1、 20202021 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 16 题只有一项是 符合题目要求，第 710 有多个选项符
2、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 22020 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
3、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 A2021 年 7 月 20 日 B2022 年 7 月 20 日 C2023 年 7 月 20 日 D2024 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 4 3 mg Bmg C0
4、D 3 2 mg 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
5、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 3 kg L ，绳子一定有弹力 B当 3 4 kg L 时，A、B 相对于转盘会滑动 C当 3 4 kg L ，C 受到的摩擦力为 kmg D在 3 24 kgkg LL 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=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
6、面体在水平外 力 F 作用下一起向右做匀速直线运动，如图所示，若斜面对物块 A 的支持力大小为 NA、斜面对物块 B 的支 持力大小为 NB，已知重力加速度为 g，则下列关于 NA和 NB的值，结论正确的是 A 5 3 6 mg， 3 3 mg B 5 3 6 mg， 3 2 mg C 5 3 3 mg， 3 2 mg D 5 3 3 mg， 3 3 mg 7北斗闪耀，泽沐八方，2020 年 7 月 31 日，北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京举行。如 图所示为 55 颗卫星绕地球不同轨道运动的 lgTlgr 图像，其中 T 为卫星的周期，r 为卫星的轨道半径，1 和 2 为其中的两
7、颗卫星。已知引力常量为 G，根据图像可求得的物理量不正确的是 A卫星 1 和 2 运动的线速度比为 x1：x2 B地球的半径为 x0 C地球质量为 22 410 b G D卫星 1 和 2 向心加速度比为 22 21 :xx 8如图所示，竖直杆 AB 在 A、B 两点通过铰链连接两等长轻杆 AC 和 BC，AC 和 BC 与竖直方向的夹角 为，轻杆长为 L，在 C 处固定一质量为 m 的小球，重力加速度为 g，当装置绕竖直轴 AB 转动的角速度 从 0 开始逐渐增大时，下列说法正确的是 A当=0 时，AC 杆和 BC 杆对球的作用力都为拉力 B当逐渐增大时，AC 杆的作用力一直增大 C当逐渐增
8、大时，BC 杆的作用力先增大后减小 D当 cos g L 时，BC 杆的作用力为 0 9一物体静止在光滑水平面上，从 0 时刻起，受到的水平外力 F 如图所示，以向右运动为正方向，物体质 量为 1.25kg，则下列说法正确的是 A2s 时物体回到出发点 B3s 时物体的速度大小为 4m/s C第 3s 内物体的位移为 2m D前 2s 内物体的平均速度为 0 10 如图所示， 在 O 点将 a、 b、 c 三个小球以不同的初速度平抛， 已知小球 a、 b 落在倾角为 60的斜面上， 小球 c 垂直打在倾角为 30的斜面上。下列说法正确的是 A小球 a、b 的竖直位移与水平位移之比相同 B小球
9、a、b 的运动时间之比等于初速度的平方之比 C若小球 b、c 运动时间相等，则小球 b、c 平抛初速度之比为 1:2 D若小球 a、c 运动时间相等，则 a、c 小球速度变化量相等 二、非选择题：本题共 6 小题，共 60 分。 11 （6 分） 小刘同学利用如图的装置测量滑块与长木板之间的动摩擦因数。在左端带有定滑轮的水平长木板上放置一 滑块，滑块通过细绳与重物连接，滑块上端安装轻质挡光片，在虚线 P 位置安装有光电门，遮光片经过光 电门时，数字计时器会记录遮光片的挡光时间（图中未画出） ，已知重力加速度为 g。实验步骤如下： A使用游标卡尺测量遮光片的宽度为 d，用天平测出滑块的质量 M
