黑龙江省哈尔滨市第六中学2020届高三上学期第一次调研考试物理试题

哈六中2019-2020学年度上学期

高三学年第一次调研考试 物理 试卷

一、选择题：本题共15小题，每小题4分，共60分。在每小题给出的四个选项中，第1～10题只有一项符合题目要求，第11～15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，有选错的得0分。

1.如图，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内。套在大环上质量为m的小环（可视为质点），从大环的最高处由静止滑下。重力加速度大小为g，当小环滑到大环的最低点时，大环对轻杆拉力的大小为（      ）

A. （M＋2m）g B. （M＋3m）g

C. （M＋4m）g D. （M＋5m）g

【答案】D

【解析】

【详解】小环在最低点时，根据牛顿第二定律得：

可得：

小环从最高到最低，由动能定理，则有

对大环分析，有：

A.（M＋2m）g.故选项A不符合题意.   

B.（M＋3m）g.故选项B不符合题意.

C.（M＋4m）g.故选项C不符合题意.   

D.（M＋5m）g.故选项D符合题意.

2.如图，在竖直平面内有一半圆形轨道，圆心为O。一小球（可视为质点）从与圆心等高的圆形轨道上的A点以速度v0水平向右抛出，落于轨道上的C点。已知OC连线与OA的夹角为θ，重力加速度为g，则小球从A运动到C的时间为（      ）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】由图，根据几何关系可知，AC水平方向的夹角为

根据位移间的关系可得：

可得：

A. .故选项A符合题意.

B. .故选项B不符合题意.   

C. .故选项C不符合题意.   

D. .故选项D不符合题意.

3.在实验操作前应该对实验进行适当的分析。研究平抛运动的实验装置示意如图。小球每次都从斜槽的同一位置无初速度释放，并从斜槽末端水平飞出。改变水平板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛，将水平板依次放在如图1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距。若三次实验中，小球从跑出点到落点的水平位移依次是x1，x2，x3，机械能的变化量依次为△E1，△E2，△E3，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是

A. x2-x1=x3-x2，△E1=△E2=△E3

B. x2-x1>x3-x2，△E1=△E2=△E3

C. x2-x1>x3-x2,，△E1<△E2<△E3

D. x2-x1<x3-x2，△E1<△E2<△E3

【答案】B

【解析】

【详解】因为平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，下落的速度越来越快，则下落相等位移的时间越来越短，水平方向上做匀速直线运动，所以x2﹣x1＞x3﹣x2，因为平抛运动的过程中，只有重力做功，所以机械能守恒，则，△E1=△E2=△E3．故B正确，A、C、D错误．

【点睛】解决本题的关键是知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式进行分析．

4.某人造地球卫星因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道会慢慢改变，每次测量中卫星的运动可近似看作圆周运动。某次测量卫星的轨道半径为，后来变为，以、表示卫星在这两个轨道上的动能，、表示卫星在这两个轨道上绕地球运动的周期，则（  ）

A.

B.

C.

D.

【答案】C

【解析】

【详解】试题分析：根据得：，因轨道半径会逐渐减小，所以速度增大，动能增大，因此

根据得：，因为轨道半径会逐渐减小，所以周期减小，故T1＞T2，故选C。

考点：万有引力定律的而应用

【名师点睛】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力，列出表达式；会根据该规律判断线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系。

5. 据媒体报道,嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道,轨道高度200 km,运用周期127分钟。若还知道引力常量和月球平均半径,仅利用以上条件不能求出的是

A. 月球表面的重力加速度 B. 月球对卫星的吸引力

C. 卫星绕月球运行的速度 D. 卫星绕月运行的加速度

【答案】B

【解析】

试题分析：绕月卫星绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、月球质量为M，有地球表面重力加速度公式联立①②可以求解出：即可以求出月球表面的重力加速度；由于卫星的质量未知，故月球对卫星的吸引力无法求出；由可以求出卫星绕月球运行的速度；由可以求出卫星绕月运行的加速度；依此可推出ACD都可求出，即不可求出的是B答案 ，故选B．

考点：万有引力定律的应用

6.图为一空间探测器的示意图,P1、P2、P3、P4是四个喷气式发动机,P1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行,P2、P4的连线与y轴平行．每台发动机开动时,都能向探测器提供推力,但不会使探测器转动．开始时,探测器以恒定的速率v0向正x方向平动．要使探测器改为向正x偏负y60°的方向以原来的速率v0平动,则可（ ）

