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协作体高三考试卷
物 理
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、选择题（本大题共12小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项是符合题目要求，第8～12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
1．下列说法正确的是( )
A．运动员在处理做香蕉球运动的足球时，要将足球看成质点
B．选取不同的参考系，同一物体的运动轨迹可能不同
C．高速公路上限速牌上的速度值指平均速度
D．运动员的链球成绩是指链球从离开手到落地的位移大小
【答案】B
【解析】运动员在处理做香蕉球运动的足球时，要考虑足球的旋转，不可把足球看成质点，A错；选取不同的参考系，同一物体的运动轨迹可能不同，B对；对高速公路上限速牌上的速度指瞬时速度，C错；运动员的链球成绩是指链球运动员所站圆心到落地点的位移，D错。
2．质点做直线运动的位移x与时间t的关系为x = 5t + t2（各物理量均采用国际单位），则该质点( )
A．第1 s内的位移是5 m B．前2 s内的平均速度是6 m/s
C．任意相邻的1 s内位移差都是1 m D．任意1 s内的速度增量都是2 m/s
【答案】D
【解析】将t =1 s代入x = 5t + t2得：x1 = 6 m，A错误；将t =2 s代入x = 5t + t2得：x2 = 14 m，前2 s的平均速度，B错误；第2 s内的位移：，第2 s内的位移与第1 s内的位移之差，C错误；由得：，任意1 s内的
速度增量都是2 m/s，D正确。
3．甲、乙两车在同一水平道路上，一前一后相距x＝4 m，乙车在前，甲车在后，某时刻两车同时开始运动，两车运动的x-t图象如图所示，则下列表述正确的是( )
A．乙车做曲线运动，甲车做直线运动
B．甲车先做匀减速运动，后做匀速运动
C．两车相遇两次
D．乙车的速度不断减小
【答案】C
【解析】乙车的x-t图象虽为曲线，但这不是运动轨迹，乙做的是反方向的直线运动，A错误；由题图可知，甲车在前6 s内做的是反方向的匀速运动，以后处于静止状态，B错误；在x-t图象中，图线的交点表示两车相遇，故两车相遇两次，C正确；乙车图象的倾斜程度逐渐增大，说明其速度逐渐增大，D错误。
4．一个物体自由下落6 s后落地，则在开始2 s内和最后2 s内通过的位移之比为( )
A．1 : 5 B．3 : 5 C．3 : 11 D．1 : 3
【答案】A
【解析】物体下落前2 s的位移为：，物体下落6 s的位移为：，物体下落4 s的位移为：，所以最后2 s内通过的路程为：，故开始2 s内和最后2 s内通过的路程之比为1 : 5。
5．如图所示，一物块静止在粗糙斜面上，现用一水平向右的推力F推物块，物块仍静止不动，则F推物块后与推物块前相比，下列说法正确的是( )
A．斜面对物块的支持力一定变大
B．斜面对物块的支持力一定变小
C．斜面对物块的静摩擦力一定变小
D．斜面对物块的静摩擦力一定变大
【答案】A
【解析】没有推力时，物块静止不动，受力平衡，物体受重力、支持力和静摩擦力，设斜面的倾角为θ，在垂直斜面方向上，斜面对物块的支持力N = mgcos θ，在沿着斜面方向有：f = mgsin θ；推力F作用后，根据平衡条件得：在垂直斜面方向上，N′ = mgcos θ + Fsin θ，则
斜面对物块的支持力一定变大；在沿着斜面方向有f′ = mgsin θ -Fcos θ，当mgsin θ＞Fcos θ时，摩擦力变小，当mgsin θ＜Fcos θ时，摩擦力方向变化，若Fcos θ＞2mgsin θ则静摩擦力反向增大，故A正确。
6．如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点。现用水平力F缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力以及绳对小球的拉力的变化情况是( )
A．保持不变，不断增大
B．不断增大，不断减小
C．不断增大，先减小后增大
D．保持不变，先增大后减小
【答案】C
【解析】用水平力F缓慢推动斜面体时，小球受重力、绳的拉力和垂直于斜面的支持力，在斜面体缓慢移动过程中方向不变，由三力平衡知其动态变化如图所示，先减小后增大，逐渐增大，C项正确。
