甘肃省天水市田家炳中学2020届高三上学期第四次考试物理试题

2019—2020年天水田中高三级第四次考试

物理试题

第Ⅰ卷(共60分)

一、单项选择题(共10小题，每小题4分，共40分｡在每小题给出的4个选项中，只有一项是正确的，选对的得4分，选错或不答的得0分｡)

1.下列说法正确的是（　　）

A. 如果物体做曲线运动，则一定是变速运动

B. 如果物体做变速运动，则一定是曲线运动

C. 如果物体受到的力是变力，则一定做曲线运动

D. 如果物体的速度大小和加速度大小都不变，则一定做直线运动

【答案】A

【解析】

【详解】A、如果物体做曲线运动，则物体速度方向时刻在变，因此一定是变速运动，故A正确；

B、如果物体做变速运动，可能只是大小变化，不一定做曲线运动，故B错误；

C、如果物体受到的力是变力，若方向与运动方向在同一条直线上，可能只是做变速直线运动，不一定是曲线运动，故C错误；

D、如果物体的速度大小和加速度大小都不变，但方向有可能会变，不一定做直线运动，例如匀速圆周运动，故D错误。

2.如图所示的皮带传动装置中，轮B和C同轴，A、B、C分别是三个轮边缘的质点，且其半径RA＝RC＝2RB，则三质点的向心加速度之比aA：aB：aC等于（　　）

A. 4：2：1 B. 2：1：2 C. 1：2：4 D. 4：1：4

【答案】C

【解析】

【详解】由于B轮和A轮是皮带传动，皮带传动的特点是两轮与皮带接触点的线速度的大小与皮带的线速度大小相同，故vA＝vB，∴vB：vA＝1：1；由于C轮和B轮共轴，故两轮角速度相同，即ωC＝ωB，故ωC：ωB＝1：1，由角速度和线速度的关系式v＝ωR可得vC：vB＝RC：RB＝2：1，∴vA：vB：vC＝1：1：2，又因为RA＝RC＝2RB，根据 得：aA：aB：aC＝1：2：4，故选C。

3.一小船在静水中的速度为3m/s，它在一条河宽150m，水流速度为4m/s的河流中渡河，则该小船（　）

A. 能垂直到达正对岸

B. 渡河的时间可能少于50s

C. 以最短时间渡河时，它沿水流方向的位移大小为200m

D. 以最短位移渡河时，位移大小为150m

【答案】C

【解析】

【分析】

由题中“一小船在静水中的速度为3m/s”可知，本题考查船过河的问题，根据速度的分解和合成可解答本题。

【详解】A、由于水流速度大于船的速度，故小船不能垂直到达对岸，故A错误；

B、若小船垂直河的方向过河，时间最短，根据公式

可得最短时间为50s，不可能小于50s，故B错误；

C、因为小船垂直河的方向过河，时间最短，因此在沿河流方向为水流动的距离，根据公式

可知，它沿水流方向的位移大小为200m，故C正确；

D、因为船在静水中速度小于河水流速，根据平行四边形法则求合速度不可能垂直到达河对岸，所以位移一定大于河宽即大于150m，故D错误。

4.某人用绳子通过定滑轮拉物体A，A穿在光滑的竖直杆上，人以速度v0匀速向下拉绳，当物体A到达如图所示位置时，绳与竖直杆的夹角为θ，则物体A实际运动的速度是(　　)

A.  B.

C. v0cos θ D. v0sin θ

【答案】A

【解析】

【详解】将A的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，如图所示，

拉绳子的速度等于A沿绳子方向的分速度，根据平行四边形定则得，实际速度．故A正确，BCD错误。

5.赤道上随地球自转的物体A,赤道上空的近地卫星B,地球的同步卫星C,它们的运动都可以视为匀速圆周运动。分别用a、v、T、ω表示它们的向心加速度、线速度、周期和角速度,下列判断正确的是(   )

