【物理】黑龙江省哈尔滨市第三十二中学2020届高三上学期期末考试试题（解析版）

【物理】黑龙江省哈尔滨市第三十二中学2020届高三上学期期末考试试题（解析版）

黑龙江省哈尔滨市第三十二中学2020届高三上学期 期末考试 一．单项选择题(每题5分，共30分)‎ ‎1.如图所示，在粗糙水平面上放置A、B、C、D四个小物块，各小物块之间由四根完全相同的轻弹簧相互连接，正好组成一个菱形，∠BAD=120°，整个系统保持静止状态．已知A物块所受的摩擦力大小为Ff，则D物块所受的摩擦力大小为（ 　 ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】已知A物体受到的摩擦力为Ff，因为组成了菱形，所以每根弹簧弹力大小相等，设每根弹簧的弹力为F，有，对D物体有，解得：，ABD错误C正确．‎ ‎2.某高处落下一个鸡蛋，分别落到棉絮上和水泥地上，下列结论正确的是( )‎ A. 落到棉絮上鸡蛋不易破碎，是因为它的动量变化小 B. 落到水泥地上的鸡蛋易碎，是因为它受到的冲量大 C. 落到棉絮上的鸡蛋不易破碎，是因为它的动量变化率小 D. 落到水泥地上的鸡蛋易碎，是因为它的动量变化慢 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、鸡蛋分别落到棉絮上和水泥地上，在与棉絮和水泥地接触的过程中，鸡蛋的速度都由v变化为零，可知动量变化量相同，根据动量定理知，合力的冲量相等，故AB错误．C、落到棉絮上的鸡蛋不易破碎，根据 知，落到棉絮上的作用时间长，动量的变化率小，即合力小，导致对鸡蛋的作用力较小，不容易破碎，故C正确．D、落到水泥地上，作用时间较短，动量的变化率大，动量变化快，导致对鸡蛋的作用力大，所以易碎，故D错误．故选C．‎ ‎【点睛】鸡蛋落地前是自由落体运动；与地面碰撞过程，根据动量定理列式分析即可．‎ ‎3.如图所示,小物体P放在水平圆盘上随圆盘一起转动，下列关于小物体所受摩擦力f的叙述正确的是（ ）‎ A. f的方向总是指向圆心 B. 圆盘匀速转动时f=0‎ C. 在转速一定的条件下，f跟物体到轴O的距离成正比 D. 在物体与轴O距离一定的条件下, f跟圆盘转动的角速度成正比 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】如果圆盘在做非匀速圆周运动，摩擦力不指向圆心，摩擦力分解为一个指向圆心的力和沿圆弧切线方向的力，指向圆心力提供向心力改变速度的方向，切向的分力改变速度的大小，所以A项错误；圆盘匀速转动时，物体在做匀速圆周运动，摩擦力提供向心力，摩擦力不为零，所以B项错误；当转速一定时，根据，角速度也是一定，摩擦力提供向心力，摩擦力与半径成正比关系，所以C项正确；在物体与轴O的距离一定的条件下，摩擦力与角速度的平方成正比，所以D项错误．‎ ‎4.如图所示，在斜面顶端先后水平抛出同一小球，第一次小球落到斜面中点，第二次小球落到斜面底端，从抛出到落至斜面上（忽略空气阻力）（　　）‎ A. 两次小球运动时间之比：：1‎ B. 两次小球运动时间之比：：2‎ C. 两次小球抛出时初速度之比：：‎ D. 两次小球抛出时初速度之比：：2‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、B项：平抛运动在竖直方向上自由落体运动，根据，得，因为两次小球下降高度之比为1：2，由运动时间之比为，故A、B错误；‎ C、D项：小球水平位移之比为1：2，由得：水平初速度之比，故C正确，D错误．‎ 故选C．‎ ‎5.质量为m的汽车行驶在平直公路上，在运动中所受阻力不变．当汽车加速度为a，速度为v时发动机的功率为P1；当功率为P2时，汽车行驶的最大速度应为( )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】对汽车受力分析，设受到的阻力的大小为f，由牛顿第二定律可得F−f=ma，所以F=f+ma，所以功率P1=Fv=(f+ma)v，解得f=−ma，‎ 当功率恒为P2时，设最大速度为v′，则P2=F′v′=fv′，所以v′==，故ABC错误，D正确．故选：D.‎ ‎【点睛】对汽车受力分析，由牛顿第二定律，可以求得汽车运动过程中的受到的阻力的作用，再由P=Fv=fv可以求得汽车的最大速度．‎ ‎6.不计空气阻力，下列运动的物体中机械能不守恒的是(　　)‎ A. 