山西省太原五中2020届高三上学期10月段考物理试题

2019-2020学年山西省太原五中高三（上）段考物理试卷（10月份）

一、单选题

1. 关于四种基本相互作用的说法正确的是(　　)

A. 万有引力只发生在天体与天体之间，质量小的物体(如人与人)之间无万有引力

B. 强相互作用只发生在宇宙天体等宏观物体之间

C. 弱相互作用就是非常小的物体间的相互作用

D. 电磁相互作用是不需要相互接触就能起作用的

【答案】D

【解析】

【详解】A．不论大小，任何物体间均有万有引力，A错．

BC．强相互作用发生在原子核内部核子之间，而弱相互作用发生在放射现象中，不是小物体之间，故B、C错．

D．电磁相互作用即电荷之间的相互作用，磁极之间的相互作用是不需要相互接触就能起作用的，故D正确．

2.甲、乙两个物体在同一直线上做直线运动,其加速度分别为a甲=+2m/s2和a乙=，关于甲、乙两物体的运动,可以肯定的是(   )

A. 甲的加速度比乙的大

B. 甲做匀加速直线运动,乙做匀减速直线运动

C. 乙速度比甲的变化快

D. 每经过1 s，乙的速度就减小4 m/s

【答案】C

【解析】

【详解】A、加速度的正负表示方向，可知甲的加速度大小小于乙的加速度大小，但方向相反，故A错误.

B、加速度的方向已知，但不知道甲和乙的初速度方向，故无法判断两物体是加速或者减速；故B错误.

C、由加速度可知物理意义是速度的变化快慢，则乙的速度比甲的变化快；故C正确.

D、加速度的正负表示方向，乙的加速度为负，所以每经过1 s，乙的速度变化了4m/s，但可以是速度增大或者速度的减小；故D错误.

故选C.

【点睛】解决本题的关键知道加速度的物理意义，掌握判断物体做加速运动还是减速运动的方法，关键看加速度的方向与速度方向的关系．

3.竖直墙壁上固定有一个光滑的半圆形支架，AB为其直径，支架上套着一个小球，细线的一端悬于P点，另一端与小球相连。已知半圆形支架的半径为R，细线长度为L，且R ＜ L ＜ 2R。现将细线的上端点P从图示实线位置沿墙壁缓慢下移至A点（虚线位置），在此过程中细线对小球的拉力FT及支架对小球的支持力FN的大小变化情况为（      ）

A. FT和FN均增大

B. FT和FN均减小

C. FT先减小后增大，FN先增大后减小

D. FT先增大后减小，FN先减小后增大

【答案】A

【解析】

【详解】小球受重力、细线的拉力和支持力，由于平衡，三个力可以构成矢量三角形，如图所示：

根据平衡条件，该矢量三角形与几何三角形POC相似，故有：，解得：，；当P点下移时，PO减小，L、R不变，故FT增大，FN增大；故选A.

【点睛】本题的关键是对小球进行受力分析，然后根据矢量三角形与几何三角形相似，列式分析各力的变化．这是非直角三角形的情况下是常用的方法．

4.不计空气阻力，以一定的初速度竖直上抛一物体，从抛出至回到抛出点的时间为t，现在物体上升的最大高度的一半处设置一块挡板，物体撞击挡板前、后的速度大小相等、方向相反，撞击所需时间不计，则这种情况下物体上升和下降的总时间约为(　　)

A. 0.2t B. 0.3t C. 0.4t D. 0.5t

【答案】B

【解析】

【详解】物体下降时间为，故高度为：；物体自由落体运动过程，有：，解得，物体到挡板处的时间为，则这种情况下物体上升和下降的总时间：，故B正确，A、C、D错误；

故选B。

【点睛】竖直上抛运动的上升阶段和下降各阶段具有严格的对称性，速度对称：物体在上升过程和下降过程中经过同一位置时速度大小相等，方向相反；时间对称：物体在上升过程和下降过程中经过同一段高度所用的时间相等。

