物理卷·2018届北京市第四中学高三上学期期中考试试题（解析版）

物理卷·2018届北京市第四中学高三上学期期中考试试题（解析版）

北京四中2018届上学期高三年级期中考试物理试卷 一. 不定项选择题（本大题共18小题；每小题3分，共54分。在每小题给出的四个选项中，有一个选项或多个选项正确。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。）‎ ‎1. 关于加速度，下列说法正确是 A. 物体运动的速度越大，则加速度越大 B. 物体的速度变化越大，则加速度越大 C. 物体的速度变化越快，则加速度越大 D. 物体所受合外力越大，则加速度越大 ‎【答案】CD ‎【解析】A. 物体的速度越大，速度变化不一定快，加速度不一定大，故A错误；‎ B. 物体运动的速度变化越大，速度变化不一定快，加速度不一定大，故B错误；‎ C. 加速度是反映速度变化快慢的物理量，速度变化越快，加速度越大，故C正确；‎ D．根据牛顿第二定律：F=ma，物体所受合外力越大，则加速度越大，故D正确。‎ 故选：CD.‎ ‎2. 从同一高度水平抛出的物体，在空中运动一段时间，落到同一水平地面上。在不计空气阻力的条件下，由平抛运动的规律可知 A. 水平初速度越大，物体在空中运动的时间越长 B. 物体的质量越大，物体在空中运动的时间越长 C. 水平初速度越大，物体的水平位移越大 D. 水平初速度越大，物体落地时速度越大 ‎【答案】CD 考点：考查了平抛运动规律的应用 ‎3. 跳水运动员从10m跳台腾空跃起后，先向上运动一段距离达到最高点后，再自由下落进入水池。若不计空气阻力，关于运动员在空中上升过程和下落过程中，以下说法正确的有 A. 上升过程处于超重状态，下落过程处于失重状态 B. 上升过程处于失重状态，下落过程处于超重状态 C. 上升过程和下落过程均处于超重状态 D. 上升过程和下落过程均处于失重状态 ‎【答案】D ‎【解析】跳水运动员在空中时无论是上升还是下降，加速度方向均向下，由于不计空气阻力，故均为完全失重，故选D.‎ ‎4. 如图所示，物体A用轻质细绳系在竖直杆MN上的B点。现用一水平力F作用在绳上的O点，将O点缓慢向左移动，使细绳与竖直方向的夹角 逐渐增大。关于此过程，下列说法中正确的是 A. 水平力F逐渐增大 B. 水平力F逐渐减小 C. 绳OB的弹力逐渐减小 D. 绳OB的弹力逐渐增大 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎ ‎ 考点：物体平衡 ‎5. 某物体以30m/s的初速度竖直上抛，不计空气阻力。则前5s内 A. 物体上升的最大高度为45m B. 物体的位移为25m，方向向上 C. 物体的平均速度为13m／s，方向向上 D. 物体速度变化量的大小为10m／s，方向向下 ‎【答案】AB ‎【解析】A. 由v=gt可知,物体到达最高点的时间为t=30/10=3s，故物体上升的最大高度：2gh=v2，解得：h=v2/2g=45m，故A正确；‎ B. 将竖直上抛运动看成一种加速度为−g的匀减速直线运动,则5s内的位移为：，方向向上，故B正确；‎ C.前5s内的平均速度，故C错误；‎ D．速度改变量为：△v=at=-gt=-10×5m/s=-50m/s，方向竖直向下，故D错误；‎ 故选：AB。‎ ‎6. 一个滑块以初速度从足够长的固定斜面底端沿斜面向上运动，经时间返回到斜面底端，以下图像表示该滑块在此过程中速度的大小v随时间t变化的规律，其中可能正 确的是 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】滑块在斜面上运动过程中,由于存在摩擦力,机械能不断减小,经过同一点时下滑的速度大小小于上滑的速度大小,所以滑回出发点的速度小于v0.