江西省南昌市新建县一中2020届高三上学期期中考试物理试题

高三物理试卷

一、选择题（共12小题，每小题4分。共48分，1—8小题每题只有一个选项是正确，9—12小题每题有多个选项正确，漏选2分，错选0分）

1.下列说法中正确的是（    ）

A. 只要物体受力的同时又有位移发生，则一定有力对物体做功；

B. 力很大，位移很大，这个力所做的功一定很多；

C. 机械做功越多，其功率越大；

D. 汽车上坡的时候，司机必须换挡，其目的是减小速度，得到较大的牵引力；

【答案】D

【解析】

【详解】（1）当物体受到的力方向与位移方向垂直时，力不做功，故A错误；

（2）由A可知，力很大，位移很大，但两者方向垂直，做功为零，故B错误；

（3）由可知，功率与比值有关，与无关，故C错误；

（4）汽车上坡的时候，司机必须换挡是为了增大牵引力，由P=FV可知，速度将减小，故D正确；

故本题选D。

2.甲、乙两个质量相同的物体受到竖直向上的拉力作用，从同一高度向上运动，它们的运动图象如图所示.下列说法中正确的是(   )

A. 在t=t1时刻甲和乙所受拉力瞬间功率相等

B. 在t1~t2时间内甲的加速度越来越大

C. 在t2~t3时间内甲所受的拉力等于乙所受的拉力

D. 在t=t2时刻甲和乙所受拉力的瞬间功率相等

【答案】C

【解析】

【详解】A．在t=t1时刻两物体的速度相等；但甲物体做加速运动，故甲物体受到的拉力大于重力；则由P=Fv可知，甲所受拉力的瞬时功率大于乙所受拉力的瞬时功率。故A错误。

B．在t1~t2时间内，甲图线的切线斜率逐渐减小，则加速度越来越小。故B错误。

C．在t2～t3时刻甲乙匀速运动，此时拉力等于物体的重力，故甲所受的拉力等于乙所受的拉力。故C正确。

D．在t=t2时刻拉力相同，但速度不同，根据P=Fv可知，甲所受拉力的瞬间功率大于乙的瞬时功率。故D错误。

3.所有行星绕太阳运转其轨道半径的立方和运转周期的平方的比值即=k，那么k的大小决定于（　　）

A. 只与行星质量有关

B. 只与太阳质量有关

C. 与行星及太阳的质量都有关

D. 与行星及行星运动的轨道半径都有关

【答案】B

【解析】

【详解】根据开普勒第三定律中的公式=k，可知半长轴的三次方与公转周期的二次方成正比，式中的k只与中心体的质量有关，即与太阳质量有关，与行星及行星运动的轨道半径都无关。

A．只与行星质量有关。故A不符合题意。

B．只与太阳质量有关。故B符合题意。

C．与行星及太阳的质量都有关。故C不符合题意。

D．与行星及行星运动的轨道半径都有关。故D不符合题意。

4.如图所示，一个质量为M的人，站在台秤上，一长为R的悬线一端系一个质量为m的小球，手拿悬线另一端，小球绕悬线另一端点在竖直平面内做圆周运动，且小球恰好能通过圆轨道最高点，则下列说法正确的是：（   ）

A. 小球运动到最低点时，台秤的示数最大且为(M＋6m)g

B. 小球运动到最高点时，人处于失重状态

C. 小球在a、c两个位置时，台秤的示数不相同

D. 小球从最高点运动到最低点的过程中台秤的示数增大，人处于超重状态

【答案】A

【解析】

【详解】A．小球恰好能通过圆轨道最高点，在最高点，细线中拉力为零，根据牛顿第二定律：，解得小球速度为：

小球从最高点运动到最低点，由机械能守恒定律得：，在最低点，由牛顿第二定律有：，联立解得细线中拉力：

F=6mg

小球运动到最低点时，台秤的示数最大且为：Mg+F=（M+6m）g。故A正确。

B．小球运动到最高点P时，线的拉力为零，所以人不处于失重状态。故B错误。

C．小球在a、c处时，绳对小球有一个水平方向指向圆心的弹力来充当向心力，由牛顿第三定律得绳对人施加的也是水平方向的力，故小球在a、c两个位置台秤的示数相同均为Mg。故C错误。

D．小球从最高点运动到最低点的过程中，人始终处于静止状态，人所受的合外力为零，人并无竖直方向的分加速度，则人并不处于超重状态。故D错误。

5.以下情形中,物体的机械能一定守恒的是 (   )

