河北省深州市长江中学2020届高三上学期12月物理试题

河北深州市长江中学2019-2020高三上学期12月月考

物理

本试卷分为第I卷和第II卷，试卷满分为100分，考试时间为：90分钟。

考试范围 ：必修一 必修二

第I卷

一、选择题：本题共12小题，每小题4分。（在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分) 

1.一个质量为的物体以a=2g的加速度竖直向下运动，则在此物体下降h高度的过程中，下列说法正确的是（ ）

A. 物体的重力势能减少了2mgh B. 物体的动能增加了mgh

C. 物体的机械能保持不变 D. 物体的机械能增加了mgh

【答案】D

【解析】

本题考查机械能的变化问题，质量为的物体下降h高度的过程中，重力做功，而物体以的加速度竖直向下运动，物体除了受重力还受向下的另一个力，故机械能增加了；

2.一同学从楼的窗口处，两只手一高一低同时释放两个铁球，忽略空气的影响，则两球在落地    前的运动情况，下列叙述正确的是（ ）

A. 下落过程中两球间的距离逐渐增大

B. 下落过程中两球间的距离保持不变

C. 下落过程中两球间的距离逐渐减小

D. 两球落地时的速度相等

【答案】B

【解析】

【分析】

根据两小球的运动情况去分析两球下落的距离，从而找出它们相隔的距离．

【详解】同时释放的两个小球做自由落体运动，运动情况完全一样，它们之间的高度在落地前就是释放时的距离．故下落过程中两球间的距离保持不变；选项B正确，AC错误；由于开始下落的高度不同，则两球落地时的速度不相等，选项D错误；故选B．

【点睛】本题考查自由落体运动规律，因为两小球是同时释放的，故两小球在空中运动完全相同，故一直保持开始的距离不变．

3.如图，A、B两物体叠放在一起，静放在水平地面上，在水平拉力F的作用下，两者相对静止一起向右做匀加速直线运动，则下列说法正确的是

A. B对A的摩擦力对A做负功

B. B对A的摩擦力对A不做功

C. A对B的摩擦力对B做负功

D. B对A的支持力对A做正功

【答案】C

【解析】

【详解】AB. 整体的加速度方向向右，对A物体运用牛顿第二定律，知A所受摩擦力方向水平向右，所以B对A的摩擦力对A做正功，故A错误，B错误；

C. A对B的摩擦力方向水平向左，所以A对B的摩擦力对B做负功，故C正确；

D. B对A支持力的方向与运动方向垂直，所以支持力不做功，故D错误；

4.如图，光滑的四分之一圆弧轨道A、B固定在竖直平面内，A端与水平面相切，穿在轨道上的小球在拉力F的作用下，缓慢地由A向B运动，F始终沿轨道的切线方向，轨道对球的弹力为N．在运动过程中

A. F增大，N减小

B. F减小，N减小

C. F增大，N增大

D. F减小，N增大

【答案】A

【解析】

对球受力分析，受重力、支持力和拉力，如图，根据共点力平衡条件，有
N=mgcosθ       F=mgsinθ
其中θ为支持力N与竖直方向的夹角；当物体向上移动时，θ变大，故N变小，F变大；故A正确，BCD错误．故选A．

注：此题答案应该是A.

【此处有视频，请去附件查看】

5.一雨滴从空中由静止开始沿竖直方向下落，雨滴下落过程中所受重力保持不变，其速度-时间图像如图所示，关于雨滴在加速阶段的受力和运动情况，以下判断正确的是

A. 雨滴下落过程中只受重力

B. 雨滴下落过程中加速度恒定不变

C. 雨滴下落过程受到逐渐增大的空气阻力

D. 雨滴下落过程中速度随时间均匀增加

【答案】C

【解析】

【详解】根据雨滴速度-时间图像可知，雨滴加速度逐渐减小，所以雨滴除受重力外，还受变化的空气阻力，根据F=ma可知，空气阻力应逐渐增大，由于雨滴加速度逐渐减小，所以相同时间内雨滴的速度变逐渐减小，由上分析可知，C正确，A、B、D错误．

6.如图所示,由A、B组成的双星系统，绕它们连线上的一点做匀速圆周运动,其运行周期为T,A、B间的距离为L,它们的线速度之比=2,则（  ）

A. AB角速度比为：

B. AB质量比：=

C. A星球质量为：MA=

D. 两星球质量为：MA+MB=

【答案】D

【解析】

【详解】A、万有引力提供双星做圆周运动的向心力,他们做圆周运动的周期T相等,根据可知角速度之比为1:1，故A错；

BCD、根据， ，可知两星球运动的半径之比为
由牛顿第二定律得:  

