2021届广东省金山中学等四校高三（上）联考物理试题（含答案）

汕头市金山中学 2021 届高三十月四校联考 物理 （满分 100 分.考试时间 75 分钟.） 注意事项：1.答题前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名和考生号、考场号、座位号填写在 答题卡上.并用 2B 铅笔将对应的信息点涂黑，不按要求填涂的，答卷无效. 2.选择题每小题选出答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑，如需改动，用橡皮擦 干净后，再选涂其他答案，答案不能答在试卷上. 3.非选择题必须用黑色字迹钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改 动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案，不准使用铅笔和涂改液.不按以上要求作答的答案无效. 4.考生必须保持答题卡的整洁，考试结束后，只需将答题卡交回. 第一部分 选择题（共 46 分） 一、单项选择题：本题共 7 小题，每小题 4 分，共 28 分.在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要 求. 1.如图所示是我国首次立式风洞跳伞实验，风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”，此过程中 （ ） A.人被向上“托起”时处于失重状态 B.地球对人的吸引力和人对地球的吸引大小相等 C.人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小 D.人受到的重力和人受气流的力是一对作用力和反作力 2.如图所示，某河流中水流速度大小恒为 ， 处的下游 处是个旋涡， 点和旋涡的连线与河岸的最大 夹角为 .为使小船从 点出发以恒定的速度安全到达对岸，小船航行时在静水中速度的最小值为（ ） A. B. C. D. 1v A C A θ A 1 sin v θ 1 cosv θ 1 tanv θ 1 sinv θ3.如图甲所示，某工地上起重机将重为 的正方形工件缓缓吊起.四根质量不计等长的钢绳，一端分别固定 在正方形工件的四个角上，另一端汇聚于一处挂在挂钩上，绳端汇聚处到每个角的距离均与正方形工件的 边长长度相等，如图乙所示.则每根钢绳的受力大小为（ ） A. B. C. D. 4.如图所示，一端固定在 点的轻绳，另一端拴住一个小球，在与绳始终垂直的外力 的作用下，由最低 点 缓慢运动到与 点等高的 点.在这一过程中，绳子始终处于绷直状态，则外力 与绳子拉力 的变 化情况是（ ） A. 增大， 减小 B. 减小， 减小 C. 增大， 增大 D. 减小， 增大 5.“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动.如图所示，弹性轻绳的上端固定在 点，拉长后将下端固定在 体验者的身上，并与固定在地面上的力传感器相连，传感器示数为 .打开扣环，人从 点由静止释放， 像火箭一样被“竖直发射”，经 上升到最高位置 点，在 点时速度最大.人与装备总质量 （可 视为质点）.忽略空气阻力，重力加速度 取 .下列说法正确的是（ ） A.在 点，人所受合力为零 B.在 点，弹性绳的拉力为零 G 1 4 G 2 4 G 1 2 G 3 6 G O F A O B F T F T F T F T F T O 1200N A B C B 60kgm = g 210m/s C BC.上升过程，人的加速度先减小再增大后不变 D.打开扣环瞬间，人的加速度大小为 6.如图所示，甲、乙、丙为三个光滑轨道，且左侧均为倾角相同的直轨道.甲右侧是水平轨道，乙右侧是向 下凹的圆弧轨道，丙右侧是向上凸的圆弧轨道，三个轨道水平方向距离相同图中虚线在同一水平面上现在 三个完全相同的小球分别从相同高度由静止开始滚下，到达轨道的右端时速度大小相等，三个小球运动过 程中始终未脱离轨道，下列说法正确的是（ ） A.甲轨道上的小球最晚到达右侧 B.