【物理】安徽省三人行名校联盟2020届高三上学期10月联考试题(解析版)

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【物理】安徽省三人行名校联盟2020届高三上学期10月联考试题(解析版)

安徽省三人行名校联盟2020届高三上学期 ‎10月联考试题 一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。其中1-8小题为单项选择题,9-12小题为多项选择题,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。)‎ ‎1.如图所示为甲、乙两车在同一条直线上运动的v-t图象,t=0时两车相距2s0,在t=1s时两车相遇,则下列说法正确的是 A. t=0时,甲车在前,乙车在后 B. t=2s时,两车相距最远 C. t=3s时,两车再次相遇 D. t=4s时,甲车在乙车后s0处 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A.据题,t=1s时两物体相遇,在0~1s内,甲速度始终比乙大,可知t=0时刻甲物体在后,乙物体在前,故A错误;‎ B.t=0时甲乙间距为2s0,在t=1s时两车相遇,则在0-1s内,甲、乙的位移之差等于2s0,根据面积表示位移,由几何知识知1-2s内甲、乙的位移之差等于 即t=2s时。两车相距,故B错误;‎ C.t=1s末两物体相遇,由对称性可知则第2s内甲超越乙的位移和第3s内乙反超甲的位移相同,因此3s末两物体再次相遇,故C正确;‎ D.如图可知4s末,甲物体在乙物体后2s0,故D错误。‎ ‎2.如图所示,陶同学用手拿着一把长50cm的直尺,并使其处于竖直状态;姚同学把手放在直尺0刻度线位置做抓尺的准备。某时刻陶同学松开直尺,直尺保持竖直状态下落,姚同学看到后立即用手抓直尺,手抓住直尺位置的刻度值为20cm;重复以上实验,姚同学第二次手抓住直尺位置的刻度值为10cm。直尺下落过程中始终保持竖直状态。若从姚同学看到陶同学松开直尺,到他抓住直尺所用时间叫“反应时间”,取重力加速度g=10m/s2。则下列说法中正确的是 A. 若将尺子上原来的长度值改为对应的“反应时间”值,则用上述方法无法直接测出“反应时间”‎ B. 若某同学的“反应时间”大于0.4s,则用该直尺和上述方法无法测量出他的“反应时间”‎ C. 姚同学第一次抓住直尺的瞬间,直尺的速度约为4m/s D. 姚同学第一次的“反应时间”是第二次的两倍 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.直尺下降的高度h,根据得 将计算出的反应时间对应到尺子上的长度时,可用上述方法直接测出“反应时间”,故A错误;‎ B.若某同学的反应时间为0.4s,则下落的高度 大于该直尺的长度,所以将无法测量该同学的反应时间,故B正确;‎ C.由v2=2gh可知,乙第一次抓住直尺的速度 故C错误;‎ D.直尺下降的高度h,根据得 姚同学第一次的“反应时间”内直尺下落的距离为第二次直尺下落距离的两倍,反应时间为第二次的倍,故D错误。‎ ‎3.如图所示,放在斜面上的物体处于静止状态,斜面倾角为,物体质量为m。若想使物体沿斜面从静止开始下滑,至少需要施加平行斜面向下的推力F=0.2mg,则下列说法正确的是 A. 若F变为大小0.1mg沿斜面向下的推力,则物体与斜面的摩擦力大小是0.3mg B. 若F变为大小0.1mg沿斜面向上的推力,则物体与斜面的摩擦力大小是0.4mg C. 若想使物体沿斜面从静止开始上滑,F至少应变为大小1.0mg沿斜面向上的推力 D. 若F变为大小0.8mg沿斜面向上推力,则物体与斜面的摩擦力是0‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.施加平行斜面向下推力,根据共点力平衡,有 计算得出 当推力F变为0.1mg,方向仍然沿斜面向下,此时物体处于静止状态,所受的摩擦力0.6mg,故A错误 B.当F的大小为0.1mg,方向向上,则物体仍然处于静止,有 计算得出 f=0.4mg 故B正确 C.若想使物体沿斜面从静止开始上滑,摩擦力方向沿斜面向下,根据共点力平衡有:‎ 故C错误的 D.若F大小为0.8mg,方向沿斜面向上,物体处于静止状态,所受摩擦力为静摩擦力,根据共点力平衡有:‎ 计算得出 f=0.3mg 故D错误。‎ ‎4.如图甲所示,一倾角θ=的足够长斜面,将一质量为m=1kg的物体无初速度在斜面上释放,同时施加一沿斜面向上的拉力,拉力随时间变化的关系如图乙所示,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.25,(取g=10m/s2,sin=0.6,cos=0.8),则下列说法正确的是 A. 2s末物体的速度是2.5m/s B. 2s末物体的速度是10m/s C. 