安徽省全国示范高中名校2020届高三物理上学期9月联考试题（含解析）

1 安徽省全国示范高中名校安徽省全国示范高中名校 20202020 届高三物理上学期届高三物理上学期 9 9 月联考试题 含月联考试题 含 解析 解析 一 选择题一 选择题 1 第 19 届亚洲运动会将于 2022 年 9 月 10 日 9 月 25 日在中国杭州举行 杭州是中国第三 个取得夏季亚运会主办权的城市 图中的 莲花碗 是田径的主赛场 下列关于亚运会田径 项目的叙述正确的是 a 研究短跑运动员终点撞线时可将运动员看成质点 b 在田径比赛中跑步运动员的比赛成绩是一个时间间隔 c 短跑运动员跑 100m 和 200m 都是指位移 d 高水平运动员 400m 比赛的平均速度有可能大于其他运动员 200m 比赛的平均速度 答案 b 解析 详解 研究短跑运动员终点撞线时 其自身大小不能忽略 所以不可以看做质点 故 a 错 误 在田径比赛中跑步运动员的比赛成绩是个时间段 故是一个时间间隔 故 b 正确 短跑 运动员跑 200m 时 不是一条直线 故 200m 是路程而不是位移 故 c 错误 400m 比赛时位移 为零 故平均速度为零 不可能大于 200m 时的平均速度 故 d 错误 故选 b 2 一块石头从楼房阳台边缘向下做自由落体运动 把它在空中运动的总时间分为相等的四段 如果它在第一段时间内的位移是 1 5m 那么它在第四段时间内的位移是 a 1 5mb 6 0mc 10 5md 24m 答案 c 解析 分析 由题意可知考查初速度为零的匀加速直线运动规律 根据位移公式计算可得 详解 初速度为 0的匀加速直线运动 相邻等时间间隔内的位移之比为 1 3 5 7 所以第 2 4 段时间内的位移为 1 5m 710 5m a a 项与上述计算结果不相符 故 a 错误 b b 项与上述计算结果不相符 故 b 错误 c c 项与上述计算结果相符 故 c 正确 d d 项与上述计算结果不相符 故 d 错误 点睛 初速度为零的匀加速直线运动 某段时间末速度和该段时间成正比 位移和这段时 间的平方成正比 即 1t 2t 3t 时间末速度这比为 1 2 3 1t 2t 3t 位移之比为 1 4 9 第 1 个 t 第 2 个 t 第 1 个 t 内的位移这比为 1 3 5 3 下图两种情况中 球的重力均为 g 斜面倾角为 挡板对球的压力分别为 a tan singg b sin tangg c sin tan g g d sin tan g g 答案 a 解析 详解 对球受力分析如图所示 由于光滑圆球受共点力处于静止状态 所以光滑圆球的合力为 0 对球受力分析如图 由共 3 点力平衡的条件得出 图 1 中挡板对球的作用力 n2 gtan 图 2 中挡板对球的作用力 n2 gsin a 与结论相符 选项 a 正确 tan singg b 与结论不相符 选项 b 错误 sin tangg c 与结论不相符 选项 c 错误 sin tan g g d 与结论不相符 选项 d 错误 sin tan g g 4 港珠澳大桥是目前世界上最长的跨海大桥 为香港 澳门珠海三地提供了一条快捷通道 图甲是港珠澳大桥中的一段 一辆小汽车在长度为l 28m 的平直桥面上提速 图乙是该车在该 段的车速的平方 与位移 x 的关系 则关于小汽车通过该段平直桥面的加速度和时间分 2 v 别为 a 1 5m s2 3s b 1 5m s2 4s c 2m s2 3s d 2m s2 2s 7 答案 b 解析 分析 由题意可知考查匀变速直线运动规律 结合 x分析计算可得 2 v 4 详解 由匀变速直线运动的速度位移公式知 结合图象可知 22 2 to vvax 又 4m s 10m s ot vv 2 ot vv xvtt 代入数据解得t 4s 加速度 2 1 5m s to vv a t a a 项与上述计算结果不相符 故 a 错误 b b 项与上述计算结果相符 故 b 正确 c c 