河南省郑州市第一中学2020届高三物理上学期期中试题 23页

‎2020 学年上期中考 ‎ 高三物理试题 说明： 1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）满分 100 分，考试时间 ‎90 分钟。‎ ‎2．将第Ⅰ卷的答案代表字母填（涂）在第Ⅱ卷的答题表（答题卡）中。 第Ⅰ卷 （选择题，共 48 分）‎ 一、选择题：本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分。其中 1-7 题只有一个正确答案，8-‎ ‎12 题有多个答案，少选得 2 分，全选对 4 分，错选得 0 分 ‎1. 如图所示为物体做直线运动的图象，下列说法正确的是（ ）‎ x/t (m/s)‎ ‎0‎ A．甲图象中物体在 t=0 到 t0 这段时间内的平均速度大于v ‎2‎ B．乙图象中，阴影面积表示 t1 到 t2 时间内物体的速度变化量 C．丙图象中，物体的加速度大小为 1m/s2‎ D．丁图象中，t=5s 时物体的速度为 5m/s ‎2． 如图所示，M、N 两物体叠放在一起，在竖直向上的 恒力 F 作用下，一起向上做直线运动，则关于两物体受力 情况的说法正确的是（ ）‎ A．物体 M 可能受到 6 个力 B．恒力 F 一定大于 M 和 N 的重力之和.‎ C．物体 M 与墙之间一定有摩擦力 D．物体 M 与 N 之间一定有摩擦力 ‎2 题图 3 题图 ‎3． 如图所示，一个力 F=20N，现已知 F 的一个分力 F1 的方向与 F 成 37°，大小未知。 已知 sin370=0.6，cos370=0.8．关于另一个分力 F2 的说法中正确的是（ ）‎ A．F2 的最小值等于零 B．无法确定 F2 的最小值 C．F2 的最小值等于 12N D．F2 的最小值等于 16N ‎4． 如图所示，在倾角为 θ=30°的光滑斜面上，物块 A、B 质量分别为 m 和 2m。物块 A 静止在轻弹簧上面，物块 B 用细线与斜面顶端相连，A、B 紧挨在一起，但 A、B 之间无 弹力。已知重力加速度为 g，某时刻细线剪断，则细线剪断瞬间，下列说法错误的是（ ）‎ ‎1‎ A．物块 B 的加速度为 ‎2‎ ‎1‎ g B．物块 A、B 间的弹力为 mg ‎3‎ ‎1‎ C．弹簧的弹力为 ‎2‎ ‎1‎ mg D．物块 A 的加速度为 g ‎3‎ ‎‎ ‎4 题图 ‎5． 如图所示，竖直面内有一圆环，圆心为 O，水平直径为 AB，倾斜直径为 MN．AB、 MN 夹角为 θ，一不可伸长的轻绳两端分别固定在圆环的 M、N 两点， 轻质滑轮连接一重物，放置在轻绳上，不计滑轮与轻绳之间的摩擦， 圆环从图示位置顺时针缓慢转过 2θ 的过程中，关于轻绳上的张力变化 情况下列说法正确的是 （ ）‎ A．逐渐增大 B．先增大再减小 C．逐渐减小 D．先减小再增大 ‎5 题图 ‎6． 如图，水平路面出现了一个地坑，其竖直截面为半圆。AB 为沿水平方向的直径。一 辆行驶的汽车发现情况后紧急刹车安全停下，但两颗石子分别以 v1、v2 速度从 A 点沿 AB 方向水平弹飞出，分别落于 C、D 两点，C，D 两点距水平路面的距 离分别为圆半径的 0.6 倍和 1 倍。则 v1：v2 的值为（ ）‎ A. 3 B. 3‎ ‎5‎ ‎C. 3 15‎ ‎5‎ ‎D. 3 3‎ ‎5‎ ‎‎ ‎6 题图 ‎7． 如图所示，生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙，甲的速度为 v0，乙 的速度为 2v0，小工件离开甲前与甲的速度相同，并平稳地传到乙上，工件与乙之间的动 摩擦因数为 μ．乙的宽度足够大，当工件在乙上刚停止滑动时，下一只工件恰好传到乙上，‎ 如此反复。若每个工件的质量均为 m，除工件与传送带之间 摩擦外，其他能量损耗均不计，重力加速度为 g。