10、和重物的质量 m； B按图组装器材，调节滑轮高度使细绳与木板平行； C将滑块固定在某一位置，使遮光片与 O 点对齐，测量 O 点与光电门 P 之间的距离 x； D释放滑块，遮光片通过光电门，光电计时器记录的时间为 t，得到滑块运动到虚线 P 位置的速度； E改变滑块释放的位置 O，重复实验，记录多组距离 x 和对应的时间 t； F整理器材，处理数据。 处理数据时，小刘同学画出了 2 1 x t 的图像，测得图像的斜率为 k，则滑块的加速度为_，滑块与 水平面间的动摩擦因数为_（用已知字母表示） 。 12 （9 分） 在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学第一次将橡皮条的一端固定在水平木板上
11、，在另一端系上 两根轻绳套，并用两个量程为 5N 的弹簧测力计分别勾住轻绳套，且互成角度地拉橡皮条，将橡皮条与轻绳 套的结点拉至 O 点，记录下两个力的大小与方向，如图所示。第二次再用一个量程为 5N 的弹簧测力计勾 住一个轻绳套，将橡皮条与绳套的结点拉至 O点，记录下拉力的大小和方向。 （1）若第一次拉至 O 点时，两根绳子上的拉力均为 3N，则下列说法正确的是（ ） A两根细绳必须等长 B第一次的 O 点与第二次的 O点必须重合 C弹簧测力计的自重会引起实验误差 D实验中，第一次拉至 O 点时，两个弹簧秤之间的夹角取 60，以便求出合力的大小 （2）实验时发现有一个弹簧秤是坏的，某同学打算
12、利用这些装置和身边的器材验证力的平行四边形定则的 实验，装置如图所示，实验步骤如下： 用弹簧测力计测出身边一个重物的重力 G； 将贴有白纸的木板竖直固定，将橡皮条上端挂在木板上的 O 点，将三根细线 Pa、Pb、Pc 结于 P 点，a 端 系在橡皮条下端，b 端挂重物，重物静止后，记录 P 点的位置； 以 O 为圆心，OP 为半径，用圆规画一圆弧； 用弹簧秤钩住 c 端，向右上方缓慢拉，调整拉力方向，使结点 P 移到图中所示位置，记录该位置和弹簧 秤的示数 F2的大小、方向； 在白纸上作出各力的图示，验证力的平行四边形定则是否成立 要完成该实验还需要的器材有_。 某次实验画的平行四边形如图所示
13、，图中 F1_G（填“” 、 “=”或“” ） ，若越大，F2越_。 13 （8 分） “天问一号”登上火星后，探测器在火星“赤道”时，用测力计测得一质量为 m0的小球重力是 F1。在“南 极”时，用测力计测得该小球的重力为 F2。火星半径为 R。如图所示是在“南极”把小球由静止释放，通 过自动频闪照相机拍摄的小球下落的照片，用刻度尺量出计数点 1、2 之间的距离为 l1，1、3 之间的距离为 l2，频闪周期为 T，则 （1）火星的自转周期为多大？ （2）小球在火星“南极”表面受到的阻力为多大？ 14 （10 分） 如图所示，一滑块以初速度 0 5/vm s从一足够长斜面底端沿斜面上滑，已知斜
14、面倾角=37，滑块与斜 面间的动摩擦因数=0.5，滑块在斜面上运动到的最高点为 A 点，某时刻将小球从斜面右侧与 A 点同一高 度处由静止释放，当滑块返回底端时，小球刚好落地，重力加速度 g 取 10m/s2。求滑块从底端上滑开始计 时，经过多长时间再释放小球?（不计空气阻力） 15 （12 分） 如图所示， 天花板上的 O 点拴一长度为 L 的细绳， 细绳下拴一质量为 m 的小球， O 点在地面的投影点为 O ， OO的距离为 H，小球在细线的作用下做圆锥摆运动，悬点到圆锥摆圆心的距离为 h，运动一周后，细线 恰好被一小刀割断，经过一段时间小球落在水平地面上的 P 点，已知重力加速度为 g，
15、不计空气阻力，则 （1）小球从开始做圆锥摆运动到落地时间为多大？ （2）小球落地时，落地点到 O的距离为多少？ 16 （15 分） 如图所示为一水平的转台，转台上固定一长直杆，转台挡板到旋转轴 OO的距离为 R。两均可视为质点的 小球 M、N 穿过长直杆并用质量不计的轻绳（始终处于伸直状态）拴接，环绕 OO轴转动，当稳定时小球 M、N 距离转轴的距离分别为 r1、r2，已知 12 rr，两球与长直杆之间的动摩擦因数均为，且最大静摩擦 力等于滑动摩擦力。 当转台的角速度大小为1时拴接两球的轻绳刚好产生作用力， 已知重力加速度为 g， 求： （1）若继续增大角速度，两球所受的摩擦力都不变，则球 M
16、 和球 N 的质量比为多大？ （2） 已知 M 和 N 的质量分别为 m1和 m2， 当 2 1 g r 时， 轻绳突然断裂， 此后转台的角速度不再增加， 当 M、N 达到稳定时，受到的向心力分别为多大？ 20202021 学年上学期全国百强名校 “领军考试”高三物理参考答案与解析 1 【参考答案】D 【命题意图】本题考查物理学史。 【解题思路】 开普勒最早发现了行星运动的三大定律， 选项 A 错误； 历史上首先正确认识力和运动的关系， 推翻“力是维持物体运动的原因”的物理学家是伽利略， 选项 B 错误；卡文迪许利用扭秤测出了引力常量， 被誉为能“称出地球质量的人” ，选项 C 错误；牛顿总结
