河南省永城市实验高级中学2020届高三物理上学期期中试题（含解析）

河南省永城市实验高级中学2020届高三物理上学期期中试题（含解析）

河南省永城市实验高级中学2020届高三物理上学期期中试题（含解析） ‎ 一、选择题：本题共12小题，每小题5分，共60分。其中1—8小题为单选， 9—12小题为多选，全部选对的得5分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分。‎ ‎1.以下说法正确的是（ ）‎ A. 绕地球沿圆轨道飞行的航天器中悬浮的液滴处于平衡状态 B. 洗衣机脱水时利用离心运动把附着在衣物上的水份甩掉 C. 匀速直线运动因为受合力等于零，所以机械能一定守恒 D. 合力对物体做功为零时，机械能一定守恒 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：绕地球沿圆轨道飞行的航天器中悬浮的液滴重力提供向心力，处于完全失重状态，故A错误；洗衣机脱水时，利用离心运动把附着在衣物上的水份甩掉，故B正确；匀速直线运动受到的合力等于零，但机械能不一定守恒，如竖直方向的匀速直线运动机械能不守恒，故C错误；合力对物体做功为零时，可能有除重力以外的力对物体做功，机械能不守恒，如起重机匀速向上吊起货物时货物的机械能不守恒，故D错误。‎ 考点：机械能守恒定律；牛顿运动定律的应用-超重和失重 ‎【名师点睛】解决本题时要知道飞行器绕地球做圆周运动时，里面的液滴处于完全失重状态．机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功．可举例来分析抽象的概念题。‎ ‎2.汽车紧急刹车后，停止运动的车轮在水平地面上滑动直至停止，在地面上留下的痕迹称为刹车线．由刹车线的长短可知汽车刹车前的速度．已知汽车轮胎与地面之间的动摩擦因数为0．80，测得刹车线长25 m．汽车在刹车前瞬间的速度大小为(重力加速度g取10 m/s2)‎ A. 40 m/s B. 30 m/s C. 10 m/s D. 20 m/s ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 分析刹车后汽车的合外力，进而求得加速度；再根据匀变速运动规律，由位移求得速度．‎ ‎【详解】刹车后汽车的合外力为摩擦力f=μmg，加速度a＝＝μg＝8m/s2；又有刹车线长25m，故可由匀变速直线运动规律得到汽车在刹车前的瞬间的速度大小；故ABC错误，D正确；故选D。‎ ‎【点睛】运动学问题，一般先根据物体受力，利用牛顿第二定律求得加速度，然后再由运动学规律求解相关位移、速度等问题．‎ ‎3. 一遥控玩具小车在平直路上运动的位移时间图象如图所示则( )‎ A. 15s末汽车的位移为300m B. 20s末汽车的速度为－lm/s C. 前10s内汽车的加速度为3m/s2‎ D. 前25s内汽车做单方向直线运动 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 由图看出，15s末汽车的位移为30m．故A正确．20s末汽车的速度等于15-25s图象的斜率，则有．故B正确．前10s内汽车做匀速直线运动，加速度为0．故C错误．汽车在0-10s内沿正方向做匀速直线运动；10-15s内处于静止状态；15-25s内汽车沿负方向做匀速直线运动．故D错误．故选AB.‎ 点睛：此题关键要知道位移图象纵坐标的变化量等于物体位移的大小．图象的斜率等于物体速度的大小.‎ ‎4.如图所示，一条不可伸长的轻绳一端固定于悬点O，另一端连接着一个质量为m的小球。在水平力F的作用下，小球处于静止状态，轻绳与竖直方向的夹角为θ，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是 A. 绳的拉力大小为mgtan θ B. 绳的拉力大小为mgcos θ C. 水平力F大小为mgcos θ D. 水平力F大小为mgtan θ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 以小球为研究对象进行受力分析，画出受力示意图，根据几何关系求解。‎ ‎【详解】以小球为研究对象进行受力分析，如图所示：‎ 根据平衡条件可得：绳的拉力大小为：T=，水平力F大小为：F=mgtan θ，故ABC错误，D正确。故选D。‎ ‎【点睛】本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。‎ ‎5.一水平抛出的小球落到一倾角为θ的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如图中虚线所示．小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为 A. 2tanθ B. C. D. tanθ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 物体做平抛运动，我们可以把平抛运动可以分解为水平方向上的匀速直线运动，和竖直方向上的自由落体运动来求解，两个方向上运动的时间相同．