【物理】福建省仙游县枫亭中学2020届高三上学期期末考试试卷（解析版）

【物理】福建省仙游县枫亭中学2020届高三上学期期末考试试卷（解析版）

福建省仙游县枫亭中学2020届高三上学期 期末考试 一、单项选择题：本题共6小题，每题4分，共24分，每小题只有一个答案是正确的 ‎1.下列说法中正确的有( )‎ A. kg、m、N都是国际单位制中的基本单位 B. 伽利略通过理想斜面实验说明力是维持物体运动的原因 C. 物理模型在物理学研究中起到了重要作用，其中“质点”“点电荷”等都是理想化模型 D. 卡文迪许将行星与太阳之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律并测出了引力常量G的数值 ‎【答案】C ‎【分析】国际单位制在力学中规定了三个基本物理量，分别为长度、质量、时间，它们在国际单位制中的单位称为力学基本单位．根据牛顿第二定律推导牛顿这个单位；根据物理学史的知识解答．‎ ‎【详解】A、kg与m属于国际单位中的基本单位，N是导出单位．故A错误；‎ B、伽利略通过理想斜面实验说明力不是维持物体运动的原因，故B错误；‎ C、“质点”“点电荷”等都是理想化模型，故C正确；‎ D、牛顿将行星与太阳之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量G的数值．故D错误．故本题选C．‎ ‎【点睛】该题考查物理学史以及经典力学的使用范围等多个知识点的内容，要求能牢记各物理量的定义方法，明确它们所采用的基本思想．‎ ‎2.拖把是打扫卫生时的常用工具．在某次卫生大扫除的过程中，某同学在用拖把擦地时沿推杆方向对拖把施加了推力F，此时推杆与水平方向的夹角为θ，且拖把恰好做匀速直线运动，如图所示．已知拖把与地面之间的动摩擦因数不变，保持推力F的大小不变，减小F与水平方向的夹角θ，则下列说法正确的是( )‎ A. 拖把所受合外力保持不变 B. 拖把一定开始做加速运动 C. 拖把对地面的压力可能不变 D. 拖把所受的摩擦力可能不变 ‎【答案】B ‎【详解】‎ 如图所示对拖把进行受力分析，初始拖把匀速运动，根据平衡条件，将F沿竖直和水平方向分解，可得；可得，当夹角减小时，可设减小后的夹角为，可得，可得，，因为，所以，所以a>0，同时F不变，所以FN减小，f减小．B正确 ‎3.如图，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动．若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动．物块与桌面间的动摩擦因数为(　　)‎ A. 2－ B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【详解】当拉力水平时，物体匀速运动，则拉力等于摩擦力，即：，当拉力倾斜时，物体受力分析如图 由平衡条件得：，，又，得摩擦力为：，联立解得：，故选C.‎ ‎4.小船在400米宽的河中横渡，河水流速是2 m/s，船在静水中的航速是4 m/s，要使船的航程最短，则船头的指向和渡河的时间t分别为（　　）‎ A. 船头应垂直指向对岸，t＝100 s B. 船头应与上游河岸成60°角，t＝s C. 船头应垂直指向对岸，t＝s D. 船头应与下游河岸成60°角，t＝100 s ‎【答案】B ‎【详解】AC．当船头垂直指向对岸时，渡河时间最短，但是航程不是最短的，故AC错误；‎ BD．当合速度的方向与河岸垂直时，渡河位移最短。设船头与上游河岸方向的夹角为θ，则 所以 θ=60°‎ 渡河位移x=d=400m；根据矢量合成法则，则有：‎ ‎ ‎ 渡河时间 故B正确，D错误；‎ 故选B。‎ ‎5.三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径．球1的带电荷量为q，球2的带电荷量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F.现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时球1、2之间作用力的大小仍为F，方向不变．由此可知 A. n＝3 B. n＝4 C. n＝5 D. n＝6‎ ‎【答案】D ‎【详解】设1、2距离为r，则球1、2之间作用力为：‎ ‎ ①‎ ‎3与2接触后，它们带的电的电量平分，均为：，再3与1接触后，它们带的电的总电量平分，均为，将球3移至远处后，球1、2之间作用力为 ‎ ②‎ 由①②两式解得：‎ n=6‎ A．n＝3，与结论不相符，选项A错误；‎ B．n＝4，与结论不相符，选项B错误；‎ C．n＝5，与结论不相符，选项C错误；‎ D．n＝6，与结论相符，选项D正确；‎ ‎6.在某匀强电场中有M、N、P三点，在以它们为顶点的三角形中，∠M＝30°、∠P＝90°，直角边NP的长度为4 cm．已知电场方向与三角形所在平面平行，M、N和P点的电势分别为3 V、15 V和12 V．则电场强度的大小为(　　)‎ A. 150 V/m B. 75 V/m C. 225 V/m D. 75 V/m ‎【答案】A ‎【解析】过P点作斜边MN的垂线交MN于O点，如图所示 由几何知识可知N、O间的距离NO＝2 cm，M、O间的距离MO＝6 cm，由匀强电场的特点得O点的电势为 ，即O、P在同一等势面上，由电场线与等势面的关系和几何关系知：，故A正确．‎ 综上所述本题答案是：A 二、 多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分。‎ ‎7.甲、乙两质点从同一位置、同时沿同一直线运动，速度随时间变化的v-t图象如图所示，其中甲为直线．关于两质点的运动情况，下列说法正确的是 A. 在to～2to时间内，甲、乙的加速度方向相同 B. 在to～2to内，乙的平均速度大于甲的平均速度 C. 在0～2to内，甲乙间的最远距离为 D. 在0～2to内，甲乙间的最远距离为 ‎【答案】ABD ‎【详解】A．速度图象的斜率表示加速度，根据图象可知，在t0-2t0时刻，甲、乙的加速度都为负，方向相同．故A正确；‎ B．根据图象与坐标轴围成的面积表示位移可知，在t0-2t0内，乙的位移大于甲的位移，则乙的平均速度大于甲的平均速度，故B正确；‎ CD．甲、乙从同一位置出发，在t0时刻前甲的速度大于乙的速度，两者间距增大，t0时刻后乙的速度大于甲的速度，两者间距减小，所以t0时刻相距最远，最远距离等于两者位移之差，为 x=t0•（2v0-v0）=v0t 故C错误，D正确．‎ 故选ABD。‎ ‎【点睛】本题是速度-时间图象的应用，关键要明确斜率的含义，知道在速度--时间图象中图象与坐标轴围成的面积的含义，能根据图象读取有用信息．‎ ‎8.“嫦娥四号”已成功降落月球背面，未来中国还将建立绕月轨道空间站。如图所示，关闭动力的宇宙飞船在月球引力作用下沿地－月转移轨道向月球靠近，并将与空间站在A处对接。已知空间站绕月轨道半径为r，周期为T，万有引力常量为G，月球的半径为R，下列说法正确的是 A. 宇宙飞船在A处由椭圆轨道进入空间站轨道必须点火加速 B. 地－月转移轨道的周期小于T C. 月球的质量为 D. 月球的第一宇宙速度为 ‎【答案】C ‎【详解】A．宇宙飞船在椭圆轨道的A点做离心运动，只有在点火制动减速后，才能进入圆轨道的空间站轨道。故A错误；‎ B．根据开普勒第三定律可知，飞船在椭圆轨道的半长轴大于圆轨道的半径，所以地-月转移轨道的周期大于T．故B错误；‎ C．对空间站，根据万有引力提供向心力 得 根据空间站轨道半径为r，周期为T，万有引力常量为G就能计算出月球的质量M．故C正确。‎ D．第一宇宙速度是指绕月球表面运行的速度，而题干中的周期为空间站的周期，因此不能用计算第一宇宙速度，当周期为绕月球表面飞行的周期时可以进行计算，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎9.A、B为电场中一直线上的两个点，带正电的点电荷只受电场力的作用，从A点以某一初速度做直线运动到B点，其电势能Ep随位移x的变化关系如图所示．则从A到B过程中，下列说法正确的是( )‎ A. 点电荷的速度先增大后减小 B. 空间电场是某负点电荷形成的 C. 电荷所受电场力先减小后增大 D. 空间各点的电势先升高后降低 ‎【答案】CD ‎【详解】A、根据电势能Ep随位移x的变化图像可知，电势能先增大后减小，所以电场力先做负功再做正功，又点电荷只受电场力，所以合外力先做负功再做正功，因此点电荷的速度先减小后增大，A错误 B、点电荷带正电，且电场力先做负功再做正功，所以电场强度的方向先向左再向右，空间电场可能是某正点电荷形成的，B错误 C、电势能Ep随位移x的变化的图像斜率表示电场力，所以可知电场力先减小后增大，C正确 D、根据 ‎，粒子带正电且电势能先增大后减小，同时电势能均为正值，所以空间各点的电势先升高后降低，D正确 ‎10.如图所示，光滑水平面OB与足够长粗糙斜面BC交于B点．轻弹簧左端固定于竖直墙面，用质量为m1的滑块压缩弹簧至D点，然后由静止释放滑块，滑块脱离弹簧后经B点滑上斜面，上升到最大高度，并静止在斜面上．换用相同材料、质量为m2的滑块(m2>m1)压缩弹簧至同一点D后，重复上述过程．不计滑块经过B点时的机械能损失，下列说法正确的是( )‎ A. 两滑块到达B点的速度相同 B. 两滑块沿斜面上升过程中的加速度相同 C. 两滑块上升到最高点的过程中克服重力做的功相同 D. 两滑块上升到最高点的过程中因摩擦产生的热量相同 ‎【答案】BCD ‎【详解】A、两次实验，弹簧压缩形变是相同的，所以弹性势能相等，两滑块到达B点的动能是相等的，，又m2>m1，所以v1>v2，两滑块到达B点的速度不相同，A错误 B、根据牛顿运动定律可得，沿斜面上升时，物体收到重力、支持力、摩擦力，将重力垂直斜面和平行斜面分解，可得，，两滑块材料相同，B正确 C、设初始弹簧压缩了x，滑块沿斜面运动的距离为s，根据能量守恒可知，所以，C正确 D、滑块上升到最高点的过程中因摩擦产生的热量，D正确 三、实验题：本题共2小题，第11题8分，第12题6分，共14分。‎ ‎11.在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学按照如下步骤进行操作：‎ a.在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；‎ b.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端检上两条细绳形成结点，细绳的另一端系着绳套；‎ c.如图甲，用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使结点到达某一位置O，记录结点位置和两个弹賛测力计的示数、两根细绳的方向；‎ d.按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边作平行四边形，画出它们所夹的对角线。‎ e.只用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条，_________；并按同一标度作出这个力F的图示；f.比较和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。‎ ‎（1）把步骤e中的内容补充完整。‎ ‎（2）本实验中步骤c和e两次拉橡皮条的过程，主要体现了下列哪种科学方法_______。‎ A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法 ‎（3）下列操作有利于减小实验误差的是________（填字母代号）。‎ A.实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的测力计 B.拴在橡皮条上的两条细绳必须等长，并且要尽量长一些 C.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行 D.用两弹簧测力计同时拉橡皮条时，两弹簧测力计的示数之差应尽可能大 E.在记录力的方向时，标记同一细绳方向的两点要远些 ‎（4）图乙是该同学在白纸上根据实验数据用同一标度画出的图示，如果没有操作失误，图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是_________。‎ ‎【答案】 (1). 把橡皮条的结点拉到同一位置O点，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向 (2). B (3). ACE (4). F′‎ ‎【详解】（1）[1]．只用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条，把橡皮条的结点拉到同一位置O 点，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向． （2）[2]．实验中两次要求效果相同，故实验采用了等效替代的方法，故ACD错误，B正确；故选B。 （3）[3]．A．弹簧测力计使用前应用校零，即将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的测力计，故A正确； B．具体实验中，两细绳长度不需要相同，故B错误； C．本实验是通过在白纸上作力的图示来验证平行四边定则，为了减小实验误差，弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，否则，作出的是拉力在纸面上的分力，误差较大，故C正确； D．为了减小误差，弹簧秤的拉力适当大一些，但不是使两弹簧测力计示数之差应尽可能大，故C错误； E．在记录力的方向时，同一细绳方向的两点要远些，作图时产生的角度误差会减小，故E正确． 故选ACE． （4）[4]．F1与F2合力的实验值是指通过实验得到值，即用一个弹簧拉绳套时测得的力的大小和方向，而理论值（实际值）是指通过平行四边形得出的值，故F′是力F1与F2合力的实验值，其方向一定沿AO方向．‎ ‎12.某实验小组同学利用如图甲所示的装置“探究滑块(含遮光条)的动能变化与合外力做功关系”．‎ 实验主要步骤如下 ‎①在水平桌面上放置气垫导轨，并将滑块调到平衡状态；‎ ‎②用游标卡尺测量遮光条的宽度d；‎ ‎③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离L；‎ ‎④用天平称出滑块和遮光条总质量M、托盘和砝码的总质量m，且m远小于M．‎ ‎⑤将滑块移至光电门1右侧某处，释放滑块，托盘落地前遮光条已通过光电门2．从数字计时器读出遮光条通过光电门1的时间△t1，通过光电门2的时间△t2；‎ 回答下列问题：(1)为了调节滑块处于平衡状态，不挂细线和托盘，接通气源，轻推滑块，如果遮光条通过光电门1的时间为t1，通过光电门2的时间为t2．当满足t1___________t2(填“>”、“=”、“<”)时，则表示滑块已调至平衡状态．‎ ‎(2)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d=___________mm．‎ ‎(3)已知重力加速度为g，以滑块(包含遮光条)为研究对象，在实验误差允许的范围内，若满足关系式___________(用测量的物理量的字母表示)，则可认为滑块(含遮光条)的动能变化与合外力做功相等．‎ ‎【答案】(1). = (2). 5.2 (3). ‎ ‎【分析】（1）根据遮光条过两个光电门的时间关系确定气垫导轨是否水平． （2）游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数． （3）遮光条的宽度与遮光条经过光电门的时间之比是遮光条的速度，根据题意应用动能定理求出需要验证的表达式 ‎【详解】：（1）滑块从轨道右端向左运动过程中，发现滑块通过光电门1的时间t1等于通过光电门2的时间t2，说明滑块做匀速运动，滑块处于平衡状态；‎ ‎（2）由图示游标卡尺可知，其示数为：5mm+2×0.1mm=5.2mm；‎ ‎（3）由于m远小于M，故滑块所受拉力大小近似等于mg，‎ 遮光条通过光电门1时的瞬时速度的表达式：‎ 遮光条通过光电门2时的瞬时速度的表达式：‎ 根据动能定理可得合外力做功和滑块动能变化的关系：‎ 故答案为（1）“=” （2）5.2 （3）‎ ‎【点睛】本题考查了游标卡尺读数、实验注意事项与实验数据处理，要掌握常用器材的使用及读数方法；了解光电门测量瞬时速度的原理．处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项 四、计算题：本题共3小题，第13题8分，第14题10分，第15题12分，第16题14分，共44分。把解答写在指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。‎ ‎13.一辆汽车以3m/s2的加速度开始启动的瞬间，一辆以6m/s的速度做匀速直线匀的自行车恰好从汽车旁经过。求：‎ ‎（1）汽车追上自行车前两车的最远距离是多少？‎ ‎（2）汽车经过多长时间追上自行车？追上自行车时汽车的速度是多少？‎ ‎【答案】（1）12m；（2）4s；12m/s ‎【详解】（1）速度相等时，两者距离最远，则有v自=v汽 6=3×t0‎ 解得：t0=2s 此时汽车的位移：‎ ‎ ‎ 自行车的位移：‎ x2=v自t0=6×2m=12m 汽车追上自行车前的最远距离为 x=x2-x1=6m.‎ ‎（2）位移相等时，汽车追上自行车，设时间为t，则有 ‎ ‎ 解得：t=4s 汽车速度为：v=at=3×4m/s=12m/s ‎14.如图所示，一玩滑板的小孩（可视为质点）质量为m = 30kg，他在左侧平台上滑行一段距离后水平飞出平台，恰能沿圆弧切线从A点进入光滑竖直圆轨道，A、B为圆弧两端点，其连边线水平。已知圆弧半径R = 1.0m，对应的圆心角为106°，平台与AB连线的高度差h = 0.8m，取g = 10m/s2，求：‎ ‎(1)小孩水平飞出平台的速度大小；‎ ‎(2)小孩经过O点时对轨道的压力。‎ ‎【答案】（1）3m/s；（2）1290N．‎ ‎【详解】（1）由于小孩做平抛运动，到达A点时的竖直速度 ‎ ‎ 则水平速度 ‎ ‎ 即小孩水平飞出平台的速度大小为3m/s；‎ ‎（2）在A点的速度 ‎ ‎ 设小孩到最低点的速度为v，由机械能守恒定律得：‎ ‎ ‎ 解得：‎ ‎ ‎ 在最低点由牛顿第二定律得：‎ ‎ ‎ 即为：‎ ‎ ‎ 根据牛顿第三定律，小孩子对轨道的压力大小为 F′N=1290N ‎15.一个带正电的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB运动，如图所示．AB与电场线夹角θ＝30°，已知带电粒子的质量m＝1.0×10－7kg，电荷量q＝1.0×10－10C，A、B相距L＝20 cm.(取g＝10 m/s2，结果保留两位有效数字)求：‎ ‎(1) 电场强度的大小和方向．‎ ‎(2)要使微粒从A点运动到B点，微粒射入电场时的最小速度是多少．‎ ‎【答案】（1）1.7×104N/C，方向水平向左；（2）2.8m/s；‎ ‎【详解】（1）根据共点力平衡条件，有：‎ 故电场强度 ‎=‎ 电场强度方向水平向左．‎ ‎（2）微粒由A运动到B的速度，微粒进入电场中的速度最小，由动能定理有：‎ 解得vA=2.8m/s 点评：此类型题的关键结合运动情况得到粒子受力的受力情况，然后根据动能定理列式求解．‎ ‎16.如图所示，半径为R的四分之三光滑圆轨道竖直放置，CB是竖直直径，A点与圆心等高，有小球b静止在轨道底部，小球a自轨道上方某一高度处由静止释放自A点与轨道相切进入竖直圆轨道，a、b小球直径相等、质量之比为3∶1，两小球在轨道底部发生弹性正碰后小球b经过C点水平抛出落在离C点水平距离为的地面上，重力加速度为g，小球均可视为质点．求 ‎(1)小球b碰后瞬间的速度；‎ ‎(2)小球a碰后在轨道中能上升最大高度．‎ ‎【答案】(1) (2)‎ ‎【详解】(1)b小球从C点抛出做平抛运动，有： ‎ 解得 ‎ 小球b做平抛运动的水平位移： ‎ 解得 ‎ 根据机械能守恒有： ‎ 可知小球b在碰后瞬间的速度： ‎ ‎(2)a、b两小球相碰，由动量守恒得： ‎ a、b两小球发生弹性碰撞，由机械能守恒得： ‎ 又ma＝3mb 解得： ‎ 可得：，小球a在轨道内运动，不能到达圆心高度，所以小球a不会脱离轨道，只能在轨道内来回滚动，根据机械能守恒可得： ‎ 解得：‎