2021届全国百强名校高三（上）9月领军考试物理试题 含答案

2020—2021 学年上学期全国百强名校 “领军考试”高三物理 2020.9 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名，准考证号填写在本试题相应的位置。 2．全部答案在答题卡上完成，答在本试题上无效。 3．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，将答案用 0.5mm 黑色笔迹签字笔写在答题卡上。 4．考试结束后，将本试题和答题卡一并交回。 一、选择题（本题共 10 小题，每小题 5 分，共 50 分。在每小题给出的四个选项中，第 1—6 题只有一项是 符合题目要求，第 7—10 有多个选项符合题目要求，全部选对得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。） 1．下列关于牛顿在物理学史上的贡献说法正确的是 A．牛顿最早发现了行星运动的三大定律 B．牛顿首先正确认识力和运动的关系，推翻了“力是维持物体运动的原因” C．牛顿利用扭秤测出了引力常量，被誉为能“称出地球质量的人” D．牛顿在伽利略等人工作的基础上进行深入研究，总结出了物体运动的三个基本定律 2．2020 年 7 月 23 日 12 时 41 分，长征五号遥四运载火箭托举着中国首次火星探测任务“天问一号”探测 器，在中国文昌航天发射场点火升空。当日地球火星依次排列在同一条直线上，这个时候发射的火星探测 器则会在最短的时间内向火星迈进，无论是风险还是燃料都是最有保障的。地球围绕太阳公转的一个周期 大约是 365 天，而火星的则是 687 天，近似认为公转周期是地球的 2 倍。如果错过了这个机会，则下次发 射火星探测器的最佳日期大约为 A．2021 年 7 月 20 日 B．2022 年 7 月 20 日 C．2023 年 7 月 20 日 D．2024 年 7 月 20 日 3．如图所示，四个完全相同的 A、B、C、D 木块，漂浮在水面上，最上面的木块 A、B 完全在水平面外， 已知木块的质量均为 m，当地的重力加速度为 g，现撤去木块 A，则撤去木块 A 的瞬间，B、C 木块间的弹 力为A． B．mg C．0 D． 4．某学校体育选修课开设飞镖投掷项目，在竖直墙壁上悬挂一镖靶，一学生站在离墙壁一定距离的某处， 以某一速度将飞镖水平抛出，飞镖落在镖心 O 的正下方的 A 点，若飞镖仍从原位置抛出，要使飞镖落在球 心 O 点，则下列措施可能可行的是 A．仍水平抛出飞镖，飞镖抛出的初速度减小 B．仍水平抛出飞镖，飞镖抛出的初速度增大 C．斜向下方抛出飞镖，飞镖抛出的初速度不变 D．斜向下方抛出飞镖，飞镖抛出的初速度变小 5．如图所示，三个可视为质点的、相同的木块 A、B 和 C 放在转盘上，质量均为 m，C 放在 A 的上面，A 和 B 两者用长为 L 的细绳连接，木块与转盘、木块与木块之间的动摩擦因数均为 k，A 放在距离转轴 L 处， 整个装置能绕通过转盘中心的转轴 O1O2 转动。开始时，绳恰好伸直，现让该装置从静止开始转动，使角速 度缓慢增大，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，以下说法正确的是 A．当 ，绳子一定有弹力 B．当 时，A、B 相对于转盘会滑动 C．当 ，C 受到的摩擦力为 kmg D．ω在 范围内增大时，绳子的拉力不变 6．放在粗糙的水平地面上的斜面体，倾角θ=30°，斜面光滑。斜面上有两个质量均为 m 的小物块 A、B， 它们之间由带铰链的轻杆连接（杆与斜面平行）。