2017-2018学年上海市金山中学高二下学期期中考试（等级）物理试题 解析版

2017-2018学年上海市金山中学高二下学期期中考试（等级）物理试题 解析版

上海市金山中学2017-2018学年度高二下学期期中考试 物理试题 一、选择题（共40分，1~8每小题3分，9~12每小题4分。每小题只有一个正确选项。）‎ ‎1.历史上首先正确认识力和运动的关系，推翻“力是维持物体运动的原因”的物理学家是（ ）‎ A. 胡克 B. 牛顿 C. 伽利略 D. 亚里士多德 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 历史上首先正确认识力和运动的关系，推翻“力是维持物体运动的原因”的物理学家是伽利略，故C正确，ABD错误。 ‎ ‎2.匀速圆周运动是一种( )‎ A. 匀速运动 B. 匀加速运动 C. 匀加速曲线运动 D. 变加速曲线运动 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 匀速圆周运动加速度始终指向圆心，方向时刻在变化，加速度是变化的，是变加速曲线运动，故D正确，ABC错误。‎ ‎3.由于地球自转，地球表面上的物体都随地球一起作匀速圆周运动，将地球视为球体，如图所示， a、b两处物体运动的（ ）‎ A. 线速度相同 B. 角速度相同 C. 线速度不同，且va＞vb D. 角速度不同，且wa＜wb ‎【答案】B ‎【解析】‎ a、b两处物体随地球自转一起作匀速圆周运动，则，又因为两者转动的半径，据可得：。‎ 故B项正确。‎ 点睛：同轴传动：被动轮和主动轮的中心在同一根转轴上，主动轮转动使轴转动进而带动从动轮转动，两轮等转速及角速度。皮带传动：两转轮在同一平面上，皮带绷紧与两轮相切，主动轮转动使皮带动进而使从动轮转动，两轮边缘线速度相等。‎ ‎4.我国《道路交通安全法》中规定：各种小型车辆前排乘坐的人（包括司机）必须系好安全带．这是因为（ ）‎ A. 系好安全带可以减小惯性．‎ B. 系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害．‎ C. 系好安全带可以防止因车的惯性而造成的伤害．‎ D. 是否系好安全带对人和车的惯性没有影响．‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：惯性的大小只与物体的质量有关，故司机驾车时系安全带，可以防止惯性的危害，但不能减小惯性，A错误，B正确；系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害，C错误，D正确；故选BD．‎ 考点：惯性 ‎【名师点睛】此题通过不同的选项考查了学生对惯性知识的理解，一定要知道惯性是物体本身的一种性质，任何物体任何情况都有惯性，其大小只与物体的质量有关。‎ ‎5.某同学利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。曲面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3，根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是（ ）‎ A. 如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态 B. 如果斜面越光滑，小球将上升到与O点越接近等高的位置 C. 如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变 D. 小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A、如果斜面光滑，小球不会有能量损失，将上升到与O点等高的位置，这是实验中得出的最直接的结论，不受力是保持匀速直线运动或静止是通过推理和假想推出的，故A错误，B正确； C、根据三次实验结果的对比，不可以直接得到运动状态将发生改变的结论，故C错误； D、受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小是牛顿第二定律的结论，与本实验无关，故D错误． 故选：B ‎6.如图所示，在两块相同的竖直木板之间，有质量均为m的4块相同的砖，用两个大小均为F的水平力压木板，使砖块静止不动，则第2块砖对第3块砖的摩擦力大小是（ ）‎ A. 0． B. mg ． C. mg． D. 2mg．‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 将4块砖看成一个整体，对整体进行受力分析，如图（甲）所示．