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山东省 2021 届高三开学质量检测
物理
试卷满分：100 分 考试时长：90 分钟
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上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用 2B 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。
3.考试结束后，将答题卡交回。
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。
1.2020 年 6 月 23 日 9 时 43 分，北斗系统第五十五颗导航卫星发射成功，至此北斗三号全球
卫星导航系统星座部署全面完成。北斗导航系统由三类轨道卫星组成，即“吉星”地球静止
轨道卫星(轨道半径 3 万千米左右)、“爱星”倾斜地球同步轨道卫星和“萌星”中圆地球轨道
卫星(轨道半径 2 万千米左右)，下列说法正确的是
A.“吉星”的运行周期小于“爱星”的运行周期
B.“爱星”的线速度大于“萌星”的线速度
C.“吉星”的角速度大于“萌星”的角速度
D.“爱星”的加速度小于“萌星”的加速度
2.如图甲所示，物体 A 以一定的初速度水平抛出并落在水平地面上，虚线表示物体 A 运动的
轨迹。图乙中的曲线为竖直平面内一光滑固定轨道，轨道的形状与图甲中的虚线相同。让物
体 B 从轨道顶端无初速下滑，且下滑过程中未脱离轨道。物体 A、B 都可以看做质点，则下
列说法正确的是2
A.A、B 两物体落地时速度方向相同 B.A、B 两物体落地时速度大小相等
C.A、B 两物体在空中运动的时间相等 D.A、B 两物体落地时重力的瞬时功率相等
3.原地起跳单手触及高度是检测人弹跳能力的一个重要指标。起跳摸高过程可以简化为三个
阶段的直线运动：第一阶段，屈膝下蹲，重心下降；第二阶段，双脚同时用力蹬地，重心上
升，获得起跳速度；第三阶段，双脚离开地面，重心继续上升直至最高点。如图为上述第二
阶段和第三阶段中人的重心向上运动的 v－t 图象，不计空气阻力，则
A.t2 时刻重心到达最高点 B.0～t3 时间段重心的加速度先增大后减小
C.双脚未离开地面前，重心一直做加速运动 D.t3 时刻双脚恰好离开地面
4.如图所示，一光滑半圆形凹槽固定在水平地面上，一物块(可看做质点)静置于槽内最底部的
A 点处。现用一方向不变的斜向上的推力 F 把物块从 A 点沿着凹形槽缓慢推至 B 点。设物块
受到凹槽的支持力为 FN，则在上述过程中 F 和 FN 大小的变化情况为
A.F 和 FN 都一直增大 B.F 一直增大，FN 先减小后增大
C.F 先增大后减小，FN 一直增大 D.F 和 FN 都先增大后减小
5.如图所示，从空中以大小相等的初速度水平向左和向右抛出两个小球 A 和 B，两球各自垂
直撞在斜面上(不考虑多次碰撞)。已知两斜面的倾角分别为 53°和 37°，则 A、B 两球在空中
运动的时间之比为
A. B. C. D.16
9
9
25
9
16
25
93
6.我国高铁技术在世界上处于领先水平，在某次测试中，一列质量为 m 的“复兴号”高铁以
恒定加速度 a 启动，从静止开始加速到最大速度的过程中，其功率随时间的变化图象如图所
示，P0 为高铁发动机的额定功率，启动过程中高铁所受阻力恒为 f，则高铁在 t0 时刻的速度
为
A. B. C. D.
7.随着新能源汽车技术的快速发展，为了买到性价比高的汽车，很多消费者会把百公里加速
的时间作为衡量汽车性能的一个重要参数。某辆新能源汽车百公里加速测试过程中，取汽车
运动中合适的位置作为测量参考点，记录汽车运动的位移 x 和运动的时间 t，其 图象
如图所示。若测试中汽车在平直路面上做匀加速直线运动，汽车和驾驶员的总质量为
2000kg，运动过程中受到的阻力恒为总重力的 0.1 倍，则汽车在加速过程中所受的牵引力大
小为(g＝10m/s2)
A.1.4×104N B.1.6×104N C.1.8×104N D.2.0×104N
8.如图所示，质量为 M 的半圆形光滑凹槽放置于光滑水平地面上，槽内有一质量为 m 的小球
(可看成质点)。现用一水平向右的推力 F 推动凹槽，使小球与凹槽一起向右做匀加速直线运
