江苏省南京市溧水区三校联考2020届高三物理上学期期中试卷（附解析Word版）

2019-2020 第一学期期中考试 高 三 物 理 一、单项选择题：本题 5 小题，每小题 3 分，共 15 分。在每小题给出的四个选项中，只有一 个选项正确，选对的得 3 分，选错或不答的得 0 分。 1.北京时间 6 月 23 日凌晨，2018 年国际田联世界挑战赛马德里站如期举行。如图所示，苏炳 添在 百米大战中，以 9.91s 获得冠军，再次平了亚洲记录，成为当之无愧的“亚洲第一飞 人”。据悉 苏炳添的起跑反应时间是 0.138s，也是所有选手中最快的一个。下列说法正确的 是 A. 苏炳添 起跑反应时间 0.138s，指的是时刻 B. 在研究苏炳添的起跑技术动作时可以将他看作质点 C. 苏炳添这次比赛的平均速度大小约为 10.09 m/s D. 以其他运动员为参照物，苏炳添总是静止的 【答案】C 【解析】 【分析】 当物体的大小和形状在所研究的问题中可以忽略时，物体可以看作质点；平均速度等于位移 与时间的比值。 【详解】苏炳添的起跑反应时间 0.138s，指的是时间，故 A 错误；研究起跑动作时，运动员 的肢体动作是不能忽略的；故大小和形状不能忽略；不能看作质点，故 B 错误；苏炳添这次 比赛的平均速度大小约为 ，故 C 正确；以其他运动员为参照 物，苏炳添不一定是静止的，故 D 错误。所以 C 正确，ABD 错误。 【点睛】本题考查质点、平均速度、参考系等内容，要注意明确平均速度和瞬时速度的区别， 瞬时速度可以精确描述物体的运动状态，而平均速度只能粗略地描述物体的运动。 的 100 / 10.09 /9.91 xv m s m st = = = 2.一粒石子和一泡沫塑料球以相同初速度同时竖直向上抛出，泡沫塑料球受到的空气阻力大 小与其速度大小成正比．忽略石子受到的空气阻力，石子和塑料球运动的速度 v 随时间 t 变 化的图象如图所示，其中可能正确的是( ) A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 忽略石子受到的空气阻力，石子只受重力，加速度恒为 g，v-t 图象是向下倾斜的直线.对于 泡 沫 塑 料 球 ， 根 据 牛 顿 第 二 定 律 得 ： 上 升 过 程 有 ， 下 降 过 程 有 ，又 ，得 ，则上升过程中，随着 v 的减小，a 减小； ，则下降过程中，随着 v 的增大，a 减小；所以 a 不断减小，方向不变，故 ABC 错误，D 正确；故选 D. 3.如图所示，质量分别为 2m 和 3m 的两个小球置于光滑水平面上，且固定在劲度系数为 k 的 轻质弹簧的两端。现在质量为 2m 的小球上沿弹簧轴线方向施加大小为 F 的水平拉力，使两球 一起做匀加速直线运动，则此时弹簧的伸长量为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据牛顿第二定律，对整体有 对质量为 3m 的小球： mg f ma+ = 上 mg f ma− = 下 f kv= kva g m = +上 kva g m = −下 5 F k 3 5 F k 2 5 F k F k 5F ma= 联立解得，弹簧的弹力大小为 根据胡克定律可得 则此时弹簧的伸长量为： 故 B 正确。 4.如图所示的几种情况中，不计绳、弹簧测力计、各滑轮的质量，不计一切摩擦，物体质量 都为 m，且均处于静止状态，有关角度如图所示．弹簧测力计示数 FA、FB、FC、FD 由大到小的 排列顺序是（ ） A. FD＞FB＞FA＞FC B. FD＞FC＞FB＞FA C. FB＞FD＞FA＞FC D. FC＞FD＞FB＞FA 【答案】A 【解析】 【详解】对 A 图中的 m 受力分析，m 受力平衡，根据平衡条件得： 解得 3F ma=弹 3 5F F=弹 3 5kx F= 3 5 Fx k = 2 cos45AF mg° = 2 2A mgF = 对 B 图中的 m 受力分析，m 受力平衡，根据平衡条件得： 对 C 图中的 m 受力分析，m 受力平衡，根据平衡条件得： 对 D 图中的 m 受力分析，m 受力平衡，根据平衡条件得： 解得： 所以有 ，故 A 正确。 5.如图所示，套在竖直细杆上的轻环 A 由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物 B 相连，施加 外力让 A 沿杆以速度 v 匀速上升，从图中 M 位置上升至与定滑轮的连线处于水平 N 位置，已 知 AO 与竖直杆成 θ 角，则（  ） A. 