A. 先开动P1适当时间,再开动P4适当时间

B. 先开动P3适当时间,再开动P2适当时间

C. 开动P4适当时间

D. 先开动P3适当时间,再开动P4适当时间

【答案】A

【解析】

试题分析：先开动P1适当时间，探测器受到的推力沿-x轴方向，探测器沿+x轴减速运动，再开动P4适当时间，又产生沿-y轴方向的推力，探测器的合速度可以沿正x偏负y60°的方向，并以原来的速率v0平动，故A正确．先开动P3适当时间，探测器受到的推力沿+x轴方向，将沿+x轴加速运动，再开动P2适当时间，又产生沿+y轴方向的推力，探测器的合速度沿第一象限．故B错误．先开动P4适当时间，探测器受到的推力沿-y轴方向，将获得沿-y轴的速度，沿x轴方向的速率不变，速度大于v0．故C错误．先开动P3适当时间，探测器受到的推力沿+x轴方向，将沿+x轴加速运动，速率大于v0．再开动P4适当时间，探测器又受到的推力沿-y轴方向，将获得沿-y轴的速度，合速度大于v0．故D错误．故选A。

考点：运动的合成

【名师点睛】此题是关于运动的合成问题；本题关键分析探测器的受力情况来分析其运动情况，运用运动的合成法分析；注意物体在两个不同方向上的运动是相互独立、互补影响的；两个分运动同时进行或者先后进行效果是一样的．

7.从地面以60°的抛射角抛出一个质量为m的小球，其到达最高点时动能为Ek。不考虑空气阻力，取地面处物体的重力势能为零，则小球在离地面高h处的机械能为（      ）

A. 4Ek B. 3Ek

C. Ek＋mgh D. 3Ek＋mgh

【答案】A

【解析】

【详解】由动能公式可知，最高点处的速度

因水平方向不受外力，故水平速度不变，则由运动的合成与分解可知，抛出点的速度

在水平面上物体的机械能为：

由于只有重力做功，故机械能守恒；小球在h高处的机械能仍为4Ek。

A. 4Ek.故选项A符合题意.

B. 3Ek.故选项B不符合题意.

C. Ek＋mgh.故选项C不符合题意.

D. 3Ek＋mgh.故选项D不符合题意.

8.如图所示，密度为ρ、边长为a的正立方体木块漂浮在水面上（h为木块在水面上的高度）。现用竖直向下的力F将木块按入水中，直到木块上表面刚浸没，则此过程中木块克服浮力做功为（已知水的密度为ρ0、重力加速度为g）（      ）

A. ρa3gh B. a3gh（ρ＋ρ0）

C. ρ0a2gh（a－h） D. a2gh（a－h）（ρ＋ρ0）

【答案】B

【解析】

【详解】木块漂浮在水面上时有：

木块上表面刚浸没时受到的浮力为：

浮力做的功为：

A. ρa3gh.故选项A不符合题意.   

B. a3gh（ρ＋ρ0）.故选项B符合题意.

C. ρ0a2gh（a－h）.故选项C不符合题意.   

D. a2gh（a－h）（ρ＋ρ0）.故选项D不符合题意.

9.水平转台上有质量相等的A、B两小物块，两小物块间用沿半径方向的细线相连，两物块始终相对转台静止，其位置如图所示(俯视图)，两小物块与转台间的最大静摩擦力均为，则两小物块所受摩擦力、随转台角速度的平方()的变化关系正确的是

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

当转台的角速度比较小时，A、B物块做圆周运动的向心力由静摩擦力提供，随着角速度增大，由知向心力增大，由于B物块的转动半径大于A物块的转动半径，B物块的静摩擦力先达到最大静摩擦力，角速度再增大，则细线上出现张力，角速度继续增大，A物块受的静摩擦力也将达最大，这时A物块开始滑动．

【详解】当转台的角速度比较小时，A、B物块做圆周运动的向心力由静摩擦力提供，随着角速度增大，由知向心力增大，此时A、B的摩擦力与成正比。由于B物块的转动半径大于A物块的转动半径，B物块的静摩擦力先达到最大静摩擦力，此后绳子出现张力，B的摩擦力不变，而A的摩擦力继续增大，但不与成正比了，故A错误，B正确；刚开始转动时，由于加速度较小，AB物块做圆周运动的向心力由静摩擦力提供，绳子没有张力，当B物块的静摩擦力达到最大静摩擦力后，绳子出现张力，直到A开始滑动前，B所受的静摩擦力一直为最大值，故CD错误。故选B。

