【物理】福建省福州市八县（市、区）一中2020届高三上学期期中联考试题（解析版）

【物理】福建省福州市八县（市、区）一中2020届高三上学期期中联考试题（解析版）

福建省福州市八县（市、区）一中2020届高三上学期 期中联考试题 一、选择题 ‎1.某同学通过以下步骤测出了从一定高度落下的排球对地面的最大冲击力：将一张白纸铺在水平地面上，把排球在水里弄湿，然后让排球以规定的高度自由落下，并在白纸上留下球的水印，再将印有水印的白纸铺在台式测力计上，将球放在纸上的水印中心，缓慢地向下压球，使排球与纸接触部分逐渐发生形变直至刚好遮住水印，记下此时测力计的示数即为冲击力的最大值，下列物理学习或研究中用到的方法与该同学的方法相同的是 A. 建立“质点”的概念 B. 建立“合力与分力”的概念 C. 建立“瞬时速度”的概念 D. 探究加速度与合力、质量的关系 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】通过白纸上的球的印迹，来确定球发生的形变的大小，从而可以把不容易测量的一次冲击力用球形变量的大小来表示出来，在通过台秤来测量相同的形变时受到的力的大小，这是用来等效替代的方法 A．质点是一种理想化的模型，是采用的理想化的方法，故A错误；‎ B．合力和分力是等效的，它们是等效替代的关系，故B正确；‎ C．瞬时速度是把很短的短时间内的物体的平均速度近似的认为是瞬时速度，是采用的极限的方法，故C错误；‎ D．研究加速度与合力、质量的关系的时候，是控制其中的一个量不变，从而得到其他两个物理量的关系，是采用的控制变量的方法，故D错误。‎ ‎2.如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为的小滑块，在水平力的作用下静止于P点。设滑块所受支持力为，OP与水平方向的夹角为，重力加速度为g。下列关系正确的是 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】对小滑块受力分析，受水平推力F、重力G、支持力FN、根据三力平衡条件，将受水平推力F和重力G合成，如图所示，由几何关系可得 故A正确。‎ ‎3.汽车在平直公路上行驶，发现前方有障碍物紧急刹车，其位移随时间变化的规律为，其中时间的单位，则自驾驶员急踩刹车开始，与内汽车的位移之比为 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由可得 刹车减速到零的时间 刹车2s的位移 x1=16×2-2×22m=24m 刹车5s的位移等于减速到零的位移 ‎2s与5s内汽车的位移之比 故C正确。‎ ‎4.甲、乙两车在同一平直公路上同向运动，甲做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动。甲、乙两车的位置随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A. 在时刻两车速度相等 B. 从到时间内，两车走过的路程相等 C. 在到时间内中间位置，两车速度相等 D. 在到时间内的中间时刻，两车速度相等 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A、x-t图象的斜率表示速度，在t1时刻乙图象的斜率大于甲图象的斜率，所以乙车的速度大于甲车速度，故A错误；‎ B、由于甲乙的起点位置不同，所以在0到t1时间内，两车走过的路程不相等，故B错误；C、由图可知，从t1到t2时间内的中间位置，两车速度不相等，故C错误；‎ D、根据图象可知，在t1时刻乙图象的斜率大于甲图象的斜率，在t2时刻乙图象的斜率小于甲图象的斜率，在t1到t2时间内的中间时刻的斜率相同，此时两车速度相等，故D正确。‎ ‎5.如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为。若将小球A换为质量为的小球A ‎，仍从弹簧原长位置由静止释放，则小球B下降时的速度为（重力加速度为g，不计空气阻力）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】小球质量为m时，对于下降h过程，根据动能定理，有：‎ mgh-W弹=0‎ 小球质量为4m时，对于下降h过程，根据动能定理，有：‎ 解得：‎ 故B正确。‎ ‎6.高空作业须系安全带，如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动)．