【物理】福建省上杭县第一中学2020届高三12月试题（解析版）
福建省上杭县第一中学2020届高三12月试题
一、选择题:每小题4分，共48分。1-8题单选，9-12多选
1.几个水球可以挡住子弹?《国家地理频道》实验证实:四个水球就足够!四个完全相同的水球紧挨在一起水平排列，子弹在水球中沿水平方向做匀变速直线运动。恰好能穿出第四个水球，则可以判定( )
A. 由题干信息可以确定子弹在毎个水球中运动的时间相同
B. 由题干信息可以确定子弹穿过每个水球的时间
C. 子弹在每个水球中速度变化相同
D. 子弹穿出第三个水球的瞬时速度与全程的平均速度相等
【答案】D
【解析】
【详解】AB．设水球的直径为d，子弹运动的过程为匀减速直线运动，直到末速度为零，我们可以应用逆过程，相当于子弹初速度为零做匀加速直线运动。因为通过最后1个、最后2个、以及后3个、全部4个的位移分别为d，2d，3d和4d，根据知，所以时间之比为
所以子弹在每个水球中运动的时间不同；由以上的分析可知，子弹依次穿过4个水球的时间之比为
但是不能求解穿过每个水球的具体时间，故AB错误；
C．子弹在水球中沿水平方向做匀变速直线运动，则受力是相同的，所以加速度相同，由△v=at可知，运动的时间不同，则速度的变化量不同；故C错误；
D．由A的分析可知，子弹穿过前3个水球的时间与穿过第四个水球的时间是相等的，由匀变速直线运动的特点可知，子弹穿出第三个水球的瞬时速度与全程的平均速度相等。故D正确。故选D。
2.如图所示，在水平面上有三个质量分别为m1、m2、m3的木块A、B、C，木块A与B、B
与C间用相同轻弹簧连接．木块A与水平面间的动摩擦因数为μ，木块B、C与水平面之间摩擦忽略不计．现用一作用在C上的水平恒力F向右拉着三木块一起匀速运动的过程中，A、B间弹簧长度为L1，B、C间弹簧长度L2．关于L1、L2的大小关系，下列说法中正确的是
A. L1、L2大小与m1、m2、m3无关，总有L1
L2
D. L1、L2大小与m1、m2、m3有关，无法比较
【答案】B
【解析】
【详解】对物体分析，根据平衡条件可得、间弹力：
对物体分析，根据平衡条件可得、间弹力：
根据可得：
A. 与分析不符，故A错误；
B. 与分析相符，故B正确；
C. 与分析不符，故C错误；
D. 与分析不符，故D错误．
3.如图所示，粗糙水平面上的物体在水平拉力F作用下做匀加速直线运动，现使F不断变小到零，则在滑动过程中（ ）
A. 物体的加速度不断减小，速度不断增大
B. 物体的加速度不断增大，速度不断减小
C. 物体的加速度先增大后减小，速度先减小后增大
D. 物体的加速度先减小后增大，速度先增大后减小
【答案】D
【解析】
合外力决定加速度，滑动过程中物体所受合外力是拉力和地面摩擦力的合力，即F合＝F－Ff.当F>Ff时，合外力方向与速度方向相同，速度增加，F逐渐减小，合外力减小，加速度减小；当Fφc，则( )
A. P、Q两点处的电荷为等量同种电荷
B. a点和b点的电场强度相同
C. c点的电势低于d点的电势
D. 负电荷从b到d电势能增加
【答案】CD
【解析】
【详解】A．根据电场的图象可以知道，该电场是等量同种异号电荷的电场，故A错误；
B．等量同种异号电荷的电场线分布具有对称性（上下、左右），a点和b点的电场强度大小相等，而方向不同．故B错误；
C．由题φa＞φc，结合电场线从正电荷出发到负电荷终止，顺着电场线方向电势逐渐降低，可知Q带正电，P带负电；c点与d点比较可知，c点离P点（负电荷）的距离更近，所以c点的电势较低．故C正确；
D．图中a点的电势高于c点电势，可知Q带正电，P带负电，所以由图可知 b点的电势高于d点的电势；而负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，可知负电荷从b到d，电势降低，电势能增大．故D正确．
二、实验题:共16分。
13.用等效替代法验证力的平行四边形定则的实验情况如下图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙是白纸上根据实验结果画出的图．
(1)本实验中“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．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果
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
(2)图乙中的F与F′两力中，方向一定沿着AO方向的是________，图中________是F1、F2合力的理论值．
(3)完成该实验的下列措施中，能够减小实验误差的是________．
A.作图要用细芯铅笔，图的比例要尽量大些，要用严格的几何作图法作出平行四边形，图旁要画出表示力的比例线段，且注明每个力的大小和方向
B.拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行
C.拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些
D.使拉力F1和F2的夹角很大
【答案】(1). D (2). F (3). ABC
【解析】
(1)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，即使橡皮筋的形变量相同，故ABC错误，D正确；
故选D
(2) F是通过作图的方法得到合力的理论值，而F′是通过一个弹簧秤沿AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O点，使得一个弹簧秤的拉力与两个弹簧秤的拉力效果相同，测量出的合力．故方向一定沿AO方向的是．