项与上述计算结果不相符 故 c 错误 d d 项与上述计算结果不相符 故 d 错误 点睛 结合图象可知 匀加速直线运动某段时间内的平均速度 4m s 10m s ot vv 等于该段时间内初末速度的平均值 根据位移可求出对应时间 再根据加速的定义式求出加 速度的大小 5 如图所示 质量为m 1kg 物块p在与水平方向夹角为的力f的作用下 沿水平面做匀速直 线运动 已知物块与水平面之间的动摩擦因数 当f最小时 则 3 3 a 45 b 60 c f最小值为 5nd f最小值为 6n 答案 c 解析 分析 5 由题意可知考查力的动态平衡问题 应用解析法和图解法均能求得 详解 解法一 解析法 物块受到重力 支持力 摩擦力和拉力的作用 如图所示 沿水 平方向 cosff 沿竖直方向 sinfnmg 其中 fn 联立得 cossin mg f 令则 60 则 f 22 1 sincoscossin 1sin mgmg 可知 当时 f有最小值 即时 f有最小值 最小值为 90 30 min 2 5n 1 mg f 解法二 图解法 将摩擦力f和地面的支持力等效成一个力t 因为 所以t的方向确 fn 定 然后做共点力的矢量三角形 由矢量三角形法则可知 min 5n 30f a a 项与上述计算结果不相符 故 a 错误 b b 项与上述计算结果不相符 故 b 错误 6 c c 项与上述计算结果相符 故 c 正确 d d 项与上述计算结果不相符 故 d 错误 点睛 n f合力大小变化 但方向不变 把物休受力视为三个 重力竖直向下 n f合 力斜向上且方向不变 应用图解法解决该题 当f垂直n f合力时f有最小值 6 如图 在斜坡上有一根旗杆长为l 现有一个小环从旗杆顶部沿一根光滑钢丝ab滑至斜坡底 部 已知斜坡的倾角为 ab与水平面夹角为a ob l 则小环从a滑到b的时间为 a b c d 2 sin l g 2 sin l g 2l g 2 l g 答案 d 解析 分析 由题意可知考查匀变速直线运动规律 根据 等时圆 规律分析可得 详解 可以以o为圆心 以l为半径画一个圆 根据 等时圆 的规律可知 从a滑到b 的时间等于从a点沿直径到底端d的时间 所以有 24 2 abad dll tt ggg 7 a a 项与上述计算结果不相符 故 a 错误 b b 项与上述计算结果不相符 故 b 错误 c c 项与上述计算结果不相符 故 c 错误 d d 项与上述计算结果相符 故 d 正确 点睛 应用 等时圆 规律 可使问题大为简化 7 如图 a 所示 一只小鸟沿着较粗的树枝从a缓慢移动到b 将该过程抽象为质点从圆弧a点 移动到b点 如图 b 以下说法正确的是 a 树枝对小鸟的弹力减小 b 树枝对小鸟的弹力增大 c 树枝对小鸟的摩擦力减小 d 树枝对小鸟的摩擦力增大 答案 bc 解析 分析 由题意可知考查力的平衡问题 运用解析法分析可得 详解 ab 设弹力与竖直方向的夹角为 由平衡条件得 小鸟所受的弹力 8 cosnmg 从a到b的过程中 减小 则弹力增大 故 a 错误 b 正确 cd 小鸟所受的摩擦力 sinfmg 从a到b的过程中 减小 则摩擦力减小 故 c 正确 d 错误 点睛 对小鸟受力分析 运用解析法写出弹力 摩擦力的表达式 分析可得 8 如图所示 传送带与地面倾角为 37 ab 的长度为 16m 传送带以 10m s 的速度转动 在传送带上端 a 无初速度地放一个质量为 0 5kg 的物体 它与传送带之间的动摩擦因数为 0 5 求物体从 a 运动到 b 所用的时间可能为 sin37 0 6 cos37 0 8 g 10m s2 a 1 8sb 2 0sc 2 1sd 4 0s 答案 bd 解析 若传送带逆时针转动若传送带逆时针转动 由于刚开始时物块的速度小于传送带的速度 所以物块相对传送带沿 斜面向上 物块受到的摩擦力沿斜面向下 故此时根据牛顿第二定律可得 解得 物块加速至与传送带速度相等时需要的 1 sincosmgmgma 2 1 