刚开始时 B 的速度为 B. A 匀速上升时，重物 B 也匀速下降 C. 重物 B 下降过程，绳对 B 的拉力大于 B 的重力 D. A 运动到位置 N 时，B 的速度最大 【答案】C 【解析】 【详解】A.对于 A，它的速度如图中标出的 v，这个速度看成是 A 的合速度，其分速度分别是 ，其中 就是 B 的速率（同一根绳子，大小相同），故刚开始上升时 B 的速度 ， 故 A 不符合题意； B.由于 A 匀速上升， 在增大，所以 在减小，故 B 不符合题意； C .B 做减速运动，处于超重状态，绳对 B 的拉力大于 B 的重力，故 C 符合题意； BF mg= 1sin30 2CF mg mg°= = 2 cos75DF mg° = 2cos75D mgF °= D B A CF F F F> > > cos v θ a bv v、 av cosBv v θ= θ Bv D.当运动至定滑轮的连线处于水平位置时 ，所以 ， 故 D 不符合题意。 二、多项选择题：本题 5 小题，每小题 4 分，共 20 分。在每小题给出的四个选项中有多个选 项正确，全选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错或不答的得 0 分。 6.2016 年 10 月 17 日，“神舟十一号”飞船载着景海鹏和陈冬两名宇航员顺利飞入太空。下 面关于飞船与火箭上天的情形，其中叙述正确的是(  ) A. 火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上 的推力 B. 火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力 C. 火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力 D. 飞船进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．火箭尾部向外喷气，喷出的气体对火箭产生一个反作用，从而让火箭获得了向 上的推力，故 A 正确、B 错误； C．火箭飞出大气层后，虽然没有空气，火箭向后喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反 作用力，使火箭获得了向前的推力，故 C 错误； D．火箭飞出大气层进入运行轨道之后，还受重力，同时对地球产生吸引力，所以与地球之间 仍然存在一对作用力与反作用力，故 D 正确。 7.如图所示，倾角为 θ 的斜面体 C 置于水平面上，B 置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑 轮与 A 相连接,连接 B 的一段细绳与斜面平行，A、B、C 都处于静止状态．则（ ） A. B 受到 C 的摩擦力可能为零 B. C 受到水平面的摩擦力一定为零 C. 不论 B、C 间摩擦力大小、方向如何，水平面对 C 摩擦力方向一定向左 D. 水平面对 C 的支持力与 B、C 的总重力大小相等 【答案】AC 的 90θ = ° 0Bv = 【解析】 【详解】对 B 受力分析，B 受重力、绳的拉力 mAg、斜面对 B 的支持力，B 与 C 的摩擦力待定。 若 ,则 B 与 C 间无摩擦力；若 ，则摩擦力沿斜面向下；若 则 B 与 C 间的摩擦力沿斜面向上；由上述分析知 A 对。把 BC 视为整体分析 知 C 一定受到水平向左的摩擦力，水平面对 C 的支持力小于 BC 的重力，故 BD 错 C 对。 【点睛】物体受到的外力发生变化时，物体受到的摩擦力的种类就有可能发生突变．解决这 类问题的关键是：正确对物体受力分析和运动状态分析，从而找到物体摩擦力的突变“临界 点”． 8.如图所示，质量为 m 的小球置于立方体的光滑盒子中，盒子的边长略大于小球的直径．某 同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为 R 的匀速圆周运动．已知重力加速度为 g，空气阻力不 计，要使在最高点时盒子与小球之间作用力大小恰为 mg，则 (  ) A. 该盒子做匀速圆周运动的周期等于 B. 