2021年高三上学期第五次周考物理试卷含解析
一、选择题（每小题6分，共48分）
1．“神舟”九号飞船于xx年6月16日发射升空，如图所示，在“神舟”九号靠近轨道沿曲线从M点到N点的飞行过程中，速度逐渐增大．在此过程中“神舟”九号所受合力的方向可能是（）
A．B．C．D．
2．如图所示，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m 的小环，小环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d．现将小环从与定滑轮等高的A处由静止释放，当小环沿直杆下滑距离也为d时（图中B 处），下列说法不正确的是（重力加速度为g）（）
A．小环刚释放时轻绳中的张力一定大于2mg
B．小环到达B处时，重物上升的高度约为（﹣1）d
C．小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于
D．小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于
3．如图所示，船从A处开出后沿直线AB到达对岸，若AB与河岸成37°角，水流速度为4m/s，则船从A点开出的最小速度为（）
A．2m/s B．2.4m/s C．3m/s D．3.5m/s
4．平抛运动可以分解为水平和竖直方向的两个直线运动，在同一坐标系中作出这
，下列说法中正两个分运动的v﹣t图线，如图所示．若平抛运动的时间大于2t
1
确的是（）
A．图线2表示水平分运动的v﹣t图线
B．t1时刻的速度方向与初速度方向的夹角为30°
C．t1时间内的竖直位移与水平位移之比为1：2
D．2t1时刻的速度方向与初速度方向的夹角为60°
5．如图所示，水平放置的两个用相同材料制成的轮P和Q靠摩擦传动（不打滑），两轮的半径R：r=2：1．当主动轮Q匀速转动时，在Q轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在Q轮边缘上，此时Q轮转动的角速度为ω1，木块的向心加速度为a1；若改变转速，把小木块放在P轮边缘也恰能静止，此时Q轮转动的角速度为ω2，木块的向心加速度为a2，则（）
A． = B． = C． = D． =
6．xx年6月13日，搭载聂海胜、张晓光、王亚平3名航天员的“神舟十号”飞船与“天宫一号”目标飞行器在离地面343km的近圆形轨道上成功实现自动交会对接．已知引力常量为G，则下列说法正确的是（）
A．为实现对接，“神舟十号”和“天宫一号”运行速度都应小于第一宇宙速度
B．由“天宫一号”运行的周期和轨道半径可以求出“天宫一号”的质量
C．在太空中可通过拉力和加速度传感器测出聂海胜的质量
D．当航天员王亚平进行“天宫授课”站着不动时，她受到的合力为零
7．xx年2月，嫦娥二号卫星再次刷新我国深空探测最远距离纪录，超过7000万公里．嫦娥二号是我国探月工程二期的先导星，它先在距月球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动，运行周期为T．若以R表示月球的半径，引力常量为G，则下列表述正确的是（）A．嫦娥二号卫星绕月运行时的线速度为
B．月球的质量为
C．物体在月球表面自由下落的加速度为
D．嫦娥二号卫星在月球轨道经过加速才能降落到月球表面
8．如图所示，一颗行星和一颗彗星绕同一恒星运行的轨道分别为A和B，A是半径为r的圆轨道，B为椭圆轨道，椭圆长轴QQ′=2r．P点为两轨道的交点，以下说法正确的是（）
A．彗星和行星经过P点时的向心加速度相同
B．彗星和行星绕恒星运动的周期相同
C．彗星和行星经过P点时的速度相同
D．彗星在Q′处时的向心加速度为行星的向心加速度的
二、实验题（17分）
9．小文同学在探究物体做曲线运动的条件时，将一条形磁铁放在桌面的不同位置，让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动，得到不同轨迹，图中a、b、c、d为其中四条运动轨迹，磁铁放在位置A时，小钢珠的运动轨迹是（填轨迹字母代号），磁铁放在位置B时，小钢珠的运动轨迹是（填轨迹字母代号）．实验表明，当物体所受合外力的方向跟它的速度方向（选填“在”或“不在”）同一直线上时，物体做曲线运动．
10．如图所示，光滑水平桌面上，一小球以速度v向右匀速运动，当它经过靠近桌边的竖直木板ad边前方时，木板开始作自由落体运动．若木板开始运动时，cd边与桌面相齐，则小球在木板上的投影轨迹是（）
A．B．C．D．
三、计算题（45分）
