甘肃省甘谷第一中学2020届高三上学期第四次检测考试物理试题

甘谷一中2019—2020学年高三第四次检测考试物理试题

一、选择题

1.我国的高铁技术在世界处于领先地位，高铁(如图甲所示)在行驶过程中非常平稳，放在桌上的水杯几乎感觉不到晃动。图乙为高铁车厢示意图，A、B两物块相互接触地放在车厢里的水平桌面上，物块与桌面间的动摩擦因数相同，A的质量比B的质量大，车厢在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，A、B相对于桌面始终保持静止，下列说法正确的是(　　)

A. A受到2个力的作用

B. B受到3个力的作用

C. A受到桌面对它向右的摩擦力

D. B受到A对它向右的弹力

【答案】A

【解析】

车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，此时AB均在向右做匀速运动，故AB均只受重力和支持力作用，水平方向没有外力，故水平方向均不受摩擦力，同时AB间也没有弹力作用，故A正确，BCD错误。

2.甲、乙两汽车同一条平直公路上同向运动，其速度–时间图象分别如图中甲、乙两条曲线所示。已知两车在t2时刻并排行驶，下列说法正确的是

A. 两车在t1时刻也并排行驶

B. t1时刻甲车在前，乙车在后

C. 乙车的加速度大小先减小后增大

D. 甲车的加速度大小先增大后减小

【答案】C

【解析】

【详解】AB．已知在t2时刻，两车并排行驶，在t1-t2时间内，甲图线与时间轴围成的面积大，则知甲通过的位移大，可知t1时刻，甲车在后，乙车在前，两车没有并排行驶;故A、B均错误。

CD．图线切线的斜率表示加速度，可知甲车的加速度先减小后增大，乙车的加速度也是先减小后增大;故C正确，D错误。

3.下列说法正确的是

A. 做曲线运动的物体的合力一定是变化的

B. 两匀变速直线运动的合运动一定是曲线运动

C. 做匀速圆周运动的物体的加速度大小恒定，方向始终指向圆心

D. 做平抛运动的物体在相同的时间内速度的变化不同

【答案】C

【解析】

试题分析：物体在恒力作用下可以做曲线运动，如平抛运动，故A错误；当两个互成角度的匀变速直线运动的合力方向与和速度方向在同一直线上时，合运动是直线运动，故B错误；做匀速圆周运动的物体由合外力提供向心力，加速度大小恒定，方向始终指向圆心，故C正确；平抛运动是匀变速曲线运动，根据△可知，在相等的时间内速度变化相同，所以D错误。

考点：向心力、平抛运动

【名师点睛】要知道物体做曲线运动的条件是物体受的合力方向与物体的速度方向不在一条直线上，明确平抛运动和匀速圆周运动的特点。

4.如图所示，对于电场线中的A、B、C三点，下列判断正确的是(　　)

A. A点的电势最低

B. B点的电场强度最大

C. 同一正电荷在A、B两点受的电场力大小相等

D. 同一负电荷在C点具有的电势能比在A点的大

【答案】D

【解析】

根据顺着电场线电势降低，可知A点的电势最高，故A错误；电场线越密，场强越大，B处电场线最疏，电场强度最小，故B错误；A处电场线最密，电场强度最大，同一电荷在A点受到的电场力最大，故C错误；将负电荷从A点移到C点电场力做负功，电势能将增加，所以同一负电荷在C点具有的电势能比在A点的大，故D正确。所以D正确，ABC错误。

5.起跳摸高是学生经常进行的一项体育活动．一质量为m的同学弯曲两腿向下蹲，然后用力蹬地起跳，从该同学用力蹬地到刚离开地面的起跳过程中，他的重心上升了h，离地时他的速度大小为v.下列说法正确的是