5.如图甲所示，在粗糙的水平面上，质量分别为m和M的物块A、B用轻弹簧相连，两物块与水平面间的动摩擦因数相同，它们的质量之比m：M=1：2。当用水平力F作用于B上且两物块以相同的加速度向右加速运动时（如图甲所示），弹簧的伸长量为；当用同样大小的力F竖直向上拉B且两物块以相同的加速度竖直向上运动时（如图乙所示），弹簧的伸长量为，则等于（ ）

A. 11 B. 12 C. 21 D. 23

【答案】A

【解析】

试题分析：第一次，将两个物体做为一个整体，根据牛顿第二定律可知，，再单独对A进行受力分析，可知，整理可得，；第二次，同样将两个物体做为一个整体，根据牛顿第二定律可知，，再单独对A进行受力分析，可知，整理可得，因此两次弹簧的弹力相等，因此两闪的伸长量也相同，因此，A正确，B、C、D错误。

考点：牛顿第二定律

6.某大型游乐园内的安全滑梯可以等效为如图所示的物理模型。图中AB段的动摩擦因数，BC段的动摩擦因数为，一个小朋友从A点开始下滑，滑到C点恰好静止，整个过程中滑梯保持静止状A态。则该小朋友从斜面顶端A点滑到底端 C点的过程中

A. 地面对滑梯始终无摩擦力作用

B. 地面对滑梯的摩擦力方向先水平向右，后水平向左

C. 地面对滑梯的支持力的大小始终等于小朋友和滑梯的总重力的大小

D. 地面对滑梯的支持力的大小先小于、后大于小朋友和滑梯的总重力的大小

【答案】D

【解析】

试题分析：小朋友在AB段做匀加速直线运动，将小朋友的加速度a1分解为水平和竖直两个方向，如图1．以小朋友和滑梯整体为研究对象，由于小朋友有水平向左的分加速度，根据牛顿第二定律得知，地面对滑梯的摩擦力方向先水平向左．同理可知，小朋友在BC段做匀减速直线运动时，地面对滑梯的摩擦力方向水平向右．故A错误，B错误．

以小朋友和滑梯整体为研究对象，小朋友在AB段做匀加速直线运动时，有竖直向下的分加速度，则由牛顿第二定律分析得知地面对滑梯的支持力FN小于小朋友和滑梯的总重力．同理，小朋友在BC段做匀减速直线运动时，地面对滑梯的支持力大于小朋友和滑梯的总重力．故C错误，D正确．故选D．

考点：牛顿第二定律的应用

【名师点睛】本题考查了牛顿第二定律的应用以及整体法及隔离法的问题；对加速度不同的两个物体构成的连接体运用整体法处理，在中学阶段应用得不多，但是很方便快捷，此题也可以采用隔离法研究，但是方法较繁.

7.日常生活中，我们在门下缝隙处塞紧一个木楔(侧面如图所示)，往往就可以把门卡住。有关此现象的分析，下列说法正确的是

A. 木楔对门的作用力大于门对木楔的作用力，因而能将门卡住

B. 门对木楔作用力的水平分量等于地面对木楔摩擦力的大小

C. 只要木楔的厚度合适都能将门卡住，与顶角θ的大小无关

D. 只要木楔对门的压力足够大就能将门卡住，与各接触面的粗糙程度无关

【答案】B

【解析】

【详解】A、木楔对门的作用力和门对木楔的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故A错误；

B、对木楔受力分析如图所示：

水平方向：f＝Fsinθ，最大静摩擦力约等于滑动摩擦力，门对木楔作用力的水平分量等于地面对木楔摩擦力的大小，故B正确；

CD、对木锲，竖直方向：N＝Fcosθ+mg，则fmax＝μN＝μ（Fcosθ+mg），要把门卡住，则有：不管多大的力F均满足满足fmax≥f，即μ（Fcosθ+mg）≥Fsinθ，不管m的大小，只要μ≥tanθ，就可把门卡住，故能否把门卡住，与顶角θ与接触面的粗糙程度有关，故CD错误。

8.卫星电话信号需要通过地球同步卫星传送，已知地球半径为r，无线电信号传播速度为c，月球绕地球运动的轨道半径为60r，运行周期为27天。在地面上用卫星电话通话，从一方发出信号至对方接收到信号所需最短时间为

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】根据万有引力提供向心力，

解得：r=∝

已知月球和同步卫星的周期比为27:1，则月球和同步卫星的轨道半径比为9:1，

因月球绕地球运动的轨道半径为60r,故同步卫星的轨道半径为，高度为，

故在地面上用卫星电话通话，从一方发出信号至对方接收到信号所需最短时间为：

t=s/c=2×=，故C正确，ABD错误；

故选：C.