【点睛】本题的关键是抓住临界状态，隔离物体，正确受力分析，根据牛顿第二定律求解．

10.在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低。如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些，汽车的运动可看作是做半径为R的圆周运动。设内、外路面高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L。已知重力加速度为g，要使车轮与路面之间的横向摩擦力（即垂直于前进方向）等于零，则汽车转弯时的车速应等于（      ）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】设路面的斜角为θ，作出汽车的受力图，如图

根据牛顿第二定律，得

又由几何知识得到

联立解得

A. .故选项A符合题意.   

B. .故选项B不符合题意.

C. .故选项C不符合题意.   

D. .故选项D不符合题意.

11. 设想人类开发月球，不断把月球上的矿藏搬到地球上，假定经过长时间开发后，地球仍可看作是均匀的球体，月球仍沿开发前的圆周轨道运动，则与开发前相比（ ）

A. 地球与月球间的万有引力将变大 B. 地球与月球间的万有引力将变小

C. 月球绕地球运动的周期将变长 D. 月球绕地球运动的周期将变短

【答案】BD

【解析】

试题分析：设月球质量为m，地球质量为M，月球与地球之间的距离为r，根据万有引力定律得：地球与月球间的万有引力,由于不断把月球上的矿藏搬运到地球上，所以m减小，M增大．由数学知识可知，当m与M相接近时，它们之间的万有引力较大，当它们的质量之差逐渐增大时，m与M的乘积将减小，它们之间的万有引力值将减小，故A错误，B正确．假定经过长时间开采后，地球仍可看作是均匀的球体，月球仍沿开采前的圆周轨道运动（轨道半径r不变），根据万有引力提供向心力得：得，随着地球质量的逐步增加，M将增大，将使月球绕地球运动周期将变短．故C错误，D正确．故选BD。

考点：考查了万有引力定律和牛顿运动定律的应用

点评：比较一个物理量大小或变化，我们应该把这个物理量先表示出来，再进行比较．向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用．

12.如图所示，将一质量m＝1.0 kg的物体P用两根长度均为l＝0.5 m，且不可伸长的细线1、2系于竖直杆上相距也为l＝0.5 m的A、B两点。现使物体P随杆一起从静止开始转动，重力加速度g取10 m／s2，则在角速度ω由零逐渐增大的过程中，有（      ）

A. 细线1的拉力与ω2成正比

B. 当角速度ω＝2rad/s时，细线2刚好伸直无拉力

C. 当细线2刚好伸直时，物体P的机械能增加了6.25 J

D. 随着角速度ω的增加，细线2对物体P的拉力将大于细线1对物体P的拉力

【答案】BC

【解析】

【详解】A.当ω较小时，AP绳在水平方向的分量可以提供向心力，此时BP绳没有力，设绳1与竖直方向的夹角为θ，绳2与竖直方向的夹角为α，对物体P进行受力分析，根据向心力公式则有：

TAPcosθ＝mg

TAPsinθ＝mω2lsinθ

当ω较小时，细线1的拉力与角速度ω2成正比；当ω增加到某值时，AP绳在水平方向的分量不足以提供向心力，此时绳子BP有力的作用，

TAPcosθ＝mg+TBPcosα

TAPsinθ+TBPsinα＝mω2r

当ω较大时，细线1的拉力与角速度ω2不是成正比.故选项A不符合题意.

B、由于A、B、P三点之间的距离都是0.5m，可知，当BP恰好拉直时，θ＝60°，联立可得：

解得：

即当角速度时，细线2刚好伸直无拉力.故选项B符合题意.

C.当BP恰好拉直时，P的高度升高：

h＝l﹣lcosθ＝0.5﹣0.5×cos60°＝0.25m

P的线速度：

P增加机械能：

故选项C符合题意.

D.当BP恰好拉直后，由上可知，细线2对物体P的拉力不可能大于细线1对物体P的拉力.故选项D不符合题意.