‎ ‎【详解】如图平抛的末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角θ，则有：tanθ=。则下落高度与水平射程之比为：，所以C正确。故选C。‎ ‎6.假设发射两颗探月卫星A和B，如图所示，其环月飞行距月球表面的高度分别为200km和100km．若环月运行均可视为匀速圆周运动，则 A. B环月运行的周期比A小 B. B环月运行时向心加速度比A小 C. B环月运行的速度比A小 D. B环月运行的角速度比A小 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 卫星绕月球做圆周运动时，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律列方程，求出向心加速度、线速度、周期表达式，然后分析答题．‎ ‎【详解】设卫星的质量为m、轨道半径为r、月球质量为M，嫦娥卫星绕月球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力得：，周期T=2π，卫星A的轨道半径大于B的轨道半径，所以B环月运行的周期比A小，故A正确；向心加速度a=，卫星A的轨道半径大于B的轨道半径，所以B环月运行时向心加速度比A大，故B错误；，卫星A的轨道半径大于B的轨道半径，所以B环月运行的速度比A大，故C错误；角速度，卫星A的轨道半径大于B的轨道半径，所以B环月运行的角速度比A大，故D错误；故选A。‎ ‎【点睛】本题关键抓住万有引力提供向心力，先列式求解出加速度、线速度、周期的表达式，再进行讨论．‎ ‎7.若潜水艇在水下航行时，受到的阻力大小与它的速率的二次方成正比，比例系数为k，已知发动机的额定功率为Pe，则：该潜水艇水下的最大航行速度大小（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 根据题意可设，当牵引力等于阻力时，速度最大，即，则潜水艇水下最大航行的速度为，故D正确．‎ ‎8.如图所示，一个质量为ｍ的物体（可视为质点）以某一速度从Ａ点冲上倾角为30°的固定斜面，其运动的加速度大小为0.6g，该物体在斜面上上升的最大高度为ｈ，则在这个过程中物体的（g=10m/s2）‎ A. 整个过程中物体机械能守恒 B. 重力势能增加了0.5mgh C. 机械能损失了0.2mgh D. 动能损失了1.1mgh ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 由机械能守恒定律的条件判断；重力势能的增加量等于克服重力做的功；动能变化等于合外力做的功；机械能变化量等于除重力外其余力做的功．‎ ‎【详解】由牛顿第二定律得：mgsin30°+f=m×0.6g，解得摩擦力f=0.1mg，此过程有摩擦力做功，机械能不守恒，故A错误；物体在斜面上能够上升的最大高度为h，所以重力势能增加了△EP=mgh，故B错误；由功能关系知，机械能的损失量为：△E=fs=0.1mg•2h=0.2mgh，故C正确。由动能定理可知，动能损失量为合外力做的功的大小，即：△Ek=F合•s=mg•0.6•2h=1.2mgh，故D错误；故选C。‎ ‎【点睛】本题关键根据功能关系的各种具体形式得到重力势能变化、动能变化和机械能变化．重力势能变化与重力做功有关；动能的变化与合力做功有关；机械能的变化与除重力以外的力做功有关．‎ ‎9.如图所示，水平放置的转盘以角速度ω匀速转动，放在转盘上的质量为m的小物体跟着转盘一起做匀速圆周运动。已知物体距圆心O的距离为R。物体与转盘间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。关于物体受到的摩擦力，下列说法正确的是 A. 方向与物体的瞬时速度方向相反 B. 方向指向圆心 C. 大小一定为mω2R D. 大小一定为μmg ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 对物体进行受力分析，受重力，支持力，由于圆周运动物体具有离心趋势，受指向圆心的静摩擦力。因为在水平面上运动，故而重力和支持力平衡，即合力等于静摩擦力，合力提供向心力。‎ ‎【详解】A、B.由于圆周运动物体具有离心趋势，受指向圆心的静摩擦力，与速度垂直，则A错误，B正确；‎ C.摩擦力充当向心力即大小一定为mω2R，则C正确；‎ D.摩擦力不一定达到最大静摩擦力，即大小不一定为μmg，则D错误；‎ 故选BC。‎ ‎10.火星绕太阳运转可看成是匀速圆周运动，设火星运动轨道的半径为r，火星绕太阳一周的时间为T，万有引力常量为G则可以知道( )‎ A. 火星的质量为 B. 火星的向心加速度 C. 太阳的质量为 D. 太阳的平均密度 ‎【答案】C ‎【解析】‎ A、B、根据万有引力提供向心力，只能求出中心天体的质量，无法求出环绕天体的质量，所以无法求出火星的质量以及密度，AB错误；‎ 根据得，太阳的质量：．