当用水平外力 F 推物块 A 时，两个滑块和斜面体在水平外 4 3 mg 3 2 mg 3 kg L ω > 3 4 kg L ω > 3 4 kg L ω = 3 2 4 kg kg L L ω< ”、“=”或“ 3 4 kg L ω = 2 3 4Cf m L kmgω= = 3 2 4 kg kg L L ω< < 3cos 2BN mg mgθ= = 2 4 3 cos 3A B mgN N mgθ+ = = 5 3 6AN mg= 2 2 2MmG m Tr r π =    3 2 24 r GM T π= 2 3 1lg lg lg2 2 4 GMT r π= − lgr x= 10x r= GMv r = 2 3 1lg lg2 2 4 GMr π= 0 23 lg 4 GMx π= 2 1 lg2 4 GMb π= 2 210 4b M G π⋅= 1 1 10xr = 2 2 10xr = 2 GMa r = ( )2 1 2 21 2 2 2 1 10 x xa r a r −= =当 BC 杆的作用力为 0 时，有 mgtanθ=mω2Lsinθ，解得 ，当ω继续增大时，AC 杆对小球 为拉力继续增大，BC 杆对小球的作用力变为拉力，且逐渐增大，选项 C 错误、BD 正确。 9．【参考答案】BC 【命题意图】本题考查物理图象在动力学中的应用 【解题思路】根据牛顿第二定律可得物体的加速度随时间的变化图像如图所示，0-1s 内，物体向右加速，1-2s 向右减速，2s 时速度刚好减为 0，2s 内物体一直向右运动，选项 A 错误；第 3s 内，物体从静止开始向右做 匀加速运动，根据 v=at3=4m/s，第 3s 内物体的位移为 ，选项 BC 正确；前 2s，物体一直向 右运动，位移不为 0，根据平均速度的定义式 ，平均速度不为 0，选项 D 错误。 10．【参考答案】ACD 【命题意图】本题考查平抛运动的规律。 【解题思路】在斜面顶端以不同的初速度水平抛出几个小球，小球 a、b 均落在同一斜面上，斜面的底角不 变，根据几何关系可知位移夹角不变，即小球 a、b 的竖直位移与水平位移之比都为 tan60°，故 A 选项正 确 。 根 据 平 抛 运 动 规 律 和 几 何 关 系 ， 分 析 小 球 a 、 b 可 知 ： ， 解 得 ： ，即小球 a，b 的运动时间之比等于初速度之比，故 B 错误：根据平抛运动规律和几何关系， 分析小球 c 可知， ，若小球 b、c 运动时间相等， ，解得 ， 故 C 选项正确，若小球 a、c 运动时间相等，由于 a、c 加速度相同，根据△v=gt，a、c 小球速度变化量相 等，选项 D 正确。 11．【参考答案】 （3 分） （3 分） 【命题意图】本题考查测量滑块与长木板的动摩擦因数。 【解题思路】滑块通过光电门的速度为 ，要据 2ax=v2 可得 ，根据题意 ，故 cos g L ω θ= 2 3 1 22x at m= = xv t = 2 0 0 1 2tan 60 2 gt gt v t v ° = = 02 tan 60vt g °= 0tan30 v gt ° = 2 tan 60 tan30 b cv vt g g °= = ° 1 2 b c v v = 2 2 kd ( ) 2 2 M m kdm M Mg +− dv t = 2 2 1 2a xt d = 2 2a kd =；根据牛顿第二定律 mg-μMg=（M+m）a，解得 12．【参考答案】（1）B（3 分） （2）刻度尺（2 分） =（2 分） 大（2 分） 【命题意图】本题考查验证力的平行四边形定则。 【解题思路】（1）细绳的长短与所受力的大小无关，在力的图示中，用线段的长短表示力的大小，也与细 绳的长短无关，故 A 选项错误；合力与分力产生的作用效果必须相同，即两次必须拉至同一点，第一次的 O 点与第二次的 O＇点必须重合，故 B 选项正确；弹簧测力计的读数只取决于弹簧受力端的拉力，与弹簧测 力计的自重无关，故 C 选项错误；第一次拉至 O 点时，两根绳子上的拉力均为 3N，且两个弹簧秤之间的夹 角取 60°，则合力大小大于弹簧测力计的量程，无法完成实验，故 D 选项错误。 （2）以 O 为圆心，OP 为半径画一圆弧，因此需要圆规，要画出力的图示，因此需要刻度尺；根据橡皮筋 形变量不变，有 F1=G；两分力大小相等，θ越大，两分力夹角越小，合力 F2 越大。 13．【参考答案】（1） （2） 【命题意图】本题考查万有引力与航天、牛顿第二定律等。 【解题思路】（1）设火星的自转周期为 T0，由题意知： （2 分） 解得 （1 分） （2）2、3 间距为 l2 -l1，根据△x=aT2，（1 分）可得小球的加速度为 ，（1 分） 依题意小球的重力 G=F2（1 分） 再根据牛顿第二定律 F2-f=m0a（1 分） 解得 （1 分） 14．