福建省南安第一中学2020届高三物理上学期第一次阶段考试试题（含解析）

1 福建省南安第一中学福建省南安第一中学 20202020 届高三物理上学期第一次阶段考试试题届高三物理上学期第一次阶段考试试题 含解析 含解析 一 选择题一 选择题 本题共本题共 1212 小题 每小题小题 每小题 4 4 分 共分 共 4848 分 第分 第 1 1 7 7 题只有一项符合题目要求 第题只有一项符合题目要求 第 8 8 1212 题有多项符合题目要求 全都选对的得题有多项符合题目要求 全都选对的得 4 4 分 选对但不全的得分 选对但不全的得 2 2 分 有选错的得分 有选错的得 0 0 分分 1 关于环绕地球运动的卫星 下列说法正确的是 a 分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星 不可能具有相同的周期 b 沿椭圆轨道运行的一颗卫星 在轨道不同位置可能具有相同的速率 c 在赤道上空运行的两颗地球同步卫星 它们的轨道半径有可能不同 d 沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星 它们的轨道平面一定会重合 答案 b 解析 由开普勒第三定律可知 当圆轨道半径 r 和椭圆轨道半长轴 a 相等时 两颗卫星的周 期相同 a 错误 沿椭圆轨道运行的卫星 在与圆心距离相等的对称位置具有相同的速率 卫星的动能和势能相等 b 正确 地球同步卫星与地球同步 与地球自转周期相同 相对地 面静止 它们的轨道半径相同 轨道平面都在赤道平面 c 错误 沿不同轨道经过北京上空 的两颗卫星 它们的轨道平面可能经过两极的极地卫星 也可能是轨道平面与极地卫星有一 偏角 这样轨道平面就不重合 d 错误 2 如图所示 a b两运动物体在t1 t2 t3时刻的速度矢量分别如图甲中的v1 v2 v3和图 乙中的v1 v2 v3 所示 下列说法中正确的是 a a做的可能是直线运动 b a做的可能是匀变速运动 c b做的可能是匀变速运动 d b做的可能是匀速圆周运动 答案 b 2 解析 详解 a a的速度方向在变化 所以a不可能做直线运动 故 a 错误 b a的速度变化量v的方向不变 知加速度的方向不变 则a的加速度可能不变 故a可 a 能做匀变速运动 故 b 正确 c b的速度变化量方向在改变 知加速度的方向改变 所以b不可能做匀变速运动 故 c 错 误 d b的速度大小也在变化 所以不可能做匀速圆周运动 故 d 错误 3 一小物块沿斜面向上滑动 然后滑回原处 物块初动能为 与斜面间的动摩擦因数不变 k0 e 则该过程中 物块的动能与位移关系的图线是 k e x a b c d 答案 c 解析 详解 向上滑动的过程中 根据动能定理有 同理 向下 kk0f sineemgfx 滑动过程中 由动能定理可得 故 c 正确 kf 0sinemgfx 4 如图 一质量为 m 长度为 l 的均匀柔软细绳 pq 竖直悬挂 用外力将绳的下端 q 缓慢地竖 直向上拉起至 m 点 m 点与绳的上端 p 相距 重力加速度大小为 g 在此过程中 外力做 1 3 l 的功为 3 a mglb mglc mgld mgl 1 2 1 6 1 3 1 9 答案 d 解析 分析 由题意可知 发生变化的只有 mq 段 分析开始和最后过程 明确重力势能的改变量 根据 功能关系即可求得外力所做的功 详解 根据功能关系可知 拉力所做的功等于 mq 段下半部分移动时重力势能的增加量 由图可知 下半部分质量为 m 3 移动后重心升高的高度 h l 3 故重势能增加量为 ep m gh 故 d 正确 abc 错误 故选 d 1 339 ml gmgl 点睛 本题考查明确功能关系 注意掌握重力之外的其他力做功等于机械能的改变量 本 题中因缓慢拉动 故动能不变 因此只需要分析重力势能即可 同时注意本题只移动了 mq 段的下半部分 5 