因为太阳的半径未知，则无法求出太阳的密度， C正确；D错误；‎ 故选C。‎ ‎11.如图所示为甲、乙两个质点同时、同地向同一方向运动的v—t图，由图可知 A. 在0～3 s内，甲做匀加速直线运动 B. 甲在3 s后改做匀速运动，在7 s末乙追上甲 C. 5～7 s内两者相互逐渐靠近 D. 0～7 s内两者在前进方向上的最大距离大于5 m ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】在0～3s内，甲的速度时间图象是曲线，所以甲做变加速运动，故A错误。甲在3s后改做匀速运动，在0～7s内甲图形所包围的面积大于乙图形所包围的面积，所以在7s末乙没有追上甲，故B错误。5s末，甲在前面，乙在后面，但5s末后乙的速度大于甲的速度，所以5～7s内两者相互逐渐靠近，故C正确。当两者速度相等时，前进方向上的距离最大，在0～5s内，图形所包围的面积等于它们的位移，根据面积之差知道最大距离大于5m，故D正确。故选CD。‎ ‎【点睛】解决图象问题一是要注意图象的横纵坐标的含义以确定是什么图象；二是要明白图象代表的物理含义：速度图象的斜率等于物体的加速度；“面积”表示位移．‎ ‎12.如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m = 0.2 kg的小球从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内），其速度v和弹簧压缩量∆x的函数图象如图乙所示，其中A为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间的机械能损失不计，取重力加速度g = 10 m/s2，则下列说法中正确的是( )‎ A. 该弹簧的劲度系数为20 N/m B. 当∆x = 0.3 m时，小球处于超重状态 C. 从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的加速度先减小后增大 D. 小球刚接触弹簧时速度最大 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 由图象可知，当△x=0.1m时，小球的速度最大，加速度为零，此时重力等于弹簧对它的弹力，根据k△x=mg求出k，再求出最低点的弹力，根据牛顿第二定律求解在最低点的加速度，与刚开始接触时比较得出什么时候加速度最大，小球和弹簧组成的系统机械能守恒。‎ ‎【详解】由小球的速度图象知，开始小球的速度增大，说明小球的重力大于弹簧对它的弹力，当△x为0.1m时，小球的速度最大，然后减小，说明当△x为0.1m时，小球的重力等于弹簧对它的弹力。所以可得：k△x=mg，解得：，故A正确；当△x=0.3m时，物体的速度减小，加速度向上，故说明物体处于超重状态，故B正确；图中的斜率表示加速度，则由图可知，从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的加速度先减小后增大，故C正确；由小球的速度图象知，开始小球的速度增大，小球的重力大于弹簧对它的弹力，当△x为0.1m时，小球的速度最大，然后速度减小，故D错误；故选ABC。‎ ‎【点睛】解答本题要求同学们能正确分析小球的运动情况，能根据机械能守恒的条件以及牛顿第二定律解题，知道从接触弹簧到压缩至最短的过程中，弹簧弹力一直做增大，弹簧的弹性势能一直增大。‎ 二、实验题：本题共2小题，每空2分，共16分。‎ ‎13. 如图所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置．‎ ‎（1）实验中使用的电源频率是50 Hz，则纸带上打出的相邻两点的时间间隔为 s．‎ ‎（2）实验时，应使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上．这样做可以 （选填“消除”、“减小”或“增大”）纸带与限位孔之间的摩擦．‎ ‎（3）在实际测量中，重物减少的重力势能通常会 （选填“略大于”、“等于”或“略小于”）增加的动能．‎ ‎【答案】（1） 0.02 （2） 减少 （3） 略大于 ‎【解析】‎ 试题分析：（1）打点时间间隔为T=（2）使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上．这样做只能减小摩擦，不能消除（3）因存在空气阻力及纸带与打点计时器间摩擦，减小的重力势能由一部分转化成内能，故增大的动能要略小于减小的重力势能。‎ 考点：“验证机械能守恒定律”实验 ‎14.某同学用图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律．‎ ‎(1)通过实验得到如图乙所示的a－F图象，由图可以看出：在平衡摩擦力时，木板与水平桌面间的夹角__________（填“偏大”、“偏小”）．