物理卷·2018届河北省故城县高级中学高三上学期期中考试物理试题（解析版）

物理卷·2018届河北省故城县高级中学高三上学期期中考试物理试题（解析版）

高三物理期中试题 一、选择题（1-5小题只有一个选项正确，6-8小题有多个选项正确）‎ ‎1. 有一列火车正在做匀加速直线运动．从某时刻开始计时，第1分钟内，发现火车前进了180m．第6分钟内发现火车前进了360m．则火车的加速度为（ ）‎ A. 0.01‎m/s2 B. 0.05m/s2 C. 36m/s2 D. 180m/s2‎ ‎【答案】A ‎【解析】由逐差法得x6－x1＝5aT2，所以 ，选项A正确．‎ ‎2. 如图所示，质量为m的质点静止地放在半径为R的半球体上，质点与半球体间的动摩擦因数为μ，质点与球心的连线与水平地面的夹角为θ，则下列说法正确的是（ ）‎ A. 地面对半球体的摩擦力方向水平向左 B. 质点对半球体的压力大小为mgcosθ C. 质点所受摩擦力大小为mgsinθ D. 质点所受摩擦力大小为mgcosθ ‎【答案】D ‎【解析】以整体为研究对象，整体处于静止状态，而水平方向不受外力，故半球体不受地面的摩擦力，A错误；对质点受力分析，质点受重力、支持力及摩擦力，三力作用下物体处于平衡状态，则合力为零，质点对球面的压力为，故B错误；摩擦力沿切线方向，在切线方向重力的分力与摩擦力相等，即，故C错误D正确．‎ ‎3. 如图所示，在粗糙水平面上放一质量为M的斜面，质量为m 的光滑物块在竖直向上力F作用下，沿斜面匀速下滑，此过程中斜面保持静止，则地面对斜面（ ）‎ A. 有水平向右的摩擦力 B. 有水平向左的摩擦力 C. 支持力为（M+m）g D. 支持力小于（M+m）g ‎【答案】D ‎【解析】对物体M和m整体受力分析，受拉力F、重力、支持力，如图 根据共点力平衡条件，竖直方向 ，解得，故C错误D正确；水平方向不受力，故没有摩擦力，故A错误B错误．‎ ‎【点睛】整体法和隔离法是力学部分常用的解题方法． ‎ ‎（1）整体法：整体法是指对物理问题中的整个系统或整个过程进行分析、研究的方法．在力学中，就是把几个物体视为一个整体，作为研究对象，受力分析时，只分析这一整体对象之外的物体对整体的作用力（外力），不考虑整体内部之间的相互作用力（内力）．‎ 整体法的优点：通过整体法分析物理问题，可以弄清系统的整体受力情况和全过程的受力情况，从整体上揭示事物的本质和变体规律，从而避开了中间环节的繁琐推算，能够灵活地解决问题．通常在分析外力对系统的作用时，用整体法．‎ ‎（2）隔离法：隔离法是指对物理问题中的单个物体或单个过程进行分析、研究的方法．在力学中，就是把要分析的物体从相关的物体体系中隔离出来，作为研究对象，只分析该研究对象以外的物体对该对象的作用力，不考虑研究对象对其他物体的作用力．‎ 隔离法的优点：容易看清单个物体的受力情况或单个过程的运动情形，问题处理起来比较方便、简单，便于初学者使用．在分析系统内各物体（或一个物体的各个部分）间的相互作用时用隔离法．‎ 本题中由于m匀速下滑，可以将M与m当作整体分析，然后根据平衡条件列式求解．‎ ‎4. 如图所示，在光滑水平面上有甲、乙两木块，质量分别为m1和m2，中间用一原长为L，劲度系数为k的轻质弹簧连接起来，现用一水平力F向左拉木块甲，当两木块一起匀加速运动时，两木块之间的距离是（ ）‎ ‎ ‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】设弹簧伸长量为x，两木块一起匀加速运动，它们有共同的加速度．对于整体，由牛顿第二定律，对于乙，由胡克定律，由三式解得：，故两木块之间的距离是，A正确．‎ ‎5. 如图所示，质量为m的小球用水平弹簧系住，并用倾角为30°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态．当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度为（ ）‎ A. 0‎ B. 大小为g，方向竖直向下 C. 大小为，方向垂直木板向下 D. 大小为，方向水平向右 ‎【答案】C ‎【解析】木板撤去前，小球处于平衡态，受重力、支持力和弹簧的拉力，如图 ‎6. 如图甲所示，物体原来静止在水平面上，用一水平力F拉物体，在F从0开始逐渐增大的过程中，物体先静止后又做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图象如图乙所示．根据图乙中所标出的数据可计算出（ ）‎ ‎ ‎ A. 物体的质量为2kg B. 物体与水平面间的滑动摩擦力5N C. 物体与水平面间的最大静摩擦力7N D. 在F为14N时，物体的速度最小 ‎【答案】AC ‎【解析】当物体开始滑动时，即当F=7N时，，当F=14N时，，联立解得，物体与水平面间的滑动摩擦力，滑动摩擦力要比最大静摩擦力略小，故AC正确B错误；由于过程中物体的加速度方向和速度方向一直相同，所以物体的速度一直在增大，D错误．‎ ‎7. 如图所示小球沿水平面通过O点进入半径为R的半圆弧轨道后恰能通过最高点P，然后落回水平面，不计一切阻力，下列说法正确的是（ ）‎ A. 小球落地点离O点的水平距离为R B. 小球落地点时的动能为 C. 小球运动到半圆弧最高点P时向心力恰好为零 D. 