北京市第四中学 2021-2022 学年上学期高三年级期中考试物理试卷 试卷满分为 100 分，考试时间为 90 分钟 一、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 3 分，共 30 分。在每小题给出的四个选项中， 只有一个选项正确） 1. 在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小。仪器中有一根轻质金属丝悬挂着 一个金属球，无风时金属球自由下垂，当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方 向一个角度并保持恒定，如图 1 所示。关于风力大小 F 与小球质量 m、偏角 θ 之间的关 系，下列关系中正确的是 图1 A. F＝mg tan θ θ mg D. F＝ tan θ B. F＝mg sin mg C. F＝ cosθ 2. 如图 2 所示，在同一竖直面内，小球 a、b 从高度不同的两点，分别以初速度 va 和 vb 沿 水平方向抛出，经过时间 ta 和 tb 后落到与两抛出点水平距离相等的 P 点。若不计空气阻力， 下列关系式中正确的是 图2 A. va＞vb B. ta＞tb C. va＝vb D. ta＜tb 3. 关于超重与失重，下列说法正确的是 A. 竖直向上抛出的物体处于超重状态 B. 人造地球卫星中的物体处于完全失重状态 C. 人乘坐电梯以大小为 g/2 的加速度加速下降时，人对地板的压力等于人重力的 1.5 倍 D. 人乘坐电梯以大小为 g/2 的加速度减速上升时，人对地板的压力等于地板对人的支 持力 4. 在同一公路上有 a、b、c 三辆汽车，t＝0 时三辆车从同一位置出发，它们的 v-t 图像如 图 3 所示。根据图像中的信息，以下说法不正确的是 图3 A. 在 0～2s 内，a 车静止不动 B. 在 0～8s 内，b 车与 c 车的运动方向相同 C. 在 3s～4s 之间的某个时刻，a 车与 c 车相遇 D. 在 2s～6s 内，三辆车中运动加速度最小的是 b 车 5. 一个水龙头以垂直于墙面 10m/s 的速度喷出水柱，水柱的横截面积为 3×10-4m2，水柱 垂直冲击竖直墙壁后变为速度为零的无数小水滴，水的密度为 1×103kg/m3，则水柱对墙壁 的冲击力为 A. 1.5N B. 3N C. 15N D. 30N 6. 若某星球的密度是地球密度的 2 倍，它表面的重力加速度与地球相同，则该星球的质 量是地球质量的 A. 1/4 B. 4 倍 C. 8 倍 D. 16 倍 7. 将质量均为 m 的物体从同一高度 h 以相同的速率 v 分别沿水平和竖直向上方向抛出， 则它们 A. 落地时速度相同 B. 落地时重力的功率相同 C. 在空中飞行的过程中，重力的平均功率相同 D. 在空中飞行的过程中，重力做功相同 8. 质量相等的 A、B 两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动， A 球的速度为 6m/s，B 球的速度为 2m/s，当 A 球追上 B 球时发生碰撞，则碰撞后 A、B 两球速度可能为 A. 1m/s、6m/s B. 4.5m/s、3.5m/s C. 3.5m/s、4.5m/s D. -1m/s、9m/s 9. 如图 4 所示，单摆的摆长为 L、摆球的质量为 m，摆球从 A 处由静止释放，摆球运动 到最低点 B 时的速度大小为 v，重力加速度为 g，不计空气阻力。则 图4 2 v A. 经过最低点时摆球受到的拉力大小为 m L B. 从 A 运动到 B 的过程中，绳的拉力的冲量为 0 C. 从 A 运动到 B 的过程中，重力的瞬时功率逐渐增大 D. 从 A 运动到 B 的过程中，摆球受到的合力的冲量大小为 mv 10. 如图 5 所示，将一实心木块置于桌面上的一张纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速 抽出，木块的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验。若本实验中， 木块和纸板的质量分别为 m1＝100g 和 m2＝5g，各接触面间的动摩擦因数均为 μ ＝0.2， 木块与纸板左端的距离 d＝0.1m，若木块移动的距离超过 l=0.002m，人眼就能感知，忽略 木块的体积因素影响，g 取 10m/s2，为确保木块移动不被人感知，纸板所需的拉力至少是 图5 A. 1. 42N B. 2.24N C. 22.4N D. 1420N 二、多项选择题（本大题共 4 小题，每小题 3 分，共 12 分。在每小题给出的四个选项中， 有多个选项符合题意，选不全得 2 分，选错不得分） 11. 如图 6 所示，甲、乙两人静止在光滑的冰面上，甲沿水平方向推了乙一下，结果两人 向相反方向滑去。已知甲的质量为 45kg，乙的质量为 50kg。则下列判断正确的是 图6 A. 甲的速率与乙的速率之比为 10：9 B. 甲的加速度大小与乙的加速度大小之比为 9：10 C. 甲对乙的冲量大小与乙对甲的冲量大小之比为 1：1 D. 甲的动能与乙的动能之比为 1：1 12. 兴趣小组的同学们利用弹弓放飞模型飞机。弹弓的构造如图 7（a）所示，其中橡皮 筋两端点 A、B 固定在把手上，橡皮筋处于 ACB 时恰好为原长状态（如图 7（b）所示）， 将模型飞机的尾部放在 C 处，将 C 点拉至 D 点时放手，模型飞机就会在橡皮筋的作用下发 射出去。C、D 两点均在 AB 连线的中垂线上，橡皮筋的质量忽略不计。现将模型飞机竖直 向上发射，在它由 D 运动到 C 的过程中 图 7（a） 图 7（b） A. 