7．如图，两个质点P、Q在光滑的水平面上分别以一定的速度同时向右运动，此时分别作用水平向左的力F1、F2，其中F1的大小不变，F2大小由零逐渐增大，它们恰好同时向右运动到最远，且位移大小相等，在此过程中，两质点的瞬时速度vP与vQ的关系应该是( )
A．vP > vQ
B．先vP > vQ，后vP < vQ ，最后vP = vQ = 0
C．vP < vQ
D．先vP < vQ，后vP > vQ，最后vP = vQ = 0
【答案】B
【解析】两个质点的v-t图象如图所示。在v-t图象上，任一点的切线的斜率数值上等于在该时刻的加速度，由于Q的加速度由零不断增大，曲线切线斜率的绝对值也应从零开始不断增大，即曲线的切线应从水平状态开始不断变陡，那么只有向右边凸出的下降的曲线才能满足这样的条件，又因Q与P的运动时间相等，所以曲线的终点也应在t0，Q与P的运动位移大小相等，所以曲线包围的面积应等于ΔP0Ot0的面积，根据这些要求，曲线的起点，即质点Q的初速度vQ0必定小于P点的初速度vP0，且两条v-t图象必定会相交，如图中的实线所示，图中的两条虚线表示的质点Q的v-t图象都不满足题设条件(P与Q的位移大小相等)，所以B正确。
8．一名宇航员在某星球上完成自由落体运动实验，让一个质量为2 kg
的小球从一定的高度自由下落，测得在第5 s内的位移是18 m，则( )
A．小球在2 s末的速度是8 m/s
B．小球在第5 s内的平均速度是3.6 m/s
C．小球在第2 s内的位移是2 m D．小球在5 s内的位移是50 m
【答案】AD
【解析】由题意知第5 s内的位移是18 m，根据自由落体公式有：，其中t1 = 5 s，t2 = 4 s，解得g = 4 m/s2，所以2 s末的速度v = gt = 8 m/s，故A正确；第5 s内的平均速度，故B错误；小球在第2 s内的位移，故C错误；物体在5 s内的位移，故D正确。
9．从地面竖直上抛一物体A，同时在离地面某一高度处有一物体B自由下落，两物体在空中同时到达同一高度时速度大小均为v，则下列说法正确的是( )
A．A上抛的初速度与B落地时的速度大小相等，都是2v
B．两物体在空中运动的时间相等
C．A上升的最大高度与B开始下落时的高度相同
D．两物体在空中同时到达的同一高度处一定是B开始下落时高度的中点
【答案】AC
【解析】设两物体从开始运动到相遇的时间为t，竖直上抛物体的初速度为v0，则由题意知gt＝v0－gt＝v，解得v0＝2v，A正确；根据竖直上抛运动的对称性可知，B自由下落到地面的速度为2v，在空中运动的时间tB＝，A竖直上抛，在空中运动的时间tA＝2×＝，B错误；物体A能上升的最大高度hA＝，B开始下落的高度hB＝g2，显然两者相等，C正确；两物体在空中同时到达的相同高度为h＝hB－g2＝hB－＝hB，D错误。
10．如图所示，A是一质量为M的盒子，B的质量为m，A、B用细绳相连，跨过光滑的定滑轮置于倾角为α的斜面上，B悬于斜面之外而处于静止状态，斜面放置在水平地面上。现在向A中缓慢加入沙子，整个系统始终保持静止，则在加入沙子的过程中( )
A．绳子拉力逐渐增大
B．A对斜面的压力逐渐增大
C．地面对斜面的摩擦力始终为零
D．A所受的摩擦力逐渐增大
【答案】BC
【解析】绳子拉力等于B的重力，保持不变，故A错误；A对斜面的压力等于A及沙子的总重力沿垂直于斜面的分力，随着沙子质量的增加，A对斜面的压力逐渐增大，故B正确；整个系统始终保持静止，所受的合力为零，则地面对斜面没有摩擦力，故C正确；由于不知道A的重力沿着斜面方向的分力与细线拉力的大小关系，故不能确定静摩擦力的方向，故随着沙子质量的增加，静摩擦力可能增加、减小，故D错误。
11．如图所示，一质量为m的滑块静止置于倾角为30°的粗糙斜面上，一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点，另一端系在滑块上，弹簧与竖直方向的夹角为30°。则下列说法正确的是( )
A．滑块不可能只受到三个力作用
B．弹簧可能处于伸长状态
C．斜面对滑块的支持力大小可能为零
D．斜面对滑块的摩擦力大小一定等于
【答案】BD
【解析】弹簧与竖直方向的夹角为30°，所以弹簧的方向垂直于斜面，因为弹簧的形变情况未知，所以斜面与滑块之间的弹力大小不确定，所以滑块可能只受重力、斜面支持力和静摩擦力三个力的作用而平衡，此时弹簧弹力为零，处于原长状态，故A错误，B正确；沿斜面方向，根据平衡条件，滑块此时受到的摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力(等于)，不为零，有摩擦力必有弹力，所以斜面对滑块的支持力不可能为零，故C错误，D正确。