在竖直方向，共受到三个力的作用：竖直向下的重力4mg，两个相等的竖直向上的摩擦力f，由平衡条件可得：2f=4mg，f=2mg．由此可见：第1块砖和第4块砖受到木板的摩擦力均为2mg．‎ ‎ 将第1块砖和第2块砖当作一个整体隔离后进行受力分析，如图乙所示．在竖直方向共受到两个力作用，竖直向下的重力2mg，木板对第1块砖向上的摩擦力f=2mg；由平衡条件可得二力已达到平衡，第2块砖和第3块砖之间的摩擦力必为零．将第3块砖从系统中隔离出来受力分析，如图丙所示．它受到两个力的作用，竖直向下的重力mg，第4块砖对第3块砖向上的摩擦力f′，由平衡条件可得:f′=mg．则第3块砖对第4块砖的摩擦力方向向下，大小为mg，故选AD．‎ ‎7.如图所示，下列速度－时间图像中，表示两个做自由落体运动的物体同时落地的是（t0表示落地时刻） （ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 自由落体运动初速度为0。速度随时间均匀增大，加速度相同，所以图线的斜率相等，同时落地，知在同一时刻落地。‎ ‎【详解】AC、自由落体运动初速度为0．速度随时间均匀增大．图线甲有初速度．故A、C错误。‎ B、自由落体运动的加速度相同，都为g，所以图线斜率应该相等．故B错误。    ‎ D、自由落体运动初速度为0．速度随时间均匀增大，加速度相同，所以图线的斜率相等，同时落地，知在同一时刻落地．故D正确．‎ 故选：D．‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道自由落体运动是初速度为0的加速度为g的匀加速直线运动，速度时间图线是过原点的一条倾斜直线。‎ ‎8.一辆汽车正在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐增大。下列四幅图中画出的汽车所受合力F的方向，可能正确的是 （ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】因汽车M向N行驶，故速度方向沿切线向上，由曲线运动条件知C错误；又因速度逐渐增大，故F与速度夹角为锐角，故A、D错误，故本题B正确。‎ ‎9.如图所示，在绳下端挂一物体，用力F作用于O点，使悬线偏离竖直方向的夹角为α，且保持物体平衡。设F与水平方向的夹角为β，在保持α角不变的情况下，要使拉力F的值最小，则β应等于 （ ）‎ A. α B. π C. 0 D. 2α ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 以结点O为研究对象，分析受力情况，做出受力图，其中上面两根绳子的拉力的合力与物体的重力大小相等，方向相反，保持不变，做出F在三个不同方向时力的合成图，比较F的大小，得出F最小时与的关系．‎ ‎【详解】‎ 以结点O为研究对象，分析受力情况，做出受力图，拉力F1与F 的合力与重力平衡，保持不变，做出力F在三个不同方向时力的合成图．由受力图比较可知，当F与F 1 垂直时，拉力F最小，由数学知识得到。故选A。‎ ‎【点睛】本题可作为动态变化分析问题处理，运用图解法形象直观反映F的变化，也可以根据平衡条件得出F与β的函数关系式，再由数学知识求极值．‎ ‎10.利用引力常量G和下列某一组数据，不能计算出地球质量的是 A. 地球的半径及重力加速度（不考虑地球自转）‎ B. 人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期 C. 月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离 D. 地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 根据地球表面物体重力等于万有引力可得，所以地球质量，故A可计算；由万有引力做向心力可得，故可根据v，T求得R，进而求得地球质量，故B可计算；根据万有引力做向心力可得，故可根据T，r求得中心天体的质量M，运动天体的质量m抵消掉，无法求解，C可求解，D无法求解．‎ ‎11.如图，重为G 的体操运动员在进行体操比赛时，有两手臂对称支撑、竖直倒立静止的比赛动作，设两臂夹角为θ，则（ ） ‎ A. 当θ=60°时，运动员单手所受地面的支持力大小为G B. 当θ=120°时，运动员单手所受地面的支持力大小为G C. 当θ不同时，运动员受到的合力不同 D. 当θ不同时，运动员与地面之间的相互作用力不相等 ‎【答案】A ‎【解析】‎ AB：不管多大，运动员在竖直方向上受重力和地面对人双手对称的支持力，运动员处于静止状态，运动员单手所受地面的支持力大小为。故A项正确，B项错误。‎ C：θ不同时，运动员处于静止状态，所受合力为零，即运动员受到的合力相同。