河北省曲阳一中2020届高三上学期9月月考物理试题

曲阳一中2019—2020学年第一学期高三年级9月月考
物 理
一、选择题
1.甲乙两车在一平直道路上同向运动，其v﹣t图象如图所示，图中△OPQ和△OQT的面积分别为s1和s2（s1＜s2）．初始时，甲车在乙车前方s0处．下列判断错误的是（　　）

A. 若s0＝s1+s2，两车不会相遇 B. 若s0＜s1，两车相遇2次
C. 若s0＝s1，两车相遇1次 D. 若s0＝s2，两车相遇1次
【答案】D
【解析】
【详解】由图线可知：在T时间内，甲车前进了s2，乙车前进了s1+s2；在t=T时，两车速度相同，若s0=s1+s2，则s0＞s1，两车不会相遇，故A正确；若s0+s2＜s1+s2，即s0＜s1，在T时刻之前，乙车会超过甲车，但甲车速度增加的快，所以甲车还会超过乙车，则两车会相遇2次，故B正确；若s0=s1，则s0+s2=s1+s2，即两车只能相遇一次，故C正确。若s0=s2，由于s1＜s2，则s1＜s0，两车不会相遇，故D错误；本题选错误的，故选D.

2.如图所示，A、B两物体（可视为质点）相距，物体A以的速度向右匀速运动，而物体B此时的速度，只在摩擦力作用下向右做匀减速运动，加速度大小为，那么物体A追上物体B所用的时间为（ ）

A. 7s B. 8s C. 9 s D. 10 s
【答案】B
【解析】
【详解】物体B做匀减速运动，到速度为零时，所需时间，运动的位移，在这段时间内物体A的位移；显然还没有追上，此后物体B静止，设物体A追上物体B所用时间为，则有 ，代入数据解得，故B正确；ACD错误；故选B
3.如图所示，不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上O点，跨过滑轮的细绳连接物块a、b，a、b都处于静止状态。现将物块b移至c点后，a、b仍保持静止，下列说法中正确的是（  ）

A. b与水平面间摩擦力减小
B. b受到的绳子拉力增大
C. a、b静止时，图中α、β、θ三角仍然相等
D. 悬于墙上的绳所受拉力增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．小滑轮光滑，所以两端绳拉力T大小相等，设b绳与水平夹角为，根据平衡条件可知：，当物块b移至c点后，a、b仍保持静止，变小，所以摩擦力变大，A错误。
B．因为物体a始终静止，所以绳子拉力始终等于a的重力，所以b受到的绳子拉力：，B错误。
C．当物块b移至c点后，a、b两绳的夹角变大，但由于两绳拉力大小相等，所以悬于墙上的绳拉力大小等于a、b两绳拉力的合力，且光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上，所以悬于墙上的绳方向一定与a、b两绳拉力的合力，方向在一条直线上，a、b两绳拉力大小相等，所以悬于墙上的绳方向就是a、b两绳的夹角角平分线，所以，而与是同位角，所以，C正确。
D．当物块b移至c点后，a、b两绳的夹角变大，但由于两绳拉力大小相等，且光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上，所以细绳O拉力大小等于a、b两绳拉力的合力，两绳拉力大小不变，夹角变大，所以合力变小，悬于墙上的绳所受拉力变小，D错误
4.我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站。如图所示，关闭动力的航天飞机在月球引力作用下经椭圆轨道向月球靠近，并将与空间站在B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，下列说法中正确的是

