福建省长汀、连城一中等六校2020届高三上学期期中考联考试题物理（附答案）.doc

2019—2020 学年第一学期半期考 高三物理试题 （考试时间：90 分钟 总分：100 分） 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。 第Ⅰ卷（选择题，共 48 分） 一、选择题（本大题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分。在每小题给出的四个选项中， 第 1—8 题只有一项是最符合题目要求的，第 9—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、伽利略对“运动和力的关系”和“自由落体运 动”的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的 重要科学研究方法．图 1、图 2 分别表示这两项研 究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列 说法正确的是（ ） A．图 1 中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存 在的，实验可实际完成 B．图 1 的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持 C．图 2 通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动 D．图 2 中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间测量更容易 2、一质点做匀速直线运动，现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变， 则( ) A． 质点速度的方向总是与该恒力的方向相同 B． 质点速度的方向总是与该恒力的方向垂直 C． 质点加速度的方向不可能总是与该恒力的方向相同 D． 质点单位时间内速度的变化量总是不变 3、运动员在 110 米栏比赛中，主要有起跑加速、途中匀速跨栏和加速冲刺三个阶段，运 动员的脚与地面间不会发生相对滑动，以下说法正确的是( ) A．匀速阶段地面对运动员的摩擦力做负功 B．加速阶段地面对运动员的摩擦力做正功 C． 由于运动员的脚与地面间不发生相对滑动，所以不论加速还是匀速，地面对运动员 的摩擦力始终不对运动员做功 D． 无论加速还是匀速阶段，地面对运动员的摩擦力始终做负功 4、如图所示，处于平直轨道上的 A、B 两物体相距 s，同时同向开 始运动，A 以初速度 v1、加速度 a1 做匀加速运动，B 由静止开始以加速 度 a2 做匀加速运动，下列情况不可能发生的是（假设 A 能从 B 旁边通 过且互不影响）（ ） A. a1= a2，能相遇一次； B. a1< a2 ，可能相遇一次 C. a1> a2 ，能相遇两次； D. a1< a2 ，可能相遇两次 5、如图为某同学建立的一个测量动摩擦因数的模型．物块自 左侧斜面上 A 点由静止滑下，滑过下面一段平面后，最高冲至右 侧斜面上的 B 点．实验中测量出了三个角度，左、右斜面的倾 角 α 和 β 及 AB 连线与水平面的夹角为 θ.物块与各接触面间动 摩擦因数相同且为 μ，忽略物块在拐角处的能量损失，以下结论 正确的是 ( ) A．μ＝tan θ；B．μ＝tan β；C．μ＝tan α；D．μ＝tan α－β 2 6、如图，质量相同的两小球 a，b 分别从斜面顶端 A 和斜面中点 B 沿水平方向被抛出，恰好均落在斜面底端，不计空气阻力，则以下说法正确的是（ ） A．小球 a，b 离开斜面的最大距离之比为 2：1 B．小球 a，b 沿水平方向抛出的初速度之比为 2：1 C．小球 a，b 在空中飞行的时间之比为 2：1 D．小球 a，b 到达斜面底端时速度与水平方向的夹角之比为 2：1 7、如图所示，圆环 A 的质量为 M，物体 B 的质量为 m，A、B 通过绳子连 接在一起，圆环套在光滑的竖直杆上，开始时，圆环与定滑轮之间的绳子处于 水平状态，长度 l＝4 m，现从静止开始释放圆环，不计定滑轮质量和一切阻力， 重力加速度 g 取 10 m/s2，若圆环下降 h＝3 m 时的速度 v＝5 m/s，则 A 和 B 的质 量关系为( ) A.M m＝ B.M m＝ C.M m＝ D.M m＝ 8、为了测量某行星的质量和半径，宇航员记录了登陆舱在该行星表面附近做圆周运动的 周期 T，登陆舱在行星表面着陆后，用弹簧称测量一个质量为 m 的砝码静止时读数为 N，已知 引力常量为 G ，则下列计算中错误的是（ ） A．