金陵中学高三物理期中试卷及答案

高三物理试卷 一、单项选择题：本题共 5 小题，每小题 3 分，共 15 分．每小题只有一个选项．．．．符合题意 1． 如图所示，质点在竖直面内绕 O 点沿顺时针方向做匀速圆周运动．S1、 S2、S3、S4 是圆周上的四个点，S1S3 是过圆心的水平线，S2S4 是过圆 心的竖直线．现质点分别在 S1、S2、S3、S4 各点离开轨道后在空中运 动一段时间落在水平地面上．若质点在空中运动时只受重力，则下列 说法正确的是（ ） A．质点在 S1 离开轨道后在空中运动的时间一定最短 B．质点在 S2 离开轨道后在空中运动的时间一定最短 C．质点在 S3 离开轨道后落到地面上的速度一定最大 D．质点在 S4 离开轨道后落到地面上的速度一定最大 2．在光滑的水平面上，有一个物体同时受到两个水平力 F1 与 F2 作 用，在第 1 s 内物体保持静止状态．若力 F1 与 F2 随时间的变化关 系如图所示，则物体（ ） A．在第 2 s 内做加速运动，加速度大小逐渐减小，速度逐渐增大 B．在第 3 s 内做加速运动，加速度大小逐渐增大，速度逐渐增大 C．在第 4 s 内做加速运动，加速度大小逐渐增大，速度逐渐增大 D．在第 5 s 末速度为零， 加速度方向与 F1 方向相同 3． 如图所示，三个同心圆是点电荷 Q 周围的三个等势面．已知这三个 圆 的半径成等差数列，A、B、C 分别是这三个等势面上的点，且这三点 在同一条电场线上．将电量为 61.6 10 Cq    的电荷从 A 点移到 C 点，电势能减少 51.92 10 J ．若取 C 点为零电势点（ 0c V），则 B 点的电势（ ） A．一定等于 6V B．一定低于 6V C．一定高于 6V D．无法确定 4． 如图所示，一不可伸长的轻绳长为 L，一端固定在 O 点，另一端系着一 个质量为 m 的小球．开始小球处于 A 点细绳恰好拉直（绳中无拉力）， 现让小球由静止自由释放，则小球运动到 O 正下方的 C 点时绳子的拉 力大小为（ ） A．4mg B．3.5mg C．3 mg D．2.5mg 5．如图所示，一根长为 L 的轻杆 OA，O 端用铰链固定，另一端固 定着一个小球 A，轻杆靠在一个质量为 M、高为 h 的物块上．若 物块与地面摩擦不计，则当物块以速度 v 向右运动时（此时杆 与水平方向夹角为θ），小球 A 的线速度大小为（ ） A． h vL 2sin B． h vL 2sin C． h vL 2cos D． h v cos 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分，每小题有多个选项．．．．符合题意．全 部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，错选或不答的得 0 分． A B C F1 F2 O t/s F/N 1 2 3 4 5 6 7 O 6． 某物体以 30m/s 的初速度竖直上抛，不计空气阻力，g=10m/s2．则 5s 内物体的（ ） A．路程为 65m B．位移大小为 25m，方向竖直向上 C．速度改变量的大小为 10m/s，方向竖直向下 D．平均速度大小为 13m/s，方向竖直向上 7． 如图所示，一个带电油滴从 O 点以初速度 v0 向右上方射入无限大的匀强电场 E 中，v0 的方向与 E 方向成α角．现测得油滴到达运动轨迹的最高点 P 时速度大小仍为 v0，则下 列说法正确的是（ ） A．P 点可能在 O 点的右上方 B．P 点可能在 O 点的左上方 C．到达最高点 P 时，重力和电场力对油滴做功的功率都为 0 D．从抛出到最高点的过程中，油滴电势能的减少量一定等 于重力势能的增加量 8．如图所示，倾角为 30°的斜面体置于水平地面上，一根不可伸长的轻绳两端分别系着小 球 A 和物块 B，跨过固定于斜面体顶端的滑轮 O（可视为质点）．A 的质量为 m，B 的质 量为 4m．开始时，用手托住 A，使 OA 段绳恰处于水平伸直状态（绳中无拉力），OB 绳 平行于斜面， 此时 B 静止不动．将 A 由静止释放，在其下摆过程中斜面体始终保持静 止．则在绳子到达竖直位置之前，下列说法正确的是（ ） A．物块 B 受到的摩擦力一直沿着斜面向上 B．物块 B 受到的摩擦力先减小后增大 C．绳子的张力一直增大 D．地面对斜面体的摩擦力方向一直水平向右 9．