A. aA>aB>aC B. vB>vC>vA

C. TA>TB>TC D. ωA>ωC>ωB

【答案】B

【解析】

试题分析：题中涉及三个物体：地球同步卫星C、地球赤道上有一随地球的自转而做圆周运动物体A、绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星B，同步卫星与物体A周期相同，物体A与人造卫星B转动半径相同，同步卫星C与人造卫星B，都是万有引力提供向心力；分三种类型进行比较分析即可．

解：A、同步卫星与物体A周期相同，根据圆周运动公式a=r，得aC＞aA，

同步卫星C与人造卫星B，都是万有引力提供向心力，

所以a=，由于rC＞rB，由牛顿第二定律，可知aB＞aC．故A错误．

B、同步卫星与物体A周期相同，根据圆周运动公式v=，所以vC＞vA，

再由引力提供向心力，，即有v=，因此vB＞vC，故B正确．

C、同步卫星与地球自转同步，所以TC=TA．

根据开普勒第三定律得卫星轨道半径越大，周期越大，故TC＞TB．故C错误；

D、根据周期与角速度的关系式，T=，结合C选项分析，故D错误．

故选：B．

【点评】本题关键要将物体A、人造卫星B、同步卫星C分为三组进行分析比较，最后再综合；一定不能将三个物体当同一种模型分析，否则会使问题复杂化．

6.一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动．其v﹣t图象如图所示．已知汽车的质量为m＝2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，则以下说法正确的是

A. 汽车在前5s内的牵引力为4×103N

B. 汽车在前5s内的牵引力为4.6×103N

C. 汽车的额定功率为60kW

D. 汽车的最大速度为20m/s

【答案】C

【解析】

【详解】由题知，汽车受到的阻力N；

AB.前5s内，由图a=2m/s2，由牛顿第二定律：F-f=ma，得：N=N，故AB错误；

C.t=5s末功率达到额定功率，则有：W=W=60kW； 故C正确；

D.当牵引力等于阻力时，汽车达最大速度，则最大速度m/s，故D错误。

7.从空中以40m/s的初速度水平抛出一重为10N的物体．物体在空中运动3s落地，不计空气阻力，取g=10m/s2，则物体落地前瞬间，重力的瞬时功率为（    ）

A. 300W B. 400W C. 500W D. 700W

【答案】B

【解析】

【详解】重物在竖直方向的分速度为vy=gt=30m/s；重力的功率P=mgvy=300W。故A正确，BCD错误。

【点睛】本题难度较小，公式P=Fv中的v是在F方向上的分速度

8.质量为1kg的物体在外力的作用下从静止开始做直线运动，其加速度随时间的变化如图所示，则（）

A. 第1s内质点动能增加量是4J

B. 第2s内合外力所做的功是2J

C. 第2s末合外力的瞬时功率是3W

D. 0-2s内合外力的平均功率是4.5W

【答案】C

【解析】

【分析】

由题中“质量为1kg的物体在外力的作用下从静止开始做直线运动”可知，本题考查直线运动中能量变化和功率，根据物体运动状态结合牛顿第二定律可分析本题。

【详解】A、由图像可知，在第1秒内加速度恒定，由公式

可得，第1s末速度为2m/s，由动能定理可知，第1s内质点动能增加量为

故A错误；

B、由图像可知，在第2s内加速度恒定，则由公式

可得，第2s末速度为3m/s，再由动能定理可知，第2s内质点合外力做功为

故B错误；

C、由牛顿第二定律可知，第2s末合外力大小为1N，因第2s末速度为3m/s，则第2s末合外力的瞬时功率为

故C正确；

D、由动能定理可知，质点在0~2s内合外力做功为

则0~2s内合外力平均功率为

故D错误。

9.如图所示，光滑水平面上，质量分别为m、M的木块A、B在水平恒力F作用下一起以加速度a向右做匀加速运动，木块间的轻质弹簧劲度系数为k，原长为L0，则此时木块A、B间的距离为：（      ）

