山西省太原市第五中学2020届高三上学期11月阶段性考试物理试题

太原五中2019—2020学年度第一学期阶段性检测高三物理

一．选择题

1.以下关于物理学史和所用物理学方法的叙述不正确的是(   )

A. 卡文迪许巧妙地运用扭秤实验测出引力常量

B. 伽利略用了理想实验法证明力是维持物体运动的原因

C. 电场强度、电容、电阻 均采用了比值定义法

D. 根据平均速度，当，v就表示为瞬时速度，这是极限法的思想

【答案】B

【解析】

【详解】A．卡文迪许巧妙地运用扭秤实验测出引力常量，从而求得地球的质量，被人们称为“能称出地球质量的人”，故A正确，Ａ项不合题意．

B．伽利略用了理想实验法证明力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，故B错误，Ｂ项符合题意．

C．电场强度、电容、电阻均采用了比值定义法定义物理量，体现物理量间没有正比和反比关系；故Ｃ正确，Ｃ项不合题意．

D．根据平均速度，当△t→0，v就表示为瞬时速度，这是极限法的思想，故D正确，Ｄ项不合题意．

2.甲、乙两辆汽车沿同一方向做直线运动，两车在某一时刻刚好经过同一位置，此时甲的速度为，乙的速度为，甲车的加速度大小恒为．以此时作为计时起点,它们的速度随时间变化的关系如图所示，根据以上条件可知

A. 乙车做加速度先增大后减小的变加速运动

B. 在前4s的时间内，甲车运动位移为

C. 在4s内，甲乙两车的距离越来越远

D. 在时，乙车又回到起始位置

【答案】C

【解析】

【详解】A．速度图象的斜率表示物体的加速度，由图可知，乙车的加速度先减小后增大，最后再减小，故A错误；

B．在前4s的时间内，甲车运动位移为

故B错误；

C．两车同地同时同向运动，在t=4s内乙车的速度始终大于甲车的速度，故两车距离越来越大，当t=4s时两车的速度相同，距离最大；故C正确．

D．在10s前，乙车一直做匀加速直线运动，速度一直沿正方向，故乙车没有回到起始位置；故D错误．

3.如图所示，倾角为θ＝30°的斜面体c置于水平地面上，滑块ｂ置于光滑斜面上，通过细绳跨过定滑轮与物体a连接，连接b的一段细绳与斜面平行，连接a的一段细绳竖直，a下端连接在竖直固定在地面的轻弹簧上，整个系统保持静止．已知物块a、b、c的质量分别为m、4m、M，重力加速度为g，不计滑轮的质量和摩擦．下列说法中正确的是（    ）

A. 弹簧弹力大小为mg

B. 地面对c的摩擦力为零

C. 剪断轻绳的瞬间，c对地面的压力为（4m+M）g

D. 剪断轻绳的瞬间，a的加速度大小为g

【答案】A

【解析】

【详解】A．以b为研究对象，绳子拉力大小为：

F=4mgsin30°=2mg

再以a为研究对象，根据平衡条件可得：

F=T+mg

解得：

T=mg

故A正确；

B．以b和c为研究对象，水平方向根据平衡条件可得：地面对c的摩擦力为：

故B错误；

C．剪断轻绳的瞬间，b的加速度方向沿斜面向下，处于失重状态，所以c对地面的压力小于（4m+M）g，故C错误；

D．剪断轻绳的瞬间，a的加速度大小为：

故D错误．

4.如图所示，粗糙水平面上放置B、C两物体，A叠放在C上，A、B、C的质量分别为m、2m和m，物体B、C与水平面间的动摩擦因数相同，其间用一根不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为FT（已知此时A、C仍能保持相对静止），现用水平拉力F拉物体B，使三个物体以同一加速度向右运动，则(　　)

A. 此过程中物体C受五个力作用

B. 当F逐渐增大到FT时，轻绳刚好被拉断

C. 当F逐渐增大到1.5FT时，轻绳刚好被拉断

D. 若水平面光滑，当绳子拉断后，A、C间的摩擦力为零

【答案】D

【解析】

【详解】A．对A受力分析，A受重力、支持力和向右的静摩擦力作用，可知C受重力、A对C的压力、地面的支持力、绳子的拉力、A对C的摩擦力以及地面的摩擦力六个力作用，故A错误；

