【物理】河南省实验中学2020届高三下学期砺锋培卓试题（解析版）

【物理】河南省实验中学2020届高三下学期砺锋培卓试题（解析版）

河南省实验中学2020届高三下学期 砺锋培卓试题 一、选择题 ‎1.在研究运动和力的关系时，伽利略设计了著名的理想斜面实验(如图所示)，将可靠的事实和逻辑推理结合起来，能更深刻地反映自然规律．下面给出了伽利略斜面实验的五个事件，请对事件的性质进行判断并正确排序：由A点静止释放的小球，①若没有摩擦时，能滚到另一斜面与A点等高的C点；②当减小斜面动摩擦因数时，滚到另一斜面的最高位置，更接近于等高的C点；③若没有摩擦时减小斜面BC的倾角，小球将通过较长的路程，到达与A点等高的D点；④若没有摩擦时当另一斜面放置水平时，小球将沿水平面一直运动下去；⑤不能滚到另一斜面与A点等高的C点．以下正确的是 A. 事实⑤→事实②→推论①→推论③→推论④‎ B. 事实⑤→事实②→推论③→事实①→推论④‎ C. 事实⑤→事实②→事实①→推论③→推论④‎ D. 事实⑤→事实②→推论①→事实③→推论④‎ ‎【答案】A ‎【分析】本题考查了伽利略“理想斜面实验”的思维过程，只要明确了伽利略“理想斜面实验”的实验过程即可正确解答；‎ ‎【详解】根据实验事实⑤斜面有动摩擦因数时不能滚到另一斜面与A点等高的C点，事实②当减小斜面动摩擦因数时，滚到另一斜面的最高位置，更接近于等高的C点，得出实验结果：如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度，即③，进一步假设若减小第二个斜面的倾角,小球在这斜面上仍然要达到原来的高度，即得出①，没有摩擦时减小角度斜面BC的倾角，小球将通过较长的路程，到达与A点等高的D点，最后使它成水平面，小球将沿水平面做持续匀速运动，即④，故A正确，B、C、D错误；故选A．‎ ‎【点睛】伽利略用抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法得到物体的运动不需要力来维持；‎ ‎2.如图所示，一名运动员在参加跳远比赛，他腾空过程中离地面的最大高度为L，成绩为4L．假设跳远运动员落入沙坑瞬间速度方向与水平面的夹角为α，运动员可视为质点，不计空气阻力．则有（　　）‎ A. tanα＝2 B. tanα C. tanα D. tanα＝1‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】运动员从最高点到落地的过程做平抛运动，根据对称性知平抛运动的水平位移为2L，则有：L=gt2．解得．运动员通过最高点时的速度为： 则有：，故D正确，ABC错误．‎ ‎3.篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮，离地后重心上升的最大高度为H．依次上升四个所用时间分别为、、、，则为（ ）‎ A. 1 B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】采用逆向思维则运动员在竖直方向上做自由落体运动，根据相等位移内的时间之比可知 ，所以 A.1与计算结果相符，故A正确；‎ C.与计算结果不符，故B错误；‎ C.与计算结果不符，故C错误；‎ C.与计算结果不符，故D错误．‎ ‎4.曲柄连杆结构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件如图所示，连杆下端连接活塞Q，上端连接曲轴P．在工作过程中，活塞在气缸内上下做直线运动，带动曲轴绕圆心O旋转，若P做线速度大小为v0的匀速圆周运动，则下列说法正确的是 A. 当OP与OQ垂直时，活塞运动的速度等于v0‎ B. 当OP与OQ垂直时，活塞运动的速度大于v0‎ C. 当OPQ在同一直线时，活塞运动的速度等于v0‎ D. 当OPQ在同一直线时，活塞运动的速度大于v0‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．当OP与OQ垂直时，设∠PQO=θ，此时活塞的速度为v，将P点的速度分解为沿杆方向和垂直于杆方向的速度；将活塞的速度v分解为沿杆方向和垂直于杆方向的速度，则此时v0cosθ=vcosθ，即v=v0，选项A正确，B错误；‎ CD．