湖北省宜昌市第二中学2020届高三上学期10月月考物理试题

物理试卷

一、选择题

1.如图所示，一个质量为m的物体（可视为质点），由斜面底端的A点以某一初速度冲上倾角为的固定斜面做匀减速直线运动，减速的加速度大小为g，物体沿斜面上升的最大高度为h，在此过程中(     )

A. 物体克服摩擦力做功2mgh

B. 物体的动能损失了mgh

C. 物体的重力势能增加了2mgh

D. 系统机械能损失了mgh

【答案】D

【解析】

【详解】AD．由牛顿第二定律有

解得

物体克服摩擦力做功为

由功能关系可知，机械能损失等于克服摩擦力做功即为mgh，故A错误，D正确；

B．动能损失量为合外力做的功的大小

故B错误；

C．物体在斜面上能够上升的最大高度为h，所以重力势能增加了mgh，故C错误。

故选D。

2.地球赤道上有一物体随地球自转而做圆周运动，所受到的向心力为F1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为ω1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略)所受到的向心力为F2，向心加速度为a2，线速度为v2，角速度为ω2；地球同步卫星所受到的向心力为F3，向心加速度为a3，线速度为v3，角速度为ω3；地球表面的重力加速度为g，第一宇宙速度为v，假设三者质量相等，则(      )

A. F1＝F2>F3 B. a1＝a2＝g>a3

C. ω1＝ω3<ω2 D. v1＝v2＝v>v3

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据题意三者质量相等，轨道半径

物体1与人造卫星2比较，由于赤道上物体受引力和支持力的合力提供向心力，而近地卫星只受万有引力，故

故A错误；

B．由于，由牛顿第二定律，可知

故B错误；

C．同步卫星与地球自转同步，故

根据周期公式可知，卫星轨道半径越大，周期越大，故

再根据则有

故C正确；

D．由于，根据向心力公式，由于m、R一定，故

故D错误。

故选C。

3.如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行．将一个物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端．下列说法中正确的是

A 第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功

B. 第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体重力势能的变化

C. 第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加

D. 物体从底端到顶端全过程机械能的增加等于全过程摩擦力对物体所做的功

【答案】D

【解析】

【详解】A．对物体受力分析，受到重力、支持力和摩擦力，摩擦力一直沿斜面向上，第一阶段滑动摩擦力对物体做正功，第二阶段静摩擦力对物体做正功，故A错误；

B．假定传送带速度为v，第一阶段，物体匀加速位移，传送带位移；除重力外其余力做的功是机械能变化的量度，故物体机械能增加量等于；一对滑动摩擦力做的功是内能变化的量度，故内能增加量为

故第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加，大于重力势能的增加量，故B错误；

C．根据动能定理，第一阶段合力做功等于动能的增加量，由于重力和摩擦力都做功，故第一阶段摩擦力对物体做的功不等于第一阶段物体动能的增加，故C错误；

D．除重力外其余力做的功是机械能变化的量度，由于支持力不做功，故物体从底端到顶端全过程机械能的增加等于全过程摩擦力对物体所做的功，故D正确；

故选D.

4.汽车发动机的额定功率为Pm，它在水平路面上行驶时受到的阻力大小恒定．若汽车在水平路面上由静止开始作直线运动，发动机输出功率P随时间t变化的图象如图所示，则

A. 0~t1时间内汽车做变加速运动，t1~t2时间内汽车做匀加速直线运动

B. 0~t1时间内汽车做匀加速运动，t1~t2时间内汽车可能先做加速度逐渐减小的变加速运动，而后再做匀速直线运动

C. 0~t1时间内汽车牵引力逐渐增大，t1~t2时间内牵引力保持不变

D. 0~t1时间内汽车牵引力恒定，t1~t2时间内牵引力与阻力大小相等

【答案】B

【解析】

【详解】根据图象可知，开始时汽车是以恒定加速度启动方式，由于牵引力不变，根据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，但此时的牵引力还大于阻力，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；则由上述分析可知：

AB．0~t1时间内汽车做匀加速运动，t1~t2时间内汽车可能先做加速度逐渐减小的变加速运动，而后再做匀速直线运动，选项A错误，B正确；

CD． 0~t1时间内汽车做匀加速运动，牵引力恒定0~t1时间内汽车牵引力逐渐减小，选项CD错误；

故选B．

5.如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒，其轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动．有一个质量为的小球A紧贴着筒内壁在水平面内做匀速圆周运动，筒口半径和筒高分别为R和H，小球A所在的高度为筒高的一半．已知重力加速度为，则（     ）