如图所示，在水平圆盘上沿半径方向放置用细线相连的质量均为 m 的 A、B 两个物块（可 视为质点）， A 和 B 距轴心 O 的距离分别为 rA=R，rB=2R，且 A、B 与转盘之间的最大 静摩擦力都是 fm，两物块随着圆盘转动始终与圆盘保持相对静止．则圆盘转动的角速度 从 0 逐渐缓慢增大的过程中，下列说法正确的是（ ） A． B 所受合外力大于 A 所受合外力 B．A 受到的摩擦力一直指向圆心 C．B 受到的摩擦力一直指向圆心 D． A、B 两物块与圆盘保持相对静止的最大角速度为 mR f m2 三、简答题：本题共 2 小题，共 21 分．把答案填在相应的横线上或按题目要求作答． 10．（9 分）与打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况时常用的计时仪器．如 图（甲）所示，a、b 分别是光电门的激光发射和接收装置．现利用如图（乙）所示的 装置验证“机械能守恒定律”．方法是：在滑块上安装一遮光板，把滑块放在水平放置 的气垫导轨上，通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连，连接好 1、2 两个光电门，在图示 位置释放滑块后，光电计时器记录下滑块上的遮光板先后通过两个光电门的时间分别为 △t1、 △t2．已知滑块（含遮光板）质量为 M、钩码质量为 m、两光电门间距为 s、 遮光板宽度为 L、当地的重力加速度为 g． E . v0  O A B O 30° 光电计时器 光电门 显示屏 a b 图（甲） （1）计算滑块先后通过两个光电门时的瞬时速度的表达式为 v1=________ v2=__________ （用题目中给定的字母表示）； （2）本实验中验证机械能守恒的表达式为 （用题目中给定的字母表示）． 11．（12 分）如图所示是某同学设计的“探究加速度 a 与力 F、质量 m 的关系”的实验．图 （甲）为实验装置简图，图中 A 为小车，B 为打点计时器，C 为装有砂的砂桶，D 为一 端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力 F 等于砂和砂桶总重力，小车 运动加速度 a 可由纸带求得． （1）图（乙）为某次实验得到的纸带（交流电的频率 为 50Hz），根据图中的数据求出小车加速度大小 为 m/s2； （2）保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量 m，分别 得到小车加速度 a 与质量 m 及对应的 m 1 数据如表 中所示．根据表中数据，在右图坐标纸中作出 F 不变时 a 与 1/m 的图像；从图线中得到 F 不变时 小 车 加 速 度 a 与 质 量 m 间 定 量 关 系 是 ； （3）保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该同学 根据实验数据作出了加速度 a 与合力 F 图线如图（丙） 所 示 ， 该 图 线 不 通 过 坐 标 原 点 ， 其 主 要 原 因 次 数 1 2 3 4 5 6 7 8 小车加速度a/m·s－2 1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30 小车质量 m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67 1/1 kgm 4.00 3.50 3.00 2.5 2.00 1.40 1.00 0.60 FO a 图（丙） 图（乙） B D A C a / m·s-2 / kg-1O m 1 图（甲） 图（乙） 纸带运动方向→v 是 ； 四、计算或论述题：本题共 5小题，共 68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 数值的单位． 12．（12 分）滑水运动是一项非常刺激的水上运动，研究表明：在进行滑水运动时，水对滑 板的作用力 FN 方向垂直于板面，大小为 kv2（其中 v 为滑板速率、水可视为静止）．如 图所示在某次运动中，滑板在水平牵引 力的作用下做匀速直线运动，此时滑板 与 水 面 的 夹 角 θ=37° ， 相 应 的 k=54 kg/m ， 人 和 滑 板 的 总 质 量 为 108 kg．（g=10 m/s2，sin 37°=0.6，忽略空气 阻力） （1）水平牵引力的大小； （2）滑板的速率； （3）水平牵引力的功率． 13．