乙轨道上的小球最晚到达右侧 C.丙轨道上的小球最晚到达右侧 D.三个轨道上的小球同时到达右铡 7.一列复兴号动车进站时做匀减速直线运动，车头经过站台上三个立柱 、 、 ，对应时刻分别为 、 、 ，其 图像如图所示.则下列说法正确的是（ ） A.车头经过立柱 的速度为 B.车头经过立柱 、 过程的平均速度为 C.动车的加速度为 D.车头通过立柱 、 过程速度的变化量为 二、多项选择题：本题共 3 小题，每小题 6 分，共 18 分.在每小题给出的四个选项中，至少有两项符合题目 要求，全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分. 210m/s A B C 1t 2t 3t x t− B 0 3 1 2x t t− A B 0 2 1 2x t t− 0 2 1 2x t B C ( ) ( )( )0 2 1 3 2 1 3 1 2 2x t t t t t t t − − − −8.如图所示，卫星 、 、 沿圆形轨道绕地球运行. 是极地轨道卫星，在地球两极上空约 处运行； 是低轨道卫星，距地球表面高度与 相等； 是地球同步卫星，则（ ） A. 卫星的加速度比 卫星大 B. 、 卫星所受到的地球的万有引力大小相等 C.三颗卫星半径的三次方与周期的次方比值都相等 D. 卫星的周期比 卫星大 9.在中央电视台《是真的吗》某期节目中，有这样的一个实验：如图所示，将一根绳子穿过内壁和端口光滑 的空心圆筒，绳子上端系一个金属球，下端与装有皮球的网袋连接.转动空心圆筒，使金属球匀速圆周运动， 网袋保持静止（未与空心圆筒接触）.不计空气阻力，对于不同稳定转速的金属球，下列说法正确的是（ ） A.金属球转速越慢，网袋的位置越低 B.金属球转速越慢，金属球的位置越低 C.空心圆筒上方的细绳与竖直方向的夹角不变 D.金属球在转动过程只受重力和绳子的拉力作用 10.如图所示，有一质量为 的小球，以速度 从倾角为 斜面 点水平向右抛出，小球在运动过程中还 受一恒力 作用，最终沿竖直方向落在斜面的 点，速度大小仍为 ， 的长度为 ，重力加速度为 ， 则下列说法正确的是（ ） A. 的大小可能为 a b c a 1000km b a c a c a b a c m 0v 45° A F B 0v AB l g F 1 2 mgB. 的方向可能沿斜面向上 C.在任意相等时间间隔内，小球的速度变化量都不同 D.小球在空中运动的时间一定为 第二部分 非选择题（共 54 分） 三、实验题：本题共 2 小题，共 16 分. 11.（6 分）一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中： （1）甲同学在做该实验时，通过处理数据得到了图甲所示的 图象，其中 为弹簧弹力， 为弹簧伸 长量.请通过图甲，分析并计算，该弹簧的弹性系数 ________ .当指针如图乙所示，弹簧秤的示数 ________ . （2）乙同学使用两条不同的轻质弹簧 和 ，得到弹力与弹簧长度的图象如图丙所示，弹簧 的劲度系数 比弹簧 的劲度系数________（填“大”或“小”）. 12.（10 分）伽利略在《两种新科学的对话》一书中，提出猜想：物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动， 同时他还用实验验证了该猜想.某小组依据伽利略描述的实验方案，设计了如图所示的装置，探究物体沿斜 面下滑是否做匀变速直线运动.实验操作步骤如下： ①让滑块从距离挡板 处由静止沿倾角为 的斜画下滑，并同时打开装置中的阀门，让水箱中的水流到量筒 中； ②当滑块碰到挡板的同时关闭阀门（假设水流均匀稳定）； ③记录下量筒收集的水量 ； ④改变 ，重复以上操作； ⑤将测得的数据记录在表格中. 次数 1 2 3 4 5 6 4.50 3.90 3.00 2.10 1.50 0.90 90 84 62 52 40 F 0 2 lv F x− F x k = N/m F = N a b a b s θ V s s/m V/mL（1）该实验用量筒中收集的水量来表示________. A.水箱中水的体积 B.滑块下滑的时间 C.水从水箱中流出的速度 D.