北京市第四中学2020届高三物理上学期期中试题（含解析）.docx

北京四中 20192020 学年度第一学期期中考试高三年级物理试卷一、单项选择题 1.关于力的下列各种说法中，正确的是A. 只有相互接触的物体才有力的作用B. 力的单位牛顿是国际单位制的基本单位C. 力是维持物体运动的原因D. 力是改变物体运动状态的原因【答案】D【解析】【详解】A相互接触的物体，才有力的作用，则是弹力，而有些力不一定相互接触，故A错误；B力的单位为国际单位制的导出单位，故B错误；CD力是改变物体运动状态的原因，维持物体运动的原因是物体的惯性，故C错误，D正确。2.如图所示为一物体做匀变速直线运动的速度-时间图像。已知物体在前 2s 内向东运动，则根据图像做出的以下判断中正确的是 A. 物体在前 4s 内始终向东运动B. 物体在前 4s 内的加速度大小不变，方向始终向西C. 物体在前 4s 内的加速度大小不变，方向先向西，后向东D. 物体在第 2s 末回到出发点【答案】B【解析】【详解】A根据图像可知，物体前两秒运动方向为负，向东运动，后两秒运动方向为正，向西运动，故A错误；BC从图像中可知图像斜率不变，因此物体加速度不变，方向与初速度方向相反即向西，故B正确，C错误；D由图可知，物体前2秒向东运动，后两秒内向西运动，而且物体前2秒位移为负，后2秒为正，图像和时间轴围成的面积代数和为零，4秒内总位移为零。所以物体在第2s末距出发点最远，故D错误。3.如图所示，一条不可伸长的轻绳一端固定于悬点O，另一端连接着一个质量为m的小球。在水平力F的作用下，小球处于静止状态，轻绳与竖直方向的夹角为，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是 A. 绳的拉力大小为mgtan B. 绳的拉力大小为mgcos C. 水平力F大小为mgcos D. 水平力F大小为mgtan 【答案】D【解析】【分析】以小球为研究对象进行受力分析，画出受力示意图，根据几何关系求解。【详解】以小球为研究对象进行受力分析，如图所示：根据平衡条件可得：绳的拉力大小为：T=，水平力F大小为：F=mgtan，故ABC错误，D正确。故选D。【点睛】本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。4.一辆汽车在水平公路上沿曲线由 M向 N 行驶，速度逐渐增大。图中分别画出了汽车转弯所受合力F的四种方向，其中可能正确的是（ ）A. B. C. D. 【答案】B【解析】试题分析：汽车在水平公路上转弯，汽车做曲线运动，沿曲线由M向N行驶，汽车所受合力F的方向指向运动轨迹内测；由图可知，合力的方向指向运动轨迹的内测的只有BC，B图中将力F分解，法向分力指向圆心，使汽车的速度方向发生变化，切向分力使汽车的速率增大，故选项B正确。考点：曲线运动【名师点睛】做曲线运动的物体所受合力与物体速度方向不在同一直线上，速度方向沿曲线的切线方向，合力方向指向曲线的内测（凹的一侧），分析清楚图示情景，然后答题做曲线运动的物体，合力的方向指向运动轨迹弯曲的内侧，当物体速度大小不变时，合力方向与速度方向垂直，当物体速度减小时，合力与速度的夹角要大于90，当物体速度增大时，合力与速度的夹角要小于905. 如图是我国“美男子”长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重或失重的考验，下列说法正确的是 （ ）A. 火箭加速上升时，宇航员处于失重状态B. 飞船加速下落时，宇航员处于超重状态C. 飞船落地前减速，宇航员对座椅的压力小于其重力D. 火箭上升的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力也逐渐减小但仍大于其重力【答案】D【解析】试题分析：加速度向上的是超重，加速度向下的是失重。