故AC错误。‎ 根据速度图象的“面积”等于位移，两个过程的位移大小相等，可知，上滑时间短于下滑时间；故B正确，D错误；‎ 故选：B。‎ 点睛：滑块在斜面上运动过程中，先上滑后下滑，由于存在摩擦力，上滑与下滑过程不再具有对称性，经过同一点时下滑的速度小于上滑的速度，上滑运动的时间较短．根据牛顿第二定律分析两个过程加速度的大小，结合速度关系选择．‎ ‎7. 如图所示，细绳一端固定，另一端系一小球。给小球一个合适的初速度，小球便可在水平面内做匀速圆周运动，这样就构成了一个“圆锥摆”。设细绳与竖直方向的夹角为，如果变大，则 A. 细线对小球的拉力变大 B. 小球的向心加速度变大 C. 小球运动的速度增大 D. 小球运动的周期增大 ‎【答案】ABC ‎【解析】小球受力分析如图：‎ A．小球受重力和拉力两个力作用，物体做匀速圆周运动，竖直方向上拉力的分力等于重力：‎ ‎，变大，T变大，故A正确； ‎ B．向心力指向圆心，靠两个力的合力提供向心力，根据平行四边形定则知，合力的大小为：‎ F合=mgtanθ，变大，向心力变大；根据牛顿第二定律F合=ma得，向心加速度变大，故B正确；‎ C．根据牛顿第二定律得：，解得：，变大，小球运动的速度增大，故C正确；‎ D．根据牛顿第二定律得：，解得：，变大，小球运动的周期减小，故D错误。‎ 故选：ABC。‎ 点睛：小球在水平面内做匀速圆周运动，靠拉力和重力的合力提供向心力结合牛顿第二定律求出线速度、加速度和周期大小的表达式，由表达式判断a、v、T如何变化．‎ ‎8. 太阳系中的第二大行星是土星，它的卫星众多，目前已发现的卫星达数十颗。根据下表所列土卫五和土卫六两颗卫星的相关参数，可以比较 土星的卫星 距离土星距离/km 半径/km 发现者 发现年份 土卫五 ‎527 000‎ ‎765‎ 卡西尼 ‎1672‎ 土卫六 ‎1 222 000‎ ‎2 575‎ 惠更斯 ‎1655‎ A. 这两颗卫星公转的周期大小 B. 这两颗卫星公转的速度大小 C. 这两颗卫星表面的重力加速度大小 D. 这两颗卫星公转的向心加速度大小 ‎【答案】ABD ‎【解析】设土星的质量为M，‎ A. 由开普勒第三定律，半径越大，周期越大，所以土卫五的公转周期小。故A正确；‎ B. 由卫星速度公式，公转半径R越大，卫星的线速度越小，则土卫六的公转线速度小。故B正确；‎ C. 由卫星表面的重力加速度公式，由于卫星的质量未知，无法比较卫星表面的重力加速度，故C错误； ‎ D. 由卫星向心加速度角公式，公转半径R越小，向心加速度a越大，则土卫五的向心加速度大。故D正确。‎ 故选ABD.‎ 点睛：根据万有引力定律比较土星对两卫星万有引力的大小．由开普勒第三定律分析公转周期的大小．由万有引力提供向心力，比较线速度的大小和向心加速度的大小．‎ ‎9. 如图所示，一个小物块从静止开始从同一高度沿倾角不同的斜面下滑至斜面底端，若斜面都是光滑的，则下列说法正确的是 A. 小物块滑到底端所用时间相同 B. 小物块滑到底端时的动能相同 C. 下滑过程中重力的平均功率相同 D. 滑到底端时重力的瞬时功率相同 ‎【答案】B ‎【解析】A. 物体下滑的加速度a=gsinθ,根据 知, ，知运动的时间不等；故A错误；‎ B. 据动能定理知, ，知到达底端时两个物体的动能相等，故B正确； ‎ C. 因重力做功相等，但时间不相等，故两个物体重力的平均功率大小不相等，故C错误；‎ D. 