则驱动乙 的电动机的平均输出功率 P 为（ ）‎ ‎5m mgv A．p= 0‎ ‎5‎ ‎2 5m mgv B．p= 0‎ ‎5‎ ‎3 5m mgv ‎ C．p= 0‎ ‎5‎ ‎4 5m mgv ‎ D．p= 0‎ ‎5‎ ‎7 题图 ‎8． 北斗导航系统又被称为“双星定位系统”，具有导航、定位等功能。 “北斗”系统中两颗工作卫星 1 和 2 均绕地心 O 做匀速圆周运动，轨道 半径均为 r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的 A、B 两位置，如 图所示。若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为 g，地球 半径为 R，不计卫星间的相互作用力。以下判断中正确的是（ ）‎ A．卫星 1 的线速度一定大于 7.9km/s ‎‎ ‎8 题图 B．这两颗卫星的向心加速度大小相等，均为 ‎R 2g r 2‎ C．在卫星运行过程中，卫星 1 与卫星 2 的距离始终保持不变 D．卫星 1 由位置 A 运动到位置 B 的过程中万有引力做正功 ‎9． 一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前 5s 内做匀加速直线运动，5s 末达到额定 功率，之后保持以额定功率运动．其 v﹣t 图象如图所示．已知汽车的质量为 m=2×103Kg， 汽车受到地面的阻力为车重的 0.1 倍，取重力加速度 g=10m/s2，‎ 则以下说法正确的是 （ ）‎ A．汽车在前 5s 内的牵引力为 6×103N.‎ ‎1‎ B．0～t0 时间内汽车牵引力做功为 ‎2‎ C．汽车的额定功率为 50kw D．汽车的最大速度为 30m/s ‎mvm2‎ ‎‎ ‎9 题图 ‎10. 小河宽为 d，河水中各点水流速度的大小与各点到较近河岸边的距离成正比，v=kx，‎ ‎4v k= 0 ，x 是各点到近岸的距离．若小船在静水中的速度为 v0，小船的船头垂直河岸渡 d 河，则下列说法中正确的是（ ）‎ A．小船渡河的轨迹为直线 B．小船的最大渡河速度大于 4v0‎ d v C．小船渡河的时间为 ‎0‎ ‎3‎ D．小船到达离河对岸 ‎4‎ ‎‎ d 处，船的渡河速度为 2 v0‎ ‎11．如图 a 所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端放置一物体（物体与弹簧不连 接），初始时物体处于静止状态。现用竖直向上的拉力 F 作用在物体上，使物体开始向上 做匀加速运动，拉力 F 与物体位移 x 的关系如图 b 所 示（取 g=10m/s2），则以下结论正确的是（ ） A．物体与弹簧分离时，弹簧处于压缩状态 B．弹簧的劲度系数为 5N/cm C．物体的加速度大小为 5m/s2‎ D．物体的质量为 2kg ‎11 题图 ‎12．如图所示，水平转台上有一个质量为 m 的物块，用长为 L 的细绳将物块连接在转轴 上，细线与竖直转轴的夹角为 θ 角，此时绳中张力为零，物块与转台间 动摩擦因数为 μ（μ＜tanθ），最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块随转台 由静止开始缓慢加速转动，则（ ）‎ A．物块离开转台之前所受摩擦力始终指向转轴 B．当转台角速度 ω＞‎ ‎m g L sin q ‎时，物块将离开转台 ‎‎ ‎4 题图 mgL sin q ‎2‎ C．当转台对物块做的功为 时，物块对转台的压力恰好为零 ‎2 cos q D．当转台的角速度 ω＞‎ 二 实验题(12 分)‎ ‎g L cos q ‎时，随着角速度的增加，细线将会对物块做正功 ‎13． （4 分）某同学利用如图实验装置测量物体间的动摩擦因数，用弹簧测力计测得物 体 A 重 40N，物体 B 重 20N，按图组装好装置，物体 B 被水平力拉出 A 稳定后弹簧测力 计读数为 4.00N．