2020届河北省衡水中学高三上学期第四次调研考试物理试题
展开河北省衡水中学2020届高三上学期第四次调研考试
物 理
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共8页，满分110分，考试时间
110分钟。
第Ⅰ卷（选择题 共60分）
一、选择题（本题共15小题，每小题4分，共60分。每小题为不定项选择，全部选对的得4分，
选对但不全的得2分，有选错的得0分。在答题纸上将正确选项涂黑）
1．如图所示，小球沿足够长的斜面向上做匀变速直线运动，依次经过四点后到达最高
点。已知，，小球从点运动到点和从点运动到点所用的时间
都是2s，设小球经过两点时的速度大小分别为，则（ ）
A．
B．
C．小球从点运动到点所用时间为2s
D．
2．如图所示，在粗糙的水平地面上放着一左侧截面是半圆的柱状物体，在物体与竖直墙之间
放置一光滑小球，整个系统处于静止状态。现用水平力拉着物体缓慢向右移动一小段距
离后，系统仍处于静止状态，在此过程中，下列判断正确的是 ( )
A．小球对物体的压力逐渐增大
B．小球对物体的压力逐渐减小
C．拉力逐渐减小
D．墙面对小球的支持力先增大后减小
3．如图所示，吊篮、物体、物体的质量均为，两物体分别固定在竖直弹簧两端，弹簧的
质量不计，整个系统在轻绳悬挂下处于静止状态，现将悬挂吊篮的轻绳剪断
在轻绳刚被剪断的瞬间（ ）
A．物体的加速度大小为
B．物体的加速度大小为
C．吊篮的加速度大小为
D．吊篮与物体间的弹力大小为
4．按照我国整个月球探测活动的计划，在第一步“绕月”工程圆满完成各项目标和科学探测任务后，
第二步“落月”工程也已在2013年以前完成。假设月球半径为，月球表面的重力加速度为，
飞船沿距月球表面高度为的圆形轨道I运动，到达点时，点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ；到达
轨道Ⅱ的近月点再次点火进入月球近月圆轨道Ⅲ绕月球做圆周运动。下列判断正确的是（ ）
A．飞船在轨道I上的运行速率为
B．飞船在点点火变轨时，动能增大
C．飞船在点变轨完成后向点运行的过程中机械能增大
D．飞船在轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为
5．如图所示，内壁光滑、半径大小为的圆形轨道竖直固定在水平桌面上，一个质量为的小球在轨道内做圆周运动且恰好能通过轨道最高点。以桌面为参考平面，不计空气阻力，重力加速度为。则在小球运动过程中，其机械能动能、向心 力速度大小的平方的大小随距桌面高度的变化图像正确的是（ ）
6．如图所示，长度为的轻杆上端连着一质量为的小球（可视为质点），杆的下端用铰链固定在水平面上的点。置于同一水平面上的立方体恰与小球接触，立方体的质量为。施加微小扰动，使杆向右倾倒，各处摩擦均不计，而小球与立方体刚脱离接触的瞬间，杆与地面间的夹角恰为，重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A．小球与立方体刚脱离接触的瞬间与立方体的速率之比为
B．小球与立方体刚脱离接触的瞬间，立方体的速率为
C．小球落地时速率为
D．小球、立方体质量之比为1:4
7．如图所示，水平转台上有一个质量为的物块，用长为的细线将物块连接在转轴上，细线与
竖直转轴的夹角为，此时细线中张力为零，物块与转台间的动摩擦因数为，最大
静摩擦力等于滑动摩擦力，物块随转台由静止开始缓慢加速转动，则下列说法正确的是 ( )
A．转台一开始转动，细线立即绷直对物块施加拉力
B．当细线中出现拉力时，转台对物块做的功为
C．当物体的角速度为时，转台对物块的支持力为零
D．当转台对物块的支持力刚好为零时，转台对物块做的功为
8．如图所示，半径为的光滑圆环固定在竖直平面内，是圆环相互垂直的两条直径，
两点与圆心等高。一质量为的光滑小球套在圆环上，一根轻质弹簧一端连在小球上，另一端通过转轴固定在点，点在圆心的正下方处。小球从最高点由静止开始沿逆时针方向下滑，已知弹簧的原长为弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g。下列说法正确的是
A．小球运动到点时的速度大小为
B．弹簧长度等于时，小球的机械能最大
C．小球运动到点时重力的功率为
D．小球在两点时对圆环的压力差为
9．如图所示，一竖直放置的轻弹簧，一端固定于地面，一端与质量为3 kg的物体固定在一起，质量为lkg的物体放在物体上。现两物体正一起竖直向上运动，当两物体分离后，物体上升0.2 m到达最高点，此时物体速度方向向下，弹簧恢复原长。则在两物体分离至物体到达
最高点的这一过程中，下列说法正确的是（取）（ ）
A．两物体分离时物体的加速度为
B．弹簧的弹力对物体做功为零
C．弹簧的弹力对物体的冲量的大小为6N·s