13. 如图所示，质量相等的甲、乙两小球从一光滑直角斜面的顶端同时由静止释放，甲小球沿斜面下滑经过a点，乙小球竖直下落经过b点，a、b两点在同一水平面上，不计空气阻力，下列说法中正确的是(　　)

A. 甲小球在a点的速率等于乙小球在b点的速率

B. 甲小球到达a点的时间等于乙小球到达b点的时间

C. 甲小球在a点的机械能等于乙小球在b点的机械能(相对同一个零势能参考面)

D. 甲小球在a点时重力的功率等于乙小球在b点时重力的功率

【答案】AC

【解析】

【详解】试题分析：斜面光滑，乙运动的过程中只有重力做功，所以甲、乙的机械能都守恒，由于甲、乙的初速度都是零，高度也相同，所以到达同一高度时，它们的动能相同，由于它们运动的方向不一样，所以只是速度的大小相同，故A正确．甲由光滑斜面加速下滑，乙自由下落，甲下滑的加速度小于g，下滑位移大于高度h，所以下滑时间大于乙自由下落时间，故B错误．斜面光滑，乙运动的过程中只有重力做功，所以甲、乙的机械能都守恒，故C正确； 到达同一高度时两物体的速率相同，重力也相同，但A物体重力与速度有夹角，B物体重力与速度方向相同，所以在到达同一高度的瞬间B物体重力的瞬时功率大于A物体重力的瞬时功率，故D错误；

故选AC．

考点：机械能守恒定律；功率、平均功率和瞬时功率．

点评：此题是一道基础性题，考察了机械能守恒定律．瞬时功率是力与速度在力的方向上的速度乘积．速度是矢量，比较速度时要注意它们的方向．

14.质量为m的汽车在平直公路上以初速度v0开始加速行驶，经时间t前进距离s后，速度达到最大值vm。设该过程中发动机的功率恒为P，汽车所受阻力恒为f，则在这段时间内发动机所做的功为（      ）

A. Pt B. fvmt

C. fs＋mvm2 D. mvm2－mv02＋fs

【答案】ABD

【解析】

【详解】A.由于发动机功率恒定，则经过时间t，发动机所做的功为：

W=Pt

故选项A符合题意.
B.当速度达到最大值vm时，由

P=Fvm=fvm，

所以汽车的牵引力在这段时间内做功也等于

Pt=fvmt

故选项B符合题意.

CD. 汽车从速度v0到最大速度vm过程中，由动能定理可知：

解得：

故选项D符合题意，选项C不符合题意.

15.如图所示，倾角为30°的皮带运输机的皮带始终绷紧，且以恒定速度v＝2.5 m/s运动，两轮相距lAB＝5 m。现将质量m＝1.0 kg的物体无初速地轻放在A处，若物体与皮带间的动摩擦因数μ＝，则下列说法正确的是（      ）

A. 物体从A到B的过程中皮带对其所做的功为28.125 J

B. 物体从A到B所经历的时间为2.5 s

C. 摩擦产生的内能为9.75 J

D. 物体从A到B的过程中电动机对运输机所做的功为37.5 J

【答案】ABD

【解析】

【详解】B.物体先做匀加速运动，设加速度为a．由牛顿第二定律得：

μmgcosθ﹣mgsinθ＝ma

代入数据解得：

a=2.5m/s2

若物体一直匀加速运动到B点，则达B点速度为：

由此可知，物体先做匀加速运动，后做匀速运动．

设匀加速经历时间为t1，位移为x．匀速运动，经历时间为t2、A到B经过的时间为t．则有如下关系式：

故

t＝t1+t2＝2.5s

故选项B符合题意.

CD.设工件相对传送带运动位移为L，则有：

由于摩擦消耗机械能：

Q=μmgLcos30°=9.375J

电动机传送工件多消耗电能：

故选项D符合题意，选项C不符合题意.

A. 物体从A到B的过程中皮带对其所做的功为

故选项A符合题意.

二、填空及实验题：共17分。

16.从空中同一点沿水平方向同时抛出两个小球（视为质点），它们的初速度大小分别为v1＝3.0 m/s和v2＝4.0 m/s，且方向相反。则两小球速度相互垂直时，它们之间的距离为____m；当两小球位移相互垂直时，它们之间的距离为_____m。（不计空气阻力，g取10 m/s2）

【答案】    (1).     (2).

【解析】

【详解】设下落时间为t，两速度垂直时与水平方向的夹角分别为α、β，则：

落地前两个质点的速度方向互相垂直时则

tanα•tanβ＝1

解得：

设下落t′时间，两位移垂直时与水平方向的夹角分别为α′、β′．则：

落地前两质点位移方向互相垂直时，则

tanα′•tanβ′＝1

解得：

则：

17.如图所示，竖直圆筒内壁光滑，半径为R，顶部有入口A，在A的正下方h处有出口B。一质量为m的小球从入口A沿圆筒内壁切线方向水平射入圆筒内，要使小球从出口B飞出，小球进入入口A处的速度v0＝_______________，运动过程中小球对筒壁的压力N＝_______________。（重力加速度为g）

【答案】    (1).     (2).