‎ ‎（1）测得 AB 间的滑动摩擦力时 B 是否需要匀速拉出？‎ ‎ （选填需要或不需要）‎ ‎（2）测得 AB 间的动摩擦因数 μ1 为 ‎ ‎（3）若 B 与地面间的动摩擦因数 μ2=0.4，水平拉力 F 至 少为 N．（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）‎ ‎13 题图 ‎14． （8 分）为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙同学设计了如图 1 的 实验装置。其中 M 为带滑轮的小车的质量，m 为砂和砂桶的质量，m0 为动滑轮的质量。 力传感器可测出轻绳中的拉力大小。‎ ‎（1）实验时，一定要进行的操作是 。‎ ‎14-图 1 14-图 2‎ A．用天平测出砂和砂桶的质量 B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小 车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数 D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量 图 4‎ m 远小于小车的质量 M ‎（2）甲同学在实验中得到如图 2 所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出）， 已知打点计时器采用的是频率为 50Hz 的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为 ‎ m/s2（结果保留三位有效数字）。‎ ‎（3）甲同学以力传感器的示数 F 为横坐标，加速度 a 为纵坐标，画出如图 3 的 a﹣F 图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为 θ，求得图线的斜率为 k，则小车的质量为 。‎ ‎1‎ A．‎ tan q ‎1‎ B．‎ tan q ‎2‎ ‎- m0 C．‎ k ‎- m 0 D． 2‎ k ‎（4）乙同学根据测量数据做出如图 4 所示的 a﹣F 图线，该同学做实验时存在的问题 是 。‎ 三 计算题(15 题 8 分，16 题 8 分，17 题 11 分，18 题 13 分，共 40 分)‎ ‎15．物块从光滑的斜面顶端的 A 点静止滑下，途经 B、C 两点，已知在 C 点时的速度是 B 点时的速度的 2 倍，B、C 相距 0.75m，由 A 点经 0.5s 物块滑到斜面 B 点，滑到斜面底 端 D 点时 v=4m/s。（不计物块体积大小）求：‎ ‎（1）斜面的长度； A ‎（2）物体由 B 运动到 D 的时间？ B C D ‎16．某星球可视为球体，其自转周期为 T，在它的两极，用弹簧秤测得某物体重为 P，‎ 在它的赤道上，用弹簧秤测得同一物体重为 0.97P，已知引力常数为 G.求：‎ ‎（1）物体在赤道上的向心力大小；‎ ‎（2）星球的平均密度。‎ ‎17．如图所示，地面上有一个倾角为 37°的足够长的固定斜面，斜面上有一长为 L=1m、 质量为 M=1kg 的厚度可以忽略不计的木板，木板与斜面间的动摩擦因数 μ1=0.5，其下端 P 到斜面底端的挡板 C 的距离 d=0.5m。现在木板的正中央放一质量为 m=1kg 可看成质点 的木块，此时木块刚好能处于静止状态。现对木板施加一沿斜面向上的外力 F1 使木板处 于静止，此时木板与斜面之间刚好没有摩擦力。最大静摩擦近似等于滑动摩擦，木块与斜 面间的动摩擦因数为 μ3=0.5，g=10m/s2．试求：‎ ‎（1）木块与木板之间的动摩擦因数 μ2 及外力 F1 的大小；‎ ‎（2）现将外力大小变为 F2=21N，且方向仍沿斜 面向上，木板将向上运动，经多长时间木块与挡板相碰？