该盒子做匀速圆周运动的周期等于 C. 盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小等于 2mg D. 盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小等于 3mg 【答案】BD 【解析】 【详解】AB.盒子在最高点时，对小球有 FN＋mg＝ ＝2mg T＝ 解得 2 R g π 2R g π 2mv R 2 R v π v＝ T＝π 选项 A 错误，B 正确； CD.盒子在最低点时，对小球有 FN′－mg＝ 解得 FN′＝3mg 选项 C 错误，D 正确． 9.如图，内壁光滑的细圆管一端弯成半圆形 APB，与光滑的直轨道 BC 连接，水平放置在桌面 上并固定。半圆形 APB 半径 R=1.0m，BC 长 L=1.5m，桌子高度 h=0.8m，质量 1.0kg 的小球以 一定的水平初速度从 A 点沿过 A 点的切线射入管内，从 C 点离开管道后水平飞出，落地点 D 离点 C 的水平距离 s=2m，不计空气阻力，g 取 10m/s2。则以下分析正确的是：（  ） A. 小球做平抛运动的初速度为 10m/s B. 小球在圆轨道 P 点的角速度 ω=10rad/s C. 小球在 P 点的向心加速度为 a=25m/s2 D. 小球从 B 运动到 D 的时间为 0.7s 【答案】CD 【解析】 【详解】A.根据 得： . 则小球平抛运动的初速度为： ; 2gR 2R g 2mv R 21 2h gt= 2 2 0.8s 0.4s10 ht g ×= = = 0 2 m/s 5m/s0.4 sv t = = = 故 A 错误. B.小球在圆轨道 P 点的角速度为： ; 故 B 错误. C．小球在 P 点的向心加速度为： . 故 C 正确. D．小球在 BC 段的时间为： ， 则小球从 B 运动到 D 的时间为 0.3+0.4s=0.7s;故 D 正确. 三、简答题：本题分必做题(第 10、11、12 题)和选做题(第 13 题)两部分，共 42 分．请将解 答填写在相应的位置。 10.“探究力的平行四边形定则”的实验如图甲所示，其中 A 为固定橡皮筋的图钉，O 为橡皮 筋与细线的结点，OB 和 OC 为细绳，图乙所示是在白纸上根据实验结果画出的图。 (1)某同学的实验操作主要步骤如下： A.在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上； B.用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的 A 点，在橡皮筋的另一端拴上两条细绳，细绳的另一 端系着绳套； C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点到达某一位 置 O，记录下 O 点的位置，读出两个弹簧测力计的示数； D.按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力 和 的图示，并用平行四边 形定则求出合力 F； 0 5 rad/s 5rad/s1 v R ω = = = 2 2 20 25 m/s 25m/s1 va R = = = 0 0.3sLt v ′ = = 1F 2F E.只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮筋使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳 的方向，按照同一标度作出这个力 的图示； F.比较力 和 F 的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。 上述步骤中，有重要遗漏的步骤的序号是______。 (2)该实验中某弹簧测力计显示的读数如图所示，其大小是________N。 (3)图乙中的______是力 F1 和 F2 合力的理论值；______是力 F1 和 F2 合力的实际测量值。 (4)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是______。 A．两个分力之间的夹角越大越好 B．橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上 C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行 D．拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些。 【答案】 (1). CE (2). 4.20 (3). F (4). F′ (5). CD 【解析】 【详解】(1)[1]本实验为了验证力的平行四边形定则，采用的方法是作力的图示法，作出合 力和理论值和实际值，然后进行比较，得出结果。所以，实验时，除记录弹簧秤的示数外， 还要记下两条细绳的方向，以便确定两个拉力的方向，这样才能作出拉力的图示。步骤 C 中 未记下两条细绳的方向；步骤 E 中未说明把橡皮条的结点拉到位置 O； (2)[2]根据题意，弹簧测力计的读数为 4.20N； (3)[3][4]F1 与 F2 合成的理论值是通过平行四边形定则算出的值，而实际值是单独一个力拉 O 点的时的值，因此 F′是 F1 与 F2 合成的实际值，F 是 F1 与 F2 合成的理论值 (4)[5]A．画平行四边形时，夹角大的话画出的平行四边形就会准些，而不是要求夹角越大越 好，故 A 错误； B．实验值并不需要橡皮筋与两绳夹角的平分线在同一直线上，即两绳上的拉力可以不相等， 故 B 错误； C．作图时，我们是在白纸中作图，做出的是水平力的图示，若拉力倾斜，则作出图的方向与 实际力的方向有有较大差别，同时为了减小因摩擦造成的误差，故应使各力尽量与木板面平 行，故 C 正确； 'F 'F D．为了方便而且更加准确确定力的方向，操作时可以使绳套细且长一些，标记同一细绳方向 的两点要远些，故 D 正确。 11.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如下图所示。 (1)下列说法正确的是_____________。 A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力 B．小车释放前应靠近打点计时器，且先释放小车后接通打点计时器的电源 C．本实验砝码及砝码盘 B 的质量应远大于小车 A 的质量 D． 用图象探究加速度与质量关系时，应作 图象 (2)某同学将长木板右端适当垫高，其目的是_____________。但他把长木板的右端垫得过高， 使得倾角过大．用 a 表示小车的加速度，F 表示细线作用于小车的拉力．他绘出的 a - F 关系 图象是______ A. B. C. 在 1 A a m − D. (3)打点计时器使用的交流电频率 f＝50Hz。下图是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、 B、C、D、E 每两点之间还有 4 个点没有标出。则 C 点的速度为_________m/s；根据纸带所提 供的数据，算得小车的加速度大小为______m/s2（结果均保留两位有效数字）。 【答案】 (1). D (2). 平衡摩擦力 (3). C (4). 0.21 (5). 0.60 【解析】 【详解】(1)[1]A．实验前要平衡摩擦力，每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，故 A 错误；B．为了充分利用纸带小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源，然后再释放 小车，故 B 错误； C．在砝码及砝码盘 B 的质量远小于小车 A 的质量时，小车受到的拉力近似等于砝码及砝码盘 受到的重力，故 C 错误； D．应用图象法处理加速度与质量关系实验数据时，为了直观，应作 图像，故 D 正确。 (2)[2]将长木板右端适当垫高，其目的是平衡摩擦力； [3]把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大，则拉力为零时，具有加速度，故 C 正确； (3)[4]利用匀变速直线运动的平均速度等于时间中点的瞬时速度可得 [5]利用逐差法可得 12.以下说法中符合史实的是（ ） A. 汤姆孙通过实验发现了质子 B. 贝可勒尔通过实验发现了中子 C. 卢瑟福通过实验提出了原子的核式结构模型 D. 