湖北省四校2020届高三物理上学期期中联考试卷（附解析Word版）

2019-2020 学年湖北省四校（襄州一中、枣阳一中、宜城一中、曾都一中）联考高三（上）期 中物理试卷 一、单选题 1.下列叙述中正确的是 A. 我们所学过的物理量：速度、加速度、位移、路程都是矢量 B. 国际单位制中力学中的基本单位是米、秒、牛 C. 通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是弹力 D. 任何有规则形状的物体,它的重心一定与它的几何中心重合,且也一定在物体内 【答案】C 【解析】 【详解】A.速度、加速度、位移、力都是既有大小，又有方向的物理量，它们的运算都使用 平行四边形定则，使用都是矢量，但路程只有大小没有方向，是标量。故 A 错误； B.国际单位制中，kg、m、s 是三个基本单位，牛是导出单位。故 B 错误； C.通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是弹力，故 C 正确； D.任何有规则形状的质量分布均匀的物体，它的重心一定与它的几何中心重合，但不一定在 物体内。故 D 错误。 2.如图所示，一质量为 m 物体系于轻弹簧 l1 和细线 l2 上，l1 的一端悬挂在天花板上，与竖 直方向夹角为 θ，l2 水平拉直，物体处于平衡状态。重力加速度大小为 g，下列说法正确的 是 A. 轻弹簧拉力大小为 B. 轻绳拉力大小为 C. 剪断轻绳瞬间,物体加速度大小为 D. 剪断轻弹簧瞬间,物体加速度大小为 【答案】A 【解析】 的 cos mg θ tan mg θ tan g θ cos g θ 【详解】AB.物体处于平衡状态时，物体受力如图所示： 由平衡条件得轻弹簧拉力大小为： F= 轻绳拉力大小为： T=mgtanθ 故 A 正确，B 错误； C.剪断轻绳瞬间，弹簧的弹力不能突变，此瞬间物体的合力大小等于 T，由牛顿第二定律得： mgtanθ=ma 解得加速度为： a=gtanθ 故 C 错误； D.剪断轻弹簧的瞬间，绳子上的力发生突变，变为零，故物体只受重力作用，加速度： a=g 故 D 错误。 3.一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由 N 向 M 行驶，速度逐渐减小，如图所示，A、B、C、 D 分别画出了汽车转弯时所受合力 F 的四种方向，其中正确的是（ ） A. B. C. D. cos mg θ 【答案】B 【解析】 【分析】 汽车在水平的公路上转弯，所做的运动为曲线运动，故在半径方向上合力不为零且是指向圆 心的；又是做减速运动，故在切线上合力不为零且与瞬时速度的方向相反，分析这两个力的 合力，即可得出结论． 【详解】汽车从 N 点运动到 M，曲线运动，必有些力提供向心力，向心力是指向圆心的；汽车 同时减速，所以沿切向方向有与速度相反的合力；向心力和切线合力与速度的方向的夹角要 大于 90°，所以选项 ACD 错误，选项 B 正确。故选 B。 【点睛】解决此题关键是要沿半径方向上和切线方向分析汽车的受力情况，在水平面上，减 速的汽车受到水平的力的合力在半径方向的分力使汽车转弯，在切线方向的分力使汽车减速， 知道了这两个分力的方向，也就可以判断合力的方向了． 4.如图所示，置于竖直面内的光滑金属圆环半径为 r，质量为 m 的带孔小球穿于环上，同时有 一长为 r 的细绳一端系于圆环最高点，另一端系小球，当圆环以角速度 绕竖直直径 转动时，下列说法正确的是 A. 细绳对小球的拉力可能小于小球重力 B. 圆环对小球的作用力可能大于小球重力 C. 圆环对小球的作用力一定小于重力 D. 细绳和圆环对小球 作用力大小可能相等 【答案】C 【解析】 的 ( )0ω ω ≠ 【详解】绳长等于圆半径，可知绳与竖直方向夹角为 θ=60°，以小球为研究对象，可能受到 重力、支持力和绳子拉力作用，将拉力 F 和支持力 N 进行正交分解，如图所示： 根据平衡条件，竖直方向有： Fcosθ+Ncosθ=mg① 水平方向有： Fsinθ-Nsinθ=mRω2② 其中 R=rsinθ③ 联立解得： F=mg+ mrω2 N=mg- mrω2 AB. ，细绳对小球拉力一定大于小球的重力，故 AB 错误； C.已知： N=mg- mrω2 则圆环对小球的作用力一定小于重力，故 C 正确； D.根据以上分析可知细绳和圆环对小球的作用力大小一定不相等，故 D 错误。 5.