火箭加速上升时，加速度向上，宇航员处于超重状态，选项A错误。飞船加速下落时，加速度向下，宇航员处于失重状态，选项B错误。飞船落地前减速，加速度向上，宇航员对座椅的压力大于其重力，选项C错误。火箭上升的加速度逐渐减小时，加速度向上，宇航员对座椅的压力也逐渐减小但仍大于其重力，选项D正确。考点：本题考查超重和失重。6.如图所示，一水平传送带向左匀速传送，某时刻小物块P从传送带左端冲上传送带。物块P在传送带上运动的过程中，传送带对物块PA. 一定始终做正功B. 一定始终做负功C. 可能先做正功，后做负功D. 可能先做负功，后做正功【答案】D【解析】【详解】物体以某一速度放上传送带后，向右运动，受到向左的摩擦力，运动情况分几种：（1）可能小物块速度比较大，所以一直向右减速，在此过程中皮带对物块做负功，（2）小物块先向右减速，而后向左一直加速，所以皮带对物块先做负功，后做正功，（3）小物块向右减速，而后向左加速，当两者速度相等时一起匀速，所以皮带对物块先做负功后做正功，然后不做功，故D对；ABC错；故选D【点睛】根据物体的速度和传送带速度之间的大小关系,确定物体的运动情况;再根据功能关系即可确定皮带对物块做功的情况7.研究平抛运动的实验装置如图所示。某同学设想在小球下落的空间中选取三个竖直平面 1、2、3，平面与斜槽所在的平面垂直。小球从斜槽末端水平飞出，运动轨迹与平面 1、2、3 的交点依次为 A、B、 C。小球由 A 运动到 B，竖直位移为 y1，动能的变化量为 Ek1，速度的变化量为 v1；小球由 B 运动到 C，竖直位移为 y2，动能的变化量为 Ek2，速度的变化量为 v2。若 y1 = y2，忽略空气阻力的影响，下列关系式正确的是 A. Ek1Ek2B. Ek1=Ek2C. v1v2D. v1=v2【答案】B【解析】【详解】由平抛运动的特点可知，小球在竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动，由于水平板竖直方向上的间距相等，故小球经过板1-2的时间大于经过板2-3的时间，由于小球做平抛运动过程中忽略空气阻力的影响，只有重力做功，根据动能定理可知：Ek1=Ek2根据动量定理可知：合外力的冲量等于动量的变化，由于小球经过板1-2的时间大于经过板2-3的时间，所以p1p2由公式可知，AEk1Ek2与分析不符，故A错误；BEk1=Ek2与分析相符，故B正确；Cv1，则小球一定能通过最高点PD. 若v0 ，则细绳始终处于绷紧状态【答案】AC【解析】【详解】A由于小球做圆周运动，在最低点由拉力与重力的合力提供向心力，所以小球运动到最低点 Q时，拉力一定大于重力，故A正确；B在最高点，有在最低点，有： 从最高点到最低点，根据机械能守恒定律，有联立解得：与最低点速度大小无关，故B错误；C小球恰好通过最高点，在最高点，有解得：从最高点到最低点，根据机械能守恒定律，有解得：所以小球一定能通过最高点P，故C正确；D根据动能定理得解得不越过四分之一圆周的最小速度所以当时，细绳始终处于绷紧状态，若小球能过最高点则最小速度为，由于所以细绳不一定始终处于绷紧状态，故D错误。15.一辆轿车在平直公路上运行，启动阶段轿车牵引力保持不变，而后以额定功率继续行驶，经过时间t0，其速度由零增大到最大值vm。若轿车所受的阻力f为恒力，关于轿车的速度v、牵引力F、功率P随时间t变化的情况，下列选项正确的是()A. B. C. D. 