（12 分）如图（甲）所示，在场强大小为 E、 方向竖直向上的匀强电场中存在着一半径为 R 的圆形区域，O 点为该圆形区域的圆心，A 点是圆形区域的最低点，B 点是圆形区域最右 侧的点．在 A 点有放射源释放出初速度大小 不同、方向均垂直于场强方向向右的正电荷， 电荷的质量为 m、电量为 q，不计电荷重力、 电荷之间的作用力． （1）某电荷的运动轨迹和圆形区域的边缘交 于 P 点，如图（甲）所示，∠POA=θ，求该 电荷从 A 点出发时的速率． （2）若在圆形区域的边缘有一接收屏 CBD，如图（乙）所示，C、D 分别为接收屏上最 边缘的两点，∠COB=∠BOD=30°．求该屏上接收到的电荷的最大动能和最小动能． 14．（14 分）如图所示为我国“嫦娥一号卫星”从发射到进入月球工作轨道的过程示意图．在 A O E C D B 图（乙） A E B P θ O 图（甲） θ 发射过程中经过一系列的加速和变轨，卫星沿绕地球“48 小时轨道”在抵达近地点 P 时，主发动机启动，“嫦娥一号卫星”的速度在很短时间内由 v1 提高到 v2，进入“地月 转移轨道”，开始了从地球向月球的飞越．“嫦娥一号卫星”在“地月转移轨道”上经过 114 小时飞行到达近月点 Q 时，需要及时制动，使其成为月球卫星．之后，又在绕月球 轨道上的近月点 Q 经过两次制动，最终进入绕月球的圆形工作轨道 I．已知“嫦娥一号 卫星”质量为 m0，在绕月球的圆形工作轨道 I 上运动的周期为 T，月球的半径 r 月，月 球的质量为 m 月，万有引力恒量为 G． （1）求卫星从“48 小时轨道”的近地点 P 进入“地月转移轨道”过程中主发动机对“嫦 娥一号卫星”做的功（不计地球引力做功和卫星质量变化）； （2）求“嫦娥一号卫星”在绕月球圆形工作轨道І运动时距月球表面的高度； （3）理论表明：质量为 m 的物体由距月球无限远处无初速释放，它在月球引力的作用 下 运 动 至 距 月 球 中 心 为 r 处 的 过 程 中 ， 月 球 引 力 对 物 体 所 做 的 功 可 表 示 为 r mmGW 月 ．为使“嫦娥一号卫星”在近月点 Q 进行第一次制动后能成为月球的卫 星，且与月球表面的距离不小于圆形工作轨道І的高度，最终进入圆形工作轨道，其第 一次制动后的速度大小理论上应满足什么条件？ 15．（14 分）如图所示，在倾角θ=300、足够长的斜面上分 轨道І24 h 轨道 48 h 轨道 16 h 轨道 轨道Ⅲ 地月转移轨道 轨道Ⅱ P Q A B 30° L 别固定着相距 L=0.2m 的 A、B 两个物体，它们的质量为 mA=mB=1kg，与斜面间的动摩 擦因数分别为 6 3A 和 3 3B ．在 t=0 时刻同时撤去固定两物体的外力后，A 物 体将沿斜面向下运动，并与 B 物体发生连续碰撞（碰撞时间极短忽略不计），每次碰后 两物体交换速度．（g=10m/s2）求： （1）A 与 B 第一次碰后瞬时 B 的速率？ （2）从 A 开始运动到两物体第二次相碰经历多长时间？ （3）至第 n 次碰撞时 A、B 两物体通过的路程分别是多少？ 16．（16 分）如图甲所示，光滑的水平地面上固定一长 L＝1.7m 的木板 C，C 板的左端有两个可视为质点的物块 A 和 B， 其间夹有一根原长为 1.0m、劲度系数 k＝200N/m 的轻弹 簧，此时弹簧没有发生形变，且与物块不相连．已知 mA=mC=20kg，mB=40kg，A 与木板 C、B 与木板 C 的动摩 擦因数分别为μA=0.50 和μB=0.25．假设最大静摩擦力与滑 动摩擦力相等．现用水平力 F 作用于 A，让 F 从零开始 逐渐增大，使 A 缓慢移动而逐渐压缩弹簧，压缩了一定 量后又推动 B 缓慢移动．当 B 缓慢向右移动 0.5m 时，使 弹簧储存了弹性势能 E0 ．（g=10m/s2）问： （1）以作用力 F 为纵坐标，物块 A 移动的距离为横坐标， 试通过定量计算在图乙的坐标系中画出推力 F 随物块 A 位移的变化图线． （2）求出弹簧储存的弹性势能 E0 的大小． （3）当物块 B 缓慢地向右移动了 0.5m 后，保持 A、B 两物块间距不变，将其间夹有的 弹簧更换，使得压缩量相同的新弹簧储存的弹性势能为 12E0，之后同时释放三物体 A、 B 和 C，已被压缩的轻弹簧将 A、B 向两边弹开，设弹开时 A、B 两物体的速度之比始 终为 2：1．求哪一物块先被弹出木板 C？最终 C 的速度是多大？ 