科学家发现太阳系外行星“比邻星 b”可能适合人类生存。“比邻星 b”绕“比邻星”的运 动以及地球绕太阳的运动都可看成是做匀速圆周运动。观测发现：“比邻星 b”与“比邻星” 1 2 1 2 0ω ≠ 1 2 0ω ≠ 之间的距离是地日距离的 k 倍，“比邻星”的质量是太阳质量的n 倍，则在相等的时间内，“比 邻星 b”与“比邻星”的连线扫过的面积和地球与太阳的连线扫过的面积的比值是 A. 1：1 B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】“比邻星 b”绕“比邻星”或地球绕太阳时，都是万有引力提供向心力，则： 所以： ① 扇形的面积公式： S= = ② 联立可得： 所以在相等的时间内，“比邻星 b”与“比邻星”的连线扫过的面积和地球与太阳的连线扫过 的面积的比值是： = = 故选 D。 6.如图所示，物块 M 在静止的足够长的传送带上以速度 匀速下滑，传送带突然启动，方向 如图中箭头所示，在此传送带的速度由零逐渐增加到 后匀速运动的过程中，则以下分析正 确的是 A. M 下滑的速度不变 k n n k nk 2 2 GM m mv R R =中心 GMv R = 1 2 LR 2 vt R⋅ 2 tS GM R= ⋅ ⋅ bS S 1 2 bM R M R⋅ nk 0v 02v B. M 开始在传送带上加速到 后向下匀速运动 C. M 先向下匀速运动，后向下加速，最后沿传送带向下匀速运动 D. M 受的摩擦力方向始终沿传送带向上 【答案】C 【解析】 【详解】传送带静止时，物体匀速下滑，故 ，当传送带转动时，由于传送带 速度大于物块的速度，故物块受到向下的摩擦力，根据受力分析可知，物体向下做加速运动， 当速度达到传送带速度，物块和传送带具有相同的速度匀速下滑，故 C 正确． 【点睛】解决本题 关键通过分析 M 所受摩擦力的大小，判断出摩擦力和重力沿斜面的分力 相等，然后判断出物体的运动特点． 二、多选题 7.如图所示，在倾角为 θ 的固定的光滑斜面上有一轻质弹簧，其一端固定在斜面下端的挡板 上，另一端与质量为 m 的物体接触（未连接），物体静止时弹簧被压缩了 x0．现用力 F 缓慢沿 斜面向下推动物体，使弹簧在弹性限度内再被压缩 3x0 后保持物体静止，撤去 F 后，物体沿斜 面向上运动的最大距离为 8x0．已知重力加速度为 g，则在撤去 F 后到物体上升到最高点的过 程中，下列说法正确的是 A. 物体的机械能守恒 B. 弹簧弹力对物体做功的功率一直增大 C. 弹簧弹力对物体做的功为 D. 物体从开始沿斜面向上运动到速度最大的过程中克服重力做的功为 【答案】CD 【解析】 【详解】A.以物体为研究对象（不包括弹簧），物体除了重力做功外，还有弹力对它做功，所 以物体的机械能不守恒，故 A 错误。 B.物体受到的弹力会逐渐减小到零，弹力的功率最终为零，所以弹簧弹力对物体做功的功率 并非一直增大，故 B 错误。 的 的 02v sinmg fθ = 0 sin8mgx θ 0 sin3mgx θ C.根据功能关系，弹簧弹力对物体做的功等于物体重力势能的增加，则有： W 弹=mgh=mg•8x0sinθ=8mgx0sinθ 故 C 正确。 D.物体静止时弹簧被压缩了 x0．此时重力沿斜面向下的分力和弹簧的弹力平衡，加速度为零， 速度达到最大值，重力做功： WG=3mgx0sinθ 故 D 正确。 8.如图所示，A、B 两点在同一条竖直线上，B、C 两点在同一条水平线上。现将甲、乙、丙三 小球分别从 A、B、C 三点水平抛出，若三小球同时落在水平面上的 D 点，则以下关于三小球 运动的说法中正确的是(  ) A. 三小球在空中的运动时间一定是 t 乙＝t 丙>t 甲 B. 三小球抛出时的初速度大小一定是 v 甲＞v 乙＞v 丙 C. 甲小球先从 A 点抛出，丙小球最后从 C 点抛出 D. 从 A、B、C 三点水平抛出的小球甲、乙、丙落地时的速度方向与水平方向之间夹角一定满 足 θ 丙＞θ 乙＞θ 甲 【答案】ABD 【解析】 【详解】A.三个小球都做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，由 得 ，知平抛运动的时间由下落的高度决定，所以有 t 乙=t 丙＞t 甲；故 A 正确. B.因为甲、乙的水平位移相等，且大于丙的水平位移，根据 x=v0t 和 t 乙=t 丙＞t 甲，得 v 甲＞ v 乙＞v 丙．故 B 正确. C.