BC．对整体分析，整体的加速度

隔离对AC分析，根据牛顿第二定律得，

FT-μ•2mg=2ma

解得：

当F=2FT时，轻绳刚好被拉断，故B、C均错误．

D．若水平面光滑，绳刚断时， A和C保持原来的速度继续做匀速直线运动，则C和A间无相对运动趋势，两者间的静摩擦力为零；故D正确．

5.2019年1月3日，嫦娥四号探测器经历了地月转移、近月制动、环月飞行后,成功着陆在月球背面．设嫦娥四号环月飞行时做匀速圆周运动，已知其到月球中心距离为r，运动周期为T，月球半径为R，引力常量为G．则（   ）

A. 嫦娥四号环月飞行的线速度

B. 月球质量

C. 月球的密度为

D. 月球表面重力加速度

【答案】D

【解析】

【详解】A．嫦娥四号环月飞行时做匀速圆周运动，轨道半径为r，由运动学规律有：

故A错误；

BC．嫦娥四号环月飞行时做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，有：

解得月球的质量为：

而月球的半径为R，其质量用密度表示为

可得月球的密度为：

故B项、C项均错误；

D．月球表面附近的物体所受的重力等于其所受的万有引力

可得：

结合可得：

月球表面的重力加速度为：

故D项正确．

6.如图所示，由光滑细管组成的轨道固定在竖直平面内，AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，CD段为平滑的弯管．一小球从管口D处由静止释放，最后能够从A端水平抛出落到地面上.则管口D距离地面的高度必须满足的条件是（　　）

A. 等于2R

B. 大于2R

C. 大于2R且小于R

D. 大于R

【答案】D

【解析】

【详解】小球到达A点的临界情况是对轨道的压力为零，根据牛顿第二定律得，解得；根据动能定理得，解得最小高度，故D正确，A、B、C错误.

7.如图所示，固定在竖直面内的光滑金属细圆环半径为R，圆环的最高点通过长为L的绝缘细线悬挂质量为m、可视为质点的金属小球，已知圆环所带电荷量均匀分布且带电荷量与小球相同，均为Q(未知)，小球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态，已知静电力常量为k，重力加速度为g，细线对小球的拉力为F(未知)，下列说法正确的是(　　)

A. Q＝，F＝

B. Q＝，F＝

C. Q＝，F＝

D. Q＝，F＝

【答案】D

【解析】

【详解】由于圆环不能看成点电荷，采用微元法，小球受到的库仑力为圆环各个点对小球库仑力的合力，以小球为研究对象，进行受力分析，如图所示

则，其中，解得

设圆环各个点对小球的库仑力的合力为FQ，水平方向上有，解得，故D项正确，ABC三项错误．

8.如图所示，光滑绝缘水平面上有甲、乙两个点电荷．时，甲静止，乙以的初速度向甲运动．此后,它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动整个运动过程中没有接触,它们运动的图像分别如图中甲、乙两曲线所示．则由图线可知(    )

A. 两电荷的电性一定相反

B. 甲、乙两个点电荷的质量之比为2：1

C. 在时间内，两电荷的静电力先减小后增大

D. 在时间内，甲的动能一直增大，乙的动能先减小后增大

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由图象0-t1段看出，甲从静止开始与乙同向运动，说明甲受到了乙的排斥力作用，则知两电荷的电性一定相同，故A错误．

B．由图示图象可知：v甲0=0m/s，v乙0=6m/s，v甲1=v乙1=2m/s，两点电荷组成的系统动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得：

代入数据解得：

m甲:m乙=2:1

故B正确；

C．0～t1时间内两电荷间距离逐渐减小，在t1～t2时间内两电荷间距离逐渐增大，由库仑定律得知，两电荷间的相互静电力先增大后减小，故C错误．

D．由图象看出，0～t3时间内，甲的速度一直增大，则其动能也一直增大，乙的速度先沿原方向减小，后反向增大，则其动能先减小后增大，故D正确．

9.如图所示，a、b、c为真空中三个带电小球，b球带电量为+Q，用绝缘支架固定，a、c两小球用绝缘细线悬挂，处于平衡状态时三小球球心等高，且a、b和b、c间距离相等，悬挂a、c小球细线竖直，则（　　）