由动量定理可知,两物体到达低端时速度大小相等，方向不同，故重力的瞬时功率不同，故D错误；‎ 故选：B.‎ ‎10. 如图所示，动滑轮下系有一个质量为1kg的物块，细线一端系在天花板上，另一端绕过动滑轮。用F=6N的恒力竖直向上拉细线的另一端。滑轮、细线的质量不计，不计一切摩擦。经过1s，则 A. 拉力F做功为10J B. 拉力F做功为12J C. 物体的动能增加了10J D. 物体的机械能增加了12J ‎【答案】BD ‎【解析】AB.如图所示,物体受到两个力的作用:拉力F'=2F和重力mg.‎ 由牛顿第二定律得F'-mg=ma，a=2m/s2，‎ 物体从静止开始运动,1s内的位移为： ‎ 拉力F的作用点为绳的端点,在物体发生1 m位移的过程中,绳的端点的位移为s'=2s=2m 所以拉力F做的功为W=Fs'=6×2 J=12 J，故A错误，B正确；‎ C．物体的速度v=at=2m/s2，物体的动能增加了，故C错误； ‎ D.拉力做的功等于物体机械能的增加量，所以物体的机械能增加了12J，故D正确。‎ 故选：BD。‎ ‎11. 篮球运动员伸出双手去接传来的球时，两手会随球收缩至胸前。这样做可以 A. 减小球对手的冲量 B. 减小球对手的冲击力 C. 减小球的动量变化量 D. 减小球的动能变化量 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球引至胸前，这样可以增加球与手接触的时间，根据动量定理得：-Ft=0-mv，解得：，当时间增大时，球动量的变化率减小；作用力就减小，而冲量和动量的变化量都不变，所以．正确．‎ 考点：动量定理的应用 ‎【名师点睛】本题主要考查了动量定理的直接应用，注意当动量变化一定时，增大作用时间可以减小冲击力的大小。‎ ‎12. 在光滑水平面上，质量为m的小球A正以速度匀速运动。某时刻小球A与质量为3m的静止小球B发生正碰。两球相碰后，A球的动能恰好变为原来的1／4。则碰后B球的速度大小是 A. B. C. 或 D. 无法确定 ‎【答案】A ‎【解析】根据碰后A球的动能恰好变为原来的得： 解得： ‎ 碰撞过程中AB动量守恒，则有：mv=mv′+3mvB 解得：vB=v或vB=v；当vB=v时A的速度大于B的速度，不符合实际，故选项A正确，BCD错误，故选A.‎ 点睛：本题考查的是动量定律得直接应用，注意动能是标量，速度是矢量；同时要分析结果是否符合实际情况，即不可能发生二次碰撞。‎ ‎13. 如图所示，轻弹簧左端固定在竖直墙上，右端与木块B相连，木块A紧靠木块B放置，A、B与水平面间的动摩擦因数分别为、，且。用水平力F向左压A，使弹簧被压缩，系统保持静止。撤去F后，A、B向右运动并最终分离。下列判断正确的是 A. A、B分离时，弹簧长度一定等于原长 B. A、B分离时，弹簧长度一定大于原长 C. A、B分离时，弹簧长度一定小于原长 D. A、B分离后极短时间内，A的加速度大于B的加速度 ‎【答案】B ‎【解析】A. 当A、B间无相互作用且加速度相等时，两物体分开。设A、B分离时弹簧处于伸长状态且弹力为T，根据牛顿第二定律，对B：，则；对A：，；由于，aA=aB，，假设正确，故A错误，B正确，C错误； ‎ D.A、B分离后，根据牛顿第二定律，对B：，T增大，加速度增大；对A：，加速度不变，所以A、B分离后极短时间内，A的加速度小于B的加速度，故D错误。‎ 故选：B。‎ 点睛：本题的关键是明确AB两物体分开的条件是它们之间的弹力为零，然后分别对A、B受力分析并结合牛顿第二定律讨论即可求解．‎ ‎14. 伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，下图可大致表示其实验和思维的过程。