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- 2021-05-24 发布
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廊坊市高中联合体高三物理试题
一、选择题
1.青藏铁路起点为青海西宁,终点为西藏拉萨,全长1956 km,被誉为天路。小鹏打算和同学从西宁坐火车去拉萨,他通过网络查得Z6801次列车的信息如图所示。下列说法正确的是
A. 图中的“14:01”是时间间隔
B. 列车行驶时,以坐在旁边的同学为参考系,小鹏是静止的
C. 测量列车驶出西宁站的时间时,可以把列车看做质点
D. 若列车准点出发,并准点到达拉萨站,则列车行驶的平均速度为91.8 km/h
【答案】B
【解析】
【详解】A. 图中的“14:01”是列车出发的时刻,不是时间间隔,故A错误。
B. 以坐在旁边的同学为参考系,小鹏相对该同学的位置没有变化,所以小鹏是静止的,故B正确。
C. 测量列车驶出西宁站的时间时,列车的长度不能忽略,也不能把列车当质点,故C错误。
D.列车运行的时间约为,列车的平均速率为,这求得是平均速率,不是平均速度,故D错误。
2.我国是少数几个掌握飞船对接技术的国家之一。为了实现神舟飞船与天宫号空间站顺利对接,具体操作应为
A. 飞船与空间站在同一轨道上且沿相反方向做圆周运动接触后对接
B. 空间站在前、飞船在后且两者沿同一方向在同一轨道做圆周运动,在合适的位置飞船加速追上空间站后对接
C. 空间站在高轨道、飞船在低轨道且两者同向飞行,在合适的位置飞船加速追上空间站后对接
D. 飞船在前、空间站在后且两者在同一轨道同向飞行,在合适的位置飞船减速然后与空间站对接
【答案】C
【解析】
【详解】飞船与空间站在同一轨道上沿相反方向做圆周运动,撞后飞船和空间站都会损毁,A错误;空间站在前,飞船在后,两者在同一轨道上沿同一方向做圆周运动,飞船加速会做离心运动,故不可能追上空间站,B错误;空间站在高轨道,飞船在低轨道且两者同向飞行,在合适的位置飞船加速做离心运动,后与空间站对接,C正确;飞船在前、空间站在后且两者在同一轨道飞行,当飞船减速时,万有引力大于需要的向心力,会做近心运动,飞船会下到低轨道,不可能与空间站对接,D错误。
3.如图所示,竖直轻弹簧下端固定,上端与一物体相连,系统处于静止状态。现对物体施加一竖直向上的力,使得物体竖直向上做匀速直线运动(弹簧一直在弹性限度内),则在下面四幅图中,能正确反映该力的大小F随物体的位移x变化的关系的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】开始时物体处于平衡状态,物体受重力和弹力,有:
mg=kx1
物体向上匀速过程,对物体受力分析,受重力、弹簧向上的弹力、拉力F,根据平衡条件有
F=mg-F弹
根据胡克定律,有
F弹=k(x1-x)=mg-kx
所以
F =kx
故外力与为x是正比例关系;
A.与分析相符,故A正确。
B.与分析不符,故B错误。
C.与分析不符,故C错误。
D.与分析不符,故D错误。
4.某小船在静水中的速度为4.0 m/s,要渡过宽度为120 m、水流速度为5.0 m/s的河流。下列说法正确的是
A. 因为船速小于水速,所以船不能渡过此河
B. 若船渡河过程中水流速度变小,则渡河时间将变长
C. 若船渡河所用的时间为30 s,则渡河位移为120 m
D. 船渡河的最小位移为150 m
【答案】D
【解析】
【详解】A. 因为船速小于水速,所以船不能垂直河岸渡过此河,但是只要船头不与河岸平行,就能过此河,故A错误。
B.由运动的独立性可知,船渡河过程中水流速度变小,不影响船垂直河岸的运动,所以渡河时间不变,不B错误。
C. 若船渡河所用的时间为30 s,则船沿河岸方向的位移为,则船的渡河位移为,故C错误。