10 am s 时间为 在此时间内相对地面发生的位移为可知物体加速 1 1 v ts a 2 11 1 516 2 xatmm 到 10m s 时仍未到达b点 由于 所以此后物块受到的摩擦力沿斜面 sincosmgmg 向上 根据牛顿第二定律可得 解得 第二阶段物体 2 sincosmgmgma 2 2 2 am s 滑动到 b 端的时间为 则 解得 故物体经历的总时间 2 t 2 122 2 1 2 ab lxvta t 2 1ts 9 12 2ttts 若传送带顺时针转动若传送带顺时针转动 物块受到的摩擦力沿斜面向上 则a一直做匀加速运动到b点 则有 解得 t 4s bd 正确 2 2 1 2 la t 9 如图所示 置于粗糙水平面上的物块a和b用轻质弹簧连接 在水平恒力f的作用下 a b以相同的加速度向右运动 a b的质量关系为ma mb 它们与地面间的动摩擦因数相 同 为使弹簧稳定时的伸长量增大 下列操作可行的是 a 仅减小b的质量 b 仅增大a的质量 c 仅将a b的位置对调 d 仅减小水平面的粗糙程度 答案 c 解析 详解 设弹簧的劲度系数为 伸长量为 加速度相同为 对 b 受力分析有 kxa 对 a 受力分析有 两式消去 整理可得 b b kxm gm a aa fmkxm a a a b 1 f x m k m a 减小 减小 故 a 错误 b m x b 增大 减小 故 b 错误 a m x c 因为 所以 ab 位置对调以后的表达式为 又因为 ab mm a b 1 m m x b a 1 f x m k m 所以增大 故 c 正确 b a 1 m m x d 的表达式中没有动摩擦因数 因此与水平面的粗糙程度无关 故 d 错误 xx 10 10 一小滑块从斜面上a点由静止释放 经过时间 3到达b处 在 4时刘滑块运动到水平面 0 t 0 t 的c点停止 滑块与斜面和水平面间的动摩擦因数相同 已知滑块在运动过程中与接触面间 的摩擦力大小与时间的关系如图所示 设滑块运动到b点前后速率不变 以下说法中正确的 是 a 滑块在斜面和水平面上的位移大小之比为 9 4 b 滑块在斜面和水平面上的加速度大小之比为 1 3 c 斜面的倾角为 45 d 滑块与斜面的动摩擦因数 9 17 答案 bd 解析 分析 根据题意可知考查牛顿第二定律 运动学规律的应用 据此分析计算可得 详解 a a到b的过程中 10 3 2 b v xt b到c的过程中 20 2 b v xt 所以 故 a 错误 1 2 3 1 x x b a到b的过程中 10 3atv 11 b到c的过程中 2 0 va t 所以 故 b 正确 1 2 1 3 a a c 由图乙可得 21 5n cos4nfmgfmg 所以 得 故 c 错误 1 2 4 cos 5 f f 37 d 物体在斜面上运动的过程中 1 sincosmgmgma 在水平面上运动的过程中 2 mamg 联立以上各式 得 故 d 正确 9 17 点睛 滑块在斜面做匀加速运动 在水平面上做匀减速直线运动 关联点是匀加速阶段的 末速度是匀减速运动的初速度 做匀减速运动的物体可视为反向的匀加速直线运动 二 非选择题二 非选择题 11 某同学在研究性学习中 利用所学的知识解决了如下问题 把一开口向右 内壁光滑 深度为h 0 25m的小圆筒水平固定在桌面上 同时把一轻弹簧一端固定于小圆筒内部左端 没有外力作用时弹簧的另一端位于筒内 如图甲所示 如果本实验的长度测量工具只能测量 出筒外弹簧的长度l 现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数 该同学通过改变所挂钩码 的个数来改变l 作出f l图线如图乙所示 1 由此图线可得出的结论是 12 2 弹簧的劲度系数为 n m 弹簧的原长 10 m 3 该同学实验时 把弹簧水平放置与弹簧竖直悬挂放置相比较 优点在于 答案 1 弹簧弹力和弹簧形变量成正比 2 100 3 0 15 4 