如图 半圆形光滑轨道固定在水平地面上 半圆的直径与地面垂直 一小物块以速度v从 轨道下端滑入轨道 并恰能从轨道上端水平飞出 则轨道半径为 重力加速度为g a b c d 2 16 v g 2 5 v g 2 4 v g 2 2 v g 答案 b 解析 详解 设半圆的半径为r 从轨道下端滑入到上端过程中 根据动能定理得 4 22 11 2 22 mgrmvmv 在最高点 根据牛顿第二定律有 mg 2 mv r 解得轨道半径r 2 5 v g a 轨道半径为 与分析不一致 故 a 错误 2 16 v g b 轨道半径为 与分析相一致 故 b 正确 2 5 v g c 轨道半径为 与分析不一致 故 c 错误 2 4 v g d 轨道半径为 与分析不一致 故 d 错误 2 2 v g 6 如图所示 光滑斜面体固定在水平面上 倾角为 30 轻弹簧下端固定a物体 a物体质 量为m 上表面水平且粗糙 弹簧劲度系数为k 重力加速度为g 初始时a保持静止状态 在a的上表面轻轻放一个与a质量相等的b物体 随后两物体一起运动 则 a 当b放在a上的瞬间 a的加速度仍为零 b 当b放在 a 上的瞬间 a对b的摩擦力为零 c 当b放在a上的瞬间 a对b的支持力大于mg d a和b一起下滑距离时 a和b的速度达到最大 2 mg k 答案 d 解析 详解 a 将b放在a上前 以a为研究对象受力分析 开始时 根据平衡可知弹簧的弹力 5 f mgsin30 1 2 mg 当b放在a上瞬间时 以ab整体为研究对象受力分析 根据牛顿第二定律 2mgsin30 f 2ma 可得整体的加速度 故 a 错误 11 2 22 24 mgmg g a m bc 当b放在a上瞬间时 b具有沿斜面向下的加速度 将b的加速度沿水平方向的竖直方向 分解如图 b的加速度有水平方向的分量 重力与支持力在竖直方向 故可知此加速度分量 由a对b的摩擦力提供 b的加速度有竖直方向的分量 故可知 a对b的支持力与b的重 力的合力竖直向下 故a对b的支持力小于b的重力 故 bc 错误 d a b一起下滑时 弹簧弹力增加 共同下滑的加速度减小 故当加速度减小至 0 时 a b具有最大速度 此时有 2mgsin30 f 0 可得弹簧弹力f mg 所以共同下滑的距离 1 2 2 mgmg ffmg x kkk 即此时a b具有最大速度 故 d 正确 7 如图所示 三物体a b c均静止 轻绳两端分别与a c两物体相连接且伸直 ma 3kg mb 2kg mc 1kg 物体a b c间的动摩擦因数均为 0 1 地面光滑 轻绳与滑 轮间的摩擦可忽略不计 现用 15n 的力作用在b物体上 则下列说法正确的是 最大静摩擦 力等于滑动摩擦力 取g 10m s2 a 物体b将从a c中抽出 a c可能会静止不动 b 物体b与a一起向左加速运动 c向右加速运动 6 c 物体b与c一起向左加速运动 a向右加速运动 d a c加速度大小均为 0 5m s2 答案 d 解析 详解 b c间的最大静摩擦力 bcab 5nfmmg a b间的最大静摩擦力 fbc aba 3nfm g 若要用力将b物体从a c间拉出 拉力最小时 b c之间的摩擦力刚好达到最大 此时物 体a已经向右以加速度a加速运动 b c以加速度a向左加速运动 设绳子上拉力为t 以 a为研究对象 根据牛顿第二定律可得 t fab maa 以c为研究对象有 fbc t mca 解得a 0 5m s2 以b为研究对象 根据牛顿第二定律可得 f fbc fab mba 解得f 9n 由题知f 15n9n 所以可以将b物体从a c中间抽出 即用 15n 的力作用在b 物体上 物体a向右以加速度a 0 5m s2加速运动 c以加速度a 0 5m s2向左加速运动 a 物体b将从a c中抽出 a c可能会静止不动 与分析不一致 故 a 错误 b 物体b与a一起向左加速运动 c向右加速运动 与分析不一致 故 b 错误 