‎ ‎18．如图所示，质量均为 m 的物块 A 和 B 用轻弹簧相连，放在光滑的斜面上，斜面的倾 角 θ=30°，B 与斜面底端的固定挡板接触，弹簧的劲度系数为 k，A 通过一根绕过定滑的 不可伸长的轻绳与放在水平面上的物块 C 相连，各段绳均处于刚好伸直状态，A 上段绳 与斜面平行，C 左侧绳与水平面平行，C 的质量也为 m，斜面足够长，物块 C 与水平面 间的动摩擦因数为 μ=0.5，重力加速度为 g。现给 C 与一个向右的初速度，当 C 向右运动 到速度为零时，B 刚好要离开挡板，求：‎ ‎（1）物块 C 开始向右运动的初速度大小；‎ ‎（2）若给 C 施加一个向右的水平恒力 F1（未知）使 C 向右运动，当 B 刚好要离开挡 板时，物块 A 的速度大小为 v，则拉力 F1 多大？‎ ‎（3）若给 C 一个向右的水平恒力 F2（未知）使 C 向右运动，当 B 刚好要离开挡板 时，物块 A 的加速度大小为 a，此时拉力 F2 做的功是多少？‎ ‎2020 学年上期中考 高三物理试题答案 一 选择题 ‎1B. 2 D. 3 C. 4 A. 5 B. 6 C. 7 D. 8 B C. 9 A D .10 C D. 11 BCD. 12 C D.‎ 二 实验题 ‎13 答案：（1）不需要（1 分），（2）0.1（1 分），（3）28．（2 分）‎ 解析：（1）由于 A 相对于 B 滑动，因此 A 受到的是滑动摩擦力，对 B 是否是匀速，不 一定，只有 B 运动即可；‎ ‎（2）以 A 物体为研究对象，其受力分析，重力、支持力、B 对 A 向右的滑动摩擦力、 及弹簧 秤的拉力；由于物体 B 被水平力拉出 A 稳定后弹簧测力计读数为 4.00N，则 T=4N． 因 A 处于静止状态，因此 A 受到的滑动摩擦力大小即为 f=4N 依据滑动摩擦力公式 f=μN，‎ 则有 AB 间的动摩擦因数μ1==0.1；‎ ‎（3）对 B 受力分析，‎ 则物体 A 对 B 的压力 FN2=GA=40N， 地面对 A 的支持力 FN2=GA+GB=60N， 而 AB 间的滑动摩擦力 Ff1=4N，‎ A 受地面的摩擦力：Ff2=μ2FN2=0.4×60=24N， 由题意得：F=Ff1+Ff2=4N+224N=28N， 故答案为：（1）不需要，（2）0.1，（3）28．‎ ‎14 答案：（1）BC（2 分），（2）2.00（2 分），（3）C（2 分），‎ ‎（4）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够（2 分）。 解析：（1）A、本题拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，‎ 也就不需要使小桶（包括砂）的质量远小于车的总质量，故 A、D 错误。‎ B、实验时需将长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故 B 正确。‎ C、实验时，小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，需记录传感器的示数，‎ 故 C 正确。故选：BC。‎ ‎（2）根据△x=aT2，运用逐差法得，a=‎ ‎=m/s2=2.00 m/s2。‎ ‎（3）由牛顿第二定律得：2F=ma，则 a=，a﹣F 图象的斜率：k=， 则小车的质量 m′=m﹣m0=﹣m0，故 C 正确。‎ ‎（4）当 F 不等于零，加速度 a 仍然为零，可知实验中没有平衡摩擦力或木板倾角过小，‎ 平衡摩擦力不够。 故答案为：（1）BC，（2）2.00，（3）C，（4）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。