前16s内物体发生的位移是15m D. 前16s内物体发生的位移是30m ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.由牛顿第二定律可得 代入数据得:‎ a1=2.5m/s2‎ 又:‎ 代入数据可得 v1=5m/s 故AB错误;‎ CD.物体在前2s内发生的位移为x1,则x1=5m,当拉力为F2=9N时,由牛顿第二定律可得 代入数据可得 a2=0.5m/s²‎ 物体经过t2时间速度减为0,则 解得 t2时间发生的位移为x2,则x2=25m,由于 则物体在剩下4s时间内处于静止状态,故物体在前16s内所发生的位移 方向沿斜面向下,故C错误,D正确。‎ ‎5.如图所示,质量均为2kg的木块A和B静止在倾角为的光滑斜面上,此时A、B间恰好没有弹力,则剪断细绳的瞬间A、B间的弹力为 A. 0 B. 5N C. 10N D. 20N ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】初状态因A、B间恰好没有弹力,所以此时弹簧弹力 剪断细绳后瞬间,弹簧弹力不能突变仍为,以AB整体为研究对象有 解得 a=2.5m/s2‎ 再隔离B分析 解得FN=5N 故B正确。‎ ‎6.如图所示,将一小球从固定斜面顶端A以某一速度水平向右抛出,恰好落到斜面底端B。若初速度不变,对小球施加不为零的竖直方向的恒力F,使小球落到AB连线之间的某点C。不计空气阻力。则 A. 小球落到B点与落到C点的速度方向一定相同 B. 小球落到B点与落到C点的速度大小一定不同 C. 小球落到C点时的速度方向可能竖直向下 D. 力F越大,小球落到斜面的时间越长 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.小球从A到B做平抛运动,加恒力F后,从A到C做类平抛运动,两次都落在斜面上,故位移偏向角相等,则速度偏向角也相等,初速度相同,所以末速度也相同,故A正确,B错误;‎ C.小球有水平方向的速度,故C错误;‎ D.力F竖直向下,力越大,小球竖直方向的加速度越大,小球落到斜面的时间越短,D错误。‎ ‎7.2019年10月8日,瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,将2019年诺贝尔物理学奖,一半授予美国普林斯顿大学吉姆·皮布尔斯,以表彰他“关于物理宇宙学的理论发现”,另外一半授予瑞士日内瓦大学的米歇尔·麦耶和瑞士日内瓦大学教授兼英国剑桥大学教授迪迪埃·奎洛兹,以表彰他们“发现一颗环绕类日恒星运行的系外行星”。若某一系外行星的半径为R,公转半径为r,公转周期为T,宇宙飞船在以系外行星中心为圆心,半径为r1的轨道上绕其做圆周运动的周期为T1,不考虑其他星球的影响。(己知地球的公转半径为R0,公转周期为T0)则有 A. ‎ B. ‎ C. 该系外行星表面重力加速度为 ‎ D. 该系外行星的第一宇宙速度为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.开普勒第三定律,其中k与中心天体有关,系外行星,宇宙飞船,地球做圆周运动的中心天体均不同,故AB错误;‎ C.对宇宙飞船 解得 故C错误;‎ D.对系外行星的近地卫星:‎ 解得 故D正确。‎ ‎8.如图所示,x轴、y轴为正方形ABCD的对称轴,在A、C两点分别放置电荷量为+q、-q的等量异种电荷,E、F为AB、CD的中点,关于两电荷产生的电场,下列说法正确的是 A. O点场强、电势均为零 B. E、F两点的电势相等 C E、F两点场强大小相等,方向相反 D. 从O点沿y轴正方向移动一负试探电荷,试探电荷的电势能一定先减小后增大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.O点为等量异种电荷的连线中点,所以O点场强不变零,电势为零,故A错误;‎ B.E点离正点电荷较近,所以E点电势更高,故B错误;‎ C.由电场叠加可知,E、F两点场强大小相等,方向相同,故C错误;‎ D.从O点沿y轴正方向移动负试探电荷,负试探电荷离正点电荷的距离先减小后增大,所以负试探电荷的电势能先减小后增大,故D正确。‎ ‎9.如图,一质量为1kg的小滑块,带电量q=+1C静止在光滑绝缘水平面上的A点。对其施加水平向右恒力F的同时加一水平向左的匀强电场,电场强度E=5N/C,滑块向右作匀加速运动,经过时间t=1s,运动到B点,此时速度大小为v1,到B点时撤去F,再经过1s的时间,物体运动到AB的中点C,此时速度大小为v2,则以下正确的是 A. v1=2v2‎ B. B点到C点的过程中,物体动量改变量大小为5kg·m/s C. F=7N D. 