当OPQ在同一直线时，P点沿杆方向的速度为零，则活塞运动的速度等于0，选项CD错误；‎ ‎5.如图，四个质量均为m，半径均为R的小球分别用长度均为2R的细线悬挂于天花板上同一点，则每根细线的拉力为(　　)‎ A. mg B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由几何关系可知，每根绳子与竖直方向夹角的余弦值为：，则对每一个球：，解得，故选C.‎ ‎6.如图所示，长为L的轻质硬杆，一端固定一个质量为m的小球，另一端固定在水平转轴上，现让杆绕转轴O在竖直平面内匀速转动，转动的角速度为ω，某时刻杆对球的作用力水平向左，则此时杆与水平面的夹角θ为（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意可知，小球做匀速圆周运动，则其任意时刻的合力全部用来提供向心力。对球受力分析，小球受重力和杆对其作用力。当某时刻杆对球的作用力水平向左时，根据力的合成可知，其合力为：‎ ‎，‎ 又根据合力提供向心力可得：‎ ‎，‎ 化简可得：‎ ‎，‎ 所以选项B正确，选项ACD错误；‎ 故选B。‎ ‎7.动力车在刹车过程中位移和时间的比值与t之间的关系图象如图所示，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 动力车的初速度为20m/s B. 刹车过程动力车的加速度大小为2.5m/s2‎ C. 刹车过程持续的时间为8s D. 4s内刹车位移为60m ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据匀变速直线运动的位移公式，可变形为：‎ ‎，‎ 可见，题目中的图象表示汽车刹车时做匀减速直线运动，图线与纵轴的截距表示初速度，所以初速度为20m/s；图线的斜率表示，所以刹车加速度为5m/s2；所以选项A正确，B错误；‎ C．根据匀变速直线运动的速度公式可求得刹车过程持续的时间为：‎ ‎，‎ 所以选项C错误；‎ D．由C选项可知，4s末速度已经减为0，根据匀变速直线运动的位移公式，将此匀减速运动看成反方向的初速度为0的匀加速直线运动，则可得4s内的位移为：‎ ‎，‎ 所以选项D错误；‎ 故选A。‎ ‎8.图甲是上官同学站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的O表示人的重心。图乙是根据传感器采集到的数据画出的F-t图线，两图中a~g各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出。取重力加速度g＝10m/s2，根据图象分析可知（　　）‎ A. 人的重力为1500N B. c点位置人处于失重状态 C. e点位置人处于超重状态 D. d点的加速度小于f点的加速度 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．开始时人处于平衡状态，人对传感器的压力是500N，根据牛顿力平衡可知，人的重力也是500N。故A错误；‎ B．c点时人对传感器的压力大于其重力，处于超重状态。故B错误；‎ C．e点时人对传感器的压力大于其重力，处于超重状态。故C正确；‎ D．人在d点：，‎ 人在f点：，‎ 可知d点的加速度大于f点的加速度。故D错误；‎ 故选C。‎ ‎9.如图，“旋转秋千”中的两个座椅A、B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在水平的旋转圆盘上，座椅A 离转轴的距离较近．不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动，稳定后A、B都在水平面内做匀速圆周运动．则下列说法正确的是（　　）‎ A. 座椅B的角速度比A大 B. 座椅B的向心加速度比A大 C. 悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等 D. 悬挂B的缆绳所承受的拉力比悬挂A的缆绳所承受的拉力大 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、同轴转动角速度相同，由于座椅B的圆周半径比座椅A的半径大，由得B的向心加速度比A的大，故选项A错误，B正确；‎ CD、设细线与竖直方向的夹角为θ，由牛顿第二定律得：，解得：，由于座椅B的圆周半径比座椅A的半径大，故B与竖直方向的夹角大，在竖直方向上有：，解得：，悬挂B的缆绳所受到的拉力比悬挂A的大，故选项C错误，D正确；‎ ‎10.