【物理】吉林省白城市第十四中学2020届高三上学期期中考试试题（解析版） 17页

吉林省白城市第十四中学2020届高三上学期期中考试 一、选择题 ‎1. 在物理学的发展中，有许多科学家做出了重大贡献，下列说法中正确的有 A. 库仑通过扭秤实验测量出万有引力常量 B. 伽利略通过观察发现了行星运动的规律 C. 法拉第通过实验证实电场线是客观存在的 D. 胡克总结出弹簧弹力与形变量间的关系 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：卡文迪许通过扭秤实验测得了万有引力常量，A错误开普勒通过观察发现了行星运动的规律,B错误，电场线是人们假象出来的，不是客观存在的，法拉第通过实验证实电场是客观存在的，C错误，胡克总结出弹簧弹力与形变量间的关系，D正确，‎ 考点：本题考查了物理学史 点评：此类型题是基础题，靠学生的记忆，非常简单 ‎2.如图所示，物体m与斜面体M一起静止在水平面上，若将斜面的倾角减小一些，下列说法正确的有（ ）‎ A. 斜面体对物体的支持力减小 B. 斜面体对物体的摩擦力减小 C. 水平面对斜面体的支持力减小 D. 水平面对斜面体摩擦力减小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB. 以物体为研究对象，分析受力：重力、斜面的支持力和摩擦力，作出力图如图所示 物体处于静止状态，合力为零，则有：‎ 将斜面的倾角减小，增大，减小，则增大，减小，即斜面体对物体的支持力增大，斜面体对物体的摩擦力减小，故A错误，B正确；‎ CD. 以物体和斜面体整体为研究对象，分析受力情况：竖直方向上受到重力、水平面的支持力，由平衡条件有：‎ 水平方向上，根据平衡条件得知，地面对斜面体没有摩擦力，可见，当减小时，水平面对斜面体的支持力不变，摩擦力为零，故C、D错误。‎ ‎3.如图甲所示，一轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为N，小球在最高点的速度大小为v，N－图像如乙图所示。下列说法正确的是（ ）‎ A. 当地的重力加速度大小为 B. 小球的质量为 C. 时，杆对小球弹力方向向上 D. 若，则杆对小球弹力大小为 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB. 在最高点，若，则有：‎ 若，则有：‎ 解得：‎ 故A错误，B正确；‎ C. 由图可知：当时，杆对小球弹力方向向上，当时，杆对小球弹力方向向下，所以当时，杆对小球弹力方向向下，故C错误；‎ D. 若时，则有：‎ 解得杆对小球弹力大小为：‎ 故D错误。‎ ‎4.质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地面高度为h，如图所示，若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别是 A. mgh，减少mg(H-h)‎ B. -mgh，增加mg(H+h)‎ C. -mgh，增加mg(H-h)‎ D. -mgh，减少mg(H+h)‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】以桌面为零势能参考平面，地面离零势能点的高度为-h，物体重力势能为：‎ Ep=-mgh 物体下落的高度差为H+h，所以重力做功为：‎ W= mg(H+h)‎ 重力势能减小mg(H+h)‎ A. mgh，减少mg(H-h)；与分析不符，故A项错误。‎ B. -mgh，增加mg(H+h)；与分析不符，故B项错误。‎ C. -mgh，增加mg(H-h)；与分析不符，故C项错误。‎ D. -mgh，减少mg(H+h)；与分析相符，故D项正确。‎ ‎5.如图所示，P是水平面上的圆弧凹槽。从高台边B点以速度水平飞出的小球，恰能以固定在某位置的凹槽的圆弧轨道的左端A 沿圆弧切线方向进入轨道。O是圆弧的圆心，是OA 与竖直方向的夹角，是BA与竖直方向的夹角，则 A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】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，速度与水平方向的夹角为，则有：‎ 位移与竖直方向的夹角为，则有：‎ 联立可得：‎ A. 与分析不符，故A错误；‎ B. 与分析相符，故B正确；‎ C. 与分析不符，故C错误；‎ D. 与分析不符，故D错误 ‎6. 