A. 小球A做匀速圆周运动的角速度

B. 小球A受到重力、支持力和向心力三个力作用

C. 小球A受到的合力大小为

D. 小球A受到的合力方向垂直于筒壁斜向上

【答案】A

【解析】

试题分析：如下图所示；小球受重力和支持力而做匀速圆周运动，则合外力一定指向圆心；由力的合成可知，；由几何关系可知，；解得：；故A正确；小球只受重力和支持力；向心力是由合外力充当；故B错误；由A的分析可知，合外力

；故C错误；小球受到的合外力指向圆心，故D错误；故选A．

考点：力的大小及方向

6.如图所示，一质量为3m的圆环半径为R，用一细轻杆固定在竖直平面内，轻质弹簧一端系在圆环顶点，另一端系一质量为m的小球，小球穿在圆环上作无摩擦的运动，当小球运动到最低点时速为v，则此时轻杆对圆环的作用力大小为（    ）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】在最低点，可将小球、圆环和弹簧看成一个整体，则弹力则为整体的内力，故可以不用参与计算，故有

解得：

A．，与结论不相符，选项A错误；

B．，与结论不相符，选项B错误；

C．，与结论不相符，选项C错误；

D．，与结论相符，选项D正确；

故选D。

7.如图所示,半径为R的竖直光滑圆轨道与光滑水平轨道相切,质量均为m的小球A,B用轻杆连接,置于圆轨道上,A位于圆心O的正下方,B与O点等高.某时刻将它们由静止释放,最终在水平面上运动.下列说法正确的是(      )

A. 下滑过程中重力对B做功的功率一直增大

B. 整个过程中轻杆对A做功为mgR

C. 下滑过程中B的机械能增加

D. 当B滑到圆轨道最低点时,轨道对B的支持力大小为3mg

【答案】B

【解析】

【详解】A．因为初位置速度为零，则重力的功率为0，最低点速度方向与重力的方向垂直，重力的功率为零，可知重力的功率先增大后减小，故A错误；

BCD．AB小球组成的系统，在运动过程中，机械能守恒，设B到达轨道最低点时速度为v，根据机械能守恒定律得：

解得

在最低点，根据牛顿第二定律得：

解得

下滑过程中，B的重力势能减小

动能增加量

所以机械能减小，整个过程中对A，根据动能定理得

故B正确，CD错误。

故选B。

8.我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高．今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36000km，它们都绕地球做圆周运动．与“高分四号”相比，下列物理量中“高分五号”较小的是（　　）

A. 周期

B. 角速度

C. 线速度

D. 向心加速度

【答案】A

【解析】

设卫星的质量为m，轨道半径为r，地球的质量为M，卫星绕地球匀速做圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，则得：

得：，，，
可知，卫星的轨道半径越大，周期越大，而角速度、线速度和向心加速度越小，“高分五号”的轨道半径比“高分四号”的小，所以“高分五号”较小的是周期，较大的是角速度、线速度和向心加速度，故A错误，BCD正确．

点睛：解决本题的关键是要掌握万有引力提供向心力这一重要理论，知道卫星的线速度、角速度、周期、加速度与轨道半径的关系，对于周期，也可以根据开普勒第三定律分析．

9.如图所示，质量为m的物块始终固定在倾角为θ的斜面上，下列说法中正确的是( )

A. 若斜面向右匀速移动距离s，斜面对物块做功mgs

B. 若斜面向上匀速移动距离s，斜面对物块做功mgs

C 若斜面向左以加速度a移动距离s，斜面对物块做功mas

D. 若斜面向下以加速度a移动距离s，斜面对物块做功m（g+a）s

【答案】BC

【解析】

【详解】A．斜面向右匀速运动，物块也是匀速运动，受力平衡，斜面对物块的力等于其重力，方向竖直向上，运动方向始终与斜面作用力垂直，所以不做功，故A错误；

B．物块和斜面一起竖直向上匀速运动，物块受力平衡，斜面对物块的力大小等于物块的重力mg，方向竖直向上，位移方向也向上，所以W=mgs，故B正确；

C．物块和斜面一起向左以加速度a移动距离s，物块所受的合力做的功等于mas，物块受到重力和斜面对物块的力，重力做的功加上斜面对物块做的功之和等于mas，又因为重力做功为零，所以斜面对物块做的功等于mas，故C正确；

D．物块和斜面一起竖直向下以加速度a移动距离s，物块所受的合力做的功等于mas，物块受到重力和斜面对物块的力，重力做的功加上斜面对物块做的功之和等于mas，又因为重力做功为mgs，所以斜面对物块做的功等于mas-mgs，故D错误。

10.如图所示，轻放在竖直轻弹簧上端的小球A，在竖直向下的恒力F的作用下，弹簧被压缩到B点．现突然撤去力F，小球将在竖直方向上开始运动，若不计空气阻力，则下列中说法正确的是(　)