水 平放置可以消除由于弹簧自身重力造成的误差 解析 详解 1 1 从乙图中可以看出为定值 即弹簧弹力和弹簧形变量成正比 f x 2 2 从乙图中可知 当外力为零时弹簧的长度为 根据胡克定律可得 00 fk hllklk hl 图乙中的斜率表示弹簧的劲度系数 故有 2 30 10 n m100n m 20010 f k x 3 从乙图中得出当时 代入可得 0l 10nf 0 0 15ml 3 4 该同学实验时 把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较 优点在于避免弹簧自身所 受重力对实验的影响 点睛 找到各个物理量之间的关系 然后根据胡克定律列方程 是解答本题的突破口 这 要求学生有较强的数学推导能力 12 图 1 为验证牛顿第二定律的实验装置示意图 图中打点计时器的电源为 50hz 的交流电源 打点的时间间隔用表示 在小车质量未知的情况下 某同学设计了一种方法用来研究 在 t 外力一定的条件下 物体的加速度与其质量间的关系 13 1 请完成下列实验步骤 平衡小车所受的阻力 取下小吊盘 调整木板右端的高度 用手轻拨小车 直到打点计时器 打出一系列 的点 按住小车 挂上小吊盘并在小吊盘中放人适当质量的物块 在小车中放入砝码 打开打点计时器电源 释放小车 获得带有点迹的纸带 在纸带上标出小车中砝码的质量m 按住小车 改变小车中砝码的质量 重复步骤 在每条纸带上清晰的部分 每 5 个间隔标注一个计数点 测量相邻计数点的间 距 12 s s 求出与不同m相对应的加速度 a 以砝码的质量m为横坐标 为纵坐标 在坐标纸上做出关系图线 1 a 1 m a 2 完成下列填空 i 设纸带上三个相邻计数点的间距为 相邻计时点时间间隔为 a可用和 123 s s s t 13 s s 表示为a 图 2 为用米尺测量某一纸带上的的情况 由图可求得加速度 t 13 s s 的大小a m s2 ii 图 3 为所得实验图线的示意图 若牛顿定律成立 则小车受到的拉力为 n 小 车的质量为 kg 14 iii 本实验中 若小吊盘和盘中物块的质量之和m0与小车和车中砝码质量 m m 之间关系 满足 仍将小车受到的拉力当成m0g 则加速度计算值为 此加速度的 0 2mmm 相对误差 相对误差 100 测量值真实值 真实值 答案 1 1 间隔均匀 2 2 i 3 1 15 31 2 50 ss a t 4 ii 1 5 4 6 iii 7 50 1 2 g 解析 分析 由题意可知考查牛顿第二定律实验规律 由实验原理 控制变量法分析可得 详解 1 平衡摩擦力的标准为小车可以匀速运动 打点计时器打出的纸带点迹间隔均匀 由 f a mm 1mm aff 故与 m 成线性关系 1 a 2 2 设纸带上三个相邻计数点的间距为 s1 s2 s3 由匀变速直线运动的推论得 即 2 xat 2 31 ss2 5 t a 31 2 50 ss a t 3 图 2 为用米尺测量某 纸带上的 s1 s3的情况 由图可读出 s1 24 0mm s3 47 0mm 由此求得加速度的大小 2 31 2 1 15m s 50 ss a t 4 5 设小车质量为 m 小车受到外力为 f 由牛顿第二定律有 所以 fmm a 15 1mm aff 图象的斜率为 故 1 m a 1 f 1 1nf k 纵轴截距为 m bkm f 4kg b m k 6 设小车的质量为m 砝码质量为m 小吊盘和盘中物块的质量为m0 仍将小车受到的拉力当 成m0g 以车与砝码为研究对象有 0 m gmm a 测 解得 0 1 2 m g ag mm 测 7 以整体为研究对象有 00 m gmmma 真 解得 0 0 1 3 m g ag mmm 真 所以此加速度相对误差 11 23 100 100 50 1 3 gg aa a g 测真 真 点睛 取整体为研究对象 根据牛顿第二定律写出加速度 a 的表达式 变形求出 m 的关 1 a 系式 