解得： 

同理：

且

所以AB质量比为 ，故BC错；D对；

综上所述本题答案是：D

【点睛】双星受到的万有引力大小相等,周期相同,万有引力提供做圆周运动的向心力,应用牛顿第二定律分别对每一个星体列方程,然后求出双星的质量

7.如图所示，A、B两小球分别连在轻绳两端，B球另一端用弹簧固定在倾角为30°的光滑斜面上．A、B两小球的质量分别为mA、mB，重力加速度为g，若不计弹簧质量，在绳被剪断瞬间，A、B两球的加速度大小分别为(　　)

A. 都等于 B. 和0

C. 和 D. 和

【答案】D

【解析】

【详解】根据题意得：剪断绳子前弹簧的弹力为：，绳中的力为：；

剪断绳后，绳子上的力瞬间消失，弹簧上的弹力瞬间保持不变．

则A的加速度大小为：，代入解之得：；

B的加速度大小为：，代入解之得：．

A. 都等于．与结论不符，故A错误；   

B. 和0．与结论不符，故B错误；

C. 和．与结论不符，故C错误；   

D. 和．与结论相符，故D正确．

8.如图所示，可视为质点的小球，位于半径为m的半圆柱体左端点A的正上方某处，以一定的初速度水平抛出小球，其运动轨迹恰好能与半圆柱体相切于B点．过B点的半圆柱体半径与水平方向的夹角为60°，则小球的初速度为(不计空气阻力，g＝10m/s2) (　　)

A. 3m/s B. 4m/s C. m/s D. m/s

【答案】A

【解析】

【详解】飞行过程中恰好与半圆轨道相切于B点，可知速度与水平方向夹角为，设位移与水平方向的夹角为，则有，又因为，所以可得竖直方向上的位移为．在竖直方向有，代入，可得．故A正确．

9.有消息称，英国曼彻斯特大学的天文学家，已经在银河系里发现一颗由曾经的庞大恒星转变而成的体积较小的行星，这颗行星完全由钻石构成．若已知万有引力常量G，还需知道哪些信息可以计算该行星的质量(　　)

A. 该行星表面的重力加速度及绕行星运行的卫星的轨道半径

B. 该行星的自转周期与星体的半径

C. 围绕该行星做圆周运动的卫星公转周期及运行半径

D. 围绕该行星做圆周运动的卫星公转周期及公转线速度

【答案】CD

【解析】

【详解】A. 由，得M= ，则已知行星表面的重力加速度g和卫星绕行星表面附近运行的轨道半径R，即可求出行星的质量M.故A错误；

BC.因，得M= ，则可知若知道轨道半径和公转周期，则可求得行星的质量．故B错误，C正确；

D．因，得M= ，则可知若知道轨道半径和公转线速度，则可求得行星的质量．故D正确．

故选CD

【点睛】要测量一天体的质量，需分析一围绕该天体运动的卫星的运动．卫星绕行星做匀速圆周运动，根据卫星的万有引力等于向心力，向心力用线速度、角速度、周期的表示，分析由所给量求天体质量．

10.有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在赤道表面上随地球一起转动，b是近地轨道卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则(　　)

A. 在相同时间内a转过的弧长最长

B. b的向心加速度近似等于地球表面重力加速度g

C. c在6h内转过的圆心角是

D. d的运动周期有可能是15h

【答案】BC

【解析】

【分析】

本题考查万有引力和航天的知识，根据万有引力和向心力公式结合可解答。

【详解】A.因a在地球上，c为地球同步卫星，所以a、c角速度相同，由 可知c的线速度大相同时间的弧长一定比a大。故A错误。

B.因a在地球上则加速度为地球表面重力加速度g，b为近地轨道卫星，由向心加速度 可知b的向心加速度近似等于地球表面重力加速度g。故B正确。

C. c为地球同步卫星,24h内转过的角度为 ，则6h内转过的角度为 。故C正确。

D. d是高空探测卫星，其轨道高度大于c，由 ，得 ，轨道高度越大周期也越大。故D错误。

故选BC。

【点睛】万有引力与航天中记着口诀：高轨低速大周期。

11.我国发射的第一颗探月卫星“嫦娥一号”，进入距月面高度h的圆形轨道正常运行．已知月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，则（　　）

