广东省实验中学2020届高三上学期第一次段考物理试题
展开广东省实验中学2019-2020学年高三上学期第一次段考物理试题
二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14—18题只有一项符合题目要求，第19—21题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3 分，有选错的得0分。
1.舰载机保持牵引力F大小不变在匀速航行的航母上降落时受到阻拦而静止，此时阻拦索夹角θ＝120°，空气阻力和甲板阻力不计，则阻拦索承受的张力大小为( )
A. B. F C. F D. 2F
【答案】B
【解析】
试题分析：如图所示，根据平行四边形定则，每根阻拦索承受的张力大小等于载机牵引力F的大小。
考点：共点力合成
2.一个从地面竖直上抛的物体，它两次经过一个较低点a的时间间隔为，两次经过一个较高点b的时间间隔为，则a、b之间的距离为
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】小球做竖直上抛运动，根据运动时间的对称性得，物体从最高点自由下落到A点的时间为，物体从最高点自由下落到B点的时间为，竖直上抛运动的加速度，由匀变速直线运动的位移公式：可得：最高点到A点的距离为： ，最高点到B点的距离为： ，a点在b点下方，联立解得ab相距，故A正确，BCD错误。
3.如图，质量为m的物体置于倾角为θ的固定斜面上，物体与斜面之间的动摩擦因数为μ，先用平行于斜面的推力F1作用于物体上，使其能沿斜面匀速上滑，若改用水平推力F2作用于物体上，也能使物体沿斜面匀速上滑，则两次力之比为
A. cosθ+μsinθ B. cosθ–μsinθ
C. l+μtanθ D. 1–μtanθ
【答案】B
【解析】
F1作用时，物体的受力情况如图1，根据平衡条件得
F1=mgsinθ+μFN
FN=mgcosθ
解得：F1=mgsinθ+μmgcosθ
F2作用时，物体的受力情况如图2，根据平衡条件得
F2cosθ=mgsinθ+μFN′
FN′=mgcosθ+F2sinθ
解得：
所以 ，故选B．
4.如图所示，轻质弹簧一端系在质量为m的小物块上，另一端固定在墙上. 物块在斜面上静止时，弹黄与竖直方向的夹角为37°，已知斜面倾角θ=37°，斜面与小物块间的动摩擦因数，斜面固定不动. 设物块与斜面间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，cos37°=0. 8，sin37°=0. 6，下列说法正确的是( )
A. 小物块可能只受三个力
B. 斜面对物块支持力可能为零
C. 斜面对物块的摩擦力可能为零
D. 弹簧弹一定处于收缩状态
【答案】D
【解析】
【详解】A.若不受弹簧的压力则木块不可能静止，故物块一定受弹簧的压力，还受重力、斜面支持力和静摩擦力，四个力的作用而平衡，选项A错误；
BC.由于滑块此时受到的摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力，不可能为零，所以斜面对滑块的支持力不可能为零，故BC错误；
D.若要物块静止，应满足μ（mgcos37°+N）≥mgsin37°得：N≥0.4mg；因物体恰好静止，则说明物体受到的弹力垂直斜面向下，即弹簧处于压缩状态，故D正确。
5.如图（a）所示，两段等长细线将质量分别为2m、m的小球A、B悬挂在O点，小球A受到水平向右的恒力F1的作用、小球B受到水平向左的恒力F2的作用，当系统处于静止状态时，出现了如图（b）所示的的状态，小球B刚好位于O点正下方。则F1与F2的大小关系正确的是（ ）
A. F1=4F2 B. F1=3F2 C. F1=2F2 D. F1=F2
【答案】A
【解析】
小球A受到F1水平向右的力，B受到F2的水平向左的力，以整体为研究对象，分析受力如图：
设OA绳与竖直方向的夹角为α，则由平衡条件得：
以B球为研究对象，受力如图。设AB绳与竖直方向的夹角为β，则由平衡条件得：
由几何关系得到：α=β，联立解得：F1=4F2，故选项A正确。
6.如图所示，以8m/s匀速行驶的汽车即将通过路口，绿灯还有2s将熄灭，此时汽车距离停车线18m. 该车加速时最大加速度大小为，减速时最大加速度大小为。此路段允许行驶的最大速度为12.5m/s，下列说法中正确的是
A. 如果立即做匀加速运动，汽车可能以安全速度在绿灯熄灭前通过停车线
B. 如果立即做匀加速运动，在绿灯熄灭前通过停车线汽车一定超速
C. 如果立即做匀减速运动，在绿灯熄灭前汽车一定不能通过停车线
D. 如果距停车线5m处减速，汽车能停在停车线
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.如果立即做匀加速直线运动，t1=2s内的位移
x＝v0t1+a1t12=20m＞18m，
此时汽车的速度为
v1=v0+a1t1=12m/s＜12.5m/s，
汽车没有超速，故A正确、B错误；
CD.如果立即做匀减速运动，速度减为零需要时间
此过程通过的位移为
