湖北省荆门市龙泉中学宜昌一中两校2020届高三上学期9月联考物理试题

龙泉中学、宜昌一中2020届高三年级9月联合考试物理试题

一、单项选择题

1.我国运动员吴敏霞勇夺奥运金牌。她从三米跳板向上竖直跳起，一段时间后落入水中，不计空气阻力。下列说法正确的是

A. 她在上升过程中处于超重状态

B. 她到达最高点时处于平衡状态

C. 她即将入水时的速度为整个跳水过程中的最大速度

D. 入水过程中，水对她的作用力大小等于她对水的作用力大小

【答案】D

【解析】

【详解】A. 起跳以后的上升过程中她的加速度方向向下，所以处于失重状态，故A错误；

B. 她在到达最高点时，受重力作用，有向下的加速度，故B错误；

C. 入水过程中,开始时水对她的作用力大小(浮力和阻力)小于她的重力，所以先向下做一段加速运动，即入水后的速度先增大，故C错误。

D. 入水过程中，水对她的作用力和她对水的作用力，因是一对作用力与反作用力，二者大小相等。故D正确。

故选：D。

2.如图所示，a、b分别为甲、乙两物体在同一直线上运动时的位移与时间的关系图象，其中a为过原点的倾斜直线，b为开口向下的抛物线。下列说法正确的是（      ）

A. 物体甲做直线运动，物体乙始终沿正方向做曲线运动

B. t1时刻甲、乙两物体的位移相等、速度相等

C. t1到t2时间内两物体的平均速度相同

D. 0～t2时间内两物体间距一直减小

【答案】C

【解析】

根据位移时间图线的斜率表示速度，斜率正负表示速度的方向，则知物体甲做匀速直线运动；物体乙的运动方向先沿正方向，后沿负方向做直线运动，故A错误．t1时甲乙两物体的位移相同，处于同一位置，但图象的斜率不同，故速度不同，故B错误．t1到t2时间内两物体的位移相同，所用时间相同，则平均速度相同．故C正确； 0～t2时间内两物体间距先增加后减小；再增加，再减小，选项D错误；故选C.

点睛：本题考查x-t图象的应用，对于位移-时间图象，关键要理解点和斜率的物理意义，知道图线的斜率表示速度，同时能明确平均速度的计算方法．

3.如图所示，一光滑小球由一根细绳连接，细绳跨过定滑轮使小球靠在柱体的斜面上．现用水平力拉绳使小球缓慢上升一小段距离，在此过程中，柱体对小球的弹力FN和细绳对小球的拉力FT的变化情况是（　　）

A. FN和FT均逐渐增大 B. FN和FT均逐渐减小

C. FN逐渐增大，FT逐渐减小 D. FT逐渐增大，FN逐渐减小

【答案】A

【解析】

试题分析：球受三个力，重力、柱体对小球的弹力FN和细绳对小球的拉力FT，三力平衡，通过作图分析各个力的变化情况．

解：球受三个力，重力、柱体对小球的弹力FN和细绳对小球的拉力FT，如图所示：

根据平衡条件，结合图象可以看出，拉力一直增加，支持力也一直增加；

故A正确，BCD错误；

故选：A．

点评：本题是三力平衡中的动态分析问题，其中一个力恒定，一个力方向不变大小变，一个力大小和方向都变化．

4.如图所示，小船过河时，船头偏向上游与水流方向成α角，船相对于静水的速度为v，其航线恰好垂直于河岸。现水流速度稍有减小，为保持航线不变，且准时到达对岸，下列措施中可行的是（　　）

A. 增大α角，增大v B. 减小α角，减小v

C. 减小α角，保持v不变 D. 增大α角，保持v不变

【答案】B

【解析】

【详解】由题意可知，船相对水的速度为，其航线恰好垂直于河岸，当水流速度稍有减小，为保持航线不变，且准时到达对岸，则如图所示，可知减小角，减小，故选项B正确，A、C、D错误；

5.如图所示，可视为质点两个小球A、B从坐标为(0，2y0)、(0，y0)的两点分别以速度vA和vB水平抛出，两个小球都能垂直打在倾角为45°的斜面上，由此可得vA∶vB等于 (　 　)