故C项错误。‎ D：θ不同时，运动员处于静止状态，运动员受重力和地面对运动员的作用力，则地面对运动员的作用力始终与重力平衡。故θ不同时，运动员与地面之间的相互作用力相等，D项错误。‎ 点睛：θ不同时，单手所受地面的支持力相同，单手所受地面的摩擦力不同，运动员手臂上的力不同。‎ ‎12.质量为M的小明在地面上原地起跳，落回地面双脚触地后，用双腿弯曲的方法缓冲，最后停止。若测得他在整个下落过程中所受地面的弹力大小随时间变化的关系如图所示，则小明在（ ）‎ A. t1时刻的速度为零 B. t2时刻的速度最大 C. t3时刻的加速度为零 D. t4时刻的加速度最大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ t1时刻双脚触底，在t1至t2时间内小明受到的合力向下，其加速度向下，他做加速度减小的加速下落运动；而t2至t3时间内，人所受合力向上，人应做向下的减速运动，t2时刻小明所受的弹力与重力大小相等、方向相反，合力为零，小明的速度最大．故A错误，B正确；在t2至t4时间内他所受的合力向上，t3时刻小明与地面之间的相互作用最大，可知在t3时刻小明的加速度方向向上，不等于0．故C错误；t4时刻小明与地面之间的作用力等于他的重力，受到的合外力等于0．故D错误；故选B.‎ 二、填空题（共20分，每空格2分。）‎ ‎13.一质点做匀加速直线运动，在第1个4s和第2个4s内发生的位移分别为24m和64m，则质点在第1个4s末的速度大小为_______ m/s，加速度大小为________ m/s2。‎ ‎【答案】 (1). 11m/s (2). 2.5m/s2‎ ‎【解析】‎ 匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,则第一个4 s末的速度 v= m/s=11 m/s；根据Δx=aT2得,加速度a= m/s2=2.5 m/s2.‎ ‎14.汽车在水平地面上转弯时，是________力提供向心力；转弯时车速不能太快，当速度为v时，安全转弯的半径最小为R，若当转弯半径为3R时，该汽车安全转弯的最大速度为________。‎ ‎【答案】 (1). 静摩擦 (2). ‎ ‎【解析】‎ 汽车在水平地面上转弯时，是静摩擦力提供向心力；转弯时车速不能太快，当速度为v时，安全转弯的半径最小为R，则；若当转弯半径为3R时，则，解得汽车安全转弯的最大速度为v。‎ 点睛：解决本题的关键是分析向心力是由哪些力提供的．通常这样找向心力：沿半径方向的所有力的合力提供该物体做圆周运动的向心力．‎ ‎15.如图所示，自行车的小齿轮A、大齿轮B、后轮C是相互关联的三个转动部分，且半径RB=4RA、RC=8RA，如图所示．当自行车正常骑行时A、B、C三轮边缘的速度大小之比vA：vB：vC等于____________，向心加速度的大小之比aA：aB：aC等于____________．‎ ‎【答案】 (1). 1:1:8 (2). 4:1:32‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】小齿轮A和大齿轮B通过链条连接，线速度相等，即，小齿轮A和后轮C同轴传动角速度相等，有，由 得： ； 再由向心加速度，可判断，同时向心加速度有可以判断，所以有 ‎16.物体以25m/s的初速度做竖直上抛运动，经过____s到达最高点，它在第三秒内的位移为_____m。（g取10m/s2）‎ ‎【答案】 (1). 2.5 (2). 0‎ ‎【解析】‎ 到达最高点的时间： ；‎ 第2s末的速度：v2=v0-gt=(25-10×2)m/s=5m/s；‎ 则它在第三秒内的位移为 ‎ 点睛：此题关键要搞清竖直上抛运动的规律；可用分段法处理，也可用整体法处理；注意位移的矢量性.‎ ‎17.如右图，将一质量为m的小物块放在水平木板上，让他们一起沿与水平面成θ角方向匀加速向下移动，加速度a=gsinθ。已知物块和水平木板之间没有相对滑动，且木板始终保持水平。那么小物块受到的摩擦力的大小为____________，物块受到的支持力的大小为_______________。‎ ‎【答案】 (1). (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】小物块沿与水平面成θ角方向匀加速运动，合外力方向与加速度方向相同，则物块受到重力、支持力以及水平向左的静摩擦力， 把加速度a在水平与竖直方向进行正交分解，根据牛顿第二定律得：‎ 水平方向：，‎ 竖直方向有： ‎ 解得： 。‎ 三、综合题（第18题11分，第19题14分，第20题15分，共40分）‎ ‎18.