让小球由倾角为的光滑斜面滑下，然后在不同的时分别进行多次实验，最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动。对这一过程的分析，下列说法中不正确的是 ‎ ‎ A. 采用图甲的斜面实验，可“冲淡”重力的作用，使时间更容易测量 B. 让不同质量的球沿相同斜面下滑，可证实小球均做加速度相同的匀变速运动 C. 伽利略通过实验直接测量了物体自由下落的位移与时间的平方的关系 D. 图甲是实验现象，图丁的情景是经过合理的外推得到的结论 ‎【答案】C ‎【解析】A.伽利略的时代无法直接测定瞬时速度，就无法验证v与t成正比的思想，伽利略通过数学运算得到，若物体初速度为零，且速度随时间均匀变化，即v正比于t，那么它通过的位移与所用时间的二次方成正比，只要测出物体通过不同位移所用的时间就可以验证这个物体的速度是否随时间均匀变化。由于伽利略时代靠滴水计时，不能测量自由落体所用的时间，伽利略让铜球沿阻力很小的斜面滚下，由于沿斜面下滑时加速度减小，所用时间长得多，所以容易测量。这个方法叫“冲淡”重力。所以A正确，C错误。‎ B. 不同质量的球沿相同斜面下滑，下落时间相同，可证实小球均做加速度相同的匀变速运动，故C正确；‎ D．选项中，甲乙丙均是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论，故D正确。‎ 本题选择错误答案，故选：C.‎ ‎15. 兴趣小组的同学们利用弹弓放飞模型飞机。弹弓的构造如图1所示，其中橡皮筋两端点A、B固定在把手上。橡皮筋处于ACB时恰好为橡皮筋原长状态（如图2所示），将模型飞机的尾部放在C处，将C点拉至D点时放手，模型飞机就会在橡皮筋的作用下发射出去。C、D两点均在AB连线的中垂线上，橡皮筋的质量忽略不计。现将模型飞机竖直向上发射，在它由D运动到C的过程中 A. 模型飞机在D位置所受弹力最大 B. 模型飞机在C位置时的速度最大 C. 模型飞机的加速度先减小，后增大 D. 模型飞机的机械能一直在增大 ‎【答案】ACD ‎【解析】A. 橡皮筋的伸长量逐渐减小,每根橡皮筋的弹力大小逐渐减小,两根橡皮筋的夹角增大,所以橡皮筋对模型飞机的弹力(合力)一直在减小，在D位置所受弹力最大。故A正确；‎ B. 从D到C，橡皮筋的弹力逐渐减小，弹力先大于重力，后小于重力，模型飞机的速度先增大后减小，弹力等于重力时，速度最大，故B错误； ‎ C. 从D到C，橡皮筋的弹力逐渐减小，橡皮筋对模型飞机的弹力先大于重力，加速度逐渐减小；后小于重力，加速度逐渐增大，所以模型飞机的加速度先减小，后增大，故C正确； ‎ D. 橡皮筋对模型飞机的弹力始终做正功，由功能关系知，模型飞机的机械能一直在增大，故D正确；‎ 故选：ACD。‎ ‎16. 如图所示，物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平地面上。A，B质量分别为6.0kg此后逐渐增大，在增大到45N的过程中，取最大静摩擦力等于滑动摩擦力。以下判断正确的是 A. 两物体间始终没有相对运动 B. 两物体间从受力开始就有相对运动 C. 当拉力F<12N时，两物体均保持静止状态 D. 两物体开始没有相对运动，当F>18N时，开始相对滑动 ‎【答案】A ‎【解析】隔离对B分析，当AB间摩擦力达到最大静摩擦力时，A.B发生相对滑动，则 ；‎ 再对整体分析有：F=(mA+mB)a=8×6N=48N，知当拉力达到48N时，A.B才发生相对滑动。故A正确，B、C、D错误。