【物理】湖北省宜昌市部分示范高中教学协作体2020届高三上学期期中考试（解析版）
湖北省宜昌市部分示范高中教学协作体2020届
高三上学期期中考试试题
（全卷满分：110分 考试用时：90分钟）
一、选择题：本大题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8小题只有一项符合题目要求；第9-12小题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1.甲、乙两车在同一水平道路上，一前一后相距，乙车在前，甲车在后，某时刻两车同时开始运动，两车运动的图象如图所示，则下列表述正确的是
A. 乙车做曲线运动，甲车做直线运动
B. 甲车先做匀减速运动，后做匀速运动
C. 乙车的速度不断减小
D. 两车相遇两次
【答案】D
【解析】
【详解】乙车的图象虽为曲线，但这不是运动轨迹，且图象只能表示正反两个方向的直线运动，故A错误。位移时间图象的斜率等于速度，由题图可知：甲车在前6s内沿负向做匀速直线运动，6s处于静止状态，故B错误。由于乙车图象的斜率大小增大，即其速度逐渐增大，故C错误。在图象中两图线的交点表示两车相遇，故两车相遇两次。故D正确。故选D。
【点睛】对于位移时间图象，关键抓住斜率等于速度，交点表示两车相遇，来分析两车的运动情况．
2.如图所示，不计绳的质量以及绳与滑轮的摩擦，物体A的质量为M，水平面光滑．当在绳的B端挂一质量为m的物体且重力加速度为g,物体A的加速度为a1，当在绳的B端施以F＝mg的竖直向下的拉力作用时，A的加速度为a2，则a1与a2的大小关系是（ ）
A. a1＝a2
B. a1>a2
C. a1
a1.
故选：C.
3.一质点沿x轴正方向做直线运动，通过坐标原点时开始计时，其图象如图所示，则 ( )
A. 质点在1 s末的速度为1.5 m/s
B. 质点在第1 s内的平均速度为1.5 m/s
C. 质点做匀加速直线运动，在前2秒内的位移为2m
D. 质点做匀加速直线运动，加速度为0.5 m/s2
【答案】B
【解析】
【详解】ACD.由图得：
根据：
得：
对比可得：
m/s
则加速度为：
m/s2
由图知质点的加速度不变，说明质点做匀加速直线运动，则质点在1s末速度为：
1+1=2m/s
前2s内的位移为：
m
故ACD错误。
B.质点在第1s内的平均速度：
m/s
故B正确。
4.刀、斧、凿等切削工具的刃部叫做劈，如图是用斧头劈木柴的示意图.劈的纵截面是一个等腰三角形，使用劈的时候，垂直劈背上加一力 F，这个力产生两个作用效果，使劈的两个侧面推压物体，把木柴劈开.设劈背的宽度为d，劈的斜面长为l，不计斧头的自身重力，则劈的侧面推压木柴的力约为( )
A. F B. F C. F D. F
【答案】A
【解析】
【详解】如图所示，
将力F分解为、两个分力.这两个分力分别与劈的两个侧面平行,根据对称性,两分力、大小相等,这样,以、为邻边的平行四边形就是一个菱形,因为菱形的对角线互相垂直且平分,所以根据三角形相似:
所以
A. ,符合题意，故A正确
B.不符合题意，故B错误
C. 不符合题意，故C错误
D. F不符合题意，故D错误
5.由吴京主演的《攀登者》，重现了中国人攀登珠穆朗玛峰的英勇历史，体现了中国人不畏艰险，自强自立的爱国精神。如图为影片中登山队员的登山的照片。已知其中一名队员重为G，静止时，绳子与竖直方向的夹角为60o,绳子拉力也为G，则此时山峰对该队员的作用力（ ）
A. 就是山峰对该对员的支持力
B. 大小为
C. 大小为G
D. 方向可能水平向左
【答案】C
【解析】
【详解】A.山峰对该队员作用力是山峰对该队员的支持力和摩擦力的合力，故A错误；
BCD.以该队员为研究对象，受力情况如图所示：
根据几何关系可得绳子拉力T的方向与重力G的方向夹角为120°，且大小相等，所以山峰对该队员的作用力F、重力G和绳子拉力T构成等边三角形，则F=G，方向与拉力和重力的合力方向相反，故C正确，BD错误。
6.如图所示,劲度系数均为k=200 N/m 的两根弹簧下悬挂一个质量m=2 kg的重物,处于静止状态,弹簧L1悬于A点,与竖直方向的夹角θ=37°,弹簧L2的另一端连于竖直墙上B点,弹簧L2处于水平状态,此时两个弹簧的长度相同,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g=10 m/s2,则两根弹簧的原长相差的长度为( )