动；若保持小球在凹槽中的位置不变，将水平向左的推力 F2 作用在小球上，使小球和凹槽一
起向左做匀加速直线运动，则 F1：F2 为
0P
f ma+
0P
f ma−
0P
f
0P
ma
2x tt
−4
A.1：1 B.M：m C.m：M D.m：(m＋M)
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。
9.三轮蛙式滑板车深受儿童喜欢，蛙式滑板车驱动力主要来源于两个后轮，如图所示。蛙式
滑板车静止在水平地面上，当两脚分别站在左、右踏板上并双腿用力使左、右踏板张开或者
合拢时，蛙式滑板车均可由静止向前启动。踏板向外张开时两后轮呈“外八”形态；踏板向
内合拢时，两后轮呈“内八”形态。设两踏板受到左、右脚的静摩擦力分别为 F1、F2，则下
列俯视示意图中可能正确的是
10.2020 年 7 月 23 日 12 时 41 分，我国在文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭成功发
射首枚火星探测器“天问一号”。此后“天问一号”将在地火转移轨道飞行约 7 个月后，到
达火星附近，通过“刹车”完成火星捕获，进入环火轨道，并进行多次变轨，最终择机开展
着陆、巡视等任务。如图为模拟的“天问一号”环绕火星变轨的示意图，则下列说法正确的
是
A.“天问一号”的最小发射速度为 7.9km/s，
B.“天问一号”在轨道 3 上经过 P 点的速度大于在轨道 2 上经过 P 的速度
C.“天问 号”在轨道 1 上经过 P 点受到的火星引力大于在轨道 2 上经过 P 点受到的火星引
力
D.“天问一号”在轨道 2 上经过 P、Q 两点的机械能相等
11.蹦床属于体操运动的一种，运动员从蹦床反弹起来后在空中进行各种技巧表演，素有“空5
中芭蕾”之称。蹦床运动可简化为物块压缩弹簧的过程，如图所示。一根轻质弹簧被竖直固
定在地面上，一物块从弹簧正上方某高处自由下落，物块与弹簧上端 B 处接触(但不粘连)后
继续向下压缩弹簧，将弹簧压缩至 A 点位置后，物块又被弹簧弹回。以 A 点为物块运动的起
点及重力势能的零点，则下列描述物块从 A 点反弹向上运动过程中弹簧的弹力 F、物块的机
械能 E 随位移 x 的变化的图象可能正确的是
12.如图所示，一轻杆可绕光滑固定转轴 O 在竖直平面内自由转动，杆的两端固定有两小球 A
和 B(可看做质点)。A、B 的质量分别为 2kg 和 8kg，到转轴 O 的距离分别为 0.2m 和 0.1m。
现使轻杆从水平位置由静止开始绕 O 轴自由转动，当 A 球到达最高点时，下列说法正确的是(g
＝10m/s2)
A.转轴 O 对杆的作用力方向沿竖直向上 B.球 A 只受重力和杆对它的拉力
C.球 A 的角速度为 5 rad/s D.球 B 的角速度为 2 rad/s
三、非选择题：本题共 6 小题，共 60 分。
13.(6 分)
在探究加速度与力、质量关系的实验中，某同学设计了如图所示的实验装置。力传感器
可测出轻绳中的拉力大小。
(1)实验中为探究加速度与力的关系，一定要进行的操作是 。
A.为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
B.用天平测出砂和砂桶的质量
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C.将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
D.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示
数
(2)在正确操作的前提下，该同学在实验中得到如图所示的一条纸带(两计数点间还有四个点
没有画出)。已知打点计时器采用的是频率为 50Hz 的交流电，根据该纸带可求出小车的加速
度为 m/s2(结果保留三位有效数字)。若打点计时器交流电源的实际频率偏大，
则小车加速度的测量值比真实值 (选填“偏小”“不变”或“偏大”)。
14.(8 分)
如图(a)所示为探究向心力与质量、半径、角速度关系的实验装置。金属块放置在转台凹
槽中，电动机带动转台做圆周运动，可通过改变电动机的电压来控制转台的角速度。光电计
时器可以采集转台转动时间信息。已知金属块被约束在转台的径向凹槽中，只能沿半径方向
