【物理】安徽省三人行名校联盟2020届高三上学期10月联考试题（解析版） 22页

安徽省三人行名校联盟2020届高三上学期 ‎10月联考试题 一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。其中1－8小题为单项选择题，9－12小题为多项选择题，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)‎ ‎1.如图所示为甲、乙两车在同一条直线上运动的v－t图象，t＝0时两车相距2s0，在t＝1s时两车相遇，则下列说法正确的是 A. t＝0时，甲车在前，乙车在后 B. t＝2s时，两车相距最远 C. t＝3s时，两车再次相遇 D. t＝4s时，甲车在乙车后s0处 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．据题，t=1s时两物体相遇，在0～1s内，甲速度始终比乙大，可知t=0时刻甲物体在后，乙物体在前，故A错误；‎ B．t=0时甲乙间距为2s0，在t=1s时两车相遇，则在0-1s内，甲、乙的位移之差等于2s0，根据面积表示位移，由几何知识知1-2s内甲、乙的位移之差等于 即t=2s时。两车相距，故B错误；‎ C．t=1s末两物体相遇，由对称性可知则第2s内甲超越乙的位移和第3s内乙反超甲的位移相同，因此3s末两物体再次相遇，故C正确；‎ D．如图可知4s末，甲物体在乙物体后2s0，故D错误。‎ ‎2.如图所示，陶同学用手拿着一把长50cm的直尺，并使其处于竖直状态；姚同学把手放在直尺0刻度线位置做抓尺的准备。某时刻陶同学松开直尺，直尺保持竖直状态下落，姚同学看到后立即用手抓直尺，手抓住直尺位置的刻度值为20cm；重复以上实验，姚同学第二次手抓住直尺位置的刻度值为10cm。直尺下落过程中始终保持竖直状态。若从姚同学看到陶同学松开直尺，到他抓住直尺所用时间叫“反应时间”，取重力加速度g＝10m/s2。则下列说法中正确的是 A. 若将尺子上原来的长度值改为对应的“反应时间”值，则用上述方法无法直接测出“反应时间”‎ B. 若某同学的“反应时间”大于0.4s，则用该直尺和上述方法无法测量出他的“反应时间”‎ C. 姚同学第一次抓住直尺的瞬间，直尺的速度约为4m/s D. 姚同学第一次的“反应时间”是第二次的两倍 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．直尺下降的高度h，根据得 将计算出的反应时间对应到尺子上的长度时，可用上述方法直接测出“反应时间”，故A错误；‎ B．若某同学的反应时间为0.4s，则下落的高度 大于该直尺的长度，所以将无法测量该同学的反应时间，故B正确；‎ C．由v2=2gh可知，乙第一次抓住直尺的速度 故C错误；‎ D．直尺下降的高度h，根据得 姚同学第一次的“反应时间”内直尺下落的距离为第二次直尺下落距离的两倍，反应时间为第二次的倍，故D错误。‎ ‎3.如图所示，放在斜面上的物体处于静止状态，斜面倾角为，物体质量为m。若想使物体沿斜面从静止开始下滑，至少需要施加平行斜面向下的推力F＝0.2mg，则下列说法正确的是 A. 若F变为大小0.1mg沿斜面向下的推力，则物体与斜面的摩擦力大小是0.3mg B. 若F变为大小0.1mg沿斜面向上的推力，则物体与斜面的摩擦力大小是0.4mg C. 若想使物体沿斜面从静止开始上滑，F至少应变为大小1.0mg沿斜面向上的推力 D. 若F变为大小0.8mg沿斜面向上推力，则物体与斜面的摩擦力是0‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．施加平行斜面向下推力，根据共点力平衡，有 计算得出 当推力F变为0.1mg，方向仍然沿斜面向下，此时物体处于静止状态，所受的摩擦力0.6mg，故A错误 B．当F的大小为0.1mg，方向向上，则物体仍然处于静止，有 计算得出 f=0.4mg 故B正确 C．若想使物体沿斜面从静止开始上滑，摩擦力方向沿斜面向下，根据共点力平衡有：‎ 故C错误的 D．若F大小为0.8mg，方向沿斜面向上，物体处于静止状态，所受摩擦力为静摩擦力，根据共点力平衡有：‎ 计算得出 f=0.3mg 故D错误。‎ ‎4.如图甲所示，一倾角θ＝的足够长斜面，将一质量为m＝1kg的物体无初速度在斜面上释放，同时施加一沿斜面向上的拉力，拉力随时间变化的关系如图乙所示，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.25，(取g＝10m/s2，sin＝0.6，cos＝0.8)，则下列说法正确的是 A. 2s末物体的速度是2.5m/s B. 2s末物体的速度是10m/s C. 