11．一探险队在探险时遇到一山沟，山沟的一侧OA竖直，另一侧的坡面OB呈抛物线形状，与一平台BC相连，如图所示．已知山沟竖直一侧OA的高度为2h，平台离沟底h高处，C点离竖直OA的水平距离为2h．以沟底的O点为原点建立坐标系xOy，坡面的抛物线方程为y=．质量为m的探险队员在山沟的竖直一侧从A点沿水平方向跳向平台．人视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g．求：
（1）若探险队员从A点以速度v0水平跳出时，掉在坡面OB的某处，则他在空中运动的时间为多少？
（2）为了能跳在平台上，他在A点的初速度应满足什么条件？请计算说明．
12．如图所示，装置BO′O可绕竖直轴O′O转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角θ=37°．已知小球的质量m=1kg，细线AC长l=1m，B点距C点的水平和竖直距离相等．（重力加速度g取10m/s2，）
（1）若装置匀速转动的角速度为ω1时，细线AB上的张力为0而细线AC与竖直方向的夹角仍为37°，求角速度ω1的大小；
（2）若装置匀速转动的角速度，求细线AC与竖直方向的夹角．
xx学年江西省宜春三中高三（上）第五次周考物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（每小题6分，共48分）
1．“神舟”九号飞船于xx年6月16日发射升空，如图所示，在“神舟”九号靠近轨道沿曲线从M点到N点的飞行过程中，速度逐渐增大．在此过程中“神舟”九号所受合力的方向可能是（）
A．B．C．D．
【考点】物体做曲线运动的条件．
【分析】“神舟九号”的运动为曲线运动，故在半径方向上合力不为零且是指向圆心的；又是做减速运动，故在切线上合力不为零且与瞬时速度的方向相反，分析这两个力的合力，即可看出那个图象是正确的．
【解答】解：“神舟九号”在飞行过程中，沿曲线从M点向N点飞行的过程中，做曲线运动，必有力提供向心力，向心力是指向圆心的；“神舟九号”飞行过程中加速，所以沿切向方向有与速度相同的力；故向心力和切线力与速度的方向的夹角要小于90°．故ACD错误，B正确．
故选：B．
【点评】解决此题关键是要沿半径方向上和切线方向分析“神舟九号”的受力情况，“神舟九号”受到指向圆心的力的合力使“神舟九号”做曲线运动，在切线方向的分力使“神舟九号”减速，知道了这两个分力的方向，也就可以判断合力的方向了．
2．如图所示，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的小环，小环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d．现将小环从与定滑轮等高的A处由静止释放，当小环沿直杆下滑距离也为d时（图中B处），下列说法不正确的是（重力加速度为g）（）
A．小环刚释放时轻绳中的张力一定大于2mg
B．小环到达B处时，重物上升的高度约为（﹣1）d
C．小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于
D．小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于
【考点】机械能守恒定律．
【分析】本题A的关键是由小环加速下落可知重物加速上升，再根据牛顿第二定律即可求解；题B的关键是明确重物上升的高度应等于绳子缩短的长度；题C和D的关键是明确小环在沿绳子的方向速度与重物速度相等，然后将小环的速度沿绳子与垂直于绳子方向正交分解即可．【解答】解：A：环刚开始释放时，环有向下的加速度，而该加速度没有沿绳子方向的分量，所以重物在瞬间加速度为零，则绳子的张力等于重物的重力，即T=2mg，所以A错误；
B：小环到达B处时，重物上升的高度应为绳子缩短的长度，即△h=d﹣d，所以B正确；
C、D：根据题意，沿绳子方向的速度大小相等，将小环A速度沿绳子方向与垂直于绳子方向正交分解应满足：v A cosθ=v B，
即，所以C错误，D正确；
本题选错误的
故选：AC
【点评】应明确：①对与绳子牵连有关的问题，物体上的高度应等于绳子缩短的长度；②物体的实际速度即为合速度，应将物体速度沿绳子和垂直于绳子的方向正交分解，然后列出沿绳子方向速度相等的表达式即可求解．
3．如图所示，船从A处开出后沿直线AB到达对岸，若AB与河岸成37°角，水流速度为4m/s，则船从A点开出的最小速度为（）
A．2m/s B．2.4m/s C．3m/s D．3.5m/s
【考点】运动的合成和分解．
【分析】本题中船参与了两个分运动，沿船头指向的分运动和顺水流而下的分运动，合速度方向已知，顺水流而下的分运动速度的大小和方向都已知，根据平行四边形定则可以求出船相对水的速度的最小值．