A. 向下运动的物体受到空气阻力的作用

B. 物体在光滑水平面上匀速滑动

C. 一物体在竖直面内做匀速圆周运动

D. 物体匀速上升

【答案】B

【解析】

【详解】A．下落的小球受到空气阻力的作用，由于阻力做负功故机械能不守恒。故A不符合题意。

B．物体在光滑水平面上匀速滑动，机械能守恒。故B符合题意。

C．在竖直平面内做匀速圆周运动，动能不变，重力势能在变化，机械能变化。故C不符合题意。

D．物体匀速上升时，动能不变，重力势能增加，所以机械能不守恒。故D不符合题意。

。

6.央视网 2017 年 11 月 06 日消息，在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第 24 颗、第 25 颗北斗导航卫星。这两颗卫星属于中圆地球轨道卫星，也是中国第一、二颗北斗三号组网卫星。其轨道可以近似看成圆形，轨道高度要低于地球同步轨道。下列说法正确的是

A. 这两颗卫星的周期要小于地球同步卫星的周期

B. 这两颗卫星的运行速度要小于地球同步卫星的运行速度

C. 如果知道该卫星的轨道半径与周期，可以计算地球的密度

D. 如果两颗卫星在同一轨道上运动，则其向心力一定大小相等

【答案】A

【解析】

【详解】根据可得，可知，因轨道高度要低于地球同步轨道，则这两颗卫星的周期要小于地球同步卫星的周期，两颗卫星的运行速度要大于地球同步卫星的运行速度，选项A正确，B错误。根据可知，如果知道该卫星的轨道半径与周期，可以计算地球的质量，但是地球的半径未知，不能求解地球的密度，选项C错误；因两颗卫星的质量关系未知，不能比较向心力的大小，选项D错误；故选A.

7.有一宇宙飞船到了某行星上(假设该行星没有自转运动)，以速度v贴近行星表面匀速飞行，测出运动的周期为T，已知引力常量为G，则可得(　　)

A. 该行星的半径为

B. 该行星的平均密度为

C. 无法求出该行星的质量

D. 该行星表面的重力加速度为

【答案】AB

【解析】

【详解】A、根据周期与线速度的关系，可得行星的半径为：，故A正确；

BC、根据万有引力提供向心力可得行星的质量为：，由可得：，故B正确，C错误；

D、行星表面的万有引力等于重力，，解得：，故D错误；

故选AB。

【点睛】研究宇宙飞船到绕某行星做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式表示出所要比较的物理量即可解题。

8.如图所示，A、B质量均为m，轻质小滑轮距光滑水平杆高度为H，开始时轻质细绳与杆夹角α=45°.释放B后，A、B同时开始运动，小滑轮绕轴无摩擦转动.则在A、B开始运动以后，下列说法正确的是(     )

A. A、B速度同时达到最大值

B. 轻质细绳一直对B做负功

C. A能获得的最大动能为()mgH

D. B的机械能一直在减小

【答案】C

【解析】

【详解】AB．物体运动示意图如下图所示：

物体A从开始到C过程中，细绳拉力对A做正功，细绳对B做负功，物体A的动能增大。A从C向右运动的过程中，细绳对A做负功，对B做正功，A的动能减小，所以在C点时A的速度最大，而B到达最低点，速度为零，所以A、B速度不是同时达到最大值。故AB错误。

C．在物块A由出发第一次到达C点过程中，由系统的机械能守恒得：。故C正确。

D．由上可知绳对B做先做负功后做正功，所以B的机械能先减小后增大。故D错误。

9.有一小球只在重力作用下由静止开始自由落下，在其正下方固定一根足够长的轻质弹簧，如图所示，在小球与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中（  ）

A. 小球接触弹簧后即做减速运动

B. 小球的重力势能一直减小，弹簧的弹性势能一直增大

C. 当小球的速度最大时，它所受的合力为零

D. 小球所受的弹力先对小球做正功，再做负功

【答案】BC

【解析】

【详解】AC．小球接触弹簧后，弹簧的弹力先小于重力，小球的合力向下，加速度也向下，与速度方向相同，故小球做加速运动，因弹力逐渐增大，合力减小，加速度减小；随着小球向下运动，弹簧的弹力增大，当弹簧的弹力大于重力后，小球的合力向上，加速度向上，与速度方向相反，小球做减速运动，弹力增大，合力增大，加速度也增大；当压缩量最大时，物体的速度减小为零。故A不符合题意，C符合题意。

B．在下落过程中，重力始终做正功，所以重力时能减小。故B符合题意。

D．根据A的分析可知，球所受的弹力先对小球一直做负功。故D不符合题意。

10.如图所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用细线相连的物体A和B，A和B质量都为m。它们分居在圆心两侧，与圆心距离分别为RA＝r，RB＝2r，A、B与盘间的动摩擦因数μ相同。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，下列说法正确的是(　　)