【答案】BC【解析】试题分析：由于汽车受到的牵引力不变，加速度不变，所以汽车在开始的阶段做匀加速运动，当实际功率达到额定功率时，功率不能增加了，要想增加速度，就必须减小牵引力，当牵引力减小到等于阻力时，加速度等于零，速度达到最大值，所以BCD正确，考点：考的知识点是汽车的两种启动方式，点评：对于汽车的两种启动方式，恒定加速度启动和恒定功率启动本题属于恒定加速度启动方式，由于牵引力不变，根据p=Fv可知随着汽车速度的增加，汽车的实际功率在增加，此过程汽车做 匀加速运动，当实际功率达到额定功率时，功率不能增加了，要想增加速度，就必须减小牵引力，当牵引力减小到等于阻力时，加速度等于零，速度达到最大值16.质量为 m 的子弹以初速度 水平射入一静止在光滑水平面上，质量为 M 的木块中，但并未穿透，则下述说法正确的是A. 木块对子弹做功等于子弹动能的增量B. 子弹克服阻力 f 做功等于系统增加的内能C. 子弹克服阻力 f 做的功等于 f 的反作用力对木块做的功D. 子弹损失的机械能等于木块获得的动能和系统损失的机械能之和【答案】AD【解析】【详解】A由动能定理可知，木块对子弹做功等于子弹动能的增量，故A正确；B根据能量守恒知，子弹动能的减少量等于木块获得的动能和系统增加的内能之和，所以子弹克服阻力做的功等于木块获得的动能和系统增加的内能之和，故B错误；C由于子弹和木块的位移不等，相互作用力大小相等，所以子弹克服阻力做的功不等于阻力的反作用力对木块做的功，故C错误；D根据系统的能量守恒知，子弹机械能的损失量等于木块获得的动能和系统损失的机械能之和，故D正确。17.如图所示，质量为 M 的斜劈形物体放在水平地面上，质量为 m 的物块以某一初速度沿斜面向上滑，速度为零后又加速返回，而物体 M 始终保持静止，已知 m 与 M 之间动摩擦因数0 ，则在物块 m 上、下滑动的整个过程中 A. 地面对物体 M 的摩擦力始终向左B. 地面对物体 M 的摩擦力先向右，后向左C. 地面对物体 M 的支持力总等于（Mm）gD. 地面对物体 M 的支持力总小于（Mm）g【答案】AD【解析】【详解】物体先减速上滑，后加速下滑，加速度一直沿斜面向下，对整体受力分析，受到总重力、支持力和向左的静摩擦力，根据牛顿第二定律， 在x轴上受力分析在y轴上受力分析所以地面对物体M的摩擦力始终向左，地面对物体M的支持力总小于A地面对物体 M 的摩擦力始终向左与分析相符，故A正确；B地面对物体 M 的摩擦力先向右，后向左与分析不符，故B错误；C地面对物体 M 的支持力总等于与分析不符，故C错误；D地面对物体 M 的支持力总小于与分析相符，故D正确。18.如图所示，A、B两物块的质量分别为2m 和m，静止叠放在水平地面上。A、B间动摩擦因数为，B 与地面间的动摩擦因数为，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现对A施加一水平拉力F，则下列选项正确的是 A. 当 F 3 mg 时，A 相对 B 滑动D. 无论 F 为何值，B 的加速度不会超过g【答案】CD【解析】【详解】AB之间的最大静摩擦力为：B与地面间的最大静摩擦力为：AC设当A、B恰好发生相对滑动时的拉力为，加速度为，对A则有对A、B整体，有解得：所以当A相对于B静止，二者以共同的加速度开始运动；当F3mg时，A相对于B滑动，故A错误，C正确；B当时，AB均处于静止状态，所以A的加速度为零，故B错误；DA对B的最大摩擦力为2mg，B受到的地面的最大静摩擦力为，所以B相对于地面会发生相对滑动时，由得B的最大加速度故D正确。三解答题19.如图所示，质量为2.0kg的木块放在水平桌面上的A点，以某一速度在桌面上沿直线向右运动，运动到桌边B点后水平滑出落在水平地面C点。已知木块与桌面间的动摩擦因数为0.20，桌面距离水平地面的高度为1.25m，A、B两点的距离为4.0m，B、C两点间的水平距离为1.5m，g=10m/s2。不计空气阻力，求： (1)木块滑动到桌边B点时的速度大小； (2)木块在 A 点的初速度大小。