三个小球同时落在水平面上的 D 点，因此甲小球先从 A 点抛出，乙丙两球同时抛出，故 C 21 2h gt= 2ht g = 错误. D.小球落地时的速度方向与水平方向之间夹角的正切为 ， 因为 t 乙=t 丙＞t 甲，v 甲＞v 乙＞v 丙，所以得 θ 丙＞θ 乙＞θ 甲；故 D 正确. 9.在遇到暴雨、雾霾等恶劣天气时，高速公路上能见度不足 100m。在这样的恶劣天气时，甲、 乙两汽车在一条平直的单行道上，乙在前、甲在后同向行驶。某时刻两车司机同时听到前方 有事故发生的警笛提示，同时开始刹车，结果两辆车发生了碰撞。图示为两辆车刹车后若不 相撞的 v-t 图象，由此可知 A. 刹车过程中甲车的加速度是乙车加速度的 2 倍 B. 两车可能在刹车后的 20s 至 25s 之间的某时刻发生相撞 C. 两辆车一定在刹车后的 20s 之内的某时刻发生相撞 D. 两车刹车时相距的距离一定小于 90m 【答案】AC 【解析】 【详解】A.根据速度时间图线的斜率表示加速度，可得甲车的加速度大小为： a1= m/s2=1m/s2 乙车的加速度大小为： a2= m/s2=0.5m/s2 所以刹车过程中甲车的加速度是乙车加速度的 2 倍，故 A 正确。 BC.根据位移时间关系知 t=20s 时，甲车的位移为： x 甲=v 甲 t- a1t2=25×20- ×1×202=300m 乙车的位移为： 0 0 tan yv gt v v θ = = 25 25 15 30 1 2 1 2 x 乙=v 乙 t- a2t2=15×20- ×0.5×202=200m 则有： △x=x 甲-x 乙=300m-200m=100m 因为速度相等相等后，若不相撞，两者之间的距离逐渐增大，不可能再撞，可知两辆车一定 是在刹车后的 20s 之内的某时刻发生相撞的，故 C 正确，B 错误。 D.因为两车速度相等时间距最大，而两车不发生碰撞，则两车刹车时相距的距离一定大于 100m， 故 D 错误。 10.一质量为 m 的物体静止在水平地面上,在水平拉力 F 的作用下开始运动,在 0~6s 内其速度 与时间关系图象和拉力的功率与时间关系图象如图所示,取 g=10m/s2,下列判断正确的是 ( ) A. 拉力 F 的大小为 4N,且保持不变 B. 物体的质量 m 为 2kg C. 0~6s 内物体克服摩擦力做功 24J D. 0~6s 内拉力做的功为 156J 【答案】BD 【解析】 【详解】A、在 0-2s 内物体做加速运动，2-6s 内做匀速运动，由受力分析可知，拉力不恒定， 故 A 错误； B、在 2-6s 内 P=Fv， ，故 f=F=4N，在甲图中 ， 由牛顿第二定律可知 F′-f=ma，在 2s 末，P′=F′v，联立解得 m=2kg，F′=10N，故 B 正确； C、由图象可知在 0-6s 内通过的位移为 x=30m，故摩擦力做功为 Wf=fx=4×30=120J，故 C 错误； D、由动能定理可知 ， ，故 D 正确； 故选 BD。 三、实验题 1 2 1 2 P 24F= = N=4NV 6 2 26a= / 3 /2 v m s m st ∆ = =∆ 21 2fW W mv− = 2 21 1 2 6 120 1562 2fW mv W J J= + = × × + = 11.如图 1 所示为用光电门测定钢球下落时受到的阻力的实验装置。直径为 d、质量为 m 的钢 球自由下落的过程中，先后通过光电门 A、B，计时装置测出钢球通过 A、B 的时间分别为 tA、 tB．用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度，测出两光电门间的距 离为 h，当地的重力加速度为 g。 （1）如图 2 用螺旋测微器测量钢球的直径，读数为______mm。 （2）钢球下落过程中受到的空气平均阻力 Ff=______（用题中所给物理量符号来表示）。 （3）本题用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度，但从严格意义 上讲是不准确的，实际上钢球通过光电门的平均速度______（选填“＞”或“＜”）钢球球心 通过光电门的瞬时速度。 【答案】 (1). 