12．甲、乙两车在平直公路上同向行驶，其v-t图象如图所示。已知两车在t = 3 s 时并排行驶，则( )
A．在t = 1 s时，甲车在乙车后
B．在t = 0时，甲车在乙车前7.5 m
C．两车另一次并排行驶的时刻是t = 2 s
D．甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40 m
【答案】BD
【解析】由v-t图可知，甲车做初速度为零，加速度为的匀加速直线运动；乙车做初速度为10 m/s，加速度为的匀加速直线运动；由题意，甲、乙两
车在t = 3 s时相遇，在前3 s内，甲车位移，乙车的位移，故在t = 0时刻，甲、乙相距L = (52．5-45) m = 7．5 m，且甲在乙的前面，故B正确；前1 s内，甲车，乙车，此时，所以另一次并排行驶的时刻是t =1 s，故A、C错误；两次并排行驶的位置沿公路方向距离，D正确。
二、实验题探究题（本大题共2小题，共12分）
13．(6分)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，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G 7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接220 V、50 Hz交流电源。他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表：
(1)根据表中给出的数据，以A点对应的时刻为t＝0，试在图坐标系中合理选择好标度，作出v-t图象。根据图象求出打G点时物体的速度v＝______m/s；（保留两位有效数字）
(2)当时电网中交变电流的频率变为49 Hz，电压变为210 V，但该同学并不知道，那么做实验的这个同学测得的物体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)如图所示 0．34(0．33~0．35) (2)偏大
【解析】(1)作出v-t图象如图所示，注意尽量使描出的点落到直线上，不能落到直线上的点尽量让其分布在直线两侧。由速度—时间图象的斜率表示加速度，得： 所以。
(2)实验中电压偏小不影响打点周期。当电源的频率为50 Hz时，打点计时器每隔0．02 s打一个点，当交流电的频率小于50 Hz时，打点时间间隔T变大，大于0．02 s，如果仍按50 Hz计算，计算所用的时间小于真实时间，则测量的速度的数值比真实的速度数值偏大。
14．(6分)如图所示，某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解，A、B为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负。A连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动；B固定不动，通过光滑铰链连接长0．3 m的杆；将细绳连接在杆右端D点构成支架。保持杆在水平方向，g取10 m/s2，按如下步骤操作：
①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB = θ；
②对两个传感器进行调零；
③用另一根绳在D点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数；
④取下钩码，移动传感器A改变θ角。
重复上述实验步骤，得到表格。
F1/N
1．001
0．580
…
1．002
…
F2/N
-0．868
-0．291
…
0．865
…
θ
30˚
60˚
…
150˚
…
（1）根据表格，A传感器对应的是表中力 (填“F1”或“F2”)；钩码质量为 kg(保留一位有效数字)。
（2）本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是 。
A．因为事先忘记调零
B．何时调零对实验结果没有影响
C．为了消除横杆自身重力对结果的影响
D．可以完全消除实验的误差
【答案】(1) F1 0．05 (2)C