A. 0.01 m B. 0.03 m C. 0.05 m D. 0.08 m
【答案】C
【解析】
【详解】设弹簧L1原长为d1，此时伸长量为x1，弹簧L2的原长为d2，伸长量为x2。根据力的平衡可得水平方向有：
竖直方向有：
解得：
由题可知：
得：
代入数据解得：
m
故选C。
7.某篮球运动员将篮球竖直向上抛出，篮球在最高点离接球的手距离1.8m，该运动员接球的整个过程时间约为0.1s，(忽略空气阻力，g取10m/s2)则下列说法正确的是
A. 接球时球的速度大小为3m/s
B. 篮球自由下落时间约1.2s
C. 手受到的平均作用力的大小是篮球重力大小的7倍
D. 手接篮球的整个过程，篮球处于失重状态
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由运动规律可得，篮球下落到该运动员手处的速度，由v2=2gh解得v=6m/s，篮球的下落时间t1=v/g=0.6s，故A、B错误；
C.从接触该运动员手到停止运动，篮球的加速度a=v/t2=60m/s2，根据牛顿定律：
F－mg=ma
可得，F=7mg，故C正确;
D.运动员接篮球的整个过程，篮球做减速运动，加速度方向向上，篮球处于超重状态，故D错误。
8.共享单车是指企业在校园、地铁站点、公交站点等公共服务区提供自行车单车共享服务，是一种新型、便捷的公共交通方式。如图1所示是某共享单车采用的无链传动系统，利用圆锥齿轮90°轴交，将动力传至后轴，驱动后轮转动。杜绝了传统自行车“掉链子”问题。如图所示是圆锥齿轮90°轴交示意图，其中A是圆锥齿轮转轴上的点，B、C分别是两个圆锥齿轮边缘上的点，两个圆锥齿轮中心轴到A、B、C三点的距离分别记为rA、rB和rC(rA≠rB≠rC)。下列说法正确的是（ ）
A. B点与C点的角速度，ωB=ωC
B. C点与A点的线速度，
C. B点与A点的角速度，
D. A点和C点的线速度，
【答案】B
【解析】
A项：B点与C点的线速度相等，由于rB≠rC，所以，故A错误；
B项：B点与C点的线速度相等，B点的角速度与A角速度相等，所以，故B正确；
C项：B点的角速度与A角速度相等，所以即，故C错误；
D项：B点与C点的线速度相等，B点的角速度与A角速度相等，即，故D错误。
9.双星系统中两个星球A、B的质量都是m，相距L，它们正围绕两者连线上某一点做匀速圆周运动。实际观测该系统的周期T要小于按照力学理论计算出的周期理论值T0，且＝k(k＜1)，于是有人猜测这可能是受到了一颗未发现的星球C的影响，并认为C位于A、B的连线正中间，相对A、B静止，则下列说法正确的是( )
A. A、B组成的双星系统周期理论值
B. A、B组成的双星系统周期理论值
C. C星的质量为
D. C星的质量为
【答案】BD
【解析】
【详解】两星球的角速度相同，根据万有引力充当向心力，则有：
可得：
两星球绕连线的中点转动，则有：
所以：
由于C的存在，双星的向心力由两个力的合力提供，则：
又：
＝k
联立解得：
M=
故选BD。
10.如图所示，套在竖直细杆上的轻环A由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连施加外力让A沿杆以速度v匀速上升，从图中M位置上升至与定滑轮的连线处于水平N位置，已知AO与竖直杆成θ角，则（ ）
A. 刚开始时B的速度为
B. A匀速上升时，重物B也匀速下降
C. 重物B下降过程，绳对B的拉力大于B的重力
D. A运动到位置N时，B的速度最大
【答案】AC
【解析】
【详解】AD.对于A，它的速度如图中标出的v，这个速度看成是A的合速度，其分速度分别是va ，vb其中va就是B的速度vB（同一根绳子，大小相同），刚开始时B的速度为vB＝vcosθ；
当A环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时，va＝0，所以B的速度vB
＝0，故A正确，D错误；
BC.因A匀速上升时，由公式vB＝vcosθ，当A上升时，夹角θ增大，因此B做减速运动，由牛顿第二定律，可知，绳对B的拉力大于B的重力，故B错误，C正确。