A. 撤去F后小球、地球、弹簧构成的系统机械能守恒

B. 小球在上升过程中，动能先增大后减小

C. 小球在上升过程中，弹性势能先减小后增大

D. 小球在上升过程中，弹簧的形变量恢复到最初(指撤去力F的瞬间)的一半时，小球的动能最大

【答案】AB

【解析】

【详解】A．撤去F后小球、地球、弹簧构成的系统只有重力和弹力做功，故系统的机械能守恒，选项A正确；

BD．小球在上升过程中，弹力先大于重力，物体加速上升；当重力等于弹力时，加速度为零，此时速度最大，由于重力和弹力数值未知，故此位置与开始压缩的量的关系不能确定；然后弹力小于重力，加速度向下做减速运动，故动能先增大后减小，选项B正确，D错误；

C．小球在上升过程中，弹性势能一直减小到零，选项C错误；

故选AB.

11.如图所示，汽车通过轻质光滑的定滑轮，将一个质量为m的物体从井中拉出，绳与汽车连接点距滑轮顶点高h，开始时物体静止，滑轮两侧的绳都竖直绷紧，汽车以v向右匀速运动，运动到跟汽车连接的细绳与水平夹角为30°，则

A. 从开始到绳与水平夹角为30°时，拉力做功mgh

B. 从幵始到绳与水平夹角30°时，拉力做功

C. 在绳与水平夹角为30°时，拉力功率等于

D. 在绳与水平夹角为30°时，拉力功率大于

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．将汽车的速度沿着平行绳子和垂直绳子方向正交分解，如图所示；

货物速度为：

v货物=vcosθ

由于θ逐渐变小，故货物加速上升；当θ=30°时，货物速度为 ；当θ=90°时，货物速度为零；根据功能关系，拉力的功等于货物机械能的增加量，故有：

WF=△EP+△EK=mgh+mv2

故A错误，B正确；

CD．在绳与水平夹角为30°时，拉力的功率为：P=Fv货物，其中v货物=，由于加速，拉力大于重力，故P＞mgv，故C错误，D正确；

故选BD．

12.如图所示，竖直面内有个光滑的圆形导轨固定在一水平地面上，半径为R。一个质量为m的小球从距水平地面正上方h高处的P点由静止开始自由下落，恰好从N点沿切线方向进入圆轨道．不考虑空气阻力，则下列说法正确的是

A. 适当调整高度h，可使小球从轨道最高点M飞出后，恰好落在轨道右端口N处

B. 若h=2R，则小球在轨道最低点对轨道的压力为5mg

C. 只有h大于等于2.5R时，小球才能到达圆轨道的最高点M

D. 若h=R，则小球能上升到圆轨道左侧离地高度为R的位置，该过程重力做功为mgR

【答案】BC

【解析】

【详解】A．球到达最高点点时至少应满足：

解得：

小球离开最高点后做平抛运动，下落高度为R时，运动的水平距离为：

＞R

故A错误；

B．若h=2R，从P到最低点过程由动能定理可得：

由向心力公式

联立得：

故B正确；

C．物体能过最高点M，在M点的速度最小为：

由P到M，由动能定理：

解得：

，

故C正确；

D．若，则小球能上升到圆轨道左侧离地高度为R的位置，该过程重力做功为0，D错误。

故选BC。

二、实验题

13.一个有一定厚度的圆盘,可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动,用电磁打点计时器、米尺、游标卡尺、纸带、复写纸来完成下述实验:(打点计时器所接交变电流的频率为50 Hz,A,B,C,D…为计数点,相邻两计数点间有四个点未画出)

①如图(甲)所示,将打点计时器固定在桌面上,将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔,然后固定在圆盘的侧面,当圆盘转动时,纸带可以卷在圆盘侧面上;

②接通电源,打点计时器开始打点,启动控制装置使圆盘匀加速转动;

③经过一段时间,停止转动和打点,取下纸带,进行测量.

（1）用20分度的游标卡尺测得圆盘的半径如图(乙)所示,圆盘的半径r为____ cm;

（2）由图(丙)可知,打下计数点D时,圆盘转动的角速度为_____rad/s;(结果保留两位有效数字)

（3）纸带运动的加速度大小为____m/s2 (结果保留两位有效数字)

【答案】    (1). 6.000    (2). 6.5    (3). 0.60

【解析】

【详解】(1)[1]整数部分为60mm，小数部分为零，由于精确度为0.05mm，故需写到0.001cm处，故读数为6.000cm；

(2)[2]相邻两计数点间有四个点未画出，故相邻计数点之间的时间间隔，打下计数点D时，速度为

所以

(3)[3]纸带运动的加速度为

14.