【解析】

【详解】小球在竖直方向做自由落体运动，所以小球在桶内的运动时间为

在水平方向，以圆周运动的规律得到

所以

在运动的过程中，径向的合力提供向心力，则

18.如图甲是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料．当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来(如图乙所示)．

(1)若图乙中示波器显示屏上横向的每大格(5小格)对应的时间为2.50×10－3s，则圆盘的转速为________r/s.(保留3位有效数字)

(2)若测得圆盘直径为10.20 cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为________cm.(保留3位有效数字)

【答案】    (1). 90.1转/s    (2). 1.44cm

【解析】

【详解】试题分项：（1）由乙图可知，圆盘转动的周期，根据转速、角速度和周期的关系和，得到，代入数据，。

（2）由乙图可知，反光凃层经过的时间为1个小格，反光涂层经过接收器的时间，根据弧长和线速度的关系，得；再由，则，代入数据，得到。

考点：本题考查匀速圆周运动有关内容及根据图象进行相关计算等。

三、计算题：共33分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。

19.如图所示，半径R＝0.4 m的光滑半圆轨道与粗糙的水平面相切于A点，质量为m＝1 kg的小物体(可视为质点)在水平拉力F的作用下，从静止开始由C点运动到A点，物体从A点进入半圆轨道的同时撤去外力F，物体沿半圆轨道通过最高点B后做平抛运动，正好落在C点，已知xAC＝2 m，F＝15 N，g取10 m/s2，试求：

(1)物体在B点时的速度大小以及此时物体对轨道的弹力大小；

(2)物体从C到A的过程中，克服摩擦力做的功．

【答案】（1）5m/s；52.5N，（2）9.5J

【解析】

【详解】试题分析：（1）根据得，平抛运动的时间为：，

则B点的速度为：．

根据牛顿第二定律得，，解得：．

（2）对C到B的过程运用动能定理得：，代入数据解得．

20.宇宙中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用。现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆轨道上运行。设每个星体的质量均为m。万有引力常量为G。

（1）试求第一种形式下，星体运动的线速度和周期；

（2）假设两种形式星体的运动周期相同，第二种形式下星体之间的距离应为多少？

【答案】（1）     （2）

【解析】

试题分析：(1)第一种形式下，由万有引力定律和牛顿第二定律得，

解得v＝，

故周期T＝＝.

(2)第二种形式下，设星体之间的距离为L，由万有引力定律和牛顿第二定律得

而角速度ω＝，

解得L＝.

考点：万有引力定律的应用

21.如图所示，在高出水平地面的光滑平台上放置一质量、由两种不同材料连接成一体的薄板A，其右段长度且表面光滑，左段表面粗糙。在A最右端放有可视为质点的物块B，其质量。B与A左段间动摩擦因数。开始时二者均静止，现对A施加水平向右的恒力，待B脱离A（A尚未露出平台）后，将A取走。B离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离。（取）求：

（1）B离开平台时的速度。

（2）B从开始运动到刚脱离A时，B运动的时间ts和位移xB

（3）A左端的长度l2

【答案】（1）2m/s（2）05s，0.5m（3）1.5m

【解析】

试题分析：（1）设物块平抛运动的时间为t，由平抛运动规律得：h=gt2，x=vBt

联立解得vB=2m/s．

（2）设B加速度为aB，B在A的粗糙表面滑动，受向右的滑动摩擦力做匀加速直线运动．

由牛顿第二定律，F合=μmg=maB，

由匀变速直线运动规律，vB=aBtB，xB=aBtB2，

联立解得：tB=0.5s，xB=0.5m．

（3）设B刚好开始运动时A的速度为v，以A为研究对象，由动能定理得Fl1=Mv12

设B运动后A的加速度为aA，由牛顿第二定律和运动学的知识得：

F-μmg=MaA，（l2+xB）=v1tB+aAtB2，

联立解得l2=1.5m．

考点：平抛运动；牛顿第二定律的应用

【名师点睛】能够根据物体的受力情况确定物体的运动情况，运用牛顿第二定律和运动学公式解决．动能定理的应用要注意过程的选取和总功的求解。