模型飞机在 C 处与橡皮筋分离 B. 橡皮筋对模型飞机的弹力始终做正功 C. 模型飞机克服重力做的功等于橡皮筋对它做的功 D. 模型飞机的重力势能与橡皮筋的弹性势能之和一直在减小 13. 我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一次重大科技活动，在探月工程中飞行器 成功变轨至关重要。如图 8 所示，假设月球半径为 R，月球表面的重力加速度为 g，飞行器 在距月球表面高度为 3R 的圆形轨道 I 上运动，到达轨道的 A 点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ， 到达轨道的近月点 B 再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动，则 图8 A. 飞行器在轨道Ⅱ上通过 B 点的加速度大于在轨道Ⅲ上通过 B 点的加速度 B. 飞行器在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为 2π √ R g C. 飞行器在 A 点处点火后较点火前动能增加 D. 由已知条件能求出飞行器在轨道Ⅱ上的运行周期 14. 如图 9（a）所示，竖直放置的轻弹簧下端固定在地面上，上端与质量为 m 的物块相 连（不拴接），初始时处于静止状态。现对物块施加竖直向上的外力 F，使物块做匀加速 直线运动，经过 0.4s 弹簧恢复原长，图 9（b）是外力 F 随物块位移 x 变化的图像，重力加 速度 g 取 10m/s2，下列说法正确的是 图 9（a） A. 物块加速度大小为 2m/s 图 9（b） 2 B. 弹簧恢复原长的瞬间，拉力的功率为 25W C. 在弹簧恢复原长的过程中，物块的重力势能增加了 2J D. 在弹簧恢复原长过程中，物块和弹簧组成的系统机械能增加了 3J 三、实验题（本大题共 2 小题，共 18 分。） 15. 某实验小组用图 10（甲）所示装置研究平抛运动。装置中，竖直硬板上依次固定着 白纸和复写纸，MN 是一个水平放置、稍微向纸面内倾斜且可上下调节的挡板。小钢球从 斜槽中某高度由静止释放，从斜槽末端水平飞出的钢球落到挡板上会挤压复写纸，在白纸 上留下印记；上下调节挡板，通过多次实验，白纸上会留下钢球经过的多个位置，最终用 平滑曲线将其连接，得到钢球做平抛运动的轨迹。 图 10（甲） （1）除了木板、小球、斜槽、铅笔、三角板、图钉、坐标纸之外，下列实验器材中还 需要的有________。（填入正确选项前的字母） A. 刻度尺 B. 秒表 C. 天平 D. 重锤线 （2）为得到小球的运动轨迹进行定量研究，需建立以平抛运动的起始点为坐标原点 O，水平方向为 x 轴、竖直方向为 y 轴的坐标系。实验中，应以________为坐标原点 O，以 _______为 y 轴正方向。 （3）某同学在做研究平抛运动实验时，只在纸上记下 y 轴的位置，并在坐标纸上描出 如图 10（乙）所示曲线。现在我们在曲线上取 A、B 两点，用刻度尺分别量出它们到 y 轴 的距离 AA'＝x1 ，BB'＝x2 ，以及 AB 的竖直距离 h，从而求出小球抛出时的初速度 v0 为（ ） 图 10（乙） A. C. √ 2 2 (x 2 −x 1 ) g 2h x 2 +x 1 g 2 2h √ B. D. √ 2 (x 2 −x 1 ) g 2h x 2 −x 1 g 2 2h √ 16. 在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，为猜想加速度与质量的关系， 可做如下探究： （1）利用图 11（甲）所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上，前端通过钩码 牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，小车同 时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。对比两小车的位移，可知加速度与质量大 致成反比。 关于这个实验应满足的实验条件，下列正确的是：_________（选填选项前的字母） A. 小车质量相同，钩码质量不同 B. 小车质量不同，钩码质量相同 C. 小车质量不同，钩码质量不同 图 11（甲） （2）为了定量验证（1）中得到的初步关系，利用图 11（乙）装置设计实验。用打点 计时器打出纸带测量小车运动的加速度。 图 11（乙） ① 某同学从打出的纸带上比较清晰的点迹起，每 5 个点迹取一个计数点（即相邻的两 个计数点间都有 4 个未画出的点迹），标出了 A、B、C、D 四个计数点，各计数点之间的 距离如图 11（丙）所示。已知打点计时器打点的时间间隔为 0.02s，则实验中该小车的加速 度 a=______m/s2。（结果保留两位有效数字） ② 该同学选用质量不同的 1、2 小车分别做实验，根据实验数据画出了图 11（丁）所 示的两条 a-F 图线，根据图线可知 1 车的质量_______2 车的质量。（选填“大于”或“小于”） 图 11（丙） 图 11（丁） 1 1 ③ 该同学又以小车加速度的倒数 a 为纵轴、小车质量 M 为横轴，作出 a -M 图像 如图 11（戊）所示，发现图像在纵轴存在截距，他分析这是由于实验中存在偶然误差造成 的，他的观点对么？说说你的理解。 图 11（戊） 四、简答与计算题（本大题共 4 小题，共 40 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） 17. 如图 12 所示，质量为 m 的小物块