17、得到了牛顿三定律，选项 D 正确。 2 【参考答案】B 【命题意图】本题考查天体相遇。 【解题思路】设下次火星和地球距离最近需要的时间为 t，则有 22 2t TT 地火 ，解得 t=2T地，因此要 最少间隔大约 2 年，下次发射火星探测器的最佳日期大约为 2022 年 7 月 20 日，选项 B 正确。 3 【参考答案】A 【命题意图】本题考查牛顿第二定律的瞬时性。 【解题思路】 撤去木块 A 前， 浮力 F=4mg， 撤去瞬间浮力不变， 研究 B、 C、 D 木块， F-3mg=3ma， 解得 3 g a , 研究 B 物体，设 B、C 木块间的弹力为 F1，则有 F1-mg=ma，解得
18、1 4 3 Fmg，选项 A 正确。 4 【参考答案】B 【命题意图】本题考查结合实际的平抛运动。 【解题思路】飞镖水平抛出，若飞镖抛出的初速度增大，则飞镖飞行时间变短，下落高度变小，可能落在 圆心 O 点，若飞镖抛出的初速度减小时，则飞镖飞行时间变长，下落高度变大，飞镖将偏离圆心 O 更远， 选项 B 正确、A 错误；若斜向下方抛出飞镖，飞镖抛出的初速度不管不变还是变小，飞镖的水平速度都变 小，飞行时间变长，且飞镖有竖直向下的初速度，下落的竖直高度一定变大，飞镖将偏离圆心 O 更远，选 项 C、D 错误。 5 【参考答案】B 【命题意图】本题考查圆周运动。 【解题思路】B 先达到最大静摩擦力
19、，对 B 有 kmg=m22L，解得 2 kg L ，故当 2 kg L ，绳子一定 有弹力，选项 A 错误；当 A 也达到最大静摩擦力时，用系统牛顿第二定律 k2mg+kmg=m22L+2m2L，解 得 3 4 kg L ，故当 3 4 kg L 时，A、B 相对于转盘会滑动，选项 B 正确；当 3 4 kg L ，对 C： 2 3 4 C fmLkmg，选项 C 错误；当 3 24 kgkg LL 范围内增大时，B 受水平面的摩擦力已经达到 最大静摩擦力，摩擦力不变，绳的拉力增大，选项 D 错误。 6 【参考答案】B 【命题意图】本题考查物体的平衡。 【解题思路】 研究B， B三力平衡，
20、对 3 cos 2 B Nmgmg， 整体研究AB， 24 3 cos3 AB mg NNmg , 解得 5 3 6 A Nmg，选项 B 正确。 7 【参考答案】ABD 【命题意图】本题考查万有引力与航天中的图像。 【解题思路】由 2 2 2Mm Gm Tr r ，得： 3 22 4 rGM T ，两边取对数： 2 31 lglglg 224 GM Tr ， A 中：lgrx，则10 xr，又 GM v r ，故 A 错误； B 中：当 lgT=0 时， 2 31 lglg 224 GM r ，lgr=x0，则 0 2 3lg 4 GM x ，B 错误： C 中：截距： 2 1 lg 24
21、GM b ， 22 104 b M G ，C 正确； D 中，lgr1=x1， 1 1 10 xr ，lgr2=x2， 2 2 10 xr ， 又 2 GM a r ，则 21 2 2 12 2 21 10 xx ar ar ，D 错误。 8 【参考答案】BD 【命题意图】本题考查圆周运动。 【解题思路】当=0 时，由于小球在水平方向平衡，因此 AC 杆对小球为拉力，BC 杆对小球为支持力，且 大小相等， 选项 A 错误； 当逐渐增大时， AC 杆对小球为拉力逐渐增大， BC 杆对小球为支持力逐渐减小， 当 BC 杆的作用力为 0 时，有 mgtan=m2Lsin，解得 cos g L ，当继
22、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 2 3 1 2 2 xatm，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 x v t
23、，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： 2 00 1 2 tan60 2 gt gt v tv ， 解得： 0 2tan60v t g ， 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， 0 ta