此后经历时间t安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为(　　)‎ A. ＋mg B. －mg C. ＋mg D. －mg ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】在安全带对人有拉力的瞬间时，人做自由落体运动，此过程机械能守恒，故有 ‎，即在产生拉力瞬间速度为，之后人在安全带的作用下做变速运动，末速度为零，设向上为正方向，则根据动量定理可得：有，联立解得 ‎【点睛】本题关键是明确物体的受力情况和运动情况，然后对自由落体运动过程和全程封闭列式求解，注意运用动量定理前要先规定正方向 ‎7.如图所示，在竖直平面内有一半径为的圆弧轨道，半径水平、竖直，一个质量为的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。己知，重力加速度为，则小球从P到B的运动过程中 A. 重力做功 B. 机械能减少 C. 合外力做功 D. 克服摩擦力做功 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．重力做功与路径无关，只与初末位置有关，故小球从P到B的运动过程中，重力做功为 WG=mg•2R=2mgR 故A错误；‎ BD．小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力，根据牛顿第二定律，有 解得：‎ 从P到B过程，重力势能减小量2mgR，动能增加量为 故机械能减小量为 从P到B过程，克服摩擦力做功等于机械能减小量，故为，故B错误，D正确；‎ C．从P到B过程，合外力做功等于动能增加量，故 故C错误。‎ ‎8.某同学为了研究物体下落过程的特点，设计了如下实验：将两本书从高楼楼顶放手让其落下，两本书下落过程中没有翻转和分离，由于受到空气阻力的影响，其图像如图所示，虚线在P点与速度图线相切，已知，，。由图可知 A. 内的平均速度等于 B. 时受到空气阻力等于 C. 时对的压力等于 D. 下落过程中对的压力不变 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据速度图象可知，2s时的速度为9m/s，根据图象与坐标轴围成的面积表示位移可知，2s内的位移小于9m，所以2s内的平均速度小于4.5m/s，故A错误；‎ B．t=2s时AB的加速度大小为 整体根据牛顿第二定律可得 ‎（mA+mB）g-f=（mA+mB）a 解得t=2s时AB受到空气阻力f=32N，故B错误；‎ C．t=2s时以A为研究对象，根据牛顿第二定律可得 mAg-FN-=mAa 解得 FN=16N 根据牛顿第三定律可得A对B的压力等于16N，故C正确；‎ D．下落过程中加速度逐渐减小，A对B的压力 ‎=mAg-mAa 逐渐增大，故D错误 ‎9.据报道，美国国家航空航天局（）首次在太阳系外发现“类地”行星。若宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星，进行科学观测：该行星自转周期为；宇航员在该行星“北极”距该行星地面附近以速度竖直上抛一个小球，小球经时间返回到地面。已知该行星半径为，万有引力常量为，则下列说法正确的是 A. 该行星第一宇宙速度为 B. 该行星的平均密度为 C. 如果该行星存在一颗同步卫星，其距行星表面高度为 D. 宇宙飞船绕该星球做圆周运动的周期不小于 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．行星地面附近的重力加速度为 该行星的第一宇宙速度为 故A错误；‎ B．利用 得 行星的体积为 则密度为 故B正确；‎ C．利用 解得 故C错误；‎ D．根据 解得：‎ 故D正确。‎ ‎10.如图所示，一个长直轻杆两端分别固定一个小球和，其中、两球的质量分别为和，两球半径忽略不计，杆的长度为。先将轻杆竖直靠放在竖直墙上，轻轻拨动小球，使小球在水平面上由静止开始向右滑动，当小球沿墙下滑距离为时，下列说法正确的是（不计一切摩擦，重力加速度为）‎ A. 小球沿墙下滑的过程中小球的机械能守恒 B. 小球沿墙下滑距离为时，小球的速度为 C. 长直轻杆对做功为 D. 长直轻杆对做功为 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．A沿墙下滑的过程中小球受重力、杆对它的弹力和墙对它的弹力，除重力做功外，杆的弹力对A小球做负功，所以A的机械能不守恒，故A错误；‎ B．当小球A沿墙下滑距离为时，设A球的速度为vA，B球的速度为vB，根据系统的机械能守恒得 两球沿杆子方向上的速度相等，则有 联立解得：‎ 故B正确；‎ C．对B球，根据动能定理得 故C正确；‎ D．对A球，根据动能定理得 解得：‎ 故D错误。‎ ‎11.