即刹车距离为6.4m，提前18m减速，汽车不会超过停车线；如果距停车线5m处减速，则会过线，故C正确，D错误。
7.一物体沿一条直线运动，其位移x随时间t变化规律图线为一抛物线，如图所示，c和d已知，由此可知
A. 物体加速度为
B. 物体的初速度为0
C. 物体在c时刻的速度为
D. 物体经过1. 5c时的速度为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB. 设物体的初速度为v0，加速度为a，则根据可得：
，
联立解得
， ，
故A正确，B错误；
C.物体做匀变速直线运动，则c时刻的瞬时速度等于2c时间内的平均速度，即
，
故C正确；
D.物体在1.5c时的速度等于c到2c时间内的平均速度，即
，
故D错误。
8.如图所示，半径为3R的半圆柱体P静止在水平地面上，静止于P上的光滑小圆柱体Q，质量为m，半径为R，此时竖直挡板MN恰好与P、Q相切，下面说法正确的是
A. Q受到P的弹力为
B. Q受到挡板MN的弹力为
C. 若挡板水平向右缓慢移动一小段，P受到地面摩擦力不变
D. 若挡板水平向右缓慢移动一小段，Q受到P的弹力变大
【答案】ABD
【解析】
【详解】A. 由几何关系可知θ=60°，对物体A受力分析，根据平衡条件，得到
N1=mgcot60°=mg
则半圆柱体P和挡板对Q的弹力大小分别为和mg，选项AB正确；
CD.以PQ整体为研究对象，对PQ整体受力分析，受到总重力、挡板MN的支持力N1，地面的支持力N3，地面的静摩擦力f，如图
根据共点力平衡条件，有 f=N1=mgcotθ，使挡板缓慢地平行向右移动，由于θ不断减小，cotθ不断增大，故f不断增大；Q受到P的弹力，则N2变大，选项C错误，D正确。
二、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第22题—第32题为必考题，每个考生都必须作答. 第33—38题为选考题，考生根据要求作答。
9.将两根自然长度相同、劲度系数不同、粗细也不同的弹簧套在一起，看作一根新弹簧，设原粗弹簧（记为A）劲度系数为k1，原细弹簧（记为B）劲度系数为k2，套成的新弹簧（记为C）劲度系数为k3。关于k1、k2、k3的大小关系，同学们作出了如下猜想：
甲同学：和电阻并联相似，可能是
乙同学：和电阻串联相似，可能是k3=k1+k2
丙同学：可能
（1）为验证猜想，同学们设计了如图甲实验。简要实验步骤如下，请完成相应填空。
a．将弹簧A悬挂在铁架台上，用刻度尺测量弹簧A的自然长度L0；
b．在弹簧A的下端挂上钩码，记下钩码的个数n、每个钩码的质量m和当地的重力加速度g，并用刻度尺测量弹簧的长度L1；
c．由F=_______计算弹簧的弹力，由x=L1–L0计算弹簧的伸长量，由计算弹簧的劲度系数；
d．改变__________________，重复实验步骤b、c，并求出弹簧A的劲度系数的平均值k1；
e．仅将弹簧分别换为B、C，重复上述操作步骤，求出弹簧B、C的劲度系数。
（2）图乙是实验得到的图线，由此可以判断_____同学的猜想正确。
【答案】 (1). （1）nmg， (2). 钩码的个数； (3). （2）乙
【解析】
【详解】（1）弹簧的弹力等于n个钩码的重力nmg
多次测量求平均值可以减小误差，所以实验中需要改变钩码的个数以改变弹簧弹力。
（2）由图乙可知，伸长量相同时有，由胡克定律有，即，所以乙同学的猜想是正确的。
10.甲、乙同学在水平桌面上做“研究匀变速直线运动”的实验，甲同学选择用光电门来完成实验，而乙同学选择用打点计时器分析纸带来完成实验。
Ⅰ 甲同学实验步骤如下：
①用米尺测量两光电门之间的距离s；已知遮光片的宽度为d；
②调整轻滑轮，使细线水平；
③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间△tA和△tB，求出加速度a；
④多次重复步骤③，求a的平均值；
回答下列问题：
（1）物块的加速度大小a可用d、s、△tA和△tB表示为a=__________.
（2）如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于____________（填“偶然误差”或“系统误差”）.
II. 乙同学实验时得到一条打下的纸带如图所示，并在其上取了A、B、C、D、E等5个计数点，每相邻两个计数点之间还有4个点，图中没有画出，打点计时器接频率为f的交流电源. 测量已得：d1，d2，d3，d4，则：
（1）物体的加速a=__________（用已有字母表示）
（2）如果当时电网中交变电流的频率是f=51Hz，而做实验的同学并不知道，仍按f=50Hz代入计算，那么加速度的测量值与实际值相比__________（选填：偏大、偏小或不变）
【答案】 (1). (2). 系统误差 (3). (4). 偏小
【解析】
【详解】Ⅰ.（1）[1].滑块通过光电门A时的速度为：
滑块通过光电门B时的速度为：
根据
可得
（2）[2].如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于系统误差.