A.  B.  C.   D.  

【答案】B

【解析】

试题分析：先以A、B整体为研究对象，加速度为：,再隔离A物体，弹簧的弹力：，则弹簧的长度，故选B。

考点：牛顿第二定律、胡克定律。

【名师点睛】解决本题的关键能够正确地受力分析，根据牛顿第二定律进行求解，掌握整体法和隔离法的运用。

10.摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新型高速列车，如图所示。当列车转弯时，在电脑控制下，车厢会自动倾斜，抵消离心力的作用。行走在直线上时，车厢又恢复原状，就像玩具“不倒翁”一样。它的优点是能够在现有线路上运行，勿须对线路等设施进行较大的改造，而是靠摆式车体的先进性，实现高速行车，并能达到既安全又舒适的要求。运行实践表明：摆式列车通过曲线速度可提高20—40％，最高可达50％，摆式列车不愧为“曲线冲刺能手”。假设有一超高速列车在水平面内行驶，以360km/h的速度拐弯，拐弯半径为1km，则质量为50kg的乘客，在拐弯过程中所受到的火车给他的作用力为（g取10m/s2）

（ ）

A. 500N B. 1000N C. 500N D. 0

【答案】C

【解析】

乘客向心力为,则拐弯过程中所受到的火车给他的作用力为,选C

二、多项选择题部分(共5小题，每小题4分，共20分｡在每小题给出的4个选项中，有多个选项是正确的｡全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分｡)

11.如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对筒壁静止，则（ ）

A. 物体受到3个力的作用

B. 物体所受向心力是物体所受的重力提供的

C. 物体所受向心力是物体所受的弹力提供的

D. 物体所受向心力是物体所受的静摩擦力提供的

【答案】AC

【解析】

【详解】物体受重力、筒壁竖直向上的静摩擦力、筒壁水平方向的弹力，A正确；重力与静摩擦力在竖直方向上，不可能提供向心力，BD错误；弹力指向圆心，提供向心力，C正确。

12.质量为的小球在竖直平面内的圆管轨道内运动，小球的直径略小于圆管的直径，如图所示．已知小球以速度通过最高点时对圆管的外壁的压力恰好为，则小球以速度通过圆管的最高点时()．

A. 小球对圆管的内壁压力等于

B. 小球对圆管的外壁压力等于

C. 小球在最低点对管壁的压力等于

D. 小球在最低点对管壁的压力等于

【答案】AC

【解析】

【分析】

由题中“质量为的小球在竖直平面内的圆管轨道内运动”可知，本题考查圆周运动中合力提供向心力，根据牛顿第二定律和受力分析可解答本题。

【详解】AB、当小球以速度v经过最高点时，根据牛顿第二定律可得

当小球以速度通过圆管的最高点时，根据牛顿第二定律得

解得

负号表示圆管对小球的作用力向上，即小球对圆管的内壁压力等于，故A正确B错误；

CD、若小球到达最低点，根据动能定理可知，在最低点的速度为

解得

因此可得

解得

故C正确，D错误。

13. 一个质量为25kg的小孩从高度为3.0m的滑梯顶端由静止开始滑下，滑到底端时的速度为2.0m/s。取g＝10m/s2，关于力对小孩做的功，以下说法正确的是（ ）