移动，且可以忽略与凹槽之间的摩擦力。
(1)某同学保持金属块质量和转动半径不变，仅改变转台的角速度，探究向心力与角速度的关
系。不同角速度对应的向心力可由力传感器读出。若光电计时器记录转台每转 50 周的时间
为 T，则金属块转动的角速度 ω＝ 。
(2)上述实验中，该同学多次改变角速度后，记录了一组角速度 ω 与对应的向心力 F 的数据，7
见下表。请根据表中数据在图(b)给出的坐标纸中作出 F 与 ω2 的关系图象。由图象可知，当
金属块质量和转动半径一定时，F 与 ω2 呈 关系(选填“线性”或“非线性”)。
(3)为了探究向心力与半径、质量的关系，还需要用到的实验器材： 、 。
15.(7 分)
京台高速公路全长两千余公里，最高限速 120km/h，2020 年山东段改扩建并对泰安至枣
庄(苏鲁界)段通行车辆实施最高限速 80km/h 的交通管制措施。如图所示，一辆汽车在江苏段
正以最高限速沿着平直公路匀速行驶，即将穿过苏鲁界驶入山东段。已知该汽车制动的最大
加速度 a0＝ m/s2，刹车过程可简化为匀减速直线运动。
(1)为了能安全通过苏鲁界，司机在汽车到达苏鲁界之前刹车减速，求减速过程的最短时间；
(2)为了提醒司机前方路段有交通管制，在江苏段竖有一醒目的限速指示牌(图中的 Q 点)，司
机看清限速标识后，继续匀速行驶 3s，之后刹车减速，到达苏鲁界时恰好不超速。若限速指
示牌 Q 到苏鲁界的距离 x0＝250m，人眼能辨识限速标识的距离 L＝50m，求刹车过程中汽车
的加速度。
16.(9 分)
为了方便上下楼推送货物，某大型超市仓库，安装如图所示的自动倾斜式扶手电梯(无阶
梯)，一仓库管理员站在电梯上水平推一货物，使货物与电梯保持相对静止，电梯的倾角 θ＝
37°，货物质量 m＝11kg，货物与电梯之间的动摩擦因数 µ＝0.5，电梯向上做匀速运动(最大
静摩擦力等于滑动摩擦力，g＝10m/s2)。求：
25
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(1)当水平推力 F＝25N 时，货物受到摩擦力的大小和方向；
(2)为保证货物始终相对电梯静止，则水平推力 F 的范围是多少。
17.(14 分)
如图所示，用一辆质量 M＝2×103kg 的轻型卡车运输一质量 m＝400kg 的平板工件，工
件与车厢上表面的动摩擦因数 µ＝0.49，工件前端距驾驶室后端的距离 L＝1m。卡车以
72km/h 的速度在平直公路上行驶，行驶过程中驾驶员发现公路前方 50m 处有一障碍物，经
0.5s 反应时间后紧急刹车，恰好停在障碍物前。刹车过程可简化为匀变速直线运动，工件未
与车厢两侧发生接触(最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g＝10m/s2)。求：
(1)为使工件不相对车厢发生滑动，卡车刹车时的最大加速度；
(2)卡车刹车过程中所受阻力的大小；
(3)试通过计算判断刹车过程中工件是否与驾驶室发生碰撞，若未发生碰撞，则最终工件前端
距驾驶室后端的距离为多少。
18.(16 分)
如图所示，某儿童弹珠类游戏装置由水平面上的固定倾斜轨道、竖直圆轨道(最低点 D
处分别与水平轨道 CD 和 DE 相切)和右端固定的轻质弹簧组成，且各部分平滑相接。某次游
戏时，弹珠(可视为质点)从倾斜轨道顶点 A 点由静止释放，沿倾斜轨道下滑，经过圆轨道后
压缩弹簧，然后被弹回，再次经过圆轨道并滑.上倾斜轨道，如此往复多次。已知圆轨道半径
r＝0.1m，弹珠的质量 m＝20g，倾斜轨道的倾角 θ＝37°及底边 BC 的长度 L＝1.6m，弹珠与
倾斜轨道间的动摩擦因数 µ＝0.25，忽略其他轨道摩擦及空气阻力，g 取 10m/s2。求：9
(1)弹珠第一次通过竖直圆轨道最高点 H 时对轨道的压力大小；
(2)弹簧的最大弹性势能及弹珠前两次(即第一次和第二次)压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势
能之比；
(3)调节竖直圆轨道的半径为 R＝0.04m，其他条件不变，仍将弹珠从倾斜轨道顶点 A 处由静
止释放，则此后弹珠通过 H 点的次数。10212
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