前16s内物体发生的位移是15m D. 前16s内物体发生的位移是30m ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．由牛顿第二定律可得 代入数据得：‎ a1=2.5m/s2‎ 又：‎ 代入数据可得 v1=5m/s 故AB错误；‎ CD．物体在前2s内发生的位移为x1，则x1=5m，当拉力为F2=9N时，由牛顿第二定律可得 代入数据可得 a2=0.5m/s²‎ 物体经过t2时间速度减为0，则 解得 t2时间发生的位移为x2，则x2=25m，由于 则物体在剩下4s时间内处于静止状态，故物体在前16s内所发生的位移 方向沿斜面向下，故C错误，D正确。‎ ‎5.如图所示，质量均为2kg的木块A和B静止在倾角为的光滑斜面上，此时A、B间恰好没有弹力，则剪断细绳的瞬间A、B间的弹力为 A. 0 B. 5N C. 10N D. 20N ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】初状态因A、B间恰好没有弹力，所以此时弹簧弹力 剪断细绳后瞬间，弹簧弹力不能突变仍为，以AB整体为研究对象有 解得 a=2.5m/s2‎ 再隔离B分析 解得FN=5N 故B正确。‎ ‎6.如图所示，将一小球从固定斜面顶端A以某一速度水平向右抛出，恰好落到斜面底端B。若初速度不变，对小球施加不为零的竖直方向的恒力F，使小球落到AB连线之间的某点C。不计空气阻力。则 A. 小球落到B点与落到C点的速度方向一定相同 B. 小球落到B点与落到C点的速度大小一定不同 C. 小球落到C点时的速度方向可能竖直向下 D. 力F越大，小球落到斜面的时间越长 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．小球从A到B做平抛运动，加恒力F后，从A到C做类平抛运动，两次都落在斜面上，故位移偏向角相等，则速度偏向角也相等，初速度相同，所以末速度也相同，故A正确，B错误；‎ C．小球有水平方向的速度，故C错误；‎ D．力F竖直向下，力越大，小球竖直方向的加速度越大，小球落到斜面的时间越短，D错误。‎ ‎7.2019年10月8日，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，将2019年诺贝尔物理学奖，一半授予美国普林斯顿大学吉姆·皮布尔斯，以表彰他“关于物理宇宙学的理论发现”，另外一半授予瑞士日内瓦大学的米歇尔·麦耶和瑞士日内瓦大学教授兼英国剑桥大学教授迪迪埃·奎洛兹，以表彰他们“发现一颗环绕类日恒星运行的系外行星”。若某一系外行星的半径为R，公转半径为r，公转周期为T，宇宙飞船在以系外行星中心为圆心，半径为r1的轨道上绕其做圆周运动的周期为T1，不考虑其他星球的影响。(己知地球的公转半径为R0，公转周期为T0)则有 A. ‎ B. ‎ C. 该系外行星表面重力加速度为 ‎ D. 该系外行星的第一宇宙速度为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．开普勒第三定律，其中k与中心天体有关，系外行星，宇宙飞船，地球做圆周运动的中心天体均不同，故AB错误；‎ C．对宇宙飞船 解得 故C错误；‎ D．对系外行星的近地卫星：‎ 解得 故D正确。‎ ‎8.如图所示，x轴、y轴为正方形ABCD的对称轴，在A、C两点分别放置电荷量为＋q、－q的等量异种电荷，E、F为AB、CD的中点，关于两电荷产生的电场，下列说法正确的是 A. O点场强、电势均为零 B. E、F两点的电势相等 C E、F两点场强大小相等，方向相反 D. 从O点沿y轴正方向移动一负试探电荷，试探电荷的电势能一定先减小后增大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．O点为等量异种电荷的连线中点，所以O点场强不变零，电势为零，故A错误；‎ B．E点离正点电荷较近，所以E点电势更高，故B错误；‎ C．由电场叠加可知，E、F两点场强大小相等，方向相同，故C错误；‎ D．从O点沿y轴正方向移动负试探电荷，负试探电荷离正点电荷的距离先减小后增大，所以负试探电荷的电势能先减小后增大，故D正确。‎ ‎9.如图，一质量为1kg的小滑块，带电量q＝＋1C静止在光滑绝缘水平面上的A点。对其施加水平向右恒力F的同时加一水平向左的匀强电场，电场强度E＝5N/C，滑块向右作匀加速运动，经过时间t＝1s，运动到B点，此时速度大小为v1，到B点时撤去F，再经过1s的时间，物体运动到AB的中点C，此时速度大小为v2，则以下正确的是 A. v1＝2v2‎ B. B点到C点的过程中，物体动量改变量大小为5kg·m/s C. F＝7N D. 