湖北省武汉外国语学校2020届高三物理试题（力学部分2）

湖北省武汉外国语学校2020届高三物理试题（力学部分2）

武汉外国语学校2020届高三物理试题（力学部分） ‎ y/cm ‎20‎ ‎10‎ ‎0‎ ‎-10‎ ‎-20‎ N P Q M ‎3‎ ‎6‎ x/m 第I 卷（选择题共40 分）‎ 一、本题共10 小题，每小题4 分，共40 分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4 分，选不全的得2 分，有选错或不全的得0 分．‎ ‎1.一列简谐横波在某时刻的波形如图所示，此时刻质点P的速度为v，经过0.2s它的速度大小、方向第一次与v相同，再经过1.0s它的速度大小、方向第二次与v相同，则下列判断中正确的有（ 　）‎ A．波沿＋x方向传播，波速为‎5m/s ‎　　B．质点M与质点Q的位移大小总是相等、方向总是相反 ‎　　C．若某时刻M质点到达波谷处，则P质点一定到达波峰处 D．从图示位置开始计时，在2.2s时刻，质点P的位移为‎-20cm ‎2.消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题，内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声.干涉型消声器的结构及气流运行如图所示.产生的波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到削弱噪声的目的.若△r = r2 - r1，则△r等于（ ）‎ A.波长λ的整数倍 B.波长λ的奇数倍 a b C.半波长的奇数倍 D.半波长的偶数倍 O m1‎ L1‎ L2‎ m2‎ ‎3.如图所示，两根长度不同的细线分别系有两个小球．细线的上端都系于O点．设法让两个小球在同一水平面上做匀速圆周运动．已知细线长之比为L1∶L2=∶1，L1跟竖直方向成60º角．下列说法中正确的有（ ）‎ A.两小球做匀速圆周运动的周期必然相等 B.两小球的质量m1∶m2=∶1‎ C.L2跟竖直方向成60º角 D.L2跟竖直方向成45º角 ‎4. 如图所示，质量为M的木板静置在光滑的水平面上，在M上放置一个质量为m的物块，物块与木板的接触面粗糙。当物块m获得初速度v0而向右滑动时，在滑动过程中下面叙述正确的是：‎ A．若M不固定，则m克服摩擦力做的功全部转化为内能 B．若M固定，则m对M的摩擦力的冲量为零 C．若M不固定，则m减小的动能等于M增加的动能 D．不论M是否固定，m与M相互作用力的冲量大小相等，方向相反 θ ‎5. 如图所示，半径为r的光滑球被固定在斜面上的厚度为h的垫块挡住，静止在倾角为θ的光滑斜面上。已知θ=30°，而且球对斜面和垫块的压力大小相等，则球半径r与垫块厚度h之比是 （ ）‎ A.2∶1 B.∶‎1 C.∶2 D.1∶1‎ ‎6. 如图所示，一个劲度系数为k由绝缘材料制成的轻弹簧，一端固定，另一端与质量为m的带电量为＋q的小球相连，静止在光滑水平面上。当加入如图所示的匀强电场E后，小球开始运动。下列说法正确的是（ ）‎ A．球的速度为零时，弹簧伸长了 B．球做简谐运动，振幅为 C．运动过程中，弹簧的最大弹性势能为 D．运动过程中，小球的电势能、动能和弹簧的弹性势能互相转化，且总量保持不变 ‎7. 在建筑工地上有时需要将一些建筑材料由高处送到低处，为此工人们设计了一种如图所示的简易滑轨：两根圆柱形木杆AB和CD相互平行，斜靠在竖直墙壁上，把一摞瓦放在两木杆构成的滑轨上，瓦将沿滑轨滑到低处。在实际操作中发现瓦滑到底端时速度较大，有可能摔碎，为了防止瓦被损坏，下列措施中可行的是（ ）‎ A．减少每次运送瓦的块数 B．增多每次运送瓦的块数 C．减小两杆之间的距离 D．增大两杆之间的距离 ‎8. 