c 物体b与c一起向左加速运动 a向右加速运动 与分析不一致 故 c 错误 d a c加速度大小均为 0 5m s2 与分析相一致 故 d 正确 8 宇宙空间有一种由三颗星体 a b c 组成的三星体系 它们分别位于等边三角形 abc 的三 个顶点上 绕一个固定且共同的圆心 o 做匀速圆周运动 轨道如图中实线所示 其轨道半径 ra rbmb mc b 加速度大小关系是 aa ab ac c 线速度大小关系是 va vb vc d 所受万有引力合力的大小关系是 fa fb fc 答案 a 解析 三星系统是一种相对稳定的结构 它们做圆周运动的角速度是相等的 由v r 结合 ra rb rc 可知 线速度大小关系是va vb vc 故 c 错误 由a 2r 结合 ra rb rc 可知加速度大小关系是aa ab ac 故 b 错误 以a为研究对象 则受力如图 由于向心力指向圆心 由矢量关系可知 b对a的引力大于c对a的引力 结合万有引力定 律的表达式 可知b的质量大于c的质量 同理若以c为研究对象 可得a的质量大于 b的质量 即质量大小关系是ma mb mc 故 a 正确 由于ma mb mc 结合万有引力定律 可知a与b之间的引力大于a与c之间的引力 又大于b与c之间的引 12 2 m m fg r 力 由题可知 a b c受到的两个万有引力之间的夹角都是相等的 根据两个分力的角度 一定时 两个力的大小越大 合力越大可知fa fb fc 故 d 错误 所以 a 正确 bcd 错误 9 如图所示 一水平方向足够长的传送带以恒定的速度沿顺时针方向转动 传送带右端有 1 v 一个与传送带等高的光滑水平面 一物体以恒定的速率沿直线向左滑上传送带后 经过一 2 v 8 段时间又返回光滑水平面 速率为 则在整个运动过程中 下列说法正确的是 3 v a 若 则 12 vv 31 vv b 若时 摩擦力对物体做功为零 12 vv c 若时 则传送带与物体摩擦生热为 12 vv 2 2 mv d 其中在物体向左运动过程中 传送带与物体摩擦生热为 2 21 2 1 2 mvmv v 答案 bd 解析 详解 a 如果v1 v2 由于传送带足够长 物体匀减速向左滑行 直到速度减为零 然后 物体会在滑动摩擦力的作用下向右匀加速 返回时物体会一直向右匀加速 根据对称性 知 当速度大小增大到等于v2时 物体恰好离开传送带 则有v3 v2 故 a 错误 b 如果v1 v2 由上分析知v3 v2 根据动能定理 摩擦力对物体做功为 w 0 3 22 2 11 22 mvmv 故 b 正确 cd 若v1 v2时 设物体所受的摩擦力大小为f 物体向左运动的加速度大小a 时间 f m t1 22 vmv af 物体向左运动的位移 x1 2 22 1 22 vmv f t 传送带的位移 x2 v1t1 1 2 mv v f 摩擦生热 9 q1 f x1 x2 mv1v2 2 2 1 2 mv 物体向右运动时 运动时间为 t2 22 vmv af 物体向右运动的位移 x3 2 2 2 v t 2 2 2 mv f 传送带的位移 x4 v1t2 1 2 mv v f 摩擦生热 q2 f x4 x3 mv1v2 2 2 1 2 mv 传送带与物体摩擦生热共为q q1 q2 2mv1v2 故 c 错误 d 正确 10 靠在墙角的三根圆木如图放置 圆木b紧靠墙角 墙面竖直 地面水平 圆木c光滑 a b与地面的动摩擦因数为 a b c的质量均为m 半径均为r 现用水平向右的力拉 a 使a缓慢移动 直至c恰好接触地面 下列说法正确的是 a 缓慢下落过程中 a对c的支持力做正功 b 缓慢下落过程中 b对c的支持力做负功 c 缓慢下落过程中 a对地面的摩擦力为 3 2 mg d 缓慢下落过程中 地面摩擦力对a做的功大小为3 mgr 答案 cd 10 解析 详解 a 缓慢下落过程中 a对c的支持力沿a c球心连线由a指向c 而b不动 