D.当合速度的方向与河岸垂直时,渡河的位移最短,设此时合速度的方向与河岸的夹角为,,则渡河的最短的位移为:,故D正确。
5.水刀切割具有精度高、无热变形、无毛刺、无需二次加工以及节约材料等特点,得到广泛应用。某水刀切割机床如图所示,若横截面直径为d的水流以速度v垂直射到要切割的钢板上,碰到钢板后水的速度减为零,已知水的密度为ρ,则钢板受到水的冲力大小为
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设t时间内有V体积的水打在钢板上,则这些水的质量为:
以这部分水为研究对象,它受到钢板的作用力为F,以水运动的方向为正方向,由动量定理有:
Ft=0-mv
解得:
A. 与分析不符,故A错误。
B. 与分析不符,故B错误。
C. 与分析不符,故C错误。
D. 与分析相符,故D正确。
6.绳索套马是内蒙古牧民的重要体育活动。某次活动中,套马者骑在马背上以速度追赶提前释放的烈马,同时挥动质量为的套马圈,使套马圈围绕套马者在水平面内做角速度为、半径为的匀速圆周运动,追逐一段时间后套马者和烈马的距离保持不变,待套马圈运动到烈马正后方时,套马者松开套马圈,最终成功套住烈马。运动过程中,套马者和烈马行进路线平行,松手后套马圈在空中的运动可视为平抛运动。下列说法正确的是
A. 套马圈围绕套马者做图示顺时针的圆周运动
B. 套马圈做平抛运动的时间为
C. 套马圈做平抛运动的初速度为
D. 套马者刚松手时,套马圈的动能为
【答案】C
【解析】
【详解】A. 套马圈被释放后的运动方向与马的运动方向相同,才能套住烈马,所以套马圈应该是逆时针运动,故A错误。
B. 套马圈被抛出以后做平抛运动,水平方向的位移为,套马圈相对烈马的水平速度为,则套马圈做平抛运动的时间为,故B错误。
C.依题意可知,套马圈转到烈马正后方是,运动速度与烈马的速度同向,则套马圈平抛运动的速度为,故C正确。
D.由C的分析可知,套马者刚松手时,套马圈的速度为,所以此时的动能为,故D错误。
7.甲、乙两车并排停在斑马线处礼让行人,在行人经过斑马线后,甲、乙两车同时启动并沿平直公路同向行驶,其速度一时间图象分别为图中直线a和曲线b。由图可知
A. t0时刻两车速度相同
B. t0时刻乙车的运动方向发生改变
C. 在0~t0时间内,乙车的加速度越来越小
D. 在0~t0时间内,乙车的平均速度为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据图像可知,t0时刻两车速度相同,都为v0,故A正确。
B.乙车的速度一直为正,运动方向没有改变,故B错误。
C.图像的斜率代表加速度,在0~t0时间内,乙车图像斜率越来越小,乙车的加速度越来越小,故C正确。
D. 在0~t0时间内,甲车做匀加速直线运动,平均速度为,乙车的位移比甲车的大,则乙车的平均速度大于甲车的平均速度,即大于,故D错误。
8.如图所示,质量为的小物块(视为质点)从固定的半球形金属球壳的最高点由静止沿球壳下滑,物块通过球壳最低点时的速度大小为。球壳的半径为,其两端的最高点在同一水平线上,物块与球壳间的动摩擦因数为,重力加速度大小为。下列说法正确的是
A. 物块运动到最低点时,受到的摩擦力大小为
B. 物块通过球壳最低点时,对球壳的压力大小为
C. 从刚释放至运动到最低点的过程中,物块减少的机械能为
D. 物块通过球壳最低点时所受重力做功的功率为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB. 设物块通过球壳最低点时,受到球壳的支持力为,由牛顿第二定律可知,解得,由牛顿第三定律可知物块对球壳的压力大小也为,此时物块受到的摩擦力为,故B正确,A错误。
C.以球壳的最低点为势能的零点,出状态的机械能为,末状态的机械能为,所以全过程机械能的减小量为,故C正确。
D.
