【物理】江苏省南京市溧水区三校联考2020届高三上学期期中考试试题（解析版）

【物理】江苏省南京市溧水区三校联考2020届高三上学期期中考试试题（解析版）

江苏省南京市溧水区三校联考2020届高三上学期期中考试一、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10.09m/sD.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。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： 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＞FCB.FD＞FC＞FB＞FAC.FB＞FD＞FA＞FCD.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【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；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【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2mgD.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＝＝2mgT＝解得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/sB.小球在圆轨道P点的角速度ω=10rad/sC.小球在P点的向心加速度为a=25m/s2D.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：;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；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).FF′(4).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；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.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C(3).0.210.60【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【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=1kg，物块与水平直轨道间的动摩擦因数为μ=0.5，AB段长L=10m，BE的高度差h=0.8m，BE的水平距离x=1.6m。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。【答案】(1)4m/s(2)4m/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=2kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F=36N，运动过程中所受空气阻力大小恒为f=4N。(g取10m／s2)(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】中子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1kg的另一大小相同的小球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(2)