A. a、c两小球带同种电荷 B. a、c两小球带异种电荷

C. a小球带电量为+4Q D. c小球带电量为﹣4Q

【答案】AD

【解析】

【详解】AB、如果a、c两小球带异种电荷，根据力的平衡条件，必然有一个小球在水平方向上不能达到平衡，细线不能够保持竖直状态，又因为a、b和b、c间距离相等且b球带电量为+Q，所以a、c两小球必须带等量的负电荷，故A正确，B错误；

BC、对C球，由平衡条件可知：，解得：Qa＝4Q，即a带电量为﹣4Q，故C错误，D正确．

10.如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点不计重力下列说法正确的是　　

A. M带负电荷，N带正电荷

B. M在b点的动能小于它在a点的动能

C. N在d点的电势能等于它在e点的电势能

D. N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功

【答案】ABC

【解析】

试题分析：由粒子运动轨迹可知，M受到的是吸引力，N受到的是排斥力，可知M带负电荷，N带正电荷，故A正确．M从a到b点，库仑力做负功，根据动能定理知，动能减小，则b点的动能小于在a点的动能，故B正确．d点和e点在同一等势面上，电势相等，则N在d点的电势能等于在e点的电势能，故C正确．

D、N从c到d，库仑斥力做正功，故D错误．故选ABC

考点：带电粒子在电场中的运动

【名师点睛】本题关键是根据曲线运动的条件判断出静电力的方向，掌握判断动能和电势能变化的方向，一般的解题思路是根据动能定理判断动能的变化，根据电场力做功判断电势能的变化．

11.真空中静止点电荷周围，某点的场强大小与该点到点电荷距离二次方（E-r2）的图象如图所示．若电场中a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，一带正电的试探电荷由a点经b移动到c点，电场力所做的功分别为Wab和Wbc；若规定无限远处的电势为零，真空中点电荷周围某点的电势其中Q为点电荷的电荷量，k=9.0×l09N•m2/C2．下列说法正确（　　）

A.  B. ：：2

C. ：：l D. ：：l

【答案】AD

【解析】

【详解】A、点电荷产生的电场强度为，由某点的场强大小与该点到点电荷距离二次方（E-r2）的图象可知，r2=1m2时，场强大小为36V/m，则可得点电荷的电荷量为4×l0-9C，故A正确；

B、由电场强度，可知电场强度大小之比为Eb：Ec=9：4，故B错误；

C、由电势可知电势之比为φa：φb=2：1，故C错误；

D、电场力所做的功为电势能的减小量，因为，a点场强为36V/m，b点场强为9V/m，c点场强为4V/m，距离点电荷的位置分别为1、2、3，所以电势能减小量之差也就是电场力所做的功为Wab：Wbc=3：1，故D正确．

12.如图所示，一水平方向足够长的传送带以恒定的速度沿顺时针方向转动，传送带右端有一个与传送带等高的光滑水平面，一物体以恒定的速率沿直线向左滑上传送带后，经过一段时间又返回光滑水平面，速率为，则在整个运动过程中，下列说法正确的是（   ）

A. 若，则

B. 若时，摩擦力对物体做功为零

C. 若时，则传送带与物体摩擦生热为

D. 其中在物体向左运动过程中，传送带与物体摩擦生热为

【答案】BD

【解析】

【详解】A.如果v1＞v2，由于传送带足够长，物体匀减速向左滑行，直到速度减为零，然后物体会在滑动摩擦力的作用下向右匀加速，返回时物体会一直向右匀加速，根据对称性，知当速度大小增大到等于v2时，物体恰好离开传送带，则有v3=v2，故A错误；

B.如果v1＞v2，由上分析知v3=v2，根据动能定理，摩擦力对物体做功为

W==0

故B正确；

CD.若v1＞v2时，设物体所受的摩擦力大小为f，物体向左运动的加速度大小a=，时间t1=，

物体向左运动的位移

x1=，

传送带的位移

x2=v1t1=，

摩擦生热

Q1=f（x1+x2）=+mv1v2；

物体向右运动时，运动时间为

t2=，

物体向右运动的位移

x3==，

传送带的位移

x4=v1t2=，

摩擦生热

Q2=f（x4-x3）=mv1v2-，

传送带与物体摩擦生热共为Q=Q1+Q2=2mv1v2，故C错误，D正确．

二．实验题

13.在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学的实验情况如图所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳．