如图所示，由电动机带动的水平传送带两端、间的距离为，传送带以速度顺时针方向转动，一个质量为的小物体以一定的初速度从端滑上传送带，运动到端，此过程中物块先做匀加速直线运动后做匀速直线运动，物块做匀加速直线运动的时间与做匀速直线运动时间相等，两过程中物块运动的位移之比为，重力加速度为，传送带速度大小不变。下列说法正确的是 A. 物块的初速度大小为 B. 物块与传送带间的动摩擦因数为 C. 整个过程中物块与传动带因摩擦产生的热量为 D. 电动机因运送物块多做的功为 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．设物块的初速度大小为v0．根据题意知 解得：‎ 故A错误；‎ B．由运动学公式v2-v02=2ax可得 解得：‎ 由牛顿第二定律可得 所以 故B正确；‎ C．加速过程中物块的位移为 传送带的位移为 相对位移为 整个过程中物块与传动带因摩擦产生的热量为 故C错误；‎ D．电动机因运送物块多做的功为 故D正确。‎ ‎12.如图所示，、两物块的质量分别为和，静止叠放在水平地面上。、间的动摩擦因数为，与地面间的动摩擦因数为。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。现对施加一水平拉力，则 A. 当且时，的加速度为 B. 当且时，的加速度为 C. 当时，的加速度最大为 D. 当时，无论为何值都不会运动 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A相对B恰好滑动时，对AB整体有 此时对B有 联立解得：‎ A．当时，，所以AB一起运动，则加速度为 故A正确；‎ B．当且时，AB相对滑动，对A有 解得：‎ 故B错误；‎ C．当AB相对滑动时，B的加速度达最大，对B有 解得：‎ 故C正确；‎ D．A对B的最大摩擦力为 地面对B的最大摩擦力为 当时 所以无论为何值都不会运动，故D正确。‎ 二、实验题 ‎13.某同学用图示装置研究碰撞中的动量守恒，实验中使用半径相等的两小球和，实验步骤如下：‎ ‎①用天平测得、两小球的质量分别为、，且 ‎②如图所示安装器材，在竖直木板上记下O点（与装置C点的小球的球心等高），调节斜槽使其末端的切线水平 ‎③C处先不放小球，将球从斜槽上的适当高度由静止释放，球抛出后撞在木板上的平均落点为P ‎④再将球置于C处，让球从斜槽上的同一位置由静止释放，两球碰后落在木板上的平均落点为M、N ‎⑤．用刻度尺测出三个平均落点到O点的距离分别为、、‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）若C点到木板的水平距离为，小球的平均落点到O点的距离为，重力加速度为，则小球做平抛运动的初速度_______‎ ‎（2）若两小球的碰撞为弹性碰撞，则下列关系式正确的是_______‎ A． B．‎ C． D．‎ ‎【答案】 (1). (2). D ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]由平抛运动的规律求初速度 ‎(2)[2]根据弹性碰撞的特点有：‎ m1v0=m1v1+m2v2‎ 将有m1的项移到左边并化简整理后有 根据题意，碰撞前的入射球的速度 碰撞后入射球的速度 被碰撞球的速度 将三个速度代入化简式可得 故D正确。‎ ‎14.如图为一气垫导轨，导轨上安装有一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用细绳绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器可测出细绳上的拉力。传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放，某同学用该实验装置验证滑块由A运动B过程中动能定理成立。‎ ‎（1）该同学用游标卡尺测量遮光条宽度，如图所示，则______________。‎ ‎（2）验证滑块由A运动到B的过程中动能定理成立，还需测量之间的距离、遮光条通过光电门的时间和滑块的质量，需验证的表达式为___________。‎ ‎（3）本实验中是否要求滑块质量和遮光条的总质量远大于钩码和力传感器的总质量：__。（请填“是”或“否”）‎ ‎（4）改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数和遮光条通过光电门的时间，处理数据时通过描点作出图象是一条直线，用量角器测出图线与横坐标的夹角为，图线的斜率为k，若动能定理成立，下列关系式正确的是（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】 (1). 2.25 (2). (3). 