将质量为M＝‎3m的木块固定在光滑水平面上，一颗质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射入木块，子弹射穿木块时的速度为v0/3；现将同样的木块放在光滑的水平面上，相同的子弹仍以速度v0沿水平方向射入木块，则子弹（ ）‎ v0‎ A．不能射穿木块，子弹和木块以相同的速度做匀速运动 B．能射穿木块 C．刚好能射穿木块，子弹射穿木块时速度为0‎ D．刚好能射穿木块，子弹射穿木块时速度大于v0/3‎ ‎9.某同学对着墙壁练习打网球，假定球在墙面上以‎25m/s的速度沿水平方向反弹，落地点到墙面的距离在‎10m至‎15m之间，忽略空气阻力，取g=‎10m/s2,球在墙面上反弹点的高度范围是（ ）‎ A．‎0.8m至‎1.8m B．‎0.8m至‎1.6m C．‎1.0m至‎1.6m D．‎1.0m至‎1.8m ‎10.2020年4月24日，欧洲科学家宣布在太阳之外发现了一颗可能适合人类居住的类地行星Gliese‎581c。这颗围绕红矮星Gliese581运行的星球有类似地球的温度，表面可能有液态水存在，距离地球约为20光年，直径约为地球的1.5倍 ‎ ，质量约为地球的5倍，绕红矮星Gliese581运行的周期约为13天。假设有一艘宇宙飞船飞临该星球表面附近轨道，下列说法正确是（ ）‎ A．飞船在Gliese‎581c表面附近运行的周期约为13天 B．飞船在Gliese‎581c表面附近运行时的速度大于‎7.9km/s C．人在Gliese‎581c上所受重力比在地球上所受重力大 D．Gliese‎581c的平均密度比地球平均密度小 题号 ‎ 1‎ ‎ 2‎ ‎ 3‎ ‎ 4‎ ‎ 5‎ ‎ 6‎ ‎ 7‎ ‎ 8‎ ‎ 9‎ ‎ 10‎ 答案 第Ⅱ卷（非选择题共 60 分）‎ 二、本题共2小题，共16分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作 甲 ‎11．A.（10分）（1）在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某实验小组采用如图甲所示的装置．实验步骤如下：‎ 把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器 改变木板的倾角，以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力 用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连 A B s1‎ s2‎ s 乙 接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点 测出s、s1、s2（如图乙所示），查得打点周期为T．‎ 判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是_______________________________________；‎ 本实验还需直接测量的物理量是：___________________________．（并用相应的符号表示）‎ 探究结果的表达式是______________________________________．（用相应的符号表示）‎ 次数 小车质量 M/g 加速度 a/m·s－2‎ ‎1‎ ‎200‎ ‎1.91‎ ‎5.00‎ ‎2‎ ‎250‎ ‎1.71‎ ‎4.00‎ ‎3‎ ‎300‎ ‎1.50‎ ‎3.33‎ ‎4‎ ‎350‎ ‎1.36‎ ‎2.86‎ ‎5‎ ‎400‎ ‎1.12‎ ‎2.50‎ ‎6‎ ‎450‎ ‎1.00‎ ‎2.22‎ ‎7‎ ‎500‎ ‎0.90‎ ‎2.00‎ ‎（2）用同样的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验．以下是一实验小组所获取的部分实验数据，根据表格中数据，在图中取合适的坐标系，作出图象．‎ 表格：小车受力相同（均取砂桶质量m＝‎50g）．