物块通过球壳最低点时,重力的方向与速度的方向垂直,所以此时重力的瞬时功率为零,故D错误。
9.某科研小组用火箭模型模拟火箭发射升空,该模型在地面附近一段位移内的发射功率恒为,从静止开始竖直向上发射,发射过程中火箭受到含重力在内的一切阻力的合力大小(为比例常量)。火箭的质量为,忽略其质量变化,设火箭在这段位移内可以达到最大速度,则
A. 在加速过程中,火箭加速度和速度均增大
B. 在加速过程中,火箭处于超重状态
C. 火箭在上升过程中的最大速度为
D. 火箭达到最大速度的一半时的加速度大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.加速上升过程中,火箭受到向上的推力为和阻力,可知速度最大推力减小,阻力最大,由牛顿第二定律,可知加速度减小,故A错误。
B.向上加速过程中,加速度向上,处于超重状态,故B正确
C.当时速度达到最大,即,解得最大速度为,故C错误。
D.当速度,此时火箭受到的向上的推力为,由牛顿第二定律可得,其中,由以上方程解得加速为,故D正确。
10.在星球A上将一小物块P竖直向上抛出,P的速度的二次方v2与位移x间的关系如图中实线所示;在另一星球B上用另一小物块Q完成同样的过程,Q的v2-x关系如图中虚线所示。已知A的半径是B的半径的,若两星球均为质量均匀分布的球体(球的体积公式为,r为球的半径),两星球上均没有空气,不考虑两球的自转,则
A. A表面的重力加速度是B表面的重力加速度的9倍
B. P抛出后落回原处的时间是Q抛出后落回原处的时间的
C. A的第一宇宙速度是B的第一宇宙速度的倍
D. A的密度是B的密度的9倍
【答案】AC
【解析】
【详解】A.设重力加速度为g,根据速度位移关系式可知
图像的斜率代表-2g,两图像斜率比为9:1,所以A表面的重力加速度是B表面的重力加速度的9倍,故A正确。
B.根据竖直上抛运动对称性可知:
根据图像可知,P的初速度为 ,Q的初速度为,所以P抛出后落回原处的时间是Q抛出后落回原处的时间的 ,故B错误。
C.根据第一宇宙速度的公式
可知,A的第一宇宙速度是B的第一宇宙速度的 倍,故C正确。
D.根据
结合密度公式
解得:
所以A的密度是B的密度的27倍,故D错误。
二、非迭择题
(一)必考题:共45分。
11.在做研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图所示,并在纸带上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点,每相邻两个计数点间还有4个计时点未画出。他用刻度尺测量出B、C、D、E、F、G这6个点到A点的距离分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6。电火花计时器所接交流电源的频率为f。
(1)电火花计时器打D点时纸带的速度大小为________(要求结果尽可能精确)。
(2)纸带运动的加速度大小为_______(要求结果尽可能精确)。
(3)如果当时电网中交变电流的电压突然变小而频率不变,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】 (1). (2). (3). 不变
【解析】
【详解】(1)[1] 打点周期 ,每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出,计数点之间的时间间隔为
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度
(2)[2] 根据逐差法可知,纸带运动的加速度大小为
(3)[3] 当时电网中交变电流的电压突然变小而频率不变,打点周期不变,则加速度不变。