该行星的半径为 B．该行星的质量为 C．该行星的密度为 D．在该行星的第一宇宙速度为 9、如图所示，两块相互垂直的光滑挡板 OP、OQ，OP 竖直放置，小球 a、b 固定在轻弹簧的两端．水平力 F 作用于 b 时，a、b 紧靠挡板处于静止状 态．现保证 b 球不动，使挡板 OP 向右缓慢平移一小段距离，则( ) A．弹簧变短 B．弹簧变长 C．力 F 变大 D．b 对地面的压力不变 10、质量分别为 2kg 和 3kg 的物块 A、B 放在光滑水平面上并用轻质弹簧相连，如图所示， 今对物块 A、B 分别施以方向相反的水平力 F1、F2，且 F1＝20N、 F2＝10N，则下列说法正确 的是 ( ) A．弹簧的弹力大小为 16N B．若把弹簧换成轻质绳，则绳对物体的拉力大小为 10 N C．如果只有 F1 作用，则弹簧的弹力大小变为 12N D．若 F1＝10N、 F2＝20N，则弹簧的弹力大小不变 11、如图甲所示，倾角为 37°的足够长的传送带以恒定速度运 行，将一质量 m＝1 kg 的小物体以某一初速度放上传送带，物体相对 地面的速度大小随时间变化的关系如图乙所示，取沿传送带向上为 正方向，g 取 10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。下列说法正确的是 ( ) A．0～8 s 内物体位移的大小为 14 m B．传送带沿逆时针转动，速度大小为 4 m/s C．物体与传送带间的动摩擦因数为 0.75 D．0～8 s 内物体与传送带之间因摩擦而产生的热量为 126 J 12、如图所示，在倾角 θ＝37°固定斜面体的底端附近固定一挡板，一质量不计的弹簧下 端固定在挡板上，弹簧自然伸长时其上端位于斜面体上的 O 点处。 质量分别为 mA＝4.0 kg、mB＝1.0 kg 的物块 A 和 B 用一质量不计的 细绳连接，跨过固定在斜面体顶端的光滑定滑轮，开始时物块 A 位于斜面体上的 M 处，物块 B 悬空。现将物块 A 和 B 由静止释 放，物块 A 沿斜面下滑，当物块 A 将弹簧压缩到 N 点时，物块 A、B 的速度减为零。已知 MO＝1.0 m，ON＝0.5 m，物块 A 与斜面体之 间的动摩擦因数为 μ＝0.25，重力加速度取 g＝10 m/s 2，sin37°＝ 0.6，cos37°＝0.8，整个过程细绳始终没有松弛。则下列说法正确的 2 24 NT mπ 3 4 2 316 N T mπ是( ) A．物块 A 在与弹簧接触前的加速度大小为 1.5 m/s2 B．物块 A 在与弹簧接触前的加速度大小为 1.2 m/s2 C．物块 A 位于 N 点时，弹簧所储存的弹性势能为 21J D．物块 A 位于 N 点时，弹簧所储存的弹性势能为 9J 二、实验题（本大题共 2 小题，每空 2 分，共 14 分） 13、（6 分）某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度 g．细绳跨过固定在铁架 台上的轻质滑轮，两端各悬挂一只质量均为 M 的重锤．实验操作如下： ①用米尺量出重锤 1 底端距地面的高度 H； ②在重锤 1 上加上质量为 m 的小钩码； ③左手将重锤 2 压在地面上，保持系统静止．释放重锤 2，同时右手开启秒 表，在重锤 1 落地时停止计时，记录下落时间； ④重复测量 3 次下落时间，取其平均值作为测量值 t． 请回答下列问题 （1）步骤④可以减小对下落时间 t 测量的______（选填“偶然”或“系 统”）误差 ． （2）实验要求小钩码的质量 m 要比重锤的质量 M 小很多，主要是为了 ______． A、使 H 测得更准确 B、使重锤 1 下落的时间长一些 C、使系统的总质量近似等于 2M D、使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等 （3）滑轮的摩擦阻力会引起实验误差．现提供一些橡皮泥用于减小该误差，具体做法是： 在重锤 1 上粘上橡皮泥，调整橡皮泥质量直至轻拉重锤 1 能观察到其匀速下落。使用橡皮泥 改进实验后，重新进行实验测量，并测出所用橡皮泥的质量为 m0．用实验中的测量量和已知 量表示 g，得 g=___ ___． 14、（8 分）某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的 关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮，轻绳跨过滑轮，一端 与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码. 