起重机吊起物体匀速上升 B. 物体做平抛运动 C. 圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动 D. 一个轻质弹簧上端固定，下端系一个重物，重物在竖直方向上上下振动(以物体和弹簧整体为研究对象)‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．起重机吊起物体匀速上升时，动能不变，重力势能变大，可知机械能增加，选项A符合题意；‎ B．物体做平抛运动，只有重力做功，机械能守恒，选项B不符合题意；‎ C．圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动，动能和势能都不变，机械能守恒，选项C不符合题意；‎ D．一个轻质弹簧上端固定，下端系一个重物，重物在竖直方向上上下振动(以物体和弹簧整体为研究对象)，只有重力和弹力做功，则整体的机械能守恒，选项D不符合题意；‎ 故选A.‎ 二．多项选择题（每题6分，选不全得3分，错选不得分，共30分）‎ ‎7.以初速度为水平抛出的物体，当竖直方向的位移与水平方向的位移相等时（g=10m/s2）‎ A 竖直分速度与水平分速度大小相等 B. 瞬时速度大小 C. 运动的时间t=1s D. 位移大小 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A、根据题意有：，得：，则竖直分速度：‎ ‎，故AC错误； B、根据平行四边形定则知：瞬时速度，故B正确； D、水平位移大小，根据平行四边形定则知，位移大小为：，故D正确．‎ ‎8.质量为 m、速度为 v 的 A 球与质量为 3m 的静止 B 球发生正碰．碰撞后 B 球的速度可能有不同的值．碰撞后 B 球的速度大小可能是 A. 0.6v B. 0.4v C. 0.25v D. 0.1v ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 若vB=0.6v，由动量守恒得：‎ mv=mvA+3m•0.6v 得 vA=-0.8v 碰撞前系统的总动能为 碰撞后系统的总动能为 违反了能量守恒定律，不可能。故A错误。‎ B. 若vB=0.4v，由动量守恒得：‎ mv=mvA+3m•0.4v 得 vA=-0.2v 碰撞后系统的总动能为 不违反能量守恒定律，是可能的。故B正确。‎ C. 若vB=0.25v，由动量守恒得：‎ mv=mvA+3m•0.25v 得 vA=0.25v 碰撞后系统的总动能为 不违反能量守恒定律，是可能的。故C正确。‎ D. 若vB=v，由动量守恒得：‎ mv=mvA+3m•v 得 碰撞后系统的总动能必定大于碰撞前系统的总动能，违反了能量守恒定律，不可能。故D错误。‎ ‎9.嫦娥三号卫星到达月球附近并绕月球在椭圆轨道上运动,月球在椭圆轨道的一个焦点上,如图所示。已知卫星在运行中是无动力飞行,只受到月球对它的万有引力作用。在卫星从轨道的A点沿箭头方向运行到B点的过程中(　　)‎ A. 卫星的速度逐渐减小 B. 卫星的速度逐渐增大 C. 卫星的机械能守恒 D. 卫星的机械能逐渐增大 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．飞船从A到B半径增大，只有万有引力对飞船做负功，故飞船动能关小，速度减小，故A正确，B错误；‎ CD．因为只有地球对飞船的引力做功，满足机械能守恒条件，即飞船的机械能守恒，故C正确，D错误；故选AC。‎ ‎10.如图所示,一根轻弹簧下端固定,竖立在水平面上。其正上方A 位置有一只小球。小球从静止开始下落,在B位置接触弹簧的上端,在C位置小球所受弹力大小等于重力,在D位置小球速度减小到零。小球下降阶段,下列说法中正确的是(　　)‎ A 小球机械能守恒 B. 在C位置小球速度最大 C. 从A→C位置小球重力势能的减少量小于重力做的功 D. 从A→D位置小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．小球下落时，弹簧的弹力对小球做负功，则小球的机械能减小，选项A错误；‎ B．小球从B至C过程，重力大于弹力，合力向下，小球加速。随着弹力的增大，合力减小，加速度减小。从C到D过程，重力小于弹力，合力向上，小球减速，随着弹力增大，合力反向增大，加速度增大，所以小球加速度先减小后增大，在D位置小球加速度最大。速度先增大后减小，在C点速度最大，故B正确； C．据功能关系有：从A→C位置小球重力势能的减少量等于重力做的功，故C错误。 D．小球下降过程中，重力和弹簧弹力做功，小球和弹簧系统机械能守恒；从A→D位置，动能变化量为零，故小球重力势能的减小等于弹性势能的增加，故D正确。 故选BD。‎ ‎11.如图所示，地球赤道上的山丘e、近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动．设e、p、q的圆周运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则说法正确的是（ ）‎ A. v1>v2>v3‎ B. v1a2>a3‎ ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】山丘e与同步通信卫星q转动周期相等，根据v=，由于山丘e的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径，故v1＜v3；根据卫星的线速度公式，由于近地资源卫星的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径，故近地资源卫星的线速度大于同步通信卫星的线速度，即v3＜v2；故v1＜v3＜v2，故A错误，B正确；山丘e与同步通信卫星q转动周期相等，根据a=ω2r=，由于山丘e的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径，故山丘e的轨道加速度小于同步通信卫星q的加速度，即a1＜a3；根据加速度公式a=，由于近地资源卫星的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径，故近地资源卫星的加速度小于同步通信卫星的加速度，即a3＜a2；故a1＜a3＜a2，故C正确，D错误；故选BC.‎ ‎【点睛】本题关键要将地球赤道上的山丘e、近地资源卫星p、同步通信卫星q分为两组进行分析比较，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．‎ 三．计算题（每题20分，共40分）‎ ‎12.某游乐场的过山车从较高的弧形轨道顶部，由静止开始向下运动，在底部进入与之连接的圆形轨道，它可以底朝上在竖直圆轨道顶部运行，游客不会掉下来，可以把这种情形抽象为如图所示的简图，为了游客的安全，载人过山车在通过圆轨道的最高点时，对轨道要有一定的压力，假设该压力为人与过山车总重力的0.5倍，圆轨道的半径为R，不考虑一切阻力，问：‎ ‎（1）载人过山车在最高点时的速度？‎ ‎（2）弧形轨道顶部到底部的高度h应多大？‎ ‎（3）若人的质量为m，过山车经过圆轨道最低点时人对座椅的压力多大？‎ ‎【答案】(1) (2) (3) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）在最高点时，由牛顿第二定律：‎ ‎ ‎ FN1=0.5Mg 解得；‎ ‎（2）由机械能守恒：‎ 解得 ‎。‎ ‎（3）由开始释放到最低点：‎ 联立FN2=6.5mg 牛三定律知 FN2＇=FN2=6.5mg ‎13.如图甲所示，物块A、B的质量分别是mA＝4.0kg和mB＝3.0kg．用轻弹簧拴接，放在光滑的水平地面上，物块B右侧与竖直墙壁相接触．另有一物块C从t＝0时以一定速度向右运动，在t＝4s时与物块A相碰，并立即与A粘在一起不分开，C的v－t图象如图乙所示．求：‎ ‎（1）C的质量mC；‎ ‎（2）t＝8s时弹簧具有的弹性势能Ep1‎ ‎（3）4—12s内墙壁对物块B的冲量大小I ‎【答案】(1) 2kg (2) 27J (3) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由题图乙知，C与A碰前速度为v1＝9m/s，碰后速度大小为v2＝3m/s，C与A碰撞过程动量守恒 mCv1＝(mA＋mC)v2‎ 解得C的质量 mC＝2kg．‎ ‎（2）t＝8s时弹簧具有的弹性势能 Ep1＝ (mA＋mC)v22=27J ‎（3）取水平向左为正方向，根据动量定理，4~12s内墙壁对物块B的冲量大小 I=(mA＋mC)v3-(mA＋mC)（-v2）=36N·s