【解答】解：船参与了两个分运动，沿船头指向的分运动和顺水流而下的分运动，其中，合速度v合方向已知，大小未知，顺水流而下的分运动v水速度的大小和方向都已知，沿船头指向的分运动的速度v船大小和方向都未知，合速度与分速度遵循平行四边形定则（或三角形定则），如图
当v合与v船垂直时，v船最小，由几何关系得到v船的最小值为
v船=v水sin37°=2.4m/s．故B正确，A、C、D错误．
故选：B．
【点评】本题关键先确定分速度与合速度中的已知情况，然后根据平行四边形定则确定未知情况．
4．平抛运动可以分解为水平和竖直方向的两个直线运动，在同一坐标系中作出这两个分运动的v﹣t图线，如图所示．若平抛运动的时间大于2t1，下列说法中正确的是（）
A．图线2表示水平分运动的v﹣t图线
B．t1时刻的速度方向与初速度方向的夹角为30°
C．t1时间内的竖直位移与水平位移之比为1：2
D．2t1时刻的速度方向与初速度方向的夹角为60°
【考点】平抛运动．
【分析】平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据速度图线可知运动情况．
t1时刻可知水平分速度和竖直分速度相等，通过分速度关系可知速度方向与初速度方向的夹角．
根据水平方向和竖直方向的运动情况，可以求出水平位移和竖直位移，根据两个分位移的关系可得出位移与水平方向的夹角．
根据速度时间图线可知道2t1时刻的水平位移和竖直位移关系，根据该关系，可以求出位移与水平方向的夹角．
【解答】解：A、图线2是初速度为0的匀加速直线运动，所以图线2表示的是竖直分运动．故A错误．
B、t1时刻可知水平分速度和竖直分速度相等，则该时刻速度与初速度方向的夹角为45°．故B错误．
C、图线与时间轴围成的面积表示位移，则t1时刻竖直方向的位移与水平方向的位移之比为1：2，所以t1时刻的位移方向与初速度方向夹角的正切为1：2．故C正确．
D、2t1时刻竖直方向的位移和水平方向的位移相等，所以2t1时刻的位移方向与初速度方向夹角为45°．故D错误．
故选：C．
【点评】解决本题的关键知道平抛运动在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，可以通过速度、位移的合成与分解求出速度、位移与水平方向的夹角．
5．如图所示，水平放置的两个用相同材料制成的轮P和Q靠摩擦传动（不打滑），两轮的半径R：r=2：1．当主动轮Q匀速转动时，在Q轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在Q轮边缘上，此时Q轮转动的角速度为ω1，木块的向心加速度为a1；若改变转速，把小木块放在P轮边缘也恰能静止，此时Q轮转动的角速度为ω2，木块的向心加速度为a2，则（）
A． =B． =C． =D． =
【考点】向心加速度；线速度、角速度和周期、转速．
【分析】对于在Q边缘的木块，最大静摩擦力恰为向心力，若将小木块放在P轮上，欲使木块相对B轮也静止，也是最大静摩擦力提供向心力，根据向心力公式即可求解．
【解答】解：A、在Q轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在Q轮边缘上．则有最大静摩擦力提供向心力．
即为μmg=mω12r，当木块放在P轮也静止，则有μmg=mωP2R，
解得： =
因为线速度大小相等，
ω2r=ωP R
解得：ω2=2ωP
所以=，故A正确，B错误；
C、因为a1=ω12r，a2=ωP2R，
所以=，故C正确，D错误；
故选：AC．
【点评】本题要抓住恰好静止这个隐含条件，即最大静摩擦力提供向心力，难度适中．
6．xx年6月13日，搭载聂海胜、张晓光、王亚平3名航天员的“神舟十号”飞船与“天宫一号”目标飞行器在离地面343km的近圆形轨道上成功实现自动交会对接．已知引力常量为G，则下列说法正确的是（）
A．为实现对接，“神舟十号”和“天宫一号”运行速度都应小于第一宇宙速度
B．由“天宫一号”运行的周期和轨道半径可以求出“天宫一号”的质量
C．在太空中可通过拉力和加速度传感器测出聂海胜的质量
D．当航天员王亚平进行“天宫授课”站着不动时，她受到的合力为零
【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用．
【分析】以第一宇宙速度是卫星围绕地球圆周运动的最大速度，飞船绕地球做圆周运动，万有引力充当向心力，飞船处于完全失重状态，可根据牛顿第二定律F=ma计算人的质量；根据相应知识点展开分析即可．