12.985 (2). mg-m (3). ＜ 【解析】 【详解】（1）[1]固定刻度读数为：12.5mm，可动刻度上读数为 48.5×0.01=0.485mm，所以最 终读数为：12.985mm； （2）[2]根据平均速度公式可得，小球经过两光电门 速度分别为： vA= vB= 则对下落 h 过程分析，由速度和位移关系可知： =2ah 再由牛顿第二定律可知： mg-Ff=ma 解得阻力： 的 2 2( ) ( ) 2 B A d d t t h − A d t B d t 2 2 B Av v− Ff=mg-m （3）[3]由匀变速直线运动的规律，钢球通过光电门的平均速度等于中间时刻的瞬时速度， 而球心通过光电门的中间位移的速度大于中间时刻的瞬时速度，因此钢球通过光电门的平均 速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度。 12.用如图 1 所示装置探究钩码和小车（含砝码）组成的系统的“功能关系”实验中，小车碰 到制动挡板时，钩码尚未到达地面。 （1）平衡摩擦力时，______（填“要”或“不要”）挂上钩码。 （2）如图 2 是某次实验中打出纸带的一部分。O、A、B、C 为 4 个相邻的计数点，相邻的两个 计数点之间还有 4 个打出的点没有画出，所用交流电源的频率为 50Hz．通过测量，可知打点 计时器打 B 点时小车的速度大小为______m/s。 （3）某同学经过认真、规范的操作，得到一条点迹淸晰的纸带。他把小车开始运动时打下的 点记为 O，再依次在纸带上取等时间间隔的 1、2、3、4、5、6 等多个计数点，可获得各计数 点到 O 的距离 s 及打下各计数点时小车的瞬时速度 v。如图 3 是根据这些实验数据绘出的 v2-s 图象。已知此次实验中钩码的总质量为 0.015kg，小车中砝码的总质量为 0.100kg，取重 力加速度 g=9.8m/s2，根据功能关系由图象可知小车的质量为______kg．（结果保留两位有效 数字） （4）研究实验数据发现，钩码重力做的功总略大于系统总动能的增量，其原因可能是 ______。 A.钩码的重力大于细线的拉力 B.在接通电源的同时释放了小车 C.未完全平衡摩擦力 D.交流电源的实际频率大于 50Hz 2 2( ) ( ) 2 B A d d t t h − 【答案】 (1). 不要 (2). 0.36 (3). 0.18 (4). CD 【解析】 【详解】（1）[1]小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，为了在实验中能够把 细绳对小车的拉力视为小车的合外力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，所以在平衡 摩擦力时，不挂钩码，但要连接纸带， （2）[2]相邻的两个计数点之间还有 4 个打出的点没有画出，计数点间的时间间隔为： t=0.02×5=0.1s 打 B 点的速度为： vB= = =0.36m/s （3）[3]对系统，由动能定理得： mgx= （M+m+m′）v2 整理得： v2= x v2-x 图象的斜率： k= = =1 解得： M=0.18kg （4）[4]A.钩码的重力大于拉力，钩码做匀加速运动，不影响拉力做功，故 A 错误； B.接通电源的同时释放了小车，只会使得纸带上一部分点不稳定，故 B 错误； C.长木板的右端垫起的高度过低，未完全平衡摩擦力时，则摩擦力做负功，会减小系统的机 械能，故 C 正确； D.交流电源的实际频率大于 50Hz，所用的时间为 0.02s，比真实的时间间隔大，则代入速度 公式中求出来的速度偏小，则动能偏小，故 D 正确。 四、计算题 13.据统计，40%的特大交通事故是由疲劳驾驶引起的。疲劳驾驶的危害丝毫不亚于酒驾和醉 驾。研究标明，一般人的刹车反应（从发现情况到汽车开始减速）时间 t0=0.4s，而疲劳驾驶 时人的反应时间会变长。某次实验中，志愿者在连续驾驶 4h 后，驾车以 v0=72km/h 的速度在 实验场的平直路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离为 L=43m。设汽车刹车后开 2 ACx T 210.06 1.86 102 0.1 −− ×× 1 2 2 ' mgx m m M+ + 2 ' mg m m M+ + 0.20 0.20 始滑动，已知汽车与地面间的滑动摩擦因数 μ=0.8，取 g=10m/s2，求： （1）减速运动过程中汽车的位移大小； （2）志愿者在连续驾驶 4h 后的反应时间比一般人增加了多少？ 