‎ 三 计算题(40 分)‎ ‎15 答：（1）斜面的长度为 4m；（2）物体由 B 运动到 D 的时间为 1.5s 解：（1）物块作匀加速直线运动。设 B 点速度为 vB、C 点速度 vc，加速度为 a，斜面长 ‎2 2‎ 为 S。 B 到 C：vc ﹣vB =2asAB ----（1 分）‎ vc=2vB----（1 分） A 到 B：vB=0+at----‎ 解得：vB=1m/s----（1 分） a=2m/s2 ----（1 分）‎ A 到 D：v2=2aS ----（1 分） 解得：S=4m----（1 分）‎ ‎（2）从 B 运动到 D 的时间：‎ B 到 D：v=vB+at1 t1=1.5s----（1 分） 所以 B 到 D 运动的时间 t1=1.5s。--（1 分）‎ ‎16. （1）设被测物体的质量为 m，星球的质量为 M，半径为 R 在两极处的重力大小等于万有引力 P = G Mm R 2‎ ‎‎ ‎① （1 分）‎ Mm 在赤道上：0.97P + F向 = G R 2 ② （2 分）‎ 由① ②得：F向 = 0.03P ③ （1 分）‎ ‎2π 2‎ ‎（2）由向心力公式：F向 = mR( T )‎ ‎④ （1 分）‎ M = ρ ∙ 4 πR3 ⑤ （1 分）‎ ‎3‎ 由①③④⑤得ρ = 100π GT2‎ ‎（2 分）‎ ‎17 答：（1）木块与木板之间的动摩擦因数μ2 是 0.75，外力 F1 的大小是 12N；‎ ‎（2）木板将向上运动，经 2s 时间木块与挡板相碰。 解：（1）木块恰好静止，所以有 mgsin37°=μ2mgcos37°--（1 分） 解得 μ2=0.75 --（1 分）‎ 对整体，由于木块静止且与斜面之间无摩擦，则有 F1=（mg+Mg）sin37°----（1 分） 解得 F1=12N ----（1 分）‎ ‎（2）木块离开木板前受力仍平衡，所以处于静止状态。设经过时间 t1 离开木板，该过程 中木板的加速度为 a1，‎ 对木板有 F2﹣Mgsin37°﹣μ2mgcos37°﹣μ1（m+M）gcos37°=Ma1。----（1 分） 解得 a1=1m/s2。----（1 分）‎ 由 解得 t1=1s ----（1 分）‎ 木块离开木板后的加速度为 a2=解得 a2=2m/s2。--（1 分） 木块离开木板后再经过 t2 时间与挡板相碰，则 ----（1 分）‎ 解得 t2=1s --（1 分）‎ 所以从 F2 开始作用到木块与挡板相碰共需时间 t=t1+t2=2s ----（1 分）‎ ‎18 答：（1）物块 C 开始向右运动的初速度大小是g 2m ；‎ k ‎（2）拉力 F1 为 mg+ 。‎ ‎（3）此时拉力 F2 做的功是 ‎m2g k ‎(3 g+ 2 a)。‎ ‎2‎ 解：（1）弹簧原来的压缩量为；x1= = ----（1 分）‎ B 刚好要离开挡板时弹簧的伸长量为：x2== ----（1 分）则有：x1=x2。 所以初末状态弹簧的弹性势能相等。对 A、C 及弹簧组成的系统，运用能的转化与守恒 定律得： =mgsinθ•（x1+x2）+μmg（x1+x2） ----（1 分）‎ 解得 C 的初速度为：v0= g ‎2m ‎----（1 分）‎ k ‎（2）A 上滑的距离为：s=x1+x2= ----（1 分）‎ 对 A、C 及弹簧组成的系统，运用功能原理得： F1s-μmgs=mgsinθ•s+2× ----（2 分） 可得：F1=mg+ ----（1 分）‎ ‎（3）当 B 刚好要离开挡板时，由牛顿第二定律得：‎ 对 A 有：T﹣mgsinθ﹣kx2=ma ----（1 分） 对 C 有：F2﹣T -μmg=ma ----（1 分）‎ 拉力 F2 做的功为：W=F2s ----（1 分）‎ 联立解得：W=‎ ‎‎ m2g k ‎‎ ‎(3 g+ 2 a)‎ ‎2‎ ‎‎ ‎----（2 分）‎