如图所示，粗糙斜劈C放在粗糙水平面上，物体A放在斜面上，轻质细线一端固定在物体A上，另一端绕过光滑的滑轮悬挂物体B。现在水平外力F作用下使小球B缓慢升高，整个系统始终处于静止状态，则在小球B缓慢升高的过程中（　　）‎ A. 细线对A的拉力增大 B. 斜劈C对地面压力不变 C. 地面对C的摩擦力为零 D. C对A的摩擦力变大 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A．对B球受力分析如图所示：‎ 由受力分析图可知：‎ ‎，‎ ‎，‎ 则随着增大，T和F都逐渐变大，即细线对A的拉力增大，故A正确；‎ C．对ABC的整体，水平方向受力F和地面对C的摩擦力作用，则随着F的增加，地面对C的摩擦力逐渐增大，故C错误；‎ B．对ABC的整体，竖直方向只受总的重力和地面对C的支持力，且两个力相等保持不变，故B正确；‎ D．因开始时AC之间的摩擦力方向不确定，则当用水平力拉B的过程中随着T的增大，物体A与C之间的摩擦力可能增大，也可能先减小后增加，故D错误；‎ 故选AB。‎ ‎11.甲、乙两球质量分别为m1、m2，从不同高度由静止释放，如图a所示。甲、乙两球的vt图象分别如图b中的①、②所示。球下落过程所受空气阻力大小f满足f=kv(v为球的速率，k为常数)，t2时刻两球第二次相遇。落地前，两球的速度都已达到各自的稳定值v1、v2。下列判断不正确的是(　　)‎ A. ‎ B. 乙球释放的位置高 C. 两球释放瞬间，甲球的加速度较大 D. 两球第一次相遇的时刻在t1时刻之前 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．两球稳定时均做匀速直线运动，则有 kv=mg 得 所以有 由图知，故，A正确，不符合题意；‎ B．vt图象与时间轴围成的面积表示物体通过的位移，由图可知，0～t2时间内，乙球下降的高度较大，而t2时刻两球第二次相遇，所以乙球释放的位置高，故B正确，不符合题意；‎ C．两球释放瞬间v=0，此时空气阻力f=0，两球均只受重力，加速度均为重力加速度g，故C错误，符合题意；‎ D．在t1～t2时间内，甲球下落的高度较大，而t2时刻两球第二次相遇，所以两球第一次相遇的时刻在t1时刻之前，故D正确，不符合题意；‎ 故选C。‎ ‎12.如图甲所示，质量分别为m、M的物体A、B静止在劲度系数为k的弹簧上，A与B不粘连。现对物体A施加竖直向上的力F使A、B一起上升，若以两物体静止时的位置为坐标原点，两物体的加速度随位移的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　）‎ A. 在乙图PQ段拉力F逐渐增大 B. 乙图QS段属物体减速上升 C. 位移为x1时，A、B之间弹力为 D. 位移为x3时，A、B一起运动的速度大小为 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．开始时，质量分别为m，M的物体A，B静止在劲度系数为k的弹簧上，弹簧的弹力向上，大小为：‎ ‎，‎ 随物体的向上运动，弹簧伸长，形变量减小，弹簧的弹力减小，而PQ段的加速度的大小与方向都不变，设弹力为，根据牛顿第二定律：‎ ‎，‎ 减小，所以F增大。故A正确；‎ B．在乙图QS段，物体的加速度的方向没有发生变化，方向仍然与开始时相同，所以物体仍然做加速运动，是加速度减小的加速运动。故B错误；‎ C．开始时，质量分别为m，M的物体A，B静止在劲度系数为k的弹簧上，弹簧的弹力：‎ 当弹簧伸长了x1后，弹簧的弹力：‎ 以B为研究对象，则：‎ 得：‎ ‎，‎ 故C正确；‎ D．P到Q的过程中，物体的加速度不变，得：‎ ‎①‎ Q到S的过程中，物体的加速度随位移均匀减小，‎ ‎②‎ ‎③‎ 联立①②③得：‎ ‎，‎ 故D错误；‎ 故选AC。‎ 二、实验题 ‎13.在“探究求合力的方法”实验中，欧阳同学用两把弹簧测力计将橡皮筋的端点拉到点O后，作出了这两个拉力F1、F2的图示，如图甲所示。改用一把弹簧测力计将橡皮筋的端点拉到同一点O，此时弹簧测力计的示数F如图乙所示。