（1）本实验中，下列选项中可以减小实验误差的有_____

A．两个分力F1、F2间的夹角尽量小些

B．两个分力F1、F2要尽量大些

C．拉橡皮筋的细绳要稍短一些

D．实验中，弹簧秤须与木板平行，读数时视线要与弹簧秤刻度盘垂直

（2）为了完成实验，在用两个完全相同的弹簧秤成一定角度拉橡皮筋时，必须记录的有______

A．两细绳的方向

B．橡皮筋的原长

C．两弹簧秤的示数

D．结点O的位置

【答案】    (1). BD    (2). ACD

【解析】

【详解】(1)[1]A．实验是通过作图得出结果，两个分力F1、F2间的夹角尽量大些，故A错误；

B．实验是通过作图得出结果，故在不超出量程的情况下为了减小误差应让拉力尽量大些，故B正确；

C．为了准确记下拉力的方向，故采用两点描线时两点应尽量距离大一些，故细绳应长些，故C错误；

D．为了防止出现分力情况，应让各力尽量贴近木板，且与木板平行，同时，读数时视线要正对弹簧秤刻度，故D正确.

(2)[2]该实验的实验目的是验证力的平行四边形定则，要根据两个弹簧拉橡皮筋时两个拉力的大小和方向做出平行四边形求出其合力大小，然后与一个弹簧拉橡皮筋时的拉力大小进行比较，最后得出结论，故需要记录的是两弹力的大小和方向，以及结点O的位置(保证效果相同)，故选ACD．

14.用图甲所示装置探究“加速度与力、质量的关系”．探究步骤：

①将木板倾斜一定角度并固定，使小车能匀速下滑，把打点计时器固定在木板上端；

②连接小车和空砝码盘的细绳跨过滑轮并与木板平行，并在小车内放若干相同的砝码；

③将小车接上纸带，接通电源，从图示位置静止释放小车；

④记录砝码盘和盘中砝码总质量，通过纸带计算小车的加速度；

⑤将小车内的1个砝码取出，放在砝码盘内，重复操作③④；

⑥重复操作⑤，直到小车内的砝码全部都移至砝码盘内．

己知打点计时器的频率为50Hz，砝码盘质量为m，所有砝码总质量为m1，小车质量为m2．回答下列问题：

（1）某次打出的一条清晰纸带的一部分如图乙所示，则打这条纸带时小车加速度a=____m/s2．（结果保留三位有效数字）

（2）以小车加速度a为横坐标，砝码盘和盘中砝码的总重力F为纵坐标，建立坐标系，依据多次测得的数据描点作出图像．下列正确的图像是_________ ．

（3）通过实验得到结论：物体质量一定时，其加速度与合外力成正比．则本探究实验中，测量对象的质量是__________．（用题中所给的字母表示）

【答案】    (1). 1.70    (2). A    (3). m+m1+m2

【解析】

【详解】(1)[1]由纸带上的记时点可知计数点间时间间隔：

由匀变速直线运动的判别式可得：

(2)[2]砝码盘和盘中砝码的总重力F，因为已经平衡了摩擦力，则F作为砝码，砝码盘和小车的合外力：

所以，合力和加速度应该为正比例函数，选择A.

(3)[3]砝码盘和盘中砝码总重力F，因为已经平衡了摩擦力，则F作为砝码，砝码盘和小车的合外力：

本探充实验中，测量对象的质量为三者质量之和．

三．计算题

15.在光滑水平桌面上建立直角坐标系xoy，俯视图如图所示．一质量为1kg的小球(可视为质点)从y轴上的P点处以速度v0沿x轴正方向射出，同时小球受到一个沿y轴负方向的水平恒力F=1.6N作用，其运动轨迹经过A、B两点，其坐标分别为(5cm，0)、( 10cm，-15cm).求:

(1)P点坐标;

(2)小球从P点射出的初速度v0的大小.