（1）物体从A到B所用的时间T=___s

（2）物体抛出时的初速度为___m/s

（3）物体经过B点时速度为_______m/s

（4）物体抛出点到A点的水平距离为___m

【答案】    (1). 0.1s    (2). 2m/s    (3). 2.5m/s    (4). 0.1m

【解析】

【详解】(1)[1]根据

得

(2)[2]初速度为

(3)[3]B点竖直分速度为

则B点的速度为

(4)[4]从抛出点到B点的时间为

从抛出点到A点的时间为0.05s，所以物体抛出点到A点的水平距离为

三、计算题

15.某中学生对刚买来的一辆小型遥控车的性能进行研究.他让这辆小车在水平的地面上由静止开始沿直线运动,并将小车运动的全过程通过传感器记录下来,通过数据处理得到如图所示的v-t图像.已知小车在0～2s内做匀加速直线运动,2～11s内小车牵引力的功率保持不变,8～11s内小车做匀速直线运动,在11s末切断小车动力,让小车自由滑动.已知小车质量m=1kg,整个过程中小车受到的阻力大小不变.

（1）在2～11s内小车牵引力的功率P是多大?

（2）小车在2～8s内通过的距离是多少?

【答案】（1）16 W（2）33 m

【解析】

【详解】(1) 根据题意，在11s末撤去动力后，小车只在阻力f作用下做匀减速直线运动，设其加速度大小为a，根据图像可知

根据牛顿第二定律，有：

解得

设小车在匀速运动阶段的牵引力为F，则

根据，解得

(2)在2s～8s内的变加速过程，△t=6s，由动能定理可得：

代入数据解得：

16.如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角为θ=，另一边与水平地面垂直，顶端有一个定滑轮，跨过定滑轮的细线两端分别与物块A和B连接，A的质量为3m，B的质量为m开始时，将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升，所有摩擦均忽略不计.当A沿斜面下滑距离s后，细线突然断了.求物块B上升的最大高度H.（设B不会与定滑轮相碰）

【答案】

【解析】

【详解】设细线断前一瞬间A和B速度的大小为v，A沿斜面下滑s的过程中，A的高度降低了ssinθ，B的高度升高了s．物块A和B以及地球组成的系统机械能守恒，物块A机械能的减少量等于物块B机械能的增加量，即

细线断后，物块B做竖直上抛运动，物块B与地球组成的系统机械能守恒，设物块B继续上升的最大高度为h，有

联立两式解得

故物块B上升的最大高度为

17.如图所示，一半径为R=0.2m的竖直粗糙圆弧轨道与水平地面相接于B点，C、D两点分别位于轨道的最低点和最高点．距地面高度为h=0.45m的水平台面上有一质量为m=1kg可看作质点的物块，物块在水平向右的恒力F=4N的作用下，由静止开始运动，经过t=2s时间到达平台边缘上的A点，此时撤去恒力F，物块在空中运动至B点时，恰好沿圆弧轨道切线方向滑入轨道，物块运动到圆弧轨道最高点D时对轨道恰好无作用力．物块与平台间的动摩擦因数μ=0.2，空气阻力不计，取g=10m/s2．求

（1）物块到达A点时的速度大小vA．

（2）物块到达B点时的速度大小vB．

（3）物块从B点运动到D点过程中克服摩擦力所做的功．

【答案】（1）4m/s（2）5m/s（3）7.9J

【解析】

【详解】（1）物体在平台上运动时，由牛顿第二定律得：

由，代入数据解得：

（2）从A点到B点，由动能定理得：

代入数据解得：

（3）设OB与OC的夹角为θ，则：

从B点到D点，由动能定理得：

解得：

W=7.9J

18.如图所示,AB为半径R=0.8m的四分之一光滑圆弧轨道,下端B恰与小车右端平滑对接.小车质量M=3kg,车足够长,车上表面距地面的高度h=0.2m,现有一质量m=1kg的滑块,由轨道顶端无初速度释放,滑到B端后冲上小车.已知地面光滑,滑块与小车上表面间的动摩擦因数μ=0.3,当车运动了t0=1.5s时,车被地面装置锁定(g=10m/s2).试求:

（1）滑块到达B端时,轨道对它支持力的大小;

（2）车被锁定时,车右端距轨道B端的距离;

（3）从车开始运动到被锁定的过程中,滑块与车面间由于摩擦而产生的热量.

【答案】（1）30 N（2）1 m （3）6 J

【解析】

【详解】(1)设滑块到达B端时速度为v，由机械能守恒定律，得

由牛顿第二定律，得

联立两式，代入数值解得

(2)当滑块滑上小车后，由牛顿第二定律，对滑块有

对小车有

设经时间t两者达到共同速度，则有

解得

由于1s＜1.5s，此时小车还未被锁定，两者的共同速度

两者一起匀速运动，直到小车被锁定， 故车被锁定时，车右端距轨道B端的距离

(3)从车开始运动到被锁定的过程中，滑块相对小车滑动的距离

故产生的内能