本实验中可用的钩码共有 个，每个质量均为 ； 实验步骤如下： （1）为了平衡小车与木板间的摩擦力，将 个 钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚 度的小物快，使小车（和钩码）可以在木板上 （填“匀速”、“加速”、“减速”）下滑。 （2）从小车上取 个钩码挂在轻绳右端，其余 个钩码仍留在小车内；用手按住小车 并使轻绳与木板平行。由静止释放小车，同时用传感器记录小车在时间 内相对于其起始位置 的位移 ，则小车的加速度 （用 和 表达）。 （3）依次改变 的值，分别测出小车相应的加速度 ，得到 图像如图（b）所示， 已知该直线的斜率为 ，重力加速度为 ，则小车（不含钩码）的质量为 。（用 、 、 、 表达） （4）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是_______(填正确答案标 号)。 A. 图线不再是直线 B. 图线仍是直线，该直线仍过原点 C. 图线仍是直线，该直线的斜率变大 三、计算题（本大题共 3 小题，共 38 分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重 要演算步骤，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、（12 分）如图所示，质量 m＝0.3kg 的小物块以初速度 v0＝4m/s 水平向右抛出，恰好 N m N n N n− t s a = s t n a a n− k g k m g N a n− a n− a n−从 A 点沿着圆弧的切线方向进入光滑圆弧轨道．圆弧轨道的半径为 R＝3.75m，B 点是圆弧轨 道的最低点，圆弧轨道与水平轨道 BD 平滑连接，A 与圆心 O 的连线与竖直方向成 37°角．MN 是一段粗糙的水平轨道，小物块与 MN 间的动摩擦因数 μ＝0.1，轨道其他部分光滑．最右侧 是一个半径为 r＝0.4 m 的光滑半圆弧轨道，C 点是半圆弧轨道的最高点，半圆弧轨道与水平 轨道 BD 在 D 点平滑连接．已知重力加速度 g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8； (1) 求小物块经过 A 点时速度大小； (2) 求小物块经过 B 点时对轨道的压力大小； (3)若小物块恰好能通过 C 点，求 MN 的长度 L. 16、（12 分）图中给出一段“ ”形单行盘山公路的示意图，弯道 1、弯道 2 可看作两 个不同水平面上的圆弧，圆心分别为 O1、O2，弯道中心线半径分别为 r1 =10m, r2=40m，弯道 2 比弯道 1 低 h=8m，有一直道与两弯道圆弧相切。质量 m 为 1000kg 的汽车通过弯道时做匀速 圆周运动，路面对轮胎的最大径向静摩擦力是车重的 1.0 倍，行驶时要求汽车不打滑，已知 重力加速度 g＝10 m/s2。 （1）求汽车沿弯道 1 中心线行驶时的最大速度 ； （2）汽车以 进入直道，以 P=20kw 的恒定功率直线行驶了 t=10s，进入弯道 2，此时速 度恰为通过弯道 2 中心线的最大速度，求直道上除重力以外的阻力对汽车做的功； （3）汽车从弯道 1 的 A 点进入，从同一直径上的 B 点驶离，有经验的司机会利用路面宽 度，用最短时间匀速安全通过弯道，设路宽 ，求此最短时间（A、B 两点都在轨道的 中心线上，计算时视汽车为质点）( =2.24，计算结果保留两位有效数字)。 17、（14 分）如图，在光滑水平轨道的右方有一弹性挡板，一质量为 M＝0.5 kg 的木板正 中间放有一质量为 m＝2 kg 的小铁块(可视为质点)静止在轨道上，木板右端距离挡板 x0＝0.5 m，小铁块与木板间动摩擦因数 μ＝0.2.现对小铁块施加一水平向右的外力 F，木板第一次与挡 板碰前瞬间撤去外力．若木板与挡板碰撞时间极短，反弹后速度大小不变，最大静摩擦力等 于滑动摩擦力，重力加速度 g＝10 m/s2. (1)要使小铁块与木板发生相对滑动 求水平向右的外力 F 的最小值； (2)若水平向右的外力 F＝10 N，求木板第一次与挡板碰撞前经历的时间； (3)若水平向右的外力 F＝10 N，木板第一次与挡板碰前瞬间撤去外力，铁块和木板最终 停下来时，铁块刚好没滑出木板，求木板的长度。 