金陵中学 2008-2009 年度第一学期期中考试 高三物理答卷纸 班 级 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 学 号 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 姓 名 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 密 封 线 内 请 不 要 答 题 三、简答题：本题共 2 小题，共 21 分．把答案填在相应的横线上或按题目要求作答． 10．（1）___________________ ___________________ （2）__________________________________________ 11．（1）___________________ （2）在右图作图 _____________________ （3）_________________________________________ 四、计算或论述题：本题共 5小题，共 68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 数值的单位． （3） _______ _______ 12．（12 分） 13．（12 分） 14．（14 分） a/ m·s-2 / kg-1O m 1 15．（14 分） 16．（16 分） 1 m /kg-1 a/ms-2 0 1 2 3 4 1 2 参考答案: 1.D 2.B 3.B 4.B 5.A 6.AB 7.ABD 8. BCD 9.ACD 10. （1） 1 1 Lv t   2 2 Lv t   （2）     2 1 2 2 2 1 2 1              t LmMt LmMmgs ’ 11. （1）3.0(2.6—3.4) （2）如图所示（2 分） a＝1/(2m) （3）实验前未平衡摩擦力 12.（1）以滑板和运动员为研究对象，其受力如图所示由共点力平衡条件可得 cosNF mg  ① sinNF F  ② 由①、②联立，得 F =810N (2) / cosNF mg  2 NF kv 得 5cos mgv k   m/s (3)水平牵引力的功率 P=Fv =4050 W 13. （1）根据动能定理，主发动机在嫦娥一号卫星进入地月转移轨道过程中对卫星做的功 2 10 2 20 2 1 2 1 vmvmW  ……………………………………………………………6 分 （2）设“嫦娥一号卫星”在圆轨道І上运动时距月球表面的高度为 h，根据万有引力定 律和向心力公式有 2 2 02 0 4)()( Thrmhr mmG  月 月 月 ……………4 分 解得： 月 月 rTGmh  3 2 2 4 ……………………………………………4 分 （3）设“嫦娥一号卫星”在近月点进行第一次制动后，在圆轨道І上运动的速度为 u1， 则 T hru )(2 1  月 ………………………………………………………1 分 解得： 3 1 2 T Gmu 月 …………………………………………………………1 分 设“嫦娥一号卫星”在通过近月点脱离月球引力束缚飞离月球的速度为 u2，根据 机械能守恒定律 hr mmGum  月 月 02 202 1 =0…………………………………………………………1 分 解得：u2= 3 22 T Gm月 ………………………………………………………1 分 所以，“嫦娥一号卫星”在近月点进行第一次制动后的速度 u 应满足的条件是: 3 2 T Gm月  u 3 22 T Gm月 ……………………………………………2 分 14. 解：（1）a = Eq m Rsinθ= v0t R-Rcosθ=1 2 at2 由以上三式得 v0 = 2 2 (1 ) EqRsin m cos   （2）由（1）结论得粒子从 A 点出发时的动能为 1 2 m v02 = EqRsin2θ 4(1-cosθ) = EqR(1+cosθ) 4 则经过 P 点时的动能为 Ek=Eq(R-Rcosθ)+1 2 m v02 = 1 4 EqR (5-3cosθ) 可以看出，当θ从 0°变化到 180°，接收屏上电荷的动能逐渐增大，因此 D 点接收 到的电荷的末动能最小，C 点接收到的电荷的末动能最大。 最小动能为： EkD=Eq(R-Rcosθ)+1 2 m v0D2 = 1 4 EqR (5-3cos60°) = 7 8 EqR 最大动能为： EkC=Eq(R-Rcosθ)+1 2 m v0C2 = 1 4 EqR (5-3cos120°) = 13 8 EqR 15．