A. 嫦娥一号绕月球运行的周期为

B. 嫦娥一号绕行的速度小于月球第一宇宙速度

C. 嫦娥一号绕月球运行的角速度为

D. 嫦娥一号轨道处的重力加速度

【答案】BCD

【解析】

【详解】嫦娥一号卫星绕月做匀速圆周运动，由月球的万有引力提供向心力，则得：

 ，

在月球表面上，万有引力等于重力，则有：，得GM=gR2，

A.由上解得：，故A错误；

B. 由上解得：，而月球第一宇宙速度为在月球表面附近绕行时的速度．即，．故B正确；

C. 由上解得：，故C正确；

D. 由上解得，嫦娥一号轨道处的重力加速度为，故D正确．

12.如图所示，圆弧形光滑轨道ABC固定在竖直平面内，O是圆心，OC竖直，OA水平．A点紧靠一足够长的平台MN，D点位于A点正上方，如果从D点无初速度释放一个小球，从A点进入圆弧轨道，有可能从C点飞出，做平抛运动，落在平台MN上．下列说法正确的是（　　）

A. 只要D点的高度合适,小球可以落在MN上任意一点

B. 在由D运动到M和由C运动到P的过程中重力功率都越来越大

C 由D经A、B、C点到P过程中机械能守恒

D. 如果DA距离为h,则小球经过圆弧轨道最低点B时对轨道的压力为

【答案】BC

【解析】

【详解】A. 小球恰好通过C点时，有，得小球通过C点的最小速度为：，小球离开C点后做平抛运动，由，小球离开C点做平抛运动的水平距离最小值为：，所以小球只有落在平台MN上距M点距离为的右侧位置上，故A错误；

B. 在由D运动到M的过程中，速度增大，由P=mgv知，重力功率增大．由C运动到P的过程中，由P=mgvy，知vy增大，则重力功率增大，故B正确；

C. 小球由D经A、B、C到P的过程中，轨道对小球不做功，只有重力做功，机械能守恒，故C正确；

D. 小球从D运动到B的过程中，由机械能守恒得：，在B点，由牛顿第二定律得：，解得：，由牛顿第三定律得知，小球经过B点时对轨道的压力为：，故D错误．

第II卷

二、验探究题（共14分，.把答案填在题中相应的横线上.）

13.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图（1）所示的装置，计时器打点频率为50Hz．

（1）该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图（b）所示，自A点起，相邻两点间的距离分别为10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，则打E点时小车的速度为______m/s，小车的加速度为______m/s2．

（2）该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持______不变；若该同学要探究加速度a和拉力F的关系，应该保持______不变．

（3）该同学通过数据的处理作出了a-F图象，如图（c）所示，则

①图中的直线不过原点的原因是____________________．

②此图中直线发生弯曲的原因是__________________．

【答案】    (1). 085    (2). 5    (3). 拉力F恒定    (4). 小车质量M恒定    (5). 平衡摩擦力过度    (6). 不满足m<<M

【解析】

【分析】

本题考查验证牛顿第二定律实验的原理和误差分析，其中涉及打点计时器求瞬时速度和加速度的问题。

【详解】（1）[1]E点的瞬时速度

 [2]利用逐差法选取AE段纸带求小车加速度

（2）[3]由 可知，若探究加速度a和质量M的关系，应保持拉力F恒定。

[4] 由 可知，若探究加速度a和拉力F的关系，应保持小车质量M恒定。

（3）[5]由图可知当拉力为零时小车仍有加速度，则此时平衡摩擦力过度。

[6]实验中由于把绳子拉力当作小车受到的合力，此时必有m<<M，随着m的增大小车的加速度会逐渐减小，则图像斜率逐渐减小，故图像弯曲的原因是不满足m<<M。

14.为测定物块与木板间的动摩擦因数，某课外实验小组设计了如图所示的实验装置，如图所示．实验步骤如下：

（1）某同学在实验室找到一个小正方体木块，并放置在木板上．

（2）调整木板的倾角．将弹簧（实验中的弹簧可视为轻质弹簧）的一端固定在木板上，另一端位于木板上的B点．正方体木块从木板上A点静止释放后沿木板下滑，压缩弹簧运动至C点后被弹回，上滑至D点时速度为零．（3）测得AB间的距离为x1，BC间的距离为x2，BD间的距离为x3．

（4）改变θ角的大小，按以上步骤重做实验，得出多组数据，利用所学规律算出物快与木板间的动摩擦因数，求其平均值．

请根据上述步骤以及所学的物理规律处理以下问题；

关于正方体木块从A下滑到B过程中的受力示意图（其中mg为木块的重力，N为斜面对木块的支持力，f为木块受到的摩擦力、F为弹簧对木块的弹力）．下图分析正确的是______．