A. 起跳过程中该同学机械能增加了mgh

B. 起跳过程中该同学机械能增量为mgh＋mv2

C. 地面的支持力对该同学做的功为mgh＋mv2

D. 该同学所受的合外力对其做的功为mv2＋mgh

【答案】B

【解析】

【详解】AB．由题意可知，从该同学用力蹬地到刚离开地面的起跳过程中，根据动能定理可得：

因此

除重力外的人体内的肌肉做正功为，则该同学机械能增量为，故A错误，B正确。

C．地面的支持力的作用点始终没有动，所以支持力对该同学做功为0；该同学增大的机械能是人体内的肌肉做功；故C错误。

D．由动能定理分析可知，所受的合外力对其做功为，故D错误。

6.在光滑水平面上，原来静止的物体在水平力F作用下，经过时间t后，动量为p，动能为Ek；若该物体在此光滑水平面上由静止出发，仍在水平力F的作用下，则经过时间2t后物体的（　　）

A. 动量为4p B. 动量为p C. 动能为4Ek D. 动能为2Ek

【答案】C

【解析】

根据动量定理：根据动量定理得，Ft=p，F•2t=p1，解得p1=2p，故AB错误；根据牛顿第二定律得：F=ma，解得：，因为水平力F不变，则加速度不变，根据知，时间变为原来的2倍，则位移变为原来的4倍，根据动能定理得，Fx=Ek，Fx1=Ek1，解得Ek1=4Ek，故C正确，D错误。所以C正确，ABD错误。

7.一颗子弹水平射入置于光滑水平面上的木块A并留在其中，A、B用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起，如图所示。则在子弹打击木块A及弹簧被压缩的过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统（    ）

A. 动量守恒，机械能守恒 B. 动量不守恒，机械能守恒

C. 动量守恒，机械能不守恒 D. 无法判定动量、机械能是否守恒

【答案】C

【解析】

对子弹、两木块和弹簧组成的系统在水平方向上所受合外力为零，则系统的动量定恒，但子弹击中木块的过程中，克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能，机械能不守恒，C正确。

8.高空坠物极易对行人造成伤害．若一个50g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下，与地面的碰撞时间约为2ms，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为

A. 103N B. 102N C. 10N D. 1N

【答案】A

【解析】

【详解】每层楼高约为3m，鸡蛋下落总高度

h=(25-1)×3m=72m

自由下落的时间为

与地面的碰撞时间约为t2=2ms=0.002s，

对运动的过程,取向下为正,根据动量定理可得：

mg(t1+t2)-Ft2=0

解得冲击力

F=950N≈103N

故选A。

9.汽车甲和汽车乙质量相等,以相等速度率沿同一水平弯道做匀速圆周运动,甲车在乙车的外侧.两车沿半径方向受到的摩擦力分别为Ff甲和Ff乙,以下说法正确的是

A. Ff甲小于Ff乙 B. Ff甲等于Ff乙

C. Ff甲大于Ff乙 D. Ff甲和Ff乙大小均与汽车速率无关

【答案】A

【解析】

由于摩擦力提供汽车做匀速圆周运动的向心力,由Ff=,得在速率一定的情况下,半径越大,向心力越小,即Ff甲 <Ff乙,同一半径下速率大向心力大.

10.A球的质量是m，B球的质量是2m，它们在光滑的水平面上以相同的动量运动．B在前，A在后，发生正碰后，A球仍朝原方向运动，但其速度是原来的一半，碰后两球的速度比vA′：vB′为（　　）

A. 2：3

B. 1：3

C. 2：1

D. 1：2

【答案】A

【解析】

试题分析：碰撞过程遵守动量守恒，根据动量守恒定律和已知条件，列式求出碰后B的速率，即可求得速率之比．

设碰撞前A的速率为．碰后A的速率为①，以A初速度方向为正，根据动量守恒定律得，解得②，由①：②得，故A正确．

11.我国新研制的隐形战机歼－20已经开始挂弹飞行．在某次试飞中，由静止开始加速，当加速度a不断减小至零时，飞机刚好起飞，则此过程中飞机的(　　)