运动过程中F对小滑块做功14J ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意可知,,由运动学知识有 解得 从B点至C点,由动量定理得 由牛顿第二定律有 则 得:‎ F=7N F对滑块做功 故BC正确。‎ ‎10.如图所示,竖直平面内固定两根足够长的细杆M、N,两杆分离不接触,且两杆间的距离忽略不计。两个小球a、b(视为质点)质量均为m,a球套在竖直杆M上,b球套在水平杆N上,a、b通过铰链用长度为L的刚性轻杆连接,将a球从图示位置由静止释放(轻杆与N杆夹角为),不计一切摩擦,己知重力加速度为g。在此后的运动过程中,下列说法中正确的是 A. a球和b球所组成的系统机械能守恒 ‎ B. b球的速度为零时,a球的加速度大小一定等于g C. b球的最大速度为 ‎ D. a球的最大速度为 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】A.a球和b球所组成的系统只有重力做功,则机械能守恒,故A正确;‎ B.b球速度为0时,a到达水平面,在竖直方向只受重力作用,则加速度为g,故B正确;‎ C.当a球运动到两杆的交点后再向下运动L距离,此时b 达到两杆的交点处,a的速度为0,b的速度最大为vbm,由机械能守恒得:‎ 解得:‎ 故C正确;‎ D.a球运动到两杆的交点处,b的速度为0,此时a的速度为va,由机械能守恒得:‎ 解得:‎ 故D错误。‎ ‎11.水平放置的光滑圆环,半径为R,AB是其直径。一质量为m的小球穿在环上并静止于A点。沿AB方向水平向右的风力大小恒为F=mg。小球受到轻扰而开始运动,则下列说法正确的是 A. 小球运动过程中的最大速度为 ‎ B. 小球运动过程中的最大动能为 C. 运动中小球对环的最大压力为 ‎ D. 运动中小球对环的最大压力为 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.球从A运动至B点速度最大由动能定理得 解得 最大动能为 故A正确,B错误;‎ CD.水平面内由牛顿第二定律得 解得 竖直面内 所以最大压力 故C正确,D错误。‎ ‎12.如图,质量为m的小木块从高为h的质量为M的光滑斜面体顶端滑下,斜面体倾角为θ,放在光滑水平面上,m由斜面体顶端滑至底端的过程中,下列说法正确的是 A. M、m组成的系统动量守恒 ‎ B. M移动的位移为 C. m对M做功为 ‎ D. m对M做功为 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A.M、m组成系统水平方向不受外力,所以水平方向动量守恒,故A错误;‎ B.M、m组成系统水平方向动量守恒有 由水平位移关系有 联立解得 ‎ ‎ 即M位移为,故B正确;‎ CD.设物体滑到斜面底端时,沿斜面的速度v2,斜面速度为v1,则有 m对M做功:‎ 故C正确,D错误。‎ 二、实验题(每空2分,计16分)。‎ ‎13.气垫导轨上安装有两个间距为L的光电传感器A、B,滑块P上固定一遮光条,P与遮光条的总质量为M ‎,若光线被遮光条遮挡,光电传感器会输出高电压,两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动,遮光条经过光电传感器A、B时,通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。‎ ‎(1)实验前,按通气源,将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上,轻推滑块,当图乙中的Δt1______Δt2(选填“>”“=”或“<”)时,说明气垫导轨已经水平。‎ ‎(2)用螺旋测微器测遮光条宽度d,测量结果如图丙所示,则d=_______mm。‎ ‎(3)将滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连,将滑块P由图甲所示位置释放,通过计算机得到的图象如图乙所示。利用测定的数据,当关系式=__________成立时,表明在上述过程中,滑块和钩码组成的系统机械能守恒。(重力加速度为g,用题中给定的物理量符号表达)‎ ‎【答案】(1). = (2). 8.475 (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]轻推滑块,当图乙中的t1=t2时,说明滑块经过两光电门的速度相等,则气垫导轨已经水平。‎ ‎(2)[2]螺旋测微器的固定刻度读数为8mm,可动刻度读数为 ‎0.01×47.5mm=0.475mm 由读数规则可得 d =8mm+0.01mm×47.5=8.475mm ‎(3)[3]滑块经过两光电门时的速度分别为:‎ ‎;‎ 若机械能守恒则满足:‎ 即满足。