【解答】解：A、“神舟十号”飞船与“天宫一号”对接时，不能脱离地球吸引，两者的运行速度都应小于第一宇宙速度，故A正确；
B、“天宫一号”绕地球运行，有G=m（）2r，已知运行的周期和轨道半径，可以求出地球的质量M，不能求“天宫一号”的质量m，故B错误；
C、由F=ma知，在太空中可通过拉力和加速度传感器测出聂海胜的质量，故C正确；
D、当航天员王亚平进行“天宫授课”站着不动时，她绕地心做圆周运动，受到的合力提供向心力，大小不为零，故D错误．
故选：AC
【点评】解决卫星运行规律问题的核心原理是万有引力提供向心力，通过选择不同的向心力公式，来研究不同的物理量与轨道半径的关系．
7．xx年2月，嫦娥二号卫星再次刷新我国深空探测最远距离纪录，超过7000万公里．嫦娥二号是我国探月工程二期的先导星，它先在距月球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动，运行周期为T．若以R表示月球的半径，引力常量为G，则下列表述正确的是（）A．嫦娥二号卫星绕月运行时的线速度为
B．月球的质量为
C．物体在月球表面自由下落的加速度为
D．嫦娥二号卫星在月球轨道经过加速才能降落到月球表面
【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用．
【分析】根据v=求线速度，根据万有引力提供向心力G=m，求解中心天体质量，根据万有引力等于重力，求月球表面重力加速度，嫦娥二号卫星在月球轨道经过减速，做近心运动，才能降落到月球表面．
【解答】解：A、卫星运行的线速度v=，故A错误；
B、根据万有引力提供向心力G=m得：M=，故B正确；
C、根据万有引力等于重力，即m=mg得，其中T是近月卫星的周期，不是离月球h高度的周期，故C错误；
D、嫦娥二号卫星在月球轨道经过减速，做近心运动，才能降落到月球表面，故D错误．
故选：B
【点评】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力公式，知道要做离心运动，需要加速，要做近心运动，需要减速．
8．如图所示，一颗行星和一颗彗星绕同一恒星运行的轨道分别为A和B，A是半径为r的圆轨道，B为椭圆轨道，椭圆长轴QQ′=2r．P点为两轨道的交点，以下说法正确的是（）
A．彗星和行星经过P点时的向心加速度相同
B．彗星和行星绕恒星运动的周期相同
C．彗星和行星经过P点时的速度相同
D．彗星在Q′处时的向心加速度为行星的向心加速度的
【考点】万有引力定律及其应用；向心力．
【分析】行星和慧星受到恒星的万有引力充当合外力，根据开普勒第三定律分析周期关系；根据速度的方向判断速度关系．由牛顿第二定律可确定其加速度大小．
【解答】解：A、由牛顿第二定律得：G=ma，解得：a=，经过P点时M、r都相同，则向心加速度相同，故A正确；
B、根据开普勒第三定律，行星和彗星围绕同一中心天体运动，且半长轴相同，故周期相同，故B正确；
C、行星做匀速圆周运动，而慧星做的是椭圆运动，二者在同一点处的速度方向不相同，速度不同，故C错误；
D、彗星在Q′处时与恒星球心的距离小于2r，故此时的向心加速度大于行星的向心加速度的，故D错误．
故选：AB．
【点评】本题考查万有引力的应用，要明确一个天体在绕另一天体做圆周运动时，由万有引力充当向心力；应用万有引力公式、牛顿第二定律与开普勒定律可以解题．
二、实验题（17分）
9．小文同学在探究物体做曲线运动的条件时，将一条形磁铁放在桌面的不同位置，让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动，得到不同轨迹，图中a、b、c、d为其中四条运动轨迹，磁铁放在位置A时，小钢珠的运动轨迹是 b （填轨迹字母代号），磁铁放在位置B时，小钢珠的运动轨迹是 c （填轨迹字母代号）．实验表明，当物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在（选填“在”或“不在”）同一直线上时，物体做曲线运动．
【考点】物体做曲线运动的条件．
【分析】首先知道磁体对钢珠有相互吸引力，然后利用曲线运动的条件判断其运动情况即可．【解答】解：磁体对钢珠有相互吸引力，当磁铁放在位置A时，即在钢珠的正前方，所以钢珠所受的合力与运动的方向在一条直线上，所以其运动轨迹为直线，故应是b；
当磁铁放在位置B时，先钢珠运动过程中有受到磁体的吸引，小钢珠逐渐接近磁体，所以其的运动轨迹是c；
当物体所受的合外力的方向与小球的速度在一条直线上时，其轨迹是直线；当不在一条直线上时，是曲线．
故答案为：b，c，不在．