11.如图所示，内壁光滑的圆形轨道固定在竖直平面内，轨道内甲、乙两小球固定在轻杆的两端，已知甲乙两球的质量分别为M,m 且M>m，开始时乙球位于轨道的最低点，现由静止释放轻杆，下列说法正确的是( )
A. 甲球下滑至底部的过程中,系统的机械能守恒
B. 甲球滑回时不一定能回到初始位置
C. 甲球沿轨道下滑，第一次到最低点时具有向右的瞬时速度
D. 在甲球滑回过程中杆对甲球做的功与杆对乙球做的功的代数和为零
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.球甲、轻杆和乙球组成的系统在整个过程中只有重力做功，满足系统机械能守恒，故A正确；
B.根据系统机械能守恒可知，甲球滑回时可以回到初始位置，故B错误；
C.甲球第一次到最低点时，乙球上升的高度与甲球初始高度相同，由于甲的质量大于乙的质量，所以甲减小的重力势能大于乙增加的重力势能，根据系统机械能守恒可知，此时甲、乙两球都有速度，所以甲球此时有具有向右的瞬时速度，故C正确；
D.因为甲、乙两球总系统机械能守恒，故甲球滑回时甲增加的机械能等于杆对甲球做的功，乙球减小的机械能等于杆对乙球做的功，而在滑回过程中甲增加的机械能等于乙减小的机械能，故杆对甲球做的功与杆对乙球做的功的代数和为零，故D正确。
12.一个质量为m的物体以某一平行于斜面的速度从固定斜面底端冲上倾角为30°的斜面，其加速度为g，如图所示，此物体在斜面上上升的最大高度为h，g为重力加速度，则( )
A. 物体与斜面间的动摩擦因数为
B. 物体在沿斜面上升过程中重力做功mgh
C. 重力的最大功率为
D. 物体在沿斜面上升过程中，物体克服摩擦力做功
【答案】AD
【解析】
【详解】A.物体在斜面上滑的过程，由牛顿第二定律得：
解得：
故A正确；
B.物体向上运动，重力做负功，为-mgh，故B错误；
C.由速度位移公式得：
解得：
则重力的最大功率为：
故C错误；
D.物体在沿斜面上升过程中， 由动能定理得：
解得克服摩擦力做功为：
故D正确。
二、实验题。本题共2小题，共计14分。
13.在“验证力的平行四边形定则”的实验中，实验装置如图所示。
（1）部分实验步骤如下，请完成有关内容。
①将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端拴上两根细绳；细绳的另一端系着绳套。
②在其中一根细绳上挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示；记下橡皮筋的结点的位置O、细绳的方向和钩码个数。
③将步骤②中的钩码取下，分别在两根细绳上挂上3个和4个与步骤②中同样的质量相等的钩码，用两光滑定滑轮B、C使两细绳互成角度，如图乙所示；调整B、C的位置，使___，记录________。
（2）如果“力的平行四边形定则”得到验证，那么图乙中cosα∶cosβ=________。
【答案】(1). 橡皮筋的结点到达相同的位置O 钩码的个数及对应的细线方向
(2). 4∶3
【解析】
【详解】（1）③该实验采用“等效代替”法，因此在用两个绳套拉橡皮筋时，要将橡皮筋与细线结点拉到与步骤②中结点位置重合，同时记录钩码个数和对应的细线方向．
（2）根据O点处于平衡状态，正交分解有：
竖直方向：3mgsinα+4mgsinβ=5mg…①
水平方向：3mgcosα=4mgcosβ…②
联立①②解得：cosα：cosβ=4：3．
【点睛】要围绕“验证力的平行四边形定则”的实验原理对实验步骤和实验中需要注意的问题进行理解，正确理解“等效代替”的含义．
14.如图甲所示，在B处放有一光电门，可以测出小球经过光电门的时间∆t，现将小球从距B点不同高度h处由静止释放，小球的质量为m（小球尺寸足够小），直径为D（示数如图乙），轻绳长为L。
(1)小球直径D=________mm
(2)请写出D、h、∆t和g之间的关系式：_______________________（忽略空气阻力影响）
(3)若多次从不同高度释放，得到h和的关系图，图像的斜率为k，则当地的重力加速度为g=______（用D、k表示）
【答案】(1). 5.662 (2). (3).