A. ∶1 B. 2∶1

C. 4∶1 D. 8∶1

【答案】A

【解析】

小球垂直击中斜面，速度与斜面垂直，由速度分解可知：vytan45°=v0；又vy=gt，可得：，根据几何关系得：，联立以上可得：，据题小球A、B从坐标分别为（0、2y），（0，y），即hA=2y，hB=y，可得：，故A正确，BCD错误。

6.如图所示为粮袋的传送装置，已知AB间长度为L，传送带与水平方向的夹角为θ，工作时其运行速度为v，粮袋与传送带间的动摩擦因数为μ，正常工作时工人在A点将粮袋放到运行中的传送带上，关于粮袋从A到B的运动，以下说法正确的是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力) (　　)

A. 粮袋到达B点的速度与v比较，可能大，也可能相等或小

B. 粮袋开始运动的加速度为g(sin θ－μcos θ)，若L足够大，则以后将一定以速度v做匀速运动

C. 若μ≥tan θ，则粮袋从A到B一定是一直做加速运动

D. 不论μ大小如何，粮袋从A到B一直做匀加速运动，且a>gsinθ

【答案】A

【解析】

【详解】A.粮袋在传送带上可能一直做匀加速运动，到达B点时速度小于等于v；可能先匀加速运动，当速度与传送带相同后，做匀速运动，到达B点时速度与v相同；也可能先做加速度较大的匀加速运动，当速度与传送带相同后做加速度较小的匀加速运动，到达B点时的速度大于v，故A正确.

B.粮袋开始时受到沿斜面向下的滑动摩擦力，大小为μmgcosθ，根据牛顿第二定律得到，加速度a=g(sinθ+μcosθ），若μ＜tanθ，则重力的下滑分力大于滑动摩擦力，故a的方向一直向下，粮袋从A到B一直是做加速运动，可能是一直以g(sinθ+μcosθ)的加速度匀加速，也可能先以g(sinθ+μcosθ)的加速度匀加速，后以g(sinθ-μcosθ)匀加速；故B错误.

C.若μ≥tanθ，粮袋从A到B可能是一直做加速运动，有可能在二者的速度相等后，粮袋做匀速直线运动;故C错误.

D.由上分析可知，粮袋从A到B不一定一直匀加速运动，故D错误.

二、多项选择题

7.放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示.取重力加速度g=10m/s².由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ以及撤去拉力后物体的位移

A. m=1.5kg，μ=0.2 B. m=0.5kg，μ=0.4

C. m=0.5kg，x=2m D. m=1.5kg，x=4m

【答案】BC

【解析】

【详解】AB.由v−t图象看出，物体在4s−6s做匀速直线运动，则f=F3=2N

由速度图象可知，2−4s物体加速度为a=△v/△t=4/2m/s2=2m/s2，F=3N

由牛顿第二定律得：F−f=ma

代入数据解得：m=0.5kg，

由f=μN=μmg

得：μ=0.4，故A错误，B正确；

CD.撤去拉力后，由牛顿第二定律得：-μmg =ma2，a2=-4m/s2

根据速度位移关系：，v=0，v0=4m/s

得：x=2m，故C正确，D错误

故选：BC

8.如图，一长为L的轻质细杆一端与质量为m的小球(可视为质点)相连，另一端可绕O点转动，现使轻杆在同一竖直面内作匀速转动，测得小球的向心加速度大小为2g(g为当地的重力加速度)，下列说法正确的是

A. 小球的线速度大小为

B. 小球运动到最高点时，轻杆对小球作用力向上

C. 杆在匀速转动过程中，轻杆对小球作用力最大值为2mg

D. 当轻杆转到水平位置时，轻杆对小球作用力方向不可能指向圆心O

【答案】AD

【解析】

【详解】A. 根据向心加速度a==2g得：v=，故A正确；

B.小球在最高点的加速度为2g，设轻杆对小球作用力F向上，根据牛顿第二定律，，得：F=-mg，所以轻杆对小球作用力F向下，故B错误；

C.在最低点轻杆对小球的作用力最大，即F−mg=m×2g，解得F=3mg，故C错误；

D.当轻杆转到水平位置时，杆子和重力的合力指向圆心，重力方向竖直向下，若轻杆对小球的作用力方向指向圆心O，则合力不能指向圆心，故D正确。

故选：AD.