运动过程中F对小滑块做功14J ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意可知，，由运动学知识有 解得 从B点至C点，由动量定理得 由牛顿第二定律有 则 得：‎ F=7N F对滑块做功 故BC正确。‎ ‎10.如图所示，竖直平面内固定两根足够长的细杆M、N，两杆分离不接触，且两杆间的距离忽略不计。两个小球a、b(视为质点)质量均为m，a球套在竖直杆M上，b球套在水平杆N上，a、b通过铰链用长度为L的刚性轻杆连接，将a球从图示位置由静止释放(轻杆与N杆夹角为)，不计一切摩擦，己知重力加速度为g。在此后的运动过程中，下列说法中正确的是 A. a球和b球所组成的系统机械能守恒 ‎ B. b球的速度为零时，a球的加速度大小一定等于g C. b球的最大速度为 ‎ D. a球的最大速度为 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．a球和b球所组成的系统只有重力做功，则机械能守恒，故A正确；‎ B．b球速度为0时，a到达水平面，在竖直方向只受重力作用，则加速度为g，故B正确；‎ C．当a球运动到两杆的交点后再向下运动L距离，此时b 达到两杆的交点处，a的速度为0，b的速度最大为vbm，由机械能守恒得：‎ 解得：‎ 故C正确；‎ D．a球运动到两杆的交点处，b的速度为0，此时a的速度为va，由机械能守恒得：‎ 解得：‎ 故D错误。‎ ‎11.水平放置的光滑圆环，半径为R，AB是其直径。一质量为m的小球穿在环上并静止于A点。沿AB方向水平向右的风力大小恒为F＝mg。小球受到轻扰而开始运动，则下列说法正确的是 A. 小球运动过程中的最大速度为 ‎ B. 小球运动过程中的最大动能为 C. 运动中小球对环的最大压力为 ‎ D. 运动中小球对环的最大压力为 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．球从A运动至B点速度最大由动能定理得 解得 最大动能为 故A正确，B错误；‎ CD．水平面内由牛顿第二定律得 解得 竖直面内 所以最大压力 故C正确，D错误。‎ ‎12.如图，质量为m的小木块从高为h的质量为M的光滑斜面体顶端滑下，斜面体倾角为θ，放在光滑水平面上，m由斜面体顶端滑至底端的过程中，下列说法正确的是 A. M、m组成的系统动量守恒 ‎ B. M移动的位移为 C. m对M做功为 ‎ D. m对M做功为 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．M、m组成系统水平方向不受外力，所以水平方向动量守恒，故A错误；‎ B．M、m组成系统水平方向动量守恒有 由水平位移关系有 联立解得 ‎ ‎ 即M位移为，故B正确；‎ CD．设物体滑到斜面底端时，沿斜面的速度v2，斜面速度为v1，则有 m对M做功：‎ 故C正确，D错误。‎ 二、实验题(每空2分，计16分)。‎ ‎13.气垫导轨上安装有两个间距为L的光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，P与遮光条的总质量为M ‎，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。‎ ‎（1）实验前，按通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的Δt1______Δt2（选填“＞”“＝”或“＜”）时，说明气垫导轨已经水平。‎ ‎（2）用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d＝_______mm。‎ ‎（3）将滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示。利用测定的数据，当关系式＝__________成立时，表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。（重力加速度为g，用题中给定的物理量符号表达）‎ ‎【答案】(1). ＝ (2). 8.475 (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1]轻推滑块，当图乙中的t1＝t2时，说明滑块经过两光电门的速度相等，则气垫导轨已经水平。‎ ‎（2）[2]螺旋测微器的固定刻度读数为8mm，可动刻度读数为 ‎0.01×47.5mm＝0.475mm 由读数规则可得 d ＝8mm+0.01mm×47.5＝8.475mm ‎（3）[3]滑块经过两光电门时的速度分别为：‎ ‎；‎ 若机械能守恒则满足：‎ 即满足。