24、n30 v gt ，若小球 b、c 运动时间相等， 2tan60 tan30 bc vv t gg ，解得 1 2 b c v v ，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】 2 2 kd （3 分） 2 2 Mm k d m MM g （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 d v t ， 要据 2ax=v2可得 22 12a x td ， 根据题意 2 2a k d ， 故 2 2 kd a ； 根据牛顿第二定律 m
25、g-Mg=（M+m）a，解得 2 2 Mm kd m MMg 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
26、 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，越大，两分力夹角越小，合力 F2越大。 13 【参考答案】 （1） 0 21 2 m R FF （2） 21 20 2 2l F T l m 【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： 2 210 0 2 FFmR T （2 分） 解得 0 0 21 2 m R T FF （1 分） （2）2、3 间距为
27、 l2 -l1，根据x=aT2， （1 分）可得小球的加速度为 21 2 2l a T l ， （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 21 20 2 2ll fFm T （1 分） 14 【参考答案】 1515 s 2210 ttt 【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-mg cos37=ma1（1 分） 解得 a1=-10m/s2（1 分） 故上滑的最大位移： 2 0 1 0 1.25m 2 v s a （1 分） 高度 h=ssin3
28、7=0.75m（1 分） 滑块下滑的过程中，受力分析可知： mgsin37-mgcos37=ma2（1 分） 解得 a2=2m/s2（1 分） 滑块到达底端的速度： 2 25m/sva s（1 分） 滑块在斜面上运动的时间： 0 12 015 s 2 vv t aa （1 分） 小球自由落体的时间： 215 s 10 h t g （1 分） 要使滑块与小球同时落地， 1515 s 2210 ttt （1 分） 15 【参考答案】 （1） 2 2 Hh h gg （2） 22 22 2 LhH Lh h 【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
29、方向的夹角为，则有 2 2 tansinmgmL T （1 分） h=Lcos（1 分） 解得2 h T g （1 分） 因此转动一周的时间为 1 2 h t g （1 分） 细线被一小刀割断后，小球做平抛运动，在竖直方向 2 2 1 2 Hhgt（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 2 2 Hh h t gg （1 分） （2）圆锥摆的半径 22 rLh（1 分） 小球做圆锥摆运动的线速度 2 vr T （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 22 srx（1 分） 解得 22 22 2 LhH
30、sLh h （1 分） 16 【参考答案】 （1） 2 1 r r （2）m1g 2 1 m g R r 【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=m2r （1 分） 当其中一个小球所受的静摩擦力达到最大mg 时，轻绳才提供拉力； 则有：mg=m2r（1 分） 解得： g r （1 分） 由于 r11时，设轻绳的拉力大小为 F： 对小球 M，有：FfM+F=m12r1（1 分） 对小球 N，有：m2g+F=m22r2（1 分） 联立解得小球 M 受到的摩擦力：FfM=m2g-（m2r2-m1r1）2（1 分） 要使 M 所受的摩擦力不变，必有（m2r2-m1r1）=0（2 分） 因此有 12 21 mr mr （1 分） （2）当 1 2 g r ，轻绳突然断裂，M 需要的向心力 2 12 11M Fmrm g（1 分） M 保持不动（1 分） N 需要的向心力 22 22 222 1 N m g Fmrrm g r （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 22 22 1 N m g FmRR r （1 分）