【答案】(1)3m/s(2)5m/s【解析】【详解】(1)设木块在B点速度为vB，从B点运动到C点的时间为t，根据平抛运动的规律有代入当数据解得：(2)设木块在A点的速度为vA，根据动能定理得代入数据解得：20.某行星的质量为地球质量的 ，半径为地球半径的。现向该行星发射探测器，并在其表面实现软着陆。探测器在离行星表面 h 高时速度减小为零，为防止发动机将行星表面上的尘埃吹起，此时要关闭所有发动机，让探测器自由下落实现着陆。已知地球半径 R0=6400km，地球表面重力加速度 g=10m/s2，不计自转的影响（结果保留两位有效数字。你可能用到的数据有：=1.41, =1.73, = 2.24, = 3.16）。 （1）若题中 h=4m，求探测器落到行星表面时的速度大小； （2）若在该行星表面发射一颗绕它做圆周运动的卫星，发射速度至少多大； （3）由于引力的作用，行星引力范围内的物体具有引力势能若取离行星无穷远处为Mm引力势能的零势点，则距离行星球心为 r 处的物体引力势能，式中 G 为万有 r引力常量，M 为行星的质量，m 为物体的质量求探测器从行星表面发射能脱离行星引力范围所需的最小速度【答案】(1)4m/s(2)1.8km/h(3)2.5km/h【解析】【详解】(1)着陆器做近似地球表面的自由落体运动，设着陆器落到月面时的速度大小为v，月球表面物体自由下落加速度为g，则有设月球质量为M，半径为R，忽略月球自转，在月球表面附近质量为m物体满足同理，设地球质量为M0，半径为R0，有联立解得：(2)设月球质量为M，半径为R，忽略月球自转，在月球表面附近质量为m的物体满足设地球质量为M0，半径为R0，有该行星表面发射一颗绕它做圆周运动的卫星，则有联立解得：(3)设着陆器至少以速度v0起飞方可冲出月球引力场，则由能量关系得 联立并代入数据解得：21.传送带与水平方向夹角q，以 v=2m/s 的速率沿逆时针方向匀速传送，传送带两端A、B 间距离L=6m，如图所示。现有一可视为质点的物块以v=2m/s的初速度从AB中点沿传送带向上运动。已知物块质量m=1kg，与传送带间的动摩擦因数，滑轮大小可忽略不计，取g=10m/s2。（sin= 0.6，cos= 0.8）求： (1)物块沿传送带向上运动的最大位移； (2)物块在传送带上运动的总时间； (3)物块和传送带之间因摩擦而产生的总热量。【答案】（(1)0.2m(2)1.4s(3)9J【解析】【详解】(1)物体经过时间t1沿传送带向上运动速度为零，在时间t1内，物体的位移为x1，对物体，由牛顿第二定律得解得：由匀变速直线运动的速度公式得：，解得：物块的最大位移为(2)物块速度减到0后返向加速，由牛顿第二定律得解得：物块与传送带速度相等的时间为此过程中的位移为物块与传送带速度相等后继续向下加速，由牛顿第二定律得解得：此时物块回到传送带中点，由匀变速直线运动的位移公式得：解得：物块在传送带上运动的总时间(3)物块向上加速过程中，传送带的位移为此过程产生的热量为物块向下加速到与传送带共同过程中，传送带的位移为此过程产生的热量为物块从与传带共速到即将离开过程，传送带的位移为此过程产生的热量为所以总热量为22.如图所示，光滑半圆形轨道半径为 R=0.5m，OA 为水平半径，BC 为竖直直径。一质量为 m=1kg 的小物块自 A 处以某一竖直向下的初速度滑下，进入与 C 点相切的粗糙水平滑道 CM 上。在水平滑道上有一轻弹簧，其一端固定在竖直墙上，另一端恰位于滑道末端 C 点（此时弹簧处于原长状态）。物块运动过程中弹簧的最大弹性势能为 EP=15J，且物块被弹簧反弹后恰能通过 B 点。已知物块与水平面间动摩擦因数为，重力加速度 g=10m/s2，求： (1)物块离开弹簧刚进入半圆轨道时对轨道的压力 FN 大小； (2)弹簧的最大压缩量 d； (3)物块从 A 处开始下滑时的初速度 v0 的大小。【答案】(1)6