9.如图所示，A，B质量均为m，叠放在轻质弹簧上（弹簧上端与B不连接，弹簧下端固定于地面上）保持静止，现对A施加一竖直向下、大小为F（F＞2mg）的力，将弹簧再压缩一段距离（弹簧始终处于弹性限度内）而处于静止状态，若突然撤去力F，设两物体向上运动过程中A、B间的相互作用力大小为FN，则关于FN的说法正确的是（重力加速度为g）（　　）

A. 刚撤去外力F时，

B. 弹簧弹力等于F时，

C. 两物体A、B的速度最大时，FN=2mg

D. 弹簧恢复原长时，FN=mg

【答案】B

【解析】

【详解】在突然撤去F的瞬间，弹簧的弹力不变，由平衡条件推论可知AB整体的合力向上，大小等于F，根据牛顿第二定律有：F=（m+m）a，解得：，对A受力分析，受重力和支持力，根据牛顿第二定律，有：FN-mg=ma，联立解得：，故A错误；弹簧弹力等于F时，根据牛顿第二定律得，对整体有：F-2mg=2ma，对m有：FN-mg=ma，联立解得：，故B正确；当A、B两物体的合力为零时，速度最大，对A由平衡条件得：FN=mg，故C错误；当弹簧恢复原长时，根据牛顿第二定律得，对整体有：2mg=2ma，对m有：mg-FN=ma，联立解得： FN=0，故D错误。所以B正确，ACD错误。

10.(多选)如图所示，倾角为α的等腰三角形斜面固定在水平面上，一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧，绸带与斜面间无摩擦．现将质量分别为M、m(M>m)的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上．两物块与绸带间的动摩擦因数相等，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等．在α角取不同值的情况下，下列说法正确的有(　　)

A. 两物块所受摩擦力的大小总是相等

B. 两物块不可能同时相对绸带静止

C. M不可能相对绸带发生滑动

D. m不可能相对斜面向上滑动

【答案】AC

【解析】

分析：若动摩擦因数较大，M和m相对绸带均无相对滑动，对M和m整体分析，可以计算出摩擦力；若动摩擦因素较小，M加速下降的同时，m也加速下降，根据牛顿第三定律，可知绸带对两木块的拉力与两木块对绸带的拉力大小相等，由于绸带质量很小，可以忽略不计，故两木块对绸带的拉力也必然相等；再分别对两木块受力分析，确定运动情况即可．

解答：解：当动摩擦因数较大时，由于绸带与斜面之间光滑，并且M＞m，所以M、m和绸带一起向左滑动，加速度为a，

整体法Mgsinα-mgsinα=（M+m）a

隔离法，对M有，Mgsinα-fM=Ma

对m有，fm-mgsinα=ma

解得fM=fm=gsinα

故D错误；

当动摩擦因素较小时，M加速下降的同时，m也加速下降，根据牛顿第三定律，可知绸带对两木块的拉力与两木块对绸带的拉力大小相等，故A正确，B错误；

由于绸带质量很小，可以忽略不计，故两木块对绸带的拉力也必然相等，由于M与绸带间的最大静摩擦力较大，故绸带与M相对静止，故C正确；

故选AC．

此处有视频，请去附件查看】

三、实验题

11.橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋的原长L、横截面积S有关，理论与实验都证明，其中Y是由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量

（1）在国际单位中，杨氏模量Y的单位应为

（2）某同学通过实验测得该橡皮筋的一些数据，做出了外力F与伸长量x之间的关系图像如图所示，由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k="______________" N/m

（3）若橡皮条原长为10．0cm，面积为1．0，则该橡皮筋的杨氏模量Y的大小是_________（只填数字，单位取（1）中正确单位，结果保留两位有效数字）

【答案】（1）D（2）（3）

【解析】

试题分析：①由题意知Y=，故Y的单位是，故选D ②橡皮筋的劲度系数是F-x图象的斜率，由图象得k=③根据杨氏模量公式知Y==

考点：胡克定律 F-x图象

12.下图为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源。在小车质量未知的情况下研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”

（1）完成下列实验步骤中的填空:

①平衡小车所受的阻力:去掉绳子和吊桶，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，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_____________。

③打开打点计时器电源，释放小车，获得带点的纸带，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S1，S2，…。求出与不同m相对应的加速度a。

⑥以砝码的质量m为横坐标一为纵坐标，在坐标纸上做出关系图线。

（2）根据上述操作完成下列填空:

①由图甲中的数据求得小车加速度的大小a＝______m/s（结果保留两位小数）

②图乙中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则小车受到的拉力为_______，小车的质量为_________（用k，b表示）

【答案】    (1). 间距相等的点    (2). 远小于小车和砝码的总质量    (3). 1.18m/s2—1.22m/s2    (4).     (5).