A. 合外力做功50J B. 克服阻力做功500J

C. 重力做功750J D. 支持力做功50J

【答案】AC

【解析】

本题考查功的定义。由动能定理合力做功等于动能的变化量，，A对；由动能定理，，B错；重力做功，C对；支持力与速度垂直不做功，D错；选AC。

14.质量为1.0kg的物体，以某初速度在水平面上滑行，由于摩擦阻力的作用，其动能随位移变化的情况如图所示，有下列判断（g=10m/s2）正确的是（ ）

A. 物体与水平面间的动摩擦因数为0.25

B. 物体与水平面间的动摩擦因数为0.30

C. 物体滑行的总时间是2.0s

D. 物体滑行的总时间是4.0 s

【答案】AD

【解析】

【详解】动能-位移的图像的斜率表示合外力，因此物体所受摩擦力为，因此，A正确B错误；

物体的加速度为

物体运动位移和时间的关系代入数据可得时间为4s，C错误D正确

15. 假设将来人类登上了火星，考察完毕后，乘坐一艘宇宙飞船从火星返回地球时，经历了如图所示变轨过程，则有关这艘飞船的下列说法，正确的是

A. 飞船在轨道I上运动时的机械能大于在轨道II上运动时的机械能

B. 飞船绕火星在轨道I上运动的周期跟飞船返回地面的过程中绕地球以轨道I同样的轨道半径运动的周期相同

C. 飞船在轨道III上运动到P点时的加速度大于飞船在轨道II上运动到P点时的加速度

D. 飞船在轨道II上运动时，经过P点时的速度大于经过Q点时的速度

【答案】D

【解析】

试题分析：因为飞船在轨道I上运动到P点的速度小于在轨道II上运动到P点的速度，所以飞船在轨道I上运动时的机械能小于在轨道II上运动时的机械能，选项A 错误；根据，可知，由于地球的质量好火星的质量不同，所以飞船绕火星在轨道I上运动的周期跟飞船返回地面的过程中绕地球以轨道I同样的轨道半径运动的周期不相同，选项B 错误；根据可知，飞船在轨道III上运动到P点时的加速度等于飞船在轨道II上运动到P点时的加速度，选项C 错误；根据开普勒行星运动第三定律可知，飞船在轨道II上运动时，经过P点时的速度大于经过Q点时的速度，选项D 正确。

考点：万有引力定律；牛顿定律及开普勒行星运动定律。

第Ⅱ卷(共50分)

三、实验题(共14分)

16.某实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系”实验，采用如图甲所示的装置。质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码可以改变弹簧的弹力。在实验过程中进行正确操作并收集实验数据，作出小盘中砝码重力G随弹簧伸长量x变化的关系图象如图乙所示。重力加速度

由图乙可求得该弹簧的劲度系数为______。

由图乙还可求得小盘的质量为______kg，小盘的质量使弹簧劲度系数的测量结果与真实值相比______填“偏大”“偏小”或“不受影响”。

【答案】①；②0.1kg，相同。

【解析】

【分析】

根据“探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系”、“小盘中砝码重力G随弹簧伸长量x变化的关系图象如图乙所示”可知，本题考查探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系的实验利用图像处理实验数据得问题，根据图像的斜率和截距的意义分析解答。

【详解】（1）根据胡克定律△F=kΔx，弹簧的劲度系数：；

（2）由图示图象可知：，

，

应用图象法处理实验数据，小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果比真实值相同，即不受影响；

故答案为：；；不受影响。

【点睛】（1）由图示图象的斜率应用胡克定律可以求出劲度系数；

（2）据图示图象的截距求出质量。根据斜率的意义分析误差。

17.某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验。如图甲为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有细砂的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总重量，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得。

（1）如图乙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50 Hz。根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为________m/s，小车的加速度大小为________m/s2。(结果均保留两位有效数字)

（2）在“探究加速度a与质量m的关系”时，某同学按照自己的方案将实验数据都在坐标系中进行了标注，但尚未完成图象(如图所示)。请继续帮助该同学作出坐标系中的图象___________。

（3）在“探究加速度a与合力F的关系”时，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因:__________

【答案】    (1). 1.6；    (2). 3.2；    (3). ；    (4). 实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够