若将半圆弧轨道上部的圆弧截去，其他条件不变，则小球能达到的最大高度比P点高0.5R ‎【答案】BD ‎【解析】试题分析：小球恰能通过圆弧最高点P，重力恰好提供向心力，可由牛顿第二定律先求出小球通过最高点P的速度，小球离开最高点后做平抛运动，可由动能定理求解落地速度，将半圆弧轨道上部的圆弧截去，同样可以用动能定理求解最大高度．‎ ‎ ‎ ‎8. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送人同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点．如图所示，则卫星分别在1、2、3轨道上运行时，以下说法正确的是（ ）‎ ‎ ‎ A. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B. 卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度 C. 卫星在轨道1上经过Q点时的速度等于它在轨道2上经过Q点时的速度 D. 卫星在轨道2上经过P点的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度 ‎【答案】BD ‎【解析】A、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、‎ 轨道半径为r、地球质量为M，有：，解得：，轨道3半径比轨道1半径大，所以卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率，故A错误； B、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，故：，解得：，故轨道半径越大角速度越小，故卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度，故B正确； C、卫星在轨道1上经过Q点时的速度，使其做匀速圆周运动，而它在轨道2上经过Q点时的速度，使其做离心运动，必须加速，因此卫星在轨道1上经过Q点时的速度小于它在轨道2上经过Q点时的速度，故C错误； D、根据牛顿第二定律，，则，卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度，故D正确。‎ 点睛：卫星在不同轨道上运行时各个量的比较，往往根据万有引力等于向心力列出物理量与半径的关系，然后比较。‎ 二、实验题 ‎9. 某同学做“验证力的平行四边形定则”实验时，主要步骤是：‎ A．在桌面上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；‎ B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；‎ C．用两个弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O．记下O点的位置，读出两个弹簧秤的示数；‎ D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧秤的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；‎ E．只用一只弹簧秤，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F的图示；‎ F．比较力F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论．‎ 上述步骤中：（1）有重要遗漏的步骤的序号是_______和_______；‎ ‎（2）遗漏的内容分别是__________________________________和___________________________________________．‎ ‎【答案】 (1). C (2). E (3). C中未记下两条细绳的方向 (4). E中未说明把橡皮 条的结点拉到位置O ‎【解析】根据验证力的平行四边形定则的操作规程可知,有重要遗漏的步骤序号是C、E；在C中未记下两条绳的方向；E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O点.‎ ‎10. 如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为d、质量为m的金属小球由A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H（H＞＞d），光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g．则：‎ ‎（1）如图乙所示，用20分度的游标卡尺测得小球的直径d=_______cm．‎ ‎（2）多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式：________________（用t0、H0、g、d表示，四个量均取国际单位）时，可判断小球下落过程中机械能守恒．