查德威克发现了天然放射现象说明原子具有复杂的结构 1 A a m − 2 3 0.0241 0.0183 m / s 0.21m / s2 2 0.1C s sv T + += = ≈× 24 3 2 1 2 ( ) ( ) 0.60m / s4 s s s sa T + − += = 【答案】C 【解析】 【详解】A．汤姆孙通过实验发现了电子，卢瑟福通过实验发现了质子，故 A 错误； B．查德威克通过实验发现了中子，故 B 错误； C．卢瑟福通过 α 粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故 C 正确； D．贝克勒尔发现了天然放射现象说明原子具有复杂结构，故 D 错误。 13.下列说法中正确的是（ ） A. 布朗运动是指在显微镜下观察到的液体分子的无规则运动 B. 叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用 C. 不具有规则几何形状的物体一定不是晶体 D. 氢气和氮气的温度相同时，它们分子的平均速率相同 【答案】AB 【解析】 【详解】A．布朗运动是指在显微镜下观察到 悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，故 A 错误； B．由于液体表面张力的作用使叶面上的小露珠的表面积有最小的趋势，所以呈球形，故 B 正 确； C．多晶体不具有规则几何形状，故 C 错误； D．氢气和氮气的温度相同时，它们分子的平均动能相同，由于它们的分子质量不同，所以它 们分子的平均速率不相同，故 D 错误。 四、计算题：本题共 3 小题，共 47 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． 14.如图所示，一质量为 m 的物块在与水平方向成 θ 的力 F 的作用下从 A 点由静止开始沿水 平直轨道运动，到 B 点后撤去力 F，物体飞出后越过“壕沟”落在平台 EG 段。已知物块的质 量 m=1 kg，物块与水平直轨道间的动摩擦因数为 μ=0.5，AB 段长 L=10 m，BE 的高度差 h=0.8 m，BE 的水平距离 x=1.6 m。若物块可看作质点，空气阻力不计，g 取 10m/s2。 (1)要越过“壕沟”，求物块在B 点最小速度 v 的大小； (2)在第(1)问的条件下，计算物块落到平台时的瞬时速度 v′； (3)若 θ= ，为使物块恰好越过“壕沟”，求拉力F 的大小。 的 37° 【答案】(1)4m/s (2)4 m/s 与水平方向呈 角斜向右下方 (3)5.27N 【解析】 【详解】(1)由 B 点做平抛运动恰好落到 E 点时，在 B 点有最小速度 v，根据平抛运动位移公 式： 代入数据解得：t=0.4s，v=4m/s (2) 水平速度为 竖直方向速度为 由运动的合成有 方向呈 角斜向右下方。 (3)在 AB 段，对物体进行受力分析，根据动能定理： 代入数据解得：F=5.27N。 15.四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前正得到越来越广泛的应用。一 架质量 m=2 kg 的无人机，其动力系统所能提供的最大升力 F=36 N，运动过程中所受空气阻力 大小恒为 f=4 N。(g 取 10 m／s2) 2 45° 21 2h gt= x vt= xv v= y gt=v 2 2( ) 4 2m / sv v gt =′ = + 45° 21cos37 ( sin37 ) 2FL mg F L mvµ° °− − = (1)无人机在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞。求在 t=5s 时离地面的高度 h； (2)当无人机悬停在距离地面高度 H=100m 处，由于动力设备故障，无人机突然失去升力而坠 落。求无人机坠落到地面时的速度 v； (3)接(2)问，无人机坠落过程中，在遥控设备的干预下，动力设备重新启动提供向上最大升 力。为保证安全着地（到达地面时速度为零），求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间 t1。 