科技馆中有一个展品（展品周围环境较暗），该展品有一个不断均匀滴水的龙头（刚滴出的水滴速度为零），在平行频闪光源的照射下，可以观察到一种奇特的现象：只要耐心地缓慢调节水滴下落的时间间隔，在适当的情况下，看到的水滴好象都静止在各自固定的位置不动，如图中A、B、C、D所示。该展品的最大高度为2m，重力加速度g＝10 m/s2。‎ ‎（1）要想出现图中的这一现象，滴水时间间隔应为T＝_____s，光源闪光频率为f＝_____Hz。‎ ‎（2）相邻两水滴的速度的差值随着时间的增加_________(变大，变小，不变)‎ ‎（3）若将目前的光源闪光频率f略微调大一些，则将观察到的奇特现象为__________。‎ ‎【答案】 (1). 0.2s (2). 5Hz (3). 不变 (4). 水滴在逐渐上升 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）每隔相等时间间隔滴一滴水，以及每隔相等时间闪光一次，会看到水滴好像静止不动．根据△y=gT2得：T=0.2s光源闪光频率为：=5Hz。‎ ‎（2）相邻两水滴时间间隔不变，由得：相邻两水滴速度差值也不变。 （3）若将目前的光源闪光频率f略微调大一些，闪光的周期变短，则将观察到的奇特现象为水滴在逐渐上升 ‎19.如图在“研究两个互成角度的力的合成”实验中，“等效代替”的含义是（_____）‎ A.橡皮筋可以用细绳替代 B.左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果 C.右侧弹簧测力计的读数可以和左侧弹簧测力计的读数相互替代 D.两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 该实验采用了“等效法”，即用两个弹簧秤拉橡皮筋的效果和用一个弹簧秤拉橡皮筋的效果是相同的，即要求橡皮筋的形变量相同，故ABC错误，D正确；故选D。‎ 点睛：该题属于基础题目，考查了“验证力的平行四边形定则”的实验中基础知识，如等效思想即一个合力与几个分力共同作用的效果相同，可以互相替代．‎ ‎20.如图，质量为1kg的物体静止于水平地面上，用大小为10N、与水平方向成37°的恒力F斜向下作用在物体上，使物体由静止开始运动50m后撤去拉力F，此时物体速度为20m/s。物体继续向前滑行直至停止。g取10m/s2。sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：‎ ‎（1）物体与地面间的动摩擦因数；‎ ‎（2）物体运动的总位移；‎ ‎（3）物体运动全过程中，拉力F的平均功率。‎ ‎【答案】（1）0.25 （2）130m （3）30.77W ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）有拉力的受力分析图如图（a）所示 ‎ 地面对物体的支持力：，‎ ‎ 在拉力F作用下，物体的加速度：， ‎ ‎ 由牛顿第二定律：，‎ 得：； ‎ ‎（2）撤掉拉力后的受力分析图如图（b）所示，‎ 撤掉拉力F后的加速度：，‎ ‎ 撤掉拉力F后的第二段位移：，‎ 全程总位移：；‎ ‎（3）全程总时间：，，，‎ 拉力F所做的功：，‎ 全过程拉力F的平均功率：‎ ‎21.如图，半径R=0.4m的部分光滑圆轨道与水平面相切于B点，且固定于竖直平面内。在水平面上距B点s=5m处的A点放一质量m=3kg的小物块，小物块与水平面间动摩擦因数为μ=。小物块在与水平面夹角θ=37o斜向上的拉力F的作用下由静止向B点运动，运动到B点撤去F，小物块沿圆轨道上滑，且能到圆轨道最高点C。（g取10m/s2，sin37o=0.6，cos37o=0.8）求：‎ ‎（1）小物块在B点的最小速度vB大小；‎ ‎（2）在（1）情况下小物块在水平面上运动的加速度大小；‎ ‎（3）为使小物块能沿水平面运动并通过圆轨道C点，则拉力F的大小范围。‎ ‎【答案】（1）m/s （2）2m/s2 （3）（或）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】小物块恰能到圆环最高点时，物块与轨道间无弹力。设最高点物块速度为vC：‎ 有： 得： ‎ 物块从B到C运动，只有重力做功，所以其机械能守恒：‎ ‎ ‎ 解得： ‎ ‎（2）根据运动规律： ， 得： ‎ ‎（3）‎ 两种临界情况：‎ j在F的作用下，小物块刚好过C点：物块在水平面上做匀加速运动，由受力分析得：（受力图）‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 解得： ‎ ‎ 将代入上式解得： ‎ ‎ k在F的作用下，小物块受水平地面的支持力恰好为零 ‎，代入数据解得F=50N 综上可知，拉力F的范围为：（或）‎ ‎ ‎ ‎ ‎