A. 速度不断增大，位移不断减小

B. 速度不断增大，位移不断增大

C. 速度增加越来越快，位移增加越来越慢

D. 速度增加越来越慢，位移增加越来越快

【答案】BD

【解析】

【详解】飞机做加速运动，加速度方向与速度方向相同，加速度减小，速度增大，且由于从静止开始加速，即速度方向和位移方向相同，故位移不断增大，A错误B正确；因为加速度逐渐减小，可知速度增加得越来越慢，当加速度减小到零，速度最大；由于速度一直增大，故位移增大的越来越快，C错误D正确．

12.如图所示，匀强电场的方向与长方形bcd所在的平面平行，b＝ad。电子从a点运动到b点的过程中电场力做的功为4.5eV；电子从a点运动到d点的过程中克服电场力做的功为4.5eV。以a点的电势为电势零点，下列说法正确的是

A. b点的电势为4.5eV

B. c点的电势为3V

C. 该匀强电场的方向是由b点指向a点

D. 该匀强电场的方向是由b点垂直指向直线ac

【答案】AD

【解析】

A．电子从a点运动到b点电场力做的功，又，所以，故A正确；  

B．电子从a点运动到d点电场力做的功，所以；

匀强磁场中，ad与bc平行且相等，所以 ，，故B错误；

C．因为a点和c点电势相等，ac是一条等势线，沿电场线方向电势降低，该匀强电场的方向是由b点垂直指向直线ac，故C错误，D正确。

故选：AD。

13.有a、b、c、d四地球卫星，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，方向均与地球自转方向一致，各卫星排列位置如图所示，则

A. 卫星a的向心加速度近似等于重力加速度g

B. 在相同时间内卫星b转过的弧长最长

C. 卫星c的速度一定比卫星d的速度大

D. 卫星d的角速度比卫星c的角速度大

【答案】BC

【解析】

【详解】A. 地球同步卫星的角速度与地球自转的角速度相同，则知a与c的角速度相同，根据a=ω2r知，c的向心加速度大于a的向心加速度。

由，得g=，可知卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则地球同步卫星c的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度约为g，故a的向心加速度小于重力加速度g.故A错误；

BC. 由，得，则知卫星的轨道半径越大，线速度越小，所以b的线速度最大，在相同时间内转过的弧长最长。故B正确，C正确；

D. 由，得，则知卫星的轨道半径越大，角速度越小，所以卫星d的角速度比卫星c的角速度小，故D错误。

故选：BC

14.质量分别为2kg和3kg的物块A、B放在光滑水平面上并用轻质弹簧相连，如图所示，今对物块A、B分别施以方向相反的水平力F1、F2，且F1＝20 N、 F2＝10 N，则下列说法正确的是 (     )

A. 弹簧的弹力大小为16N

B. 如果只有F1作用，则弹簧的弹力大小变为12N

C. 若把弹簧换成轻质绳，则绳对物体拉力大小为零

D. 若F1＝10 N、 F2＝20 N，则弹簧的弹力大小不变

【答案】AB

【解析】

两物体一起向左做匀加速直线运动，对两个物体整体由牛顿第二定律有: F1-F2=（mA+mB）a
再对物体A受力分析，运用牛顿第二定律，得到：F1-F=mAa
联立两式解得：F=16N．故A正确．如果只有F1作用，整体向左匀加速运动，则有：
对B研究得：弹簧弹力大小为，故B正确．
若把弹簧换成轻质绳，同理根据牛顿第二定律列式得到绳对物体的拉力大小也是16N，故C错误．若F1=10N、F2=20N，则F1-F2=（mA+mB）a；再对物体B受力分析，运用牛顿第二定律，得到：F2-F=mBa，联立解得：F=14N．故D错误．故选AB.