【答案】（1）75m（2）40m/s （3） 【解析】 【详解】（1）由牛顿第二定律 F﹣mg﹣f=ma 代入数据解得 a=6m/s2 上升高度 代入数据解得 h=75m． （2）下落过程中 mg﹣f=ma1 代入数据解得 落地时速度 v2=2a1H， 代入数据解得 v=40m/s （3）恢复升力后向下减速运动过程 F﹣mg+f=ma2 代入数据解得 设恢复升力时的速度为 vm，则有 由 vm=a1t1 代入数据解得 ． 16.古代战场上人们设计了如图所示的自动投石装置，其左端固定一弹簧，A 为放入石块口，BC 是一长为 1.5R 的竖直细管，上半部 CD 是半径为 R 的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向。 投石时，每次总将弹簧长度压缩到相同位置后锁定，在弹簧右端放置一块石头，解除锁定， 弹簧可将石头向右弹射出去。在某次投放时，将质量为 m 的石块放入该装置中，解除锁定后 5 5 s3 石块到达管口 D 时，对管壁的作用力恰好为零。不计石块在运动过程中的机械能损失，且锁 定和解除锁定时，均不改变弹簧的弹性势能。已知重力加速度为 g。求： (1)该石块到达管口 D 时的速度大小 v1； (2)弹簧被锁定时的弹性势能 Ep； (3)已知山坡与水平地面相距 2R，若使该投石管绕中轴线 OO′在 角的范围内来回缓慢转动， 每次弹射时只放置一块石头，石块的质量在 m 到 m 之间变化，持续投放足够长时间后，石块 能够落到水平地面的最大面积 S 是多少？ 【答案】(1) (2)3mgR (3) 【解析】 【详解】(1)石块到管口 C 时做圆周运动的向心力完全由重力提供，则： 解得： (2)弹簧的弹性势能全部转化为石块的机械能，由机械能守恒定律有： 解得： (3)不考虑因缓慢转动装置对石块速度大小的影响，质量为 m 的石块离开管口后做平抛运动， 设经过 t 时间落到水面上，离 OO′的水平距离为 x1，由平抛运动规律有 90° 2 3 gR 233 π4 R 2 1vmg m R = 1v gR= 2 P 1 1(1.5 ) 2E mg R R mv= + + P 3E mgR= 解得： 当石块的质量为 时，设其到达管口 C 时速度大小为 v2，由机械能守恒定律有： 解得： 质量为 的石块落到水面上时，设离 OO′的水平距离为 x2，则有 解得： 石块能够落到水面的最大面积为 17.2012 年 9 月 25 日我国首艘航母“辽宁舰”正式服役．可控核反应堆是驱动航空母舰的理 想设备，其工作原理是利用重核裂变反应释放出大量核能获得动 力． 是若干核反应的一种，其中 为中子，X 为待求粒子，y 为 X 的个数，则 X 是__________________(填“质子”“中子”或“电子”)， y=__________________． 【答案】 (1). 中子 (2). 3 【解析】 【详解】略 18.一质量为 0.5kg 的小球 A 以 2.0m/s 的速度和静止于光滑水平面上质量为 1 kg 的另一大小 214.5 2R gt= 1 1x v t R= + 1 4x R= 2 3 m 2 P 2 2 1 2(1.5 )3 2 3E mg R R mv= + + × 2 2v gR= 2 3 m 2 2x v t R= + 2 7x R= 2 2 2 2 1 1 33(π π ) π4 4S x x R= − = 235 1 141 92 92 0 56 36U n Ba Kr Xy+ → + + 1 0 n 相同的小球 B 发生正碰，碰撞后它以 0.2m/s 的速度反弹．求： ①原来静止小球获得的速度大小为__________________； ②碰撞过程中损失的机械能为__________________． 【答案】 (1). 1.1m/s (2). 0.385J 【解析】 【详解】略 19.如图所示，用横截面积为 S 的活塞在气缸内封闭一定质量的空气，活塞质量为 m。在活塞 上施加恒力 F 缓慢推动活塞，使气体体积减小。 (1)设上述过程中气体温度保持不变，则气缸内的气体压强______(选填“增大”、“减小”或 “不变”)，按照分子动理论从微观上解释，这是因为_______; (2) 设上述过程中活塞下降的最大高度为 Δh，气体放出的热量为 Q，外界大气压强为 p0，试 求此过程中被封闭气体内能的变化 ΔU_________. 【答案】 (1). 增大 (2). 体积减小，分子 密集程度增大，单位时间内撞击单位面积 的分子数增多 (3). 【解析】 【详解】略 的 0U p s mg F h Q∆ ∆= + + -（ ）