c 沿b的圆面缓慢下滑 a对c的支持力与速度的夹角大于 90 a对c的支持力做负功 故 a 错误 b 缓慢下落过程中 b对c的支持力沿b c球心连线由b指向c 而b不动 c沿b的圆面 缓慢下滑 b对c的支持力与速度的夹角等于 90 b对c的支持力不做功 故 b 错误 c 以整体为研究对象 竖直方向受三球的重力及地面的支持力平衡 地面对a的支持力为 由滑动摩擦力公式ff 知 可得a对地面的摩擦力为 故 c 正确 3 2 mg n f 3 2 mg d 缓慢下落过程中 地面摩擦力始终不变 a缓慢移动 直至c恰好接触地面过程中 a在 水平方向的位移为 2r 则由功的定义式知 地面摩擦力对a做的功大小为 3 mgr 3 2 2 f mg wr 故 d 正确 11 物体在光滑水平面上 在外力f作用下的v t图像如图所示 从图中可以判断物体在 0 t4的运动和受力情况 a 物体一直在做曲线运动 b 在t1 t3时间内 合外力先增大后减小 c 在t1 t3时刻 外力f的功率最大 d 在t1 t3时间内 外力f做的总功为正功 答案 ab 解析 详解 a 由题图可知 物体在y方向做匀速直线运动 在x方向做变速运动 故物体一直 做曲线运动 故 a 正确 b 由vx t图像可知 在t1 t3时间内 ax先增大后减小 由牛顿第二定律知 在t1 t3时 11 间内 合外力先增大后减小 故 b 正确 c 在t1 t3时刻 物体的速度最大 但加速度为零 合外力为零 故外力f的功率为零 故 c 错误 d 因t1 t3时刻物体的速度大小相等 由动能定理可知 在t1 t3时间内 外力f做的功为 零 故 d 错误 12 新能源汽车近几年发展非常迅速 下表是某品牌电动汽车相关参数 请根据相关参数判 断以下哪些说法正确 假设汽车以 30m s 匀速行驶时的阻力为车重的 0 05 倍 汽车电能转 化为有用功的效率为 80 重力加速度 g 取 10m s2 a 汽车在 0 30m s 的加速过程中的平均加速度大小为 6m s2 b 汽车刹车由 30m s 减速到 0 所用时间最短为 1s c 当汽车以 30m s 匀速行驶时 汽车克服阻力做功的功率为 75kw d 当汽车以 30m s 匀速行驶时 汽车的续航里程 最大行驶距离 约为 216km 答案 ad 解析 详解 汽车在 0 30m s 的加速过程中的平均加速度大小为 选 22 30 6 5 v am sm s t 项 a 正确 因制动最短距离为 30m 可知汽车刹车由 30m s 减速到 0 所用时间最短为 选项 b 错误 当汽车以 30m s 匀速行驶时 汽车克服阻力做功的功 30 2 300 2 x tss v 率为 选项 c 错误 根据 2000 10 0 05 3030pfvkmgvwkw 00 80 x ep v 则当汽车以 30m s 匀速行驶时 汽车的续航里程 最大行驶距离 约为 选项 d 正确 3 00 3 800 8 75 103600 30 216 30 10 ev xmkm p 12 二 实验题 每空二 实验题 每空 2 2 分 共计分 共计 1212 分 分 13 如图所示 在 验证力的平行四边形定则 的实验中 po为橡皮筋 oa ob为带有绳套 的两细绳 1 对下列操作和实验现象的叙述正确的是 a 两细绳的夹角要尽可能地大 b 必须测出两细绳的长度 以便画出力的图示 c 有可能两弹簧测力计的拉力都比橡皮筋的拉力大 d 换用一根弹簧测力计后只需把橡皮筋拉伸到相同长度即可 2 在某次实验中 用两个弹簧秤拉绳使橡皮筋的一端拉伸到o点 在保持o点位置不变 的情况下 下列操作可能实现的有 a 保持oa ob两细线的方向不变 改变两弹簧秤拉力的大小 b 保持oa的方向及a弹簧秤的示数不变 改变b弹簧秤的拉力大小及方向 c 保持弹簧秤a的示数不变 使弹簧秤b的示数减小 d 保持ob细线的方向不变 使弹簧秤a的示数减小 答案 1 c 2 cd 解析 