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- 2021-05-25 发布
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福鼎四中2019-2020学年第一学期高三半期考物理试卷
一、选择题(1—6题为单选,7—10题为多选,共40分)
1.在物理学的发展过程中,许多物理学家都做出了重要的贡献,他们也探索出了物理学的许多研究方法,下列关于物理研究方法的叙述中不正确的是
A. 根据速度定义式,当足够小时,就可以表示物体在某时刻的瞬时速度,该定义应用了极限思想方法
B. 重心、合力和交变电流的有效值等概念的建立都体现了等效替代的思想
C. 理想化模型把实际问题理想化,略去次要因素,突出主要因素,例如质点、点电荷、向心加速度等都是理想化模型
D. 伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动,再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律,这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法
【答案】C
【解析】
【详解】根据速度定义式,当足够小时,就可以表示物体在某时刻的瞬时速度,该定义应用了极限思想方法,选项A正确;重心、合力和交变电流的有效值等概念的建立都体现了等效替代的思想,选项B正确;理想化模型是把实际问题理想化,略去次要因素,突出主要因素,例如质点、点电荷、都是理想化模型,向心加速度不是理想模型,选项C错误;伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动,再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律,这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法,选项D正确;此题选择不正确的选项,故选C.
2.我们经常会接触到一些民谚、俗语,都蕴含着丰富的物理知识,以下理解错误的是 ( )
A. “泥鳅黄鳝交朋友,滑头对滑头 ”——泥鳅黄鳝的表面都比较光滑,摩擦力小
B. “一只巴掌拍不响”——力是物体对物体的作用,一只巴掌要么拍另一只巴掌,要么拍在其它物体上才能产生力的作用,才能拍响
C. “人心齐,泰山移”——如果各个分力的方向一致,则合力的大小等于各个分力的大小之和
D. “鸡蛋碰石头,自不量力”——鸡蛋和石头相碰时石头撞击鸡蛋的力大于鸡蛋撞击石头的力
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据将物体的表面涂上润滑液后有助于减小摩擦力,所以“泥鳅黄鳝交朋友,滑头对滑头”——泥鳅黄鳝的表面都比较光滑,摩擦力小是正确的;故A正确
B.物体之间的作用是相互的,“一只巴掌拍不响”——就是说明力是物体对物体的作用;故B正确;
C.“人心齐,泰山移”——如果各个分力的方向一致,则合力的大小等于各个分力的大小之和;故C正确
D.作用力与反作用力总是大小相等,方向相反。“鸡蛋碰石头,自不量力”说是鸡蛋和石头相碰时,作用力与反作用力虽然大小相等,但石头的硬度要远大于鸡蛋的硬度;故D错误;
3.如图所示,一人站在岸上,利用绳和定滑轮拉船靠岸,在某一时刻绳的速度大小为v,绳AO段与水平面的夹角θ=37°,OB段与水平面的夹角α=30°.取sin37°=0.6,则此时小船的速度大小为( )
A. v B. C. D. 2v
【答案】B
【解析】
【详解】船的速度等于沿绳子方向和垂直于绳子方向速度的合速度,
根据平行四边形定则,有:
v船cosθ=v
则:
A v ,与结论不相符,选项A错误;
B. ,与结论相符,选项B正确;
C. ,与结论不相符,选项C错误;
D. 2v,与结论不相符,选项D错误。
4.甲车由静止开始做匀加速直线运动,通过位移s后速度达到v,然后做匀减速直线运动直至静止,乙车由静止开始做匀加速直线运动,通过位移2s后速度也达到v.然后做匀减速直线运动直至静止,甲、乙两车在整个运动中的平均速度分别为v1和v2,v1与v2的关系是( )
A. v1>v2 B. v1=v2 C. v1<v2 D. 无法确定
【答案】B
【解析】
【详解】根据匀变速直线运动的推论,知甲车匀加速直线运动的平均速度
匀减速运动的平均速度
,
可知全程的平均速度
同理,乙车全程的平均速度
.