‎ 根据图象判断，实验产生误差的最主要原因是：‎ ‎________________________________．‎ B．（6分）如图9所示，将轻弹簧放在凹形轨道上，一端与轨道的相应端固定，轨道放在水平桌面的边缘上，桌边悬一重锤。利用该装置可以找出弹簧压缩时具有的弹性势能与压缩量之间的关系。‎ ‎（1）为完成实验，还需那些器材？答： 。‎ ‎（2）如果在实验中，得到弹簧压缩量x和小球离开桌面后的水平位移s的一些数据如下表，则得到的实验结论是： 。‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ x/cm ‎2.00‎ ‎3.00‎ ‎4.00‎ ‎5.00‎ s/cm ‎29.20‎ ‎45.05‎ ‎60.52‎ ‎75.40‎ 三、本题共4小题，共44分．解答应写出岭要的文字说明、方程式和重要演算步骤．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位和单位．‎ ‎12. 在有“科学界奥斯卡”之称的美国《 科学》 杂志2020 年度世界科技大突破评选中，物理学中的“证明宇宙是由暗物质和暗能量‘主宰’”的观点名列榜首，成为当今科技突破中的头号热点．世界科技的发展显示，暗物质、暗能量正成为天体物理学研究的重点．宇宙中的暗物质是不能直接观测到的东西，存在的依据来自子螺旋转的星系和星团，这些星系和星团以自身为中心高速旋转而没有飞散开去，仅靠自身质量产生的引力是远不足以把它们集合在一起的，一定存在暗物质，它的吸引力足以把这些旋转的星系牢牢抓住．根据对某一双星系统的光学测量确定该双星系统中每一个星体的质量都是M，两者相距L （L远大于星体的直径），它们正围绕两者连线的中点做圆周运动．‎ ‎ ( 1 ）若没有其他物质存在，试推算该双星系统的运动周期T。‎ ‎( 2 ）若实验上观测到的运动周期为T ' ，且为了解释观测周期T ' 和（1 ）中理论上推算的双星运动的周期T 不同，目前有一种理论认为，在宇宙中可能存在一种用望远镜也观测不到的暗物质．作为一种简化模型，我们假定在以这两个星体连线为直径的球体内均匀分布着这种暗物质，而不考虑其他暗物质的影响，试根据这一模型和上述观测结果确定该星系间这种暗物质的密度．‎ ‎13.如图所示质量为M的天车静止在光滑水平轨道上，下面用长为L的细线悬挂着质量为m的沙箱，一颗质量为m0的子弹以v0的水平速度射入沙箱，并留在其中，在以后运动过程中 m M L v0‎ ‎（1）沙箱上升的最大高度。‎ ‎（2）天车最大的速度。‎ ‎14如图所示为车站使用的水平传送带的模型，它的水平传送带的长度为L=‎8m，传送带的皮带轮的半径均为R=‎0.2m，传送带的上部距地面的高度为h=‎0.45m，现有一个旅行包(视为质点)以速度v0=‎10m/s的初速度水平地滑上水平传送带.已知旅行包与皮带之间的动摩擦因数为μ=0.6.皮带轮与皮带之间始终不打滑.g取‎10m/s2.讨论下列问题:‎ ‎(1)若传送带静止，旅行包滑到B点时，人若没有及时取下，旅行包将从B端滑落.则包的落地点距B端的水平距离为多少？‎ ‎(2)设皮带轮顺时针匀速转动，若皮带轮的角速度ω1=40rad/s，旅行包落地点距B端的水平距离又为多少？‎ s/m O ω/rad•s-1‎ ‎(3)设皮带轮以不同的角速度顺时针匀速转动，画出旅行包落地点距B端的水平距离s随皮带轮的角速度ω变化的图象.‎ A B h L L Q P B υB υA A ‎15.在光滑的水平面上有一质量M = ‎2kg的木板A，其右端挡板上固定一根轻质弹簧，在靠近木板左端的P处有一大小忽略不计质量m = ‎2kg的滑块B。木板上Q处的左侧粗糙，右侧光滑。且PQ间距离L = ‎2m，如图所示。某时刻木板A以υA = ‎1m/s的速度向左滑行，同时滑块B以υB = ‎5m/s的速度向右滑行，当滑块B与P处相距时，二者刚好处于相对静止状态，若在二者共同运动方向的前方有一障碍物，木板A与它碰后以原速率反弹（碰后立即撤去该障碍物）。