‎ ‎14.某同学设计了如图装置来验证碰撞过程遵循动量守恒。在离地面高度为 h 的光 ‎ 滑水平桌面上,放置两个小球 a 和 b。其中,b 与轻弹簧紧挨着但不栓接,弹簧左侧固 定,自由长度时离桌面右边缘足够远,起初弹簧被压缩一定长度并锁定。a 放置于桌面 边缘,球心在地面上的投影点为 O 点。实验时,先将 a 球移开,弹簧解除锁定,b 沿桌 面运动后水平飞出。再将 a 放置于桌面边缘,弹簧重新锁定。解除锁定后,b 球与 a 球 发生碰撞后,均向前水平飞出。重复实验 10 次。实验中,小球落点记为 A、B、C。‎ ‎(1)若 a 球质量为 ma,半径为 ra;b 球质量为 mb, 半径为 rb。b 球与 a 球发生碰撞后,均向前水平 飞出,则 ______ 。‎ A.mamb,ra=rb D.ma>mb,ra>rb ‎(2)为了验证动量守恒,本实验中必须测量的物理 量有____。‎ A.小球 a 的质量 ma 和小球 b 的质量 mb ‎ B.小球飞出的水平距离 xOA、xOB、xOC ‎ C.桌面离地面的高度 h ‎ D.小球飞行的时间 ‎(3)关于本实验的实验操作,下列说法中不正确的是______。‎ A.重复操作时,弹簧每次被锁定的长度应相同 ‎ B.重复操作时发现小球的落点并不完全重合,说明实验操作中出现了错误 C.用半径尽量小的圆把10 个落点圈起来,这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置 ‎ D.仅调节桌面的高度,桌面越高,线段 OB 的长度越长 ‎(4)在实验误差允许的范围内,当所测物理量满足表达式:__________, 即说明碰撞过程遵循动量守恒。(用题中已测量的物理量表示)‎ ‎(5)该同学还想探究弹簧锁定时具有的弹性势能,他测量了桌面离地面的高度h,该地的 重力加速度为g,则弹簧锁定时具有的弹性势能 Ep 为 _______。(用题中已测量的 物理量表示)‎ ‎【答案】(1). A (2). AB (3). B (4). mb•OB=mb•OA+ma•OC (5). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1] 为防止碰撞后入射球反弹,入射球的质量应大于被碰球的质量,即:应该使mb大于ma ‎(2)[2] 要验证动量守恒,就需要知道碰撞前后的动量,所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度,碰撞前后小球都做平抛运动,速度可以用水平位移代替,所以需要测量的量为:小球a、b的质量ma、mb,记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC,故AB符合题意;‎ ‎(3)[3] A.重复操作时,弹簧每次被锁定长度应相同,可以保证b能够获得相等的速度,故A项与题意不相符;‎ B. 重复操作时发现小球的落点并不完全重合,不是实验操作中出现了错误;可以用半径尽量小的圆把10个落点圈起来,这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置,故B项与题意相符;‎ C. 用半径尽量小的圆把10个落点圈起来,这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置,故C项与题意不相符;‎ D. 仅调节桌面的高度,桌面越高,则小球飞行的时间越长,则线段OB的长度越长,故D项与题意不相符;‎ ‎(4)[4] 小球离开轨道后做平抛运动,小球抛出点的高度相同,小球在空中的运动时间t相等,如果碰撞过程动量守恒,则 mbv0=mbv1+mav2‎ 两边同时乘以时间t,得:‎ mbv0t=mbv1t+mav2t 则 mb•OB=mb•OA+ma•OC ‎(5)[5] 桌面离地面的高度h,该地的重力加速度为g,小球b飞行的时间 ‎ ‎ b的初速度 ‎ ‎ 弹簧锁定时具有的弹性势能Ep转化为小球b的动能,所以弹簧锁定时具有的弹性势能Ep为 三、解答题(本题共4小题,第15、16每题8分,第17,18小题10分,共36分。解答时要有必要的文字叙述、步骤和演算过程,否则不得分。)‎ ‎15.如图所示,在倾角为θ=的光滑斜面上,有一长为l=1m的细线,细线的一端固定在O点,另一端拴一质量为m=2kg的小球,小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动,己知O点到斜面底边的距离为L=3m,g取10m/s2。若小球运动到最低点B时细线刚好断裂,求:‎ ‎(1)细线能够承受的最大拉力;‎ ‎(2)细线断裂后,小球继续运动到斜面底边时到C点的距离。