滑块下滑的位移 （2）某同学漏填了第 3 组数据中量筒收集的水量 ，若实验正常，你估计 ________ ；若保持下滑 的距离 、倾角 不变，减小滑块的质量，水量 将________（填“增大”“不变”或“减小”）；若保持下 滑的距离 、滑块质量不变，增大倾角 ，水量 将________（“增大”“不变”或“减小”）. （3）下列说法中，有利于减小实验误差的是________. A.换质量更大的滑块进行实验 B.换内径更大的量 筒 C.用手的脉搏测量时问 D.用厘米刻度尺测量长度 四、计算题：本题共 3 小题，共 38 分. 13.（11 分）2022 年将在我国举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一.某比赛轨道示意图如图 所示，助滑道 末端水平，着陆坡 与圆弧 在 点连接， 连线与竖直方向夹角为 .某次 比赛中，质量为 的运动员经由助滑道静止开始加速下滑，到 处以 的速度水平飞出，恰好沿 点 切线滑入半径为 的圆弧，运动员在空中飞行的过程和在 、 间运动的过程中所有阻力均不计，设重力 加速度为 ， ， .求： （1）运动员在空中飞行的时间 和着陆坡 两点间的竖直高度 ； （2）运动员滑至圆弧的最低点 时对轨道的压力大小. 14.（12 分）如图所示，一足够长的水平传送带以速度 匀速运动，质量为 的小物块 和 质量为 的小物块 由通过定滑轮的轻绳连接，轻绳足够长且不可伸长.某时刻给 、 同时提供 V V = mL s θ V s θ V AB BC CD C OC 53θ = ° m B gR C R C D g sin37 0.6° = cos37 0.8° = t BC H D 2m/sv = 1 1kgm = P 2 1.5kgm = Q P Q等大的初速度 ，使 竖直向上运动、 从传送带左端冲上传送带， 与定滑轮间的绳子水平.已 知物块 与传送带间的动摩擦因数 ，重力加速度为 ，不计滑轮的质量与摩擦，整个运 动过程中物块 都没有上升到定滑轮处.求： （1）物块 在传送带上向右运动的最大距离 ； （2）物块 离开传送带时的速度. 15.（15 分）如图所示，地面固定一个圆心为 ，竖直放置的光滑半圆轨道 ， 为半圆轨道中点，半 径 ， .木板 质量为 ，长度 ， 与 距离 ，木板与地面间 的动摩擦因数为 ，木板与 磁撞后立即原速率返回，并由地面控制装置（图中末画出）保证 与 只能碰撞一次. 与 等高，以使 与 重合时板上的物体可以滑入半圆轨道，当 与 一旦分离，板上 物块将落地而无法进入半圆轨道.一个可看作质点的物体质量为 ，物体与木板间动摩擦因数为 ，物体在合适的位置以合适的初速度 开始向右运动，重力加速度 ，结果可保留分数 和根号.求： （1）要使物体沿轨道恰好到达 点，物体在 处的速度 的大小； （2）要使物体沿轨道到达 点，物体初速度 的取值范围. 物理参考答案 选择题（单选题每题 4 分，共 28 分；多选题每题 6 分，共 18 分，漏选得 3 分，不选和错选得 0 分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B D B A C C D AC ACD BD 三、实验题（6 分+10 分=16 分，每空 2 分） 0 4m/sv = Q P P P 0.5µ = 210m/sg = Q P x P O ABC B 0.32mR = 90COB∠ = ° DE m 10mL = E A 25 6S m= 1 0.1µ = A E A E A E A E A 4mM = 2 0.2µ = 0v 210m/sg = C A 1v C 0v11.【答案】（1）160 3.0 （2）小 12.【答案】（1）B （2）73（73~75 均算正确） 不变 减小 （3）D 四、计算题（13 题 11 分，14 题 12 分，15 题 15 分，共计 38 分） 13.（11 分）解：（1）设运动员在空中飞行的时间为 ，根据平抛运动的规律， 竖直方向速度 竖直位移 由几何关系可得 代入数据，解得 ， （2）运动员到达 点的速度 满足 代入数据解得 运动员在 、 间运动的过程中所有阻力均不计，由动能定理得 由几何关系可得 在 点，运动员受到重力和轨道对运动员的支持力 ，由牛顿第二定律 由牛顿第三定律可知，运动员对轨道的压力大小 解得 14.