如图，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高；质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g．质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为（ ）‎ A. mgR B. mgR C. mgR D. mgR ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：据题意，质点在位置P是具有的重力势能为：；当质点沿着曲面下滑到位置Q时具有的动能为：，此时质点对轨道压力为：，由能量守恒定律得到：，故选项C正确。‎ 考点：能量守恒定律、圆周运动 ‎【名师点睛】本题分析的关键是找出质点在初始位置是的机械能和在末位置时的机械能，两个位置机械能只差就等于摩擦力做的功的大小即；但在球末位置时的动能时需要用到圆周运动规律，，由此式可以求出在末位置的速度，也就可以求解此位置的动能大小了。‎ ‎7.如图所示，长L、质量m的极其柔软的匀质物体在台面上以水平速度v0向右运动，台面上A左侧光滑，右侧粗糙，该物体前端在粗糙台面上滑行S距离停下来．设物体与粗糙台面间的动摩擦因数为μ，则物体的初速度v0为（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 物体越过A后做匀减速直线运动，加速度：，由匀变速直线运动的速度位移公式得：，解得：，故选项C正确。‎ 点睛：本题考查了求物体的初速度，分析清楚物体运动过程是解题的前提与关键，应用牛顿第二定律与运动学公式可以解题；注意：物体在粗糙水平面上做减速运动，在光滑水平面上做匀速运动。‎ ‎8.2011年11月3日凌晨，“神舟八号”与“天宫一号”空间站成功对接。对接后，空间站在离地面三百多公里的轨道上绕地球做匀速圆周运动。现已测出其绕地球球心作匀速圆周运动的周期为T，已知地球半径为R、地球表面重力加速度为g、万有引力常量为G，则根据以上数据，以下不能够计算的物理量是（ ）‎ A. 地球的平均密度 B. 空间站所在处的重力加速度大小 C. 空间站绕行的速度大小 D. 空间站所受的万有引力大小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 由地球半径为、地球表面重力加速度、万有引力常量为，万有引力等于重力，则有：‎ 联立可得出地球质量和平均密度，故A错误；‎ BC. 设空间站的质量是，空间站绕地球做匀速圆周运动，地球对空间站的万有引力提供飞船的向心力，则有：‎ 可得出空间站所在处的重力加速度大小，空间站绕行的线速度大小，故B、C错误；‎ D. 由于不知空间站质量，不能求出空间站所受的万有引力大小，故D正确。‎ ‎9.如图，两质量均为m的小球，通过长为L的不可伸长的轻绳水平相连，从距O点高度为h处自由下落，下落过程中绳始终处于水平伸直状态，若下落时绳的中点碰到水平放置的光滑钉子O，重力加速度为g，则（ ）‎ A. 小球从开始下落到刚到达最低点的过程中机械能守恒 B. 从轻绳与钉子相碰到小球刚到达最低点的过程，重力的功率先减小后增大 C. 小球刚到最低点速度大小为 D. 小球刚到达最低点时绳中张力大小为 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 小球从开始下落到刚到达最低点的过程中，只有重力做功，机械能守恒，故A正确；‎ B. 以向下为正方向，竖直方向合力为:‎ 开始时很小，则有：‎ 竖直方向加速度向下，增大；到快要相碰时，则有：‎ 竖直方向加速度向上，减小，根据可知重力的瞬时功率先增大后减小，故B错误；‎ C. 从最高点到小球刚到达最低点的过程中，运用动能定理得:‎ 解得小球刚到最低点速度大小为：‎ 故C错误；‎ D. 根据牛顿第二定律有：‎ 解得:‎ 故D正确。‎ ‎10.如图所示，把小车放在光滑的水平桌面上，用轻绳跨过定滑轮使之与盛有沙子的小桶相连，已知小车的质量为M，小桶与沙子的总质量为m，把小车从静止状态释放后，在小桶下落竖直高度为h时，若不计滑轮摩擦及空气的阻力，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 轻绳对小车的拉力等于 B. 轻绳对小车的拉力等于 C. 小桶与沙子获得的动能为 D. 小桶与沙子获得的动能为 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB. 根据牛顿第二定律可得系统的加速度：‎ 隔离对车分析，绳子的拉力：‎ 故A错误，B正确；‎ CD. 