【参考答案】 【命题意图】本题考查牛顿第二定律在斜面模型，自由落体中的运用 【解题思路】以滑块为研究对象，滑块上滑的过程中： -mgsin37°-μmg cos37°=ma1（1 分） 解得 a1=-10m/s2（1 分） 2 2 kda = ( ) 2 2 M m kdm M Mg µ += − 0 2 1 2 m R F F π − 2 1 2 0 2 2lF T lm −− 2 2 1 0 0 2F F m RT π      − = 0 0 2 1 2 m RT F F π= − 2 1 2 2la T l −= 2 1 2 0 2 2l lf F m T −= − 1 5 15 s2 2 10t t t  ′∆ = − = + −   故上滑的最大位移： （1 分） 高度 h=ssin37°=0.75m（1 分） 滑块下滑的过程中，受力分析可知： mgsin37°-μmgcos37°=ma2（1 分） 解得 a2=2m/s2（1 分） 滑块到达底端的速度： （1 分） 滑块在斜面上运动的时间： （1 分） 小球自由落体的时间： （1 分） 要使滑块与小球同时落地， （1 分） 15．【参考答案】（1） （2） 【命题意图】本题考查圆周运动和平抛运动的结合。 【解题思路】小球做圆锥摆运动时，设悬线和竖直方向的夹角为θ，则有 （1 分） h=Lcosθ（1 分） 解得 （1 分） 因此转动一周的时间为 （1 分） 细线被一小刀割断后，小球做平抛运动，在竖直方向 （1 分） 小球从开始做圆锥摆运动到落地时间为 t=t1+t2（1 分） 整理得 （1 分） （2）圆锥摆的半径 （1 分） 2 0 1 0 1.25m2 vs a −= = 22 5m / sv a s= = 0 1 2 0 1 5 s2 v vt a a − += + = 2 15 s10 ht g ′ = = 1 5 15 s2 2 10t t t  ′∆ = − = + −    ( )22 H hh g g π −+ ( )2 2 2 22 L h H L hh − − + 22tan sinmg m LT πθ θ =    2 hT g π= 1 2 ht g π= 2 2 1 2H h gt− = ( )22 H hht g g π −= + 2 2r L h= −小球做圆锥摆运动的线速度 （1 分） 小球平抛运动的水平距离为 x=vt2（1 分） 小球落地时，落地点到 O＇的距离 （1 分） 解得 （1 分） 16．【参考答案】（1） （2）μm1g 【命题意图】本题考查圆周运动的综合问题。 【解题思路】（1）对小球受力分析，开始加速度较小时，静摩擦力提供小球转动的向心力，有：Ff=mω2r （1 分） 当其中一个小球所受的静摩擦力达到最大μmg 时，轻绳才提供拉力； 则有：μmg=mω2r（1 分） 解得： （1 分） 由于 r1ω1 时，设轻绳的拉力大小为 F： 对小球 M，有：FfM+F=m1ω2r1（1 分） 对小球 N，有：μm2g+F=m2ω2r2（1 分） 联立解得小球 M 受到的摩擦力：FfM=μm2g-（m2r2-m1r1）ω2（1 分） 要使 M 所受的摩擦力不变，必有（m2r2-m1r1）=0（2 分） 因此有 （1 分） （2）当 ，轻绳突然断裂，M 需要的向心力 （1 分） M 保持不动（1 分） 2v rT π= 2 2s r x= + ( )2 2 2 22 L h H s L hh − = − + 2 1 r r 2 1 m g Rr µ g r µω = 1 2 g r µω = 1 2 2 1 m r m r = 1 2 g r µω = 2 1 2 1 1MF m r m gω µ= =N 需要的向心力 （1 分） N 做离心运动（1 分） 当 N 到达挡板处时，处于稳定状态，此时有 （1 分） 2 2 2 2 2 2 2 1 N m gF m r r m gr µω µ= = > 2 2 2 2 1 N m gF m R Rr µω= =