‎ 故选：A 点睛：隔离对B分析，求出AB发生相对滑动时的临界加速度，再对整体分析，运用牛顿第二定律求出刚好发生相对滑动时的拉力．‎ ‎17. 某娱乐项目中，参与者抛出一小球去接触触发器，从而进入下一关。现在将这个娱乐项目进行简化，假设参与者从触发器的正下方以速率v竖直上抛一小球，小球恰好接触触发器。若参与者从与刚才相同的高度以相同的速率v抛出小球，小球沿如下A、B、C、D四个不同的光滑轨道运动，如图所示。小球能接触触发器的可能是哪一个?‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】小球以v竖直上抛的最大高度为h，到达最大高度时速度为0，‎ A. 小球沿斜面向上做匀减速运动，上升到最高点前就做斜抛运动了，最高点速度不为零，上升高度小于h，不能击中触发器，故A错误；‎ B. 小球不能上升到最高点就做斜抛运动了，最高点速度不为零，上升高度小于h，不能击中触发器，故B错误；‎ C. 根据机械能守恒定律可知，小球上升到最高点时速度刚好等于零，可以击中触发器，故C正确；‎ D.‎ ‎ 在双轨中做圆周运动时到达最高点的速度可以为零，所以小球可以上升到最高点并击中触发器，故D正确。‎ 故选：CD.‎ 点睛：小球在运动的过程中机械能守恒，根据机械能守恒定律，以及到达最高点的速度能否为零，判断小球进入右侧轨道能否到达h高度．‎ ‎18. 如图所示，两质量相等的物块A、B通过一轻质弹簧连接，B足够长、放置在水平面上，所有接触面均光滑。弹簧开始时处于原长，运动过程中始终处在弹性限度内。在物块A上施加一个水平恒力，A、B从静止开始运动到第一次速度相等的过程中，下列说法中错误的是 A. 当A、B加速度相等时，系统的机械能最大 B. 当A、B加速度相等时，A、B的速度差最大 C. 当A、B的速度相等时，A的速度达到最大 D. 当A、B的速度相等时，弹簧的弹性势能最大 ‎【答案】A ‎【解析】对A、B在水平方向受力分析如图，F1为弹簧的拉力；‎ ‎ 当加速度大小相同为a时，对A有F-F1=ma，对B有F1=ma，得F1＝‎ ‎，在整个过程中A的合力（加速度）一直减小，而B的合力（加速度）一直增大，在达到共同加速度之前A的合力（加速度）一直大于B的合力（加速度），之后A的合力（加速度）一直小于B的合力（加速度）．两物体运动的v-t图象如图所示，tl时刻，两物体加速度相等，斜率相同，速度差最大，t2时刻两物体的速度相等，A速度达到最大值，两实线之间围成的面积有最大值即两物体的相对位移最大，此时弹簧被拉到最长；除重力和弹簧弹力外其它力对系统正功，所以系统机械能增加，tl时刻之后拉力依然做正功，即加速度相等时，系统机械能并非最大值．故选BCD．‎ ‎ ‎ 二、解答题（本大题共5小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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值和单位。）‎ ‎19. 某同学研究重物与地面撞击的过程，利用传感器记录重物与地面的接触时间。他让质量为M=9kg的重物（包括传感器）从高H=0.45m自由下落撞击地面，重物反弹高度h=0.20m，重物与地面接触时间t=0.1s。若重物与地面的形变很小，可忽略不计。求此过程中：‎ ‎（1）重物受到地面的平均冲击力；‎ ‎（2）重物与地面撞击过程中损失的机械能。‎ ‎【答案】（1）540N （2） 22.5J ‎【解析】（1）小球落地前的速度的大小：，v1=3m/s， ‎ 重物反弹时的速度大小：v2=2m/s，‎ 设向上为正方向，重物受到地面的平均冲击力为T，根据动量定理：，T=540N。