(C点为AB连线与底边的交点,斜面底边与AC垂直)‎ ‎【答案】(1) 60N (2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动,则小球通过A点时细线的拉力为零,‎ 根据向心力公式有:‎ 解得 小球从A点运动到B点,由动能定理得:‎ 解得 此时,细绳拉力与重力分力的合力提供向心力 ‎,‎ 解得 T=60N ‎(2)细绳断裂后,小球在斜面上做类平抛运动,沿斜面的加速度 有:‎ 解得 ‎16.如图,在倾角θ=,足够长的斜面上分别固定着两个相距L=0.2m的物体A、B,它们的质量mA=mB=2kg,A、B与斜面间的动摩擦因数分别为和。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物体发生多次碰撞(碰撞时间极短,没有机械能损失),(g取10m/s2)。求:‎ ‎(1)A与B第一次碰撞后B的速率;‎ ‎(2)从A开始运动到两物体第二次相碰经历的时间及因摩擦而产生的热量。‎ ‎【答案】(1)1m/s (2)13J ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)A物体沿斜面下滑时:‎ 解得:‎ 同理B物体沿斜面下滑时有:‎ 由上面可知,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,A与B第一次碰撞前的速度 解得:‎ 由动量守恒和机械能不损失规律 故A、B第一次碰后瞬时,B的速率 ‎(2)从AB开始运动到第一次碰撞用时:‎ 解得:‎ t1=0.4s 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 的速度沿斜面向下做匀速直线运动,设再经t2时间相碰,则有 解得 t2=0.8s 故从A开始运动到两物体第二次相碰,共经历时间 第1次碰前,因摩擦产生的热量 AB第一次碰后至第二次碰前 此过程 总热量:‎ ‎17.如图所示,一倾角θ=的粗糙斜面体足够长,斜面体上有一质量为M=1kg的木板,t=0时刻另一质量为m=1kg的木块(可视为质点)以初速度v0=20m/s从木板下端沿斜面体向上冲上木板,同时给木板施加一个沿斜面体向上的拉力F=14N,使木板从静止开始运动。当t=2s时撤去拉力F,己知木板和木块间动摩擦因数μ1=0.25,木板和斜面体间动摩擦因数μ2=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:(sin=0.6,cos=0.8,g=10m/s2)‎ ‎(1)前2s内木块和木板的加速度;‎ ‎(2)若要求木块不从木板的上端冲出,求木板至少多长。‎ ‎【答案】(1) 木块加速度,方向沿斜面向下;木板加速度,方向沿斜面向上 (2)20.3m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)对木块和木板分别用牛顿运动定律,有:对木块:‎ 对木板:‎ 木块加速度 方向沿斜面向下 木板加速度,方向沿斜面向上 ‎(2)2s末,木块速度 木板速度 撤去F时,木块、木板速度相等,假设木块、木板在力F撤去后先相对静止,则对木块、木板整体有:‎ 解得 a=10m/s2‎ 当木块受到向下的摩擦力达到最大静摩擦时,加速度最大,有:‎ 解得 假设不成立,此时,木块加速度为,木板的加速度为,‎ 解得 由于,故木板速度先减到零,此后在木块上滑过程中,假设木板静止在斜面上,受到斜面的静摩擦力为f.则 解得 f=4N 木板与斜面之间最大静摩擦力:‎ 假设成立.‎ 则从开始运动到共速,木块相对木板向上的位移 从共速到木块速度减为零,木块相对木板向上的位移 木块速度减为零后,此时:木块加速度 木板加速度 木块最终会从木板下端滑出,要使木块不从木板上端滑出,木板最小长度 ‎18.如图所示,质量均为m的带电小球A、B用长为L的绝缘轻杆连接,A带电量为+q,B带电量为-q,A用绝缘轻弹簧,B用绝缘轻绳分别悬挂在水平天花板上。已知弹簧的劲度系数为k,两悬点CD间距离也为L,整个空间存在竖直向上的匀强电场,场强E=,静止时轻杆处于水平位置。今剪断轻绳,由于空气阻力,经相当长的时间后,两球再次处于静止状态。求:‎ ‎(1)两次平衡时弹簧的形变量分别为多少;‎ ‎(2)整个过程中空气阻力做的功。‎ ‎【答案】(1) , (2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)开始时,对A球分析,弹簧压缩量为,则有 解得 再次平衡时,对A、B球整体分析,弹簧伸长量为 解得 ‎(2)整个过程,对AB及弹簧组成的系统,根据功能关系可得:‎ 得:‎
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