D．物体动量的变化量为0
10．如图所示，光滑的水平杆上套有一质量为1 kg、可沿杆自由滑动的滑块，滑块下方通过一根长为1m的轻绳悬挂着质量为0.99 kg的木块。开始时滑块和木块均静止。现有质量为10 g的子弹以500 m/s的水平速度击中木块并留在其中，子弹与木块间的作用时间极短，取。下
列说法正确的是（ ）
A．滑块的最大速度为5 m/s
B．子弹和木块摆到最高点时速度为零
C．子弹和木块摆起的最大高度为0. 625 m
D．当子弹和木块摆起高度为0.4 m时，滑块的速度为1 m/s
11．如图所示，三球的质量分别为三个小球从同一高度同时出发，其中球有水平向右的初速度,小球由静止释放。三个小球在同一竖直平面内运动，小球与地面之间、小球与小球之间的碰撞均为弹性碰撞，则小球与小球之间最多能发生碰撞的次数为( )
A．1次 B．2次 C．3次 D．4次
12．如图所示，两端开口、内径均匀的玻璃弯管竖直固定，两段水银柱将空气柱封闭在玻璃管左侧的竖直部分，左侧水银柱有一部分在水平管中。若保持温度不变，向右管缓缓注入少量水银，则稳定后 ( )
A．右侧水银面高度差增大
B．空气柱的长度增大
C．空气柱的压强增大
D．左侧水银面高度差减小
13．一定质量的理想气体，从状态到状态，其状态变化过程的体积随温度变化的规律如图所示。已知在状态时气体的体积为，温度为，则气体由状态到状态过程中，下列判断正确的是（ ）
A．气体从外界吸收热量，内能增加
B．气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增多
C．若在状态时气体的体积为，则状态的温度为
D．若气体对外做的功为5J，增加的内能为9J，则气体放出的热量为14 J
14．下列说法中正确的是 ( )
A．封闭容器中的理想气体，若温度不变，体积减半，则单位时间内气体分子在容器壁单位面积上碰撞的次数加倍，气体的压强加倍
B．液体表面张力是液体表面层分子间距离小，分子力表现为斥力所致
C．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能不一定减小
D．导热性能各向同性的固体，可能是单晶体
15．在光滑水平面上有一个内、外壁都光滑的汽缸质量为，汽缸内有一质量为的活塞，已知 ，活塞密封一部分理想气体。现对汽缸施加一个水平向左的拉力（如图甲所示），汽缸的加速度为，封闭气体的压强为，体积为；若用同样大小的力水平向左推活塞（如图乙所示），此时汽缸的加速度为，封闭气体的压强为，体积为。设密封气体的质量和温度不变，则下列选项正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
第Ⅱ卷（非选择题 共50分）
二、非选择题（本题共6小题，共50分）
16.（4分）我们可以用图甲所示装置探究合外力做功与动能改变的关系。将光电门固定在水平轨道的点，平衡摩擦力后，用小桶通过细线拉小车，小车上安装着遮光条并放有若干钩码。现将小车上的钩码逐次移至小桶中，并使小车每次都从同一位置点由静止释放。
(1)用游标卡尺测出遮光条的宽度，记录光电门的示数，从而算出小车通过点的速度。其中游标卡尺测量情况如图乙所示，则读数 cm。
(2)测出小桶质量，以小桶和桶内钩码质量之和为横坐标，小车经过点时相应的速度大小的平方为纵坐标，则图线是 （填正确答案标号）。
17.（6分）某学习小组通过如图甲所示实验装置来验证动量守恒定律。是固定在水平桌面上光滑的斜槽，斜槽末端与水平桌面平行，是气垫导轨，是光电门，是带有小孔的滑块（孔内粘有胶带，小球进入小孔即粘在胶带上），滑块上有一窄挡光片。实验前将斜槽固定在水平桌面上，调整气垫导轨的高度，使滑块小孔与斜槽末端在同一高度处，同时调整气垫导轨水平。多次改变小球的释放高度，得到挡光片通过光电门的时间，作出图像。小球质量为， 滑块总质量为，挡光片宽度为，重力加速度为。
(1)用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，宽度 cm。
(2)只要满足关系式 （用题中所给的物理量符号表示），就可以说明在误差允许范围内碰撞过程动量守恒。
(3)如果图像是一条过原点的 （选填“倾斜直线”或“抛物线”），同样可以验证动量守恒。
18．（8分）如图所示，U形管两臂粗细不等，开口向上，右端封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍，管中装入水银，大气压为76 cmHg。左端开口管中水银面到管口距离为11 cm，且水银面比封闭管内的高4 cm，封闭管内空气柱长为11 cm。现将开口端用小活塞封住，并缓慢推动活塞，使两管液面相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，求：