(3)A、用细芯铅笔作图，图的比例尽量大些，用严格的几何作图法作出平行四边形，可以作出的图更准确，减小实验误差，A正确；
B、实验时应保持细绳贴近木板且与纸面平行，这样拉力与合力在同一平面内，能够减小实验误差，B正确；
C、拉橡皮筋的细绳长些，标记同一细绳方向的两点远些，在确定力的方向时更准确，能够减小实验误差，C正确；
实验时两细绳的夹角应近量大点，但不一定保持相互垂直；故C错误；
D、使拉力F1和F2的夹角很大，并不能够减小实验误差，D错误．故选ABC．
14.如图所示的实验装置可以用来验证机械能守恒定律．左侧重物A带有挡光片，其总质量为m，右侧重物B质量为M
，两重物由跨过光滑定滑轮的绳相连．光电门可以测量挡光片经过光电门时的挡光时间，挡光片的宽度用b表示，挡光片与光电门之间的距离用h表示，挡光片通过光电门时的平均速度可看成挡光片通过光电门时的瞬时速度．
(1)实验开始之前，先用游标卡尺测量挡光片的宽度b．按上图所示连接实验器材，实验时两重物由静止开始运动，重物A、B的质量应满足的关系为M________m. (填大于、等于、小于)
(2)在实验过程中，与光电门相连的数字毫秒计记录下挡光片的挡光时间为t，则挡光片通过光电门时的瞬时速度可表示为v=_____________．(用题中所给字母表示)
(3)两重物从静止开始运动，当挡光片经过光电门时，两重物组成的系统动能增加量可表示=____________，系统的重力势能减少量可表示为=___________，在实验误差允许的范围内，若满足=，则可认为系统的机械能守恒．(重力加速度为g)
(4)为了减小偶然误差,实验时多次改变挡光片到光电门的距离h，作出的v2−h图象为一直线，并测得该图象的斜率为k，则重力加速度表达式g=_____________．
【答案】(1). 大于 (2). (3). . (4).
【解析】
【详解】（1）[1]．实验时需让重物A向上加速，则重物A、B的质量应满足的关系为M>m.
（2）[2]．根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，挡光片通过光电门的瞬时速度
．
（3）[3]．系统动能的增加量
[4]．系统重力势能的减小量
△Ep=（M-m）gh．
（4）[5]．根据系统机械能守恒得，
解得
则图线的斜率
解得重力加速度
．
三、计算题:共36分。
15. 2003年10月15日，我国宇航员杨利伟乘坐我国自行研制的“神舟”五号飞船在酒泉卫星发射中心成功升空，这标志着我国已成为世界上第三个载人飞船上天的国家．“神舟”五号飞船是由长征―2F运载火箭将其送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，实施变轨后，进入预定圆轨道，如图所示．已知近地点A距地面高度为h，飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，求：
（1）飞船在近地点A的加速度为多少？
（2）飞船在预定圆轨道上飞行的速度为多少？
【答案】（1） ；（2）
【解析】
（1）设地球质量为M，飞船质量为m，则
飞船在A点受到地球的引力①
对地面上质量为m0的物体②
据牛顿第二定律可知万有引力提供向心力F＝man ③）
联立①②③解得飞船在近地点A的加速度
（2）飞船在预定圆轨道上飞行的周期④
设预定圆轨道半径为r，由牛顿第二定律有⑤
而⑥
联立②④⑤⑥解得飞行速度
16.如图所示，AB为半径R＝0.8m的一光滑圆弧轨道，下端B恰与小车石端平滑对接。小车质量M＝3kg，车长L＝2.06m，车上表面距地面的高度h＝0.2m，现有质址m＝1kg的滑块，山轨道顶端无初速度释放，滑到B端后冲上小车。已知地面光滑，滑块与小车上表面间的动摩擦因数＝0.3，当车运动了t0＝1.5时，被地面装置锁定(g取10m/s2)。试求:
(1)滑块到达B端时，轨道对它支持力的大小;
(2)车被锁定时，车右端距轨道B端的距离
【答案】（1）30N （2）1m
【解析】
详解】(1)A至B过程,由机械能守恒得：
在B点，由牛顿第二定律得：
解得：=30N.
(2)设滑块滑上小车后经过时间与小车速度相同，共同速度大小为,对滑块有:
对小车有:
，
解得：
=lm/s,=ls.
因，故滑块与小车同速后，小车继续向左匀速行驶了0.5s，则小车右端距B端距离为
解得：
=lm.
17.如图甲所示，A、B是两块水平放置的足够长的平行金属板，组成偏转匀强电场，B板接地，A板电势随时间变化情况如图乙所示，C、D两平行金属板竖直放置，中间有两正对小孔和，两板间电压为，组成减速电场现有一带负电粒子在时刻以一定初速度沿AB两板间的中轴线进入，并能从沿进入C、D间已知带电粒子带电荷量为，质量为m，不计粒子重力求：
该粒子进入A、B间的初速度为多大时，粒子刚好能到达孔；
在的条件下，A、B两板长度的最小值；
、B两板间距的最小值．
【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】
【详解】（1）因粒子在A、B间运动时，水平方向不受外力做匀速运动，所以进入孔的速度即为进入A、B板的初速度在C、D间，由动能定理得，
即
（2）由于粒子进入A、B后，在一个周期T内，竖直方向上的速度变为初始状态．
即，若在第一个周期内进入孔，
则对应两板最短长度为
（3）若粒子在运动过程中刚好不到A板而返回，则此时对应两板最小间距，设为d
所以 ，
即．
【点睛】本题是道综合性较强的题目，要能正确分析粒子的运动情况，抓住运动过程的对称性分析粒子交变电场中的运动过程是关键，结合动能定理、牛顿第二定律和运动学公式求解，是此类题目常用的方法．