A. 此时绳子张力为T＝

B. 此时圆盘的角速度为ω＝

C. 此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆外

D. 此时烧断绳子物体A、B仍将随盘一块转动

【答案】BC

【解析】

【详解】ABC．A、B两物体相比，根据向心力公式：，可知B物体所需要的向心力较大，当转速增大时，B先有滑动的趋势，此时B所受的静摩擦力沿半径指向圆心，A所受的静摩擦力沿半径背离圆心；当刚要发生相对滑动时，以B为研究对象，有T+μmg=2mrω2，以A为研究对象，有T-μmg=mrω2，由以上两式得：

T=3μmg

故A错误，BC正确。

D．此时烧断绳子，A的最大静摩擦力不足以提供向心力，而A做离心运动。故D错误。

11.发射地球同步卫星要经过三个阶段：先将卫星发射至近地圆轨道1，然后使其沿椭圆轨道2运行，最后将卫星送入同步圆轨道3. 轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示. 当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（　　）

A. 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度

B. 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点时的速度大小

C. 同一卫星在轨道3上的动能大于它在轨道1上的动能

D. 卫星由2轨道变轨到3轨道在P点要加速

【答案】AD

【解析】

详解】A．根据万有引力提供向心力：，解得：

所以卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度。故A正确。

B．卫星从轨道1上经过Q点时加速做离心运动才能进入轨道2，故卫星在轨道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B错误。

C．根据万有引力提供向心力：，解得：

所以轨道3的速度小于轨道1的速度，故卫星在轨道3上的动能小于在轨道1上的动能。故C错误。

D．由2轨道变轨到3轨道，必须加速，才能做匀速圆周运动，否则仍做近心运动。故D正确。

12.如图所示，质量为M、长度为L的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端. 现用一水平恒力F作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动. 小物块和小车之间的摩擦力为Ff，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x.此过程中，以下结论正确的是(　　)

A. 小物块到达小车最右端时具有的动能为(F－Ff)·(L＋x)

B. 小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为Ff·x

C. 小物块克服摩擦力所做的功为Ff·x

D. 小物块和小车增加的机械能为Fx

【答案】AB

【解析】

【详解】A．当小物块到达小车最右端时，小物块发生的位移为L+x，根据动能定理应有：小物块到达小车最右端时具有的动能：

Ekm=(F－Ff)·(L＋x)

故A正确。

B．对小车，根据动能定理可得小车的动能为：EkM=Ffx。故B正确。

C．根据功的计算公式可知小物块克服摩擦力做的功为：W=Ff（L+x）。故C错误。

D．摩擦产生的内能等于摩擦力与相对路程的乘积，即Q=Ff△L，根据功能关系知，拉力做的功转化为小车和物块增加的机械能和摩擦产生的内能，有：F（L+x）=△E+FfL，所以增加的机械能△E=F（L+x）-FfL。故D错误。

二 实验题（本题共2小题，13题6分，14题6分，共12分）

13.未来在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律.悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动.现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄.在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示.a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4，则：

(1)由以上信息，可知a点________(选填“是”或“不是”)小球的抛出点.

(2)由以上及图信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为________m/s2.

(3)由以上及图信息可以算出小球平抛的初速度是________m/s.

【答案】    (1). 是    (2). 8    (3). 0.8

【解析】

【详解】（1）因为竖直方向上相等时间内的位移之比为1：3：5：7，符合初速度为零的匀变速直线运动特点，因此可知a点的竖直分速度为零，a点是小球的抛出点；

（2）由照片长度与实际背景屏的长度之比为1：4，可得乙图中正方形的边长l＝4cm；竖直方向上有：△y＝2L＝g′T2，解得：g′10﹣2＝8m/s2；

（3）水平方向小球做匀速直线运动，因此小球平抛运动的初速度为：v010﹣2m/s＝0.8m/s。

14.如图甲所示，用落体法验证机械能守恒定律，打出如图乙所示的一条纸带，已知交流电的周期为0.02s。

（1）根据纸带所给数据，打下C点时重物的速度为________m/s。（结果保留三位有效数字）

（2）某同学选用两个形状相同，质量不同的重物a和b进行实验，测得几组数据，画出图象，并求出图线的斜率k，如图乙丙所示，由图象可知a的质量m1 ________b的质量m2。（选填“大于”或“小于”）

