安徽省全国示范高中名校2020届高三上学期9月联考物理试题

安徽省全国示范高中名校2019-2020学年高三上学期（九月）联考物理试题

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. 1.5m B. 6. 0m C. 10. 5m D. 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4段时间内的位移为。

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.

B.

C.

D.

【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，由共点力平衡的条件得出：图1中挡板对球的作用力：N2＝Gtanθ；图2中挡板对球的作用力：N2＝Gsinθ．

A. ，与结论相符，选项A正确；

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. ，与结论不相符，选项D错误；

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别为

A. 15m/s2    3s

B. 1.5m/s2     4s

C. 2m/s2     3s

D. 2m/s2     2s

【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。

【详解】由匀变速直线运动的速度位移公式知，结合图象可知

。又

，

代入数据解得t=4s，加速度

，

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平均速度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μ=，当F最小时,则

A. =45° B. = 60°

C. F最小值为5N D. F最小值为6N

【答案】C

【解析】

【分析】

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:

,

沿竖直方向:

,

其中: ；

联立得

,

令则；

则

F=。

可知，当时，F有最小值，即时，F有最小值，最小值为:

,

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的方向确定，然后做共点力的矢量三角形，由矢量三角形法则可知。

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】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.

【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

。

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

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

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θ=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. 1.8s B. 2.0s C. 2.1s D. 4.0s

【答案】BD

【解析】

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时间为，在此时间内相对地面发生的位移为可知物体加速到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向上，根据牛顿第二定律可得，解得，第二阶段物体滑动到B端的时间为，则，解得，故物体经历的总时间：；

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．

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，对A受力分析有，两式消去，整理可得

A.减小，减小。故A错误。

B.增大，减小。故B错误。

C.因为，所以，AB位置对调以后的表达式为，又因为，所以增大。故C正确。

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。

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

【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:

,

B到C的过程中

所以: ，故A错误；

B．A到B的过程中:

 B到C的过程中:

 所以: ，故B正确；

C．由图乙可得:

,

所以: ，得: , 故C错误；

D．物体在斜面上运动的过程中:

在水平面上运动的过程中:

联立以上各式，得: ，故D正确。

【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

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______；

（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

（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

图乙中的斜率表示弹簧的劲度系数，故有

[3]从乙图中得出当时，，代入可得

（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“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系"。

(1)请完成下列实验步骤:

①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。

②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。

③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。

④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③。

⑤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……。

求出与不同m相对应的加速度a。

⑥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。

(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。

( 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_________,此加速度的相对误差= _____。 (相对误差= )

【答案】    (1). (1) ①间隔均匀；    (2). (2) (i) ,；    (3). 1.15；    (4). (ii) 1    (5). 4；    (6). (iii)     (7). 50%

【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

，

,

故与m成线性关系。

(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

，

；

[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

[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，

，

图象的斜率为，故

纵轴截距为

，

。

[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

解得

；

[7]以整体为研究对象有

解得

。

所以此加速度相对误差

【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,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。: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)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

【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，

得:

(2)由题意知加速和减速发生的位移为:

由位移关系得:

解得: a1=1m/s2

(3)匀加速直线下降过程由牛顿第二定律得:

解得:：F=20N，方向竖直向上

【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：

相遇时，对甲：x甲=v甲t

对乙：

由题意有：x乙=x甲+50

联立解得：t=2（+1）s≈6.9s

（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：

两车相距的最短距离为：

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。

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，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，弹簧劲度系数，现给斜面施加一水平向右为F的恒力作用，使整体向右以匀加速运动，已知，，。

（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），

【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：

得。

（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：

在水平方向：

在竖直方向：

解得：，。

【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。

16.如图所示，质量M=2.0kg的木板静止在光滑水平桌面上,木板上放有一质量m=1.0kg的小铁块(可视为质点),它离木板左端的距离为L=1m,铁块与木板间的动摩擦因数为μ=0.2。现用一水平向右的拉力F作用在木板上,使木板和铁块由静止开始运动,设木板与铁块间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2求:

(1)当拉力为3N时,铁块受到的摩擦力大小；

(2)若要铁块相对木板静止,求拉力的最大值；

(3)当拉力为8N时,作用1s后撤去拉力。判断铁块能否从木板上滑落,若不能,求铁块静止在木板上的位置。

【答案】（1）   （2）F2=6N    （3）

【解析】

【分析】

根据题意可知考查滑块滑板模型，灵活选择研究对象，由牛顿第二定律和运动学公式计算可得。

【详解】对整体由牛顿第二定律得

由牛顿第二定律得铁块受到的摩擦力

解得:

铁块受到的最大静摩擦力:

由牛顿第二定律得铁块的最大加速度:

对整体由牛顿第二定律得:

解得: F2=6N

当拉力为8N时，对木板由牛顿第二定律得:

解得: a3=3m/s2

力作用1s末，对铁块:

速度

位移

对木板的速度

位移

撤去拉力，对木板由牛顿第二定律得

解得

设经过时间二者达到共同速度v3，则有:

解得

此过程铁块位移

木板位移

所以铁块最终静止在木板上距离木板左端

【点睛】先取铁块为研究对象，最大合外力为摩擦力，最大加速度为2m/s2，取整体分析可得铁块、木板相对静止一起加速时最大合外力为6N，当外力为8N时，二者出现相对滑动，用隔离法求得二都加速度，1s后铁块做匀加速运动，木板做匀减速运动，用隔离法求得加速度，根据几何关系，利用运动学公式计算可得。