15.如图甲所示，光滑平台上的物体A以初速度v0滑到上表面粗糙的水平小车B上，车与水平面间的动摩擦因数不计，图乙为物体A与小车B的v-t图象，由此可知

A. 小车上表面长度

B. 物体A与小车B的质量之比

C. 物体A与小车B上表面的动摩擦因数

D. 小车B获得的动能

【答案】BC

【解析】

【详解】A．由图象可知，A和B最终以共同速度v1匀速运动，则不能确定小车上表面长度，故A错误；

B．由动量守恒定律得：

解得：

故可以确定物体A与小车B的质量之比，故B正确；

C．由图象可以知道A相对小车B的位移为两者的位移之差：

根据能量守恒得：

根据所求的质量关系，可以解出动摩擦因数，故C正确；

D．由于只知两车的质量比值而小车B的质量无法求得，故不能确定小车B获得的动能，故D错误。

二、实验题

16.用图所示装置做“探究功与速度变化的关系”实验时，除了图中已给出的实验器材外，还需要的测量工具有（   ）

A. 秒表

B 天平

C. 刻度尺

D. 弹簧测力计

【答案】C

【解析】

打点计时器本身就是一种计时仪器，故不需要秒表，A错误；根据实验原理可知实验中需要刻度尺测量打点之间的距离，计算物体的速度，C正确；橡皮筋对小车做的功记为W．当我们用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时，橡皮筋对小车做功为2W，3W…小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出，然后做出W和v的相关图像，从图中直接观察，故不需要弹簧测力计，和天平，BD错误．

17.用图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验时，有以下操作，其中不正确的是        （填字母）

A. 将打点计时器的两个限位孔调节到同一竖直线上

B. 先放手让纸带和重物下落，再接通电源开关

C. 使重物靠近打点计时器

D. 所选择的纸带最开始两点间的距离应接近2mm

【答案】B

【解析】

【详解】A．将打点计时器的两个限位孔调节到同一竖直线上，可以减小纸带运动过程中的摩擦力，故A正确，故A项不合题意；

BC．手提纸带应使重物靠近打点计时器，可以提高纸带使用率，做实验时，应先接通电源，再释放纸带，故B错误，C正确，B项符合题意，C项不合题意；

D．如果为自由落体运动，则有：

知所选择的纸带最开始两点间的距离应接近2mm，故D正确，D项不合题意。

18.如图是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为抛出点。在轨迹上任取两点A、B，分别测得A点的纵坐标为y1=4.90cm、B点的纵坐标为y2=44.10cm，A、B两点间的水平距离Δx=40.00cm.g取9.80m/s2，则平抛小球的初速度v0为_______m/s.（结果保留两位有效数字）。

【答案】2.0

【解析】

【详解】[1]已知条件为y1=4.90cm=0.049m、y2=44.10cm=0.441m，Δx=40.00cm=0.4m,

根据平抛的竖直方向为自由落体运动，有：

得：

由

得：

平抛的水平方向为匀速直线运动，有：

19.如图所示为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置示意图．已知a、b小球的质量分别为ma、mb，半径分别是ra、rb，图中P点为单独释放a球的落点的平均位置，M、N是a、b小球碰撞后落点的平均位置．

（1）本实验必须满足的条件是________．

A．斜槽轨道必须是光滑的

B．斜槽轨道末端的切线水平

C．入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速度释放

D．入射球与被碰球满足ma＝mb，ra＝rb

（2）为了验证动量守恒定律，需要测量OP间的距离x1，还需要测量的物理量有______、______(用相应的文字和字母表示)．

（3）如果动量守恒，需满足的关系式是__________(用装置图中的字母表示)．

【答案】    (1). BC    (2). OM间的距离x2    (3). ON间的距离x3    (4).

【解析】

【详解】(1)[1]A．“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求；故A错误；

B．要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确;

C．要保证碰撞前的速度相同，入射球每次都要从斜槽的同一位置无初速度释放，故C正确；

D．为防止两球碰撞后入射球不反弹，需要：ma＞mb;而为了两球发生对心正碰，需要两球的半径相等，即：ra=rb，故D错误；

(2)[2][3]要验证动量守恒定律定律，即验证：

小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得：

得：

因此实验需要测量：测量OP间的距离x1，OM间的距离x2，ON间的距离x3；

(3)[4]由上分析可知，实验需要验证：

用装置图中的字母表示为：

三、计算题

20.如图所示为一滑梯的实物图,滑梯的斜面段长度L=5.0m,倾角θ=37°,水平段与斜面段平滑连接。某小朋友从滑梯顶端由静止开始滑下,经斜面底端后水平滑行一段距离,停在滑道上。已知小朋友质量为20kg,小朋友与滑梯轨道间的动摩擦因数μ=0.3,不计空气阻力。(sin37°=0.60,cos 37°=0.80,g取10m/s2)。求

（1）小朋友沿滑梯下滑时所受摩擦力的大小；

（2）小朋友滑到斜面段底端时的速度大小.