则
故B正确,A. C. D错误。
5.2018 年国际雪联单板滑雪U形池世锦赛决赛在西班牙内华达山收官,女子决赛中,中国选手蔡雪桐以 90.75 分高居第一,成功卫冕。如图所示,单板滑雪 U形池场地可简化为固定在竖直面内的半圆形轨道场地,雪面不同曲面处的动摩擦因数不同。因摩擦作用, 滑雪运动员从半圆形场地的坡顶下滑到坡底的过程中速率不变,则( )
A. 运动员下滑的过程中加速度不变
B. 运动员下滑的过程所受摩擦力先增大后减小
C. 运动员下滑过程中与雪面的动摩擦因数变小
D. 运动员滑到最低点时对轨道的压力等于物体的重力
【答案】C
【解析】
【详解】A.运动员在下滑过程中速率不变,故可看做匀速圆周运动,根据:
可知加速度大小不变,方向始终指向圆心,方向时刻在变,故加速度时刻在变;故A错误
B.设支持力与竖直方向的夹角为θ,则摩擦力:
在下滑过程中,由于角度变小,故变小,则变小;故B错误
C.设支持力 与竖直方向的夹角为θ,则
由于合力大小不变,故在下滑过程中,由于角度变小,故变大,变小,故变大,变小,根据:
可知,摩擦因数减小;故C正确
D.在最低点时:
依题意,有速度,则支持力不等于重力,根据牛顿第三定律,压力等于支持力,所以压力不等于重力;故D错误
6.甲、乙同时从A处由静止出发,沿直线AB运动,甲先以加速度a1做匀加速运动,经一段时间后,改以加速度a2做匀加速运动,到达B的速度为v0,乙一直以加速度a做匀加速运动,到达B的速度也为v0。已知a1>a,则( )
A. a2=a
B. a2>a
C. 经过AB间任一点时,甲的速度可能小于乙的速度
D. 经过AB间某一点时,甲的速度一定大于乙的速度
【答案】D
【解析】
【详解】AB.作出图像如图所示,由图可知,,选项A、B错误;
CD.在图像上任作一条平行于纵轴的直线,比较AB中间任一点甲、乙速度的大小,由图可知,经过AB中间任一点时甲的速度一定大于乙的速度,选项C错误
D正确
7.在光滑的水平面上,质量分别为 m1和m2的木块A和B之间用轻弹簧相连,在拉力F的作用下,以加速度a做匀加速直线运动,某时刻突然撤去拉力F,此瞬时A和B的加速度a1和a2,则( )
A. B. C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】力F作用时,对A有:F弹=m1a;对B有F-F弹=m2a;当突然撤去推力F的瞬间,弹簧弹力没有发生改变,对B受力分析有:-F弹=m2a2,解得:a2=-a,A受到弹力作用,撤去F的瞬间弹簧的弹力不变,所以A的加速度不变,仍为a,故选AD。
8.如图所示,一斜面光滑的质量为M的劈,在水平力F作用下沿水平地面运动,这时质量为m的物体恰能在斜面上相对静止若劈和地面间的动摩擦因数为μ,则物体的加速度a和水平力F的大小分别是( )
A. a=gtanα B. a=gsinα
C. F=(M+m)(μ+tanα)g D. F=(M+m)(1+μ)gtanα
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.对物体,由牛顿第二定律得:
解得加速度:
故正A确,B错误
CD.对物体与劈组成的系统,由牛顿第二定律得:
解得:
故C正确,D错误;
9.如图甲所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,在传送带上某位置轻轻放置一小木块,小木块与传送带间动摩擦因数为μ,小木块的速度随时间变化关系如图乙所示,v0、t0已知,则
A. 传送带一定逆时针转动
B.