12.图甲所示为实验小组的同学设计的验证机械能守恒定律的实验装置。伸长可忽略的细线一端固定于铁架台上O点,另一端系一小球。在O点正下方P点处固定一枚锋利的刀片,刀片的刀刃与悬线的摆动方向斜交,因而能将下摆的细线瞬间割断,便下摆的小球水平抛出。Q点为小球竖直悬挂时上端点的位置,O′点是O点在地面上的竖直投影点,S为小球落地点, 。实验时,将小球拉至与O点等高处后由静止释放,然后进行相关测量后计算验证。完成以下填空:
(1)用游标卡尺测量小球直径如图乙所示,钢球直径d=_______mm;
(2)测得细线O点到Q点的长度为l,O′S间距离为x。本实验所需验证的表达式为:______________;
(3)本实验造成误差的原因众多,试任意说出一个除空气阻力外的其他原因:________;
(4)有同学说,为减小空气阻力的影响,所选小球应尽量小。对他的说法,请简要说出你的观点:____。
【答案】 (1). 7.25 (2). (3). 如刀片割断细线时对小球运动的影响、各长度测量时不够精确等 (4). 不同意该说法。因为当小球太小时,细线自身重力的影响不可忽略
【解析】
【详解】(1)[1]游标卡尺读数为
(2)[2]小球平抛的竖直位移为
,
从释放到最低点,根据机械能守恒有
联立解得:
(3)[3] 如刀片割断细线时对小球运动的影响、各长度测量时不够精确等
(4)[4] 不同意该说法。因为当小球太小时,细线自身重力的影响不可忽略
13.甲、乙两运动员在训练交接棒的过程中发现:甲经短距离加速后能保持8m/s的速度跑完全程,乙从起跑后到接棒前的运动是匀加速的,为了确定乙起跑的时机,需在接力区前适当的位置设置标记,在某次练习中,甲在接力区前s0=12m处作了标记,并以v=8m/s的速度跑到此标记时向乙发出起跑口令,乙在接力区的前端听到口令时起跑,并恰好在速度达到与甲相同时被甲追上,完成交接棒,已知接力区的长度L=20m。求:
(1)此次练习中乙在接棒前的加速度大小;
(2)在完成交接棒时乙离接力区末端的距离。
【答案】(1)。(2)8m。
【解析】
【详解】(1) 设经过时间t,甲追上乙。甲的位移为:
x1=vt
乙的位移为:
且
解得:
t=3s
根据v=at,解得:
(2) 在追上乙的时候,乙走的距离为x2,则有:
所以乙离接力区末端的距离为:
△S=L-x2=20-12=8m
14.如图所示,倾角θ= 的光滑斜面固定在地面上,质量为0.5kg的物块(均可视为质点),A固定,C与斜面底端处的挡板接触,B与C通过轻弹簧相连且均处于静止状态,A、B间的距离d=3m。现释放A,一段时间后A与B发生碰撞,A、B碰撞为弹性碰撞,碰撞后立即撤去A,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)求A与B碰撞前瞬间A的速度大小v0;
(2)若B沿斜面向下运动到速度为零时(此时B与C未接触,弹簧仍在弹性限度内),弹簧的弹性势能增量Ep=10.8J,求B沿斜面向下运动的最大距离x;
(3)若C刚好要离开挡板时,B功能Ek=8.7J,求弹簧的劲度系数k。
【答案】(1)6m/s。(2)0.6m。(3)60N/m。
【解析】
【详解】(1)根据机械能守恒定律有:
解得:
v0=6m/s
(2)设碰撞后瞬间A、B的速度大小分别为v1、v2,根据动量守恒定律有:
A、B碰撞过程机械能守恒,有:
解得:
,
A、B碰撞后,对B沿斜面向下压缩弹簧至B速度为零的过程,根据能量守恒定律有:
解得:
x=0.6m
(3)A、B碰撞前,弹簧的压缩量为:
当C恰好要离开挡板时,弹簧的伸长量为:
可见,在B开始沿斜面向下运动到C刚好要离开挡板的过程中,弹簧的弹性势能的改变量为零,根据机械能守恒定律有:
解得:
k=60N/m
(二)选考题
15.下列说法正确的是_________。
A. 一定质量的理想气体对外做功100J,同时从外界吸收100J的热量,则它的内能增大200J