‎ ‎14.某同学设计了如图装置来验证碰撞过程遵循动量守恒。在离地面高度为 h 的光 ‎ 滑水平桌面上，放置两个小球 a 和 b。其中，b 与轻弹簧紧挨着但不栓接，弹簧左侧固 定，自由长度时离桌面右边缘足够远，起初弹簧被压缩一定长度并锁定。a 放置于桌面 边缘，球心在地面上的投影点为 O 点。实验时，先将 a 球移开，弹簧解除锁定，b 沿桌 面运动后水平飞出。再将 a 放置于桌面边缘，弹簧重新锁定。解除锁定后，b 球与 a 球 发生碰撞后，均向前水平飞出。重复实验 10 次。实验中，小球落点记为 A、B、C。‎ ‎(1)若 a 球质量为 ma，半径为 ra；b 球质量为 mb， 半径为 rb。b 球与 a 球发生碰撞后，均向前水平 飞出，则 ______ 。‎ A．mamb，ra=rb D．ma>mb，ra>rb ‎(2)为了验证动量守恒，本实验中必须测量的物理 量有____。‎ A．小球 a 的质量 ma 和小球 b 的质量 mb ‎ B．小球飞出的水平距离 xOA、xOB、xOC ‎ C．桌面离地面的高度 h ‎ D．小球飞行的时间 ‎(3)关于本实验的实验操作，下列说法中不正确的是______。‎ A．重复操作时，弹簧每次被锁定的长度应相同 ‎ B．重复操作时发现小球的落点并不完全重合，说明实验操作中出现了错误 C．用半径尽量小的圆把10 个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置 ‎ D．仅调节桌面的高度，桌面越高，线段 OB 的长度越长 ‎(4)在实验误差允许的范围内，当所测物理量满足表达式：__________， 即说明碰撞过程遵循动量守恒。（用题中已测量的物理量表示）‎ ‎(5)该同学还想探究弹簧锁定时具有的弹性势能，他测量了桌面离地面的高度h，该地的 重力加速度为g，则弹簧锁定时具有的弹性势能 Ep 为 _______。（用题中已测量的 物理量表示）‎ ‎【答案】(1). A (2). AB (3). B (4). mb•OB=mb•OA+ma•OC (5). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1] 为防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即：应该使mb大于ma ‎(2)[2] 要验证动量守恒，就需要知道碰撞前后的动量，所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平抛运动，速度可以用水平位移代替，所以需要测量的量为：小球a、b的质量ma、mb，记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC，故AB符合题意；‎ ‎(3)[3] A.重复操作时，弹簧每次被锁定长度应相同，可以保证b能够获得相等的速度，故A项与题意不相符；‎ B. 重复操作时发现小球的落点并不完全重合，不是实验操作中出现了错误；可以用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置，故B项与题意相符；‎ C. 用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置，故C项与题意不相符；‎ D. 仅调节桌面的高度，桌面越高，则小球飞行的时间越长，则线段OB的长度越长，故D项与题意不相符；‎ ‎(4)[4] 小球离开轨道后做平抛运动，小球抛出点的高度相同，小球在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒，则 mbv0=mbv1+mav2‎ 两边同时乘以时间t，得：‎ mbv0t=mbv1t+mav2t 则 mb•OB=mb•OA+ma•OC ‎(5)[5] 桌面离地面的高度h，该地的重力加速度为g，小球b飞行的时间 ‎ ‎ b的初速度 ‎ ‎ 弹簧锁定时具有的弹性势能Ep转化为小球b的动能，所以弹簧锁定时具有的弹性势能Ep为 三、解答题(本题共4小题，第15、16每题8分，第17，18小题10分，共36分。解答时要有必要的文字叙述、步骤和演算过程，否则不得分。)‎ ‎15.如图所示，在倾角为θ＝的光滑斜面上，有一长为l＝1m的细线，细线的一端固定在O点，另一端拴一质量为m＝2kg的小球，小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动，己知O点到斜面底边的距离为L＝3m，g取10m/s2。