二、多选题

9.法籍意大利数学家拉格朗日在论文《三体问题》中指出：两个质相差悬殊的天体（如太阳和地球）所在同一平面有个特殊点，如图中的所示，若飞行器位于这些点上，会在太阳与地球引力共同作用下，可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步绕太阳做圆周运动，人们称之为拉格朗日点.若发射一颗卫星定位于拉格朗日点，下列说法正确的是（        ）

A. 该卫星绕太阳运动的周期和地球自转周期相等

B. 该卫星在点处于平衡状态

C. 该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度

D. 该卫星在处所受太阳和地球引力的合力比在处大

【答案】CD

【解析】

【详解】据题意知，卫星与地球同步绕太阳做圆周运动，则公转周期相同，故A错误；卫星所受的合力为地球和太阳对它引力的合力，这两个引力方向相同，合力不为零，处于非平衡状态，故B错误；由于卫星与地球绕太阳做圆周运动的周期相同，卫星的轨道半径大，根据公式可知，卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度，故C正确；卫星在或所处所受太阳和地球引力的合力提供做圆周运动的向心力，即，卫星在处的轨道半径比在处大，所以合力比在处大，所以合力比在处大，故D正确。

10.木块A、B分别重50N和60N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25；夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm，弹簧的劲度系数为400N/m．系统置于水平地面上静止不动．现用F=1N的水平拉力作用在木块B上．如图所示．力F作用后

A. 木块A所受摩擦力大小是 B. 木块A所受摩擦力大小是8N

C. 木块B所受摩擦力大小是9N D. 木块B所受摩擦力大小是7N

【答案】BC

【解析】

【详解】未加F时，木块AB受力平衡，所受静摩擦力等于弹簧的弹力，则弹簧弹力为：

F1=kx=400N/m×0.02m=8N

B木块与地面间的最大静摩擦力为：

fBm=μGB=0.25×60N=15N

而A木块与地面间的最大静摩擦力为：

fAm=μGA=0.25×50N=12.5N

施加F后，对木块B有：

F+F1＜fBm

木块B受摩擦力仍为静摩擦力，其大小为：

fB=1N+8N=9N

施加F后，木块A所受摩擦力仍为静摩擦力，大小为：

fA=8N

A．木块A所受摩擦力大小是与分析不符，故A错误；

B．木块A所受摩擦力大小是8N与分析相符，故B正确；

C．木块B所受摩擦力大小是9N与分析相符，故C正确；

D．木块B所受摩擦力大小是7N与分析不符在，故D错误。

11.图为儿童乐园里一项游乐活动示意图，金属导轨倾斜固定倾角为α，导轨上开有狭槽，内置一小球，球可沿槽无摩擦滑动，绳子一端与球相连，另一端连接一抱枕，小孩可抱住抱枕与之一起下滑，绳与竖直方向夹角为β，且β保持不变。假设抱枕质量为m1，小孩质量为m2，绳的质量及空气阻力忽略不计，则下列说法正确的是

A. 小孩与抱枕一起做匀速直线运动

B 金属导轨倾角α等于绳与竖直方向夹角β

C. 小孩对抱枕的作用力平行导轨方向向下

D. 绳子拉力与抱枕对小孩作用力之比为（m1+m2）:m2

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．由于球沿斜槽无摩擦滑动，系统具有相同的加速度，则:

做匀加速直线运动，隔离对小孩和抱枕分析，加速度:

a=gsinα=gsinβ

则:

α=β

故A错误B正确。

C．对抱枕分析，受重力、拉力、小孩对抱枕的作用力，因为沿绳子方向合力为零，平行导轨方向的合力为:

m1a=m1gsinβ

可知小孩对抱枕的作用力与绳子在同一条直线上。故C错误。

D．对人和抱枕整体分析，根据平行四边形定则知，绳子的拉力

T=（m1+m2）gcosα

抱枕对小孩的作用力方向沿绳子方向向上，大小为m2gcosα，则绳子拉力与抱枕对小孩的作用力之比为：

（m1+m2）：m2

故D正确

12.如图所示，A、D分别是斜面的顶端、底端，B、C是斜面上的两个点，AB＝BC＝CD，E点在D点的正上方，与A等高。从E点以一定的水平速度抛出质量相等的两个小球，球1落在B点，球2落在C点，关于球1和球2从抛出到落在斜面上的运动过程，下列说法正确的是 

A. 球1和球2运动的时间之比为1:2

B. 球1和球2动能增加量之比1:2

C. 球1和球2抛出时初速度之比为

D. 球1和球2的速度变化量之比为

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．因为AC=2AB，则AC的高度差是AB高度差的2倍，根据

h=gt2，

解得：

，

解得运动的时间比为1：，故A错误；

B．根据动能定理得，mgh=△Ek，知球1和球2动能增加量之比为1：2，故B正确；

C．由图象，球2在水平方向上位移是球1在水平方向位移的2倍，球1和球2运动的时间之比为1：，结合x=v0t，球1和球2抛出时初速度之比为2：1，故C正确；

D．小球速度的变化量为∆v=gt，则球1和球2的速度变化量之比为1：=：2，选项D正确。

三、实验题

13.如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器可直接测出绳中拉力，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。气垫导轨摩擦阻力很小可忽略不计，由于遮光条的宽度很小，可认为遮光条通过光电门时速度不变。

(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d=______mm。

(2)实验时，该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d值，将滑块从A位置由静止释放，测量遮光条到光电门的距离L，若要得到滑块的加速度，还需由数字计时器读出遮光条通过光电门B的______；

(3)下列不必要的一项实验要求是______；

A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量

B．应使A位置与光电门间的距离适当大些

C．应将气垫导轨调节水平

D．应使细线与气垫导轨平行

(4)改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F，已知滑块总质量为M，用（2）问中已测物理量和已给物理量写出M和F间的关系表达式F=______。

【答案】    (1). 2.30    (2). 时间    (3). A    (4).

【解析】

【详解】(1)[1]由图知第6条刻度线与主尺对齐

d=2mm+6×0.05mm=2.30mm

(2)[2]已知初速度为零，位移为L，要计算加速度，需要知道末速度，根据瞬时速度的计算方法可知，需要由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t；

(3)[3]A．拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小关系无关，故A正确。

B．应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B错误。

C．应将气垫导轨调节水平，使拉力才等于合力，故C错误。

D．要保持拉线方向与气垫导轨平行，拉力才等于合力，故D错误。

(4)[4]滑块到达光电门的速度为：

v=

根据匀加速运动的速度位移的关系公式得：

a==

根据牛顿第二定律得到：

F=Ma=

14.在做“研究平抛物体的运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图所示的装置，先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面钉上复写纸和白纸，并将该木板竖直立于槽口附近处，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C．若测得木板每次移动距离x=10.00cm，A、B间距离y1=4.78cm，B、C间距离y2=14.58cm。（g取9.80m/s2）

①根据以上直接测量的物理量得小球初速度为v0=______（用题中所给字母表示）

②小球初速度的测量值为______m/s。（保留两位有效数字）

【答案】    (1). x    (2). 1.0

【解析】

【详解】①[1]竖直方向：小球做匀加速直线运动，根据推论△x=aT2得

y2-y1=gT2

得：T=

水平方向：小球做匀速直线运动x=v0T，则有

v0==x

②[2]x=10.00cm=0.1m，A、B间距离y1=4.78cm，B、C间距离y2=14.58cm；

将数据代入公式：

v0=x=0.1×m/s=1.0m/s

解得

v0=1.0m/s

四、计算题

15.如图所示，质量分别为m1=1kg和m2=2kg的A、B两物块并排放在光滑水平面上，若对A、B分别施加大小随时间变化的水平外力F1和F2，若F1=9-2t(N),F2=3+2t(N)

(1)经多长时间两物块开始分离?