B. 当存在分子力时,分子间相互作用引力和斥力都随分子间距离的减小而增大
C. 由于液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,液体表面存在张力
D. 液晶既有液体的流动性又有晶体的各向异性
E. 空气相对湿度越大时,空气中水蒸气压强越接近同温度下水的饱和汽压,水蒸发得越快
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.根据热力学第一定律可知,一定质量的理想气体对外做功100J,同时从外界吸收100J的热量,则它的内能不变,故A错误。
B. 当存在分子力时,分子间相互作用的引力和斥力都随分子间距离的减小而增大,故B正确。
C. 由于液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,分子间表现为引力,所以液体表面存在张力,故C正确。
D. 液晶既有液体的流动性又有晶体的各向异性,经常用来制作显示器,故D正确。
E. 空气相对湿度越大时,空气中水蒸气压强越接近同温度下水的饱和汽压,水蒸发得越慢,故E错误。
16.如图甲所示,装有理想气体的竖直气缸A、B完全相同,将A、B中气体分隔开的薄活塞C的质量为m、横截面积为S,此时C恰好没有与A底部接触(图甲中所示位置)。现将A、B同时沿顺时针方向缓慢转动180°至图乙位置,转动后重新平衡时C在A中向下移动的距离为A竖直方向长度的。重力加速度大小为g,整个装置均由导热性能良好的材料制成,C可在A内无摩擦地滑动,不计活塞的厚度以及连接两汽缸的细管容积,转动过程中A、B中气体的温度不变。
(ⅰ)求转动前A中气体的压强pA;
(ⅱ)请通过计算判断能否通过改变转动后环境的温度,使得再次平衡时C恰好没有与A底部(即转动前的位置)接触。
【答案】(ⅰ)。(ⅱ)不能。
【解析】
【详解】(ⅰ)设A的容积为V,转动后重新平衡时B中气体的压强为,根据玻意耳定律,对A、B中的气体分别有:
解得:
(ⅱ)设温度改变前外界的热力学温度为,C再次恰好没有与A底部接触时外界的热力学温度为T,B中气体的压强为,根据查理定律,对A、B中的气体分别有:
,
解得:
,说明不能通过改变转动后环境的温度,使得再次平衡时C恰好没有与A底部接触。
17.一简谐横波以2m/s的速度沿x轴正方向传播,从原点O处的波源开始振动计时(t=0),其振动图象如图所示,平衡位置在x=10m处有一质点M。质点M开始振动的方向沿y轴____ (选填“正”或“负”)方向;质点M开始振动时波源位于____(选填“波峰”“波谷”或“平衡位置”);t=____s时质点M第一次出现在波谷。
【答案】 (1). 正 (2). 波峰 (3). 8
【解析】
【详解】第一空. 由图示振动图象可知,波源沿y轴正方向起振,由于其余点均做受迫振动,所以当波传到质点M时,质点M沿y轴正方向开始振动;
第二空. 由图示质点振动图象可知,周期:T=4s,波传到M点需要的时间:,所以质点M开始振动时波源位于波峰位置;
第三空. 波传到质点M后经过质点M第一次到达波谷,由此可知经过t=5+3s=8s,质点M第一次出现在波谷;
18.如图所示,扇形玻璃砖截面的半径为R,圆心为O,∠POQ=150°,一细束与PO平行的光线从圆弧面上的B点射入玻璃砖,并射到OQ上的D点。已知玻璃砖对该光的折射率,B点到PO的距离。
(ⅰ)求光线从B点入射的折射角r;
(ⅱ)请通过计算判断光线是否从D点射出玻璃砖。
【答案】(ⅰ)30°。(ⅱ)不会从D点射出玻璃砖。
【解析】
【详解】(ⅰ)光线在玻璃砖中的光路如图所示,由几何关系可知,光线从B点入射时的入射角的正弦值为:
由折射定律有:解得:
r=30°
(ⅱ)由几何关系可知:
设光线在玻璃砖中发生全反射的临界角为C,则有:
解得:
C=45°
由于,故光线射到D点时发生全反射,不会从D点射出玻璃砖