【解析】

【详解】（1）[1]当纸带上打出间距相等的点时，说明纸带做匀速直线运动，

[2] 以整体为对象：，

以小车为对象：

化简，。由上可知，为保证小车所受拉力近似不变，应满足小吊盘和盘中物块的质量之和远小于小车的质量

（2）[3] 由可知，

。

[4]根据牛顿第二定律可知，变形为，与m为一次函数关系，

根据几何关系可知： 解得： ，

四、计算题

13.如图所示，光滑杆AB长为L，B端固定一根劲度系数为k、原长为l0的轻弹簧,质量为m的小球套在光滑杆上并与弹簧的上端连接。OO′为过B点的竖直轴，杆与水平面间的夹角始终为θ。则：当球随杆一起绕OO′轴匀速转动时，弹簧伸长量为△L，求匀速转动的角速度ω。

【答案】

【解析】

【详解】球做圆周运动的半径为

设弹簧伸长Δl2时，球受力如图所示，

水平方向上有 

竖直方向上有

解得

14.高速公路上甲、乙两车在同一车道上同向行驶，甲车在前，乙车在后，速度均为v0=40 m/s，距离x0=90 m．t=0时刻甲车遇紧急情况后，甲、乙两车的加速度随时间变化的情况如图所示，取运动方向为正方向．两车在0～12 s内会不会相撞？

【答案】两车会相撞

【解析】

令.

在末，甲车速度；

设之后再经过t2时间甲、乙两车速度相等，此时乙车与甲车的位移之差最大．

由

解得

此时甲车总位移

乙车总位移

因，故此过程两车会相撞．

15.如图所示，倾角= 37（的固定斜面上放一块质量M = 1 kg，长度 L =3 m的薄平板AB。平板的上表面光滑，其下端B与斜面底端C的距离为s=7m。在平板的上端A处放一质量m = 0.6kg的滑块，开始时使平板和滑块都静止，之后将它们无初速释放。假设平板与斜面间、滑块与斜面间的动摩擦因数均为= 0.5，求滑块、平板下端B到达斜面底端C的时间差是多少？（结果可用根号表示）

【答案】

【解析】

【详解】试题分析：m在薄板上的加速度a1=gsinθ=6m/s2

M此时的加速度，则M先保持静止

m在薄板上滑下时m在斜面上的加速度

m在斜面上滑到C点的时间为t，则，解得t1=1s。 M滑到C端的时间为t2，则解得

滑块、平板下端B到达斜面底端C的时间差是

考点：牛顿第二定律的应用

【名师点睛】本题关键在于分析两物体的受力情况，再确定物体的运动情况．也可以运用动能定理与运动学公式结合求解。

16.如图所示，在粗糙水平台阶上静止放置一质量m=0.5kg的小物块，它与水平台阶表面间的动摩擦因数μ=0.5，且与台阶边缘O点的距离s=5m.在台阶右侧固定了一个以O点为圆心的圆弧形挡板，以O点为原点建立平面直角坐标系，挡板上边缘P点的坐标为(1.6m，0.8m).现用F=5N的水平恒力拉动小物块，一段时间后撤去拉力，小物块最终水平抛出并击中挡板(g=10m/s²).

(1)若小物块恰能击中挡板的上边缘P点，求拉力F作用的距离；

(2)改变拉力F的作用时间，小物块可击中挡板的不同位置，求小物块击中挡板时速率的平方(即)的最小值.(结果可保留根式)

【答案】(1)3.3m(2)

【解析】

【详解】(1)设小物体离开O点时的速度为，运动时间为t，由平抛运动规律，

水平方向:  

竖直方向:

联立解得:=4m/s

设拉力F作用的时间为，加速运动的加速度为，位移为，速度为，由牛顿第二律:

解得

减速运动的位移为，运动的加速度的大小为为，由牛顿第二定律:

解得

联立以上各式解得=3.3m

(2)设小物抉击中挡板的任意一点坐标为(x，y)，撞到挡板时的速度为，竖直速度为，则有

，

又

由P点坐标可求

化简得

代入数据得