分析斜率 截距计算可得 13 2019 年 1 月 4 日上午 10 时许 科技人员在北京航天飞行控制中心发出指令 嫦娥四号探测 器在月面上空开启发动机 实施降落任务 在距月面高为h 102m 处开始悬停 识别障碍物和 坡度 选定相对平坦的区域后 先以a1匀加速下降 加速至时 立即改变推出力 1 4 6m sv 以a2 2m s2匀减速下降 至月表高度 30m 处速度减为零 立即开启自主避障程序 缓慢下降 16 最后距离月面 3m 时关闭发动机 探测器以自由落体的方式降落 自主着陆在月球背面南极 艾特肯盆地内的冯 卡门撞击坑中 整个过程始终垂直月球表面作直线运动 取竖直向下为正 方向 已知嫦娥四号探测器的质量m 40kg 月球表面重力加速度取 1 5m s2 求 1 嫦娥四号探测器自主着陆月面时的瞬时速度大小 2 v 2 匀加速直线下降过程的加速度大小a1 3 匀加速直线下降过程推力f的大小和方向 答案 1 2 f 20n 方向竖直向上 2 3m sv 解析 分析 根据题意可知考查牛顿运动定律应用 匀变速直线运动规律 由牛顿第二定律 运动学公式 计算可得 详解 1 距离月面 3m 时关闭发动机 探测器以自由落体的方式降落 2 22 2vg h 得 2 3m sv 2 由题意知加速和减速发生的位移为 102m30m72mh 由位移关系得 22 11 12 0 22 vv h aa 解得 a1 1m s2 3 匀加速直线下降过程由牛顿第二定律得 1 mgfma 解得 f 20n 方向竖直向上 17 点睛 分阶段考虑 嫦娥四号探测器先向下匀加速 后向下匀减速 距月面 30m 时速度减 为零 而后缓慢下降 接近月面 3m 可视为自由落体运动 根据牛顿第二定律和运动学公式 计算可得 14 甲 乙两车在某高速公路上沿直线同向而行 它们的 v t 图象如图所示 若 t 0 时刻两 车相距 50m 求 1 若 t 0 时 甲车在乙车前方 两车相遇的时间 2 若 t 0 时 乙车在甲车前方 两车相距的最短距离 答案 1 6 9s 2 40m 解析 1 由图得 乙的加速度为 2 20 5 4 v am s t 相遇时 对甲 x甲 v甲t 对乙 2 1 2 xat 乙 由题意有 x乙 x甲 50 联立解得 t 2 1 s 6 9s 6 2 分析知 当两车速度相等时距离最短 即为 t 2s 对甲 x甲 v甲t 10 2m 20m 对乙 22 11 5 210 22 xatm 乙 两车相距的最短距离为 501050 2040sxxm 乙甲 答 1 若 t 0 时 甲车在乙车前方 两车相遇的时间是 6 9s 2 若 t 0 时 乙车在甲车前方 两车相距的最短距离是 40m 18 点睛 点睛 在追及问题中当两车速度相等时两者之间的距离有最值 解此类题要根据速度之间的 关系以及位移之间的关系求解即可 15 粗糙的地面上放着一个质量的斜面 斜边部分光滑 底面与地面的动摩擦因数 1 5mkg 倾角 在固定在斜面的挡板上用轻质弹簧连接一质量的小球 0 2 0 37 0 5kgm 弹簧劲度系数 现给斜面施加一水平向右为f的恒力作用 使整体向右以 200n mk 匀加速运动 已知 2 1m sa sin370 6 cos370 8 2 10m sg 1 求f的大小 2 求出弹簧的型变量及斜面对小球的支持力大小 答案 1 2 6n0 017m3 7n 解析 详解 1 整体以匀加速向右运动 对整体应用牛顿第二定律 a fmm gmm a 得 6nf 2 设弹簧的形变量为 斜面对小球的支持力为 对小球受力分析 xn f 在水平方向 n kxcosf sinma 在竖直方向 n kxsinf cosmg 解得 0 017mx 3 7n n f 点睛 对斜面问题通常列沿斜面方向和垂直于斜面方向的方程 但本题的巧妙之处在于对 小球列方程时 水平方向有加速度 竖直方向受力平衡 使得解答更简便 19 16 如图所示 质量m 2 0kg 的木板静止在光滑水平桌面上 木板