S 1v 1v md 10= 第 16 题图 O2 O1 r2 r1 A B弯道 1 弯道 2 直道参考答案 一、选择题（本大题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分。在每小题给出的四个选项中， 第 1—8 题只有一项是最符合题目要求的，第 9—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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 D D C C A A B B BD AC AD BD 二、实验题（本大题共 2 小题，每空 2 分，共 14 分） 13、（1）、偶然 （2）、B （3）、 14、（1）、匀速 （2）、 （3）、 （4）、 C 三、计算题（本大题共 3 小题，共 38 分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重 要演算步骤，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、(12 分)解： (1)根据平抛运动的规律有 v0＝vAcos 37°（2 分）， 得经过 A 点时的速度大小 vA＝5 m/s（1 分） (2)小物块从 A 点到 B 点，根据机械能守恒定律 1 2mvA2＋mg(R－Rcos 37°)＝ 1 2mvB2（2 分） 小物块经过 B 点时，根据牛顿第二定律有 FN－mg＝ mvB2 R （1 分） 解得 FN＝6.2 N（1 分） 根据牛顿第三定律，小物块经过 B 点时对轨道的压力大小是 6.2 N（1 分）. (3)小物块刚好能通过 C 点时，根据牛顿第二定律有 mg＝ mvC′2 r （1 分） 解得 vC′＝2 m/s（1 分） 从 B 点运动到 C 点，根据动能定理有 －μmgL′－2mgr＝ 1 2mvC′2－ 1 2mvB2（1 分） 解得 L′＝10 m（1 分）. 16、(12 分)解：解析 (1)汽车沿弯道 1 行驶的最大速度为 v1,有 kmg=m （2 分）得 v1=10m/s（1 分）。 (2)汽车沿弯道 2 行驶的最大速度为 v2,有 kmg=m （1 分） 得 v2=20 m/s（1 分） 直道上由动能定理有 P·t+mgh+Wf= （2 分） 代入数据可得 Wf=-1.3×105 J（1 分）。 (3)由 kmg=m 得 （1 分） 可知 r 增大 v 增大,r 最大,切弧长最小,对应时间最短,所以轨迹设计应如右图所示 0 2 2 2M m m H mt + +（ ） 2 2s t mg Nmk −由图可以得到 代入数据可以得到 R=12.5 m（1 分） 汽车沿着该路线行驶的最大速度 v=5 m/s 由 sinθ==0.8 可知,对应的圆心角度 2θ=106° 线路长度 s= ×2πR（1 分） 最短时间 t'≈2.1 s（1 分） 17、(14 分) (1)设木板靠最大静摩擦力即滑动摩擦力产生的加速度为 am，则， am＝ ＝8m/s2（1 分）， 对铁块和木板组成的整体得： （1 分），得： =20N（1 分） (2)因 F＜ ，所以木板在静摩擦力作用下与铁块一起以加速度 a 运动（1 分）．设共同加 速度为 a；a＝ ＝4m/s2（1 分） 设向右运动第一次与挡板碰撞前经历的时间为 t，则 x0＝ at2（1 分） 解得 t＝0.5 s（1 分）； (3)设木板与挡板碰前，木板与物块的共同速度为 v1，则 v1＝at，解得 v1＝2 m/s（1 分）， 木板第一次与挡板碰撞前瞬间撤去外力，物块以速度 v1 向右做减速运动，加速度大小为 a1， 木板与挡板碰撞后以速度 v1 向左做减速运动，木板与木块相对滑动，则木板加速度大小为 am， 设板速度减为零经过的时间为 t1，向左运动的最远距离为 x1，则 μmg＝ma1 v1＝amt1 x1＝ 解得 a1＝2 m/s2，t1＝0.25 s，x1＝0.25 m， 当板速度向左为零时，设铁块速度为 v1′，则 v1′＝v1－a1t1， 设再经过时间 t2 铁块与木板达到共同速度 v2，木板向右位移为 x1′，则 v2＝v1′－a1t2，v2＝amt2，x1′＝ amt， 解得 v1′＝1.5 m/s，t2＝0.15 s，v2＝1.2 m/s，x1′＝0.09 m，（1 分） 因为 x1′＜x1，所以木板与铁块达到共速后，将以速度 v2 运动，再次与挡板碰撞．以后 多次重复这些过程最终木板停在挡板处（1 分）． 以木板和铁块系统为研究对象，根据能量守恒 μmgS＝ (m＋M) （2 分） 设木板长为 L，解得 L＝2S=2.5 m（2 分）.