(1)最终粗管中气体的压强。
(2)活塞移动的距离。
19．（8分）如图所示，倾角为且足够长的斜面上，放着两个相距、质量均为的滑块和滑块，滑块的下表面光滑，滑块与斜面间的动摩擦因数由静止同时释放和，若此后两滑块发生碰撞，碰撞时间极短且为弹性碰撞。已知重力加速度为，求：
(1)两滑块刚释放时各自的加速度大小和。
(2)两滑块第一次相撞后，滑块的速率
(3)从滑块开始运动到两滑块第二次碰撞所经历的时间
20．(10分)如图所示,是放在光滑水平面上的一块木板，木板的质量为,在木板的上表面有两块
质量均为的小木块,它们与木板间的动摩擦因数均为,最初木板静止,两木块
同时以水平向右的初速度和在木板上滑动，木板足够长，始终未滑离木板，重力
加速度为。求：
(1)在木块刚开始运动到木块与木板速度刚好相等的过程中，木块所发生的位移
(2)木块在整个过程中的最小速度的大小
(3)整个过程中，两木块相对于木板滑动的总路程。
21．(14分)如图所示，质量的木板静止在倾角且足够长的固定光滑斜面上，木板下
端上表面与半径的固定的光滑圆弧轨道相切，圆弧轨道最高点与圆心等高。一
质量、可视为质点的滑块以大小为的初速度从长木板顶端沿木板滑下，
已知滑块与木板之间的动摩擦因数，木板每次撞击圆弧轨道时都会立即停下而不反弹，
最终滑块未从木板上端滑出，取。求：
(1)滑块离开圆弧轨道点后上升的最大高度．
(2)木板的最小长度。
(3)木板与圆弧轨道第二次碰撞时损失的机械能。
物理参考答案
一、选择题
1．AD 2．AC 3．D 4．AD 5．CD 6．BD 7．BD
8．BD 9．ABC 10． AC 11．C 12．BD 13．AC
14．ACD 15．A
二、非选择题
16．(1)0.920(2分) (2)B(2分)
17．(1)2.1 50（2分） (2) （2分） (3)倾斜直线（2分）
18．解：(1)设左管横截面积为,则右管横截面积为,以右管封闭气体为研究对象。初状态
（1分）
两管液面相平时有，，解得，此时有端封
闭管内空气柱长 （1分）
气体做等温变化有 （2分）
代入数据解得 （1分）
(2)以左管被活塞封闭气体为研究对象，，
气体做等温变化有,解得 （2分）
活塞移动的距离为（1分）
19．解：(1)对分析得，解得 （1分）
对分析有,解得 （1分）
(2)与的第一次碰撞前的速度,解得
所用时间由，解得
对系统，由动量守恒定律得 （1分）
由机械能守恒得 （1分）
解得, （1分）
(3)碰后，做初速度为0的匀加速运动， 做速度为的匀速直线运动，设再经时间发生
第二次碰撞，则有,
第二次相撞有 （1分）
解得
从开始运动到两滑块第二次碰撞所经历的时间 （1分）
解得 （1分）
20．解：(1)分析可知木块先做匀速直线运动，后做匀加速直线运动；木块一直做匀减速直线运
动，木板做两段加速度不同的匀加速直线运动,直到三者的速度相等为止，设共同速度为,
对三者组成的系统，由动量守恒定律得 （1分）
解得 （1分）
设从开始到三者速度相等这段时间木块所发生的位移为，对木块运用动能定理得到
（1分）
解得 （1分）
(2)设在整个过程中的最小速度为，所用时间为，由牛顿第二定律得减速过程中
的加速度分别为和 （1分）
直到木块和木板的速度相等时，木块的速度达到最小值，即 （1分）
解得
则木块A在整个过程中的速度最小值 （1分）
(3)对整体根据能量守恒可知，从一开始到三者速度相等这个过程中减少的动能转化为了A、B
两木块相对于木板滑动所产生的总内能，则（1分）
又（1分）
解得 （1分）
21．解：(1)由滑块与木板之间的动摩擦因数可知，滑块在木板上匀速下滑，即滑
块到达A点时速度大小依然为，设滑块离开圆弧轨道B点后上升的最大高度为h，
则由机械能守恒定律可得 （2分）
解得（1分）
(2)由机械能守恒定律可得滑块回到木板底端时速度大小为
滑上木板后，木板的加速度大小为
由牛顿第二定律可知 （1分）
滑块的加速度大小为
由牛顿第二定律可知 （1分）
设经过时间后两者共速，共同速度大小为 （1分）
由运动学公式可知（1分）
该过程中木板的位移大小
滑块的位移大小 （1分）
之后一起匀减速运动至最高点，若滑块最终朱从木板上端滑出，则木板的最小长度
，联立解得 （1分）
(3)滑块和木板一起匀减速运动至最商点，然后一起滑下，加速度大小均为
由牛顿第二定律可知 （1分）
一起匀减速向上运动的位移，
木板从最高点再次滑至A点时的速度大小为，由运动学公式可知
（1分）
滑块第三次、第四次到达A点时的速度大小均为，第二次冲上木板，设又经过时间两者共
速，共同速度大小为，由运动学公式可知 （1分）
该过程中木板的位移大小，一起匀减速向上运动的位移
设木板第二次滑至A点时的速度大小为，由运动学公式可知 （1分）
木板与圆弧轨道第二次碰撞时损失的机械能
解得 （1分）