否 (4). A ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]游标卡尺测量遮光条的宽度d，读得 ‎(2)[2]从A到B，根据动能定理有 ‎(3)[3]由于有拉力传感器，直接能读出拉力的大小，所以不必满足滑块质量和遮光条的总质量远大于钩码和力传感器的总质量 ‎(4)[4]改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，根据以上表达式得到 处理数据时通过描点作出图象，该图象的斜率 故A正确。‎ 三、计算题 ‎15.某兴趣小组让一辆自制小遥控车在水平的直轨道上由静止开始运动，小车先做匀加速运动而后以恒定的功率运动，其运动的图象如下图所示（除时间段内的图象为曲线外，其余时间段图象均为直线）。小车的质量为，小车在整个过程中所受的阻力大小不变恒为。求：‎ ‎（1）小车匀速行驶阶段的功率；‎ ‎（2）小车的速度为时的加速度大小；‎ ‎（3）小车在加速运动过程中总位移的大小。‎ ‎【答案】（1）54W（2）0.375m/s2（3）40.5m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由图可知：机车的最大速度 由公式得 ‎(2)当机车的速度为时，其牵引力根据牛顿第二定律 解得：‎ ‎(3)由图可知：时机车匀加速结束速度 由，机车变加速时，由动能定理：‎ 而 解得：‎ ‎16.如图所示，用细绳连接的两个小物体、，跨过一光滑定滑轮放在倾角为的足够长的固定粗糙斜面上，两物体由静止开始释放，物体竖直下落且落地后不反弹。已知、物体的质量分别为、，物体与斜面间的摩擦因数，物体释放点距水平面的高度，取，，，求：‎ ‎（1）物体下落的时间；‎ ‎（2）物体沿斜面向上运动的最大距离。‎ ‎【答案】（1）2s（2）6.25m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)对物体A受力分析有：‎ 对物体B:‎ 联立解得：‎ 对B运动而言，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，有：‎ 解得：‎ ‎(2)物体A落地后物体B减速上升的初速度：‎ 对物体B：‎ 得B运动的加速度为：‎ 令物体上滑的最大距离为s，在A下落的过程中B上滑的距离h，则在A落地后B上滑的距离为s-h，由于B匀减速上滑，则据速度位移关系有 代入数据可解得 ‎17.如图所示，从A点水平抛出的小物块，到达斜面顶端B处时，其速度方向恰好沿斜面向下，然后沿倾角为的固定斜面滑下，小物块到达C点时速度恰好为，因受到微小扰动，小物块滑上与斜面平滑对接的四分之一光滑圆弧轨道上。已知圆弧轨道的半径，圆心O在C点的正下方，小物块的质量，平抛运动的水平位移，斜面长，取，，，不计空气阻力，求：‎ ‎（1）小物块从点抛出的初速度的大小；‎ ‎（2）小物块沿斜面滑下过程中克服摩擦力做的功；‎ ‎（3）若小物块沿圆弧轨道滑到P点时脱离轨道，求P点离D点的高度。‎ ‎【答案】（1）2m/s（2）36.25J（3）0.4m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小物块平抛到B点时：‎ 小物块从A运动到B：‎ 解得 ‎(2)小物块平抛到B点的速度 小物块从B运动到C：‎ 解得 ‎ ‎ ‎(3)小物块运动到P点时刚与轨道分离，对圆弧轨道的压力为0，此时：‎ 小物块由C运动到P：‎ 其中 解得：‎ ‎18.如图所示，粗糙的水平轨道的左端有一压缩的弹簧，弹簧左端固定，右端放一个质量的小物块（可视为质点），物块与弹簧不粘连。若释放弹簧，物块离开弹簧后从点进入半径为的光滑竖直圆轨道，在圆轨道最高点处对轨道的压力，物块离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到点时，与长木板发生弹性碰撞，碰撞时间极短，碰撞后长木板开始进入足够长的水平粗糙轨道。已知长木板的质量，水平轨道长，长木板的长度，小物块与轨道间、长木板与轨道间的动摩擦因数均为，取。求：‎ ‎（1）初始压缩弹簧储存的弹性势能；‎ ‎（2）碰撞后瞬间小物块的速度和长木板的速度；‎ ‎（3）长木板右端点在轨道上运动的距离。‎ ‎【答案】（1）21J（2）-5m/s；1m/s（3）0.34m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)物块m1 运动到C点时：‎ 由牛顿第三定律有 ‎'‎ 物块m1 由A运动到C：‎ 解得：‎ ‎(2)物块m1 由C运动到D：‎ 物块m1 与长木板m2弹性碰撞时：‎ 解得：‎ ‎ ‎ ‎(3)长木板m2进入粗糙区域的过程中：‎ 长木板m2全部进入粗糙区域后：‎ 解得