II.（1）[3].根据匀变速直线运动的推论△x=aT2可以求出加速度的大小，其中T=5×
得：
xCE-xAC=a(2T)2
即小车运动的加速度计算表达式为：
（2）[4].如果在某次实验中，交流电的频率51Hz，f＞50Hz，那么实际打点周期变小，根据运动学公式△x=at2得：真实的加速度值就会偏大，所以测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏小.
11.甲、乙两辆车在同一直轨道上向右匀速行驶，甲车的速度为v1=16m/s，乙车的速度为v2=12m/s，乙车在甲车的前面。当两车相距L=6m时，两车同时开始刹车，从此时开始计时，甲车以a1=2m/s2的加速度刹车，6s后立即改做匀速运动，乙车刹车的加速度为a2=1m/s2，求：
(1)从两车刹车开始计时，甲车第一次追上乙车的时间；
(2)两车相遇次数。
【答案】（1）2s； （2）3次
【解析】
【分析】
假设经过时间t，两车相遇，并且两车均做匀减速运动，列出位移关系式，解出时间，讨论结果；列位移关系方程，求解时间的可能数值，结合实际运动情境分析求解可能的相遇次数．
【详解】(1)在甲减速时，设经时间t相遇,甲和乙的加速度分别为a1、a2，位移分别为s1、s2，则有:
s1=s2+L
联立解得:t1=2 s，t2=6 s
即在甲车减速时，相遇两次，第一次相遇的时间为t1=2 s。
(2)当t2=6 s时，甲车的速度为=4 m/s，乙车的速度为=6 m/s，甲车的速度小于乙车的速度，但乙车做减速运动，设再经Δt甲追上乙，有:
解得:Δt=4 s
此时乙仍在做减速运动，此解成立。
综合以上分析知，甲、乙两车共相遇3次
12.如图所示，质量为m的物块A被轻质细绳系住斜放在倾角为30°的斜面上，物块A与斜面间的动摩擦因数为. 细绳绕过定滑轮O右端固定在天花板上，细绳上一光滑动滑轮O′下方悬挂着重物B，整个装置处于静止状态，此时细绳左右两边与竖直方向的夹角、. 已知重力加速度为g，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。求：
（1）重物B的质量为多少时，A与斜面间恰好没有摩擦力作用？
（2）在满足第（1）问情景时，水平地面对斜面的摩擦力为多大？
（3）要物块A能在斜面上保持静止，求重物B的质量应满足的条件？（斜面此时仍然静止）。
【答案】（1）（2），方向水平向右（3）
【解析】
【详解】根据物体A能静止在斜面上其所可能有向上的运动的趋势，也可能有向下运动的趋势，所以A受的静摩擦力方向可能向上也可能向下，其临界当A与斜面间的摩擦达到最大静摩擦力，再根据平衡条件列方程求解。
（1）受力分析可知：
A与斜面间恰好没有摩擦力作用即f=0，根据平衡条件：
，
解得
，
由B受力平衡可知：
可知：
（2）对斜面体受力分析和平衡条件可知：
（3）如果物体A恰好不上滑，则对A，
平行斜面方向：
垂直斜面方向：
解得：
如果物体A恰好不下滑，摩擦力反向，则对A
平行斜面方向：
垂直斜面方向：
解得：
对物休B，根据平衡条件，有：
故绳子拉力等于物体B的重力，故物体B的质量范围为：
13.一物体作自由落体运动，经过3秒物体落地，则它在最后1s内下落的高度是_________m；物体在下落初的第lm内，第2m内，第3m内的平均速度之比是_________：_________：_________（g取10m/s2）；
【答案】 (1). 25 (2). 1 (3). (4).
【解析】
【详解】[1]. 最后1s内下落的高度是
[2][3][4].根据初速度为零的匀加速运动的规律可知，物体在下落初的第lm内，第2m内，第3m内的时间之比为1：（-1）：（）；则平均速度之比：
。
14.在倾角θ=37°的平直滑道上，一名质量75kg的滑雪运动员由静止开始向下滑行，运动员受到的空气阻力速度成正比，比例系数为k，运动员与滑道间的动摩擦因数为。今测得运动员从静止开始沿滑道下滑的速度-时间图像如图所示，图中的OA直线是t=0时刻速度图线的切线，速度图线末段BC平行于时间轴。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10m/s2。求：
(1)t=0时刻运动员的加速度大小？
(2)动摩擦因数和比例系数K？
【答案】(1)a=4m/s2 (2)=0.25 k=30kg/s
【解析】
【详解】(1)由速度－时间图像可知，物体开始做加速度减小加速直线运动，最后作匀速运动，在t=0时刻，图线切线的斜率即为该时刻的加速度，故有
(2)在t=0时刻，v0=0，由牛顿第二定律可得
最后匀速运动，vm=10m/s，a=0，由平衡关系可得
联立可得
=0.25
k=30kg/s