‎ ‎(1)图乙中，弹簧秤示数F大小为______N；‎ ‎(2)在图甲中通过作出弹簧秤拉力F的图。‎ ‎(3)用虚线把力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，观察图形，可以发现的规律是_______________。‎ ‎【答案】 (1). 2.05 (2). (3). 在实验误差允许范围内以分力F1、F2为邻边作平行四边形其对角线等于合力F ‎【详解】(1)[1]由图可知，弹簧秤的最小分度为0.1N；则弹簧秤的示数F大小为2.05N；‎ ‎(2)[2]运用图示法作出弹簧秤拉力F的图示，如图所示；‎ ‎(3)[3]用虚线把力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，观察图形，可以发现的规律是：在实验误差允许范围内以分力F1、F2为邻边作平行四边形其对角线等于合力F。‎ ‎14.为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，夏侯、诸葛两同学设计了如图所示的实验装置。其中M为小车的质量，m为砂和砂桶的质量，m0为滑轮的质量，滑轮大小不计且光滑。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。‎ ‎(1)实验时，一定要进行的操作是________‎ A．用天平测出砂和砂桶的质量 B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数 D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M。‎ ‎(2)夏侯同学在实验中得到如图所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，打下4点时，小车的速度大小为_____m/s，根据纸带可求出小车的加速度为________m/s2（结果保留三位有效数字）。‎ ‎(3)诸葛同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a-F图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为________‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】 (1). BC (2). 0.812 2.00m/s2 (3). C ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]AD．本题拉力可以由力传感器测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使小桶（包括砂）的质量远小于车的总质量，AD错误；‎ B．实验时需将长木板右端垫高，以平衡摩擦力，B正确；‎ C．实验时，小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，需记录传感器的示数，C正确；‎ 故选BC；‎ ‎(2)[2]相邻计数点间的时间间隔为 ‎，‎ 根据匀变速直线运动中间时刻速度推论可得，打下4点时，小车的速度大小为 ‎；‎ ‎[3]根据连续相等时间的位移差公式 ‎，‎ 运用逐差法得，则可得：‎ ‎；‎ ‎(3)[4]由牛顿第二定律得：‎ ‎，‎ 则有：‎ ‎，‎ a-F图象的斜率：‎ ‎，‎ 小车质量为：‎ ‎，‎ 所以C正确，AB错误；‎ 故选C。‎ 三、计算题 ‎15.蓝牙（Bluetooth）是一种无线技术标准，可实现各种设备之间短距离数据交换.某同学用安装有蓝牙设备的玩具车A、B进行实验:如图所示，在距离为的两条平直轨道上，的连线与轨道垂直，A车自点从静止开始以加速度向右做匀加速直线运动，B车自点前方处的点以速度向右做匀速直线运动.求两车能通信多长时间？已知当两车间的距离超过时，两车无法实现通信，忽略信号传递的时间.（结果可用根式表示）‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】设经过时间，两车相距由运动学规律可知，A车的位移，B车的位移，‎ 由几何关系有，‎ 联立有，‎ 解得 [ 舍去]，‎ 显然，两车通信的时间段为，故两车能通信的时间.