‎ ‎（2）重物与地面撞击过程中损失的机械能： ‎ ‎20. 如图所示，物体从光滑斜面上的A点由静止开始下滑，经过B点后进入水平面（设经过B点前后速度大小不变），最后停在C点。每隔0.2s通过速度传感器测量物体的瞬时速度。下表给出了部分测量数据。若物体与斜面之间、物体与水平面之间的动摩擦因数都相同，求：‎ ‎ ‎ ‎0.0‎ ‎0.2‎ ‎0.4‎ ‎……‎ ‎0.8‎ ‎1.0‎ ‎……‎ ‎0.00‎ ‎0.80‎ ‎1.60‎ ‎……‎ ‎1.25‎ ‎0.75‎ ‎……‎ ‎（1）物体在斜面上运动的加速度大小a；‎ ‎（2）物体在斜面上运动的时间t；‎ ‎（3）斜面与水平面之间的夹角。‎ ‎【答案】（1）4m/s2 （2） 0.5s （3）530‎ ‎【解析】根据题意物体先在斜面上做匀加速直线运动，然后在水平面上做匀减速直线运动到停止。‎ ‎（1）根据测量数据结合加速度定义式得出物体在斜面上的加速度大小为：a1=△v/t=0.80/0.20=4m/s2；‎ ‎（2）根据测量数据结合加速度定义式得出物体在水平面上的加速度大小为：；‎ 设物体在斜面上运动的时间t，则： ‎ t=0.5s；‎ ‎（3）根据牛顿第二定律：‎ ‎， ‎ ‎ ‎ 解得：=37° ‎ ‎21. 如图所示，半径的竖直半圆形光滑轨道bc与水平面ab相切。质量m=0.1kg的小滑块B放在半圆形轨道末端的b点，另一质量也为的小滑块A以的水平初速度向B滑行，滑过的距离，与B相碰，碰撞时间极短，碰后A、B粘在一起运动。已知木块A与水平面之间的动摩擦因数。A、B均可视为质点。求：‎ ‎（1）A与B碰撞后瞬间的速度大小v；‎ ‎（2）在半圆形轨道的最高点c，轨道对A、B的作用力N的大小；‎ ‎（3）AB的落地点距离半圆形轨道末端b的水平距离。‎ ‎【答案】（1）3m/s （2） 8N （3）‎ ‎【解析】(1)滑块做匀减速直线运动,加速度大小：a=f/m=2m/s2‎ 解得：vA=6m/s 碰撞过程中满足动量守恒：mvA=2mv 解得：v=3m/s ‎(2)由b运动到c的过程中，根据动能定理 设c点的速度为vc， ‎ 解得：vc=m/s 根据受力分析：2mg+N=‎ 解得：N=8N ‎（3）竖直方向：‎ 水平方向位移： ‎ 联立解得：x=m ‎22. 如图所示，“嫦娥一号”卫星在飞向月球的过程中，经“地月转移轨道”到达近月点Q，为了被月球捕获成为月球的卫星，需要在Q点进行制动（减速）。制动之后进入轨道III，随后在Q点再经过两次制动，最终进入环绕月球的圆形轨道I。已知“嫦娥一号卫星”在轨道I上运动时，卫星距离月球的高度为h，月球的质量，月球的半径，万有引力恒量为G。忽略月球自转，求：‎ ‎（1）“嫦娥一号”在Q点的加速度a；‎ ‎（2）“嫦娥一号”在轨道I上绕月球做圆周运动的线速度；‎ ‎（3）若规定两质点相距无限远时引力势能为零，则质量分别为M、m的两个质点相距为r时的引力势能，式中G为引力常量。为使“嫦娥一号”卫星在Q点进行第一次制动后能成为月球的卫星，同时在随后的运动过程其高度都不小于轨道I的高度h，试计算卫星第一次制动后的速度大小应满足什么条件?‎ ‎【答案】 （1） （2） （3）‎ ‎【解析】(1)根据万有引力定律和向心力公式有：， ‎ 解得：a= ‎ ‎(2) 根据万有引力定律和向心力公式有：，‎ 解得：v=‎ ‎（3）“嫦娥一号”在轨道I上绕月球做圆周运动的线速度为制动后的最小速度：v=‎ 根据机械能守恒，最大速度为： ‎ 解得： ‎ 所以速度范围为：

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