【答案】（1）48N （2）6m/s

【解析】

【详解】(1)小朋友在滑梯的斜面段滑行时所受的摩擦力大小为：

Ff=μmgcosθ=48N

(2)小朋友在斜面段滑行时,由牛顿第二定律，得：

mgsinθ-μmgcosθ=ma

解得：

a=3.6 m/s2

由运动学公式得：

v2=2aL

解得小朋友滑至斜面段底端时的速度大小为

21.如图所示是公路上的“避险车道”，车道表面是粗糙的碎石，其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险．质量m=2.0×103kg的汽车沿下坡行驶，当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力，此时速度表示数v1=36km/h，汽车继续沿下坡匀加速直行l=350m、下降高度h=50m时到达“避险车道”，此时速度表示数v2=72km/h．

（1）求从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量；

（2）求汽车在下坡过程中所受的阻力；

（3）若“避险车道”与水平面间的夹角为17°，汽车在“避险车道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍，求汽车在“避险车道”上运动的最大位移（sin17°≈0.3）．

【答案】（1）从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量是3.0×105J；

（2）汽车在下坡过程中所受的阻力是2.0×103N．

（3）汽车在“避险车道”上运动的最大位移是33.3m．

【解析】

试题分析：（1）已知汽车的质量、初速度和末速度，汽车动能的变化量等于末动能减至初动能，由动能的计算式解答．

（2）对于下坡过程，据动能定理求汽车所受的阻力．

（3）对于汽车在“避险车道”上运动的过程，运用动能定理求最大位移．

解：（1）从发现刹车失灵至到达“避险车道”的过程汽车动能的变化量为：

△Ek=

已知v1=36km/h=10m/s，v2=72km/h=20m/s，m=2.0×103kg代入上式解得：△Ek=3.0×105J

（2）由动能定理得：mgh﹣Ffl=△Ek，

代入数据解得：Ff=2.0×103N

（3）设向上运动的最大位移为s．由动能定理得：

﹣（mgsin17°+3Ff）s=0﹣

代入数据解得：s=33.3m

答：（1）从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量是3.0×105J；

（2）汽车在下坡过程中所受的阻力是2.0×103N．

（3）汽车在“避险车道”上运动的最大位移是33.3m．

【点评】涉及力在空间效果要优先考虑动能定理，第2、3两小题也可以根据牛顿第二定律和运动学规律结合解答，关键是求加速度．

22.如图所示，AB 为光滑水平面，BC部分位于竖直平面内半径为R的半圆轨道，B点是最低点，C点是最高点，C点切线水平方向，圆管截面半径r<<R。有一个质量m的a球以水平初速度向右运动碰撞到原来静止在水平面上的质量为3m的b球，两球发生对心碰撞，碰撞时间极短，并且碰撞时没有能量损失，碰撞后b球顺利进入光滑圆管（B点无能量损失，小球的半径比圆管半径r略小），它经过最高点C后飞出，最后落在水平地面上的A点，已知AB的距离为2R。已知重力加速度为g。求：

（1）小球b运动到C点时对轨道的压力；

（2）碰后小球a的速度为多少。

【答案】（1）0；（2），方向向左；

【解析】

（1）b球从C点做平抛运动，则水平方向：

X=2R=vct ①        

竖直方向：  ②

由①②方程得 ③

在C点根据牛顿第二定律得   ④

由③ ④得N=0，由牛顿第三定律知小球对轨道的压力也为0；⑤

（2）b球从B到C，由机械能守恒得

   ⑥

得vB= ⑦

a球与b球发生完全弹性碰撞：

…⑧

…⑨        

由⑦⑧⑨ 得：，……⑩

所以碰后a的速度大小为，方向向左…