详解 1 1 a 两细绳的夹角要适当 夹角太大造成的误差也比较大 故 a 错误 b 不必要测出两细绳的长度 只需记录细绳的方向 o点位置和弹簧测力计的示数即可 故 b 错误 c 两弹簧测力计的拉力的合力与橡皮筋的拉力大小相等 两弹簧测力计的拉力可以同时比橡 皮筋的拉力大 故 c 正确 d 两次拉橡皮筋时 为了使两次达到效果相同 橡皮筋结点必须拉到同一位置o 故 d 错误 2 2 a 在保持o点位置不变的情况下 即两弹簧秤拉力的合力不变 保持oa ob两细 线的方向不变 改变两弹簧秤拉力的大小 不能满足共点力平衡 故 a 错误 b 在两弹簧秤拉力的合力不变的条件下 保持oa的方向及a弹簧秤的示数不变 改变b弹 13 簧秤的拉力大小及方向 不能满足共点力平衡 故 b 错误 c 在两弹簧秤拉力的合力不变的条件下 保持弹簧秤a的示数不变 使弹簧秤b的示数减小 可以通过改变两弹簧秤拉力的方向来达到共点力平衡 故 c 正确 d 在两弹簧秤拉力的合力不变的条件下 保持ob细线的方向不变 使弹簧秤a的示数减小 可以通过改变弹簧秤a的拉力的方向和b弹簧秤拉力大小来达到共点力平衡 故 d 正确 14 甲 乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验 已知重力加速度为 g 1 甲同学所设计的实验装置如图所示 其中 a 为一质量为 m 的长直木板 b 为木板上放置的 质量为 m 的物块 c 为物块右端连接的一轻质弹簧测力计 实验时用力将 a 从 b 的下方抽出 通过 c 的读数 f1 即可测出动摩擦因数 则该设计能测出 填 a 与 b 或 a 与地面 之间的动摩擦因数 其表达式为 2 乙同学的设计如图乙所示 他在一端带有定滑轮的长木板上固定有 a b 两个光电门 与 光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间 与跨过定滑轮的轻质细 绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力 实验时 多次改变砂桶中砂的质量 每次都 让物块从靠近光电门 a 处由静止开始运动 读出多组测力计示数 f 及对应的物块在两光电门 之间的运动时间 t 在坐标系中作出的图线如图丙所示 图线的斜率为 k 与纵轴的 2 1 f t 截距为 b 与横轴的截距为 c 因乙同学不能测出小车质量 因乙同学不能测出小车质量 故该同学还应该测出的物理量为 根据该测量物理量及图线信息可知物块与木板 之间的动摩擦因数表达式为 答案 1 a 与 b 2 3 光电门 a b 之间的距离 x 4 1 f mg 2xb kg 解析 14 详解 1 当a达到稳定状态时b处于静止状态 弹簧测力计的读数f与b所受的滑动摩 擦力f大小相等 b对木块a的压力大小等于b的重力mg 由f n得 由 1 ff nmg 从q上读取f1 则可求得 为a与b之间的动摩擦因数 2 小车由静止开始做匀加速运动 位移x at2 1 2 2 2x a t 根据牛顿第二定律得 对于沙和沙桶 f合 f mg ma 则 2 2mx fmg t 则图线的斜率为 k 2mx 纵轴的截距为b mg k与摩擦力是否存在无关 小车与长木板间的摩擦因数 2bxb mgkg 三 计算题 本题有三 计算题 本题有 4 4 小题 共计小题 共计 4040 分 分 15 我国的 嫦娥工程 计划 2020 年实现登月 若登月舱经过多次变轨后 到达距月球表面 高度为h的圆形轨道上 绕月球飞行 最后变轨使登月舱在月球表面顺利着陆 宇航员在月 球上用一长为l的绳子拴一小球 在竖直平面做圆周运动 测得小球过最高点的最小速度为 v0 已知月球半径为r 求 1 月球表面附近的重力加速度g 2 登月舱绕月球飞行的周期t 答案 1 2 2 0 v l 3 22 0 2 rh t v r l 解析 详解 1 小球过最高点的最小速度为v0 