（12 分）解：（1）物块 刚冲上传送带时，设 的加速度为 ，轻绳的拉力为 . 因 的初速度大于传送带的速度，则 相对传送带向右运动，故 受到向左的摩擦力作用. 对 ，由牛顿第二定律得： 对 受力分析可知，在竖直方向受向下的重力和向上的拉力作用，由牛顿第二定律得： 联立解得： t yv gt= 21 2H gt= 0 tan yv v θ = 4 3 gRt g = 8 9H R= C Cv 0 coscv v θ= 5 3cv gR= C D 2 21 1 2 2D Cmgh mv mv= − (1 cos )h R θ= − D NF 2 D N vF mg m R − = NNF F′ = 206 mg45NF′ = P PQ 1a 1F P P P P 1 1 1 1F m g m aµ+ = Q 2 1 2 1m g F m a− = 2 1 8m/sa =（2）物块 先减速到与传送带速度相同，设位移为 ，则有： 解得 共速后，由于摩擦力 故 不可能随传送带一起匀速运动，继续向右减速，摩擦力方向水平向右 设此时的加速度为 ，轻绳的拉力为 对 ，由牛顿第二定律得： 对 ，由牛顿第二定律得： 联立解得： 设减速到 0 位移为 ，则有： 解得 物块 在传送带上向右运动的最大距离 解得： （2） 向右运动的速度减为 0 后，再以大小为 的加速度向左做匀加速运动，直到从左端离开传送带，由 运动学公式有 解得： 15.（15 分）解：（1）从 到 的过程，由动能定理可得： 要使物体到达 点不脱离轨道，在 点有： 联立以上方程解得： （2）根据分析，可分以下两种情形求解： 情形①当物休相对木板从左端的 点滑到 时，木板恰好运动了 ，使 与 相遇，而且物体的 速度大于 ，物体对应的 为最大值. P 1x 2 2 0 1 12v v a x− = − 1 0.75mx = 1 25 15f m g N m g Nµ= = < = P 2a 2F P 2 1 1 2F m g m aµ− = Q 2 2 2 2m g F m a− = 2 2 4m/sa = 2x 2 2 22v a x= 2 0.5mx = P 1 2x x x= + 1.25mx = P 2a 2 2 22v a x= 2 10m/sv = A C 2 2 1 1 12 2 2cMg R Mv Mv− = − C C 2 cvMg M R = 1 4m/sv = D E 25 m6S = E A 1v 0v设木板的加速度为 ，物体的加速度为 对木板有： 可得： 对物体有： 可得： 设木板运动到与 相碰所用的时间为 ，则对木板 木板和物体的位移关系为： 解得： ， 此时物体到 点的速度为： 故 是最大值. 情形②当物体与木板达到共同速度时恰好滑到 点，以后一起运动直到 与 相遇，而且物体的速度等于 ，物体对应的 为最小值. 设物体与木板一起运动的加速度为 ，则有： 解得： 设物体与木板达到共同的速度 所用的时间为 ，木板在 时间内的位移为 ，两者一起运动的位移为 ， 则：对物体 对木板 又木板的总位移： 解得： ， 故初速度的取值范围为： 1a 2a 2 1 1( )Mg m M g maµ µ− + = 2 1 3m/sa = 2 2Mg Maµ = 2 2 2m/sa = A 1t 2 1 1 1 2S a t= 2 0 1 2 1 1 2L S v t a t+ = − 1 5 s3t = 0 61m/s6v = A 0 2 1 1 41m/s6v v a t v= − = > 0 61m/s6v = E E A 1v 0v 3a 1 3( ) ( )m M g m M aµ + = + 2 3 1m/sa = ν ′ 2t 2t 2S 3S 0 2 2v v a t′ = − 1 2v a t′ = 2 2 2 1 2 3 1 2 3 1 2 2 v vS S S a t a ′ −= + = + 2 73 s6t = 0 5 73 m/s6v = 0 5 73 61m/s m/s6 6v≤ ≤