【解析】

【分析】

（1）根据平均速度等于中间时刻瞬时速度求解B点的速度，根据△x=aT2求解加速度；
（2）图线不通过坐标原点，当F为某一值时，加速度为零，知平衡摩擦力不足．

【详解】①B点的速度等于AC段的平均速度，故，
从纸带上看出，相邻两点间位移之差为一恒量，△x=0.51cm，根据△x=aT2得，
②如图所示：

③从图中可以看出，拉力F增大到一定的值才有加速度，故是没有平衡摩擦力，或者平衡摩擦力不足；

【点睛】本题考查了打点计时器的应用及打出的纸带的处理方法，有利于学生基本知识的掌握，同时也考查了学生对实验数据的处理方法，及试验条件的掌握，平衡摩擦力的方法．

四、计算题(本题共4小题，共36分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤｡只写出最后答案的不能得分｡有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位｡)

18.小球以15m/s的水平初速度向一倾角为37°的斜面抛出，飞行一段时间后，恰好垂直撞在斜面上。（g=10m/s2，sin37o=0.6，cos370=0.8。）求：

（1）小球在空中的飞行时间；   

（2）抛出点距落球点的高度。

【答案】（1）2s（2）20m

【解析】

【分析】

（1）小球垂直撞在斜面上，速度与斜面垂直，将此瞬时速度进行分解，根据水平分速度和角度关系求出竖直分速度，再根据vy=gt求出小球在空中的飞行时间．
（2）根据h=gt2求出抛出点距落地点的高度．

【详解】（1）将球垂直撞在斜面上的速度分解，如图所示，由图可知θ=37°，β=53°
因tanβ=，则t=•tanβ=

（2）抛出点距落地点的竖直高度为：H=gt2=×10×22m=20m

【点睛】解决本题的关键知道垂直撞在斜面上，速度与斜面垂直，将速度分解为水平方向和竖直方向，根据水平分速度可以求出竖直分速度，从而可以求出运动的时间．

19.如图所示，倾角θ=30°的光滑斜面的下端与水平地面平滑连接（可认为物体在连接处速率不变）．一个质量为m的小物体（可视为质点），从距地面h=3.2m高处由静止沿斜面下滑．物体与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.4，重力加速度g=10m/s2，求：

（1）物体沿斜面下滑的加速度a的大小；

（2）物体下滑到达斜面底端A时速度vA大小；

（3）物体在水平地面上滑行的时间t．

【答案】（1）5m/s2（2）8m/s（3）2s

【解析】

试题分析：

（1）物体由静止沿斜面下滑，加速度为a，由牛顿运动定律有mgsinθ=ma1

解得a1=5m/s2

(2)物体由静止沿斜面下滑，经时间t1到达斜面底端速度为v1，则下滑位移为s=

由得

（3）物体滑到地面作减速运动，加速度大小为a2

, a2=4m/s2

经时间t2减速到零,

考点：牛顿第二定律 运动学公式

20.利用航天飞机,宇航员可以到太空维修出现故障的人造地球卫星．已知一颗人造地球卫星在离地高度一定的圆轨道上运行．当航天飞机接近这颗卫星并与它运行情况基本相同时,速度达到了6.4km/s．取地球半径R=6400km，地球表面重力加速度为g=9.8m/s2，求这颗卫星离地面的高度。

【答案】3400Km

【解析】

得：h=3200km

21.如图所示，一个质量为m=10kg的物体，由圆弧轨道上端从静止开始下滑，到达底端时的速度v=2.5m/s，然后沿水平面向右滑动1.0m的距离而停止。已知轨道半径R=0.4m，g=10m/s2，求：

(1)物体滑至轨道底端时对轨道的压力是多大；

(2)物体沿轨道下滑过程中克服摩擦力做了多少功；

(3)物体与水平面间的动摩擦因数μ.

【答案】(1)256.25N(2)8.75J(3)

【解析】

【分析】

由题中“由圆弧轨道上端从静止开始下滑”可知，本题考查圆周运动和动能定理，根据对物体运动过程的分析，利用圆周运动向心力公式和动能定理可解答本题。

【详解】(1)物体在斜石底端时设支持力为N，

解得

根据牛顿第三定律

(2)物体从顶端到底端过程中由动能定理

，

∴克服摩擦力做功为8.75J

(3)物体在水平石上滑行过程中，由动能定理

解得