【答案】（1）（0， 5cm）    （2）0.2m/s

【解析】

【详解】（1）小球从P点运动到B点做类平抛运动，x方向上匀速直线运动

xPA=xAB=5cm

故

y方向上做初速度为零的匀加速直线运动，故

yPA：yAB=1:3

由于

yAB=15cm

故yPA=5cm，即P点坐标为（0， 5cm）

（2）y方向上:

由

 得：T=0.25s

x方向上：

m/s

16.如图所示，质量分别为1.0kg和2.0kg的物体A和B放置在水平地面上，两者与地面间的动摩擦因数均为0.4，物体B与一轻质滑轮相连．现将一根轻绳的一端固定在水平地面上离B足够远的位置，另一端跨过轻质滑轮连接在物体A上，轻绳保持水平方向．初始时刻，物体A在水平力F=17N作用下由静止向右运动．（）,求：

（1）轻绳上拉力的大小；

（2）t=2s时滑轮对物体B做功的瞬时功率为多少？

【答案】(1)7N  (2)84W

【解析】

【详解】(1)设A、B的加速度大小分别为、，轻绳上的拉力为T

对A、B分别受力分析，由牛顿第二定律得：

对于A：

对于B： 

据题意可知：

代入数据得：

(2)由(1)可求得： 

由运动学公式可得B在时的速度

所以滑轮对物体B做功的瞬时功率

17.如图所示，光滑水平面上静止着两个滑块、，、，两滑块间夹有少量炸药，点燃炸药后其化学能全部转化为滑块、的动能，滑块向左恰好通过半圆轨道的最高点，滑块向右冲上倾角为的斜面，到达高度后返回水平面，已知半圆轨道半径，滑块B与斜面的动摩擦因数，水平面与斜面平滑连接，滑块B经此处机械能无损失，重力加速度，（，）.求：

(1)滑块B第一次返回水平面的速度大小；

(2)炸药点燃后释放的化学能；

(3)滑块A第一次通过半圆轨道克服阻力做功大小．

【答案】(1)2m/s    (2)30J   (3)11J

【解析】

【详解】(1)设滑块B滑上斜面的初速度大小为v0，返回水平面的速度大小为，在斜面上运动的最大距离为L，则：

滑块B从斜面最高点返回水平面，由动能定理得：

联立解得：

(2)滑块B从水平面滑到斜面最高点，由动能定理得：

由动量守恒定律得：

由能量守恒定律得：

联立解得：

(3)滑块A恰好到达半圆轨道最高点，有：

由动能定理得：

联立解得：

18.如图所示，一竖直光滑绝缘的管内有一劲度系数为k的轻质绝缘弹簧，其下端固定于地面，上端与一质量为m，带电量为+q的小球A相连，整个空间存在一竖直向上的匀强电场，小球A静止时弹簧恰为原长，另一质量也为m的不带电的绝缘小球B从管内距A高为处由静止开始下落，与A发生碰撞后一起向下运动．若全过程中小球A的电量不发生变化，重力加速度为g．

（1）若已知，试求B与A碰撞过程中损失的机械能；

（2）若未知，且B与A一起向上运动在最高点时恰未分离，试求A，B运动到最高点时弹簧的形变量x；

（3）在满足第（2）问的情况下，试求A，B运动过程中的最大速度．

【答案】（1）   （2）    （3）

【解析】

【详解】解：(1)设匀强电场的场强为E，在碰撞前A静止时有qE=mg ①

解得：

在与A碰撞前B的速度为v0，由机械能守恒定律得②

B与A碰撞后共同速度为v1，由动量守恒定律得mv0=2mv1 ③

B与A碰撞过程中损失的机械能△E为；

(2) A，B在最高点恰不分离，此时A，B加速度相等，且它们间弹力为零，设此时弹簧的伸长量为x1，则

对B：mg=ma ⑤

对A：mg+kx1-qE=ma ⑥

所以弹簧的伸长量为；

(3) A，B一起运动过程中合外力为零时，具有最大速度vm，设此时弹簧的压缩量为x2，则

2mg-(qE+kx2)=0 ⑦

由于x1=x2，说明A，B在最高点处与合外力为零处弹簧的弹性势能相等，对此过程由能量守恒定律得

解得：．

点晴：解决问题首先要清楚研究对象的运动过程，们要清楚运动过程中能量的转化，以便从能量守恒角度解决问题，把动量守恒和能量守恒结合起来列出等式求解是常见的问题．