【点评】明确曲线运动的条件，即主要看所受合外力的方向与初速度的方向的关系，这是判断是否做曲线运动的依据．
10．如图所示，光滑水平桌面上，一小球以速度v向右匀速运动，当它经过靠近桌边的竖直木板ad边前方时，木板开始作自由落体运动．若木板开始运动时，cd边与桌面相齐，则小球在木板上的投影轨迹是（）
A．B．C．
D．
【考点】运动的合成和分解．
【分析】小球的投影的运动是由小球水平方向的位移与木板竖直方向上的位移的合位移，则由运动的合成可知投影的轨迹．
【解答】解：投影在水平方向做匀速直线运动，竖直方向上做加速运动，故小球的合速度应偏向上方，故轨迹应向上偏折，故选B．
【点评】匀速直线运动和匀变速直线运动的合运动一定为曲线运动，并且运动方向向加速度的方向靠近．
三、计算题（45分）
11．一探险队在探险时遇到一山沟，山沟的一侧OA竖直，另一侧的坡面OB呈抛物线形状，与一平台BC相连，如图所示．已知山沟竖直一侧OA的高度为2h，平台离沟底h高处，C点离竖直OA的水平距离为2h．以沟底的O点为原点建立坐标系xOy，坡面的抛物线方程为
y=．质量为m的探险队员在山沟的竖直一侧从A点沿水平方向跳向平台．人视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g．求：
（1）若探险队员从A点以速度v0水平跳出时，掉在坡面OB的某处，则他在空中运动的时间为多少？
（2）为了能跳在平台上，他在A点的初速度应满足什么条件？请计算说明．
【考点】平抛运动．
【分析】（1）平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据水平方向和竖直方向上的运动规律，结合水平位移和竖直位移的表达式，结合抛物线方程求出运动的时间．
（2）将y=h代入y=，可求得x B=h．根据高度差，结合水平位移求出最小初速度．根据高度差和C点到OA的水平距离求出最大初速度，从而得出A点初速度满足的条件．
【解答】解：（1）设探险队员在OB坡面上的落点坐标为（x，y），由平抛规律可得：
x=v0t，
2h﹣y=gt2，
又y=，
以上三式联立可得：t=．
（2）将y=h代入y=，可求得：x B=h．
由平抛规律得：x B=v OB t1，x C=v OC t1，2h﹣h=gt12
解得：v OB=，v OC=．
所以为了能跳到平台上，他在A点的初速度应满足：≤v0≤．
答：（1）他在空中运动的时间为．
（2）为了能跳在平台上，他在A点的初速度应满足的条件为≤v0≤．
【点评】解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，抓住临界情况，结合运动学公式灵活求解，难度中等．
12．如图所示，装置BO′O可绕竖直轴O′O转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角θ=37°．已知小球的质量m=1kg，细线AC长l=1m，B点距C点的水平和竖直距离相等．（重力加速度g取10m/s2，
）
（1）若装置匀速转动的角速度为ω1时，细线AB上的张力为0而细线AC与竖直方向的夹角仍为37°，求角速度ω1的大小；
（2）若装置匀速转动的角速度，求细线AC与竖直方向的夹角．
【考点】向心力；物体的弹性和弹力；共点力平衡的条件及其应用．
【分析】（1）当细线AB张力为零时，绳子AC拉力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出角速度的大小．
（2）装置匀速转动的角速度，大于第一问中的角速度，小球向左上方摆起，根据牛顿第二定律，结合几何关系求出细线AC与竖直方向的夹角．
【解答】解：（1）当细线AB上的张力为0时，小球的重力和细线AC张力的合力提供小球圆周运动的向心力，有：
解得：ω=．
（2）当时，小球应该向左上方摆起，假设细线AB上的张力仍然为零，则：
解得：，
θ′=53°．
因为B点距C点的水平和竖直距离相等，所以，当θ′=53°时，细线AB恰好竖直，则有：
说明细线AB此时的张力恰好为零，故此时细线AC与竖直方向的夹角为53°．
答：（1）角速度ω1的大小为．
（2）细线AC与竖直方向的夹角为53°．
【点评】解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，在第二问中，要知道小球的角速度大于第一问中的角速度，小球将向左上方摆起． 334470 86A6 蚦 31067 795B 祛>39828 9B94 鮔25625 6419 搙28750 704E 灎?24285 5EDD 廝37596 92DC 鋜 40275 9D53 鵓29643 73CB 珋