C. t0后木块的加速度为
D. 传送带的速度大于v0
【答案】AC
【解析】
【详解】A.若传送带顺时针转动,当滑块下滑(),将一直匀加速到底端;当滑块上滑(),先匀加速运动,在速度与传送带相等后将匀速运动;两种均不符合运动图象,则传送带是逆时针转动;故A正确。
B.传送带是逆时针转动,滑块在0~t0内,滑动摩擦力向下,作匀加速下滑
由图可知:
解得:
故B错误;
C.t0后滑动摩擦力向上,加速度
代入μ值得
故C正确。
D.当滑块的速度等于传送带的速度时,滑块所受的摩擦力发生变化,滑块的加速度发生变化,则传送带的速度等于v0,故D错误。
10.如图所示装置,两根细绳拴住一球,保持两细绳间的夹角不变,若把整个装置顺时针缓慢转过90°,则在转动过程中,CA绳的拉力F1大小和CB绳的拉力F2的大小变化情况是( )
A. F1先减小后增大 B. F1先增大后减小
C. F2逐渐减小 D. F2最终变为零
【答案】BCD
【解析】
【详解】设AC绳与竖直方向的夹角为α则BC绳与竖直方向的夹角为θ−α
根据平衡条件,得
解得
由题θ不变,α由 变到0,根据数学知识,得F1先增大后减小,F2一直减小;
当时,得F2=0;
故A错误,BCD正确。
二、实验题(每空2分,共12分)
11.某同学在做“验证力的平行四边形定则”实验时,将橡皮筋改为劲度系数为400N/m的轻质弹簧,将弹簧的一端
固定在竖直墙面上。不可伸长的细线OA、OB、OC,分别固定在弹簧的A端和弹簧秤甲、乙的挂钩上,其中O为OA、OB、OC三段细线的结点,如图1示。在实验过程中,保持弹簧伸长1.00cm不变。
(1)若OA、OC间夹角为90°,弹簧秤乙的示数如图2所示,为________N,则弹簧秤甲的示数应该是__________N;
(2)在(1)问中若保持OA与OB的方向不变:逐渐增大OA与OC的夹角,则弹簧秤甲的读数大小将________,弹簧秤乙的读数大小将________。
【答案】 (1). 3.00N (2). 5.00N (3). 减小 (4). 先减小后增大
【解析】
【详解】(1)[1]根据弹簧秤读数方法可知,a的读数为3.00N;
[2] 根据胡克定律可知:
OA、OC间夹角为,则甲示数等于弹簧AA′的弹力与乙弹簧弹力的矢量和,即
(2)[3][4]在(1)问中若保持OA与OB的方向不变,逐渐增大OA与OC的夹角,甲乙两个弹簧秤弹力的合力不变,如图所示,则可知弹簧秤甲的读数大小逐渐减小,弹簧秤乙的读数大小先变小后变大。
12.学校物理兴趣小组利用如图甲所示的实验装置完成“探究加速度与力的关系”的实验。他们所用的器材有小车、一端带有滑轮的导轨、打点计时器和几个已知质量的钩码,另有学生电源和力传感器(图中未画出)。
(1)图乙是实验中得到的一条纸带,图中打相邻两计数点的时间间隔为0.1s,由图中数据可得小车的加速度大小a=____m/s2(结果保留三位有效数字)。
(2)实验小组A、B分别以各自测得的加速度a为纵轴,小车所受的合力F为横轴,作出图象如图丙中图线1、2所示,则图线1、2中对应小车(含车内的钩码)的质量较大的是图线________(选填“1”或“2”)。
【答案】 (1). (1)0.195 (2). (2)1
【解析】
【分析】
(1)根据连续相等时间内的位移之差是一恒量,运用逐差法求出小车的加速度.(2)根据牛顿第二定律得出a与F的关系式即可分析质量较大的图线。
【详解】(1)根据△x=aT2,运用逐差法得:,(2)根据牛顿第二定律得F=ma,变形得:,即a-F图线的斜率表示质量的倒数,则斜率越小质量越大,故1图线的质量较大。
【点睛】掌握纸带的处理方法,会通过纸带求解瞬时速度和加速度,关键是匀变速直线运动推论的运用.在该实验中,知道当钩码的质量远远小于小车质量时,钩码的重力才能近似等于小车的合力.
三、计算题(共33分)
13.如图所示,长度为L=1.0m的绳,系一小球在竖直面内做圆周运动,小球的质量为M=5kg,小球半径不计,小球在通过最低点时的速度大小为v=20m/s,g=10m/s2,试求:
(1) 小球在最低点所受绳的拉力;
(2) 小球在最低点的向心加速度。
【答案】(1) 2050N;(2) 400m/s2
【解析】
【详解】(1)小球在最低点时,由牛顿第二定律得:
得小球在最低点所受绳的拉力:
(2)小球在最低的向心加速度为
14.如图,某雾天能见度低,能看清前方物体的最大距离为50m。A车以速度72km/h匀速行驶,突然发现前方有辆B车,而B车在前以36km/h匀速行驶,A车立即紧急刹车。但A车以此速度在此路面上行驶时要经过40m才能够停下来。问:
(1)A车紧急刹车时的加速度是多大?
(2)若A车紧急刹车时B车仍按原速前进,两车是否会相撞?若会相撞,将在A车刹车后何时相撞?若不会相撞,则两车最近距离是多少?