【解析】(1)由表格数据可知，F1都是正值，传感器受到的都是拉力，因绳子只能提供拉力，故A传感器对应的是表中力F1。对结点O受力分析有：F1sin 30°= mg，解得m = 0．05
kg。
(2)本实验中多次对传感器进行调零，为了消除横杆自身重力对结果的影响，故选C。
三、计算题（本大题共4小题，共40分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15．(8分)如图，钉子A、B相距5l，处于同一高度。细线的一端系有质量为M的物块，另一端绕过A固定于B。小球固定在细线上C点，B、C间的线长为3l。小球和物块都静止时，BC与水平方向的夹角为53°。忽略一切摩擦，重力加速度为g，取sin 53° = 0．8，cos 53° = 0．6，cos 26．5° = 0．89，求：
(1)小球的质量；
(2)钉子A所受压力FN的大小和方向。
【解析】(1)根据题意，对物体进行受力分析，由图知，，所以∠C = 90°
设小球质量为m，AC、BC的拉力分别为F1、F2，有
F1sin 53° = F2cos 53°
mg = F1cos 53°+ F2sin 53°
F1 = Mg
解得：。
(2)钉子所受压力等于两细线合力，合力方向沿与竖直方向成26．5°向右下方
故FN =2Mgcos 26．5°
解得：FN = 1．78Mg。
16．(10分)如图所示，质量M = 1 kg的木块套在竖直杆上，并用轻绳与质量m = 2 kg的小球相连。今用跟水平方向成α = 30°角的力F = 20 N拉着球，带动木块一起竖直向下匀速运动，运动中M、m的相对位置保持不变，g = 10 m/s2，求：
(1)运动过程中轻绳与竖直方向的夹角θ；
(2)木块M与杆间的动摩擦因数μ。
【解析】(1)对m受力分析，如图1，因为F = mg = 20 N，且F与mg的夹角120°，F与mg的合力大小为20 N，根据平衡条件得到：T = 20 N，方向为F与mg的角平分线由几何知识得
θ = 60°。
(2)对M受力分析，如图2，根据正交分解法得
又，
解得：。
17．(10分)一个滑块从斜面底端以一定的初速度上滑，最终停在斜面的最高点。设滑块在前3 s内的位移是x1，在最后3 s内的位移是x2。测得x1- x2= 6 m，x1 : x2 = 7 : 3，假设物体沿斜面做匀减速运动，求：
(1)滑块沿斜面上滑的加速度大小；
(2)斜面的长度。
【解析】(1)物体沿斜面上滑，到达斜面顶端时速度刚好为零，可以反过来看成初速度为零的匀加速直线运动，则最初3 s和最后3 s的位移之比为3 : 7，设物体下落的加速度为a，最初3 s的位移为x1，最后3 s位移为x2；则有：x1 : x2 = 3 : 7
x2-x1 = 6
联立解得：x1 = 4．5 m，x2 = 10．5 m
根据得，加速度大小。
(2)设最后3 s的初速度为v，由得v = 2 m/s
由v = at0可得：t0 = 2 s
则说明物体一共下滑了t = 5 s
则斜面的长度。
18．(12分)
新的交通规定：黄灯亮时车头已经越过停车线的车辆可以继续前行，车头未越过停车线的若继续前行则视为闯黄灯，属于交通违法行为。现有甲、乙两汽车正沿同一平直马路同向匀速行驶，甲车在前，乙车在后，当两车快要到十字路口时，甲车司机看到黄灯闪烁，3 s黄灯提示后将再转为红灯。请问：
(1)若甲车在黄灯开始闪烁时刹车，要使车在黄灯闪烁的时间内停下来且刹车距离不得大于18 m，则甲车刹车前的行驶速度不能超过多少？
(2)若甲、乙两车均以15 m/s的速度驶向路口，乙车司机看到甲车刹车后也紧急刹车（乙车司机的反应时间Δt2 = 0．4 s，反应时间内视为匀速运动）。已知甲车、乙两车紧急刹车时产生的加速度大小分别为5 m/s2、6 m/s2。若甲车司机看到黄灯闪烁时车头距警戒线L＝30 m，要避免闯红灯，他的反应时间Δt1不能超过多少？
(3)满足第(2)问的条件下，为保证两车在紧急刹车过程中不相撞，甲、乙两车刹车前的距离x0至少多大？
【解析】(1)设在满足题设条件的情况下甲车刹车前的最大行驶速度为v，由公式得到甲车刹车前的最大行驶速度。
(2)对甲车：
代入数据得到：。
(3)设乙车减速运动的时间为t时甲、乙两车速度相等，即
解得：t = 2 s
则
，
故刹车前的距离至少为。
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