求B与A的粗糙面之间的动摩擦因数μ和滑块B最终停在木板A上的位置。（g取‎10m/s2）‎ ‎16.如图所示，滑块A的质量m=‎0.01kg，与水平地面间的动摩擦因数μ=0.2，用细线悬挂的 小球质量均为m=‎0.01kg，沿x轴排列，A与第1只小球及相邻两小球间距离均为s=‎2m，线 长分别为L1、L2、L3……（图中只画出三只小球，且小球可视为质点），开始时，滑块以速 度v0=‎10m/s沿x轴正方向运动，设滑块与小球碰撞时不损失机械能，碰撞后小球均恰能在 竖直平面内完成完整的圆周运动并再次与滑块正碰，重力加速度g=‎10m/s2．试求：‎ ‎（1）滑块能与几个小球碰撞?（2）碰撞中第n个小球悬线长Ln的表达式；（3）滑块与第一个小球碰撞后瞬间，悬线对小球的拉力．‎ 参考答案 题号 ‎ 1‎ ‎ 2‎ ‎ 3‎ ‎ 4‎ ‎ 5‎ ‎ 6‎ ‎ 7‎ ‎ 8‎ ‎ 9‎ ‎ 10‎ 答案 ACD C A D A BCD D BC A BC ‎11．（10分）‎ A本题考查《探究恒力做功与动能改变的关系》与《探究加速度与力、质量的关系》实验的迁移能力、误差分析能力、文字表述能力及从图表归纳所需信息能力。考查逻辑推理能力、运用数学知识解决物理问题能力和实验探究能力。‎ ‎（１）纸带上点迹间距相等 （2分） ; 小车的质量M、砂桶的质量m （2分）‎ ‎ （3分）‎ ‎（２）图象见右图 （3分）; 作为外力的砂桶质量太大 （2分）‎ B．（6分）（1）白纸、复写纸、刻度尺 （2）弹性势能与压缩量的平方成正比 ‎12‎ ‎13.解析：（1）子弹打入沙箱过程中动量守恒 ①‎ 摆动过程中，子弹、沙箱、天车系统水平方向动量守恒，机械能守恒。‎ 沙箱到达最大高度时系统有相同的速度，设为v2，则有 ‎ ②‎ ‎ ③‎ 联系①②③可得 ‎（2）子弹和沙箱再摆回最低点时，天车速度最大，设此时天车速度为v3，沙箱速度为v4‎ 由动量守恒得 ④‎ 由系统机械能守恒得 ⑤‎ 联立④⑤求解得天车最大速度 ‎14解:(1)旅行包做匀减速运动 a=μg=‎6m/s2‎ 旅行包到达B端速度为 ‎ 包的落地点距B端的水平距离为 ‎ ‎(2)当ω1=40rad/s时，皮带速度为 v1=ω1R=‎8m/s 当旅行包的速度也为v1=‎8m/s时，在皮带上运动了位移 以后旅行包做匀速直线运动，所以旅行包到达B端的速度也为 v1=‎8m/s s/m ‎0.6‎ O ω/rad•s-1‎ ‎4.2‎ ‎10‎ ‎2.4‎ ‎40‎ ‎70‎ 包的落地点距B端的水平距离为 A B L h ‎(3)如图所示，‎ ‎15.解：设M、m共同速度为υ，由动量守恒定律得 υ = = ‎2m/s 对A，B组成的系统，由能量守恒 代入数据得 μ = 0.6‎ 木板A与障碍物发生碰撞后以原速率反弹，假设B向右滑行并与弹簧发生相互作用，当A、B再次处于相对静止状态时，两者的共同速度为u，在此过程中，A、B和弹簧组成的系统动量守恒、能量守恒。‎ 由动量守恒定律得 ‎　　　　　　　　　　　u = 0‎ 设B相对A的路程为s，由能量守恒得 代入数据得 s = m 由于 s > ，所以B滑过Q点并与弹簧相互作用，然后相对A向左滑动到Q点左边，设离Q点距离为s1‎ s1 = s - L = 0.17m ‎16.解析：（1）因滑块与小球质量相等且碰撞中机械能守恒，滑块与小球相碰撞会互换速度，‎ 小球在竖直平面内做圆周运动，机械能守恒，设滑块滑行总距离为，有 ‎，解得，则（个）‎ ‎（2）滑块与第n个小球碰撞，设小球运动到最高点时速度为 对小球，有 ①‎ ‎ ②‎ 对滑块，有 ③‎ 由①②③三式解得 ‎（3）滑块做匀减速运动到第一个小球处与第一个小球碰前的速度为，则 由于滑块与小球碰撞时不损失机械能，则碰撞前后动量守恒、动能相等，滑块与小球相碰撞会互换速度，碰撞后瞬间小球的速度仍为，此时小球受重力和绳子的拉力作用，由牛顿第二定律，得 因为，由以上三式解得T=0.6N