‎ ‎16.飞机迫降时着地速度的大小为40m/s，方向与地面平行，飞机与地面间的摩擦数。迎面空气阻力为，升力为（k1、k2‎ 为比例系数），若飞机在地面滑行时v2与位移x的关系如图所示，飞机质量为，且设飞机刚落地时与地面无压力。求：‎ ‎(1)比例系数k2是多少？‎ ‎(2)比例系数k1和飞机滑行的距离为多少？‎ ‎【答案】(1)l25kg/m；(2)100kg/m；100m。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)刚着地时与地面无压力，‎ ‎，‎ 则 ‎；‎ ‎(2)由牛顿第二定律得：‎ ‎，‎ 则 由图象知，a为常数，则 所以 ‎，‎ 着地速度的大小 滑行的距离为 ‎。‎ ‎17.如图甲所示，水平传送带的长度，皮带轮的半径，皮带轮以角速度ω顺时针匀速转动。现有一质量为1kg的小物体（视为质点）以水平速度v0从A点滑上传送带，越过B点后做平抛运动，其水平位移为x。保持物体的初速度v0不变，多次改变皮带轮的角速度ω，依次测量水平位移x，得到如图乙所示的x-ω图象。已知重力加速度。回答下列问题：‎ ‎(1)当时，物体在A、B之间做什么运动？‎ ‎(2)物块初速度v0为多大？‎ ‎(3)B端距地面的高度h为多大？‎ ‎【答案】(1)匀减速直线运动；(2)5m/s；(3)1.25m。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)当时，由图象可知物体平抛的初速度相同，所以角速度的增大不影响物体的运动，用v表示传送带速度，即 说明物体在传送带上一直做匀减速直线运动；‎ ‎(2)根据平抛运动水平位移公式 可知，x与物体到达传送带B端速度成正比，又根据传送带的速度公式 可知，传送带速度v与成正比，根据图象时，x与成正比，所以在这个范围内，物体到达B端的速度与传送带速度相同，先匀减速后匀速，等到物体速度与传送带速度相同后，先匀加速后匀速。则由图象看出时，物体在传送带上一直匀减速，经过B端时的速度大小即 当时，物体在传送带上一直匀加速。经过B端时速度大小 物体的加速度 根据匀变速直线运动公式 ‎，‎ 得；‎ ‎(3)由图可以看出水平速度为1m/s时，水平距离为0.5 m，则下落时间为 ‎，‎ 得B端距地面的高度为：。‎ ‎18.如图甲所示，由斜面AB和水平面BC组成的物块，放在光滑水平地面上，斜面AB部分光滑，AB长度为s＝2.5 m，水平部分BC粗糙．物块左侧与竖直墙壁之间连接着一个力传感器，当传感器受压时示数为正值，被拉时为负值．上表面与BC等高且粗糙程度相同的木板DE紧靠在物块的右端，木板DE质量M＝4 kg，长度L＝1.5 m．一可视为质点的滑块从A点由静止开始下滑，经B点由斜面转到水平面时速度大小不变．滑块从A到C过程中，传感器记录到力和时间的关系如图乙所示．g取10 m/s2，求：‎ ‎　‎ ‎(1)斜面AB的倾角θ；‎ ‎(2)滑块的质量m；‎ ‎(3)滑块到达木板DE右端时的速度大小．‎ ‎【答案】(1)30°　(2)2 kg　(3)1 m/s ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）在0～1 s内木块沿斜面匀加速下滑：mgsin θ＝ma ‎ 位移为:s＝at2 ‎ 由图知：t＝1 s 解得：sin θ＝，‎ 故：θ＝30°.‎ ‎（2）在0～1 s内对斜面体ABC受力分析：mgcos θ sin θ－F＝0 ‎ 由图知：F＝5N 解得：m＝2 kg.‎ ‎（3）木块到达B点的速度：vB＝at＝gsin θt＝5 m/s ‎ ‎1～2 s木块在BC部分做减速运动：μmg＝ma′‎ 对斜面体，由图象知：μmg＝F＝4 N 解得：a′＝2 m/s2，μ＝0.2‎ 木块到达C点时：vC＝vB－a′t＝vB－μgt＝3 m/s 木块滑上木板DE时：对木块：－μmg＝ma1‎ 对木板：μmg＝Ma2‎ 解得：a1＝－2 m/s2，a2＝1 m/s2‎ 设木块在木板上滑行时间为t，‎ x木块＝vCt＋a1t2‎ x木板＝a2t2‎ L＝x木块－x木板 解得：t＝1s 此时，木块速度：v木块＝vC－a1t＝1 m/s 木板速度：v木板＝a2t＝1 m/s 所以木块恰好滑到木板右端，速度为1 m/s.‎