【答案】(1)aA=5m/s2 (2)不会相撞,
【解析】
【详解】(1),
A车做匀减速刹车位移为x=40m,由速度位移关系
解得:
(2)当两车速度相等时不会相撞,以后就不会相撞了,设经过时间t两车速度相等,
则:
可得:
此时B车发生的位移
A车的位移为
因
故A车不会与B车相撞
此时的距离最近为.
【点睛】本题是追击问题,要注意当两车速度相等时不会相撞,以后就不会相撞了,根据位移和时间关系再进行求解即可.
15.如图所示,质量M=0.4kg的长薄板BC静置于倾角为37°的光滑斜面上,在距上端B水平距离为1.2m的A处,有一个质量m=0.1kg的小物体,以一定的初速度水平抛出,恰好以平行于斜面的速度落落在薄板BC上的B端点,并在薄板上开始向下运动,当小物体落在薄板BC上的B端时,薄板无初速度释放并开始沿斜面向下运动,当小物块运动到薄板的最下端C点时,与薄板BC的速度恰好相等,小物块与薄板之间的动摩擦因数为0.5,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2,求:
(1)小物体在A点的初速度;
(2)薄板BC的长度.
【答案】(1) (2)
【解析】
(1)根据平抛运动的规律,结合平抛运动的速度方向与斜面平行,结合平行四边形定则求出时间,从而得出A与B点的水平距离.(2)根据牛顿第二定律分别求出小物体和薄板的加速度,结合运动学公式求出两者速度相等经历的时间,通过两者的位移求出薄板的长度.
(1)小物体从A到B做平抛运动,下落时间为,水平位移为x,根据平抛运动规律有:,
联立解得:
(2)设小物体落到B点的速度为v,根据平抛运动规律,则有:
小物体在薄板上运动,根据牛顿第二定律有:
薄板在光滑斜面上运动,根据牛顿第二定律有:
小物体从落到薄板到两者速度相等用时t,则速度相等有:
则小物体的位移 薄板的位移
薄板的长度
联立解得L=2.5m
四、选做题(必做)
16.一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其图象如图所示,下列判断正确的是( )
A. 过程ab中气体一定吸热
B. 过程bc中气体既不吸热也不放热
C. 过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热
D. A、b和c三个状态中,状态 a分子的平均动能最小
E. b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
【答案】ADE
【解析】
【详解】试题分析:从a到b的过程,根据图线过原点可得,所以为等容变化过程,气体没有对外做功,外界也没有对气体做功,所以温度升高只能是吸热的结果,选项A对。从b到c的过程温度不变,可是压强变小,说明体积膨胀,对外做功,理应内能减少温度降低,而温度不变说明从外界吸热,选项B错。从c到a的过程,压强不变,根据温度降低说明内能减少,根据改变内能的两种方式及做功和热传递的结果是内能减少,所以外界对气体做的功小于气体放出的热量,选项C错。分子的平均动能与温度有关,状态a的温度最低,所以分子平均动能最小,选项D对。b 和c两个状态,温度相同,即分子运动的平均速率相等,单个分子对容器壁的平均撞击力相等,根据b压强大,可判断状态b单位时间内容器壁受到分子撞击的次数多,选项E对。
考点:分子热运动 理想气体状态方程 气体压强的微观解释
17.一U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞.初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示.用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止.求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离.已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;大气压强p0=75.0 cmHg.环境温度不变.(保留三位有效数字)
【答案】144 cmHg 9.42 cm
【解析】
【详解】设初始时,右管中空气柱的压强为p1,长度为l1;左管中空气柱的压强为p2=p0,长度为l2.活塞被下推h后,右管中空气柱的压强为p1′,长度为l1′;左管中空气柱的压强为p2′,长度为l2′.以cmHg为压强单位.由题给条件得
p1=p0+(20.0-5.00) cmHg=90 cmHg l1=20.0 cm①
l1′=(20.0- ) cm=12.5 cm②
由玻意耳定律得p1l1S=p1′l1′S③
联立①②③式和题给条件得:p1′=144 cmHg④
依题意p2′=p1′⑤
l2′=4.00 cm+ cm-h=11.5 cm-h⑥
由玻意耳定律得p2l2S=p2′l2′S⑦
联立④⑤⑥⑦式和题给条件得:h≈9.42 cm.