‎ ‎（3）实验中发现动能增加量△EK总是稍小于重力势能减少量△EP，增加下落高度后，则△Ep﹣△Ek将_______ （选填“增加”、“减小”或“不变”）．‎ ‎【答案】 (1). 0.815cm (2). (3). 增加 ‎【解析】试题分析：游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．由题意可知，本实验采用光电门利用平均速度法求解落地时的速度；则根据机械能守恒定律可知，当减小的机械能应等于增大的动能．‎ ‎（1）由图可知，主尺刻度为8mm；游标对齐的刻度为3；故读数为：8mm+3×0.05mm=8.15mm=0.815cm；‎ ‎（2）若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒；则有，即：，解得．‎ ‎（3）由于该过程中有阻力做功，而高度越高，阻力做功越多，故增加下落高度后，则将增加．‎ 三、解答题 ‎11. 所受重力G1=8N的砝码悬挂在绳PA和PB的结点上．PA偏离竖直方向37°角，PB在水平方向，且连在所受重力为G2=100N的木块上，木块静止于倾角为37°的斜面上，如图所示．试求：‎ ‎（1）绳PB的拉力；‎ ‎（2）木块与斜面间的摩擦力、弹力．‎ ‎【答案】（1）FB=6N（2）Ff=64.8N，FN=76.4N ‎【解析】试题分析：先以结点P为研究对象，分析受力情况，由平衡条件求出BP绳的拉力大小，再以为研究对象，分析受力，作出力图，根据平衡条件求解斜面对木块的摩擦力和弹力．‎ ‎（1）如图甲所示分析结点P受力，由平衡条件得：，，可解得BP绳的拉力为 ‎（2）再分析的受力情况如图乙所示．‎ 由物体的平衡条件可得：，‎ 又有 解得．‎ ‎12. 如图所示，在倾角θ=37°的足够长的固定斜面上，有一质量m=1kg的物体，物体与斜面间动摩擦因数μ=0.2．物体受到沿平行于斜面向上的轻细线的拉力F=9.6N的作用，从静止开始运动，经2s绳子突然断了．求绳断后多长时间物体速度大小为22m/s．（结果保留两位有效数字，已知sin37°=0.6，g取10m/s2）‎ ‎【答案】5.5s ‎【解析】第一阶段：在最初2 s内，物体在F=9.6N的拉力作用下，从静止开始沿斜面做匀加速运动，受力如图所示，有：沿斜面方向F-mgsinθ-Ff=ma1…………（1分）‎ 沿垂直斜面方向FN="mgcosθ " …………（1分）‎ 且Ff=μFN…………（1分）‎ 由①②③得：a1==2m/s2 …………（1分）‎ ‎2 s末绳断时瞬时速度v1=a1t1="4" m/s …………（1分）‎ 第二阶段：从撤去F到物体继续沿斜面向上运动到达速度为零的过程，设加速度为a2，则：‎ a2=="-7.6" m/s2…………（3分）‎ 设从断绳到物体达最高点所需时间为t2，据运动学公式v2=v1+a2t2，得t2="=0.53" s …………（2分）‎ 第三阶段：物体从最高点沿斜面下滑，在第三阶段物体加速度为a3，所需时间为t3.由牛顿定律知：‎ a3="(mgsinθ-μmgcosθ)/m=4.4" m/s2…………（3分）‎ 速度达v3="22" m/s，所需时间t3=(v3-0)/a3="5s " …………（1分）‎ 综上所述，从绳断到速度为22m/s所经历的总时间t=t2+t3=0.53s+5s≈5.5s ‎13. 如图所示，固定斜面的倾角θ=30°，物体A与斜面之间的动摩擦因数为，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于C点，用一根不可伸长的轻弹簧通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B，滑轮右侧绳子与斜面平行，A的质量为2m=4kg，B的质量为m=2kg，初始时物体A到C点的距离为L=1m．现给A、B一初速度v0=3m/s，使A开始沿斜面向下运动，B向上运动，物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点．已知重力加速度为g=10m/s2，不计空气阻力，整个过程中，轻绳始终处于伸直状态，求此过程中：‎ ‎（1）物体A向下运动刚到C点时的速度大小；‎ ‎（2）弹簧的最大压缩量；‎ ‎（3）弹簧中的最大弹性势能．‎ ‎【答案】（1）2m/s（2）x=0.4m（3）6J ‎【解析】试题分析：物体A向下运动到C点的过程中，A的重力势能及AB的动能都减小，转化为B的重力势能和摩擦生热，根据能量守恒定律列式求出物体A向下运动刚到C点时的速度；从物体A接触弹簧到将弹簧压缩到最短后回到C点的过程中，弹簧的弹力和重力做功都为零，根据动能定理求出弹簧的最大压缩量；弹簧从压缩最短到恰好能弹到C点的过程中，根据能量守恒定律求解弹簧中的最大弹性势能．‎ ‎（1）物体A沿斜面向下运动时，B向上做运动，两者加速度大小相等，以AB整体为研究对象，根据牛顿第二定律得：‎ 代入解得：．‎ 由得 ‎（2）设弹簧的最大压缩量为x．物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点，整个过程中，弹簧的弹力和重力对A做功均为零．根据动能定理得：‎ 代入数据解得 ‎（3）弹簧从压缩最短到恰好能弹到C点的过程中，对系统根据能量关系有：‎ 因为 所以 ‎ ‎