小车和桶与沙子组成的系统，只有重力做功，机械能守恒，则有：‎ K总 因为小车的桶的速度一样，因此小车和桶的动能之比为 因此两式联立 可得小桶的动能为；故C正确，D错误。‎ ‎11.如图所示，固定倾斜粗糙杆，杆与水平面夹角为α(0<α<45°)，杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与竖直放置的轻质弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，弹簧处于原长h时，让圆环由静止开始沿杆滑下，滑到杆的底端时速度恰好为零。若以地面为参考面，则在圆环下滑过程中（ ）‎ A. 圆环的机械能保持为mgh B. 弹簧的弹性势能先增大后减小再增大 C. 弹簧弹力一直对圆环做正功 D. 全过程弹簧弹性势能的增加量小于圆环重力势能的减少量 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】初位置时弹簧的弹性势能为零，环的机械能为mgh，由于摩擦力做负功，弹力先做负功后做正功再做负功，所以环的机械能不守恒，故A错误；弹簧的弹性势能随弹簧的形变量的变化而变化，由图知弹簧先缩短后再伸长，故弹簧的弹性势能先增大再减小后增大，故B正确；弹簧的弹性势能先增大再减小后增大，弹力先做负功后做正功再做负功，故C错误；对于弹簧和物体系统，重力势能减小，弹性势能增加，同时摩擦生热，根据能量守恒定律，全过程弹簧弹性势能的增加量小于圆环重力势能的减少量，故D正确。‎ ‎12.质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点，如图所示，当轻杆绕轴AB以角速度匀速转动时，绳a与水平方向成角，绳b沿水平方向且长为l，小球在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是 A. a绳张力可能为零 B. 如果绳都不断，a绳的张力随角速度的增大而增大 C. 当角速度，b绳将出现弹力 D. 若b绳突然被剪断，a绳的弹力可能不变 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 小球做匀速圆周运动，在竖直方向上的合力为零，水平方向上的合力提供向心力，所以绳在竖直方向上的分力与重力相等，可知绳的张力不可能为零，故A错误；‎ B. 根据竖直方向上平衡得：‎ 解得：‎ 可知绳的拉力不变，故B错误；‎ C. 当绳拉力为零时，有：‎ 解得：‎ 可知当角速度时，绳出现弹力，故C正确；‎ D. 由于绳可能没有弹力，故绳突然被剪断，绳的弹力可能不变，故D正确。‎ 二、填空题 ‎13.在探究“功与速度变化关系”的实验中，利用如图所示的装置。实验步骤如下:‎ ‎①小物块在橡皮筋的作用下弹出，沿光滑水平桌面滑行后平抛落至水平地面上，落点记为；‎ ‎②在钉子上分别套上2条、3条、4条同样的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致，重复步骤①，小物块落点分别记为、、‎ ‎③测量相关数据，进行数据处理。‎ ‎(1)若要求出小物块从桌面抛出时的动能，需要测量下列物理量中的________(填正确答案标号，g己知)。‎ A.小物块的质量m B.橡皮筋的原长x C.橡皮筋的伸长量Δx D.桌面到地面的高度h E.小物块抛出点到落地点的水平距离L ‎(2)如果小物块与桌面之间摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于________(填“偶然误差”或“系统误差”)。‎ ‎【答案】 (1). ADE (2). 系统误差 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]物块离开桌面后做平抛运动，要测出物块离开桌面时的速度，需要测出物块做平抛运动的水平位移与桌面的高度，要求物块的动能还需要测出物块的质量.‎ A.小物块的质量m，与分析相符，故A项正确。‎ B.橡皮筋的原长x，与分析不符，故B项错误。‎ C.橡皮筋的伸长量Δx，与分析不符，故C项错误。‎ D.桌面到地面的高度h，与分析相符，故D项正确。‎ E.小物块抛出点到落地点水平距离L，与分析相符，故E项正确。‎ ‎(2)[2]由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略，且总是使得物体弹出时的速度偏小，则由此引起的误差属系统误差。‎ ‎14.