‎ ‎(2)该同学在重新平衡摩擦力后进行实验，小车在运动过程中所受的实际拉力__________（填“大于”、“小于”或“等于”）砝码和盘的总重力，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足__________的条件．‎ ‎ ‎ ‎(3)经过实验，该同学得到如图丙所示的纸带．已知打点计时器电源频率为50Hz，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点．∆x＝xDG－xAD＝__________cm．由此可算出小车的加速度a＝__________m/s2（该空结果保留两位有效数字）．‎ ‎【答案】（1）偏大 （2）M》m （3）0.20‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）图中当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时，小车的加速度不为0，说明小车的摩擦力小于重力的分力，所以原因是平衡摩擦力时角度过大；‎ ‎（2）根据牛顿第二定律得，，解得，‎ 则绳子的拉力，知当砝码总质量远小于滑块质量时，滑块所受的拉力等于砝码的总重力，所以应满足的条件是砝码的总质量远小于滑块的质量。‎ ‎（3）由得 考点：本题考查验证牛顿第二定律 三、计算题（共34分）‎ ‎15.如图，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动，求物块与桌面间的动摩擦因数（计算结果保留两位小数）‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】F水平时: ‎ 当保持F的大小不变,而方向与水平面成60°角时, 物块也恰好做匀速直线运动 则 ‎ ‎ 联立计算得出:‎ 故本题答案是：‎ ‎【点睛】拉力水平时,二力平衡,拉力倾斜时,物体匀速运动,依然是平衡状态,分别根据共点力的平衡条件列式,联立即可求解.‎ ‎16.民航客机在发生意外紧急着陆后，打开紧急出口，会有一条狭长的气囊自动充气，形成一条连接出口与地面的斜面，乘客可沿斜面滑行到地上。若某客机紧急出口下沿距地面高h=3.2m，气囊所构成的斜面长度L=6.4m，一个质量m=60kg的人沿气囊滑下时受到大小恒定的阻力f=225N，重力加速度g取10m/s2，忽略气囊形变的影响。求：‎ ‎（1）人沿气囊滑下的过程中，人克服阻力所做的功和人的重力做功的平均功率；‎ ‎（2）人滑至气囊底端时速度的大小；‎ ‎【答案】（1）1440J；600W（2）4m/s ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）根据功的计算公式求解人克服阻力所做的功以及重力功，在由P=W/t求解平均功率；‎ ‎（2）根据动能定理求解人滑至气囊底端时速度的大小；‎ ‎【详解】（1）人沿气囊滑下的过程中，设人克服阻力所做的功为Wf ；则Wf=fL 解得：Wf=1440J；‎ 重力做功：WG=mgh=1920J 设人滑至气囊底端时速度的大小为v，人沿气囊滑下的过程，根据动能定理有：‎ mgh-Wf=mv2‎ 解得 v=4m/s；‎ 下滑到底端的时间: ，‎ 则重力做功的平均功率 ‎（2）由（1）可知人滑至气囊底端时速度的大小为4m/s；‎ ‎【点睛】利用动能定理解题时注意：（1）分析物体受力情况，确定哪些力是恒力，哪些力是变力；（2）找出其中恒力的功及变力的功；（3）分析物体初末状态，求出动能变化量；（4）运用动能定理求解。注意平均功率和瞬时功率求解方法的不同.‎ ‎17. 某星球的质量约为地球的6倍，半径约为地球的1．5倍，在该星球表面进行如下实验：如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切，半圆形导轨的半径为R。一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其在星球上受到重力的7倍，之后向上运动恰能到达最高点C。（已知地球表面重力加速度g，不计空气阻力）‎ 求：（1）该星球表面的重力加速度 ‎（2）物体在A点时弹簧的弹性势能；‎ ‎（3）物体从B点运动至C点的过程中产生的内能。‎ ‎【答案】（1）g（2）8mgR（3）‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）据万有引力规律 ‎,‎ 解得g/=g ‎（2）在B点，据牛顿第二定律 物块与弹簧组成的系统在AB段机械能守恒 解得=8mgR ‎（3）恰能过C点，则 从B到C过程中，对物块列动能定理 ‎-=Q 解得 考点：万有引力定律；牛顿第二定律；动能定理 ‎【名师点睛】本题考查了牛顿第二定律和能量守恒定律的综合运用，知道圆周运动向心力的来源是解决本题的关键，物体恰好通过最高点C，根据牛顿第二定律求出C点的临界速度；搞清能量之间的转化关系．‎