（3）通过分析发现造成k2值偏小的原因是实验中存在各种阻力，已知实验所用重物的质量m2＝0.052 kg，当地重力加速度g＝9.78 m/s2，求出重物所受的平均阻力f ＝______N。（结果保留两位有效数字）

【答案】    (1). 2.25    (2). 大于    (3). 0.031

【解析】

【详解】第一空.C点的瞬时速度等于BD段的平均速度，则有：

第二空.根据动能定理得：（mg-f）h=mv2
则有：，
知图线的斜率为：，
b的斜率小，知b的质量小，所以a的质量m1大于b的质量m2。
第三空.根据动能定理知：（m2g-f）h=mv2
则有：

可知：

代入数据解得：f=0.031N。

三、计算题（本大题共4小题，共35分）

15.从离地面H高处落下一只小球，小球在运动过程中所受空气阻力是它重力的k(k<1)倍，而小球与地面相碰后，能以相同大小的速率反弹，求：

(1)小球第一次与地面碰撞后，能够反弹起的最大高度是多少？

(2)小球从释放开始，直至停止弹跳为止，所通过的总路程是多少？

【答案】（1）    （2）

【解析】

（1）设小球第一次与地面碰后，能够反弹起的最大高度是h，则由动能定理得：

解得

（2）设球从释放开始，直至停止弹跳为止，所通过的总路程是S，对全过程由动能定理得：

，解得

【点睛】运用动能定理解题，关键是合适地选择研究的过程，判断有哪些力做功，根据动能定理列表达式，有时研究过程选择的好，解题会更方便．

16.双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动. 研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化. 若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k倍，两星之间的距离变为原来的n倍，则此时圆周运动的周期为多少？

【答案】

【解析】

【详解】双星靠彼此的引力提供向心力，则有

对m1有：

对m2有：

并且r1＋r2＝L

解得：

当双星总质量变为原来的k倍，两星之间距离变为原来的n倍时:

17.一辆汽车质量为1×103 kg，最大功率为2×104 W，在水平路面上由静止开始做直线运动，最大速度为v2，运动中汽车所受阻力恒定. 发动机的最大牵引力为3×103 N，其行驶过程中牵引力F与车速的倒数的关系如图所示. 试求：

（1）根据图线ABC判断汽车做什么运动？

（2）最大速度v2的大小；

（3）匀加速直线运动中的加速度；

【答案】(1)见解析　(2)20 m/s　(3)2 m/s2

【解析】

【详解】(1)图线AB牵引力F不变，阻力f不变，汽车作匀加速直线运动，图线BC的斜率表示汽车的功率P，P不变，则汽车作加速度减小的加速运动，直至达最大速度v2，此后汽车作匀速直线运动。

(2) 汽车速度为v2，牵引力为F1=1×103N

可得速度为：

(3) 由上可知汽车受到的阻力为：f=1×103N

根据牛顿第二定律：F-f=ma

可得汽车做匀加速直线运动时的加速度为：

a=2 m/s2

18.如图所示，一内壁光滑的细管弯成半径为R=0.4m的半圆形轨道CD,竖直放置，其内径略大于小球的直径，水平轨道与竖直半圆轨道在C点连接完好。置于水平轨道上的弹簧左端与竖直墙壁相连，B处为弹簧的自然状态。将一个质量为m=0.8kg的小球放在弹簧的右侧后，用力向左侧推小球而压缩弹簧至A处，然后将小球由静止释放，小球运动到C处后对轨道的压力为F1=58N。水平轨道以B处为界，左侧AB段长为x=0.3m，与小球的动摩擦因数为，右侧BC段光滑。g=10m/s2，求：

（1）弹簧在压缩时所储存的弹性势能。

（2）小球运动到轨道最高处D点时对轨道的压力大小。

【答案】(1) 11.2J (2) 10N

【解析】

试题分析：(1) 由题，小球运动到C处后对轨道有压力，根据牛顿第二定律求出小球到达C点时的速度，根据动能定理求出弹簧在压缩时所储存的弹性势能；

(2) 根据机械能守恒定律求出小球到达D处的速度，根据牛顿运动定律求出小球运动到轨道最高处D点时对轨道的压力。

解：(1) 球运动到C处时，由牛顿第二定律得：

得：

根据动能定理得，

解得：；

(2) 小球从C到D过程，由机械能守恒定律得，

代入解得，v2=3m/s

由于

所以小球在D处对轨道外壁有压力，由牛顿第二定律得

代入解得，F2=10N

根据牛顿第三定律得，小球对轨道的压力为10N，方向竖直向上

点晴：本题是动能定理与牛顿运动定律的综合应用，来处理圆周运动问题。