【答案】（1）25m（2）0.5s 【解析】 【详解】（1）减速过程根据牛顿第二定律有： μmg=ma 由运动学公式得： 0-v02=2（-a）x 联立解得： x=25m （2）设志愿者的反应时间为 t′，反应时间的增加量为△t，根据运动学公式有： L-x=v0t′ 根据题意有： △t=t′-t0 联立解得： △t=0.5s 14.在某星球表面轻绳约束下的质量为 m 的小球在竖直平面内做圆周运动，小球在最高点时绳 子拉力为 F1，在最低点时绳子拉力为 F2．假设星球是均匀球体，其半径为 R，已知万有引力常 量为 G，不计一切阻力，求： （1）求星球表面重力加速度； （2）求该星球的密度。 【答案】（1） （2） 【解析】 【详解】（1）设最高点和最低点速度大小分别为 v1、v2，绳子的长度设为 L， 在最高点根据向心力公式有： ① 在最低点根据向心力公式有： 2 1 6 F F m − 2 1 8 F F mRGπ − 2 1 1 vmg F m L + = ② 最高点到最低点过程中只有重力做功，机械能守恒，有： ③ 联立①②③得： F2-F1=6mg 所以： g= （2）在星球表面重力等于万有引力，有： ④ 得： = ⑤ 联立可得： = 15.质量为 0.5kg 的小球以初速度 6m/s 从地面竖直向上抛出，上升的最大高度为 15m。若以地 面为零势能面，空气阻力大小恒定，取 g=10m/s2，求： （1）空气阻力的大小； （2）当小球动能减小为初动能的一半时，小球的重力势能的大小。 【答案】（1）1N（2）3.75J 或 1.875J 【解析】 【详解】（1）小球上升的过程，根据动能定理有： 0- mv02=-（mg+f）h 代入数据解得： f=1N （2）小球竖直向上运动时，动能减小为初动能的一半时，则有： 2 2 2 vF mg m L − = ( ) 2 2 2 1 1 12 2 2mg L mv mv⋅ = − 2 1 6 F F m − 2 Mmmg G R = G gRM 2 = ( )2 2 1 6 R F F mG − ( )2 2 1 3 3 6 4 R F FM V mG R ρ π −= = × 2 1 8 F F mRGπ − 1 2 -（mg+f）h′= - 此时小球的重力势能为： Ep1=mgh′ 代入数据解得： Ep1=3.75J 小球到达最高点后，竖直向下做加速运动，根据动能定理得： （mg-f）h″= -0 此时小球的重力势能为： Ep2=mg（h-h″） 解得： Ep2=1.875J 16.如图所示，AB 与 CD 是倾斜角为 53°的两个对称的粗糙斜面，A 与 D，B 与 C 分别位于同一 水平面上，两斜面与光滑圆弧轨道相切于 B、C 两点，E 为轨道的最低点。A、B 两点间的高度 差为 h=1.5m，圆弧轨道的半径 R=0.5m，滑块 P 的质量 m=2kg，滑块与斜面间的动摩擦因数 μ=0.05，重力加速度 g 取 10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6，求： （1）滑块 P 至少以多大的初速度 v0 从 A 点下滑，才能冲上斜面 CD 到达 D 点？ （2）若滑块 P 在 A 点由静止开始下滑，求它在两斜面上走过的总路程 S？ （3）若滑块 P 在 A 点由静止开始下滑，求其对轨道最低点 E 的最大压力和最小压力各为多少？ 【答案】（1）1.5m/s（2）50m（3）151.5N； 36N 【解析】 【详解】（1）滑块恰好到达 D 点时速度为零，根据动能定理有： -2μmgcos53°• =0- mv02 2 0 1 1 2 2 mv ⋅   2 0 1 2 mv 2 0 1 1 2 2 mv ⋅   53 h sin  1 2 得： v0= 解得： v0=1.5m/s （2）最终滑块在光滑轨道上来回运动，且到达 B 点和 C 点时速度均为零，根据动能定理有： mgh-μmgcos53°•S=0-0 解得： S=50m （3）设滑块经过 E 点时的最小速率为 v1，最小支持力为 N1；最大速率为 v2，最大支持力为 N2。 根据牛顿第二定律有： N1-mg=m N2-mg=m 根据动能定理得： mgR（1-cos53°）= mg[h+R（1-cos53°）]-μmgcos53°• = 解得： v1=2m/s v2= m/s N1=36N N2=151.5N 由牛顿第三定律知滑块对轨道 E 点的最大压力为 151.5N，最小压力为 36N。 3 ghµ 2 1v R 2 2v R 2 1 1 2 mv 53 h sin  2 2 1 2 mv 263 8