②若某次实验测得：x1=40cm、x2=5cm、x3=25cm，θ=45°，则物快与木板间的动摩擦因数为______

③试比较物快在上述过程中刚接触与刚离开弹簧时动能的大小，并简要说明理由___________．

【答案】    (1). C    (2). 0.2    (3). 物块刚接触弹簧时的动能大于刚离开弹簧时的动能，理由是机械能转化为内能

【解析】

【详解】①[1]从A到B过程，物块受力如图所示：

故选C；

②[2]在整个过程中，对物块，由动能定理得：

mg(x1−x3)sin45∘−μmgcos45∘(x1+2x2+x3)=0−0，

解得：；

③[3]物块刚接触与刚离开弹簧时，弹簧形变量为零，弹性势能为零，物块的高度相同，物块重力势能相同，物块的机械能等于其动能，从物块刚接触弹簧到物块刚离开弹簧过程中，物块要克服摩擦力做功，部分机械能转化为内能，物块的机械能减少，因此物块刚接触弹簧时的动能大于刚离开弹簧时的动能；

三、计算题（共3小题，共计38分。要求规范的解题，写出必要的文字说明）

15.某跳伞运动员做低空跳伞表演，他离开飞机先向下做了180m的自由落体运动后，打开降落伞，伞张开后，他接着做了10秒的匀减速运动后到达地面，到达地面的速度是2m/s．重力加速度g=10m/s2；问：

（1）该跳伞运动员打开降落伞时的速度是多少？

（2）该跳伞运动员离开飞机时距离地面的高度是多少？

【答案】（1）60m/s（2）490m

【解析】

【详解】（1）运动员打开伞前做自由落体运动，根据h=gt2
求出下可求得运动员打开伞时所用的时间
所以运动员打开降落伞时的瞬时速度是v=gt=10×6=60m/s．
（2）由公式

知

离开飞机时到达地面的所用的总高度为s=h1+x=180m+310m=490m

16.如图所示，质量为M=0.5kg，长l =1m的木板静止在光滑水平面上，将质量为m=1kg可视为质点的物块以初速度v0=4m/s滑上木板的左端，同时对木板施加一个水平向右的恒力F，为确保物块不滑离木板，求F的最小值．（物块与木板之间的动摩擦因数μ=0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2．）

【答案】F的最小值为1N

【解析】

【详解】在物块和木板有相对滑动过程中

对物块应用牛顿第二定律 

      ①

对木板应用牛顿第二定律：

解得：a2=2F+4          ②  

分析可知当物块滑到木板最右端恰与木板共速时F最小，设此过程用时为t，达到的共同速度为v共，

则有：

v共=v0-a1t，    ③

v共=a2t          ④

木块位移：

   ⑤

模板位移

    ⑥

             ⑦

联立可得F最小值为：F=1N

17.如图所示，水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在A点，自然状态时其右端位于B点．D点位于水平桌面最右端，水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形状为半径R＝0.45m的圆环剪去左上角127°的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离为R，P点到桌面右侧边缘的水平距离为1.5R．若用质量m1＝0.4kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点，释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点，用同种材料、质量为m2＝0.2kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点释放，物块过B点后其位移与时间的关系为x＝4t﹣2t2，物块从D点飞离桌面后恰好由P点沿切线落入圆轨道．g＝10m/s2，求：

（1）质量为m2的物块在D点的速度；

（2）判断质量为m2＝0.2kg的物块能否沿圆轨道到达M点：

（3）质量为m2＝0.2kg的物块释放后在桌面上运动的过程中克服摩擦力做的功.

【答案】（1）2.25m/s（2）不能沿圆轨道到达M点 （3）2.7J

【解析】

【详解】（1）设物块由D点以初速度vD做平抛运动，落到P点时其竖直方向分速度为：

vym/s＝3m/s

tan53°

所以：vD＝2.25m/s

（2）物块在内轨道做圆周运动，在最高点有临界速度，则

mg＝m，

解得：vm/s

物块到达P的速度：

m/s＝3.75m/s

若物块能沿圆弧轨道到达M点，其速度为vM，由D到M的机械能守恒定律得：

可得：，这显然是不可能的，所以物块不能到达M点

（3）由题意知x＝4t-2t2，物块在桌面上过B点后初速度vB＝4m/s，加速度为：

则物块和桌面的摩擦力：

可得物块和桌面的摩擦系数:

质量m1＝0.4kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点，释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点，由能量守恒可弹簧压缩到C点具有的弹性势能为：

质量为m2＝0.2kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点释放，物块过B点时，由动能定理可得：

可得，

在这过程中摩擦力做功：

由动能定理，B到D的过程中摩擦力做的功：

W2

代入数据可得：W2＝-1.1J

质量为m2＝0.2kg的物块释放后在桌面上运动的过程中摩擦力做的功

即克服摩擦力做功为2.7 J.