解：（1）A 与 C 间的摩擦力为 NNgmf AAA 10010205.0   (1 分) B 与 C 间的摩擦力为 NNgmf BBB 100104025.0   (1 分) 推力 F 从零逐渐增大，当增大到 100N 时，物块 A 开始向右移动压缩弹簧（此时 B 仍 然保持静止），设压缩量为 x，则力 kxfF A  (1 分) 当 x=0.5m 时，力 NffF BA 200 ,此时 B 将缓慢地向右移动。（1 分） B 移动 0.5m 后，B 离开木板 C 的右端 0.2m，A 离开木板 C 端 0.1m。（1 分） 作出力 F 随 A 位移的变化图线如答图 6 所示。（2 分） （2）在物块 B 移动前，力 F 作用于物块 A，压缩弹簧使弹簧储存了弹性势能 E0，物块 A 移动了 s=0.5m,此后物块 AB 以相同的速度向右移动，弹簧储存的弹性势能不变。设物块 A 开始移动 0.5m 的过程中，力 F 做功 W，由能量守恒有 JJJsfWE A 255.01005.02 )200100( 0  （3）撤去力 F 之后，AB 两物块给木板 C 的摩擦力的合力为零，故在物块 AB 滑离木 板 C 之前，C 仍静止不动。 由题可知，始终有 1:2: BA vv (1 分) 当物块 B 在木板 C 上向右滑动了 0.2m，物块 A 则向左滑动了 0.4m，但 A 离木板 C 的 左端还有 d=0.6m .可见，物块 B 先滑离木板 C。(1 分) 并且两物体的相对位移△s=0.4m+0.2m=0.6m﹥0.5m（弹簧的压缩量），弹簧储存的弹性 势能已全部释放，由能量守恒定律有 sfvmvmE ABBAA  ＋＝ 22 0 2 1 2 112 … … … ○3 （2 分） 由○1 ○2 ○3 式求出物块 B 滑离木板 C 时 A 物块的速度为 vA=4m/s … … … ○4 （1 分） 对 A：f=mAaA aA=5m/s2 对 C：f=mcac ac=5m/s2 滑离 C sA=VAt-aAt2/2 sc=act2/2 所以 0.6= VAt-aAt2/2 -act2/2 t=0.2 vc =act=5×0.2=1m/s 16．答案．(1) A 物体沿斜面下滑时有 AAAAA amgmgm   cossin ∴  cossin gmga AAA  5.230cos6 330sin 00  gga A m/s2 （1 分） B 物体沿斜面下滑时有 BBBBB amgmgm   cossin ∴  cossin gmga BBB  030cos3 330sin 00  gga B （1 分） 综上分析可知，撤去固定 A、B 的外力后，物体 B 恰好静止于斜面上，物体 A 将沿斜面向下 做匀加速直线运动． （1 分） 由运动学公式得 A 与 B 第一次碰撞前的速度 1 2 2 2.5 0.2 1m/sAv aL     （1 分） 由于 AB 碰撞后交换速度，故 AB 第一次碰后瞬时，B 的速率 1 1 1m/sB Av v   （1 分） (2)从 AB 开始运动到第一次碰撞用时 1 2 2 0.2 0.4s2.5 Lt a    （1 分） 两物体相碰后，A 物体的速度变为零，以后再做匀加速运动，而 B 物体将以 2 1 1m/sB Bv v  的 速度沿斜面向下做匀速直线运动． （1 分） 设再经 t2 时间相碰，则有 2 1 2 2 1 2Bv t at  （1 分） 解之可得 t2=0.8s （1 分） 故从 A 开始运动到两物体第二次相碰，共经历时间 t=t1+t2=0.4+0.8=1.2s （2 分） （3）从第 2 次碰撞开始，每次 A 物体运动到与 B 物体碰撞时，速度增加量均为 Δv=at2=2.5×0.8m/s=2m/s，由于碰后速度交换，因而碰后 B 物体的速度为： 第一次碰后： vB1=1m/s 第二次碰后： vB2=2m/s 第三次碰后： vB3=3m/s …… 第 n 次碰后： vBn=nm/s 每段时间内，B 物体都做匀速直线运动，则第 n 次碰前所运动的距离为 sB=[1+2+3+……+（n-1）]×t2= 5 )1(2 nn m (n=1，2，3，…，n-1) （3 分） A 物体比 B 物体多运动 L 长度，则 sA = L+sB=[0.2+ 5 )1(2 nn ]m （2 分）