【解析】
【详解】（1）[1]根据螺旋测微器的读数使用方法，可知小球直径
D=5.5mm+16.2ⅹ0.01mm=5.662mm；
（2）[2]小球到达B点的速度
由机械能守恒定律得：
所以
（3）[3]由上面分析可知：
所以斜率
所以，当地的重力加速度为
三、计算题：本题共3小题，共计48分，解答时请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。
15.交通法规中越线停车的行为认定如下：当交通信号灯为红灯期间，汽车的前轮驶过停止线，会触发电子眼拍摄第一张照片；汽车的后轮驶过停止线，会触发电子眼拍摄第二张照片；两种照片齐全，这种行为被认定为“越线停车”。现有一汽车以36 km/h匀速行驶至路口，该路口的最高时速不能超过54km/h，在前轮距离停止线100m处，司机发现交通信号灯还有6s将由绿灯变为红灯，于是司机立即加速，但等红灯亮起时汽车还未过停车线，为了不闯红灯，司机立即刹车减速。已知汽车刹车时受到的阻力恒为车重的，正常行驶时汽车所受的阻力是刹车时的，加速时汽车牵引力变为原先匀速行驶时的3倍，汽车前后轮与地面接触点之间的距离为3 m，汽车行驶时不超过该路段的最高限速，g取10 m/s2。求：
(1)汽车加速运动时和刹车时的加速度大小；
(2)汽车最终停止时.汽车前轮与地面接触点到停止线的距离；该车是否“越线停车”?
【答案】(1)2m/s2；5m/s2(2)6.25m；越线停车
【解析】
【详解】(1)设汽车加速时，所受牵引力为，阻力为，加速度为，匀速运动时所受牵引力为，刹车时，车受到的阻力为，加速度为，由题意可得：
因此原先匀速时牵引力也为，则加速时牵引力为
，由牛顿第二定律有：
解得：
汽车减速时，根据牛顿第二定律有：；
解得：
(2)设汽车从加速到的时间为，位移为
汽车达到最高限速后匀速运动的时间为，位移为
根据运动学公式得：
又：
汽车匀速运动的时间为：
位移为：
此时汽车开始刹车做减速运动，设从开始减速到最终静止的位移为
根据运动学公式得：
此时车前轮到停车线的距离为
由于此距离已大于汽车前后轮中心线之间的距离，因此汽车已越线停车
16.如图所示，一半径为R的光滑1/2圆弧轨道与水平面相切，一小球静止在与圆弧轨道底端B相距为x的A点，现给小球一初速度，它恰能通过圆弧轨道的最高点C，之后水平飞出。已知小球与水平面的动摩擦因素为μ，（忽略空气阻力,重力加速度为g）求:
（1）小球的初速度的大小；
（2）从最高点飞出后的落点与初始位置A之间的距离.
【答案】(1) (2)
【解析】
【详解】（1）设小球在A点的初速度为vA ,在C点的速度为vC ，从A到C，由动能定理有：
在最高点C点，重力提供向心力有：
有式得小球的初速度：
（2）从C点飞出后做平抛运动，设平抛运动水平位移，平抛运动时间为t
由平抛规律有：
④
有④解得：
所以两点间距离为：
17.如图所示，质量为M＝4.0kg、长为L＝8m的木板甲放在光滑的足够长的水平地面上，甲上表面的中点有一个可视为质点的质量为m＝1.0kg小物块乙，现对甲施加一水平向右的的恒力F＝18N，F作用1s后撤去。已知物块与木板间的动摩擦因数μ＝0.2重力加速度g＝10m/s2求
（1）在恒力F作用0.5s时，小物块、木板的加速度大小;
（2）小物块相对木板滑动整个过程中，系统因摩擦而产生的热量。
【答案】（1）（2）
【解析】
【详解】（1）设物块与木板在恒力F作用0.5s时的加速度大小为a1和a2，由牛顿第二定律
对甲有：
对乙有：
联立上式解得：
（2）假设系统向右运动过程中乙一直在甲上
在0-1s内由甲的位移大小为
在0-1s内由乙的位移大小为：
1s内甲、乙相对位移为：
撤去F至甲、乙达到共同速度的过程中乙加速度大小不变，甲以加速度大小为a3做减速运动
对甲有：
解得：
设甲、乙速度相等再经历的时间为t2，
解得：t2=0.8sv共=3.6m/s
此时甲运动的位移为：
乙在t2时间内运动的位移为：
t2时间内甲、乙相对位移为：
乙相对甲向左滑行的最大距离为：
由于故假设成立，即乙相对甲向左滑行的最大距离为1.8m
故物块、木板系统产生的摩擦热