某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过定滑轮，B下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器。用天平滑出A、B两物块的质量mA=300g、mB=100g，A从高处由静止开始下落，B拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。已知打点计时计时周期为T=0.02s，则 ‎ ‎ ‎(1)在打点0~5过程中系统动能的增量ΔEk=______J，系统势能的减小量ΔEp=_________J，由此得出的结论是______________；（重力加速度g取9.8m/s2，结果保留三位有效数字） ‎ ‎(2)用v表示物块A的速度，h表示物块下落的高度。若某同学作出图像如图丙，可求出当地的重力加速度g=__________m/s2。‎ ‎【答案】(1). 在误差允许的范围内，、组成的系统机械能守恒 ‎ ‎ (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]根据某段时间内平均速度等于中间时刻的瞬时速度，计数点5的瞬时速度：‎ 则系统动能的增加量：‎ ‎[2]系统重力势能的减小量:‎ ‎[3]在误差允许的范围内，、组成的系统机械能守恒；‎ ‎(2)根据系统机械能守恒定律得：‎ 解得：‎ 图线的斜率：‎ 代入数据得：‎ 三、计算题 ‎15.如图甲所示，质量为m＝1kg的物体置于倾角为的固定且足够长的斜面上，对物体施以平行于斜面向上的拉力F，t1＝1s时撤去拉力，物体运动的部分v—t图像如图乙所示。已知，，，试求：‎ ‎(1)拉力F的大小。‎ ‎(2)t＝4s时物体的速度v的大小。‎ ‎【答案】(1) ；(2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1) 1-2s内物体不受，此时加速度大小：‎ 根据牛顿第二定律得：‎ 所以物体受到斜面的摩擦力：‎ ‎0-1s内的加速度：‎ 根据牛顿第二定律可得：‎ 代入数据解得：‎ ‎(2)撤去后，物体上滑到零的时间：‎ 则第4s内物体向下做匀加速运动，加速度 则速度：‎ ‎16.人类第一次登上月球时，宇航员在月球表面做了一个实验：将一片羽毛和一个铁锤从同一个高度由静止同时释放，二者几乎同时落地。若羽毛和铁锤是从高度为h处下落，经时间t落到月球表面。已知引力常量为G，月球的半径为R。‎ ‎（1）求月球表面的自由落体加速度大小g月；‎ ‎（2）若不考虑月球自转的影响，求月球的质量M和月球的“第一宇宙速度”大小v。‎ ‎【答案】（1） （2）；‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）根据自由落体的位移时间规律可以直接求出月球表面的重力加速度；　‎ ‎（2）根据月球表面重力和万有引力相等，利用求出的重力加速度和月球半径可以求出月球的质量M；　飞行器近月飞行时，飞行器所受月球万有引力提供月球的向心力，从而求出“第一宇宙速度”大小．‎ ‎【详解】（1）月球表面附近的物体做自由落体运动 h＝g月t2 月球表面的自由落体加速度大小 g月＝ （2）若不考虑月球自转的影响 G＝mg月 月球的质量 ‎ 质量为m'的飞行器在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动m′g月＝m′ 月球的“第一宇宙速度”大小 ‎ ‎【点睛】结合自由落体运动规律求月球表面的重力加速度，根据万有引力与重力相等和万有引力提供圆周运动向心力求解中心天体质量和近月飞行的速度v．‎ ‎17.如图所示是一传送带加速装置示意图，现利用该装置，将一货物轻放在速度足够大的传送带A端，将其加速到另一端B后货物将沿着半径的光滑半圆轨道运动，半圆轨道与传送带在B点相切，其中BD为半圆轨道的直径，O点为半圆轨道的圆心。已知传送带与货物间的动摩擦因数，传送带与水平面间夹角。已知，，，货物可视为质点。求：‎ ‎(1)货物在传送带上的加速度大小；‎ ‎(2)若货物能沿半圆轨道运动到最高点C，传送带AB段至少要多长？‎ ‎【答案】(1) ；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)物体在沿加速过程中，由牛顿第二定律得：‎ 解得：‎ ‎(2)要使小球能沿轨道刚好到达最高点，重力提供圆周运动的向心力，在点，由牛顿第二定律得：‎ 解得：‎ 物体由到过程中，由机械能守恒定律得：‎ 解得：‎ 在沿加速过程中，由速度位移公式可得：‎ 解得：‎