在圆周运动最高点 根据牛顿第二定律 mg 2 0 mv l 解得月球表面附近的重力加速度g 2 0 v l 2 登月舱绕月球做圆周运动 根据万有引力提供向心力有 15 2 gmm rh 2 2 4 mrh t 又因为在月球表面有 2 mm gmg r 解得登月舱绕月球飞行的周期 3 22 0 2 rh t v r l 答 1 月球表面附近的重力加速度g 2 登月舱绕月球飞行的周期 2 0 v l 3 22 0 2 rh t v r l 16 如图所示 左侧竖直墙面上固定半径为r 0 3m 的光滑半圆环 右侧竖直墙面上与圆环的 圆心o等高处固定一光滑直杆 质量为ma 1kg 的小球a套在半圆环上 质量为mb 0 5kg 的 滑块b套在直杆上 二者之间用长为l 0 4m 的轻杆通过两铰链连接 现将a从圆环的最高 处由静止释放 使a沿圆环自由下滑 不计一切摩擦 a b均视为质点 重力加速度g 10 m s2 求 1 小球a滑到与圆心o等高的p点时的向心力大小 2 小球a从p点下滑至杆与圆环相切的q点的过程中 杆对滑块b做的功 结果保留一 位小数 答案 1 20n 2 2 4j 解析 详解 1 当a滑到与o同高度p点时 a的速度v沿圆环切向向下 b的速度为零 由 机械能守恒定律可得 2 aa 1 2 m grm v 解得小球a滑到与圆心o等高的p点时的速度 16 2vgr 对小球a受力分析 在p点 由牛顿第二定律可得向心力大小 2 a a 220n m v fm g r 2 杆与圆相切时 如图所示 a的速度沿杆方向 设此时b的速度为vb 根据杆不可伸长 和缩短 有 va vbcos 由几何关系可得 22 cos0 8 l lr 在图中 从p到q 球a下降的高度h rcos a b系统机械能守恒 则有 222 aaabba 111 222 m ghm vm vm v 对滑块b 由动能定理解得杆对滑块b做的功 2 4j 2 bb 1 2 wm v 答 1 小球a滑到与圆心o等高的p点时的向心力大小为 20n 2 小球a从p点下滑至 杆与圆环相切的q点的过程中 杆对滑块b做的功为 2 4j 17 如图所示 a b 两物体之间用轻弹簧相连 b c 两物体用不可伸长的轻绳相连 并跨过 轻质光滑定滑轮 c 物体放置在固定的光滑斜面上 开始时用手固定 c 使绳处于拉直状态但无 张力 ab 绳竖直 cd 绳与斜面平行 已知 b 的质量为 m c 的质量为 4m 弹簧的劲度系数为 k 固定斜面倾角 30 由静止释放 c c 在沿斜面下滑过程中 a 始终未离开地面 已知 弹簧的弹性势能的表达式为 ep kx2 x 为弹簧的形变量 重力加速度为 g 求 1 2 17 1 刚释放 c 时 c 的加速度大小 2 c 从开始释放到速度最大的过程中 b 上升的高度 3 若 a 不离开地面 其质量应满足什么条件 答案 1 0 4g 2 3 2mg k 3 a mm 解析 1 刚释放 c 时 由牛顿第二定律 4mgsin300 5ma 解得 a 0 4g 2 初始对 b 物体 kx1 mg c 速度最大时 f1 4mgsin300 此时 对 b 物体 f1 mg kx2 b 物体上升的高度 h x1 x2 解得 h 2mg k 3 若 a 不离开地面 则对 a 物体 3a kxm g kx1 mg 022 131331 11 4 sin30 22 mg xxmg xxkxkx 解得 3 a mm 18 如图示 质量m 0 5kg 的物块 可视为质点 以v0 4m s 的速度从右侧皮带轮最高点向左 滑上足够长的水平薄传送带 传送带以v1 2m s 的速度顺时针匀速运动 物块与传送带之间 的动摩擦因数 0 0 2 倾角为 37 的固定斜面上静置一质量为m 2kg 的薄木板 木板的 长度为l 4m 物块与木板之间的动摩擦因数 1 木板与斜面之间的动摩擦因数 7 8 18 2 斜面的底端固定一垂直于斜面的挡板