(2)在图中画出两物块的加速度a1和a2随时间变化的图象?

【答案】（1）2.5s（2）

【解析】

【详解】（1）当两物体分离瞬间加速度相等，A、B间相互作用力为零，a1=a2，即：

解得：

t0=2.5s

（2）两物块在前2.5s加速度相等

2.5s后m1、m2的加速度的变化率分别为-2m/s2和1m/s2
则两物块的加速度a1、a2随时间的变化图象如图所示：

16.如图所示，竖直圆盘绕中心O沿顺时针方向匀速转动，当圆盘边缘上的P点转到与O同一高度时，一小球从O点以初速度0水平向P抛出，当P点第一次转到位置Q时，小球也恰好到达位置Q，此时小球的速度是抛出时速度的倍，已知重力加速度为g，不计空气阻力。由此可求：

(1)小球从抛出到与P相遇的时间?

(2)圆盘的半径?

【答案】(1)    (2)

【解析】

【详解】（1）小球从O点以初速度v0水平向P抛出，到达位置Q时小球的速度是抛出时速度的倍，由动能定理得：

所以：

小球在竖直方向做自由落体运动，

所以：

（2）小球在水平方向的位移：

圆盘的半径：

17.如图所示，传送带与地面的夹角θ＝37°，A、B两端间距L＝16 m，传送带以速度v＝10 m/s，沿顺时针方向运动，物体m＝1 kg，无初速度地放置于A端，它与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)试求：

(1)物体由A端运动到B端的时间；

(2)若仅将传送带运动方向改为逆时针方向运动,则物体由A端运动到B端过程中,物体相对传送带移动的距离为多大?

【答案】(1) 2 s　(2) 56m

【解析】

【分析】

物体开始时受到沿斜面向下的滑动摩擦力，由牛顿第二定律求出加速度，由运动学公式求出速度增加到与传送带相同所经历的时间，速度相同时，由于，物体继续向下做匀加速运动，所受的滑动摩擦力沿斜面向上，再由牛顿第二定律求出加速度，再位移公式求出时间，即可求得总时间；将传送带运动方向改为逆时针方向运动，物体一直匀加速从A运动到B端，根据牛顿第二定律和运动学公式求出物体相对传送带移动的距离；

【详解】解：(1) 物体开始时受到沿斜面向下的滑动摩擦力，根据牛顿第二定律得：

可得：

则物体加速到速度与传送带相同所经历的时间为：

此过程通过的位移为

由于，则速度相同后物体继续向下做匀加速运动，所受的滑动摩擦力将沿斜面向上，则有：

解得 加速度为 

由

解得：

故物体从A运动到B需要的时间为：

 (2) 将传送带运动方向改为逆时针方向运动，物体一直匀加速从A运动到B端，根据牛顿第二定律得：

可得

得：

物体相对传送带移动的距离为：

18.如图所示，物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳连接，跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧，质量分别为mA=2 kg、mB=1 kg。初始时A静止于水平地面上，B悬于空中。先将B竖直向上再举高h=1.8 m（未触及滑轮）然后由静止释放。一段时间后细绳绷直，A、B以大小相等的速度一起运动，之后B恰好可以和地面接触。取g=10 m/s2。空气阻力不计。求：

（1）B从释放到细绳刚绷直时的运动时间t；

（2）A的最大速度v的大小；

（3）初始时B离地面的高度H。

【答案】(1) 0.6s(2) 2m/s(3) 0.6m

【解析】

（1）B从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动，有：

解得：

（2）设细绳绷直前瞬间B速度大小为vB，有

细绳绷直瞬间，细绳张力远大于A、B的重力，A、B相互作用，总动量守恒：

绳子绷直瞬间，A、B系统获得的速度：

之后A做匀减速运动，所以细绳绷直瞬间的速度v即为最大速度，A的最大速度为2 m/s

（3）细绳绷直后，A、B一起运动，B恰好可以和地面接触，说明此时A、B的速度为零，这一过程中A、B组成的系统机械能守恒，有：

解得，初始时B离地面的高度

点睛：本题的难点是绳子绷紧瞬间的物理规律——是两物体的动量守恒，而不是机械能守恒。