vA=-4m/s 则 vB=2m/s 即物体 B 运动的最大速度为2m/s （ 2 分）（2）设 A、B 的位移大小分别为xA、x

27、B，瞬时速度的大小分别为vA、vB 由于系统动量守恒，则 在 任 何 时 刻 有mAvA-mBvB=0 则 在 极 短 的 时 间 t内 有mAvA t-mBvB t=0 mAvA t=mBvB t累加求和得：mAvA t=mBvB t mAxA=mBxBxB=BAmmxA=21xA依题意xA+xB=L1- L 解得xB=0.1m （4 分）（3）因水平方向系统不受外力，故系统动量守恒，因此，不论A、C两物体何时何处相碰，三物体速度相同时的速度是一个定值，总动能也是一个定值，且三个物体速度相同时具有最大弹性势能。设三个物体速度相同时的速度为v共依据动量守恒定律有mCvC=（mAmBmC）v共，

28、 解得 v共1m/s当 A 在运动过程中速度为4m/s 且与 C同向时，跟C相碰， A、C相碰后速度v1= vA=vC，设此过程中具有的最大弹性势能为E1精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 由能量守恒E1=21（mAmC） v12+21mB2Bv21（mAmBmC）2共v=1.8J 当 A 在运动过程中速度为-4m/s 时，跟 C 相碰，设A、C 相碰后速度为v2，由动量守恒mC vC mA vA（ mA+ mC）v2，解得 v2=0 设此过程中具有的最大弹性势能设为E2由能量守恒E2=21（mAmC） v2221mBvB221（mAmBmC）v共20.2J 由上可得：弹簧具有的最大弹性势能Epm的可能值的范围：0.2JEpm1.8J。 （4 分）（说明：计算题中用其他方法计算正确同样得分）精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - - -