北京市第五中学2020届高三上学期10月月考物理试题

北京市第五中学2020届高三上学期10月月考物理试题

北京五中2019-2020学年度 第一学期第一次阶段性考试试卷高三物理 一、请在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项 ‎1. 应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。如图所示，某同学坐在列车的车厢内，列车正在前进中，桌面上有一个小球相对桌面静止。如果他发现小球突然运动，可以根据小球的运动，分析判断列车的运动。下列判断正确的是 A. 小球相对桌面向后运动，可知列车在匀速前进 B. 小球相对桌面向后运动，可知列车在减速前进 C. 小球相对桌面向前运动，可知列车在加速前进 D. 小球相对桌面向前运动，可知列车减速前进 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：若小球相对桌面向后运动，说明列车的速度大于小球的速度，故可知列车在加速前进，选项AB错误；若小球相对桌面向前运动，可知列车没有小球的速度大，故列在减速前进，选项C错误，D正确。‎ 考点：参照物。‎ ‎2.物体水平抛出时的速率为，落地时的速率为，若不计空气阻力，则物体在空中运动的时间为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】物体做平抛运动，末速度为：‎ 则落地时竖直方向上的速度为：‎ ‎，‎ 在竖直方向上做自由落体运动，根据：，可得 ‎，‎ A． ，与计算结果不符，A错误；‎ B． ，与计算结果不符，B错误；‎ C． ，与计算结果不符，C错误；‎ D．，与计算结果相符，D正确；‎ ‎3.离心式甩干机的工作原理是：电动机带动甩干桶旋转，如图。利用离心运动，将衣物中的水从筒壁的小孔甩出去。假设甩干筒始终保持匀速转动，有一件已经脱水后的衣物附在筒壁上，跟着筒一起同步转动，下列说法正确的是（ ）‎ A. 衣物做圆周运动的向心力是摩擦力 B. 如果该筒的转速更大，筒壁对衣物的弹力也更大 C. 如果该筒的转速更大，筒壁对衣物的摩擦力也会更大 D. 筒壁对衣物的摩擦力大小与衣物受到的弹力大小成正比 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】ACD．衣物受到竖直向下的重力，竖直向上的静摩擦力，以及筒壁给的指向圆心的支持力，在竖直方向上重力和静摩擦力平衡，静摩擦力不随筒的转速的变化而变化，大小恒等于重力的大小，故衣物做圆周运动的向心力是支持力，ACD错误；‎ B．因为 ‎，‎ 故该筒的转速更大，所需向心力更大，而向心力是由筒壁的支持力提供的，所以筒壁对衣物的弹力也更大，B正确。‎ ‎4.铁路在弯道处内外轨道高低是不同的，已知内外轨道对水平面倾角为（如图），弯道处的圆弧半径为R。若火车转弯速度为时，对内、外轨道侧向均没有挤压作用。下列正确的是（ ）‎ A. 可知这时速度 B. 可知这时速度 C. 若火车转弯时速度大于，则内轨对内侧车轮的轮缘有挤压 D. 若火车转弯时速度小于，则外轨对外侧车轮的轮缘有挤压 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力 由图可以得出：‎ ‎（为轨道平面与水平面的夹角），‎ 合力等于向心力，故：‎ ‎，‎ 解得：‎ ‎，‎ A正确B错误；‎ C．当转弯的实际速度大于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，火车有离心趋势，故其外侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，C错误；‎ D．当转弯的实际速度小于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火车有向心趋势，故其内侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，D错误。‎ ‎5.质量为‎50kg的体操运动员，做“单臂大回环”，用一只手抓住单杠，伸展身体，以单杠为轴从如图所示位置由静止向下做圆周运动。运动员运动到最低点时，估算她手臂受到的拉力最接近（ ）‎ A. 500N B. 1000N C. 2300N D. 5000N ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】设人的重心到单杠的长度为l，人的重心在人体的中间。根据动能定理得 ‎，‎ 解得人在最低点的速度 ‎，‎ 根据牛顿第二定律得 ‎，‎ 解得：‎ ‎；‎ A．500N，与计算结果相差较大，A错误；‎ B．1000N，与计算结果相差较大，B错误；‎ C．2300N，，与计算结果最接近，C正确；‎ D．5000N，与计算结果相差较大，D错误。‎ ‎6.人造卫星绕地球做圆周运动时，卫星离地面的高度越高，则下列说法正确的是（ ）‎ A. 速度越大 B. 角速度越大 C. 周期越大 D. 向心加速度越大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 卫星距地面越高，则运动半径r越大，根据万有引力提供圆周运动向心力有 有线速度 知，半径r越大，线速度v越小，故A错误；角速度 知，半径r越大，角速度ω越小，故B错误；周期 知半径r越大，周期越大，故C正确；向心加速度 知，半径r越大，向心加速度越小，故D错误．故选C.‎ ‎7.我国发射“天宫一号”空间站是进行天文探测和科学实验的特殊而又重要的场所，我国宇航员王亚平成功进行了太空授课。假设空间站正在地球赤道平面内的圆周轨道上运行，其轨道半径为同步卫星轨道半径的二分之一，且运行方向与地球自西向东的自转方向一致。下列说法正确的是 A. 空间站运行的加速度等于同步卫星运行的加速度的2倍 B. 站在地球赤道上的人观察到空间站是运动的，且为向东运动 C. 在空间站工作的宇航员在舱中静止时，宇航员所受合力为零 D. 空间站运行的角速度是同步卫星角速度的倍 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．空间站和同步卫星受到的万有引力充当向心力，故有：‎ ‎，‎ 解得：‎ ‎，‎ 又知道空间站的轨道半径为同步卫星轨道半径的二分之一，所以空间站的加速度等于同步卫星的四倍，A错误；‎ BD．根据 ‎，‎ 可得 ‎，‎ 所以 ‎，，‎ 即：‎ 即“空间站”运行角速度大于地球自转角速度，所以站在地球赤道上的人观察到“空间站”向东运动，B正确D错误；‎ C．在空间站工作的宇航员在舱中静止时，随空间站一块做匀速圆周运动，合力不为零，C错误。‎ ‎8.“探路者”号宇宙飞船在宇宙深处飞行的过程中，发现A、B两颗均匀球形天体，两个天体各有一颗贴近其星球表面做圆周运动的卫星，测得这两颗卫星绕各自的天体运行的周期恰好相等，则（ ）‎ A. 两颗卫星的线速度一定相等 B. 天体A、B的质量一定相等 C. 天体A、B的密度一定相等 D. 天体A、B表面的重力加速度之比等于它们半径的反比 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．卫星的线速度为，T相等，而R不一定相等，线速度不一定相等，A错误；‎ B．设A、B中任意球形天体的半径为R，质量为M，卫星的质量为m，周期为T．则由题意，卫星靠近天体表面飞行，卫星的轨道半径约等于天体的半径，则有 ‎，‎ 得 ‎，‎ T相等，R不一定相等，所以天体A、B的质量不一定相等，B错误；‎ C．天体的密度为 ‎，‎ 联立得到 ‎，‎ 可见，与天体的半径无关，由于两颗卫星的周期相等，则天体A、B的密度一定相等，C正确；‎ D．天体A、B表面的重力加速度等于卫星的向心加速度，即 ‎，‎ 可见天体A、B表面的重力加速度之比等于它们的半径正比，D错误。‎ ‎9.某人造卫星运动的轨道可近似看作是以地心为中心的圆.由于阻力作用，人造卫星到地心的距离从r1慢慢变到r2，用EKl、EK2分别表示卫星在这两个轨道上的动能，则 （ ）‎ A. r1r2，EK1Ek2 D. r1>r2，EK1>EK2‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】卫星在圆轨道上做圆周运动，克服阻力做功，轨道半径减小，可知，根据知，，轨道半径减小，则速度增大，所以，B正确。‎ ‎10.飞船运行轨道如图，飞船先沿椭圆轨道1运行，近地点为Q，远地点为P。当飞船经过点P时点火加速，使飞船由椭圆轨道1转移到圆轨道2上运行，在圆轨道2上飞船运行周期约为90min。下列正确的是（ ）‎ A. 轨道2的半径等于地球同步卫星的轨道半径 B. 飞船在轨道2的运行速率大于在轨道1上Q点处的速率 C. 在轨道1上，飞船经过P点的机械能等于经过Q点时机械能 D. 飞船在轨道2上经过P点的机械能等于在在轨道1上经过P点的机械能 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．在轨道2上的运动周期为90min，而在同步轨道上卫星的运行周期为24h，根据 ‎，‎ 可得 ‎，‎ 周期不同，半径不同，A错误；‎ B．根据：‎ ‎，‎ 可得 ‎，‎ 轨道半径越大，线速度越小，所以飞船在轨道2的运行速率小于在轨道1上Q点处的速率，B错误；‎ C．在轨道1上运行时，只有万有引力做功，故机械能守恒，所以飞船经过P点的机械能等于经过Q点时机械能，C正确；‎ D．经过点P时点火加速，外力对飞船做正功，飞船的机械能增加，因此在轨道2上运动时经过P点的机械能较大，D错误。‎ ‎11.竖直上抛一个球，球又落回原处，已知空气阻力的大小与球的速率成正比，那么（ ）‎ A. 上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功 B. 上升过程中克服重力做的功小于下降过程中重力做的功 C. 上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率 D. 上升过程中克服重力做功的平均功率小于下降过程中重力的平均功率 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．上升的高度和下降的高度相同，所以上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功，AB错误；‎ CD．物体在上升的过程中，受到的阻力向下，在下降的过程中受到的阻力向上，所以在上升时物体受到的合力大，加速度大，此时物体运动的时间短，在上升和下降的过程中物体重力做功的大小是相同的，由可知，上升的过程中的重力的功率较大，C正确D错误。‎ ‎12.如图所示，人站在电动扶梯的水平台阶上，假定人与扶梯一起沿斜面加速上升，在这个过程中，以下说法正确的是( )‎ A. 台阶对人的摩擦力对人做负功 B. 台阶对人的总作用力方向沿竖直向上 C. 在此过程中人处于失重状态 D. 人对台阶的压力大小等于台阶对人的支持力的大小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】设斜面坡角为，人的加速度斜向上，将加速度分解到水平和竖直方向得：‎ ‎，‎ 方向水平向右；‎ ‎，‎ 方向竖直向上；‎ A．水平方向受静摩擦力作用 ‎，‎ 水平向右，运动位移为x，为锐角，则 ‎，‎ 则台阶的摩擦力对人做正功，A错误；‎ B．合力方向沿斜面向上，重力竖直向下，则台阶对人的作用力方向斜向右上方，B错误；‎ C．人有一个竖直向上的加速度，所以人处于超重状态，C错误；‎ D．人对台阶的压力大小与台阶对人的支持力互为作用力和反作用力，则大小相等，D正确；‎ ‎13.假设篮球运动员准备投二分球前先屈腿下蹲再竖直向上跃起，已知该运动员的质量为m，双脚离开地面时的速度为v，从下蹲、跃起离开地面，再到达最高点的整个过程中重心上升的高度为h，不计空气阻力，下列说法正确的是 A. 在上述的整个过程中，人所做的总功为mgh B. 从地面跃起过程中，地面支持力对他所做的功为 C. 离开地面后，他在上升过程中处于超重状态 D. 从下蹲到上升到最高点的整个过程中，机械能守恒 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．在整个过程中，人获得了的机械能，故人做的总功为，A正确；‎ B．从地面跃起过程中，人在地面支持力方向上的位移为零，所以地面支持力做功为零，B错误；‎ C．离开地面后，他只受重力，在上升过程加速度方向竖直向下，处于失重状态，C错误；‎ D．从下蹲到离开地面上升过程中，他的机械能增加，所以机械能不守恒，D错误。‎ ‎14. 在长约‎1.0m的一端封闭的玻璃管中注满清水，水中放一个适当的圆柱形的红蜡块，将玻璃管的开口端用胶塞塞紧，并迅速竖直倒置，红蜡块就沿玻璃管由管口匀速上升到管底．将此玻璃管倒置安装在小车上，并将小车置于水平导轨上．若小车一端连接细线绕过定滑轮悬挂小物体，小车从A位置由静止开始运动，同时红蜡块沿玻璃管匀速上升．经过一段时间后，小车运动到虚线表示的B位置，如图所示．按照如图建立坐标系，在这一过程中红蜡块实际运动的轨迹可能是选项中的（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：蜡烛在竖直方向做匀速运动，则竖直位移y=v0t；水平方向做匀加速运动：‎ ‎，联立可知：，可知图线C正确；‎ 考点：运动的合成 二、实验题 ‎15.如图为“验证力的平行四边形定则”的实验装置示意图，橡皮条的一端固定在木板上A位置，另一端系有轻质小圆环；轻质细绳OB和OC一端系在小圆环上（大小可忽略不计），另一端分别系在弹簧测力计的挂钩上。现用弹簧测力计通过细绳拉动小圆环，使橡皮条沿平行木板平面伸长至某一个位置。对于上述验证力的平行四边形定则的这部分实验过程，下列正确的是（ ）‎ A. OB和OC绳子之间的张角必须选择那些特殊角度如30°、45°等 B. OB和OC绳拉力的方向应与木板平面平行 C. 记录用的白纸上只需记下OB和OC绳的长度和弹簧测力计拉力方向 D. OB和OC绳的长度越短测量的误差越小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．实验过程中两绳子的夹角要适当，不需要选择特殊角度，A错误；‎ B．为保证拉力的方向为在纸面上画出的方向，OB和OC绳拉力的方向应与木板平面平行，B正确；‎ C．实验中需记录绳子拉力的大小和方向还有结点的位置，C错误；‎ D．细绳要适当长一些，以方便画出力的方向，不是越短越好，D错误。‎ ‎16. 如图a所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系实验．‎ ‎(1)为完成实验，还需要的实验器材有_________________________________________；‎ ‎(2)图b是弹簧所受弹力F与弹簧伸长长度x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为________ N/m.图线不过原点的原因是__________________________________．‎ ‎【答案】（1）刻度尺；（2）200；弹簧自身有重力。‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）实验中的拉力通过钩码的质量计算得出，而弹簧伸长的长度则需要用刻度尺测出，故还需要的器材是刻度尺；（2）通过图像可知，当拉力是6N时，弹簧伸长的长度是‎3.5cm－‎0.5cm=‎3.0cm；故弹簧的劲度系数为k==200N/m；图线不过原点，是因为当拉力等于0时，弹簧自己伸长了‎0.5cm，可见是因为弹簧有自重而引起的。‎ 考点：探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量关系实验。‎ ‎17.利用如图1所示的实验装置，可以探究“加速度与质量、受力的关系”．‎ 实验时，首先调整垫木的位置，使小车不挂配重时能在倾斜长木板上做匀速直线运动，以平衡小车运动过程中所受的摩擦力．再把细线系在小车上，绕过定滑轮与配重连接．调节滑轮的高度，使细线与长木板平行．在接下来的实验中 ‎①保持小车质量一定，通过改变配重片数量来改变小车受到的拉力．改变配重片数量一次，利用打点计时器打出一条纸带．重复实验，得到5条纸带和5个相应配重的重量．‎ ‎②图2是其中一条纸带的一部分，A、B、C为3个相邻计数点，每两个相邻计数点之间还有4个实际打点没有画出．通过对纸带的测量，可知A、B间的距离为‎2.30cm，A、C间的距离为______cm．已知打点计时器的打点周期为0.02s，则小车运动的加速度大小为______ m/s2．（结果保留两位有效数字）‎ ‎③分析纸带，求出小车运动的5个加速度a．用相应配重的重量作为小车所受的拉力大小F，画出小车运动的加速度a与小车所受拉力F之间的a-F图象，如图3所示．由图象可知小车的质量约为______kg（结果保留两位有效数字）．‎ ‎【答案】 (1). 5.00 (2). 0.40 (3). 0.30‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】②[1]由图示刻度尺可知，其分度值为‎1mm，A、C间的距离为‎5.00cm；‎ ‎[2]每两个相邻计数点之间还有4个实际打点没有画出，计数点间的时间间隔：‎ t=0.02×5 s =0.1s，‎ 由匀变速直线运动的推论：可知，加速度：‎ ‎；‎ ‎③[3]由牛顿第二定律得：‎ ‎，‎ a-F图象的斜率：‎ ‎，‎ 解得：m=‎0.30kg；‎ ‎18.用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。‎ ‎（1）下列实验条件必须满足的有______。‎ A.斜槽轨道光滑 B.斜槽轨道末端水平 C.挡板高度等间距变化 D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球 ‎（2）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。‎ 取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的______（选填“最上端”、“最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时______（选填“需要”或者“不需要）轴与重锤线平行。‎ 若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是和，则可求得钢球平抛的初速度大小为______（已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示）；且有_________（选填“大于”、“等于”或者“小于”）。‎ ‎【答案】 (1). (2). 球心 (3). 需要 (4). (5). 大于 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]ABD．为了能画出平抛运动轨迹，首先保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但必须是水平的。同时要让小球总是从同一位置释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点，A错误BD正确；‎ C．档板只要能记录下小球下落在不同高度时的不同的位置即可，不需要等间距变化，C错误；‎ ‎(2)a．[2]小球在运动中记录下的是其球心的位置，故抛出点也应是小球静置于Q 点时球心的位置；故应以球心在白纸上的位置为坐标原点；‎ ‎[3]小球在竖直方向为自由落体运动，故y轴必须保证与重锤线平行；‎ b．[4]由于两段水平距离相等，故时间相等，根据可知 ‎，‎ 则初速度 ‎；‎ ‎[5]如果A点是抛出点，则在竖直方向上为初速度为零的匀加速直线运动，则AB和BC的竖直间距之比为1：3；但由于A点不是抛出点，故在A点已经具有竖直分速度，故竖直间距之比大于1：3。‎ 三、论述计算题。‎ ‎19.如图所示，绷紧的水平传送带足够长，始终以的恒定速率顺时针运行。初速度大小为的小物块从与传送带等高的水平面上的A点向左运动，经B点滑上传送带，已知A、B两点的距离，物块与水平面的动摩擦因数，物块与水平传送带的动摩擦因数，重力加速度，不考虑物块由水平面滑上传送带的能量损失。求：‎ ‎(1)物块向左运动第一次到达B点时的速度 ‎(2)物块经过B点后继续向左运动，在传送带上离B点的最远距离 ‎(3)详细描述物块在从传送带上距B点最远处返回B点的过程中的运动特点。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)先做初速度为零的匀加速直线运动，达到‎2m/s后匀速前进 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)物块在水平面上运动加速度大小为：‎ ‎，‎ 物块从A点到B点的运动满足：‎ ‎，‎ 解得：‎ ‎；‎ ‎(2)物块在传送带上向左运动的加速度大小为：‎ ‎，‎ 向左运动的时间 ‎，‎ 向左运动的位移 ‎(3)当到达距B点最远处后，物块相对传送带向左运动，受到一个向右的摩擦力，在这个摩擦力作用下，向右加速，当速度和传送带速度相同后，两者一起匀速运动，即先做初速度为零的匀加速直线运动，达到‎2m/s后匀速前进。‎ ‎20.根据万有引力定律和牛顿第二定律说明：为什么在地球上同一地点的不同物体做自由落体运动的加速度都是相等的？为什么高山上的自由落体加速度比地面上的小？为什么赤道的重力加速度比两极的重力加速度小？（研究中可将地球视为正球体）‎ ‎【答案】见解析所示 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据万有引力定律，在地球表面同一地点，对质量m的物体，R为物体随地球做圆周运动的半径，有 ‎，‎ 解得：‎ ‎，‎ 与质量无关，所以在地球上同一地点的对于质量不同的物体，得到重力加速度的结果相同；‎ ‎(2)在高山上，有：‎ ‎，‎ 解得：‎ 高山较大，因此高山上自由落体加速度较小；‎ 物体在赤道与两极物体随地球转动所需向心力不同，在赤道有：‎ 解得 ‎；‎ 在两极：‎ ‎，‎ 因此两极的重力加速度大于赤道。‎ ‎21.如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD组成，AB和BCD相切于B点，OB与OC夹角为37 ，CD连线是圆轨道竖直方向的直径、D为圆轨道的最低点和最高点，可视为质点的小滑块从轨道AB上高H处的某点由静止滑下，用力传感器测出滑块经过圆轨道最低点C时对轨道的压力为F，并得到如图乙所示的压力F与高度H的关系图象，该图线截距为2N，且过点取求：‎ 滑块的质量和圆轨道的半径；‎ 若要求滑块不脱离圆轨道，则静止滑下的高度为多少；‎ 是否存在某个H值，使得滑块经过最高点D飞出后落在圆心等高处的轨道上若存在，请求出H值；若不存在，请说明理由．‎ ‎【答案】（1）m=‎0.2kg ,‎1m （2） （3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】当时，由图象截距可知 当小物块从A点静止下滑，由图象知，，对轨道的压力 解得．‎ 不脱离轨道分两种情况：‎ ‎①到圆心等高处速度为零 有能量守恒可知，滑块从静止开始下滑高度 ‎ ‎②通过最高点，通过最高点的临界条件 设下落高度为，‎ 由动能定理 解得 则应该满足下落高度 ‎ 假设滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的E点： ‎ 解得：‎ 而滑块过D点的临界速度 由于：，所以存在一个H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点 解得：‎