若小球运动到最低点B时细线刚好断裂，求：‎ ‎(1)细线能够承受的最大拉力；‎ ‎(2)细线断裂后，小球继续运动到斜面底边时到C点的距离。(C点为AB连线与底边的交点，斜面底边与AC垂直)‎ ‎【答案】(1) 60N (2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动，则小球通过A点时细线的拉力为零，‎ 根据向心力公式有：‎ 解得 小球从A点运动到B点，由动能定理得：‎ 解得 此时，细绳拉力与重力分力的合力提供向心力 ‎，‎ 解得 T=60N ‎(2)细绳断裂后，小球在斜面上做类平抛运动，沿斜面的加速度 有：‎ 解得 ‎16.如图，在倾角θ＝，足够长的斜面上分别固定着两个相距L＝0.2m的物体A、B，它们的质量mA＝mB＝2kg，A、B与斜面间的动摩擦因数分别为和。在t＝0时刻同时撤去固定两物体的外力后，A物体将沿斜面向下运动，并与B物体发生多次碰撞(碰撞时间极短，没有机械能损失)，(g取10m/s2)。求：‎ ‎(1)A与B第一次碰撞后B的速率；‎ ‎(2)从A开始运动到两物体第二次相碰经历的时间及因摩擦而产生的热量。‎ ‎【答案】(1)1m/s (2)13J ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)A物体沿斜面下滑时：‎ 解得：‎ 同理B物体沿斜面下滑时有：‎ 由上面可知，撤去固定A、B的外力后，物体B恰好静止于斜面上，物体A将沿斜面向下做匀加速直线运动，A与B第一次碰撞前的速度 解得：‎ 由动量守恒和机械能不损失规律 故A、B第一次碰后瞬时，B的速率 ‎(2)从AB开始运动到第一次碰撞用时：‎ 解得：‎ t1=0.4s 两物体相碰后，A物体的速度变为零，以后再做匀加速运动，而B物体将以 的速度沿斜面向下做匀速直线运动，设再经t2时间相碰，则有 解得 t2=0.8s 故从A开始运动到两物体第二次相碰，共经历时间 第1次碰前，因摩擦产生的热量 AB第一次碰后至第二次碰前 此过程 总热量：‎ ‎17.如图所示，一倾角θ＝的粗糙斜面体足够长，斜面体上有一质量为M＝1kg的木板，t＝0时刻另一质量为m＝1kg的木块(可视为质点)以初速度v0＝20m/s从木板下端沿斜面体向上冲上木板，同时给木板施加一个沿斜面体向上的拉力F＝14N，使木板从静止开始运动。当t＝2s时撤去拉力F，己知木板和木块间动摩擦因数μ1＝0.25，木板和斜面体间动摩擦因数μ2＝0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：(sin＝0.6，cos＝0.8，g＝10m/s2)‎ ‎(1)前2s内木块和木板的加速度；‎ ‎(2)若要求木块不从木板的上端冲出，求木板至少多长。‎ ‎【答案】(1) 木块加速度，方向沿斜面向下;木板加速度，方向沿斜面向上 (2)20.3m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)对木块和木板分别用牛顿运动定律，有：对木块：‎ 对木板：‎ 木块加速度 方向沿斜面向下 木板加速度，方向沿斜面向上 ‎(2)2s末，木块速度 木板速度 撤去F时，木块、木板速度相等，假设木块、木板在力F撤去后先相对静止，则对木块、木板整体有：‎ 解得 a=10m/s2‎ 当木块受到向下的摩擦力达到最大静摩擦时，加速度最大，有：‎ 解得 假设不成立，此时，木块加速度为，木板的加速度为，‎ 解得 由于，故木板速度先减到零，此后在木块上滑过程中，假设木板静止在斜面上，受到斜面的静摩擦力为f.则 解得 f=4N 木板与斜面之间最大静摩擦力：‎ 假设成立.‎ 则从开始运动到共速，木块相对木板向上的位移 从共速到木块速度减为零，木块相对木板向上的位移 木块速度减为零后，此时：木块加速度 木板加速度 木块最终会从木板下端滑出，要使木块不从木板上端滑出，木板最小长度 ‎18.如图所示，质量均为m的带电小球A、B用长为L的绝缘轻杆连接，A带电量为＋q，B带电量为－q，A用绝缘轻弹簧，B用绝缘轻绳分别悬挂在水平天花板上。已知弹簧的劲度系数为k，两悬点CD间距离也为L，整个空间存在竖直向上的匀强电场，场强E＝，静止时轻杆处于水平位置。今剪断轻绳，由于空气阻力，经相当长的时间后，两球再次处于静止状态。求：‎ ‎(1)两次平衡时弹簧的形变量分别为多少；‎ ‎(2)整个过程中空气阻力做的功。‎ ‎【答案】(1) ， (2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)开始时，对A球分析，弹簧压缩量为，则有 解得 再次平衡时，对A、B球整体分析，弹簧伸长量为 解得 ‎(2)整个过程，对AB及弹簧组成的系统，根据功能关系可得：‎ 得：‎