A. 图中航天飞机在飞向B处的过程中，月球引力不做功
B. 航天飞机在B处由椭圆轨道可直接进入空间站轨道
C. 根据题中条件可以算出月球质量
D. 根据题中条件可以算出空间站受到月球引力的大小
【答案】C
【解析】
【详解】A、航天飞机在飞向月球的过程中，月球对飞机的万有引力与飞机速度间夹角小于90°，万有引力做正功，故A错误；
B、B处的物体运动以月球为中心，它的椭圆轨道速度大于圆周轨道速度。关闭动力的航天飞机在月球引力作用下向月球靠近，速度增加，从图形看航天飞机是在椭圆轨道飞行。要想与空间站在B处对接，因空间站轨道是圆周轨道，航天飞机必须减速才能达到空间站的圆周轨道速度。所以航天飞机在B处由椭圆轨道进入空间站圆周轨道必须点火减速，故B错误；
C、由空间站做圆周运动时，万有引力提供向心力，则有，解得：月球质量M，故C正确；
D、由于不知道空间站的质量，所以根据题中条件不能算出空间站受到月球引力的大小，故D错误。
5.为了实现人类登陆火星的梦想，我国宇航员王跃和俄罗斯宇航员一起进行了“模拟登火星”的实验活动，假设火星半径与地球半径之比为1:2，火星质量与地球质量之比为1:9，已知地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，万有引力常量为G，忽略自转的影响，则
A. 火星表面与地球表面的重力加速度之比为2:9
B. 火星的密度为
C. 火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为
D. 若王跃以相同初速度在火星表面与地球表面能竖直跳起的最大高度之比为9:2
【答案】C
【解析】
【详解】A.星球表面重力与万有引力相等有：，可得重力加速度为：，得火星与地球表面的重力加速度之比为：，故A错误；
B.星球表面重力与万有引力相等有：，得火星的质量为：，火星的体积为，所以火星的密度为，故B错误；
C.由公式，所以火星与地球的第一宇宙速度之比等，故C正确；
D.根据公式得，所以以相同初速度在火星表面与地球表面能竖直跳起的最大高度之等于火星表面与地球表面重力加速度的反比，即9:4，故D错误。
6.水平地面上固定一倾角为的足够长的光滑斜面，如图所示，斜面上放一质量为、长的薄板。质量为的滑块（可视为质点）位于薄板的最下端，与之间的动摩擦因数。开始时用外力使、静止在斜面上，某时刻给滑块一个沿斜面向上的初速度，同时撤去外力，已知重力加速度，，。下列说法正确的是（ ）

A. 在滑块向上滑行的过程中，、的加速度大小之比为
B. 从、开始运动到、相对静止的过程所经历的时间为
C. 从、开始运动到、相对静止的过程中滑块克服摩擦力所做的功为
D. 从、开始运动到、相对静止的过程中因摩擦产生的热量为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题中条件可知，当滑块向上运动时，薄板将沿斜面向下运动，由受力分析和牛顿第二定律可知，对薄板，则有，薄板加速度，方向沿斜面向下；对滑块，则有，则滑块的加速度，方向沿斜面向下，故在滑块向上滑行的过程中，、的加速度大小之比为，故选项A错误；
B.开始运动时，滑块向上做匀减速直线运动，减速到零所需要的时间，此时薄板的速度大小为，然后二者均向下运动，且二者的加速度不变，最后速度相同，则有，代入数据可解得，共同速度为，、从开始运动到速度相同所用时间为，故选项B错误；
C.沿斜面向上运动的位移，此过程中向下运动的位移，球沿斜面向下运动到两者速度相同时，下滑的位移，此过程中，向下运动的位移，故整个过程中摩擦力对滑块所做的功，即滑块克服摩擦力所做的功为，故选项C正确；
D.整个过程中因摩擦产生的热量为，故选项D正确。
7.将三个木板1、2、3固定在墙角，木板与墙壁和地面构成了三个不同的三角形，如图所示，其中1与2底边相同，2和3高度相同。现将一个可以视为质点的物块分别从三个木板的顶端由静止释放，并沿斜面下滑到底端，物块与木板之间的动摩擦因数均相同。在这三个过程中，下列说法不正确的是（ ）

A. 沿着1和2下滑到底端时，物块的速率不同，沿着2和3下滑到底端时，物块的速率相同
B. 沿着1下滑到底端时，物块的速度最大
C. 物块沿着3下滑到底端的过程中，产生的热量是最多的
D. 物块沿着1和2下滑到底端的过程中，产生的热量是一样多的
【答案】A
【解析】
【详解】AB.设1、2、3木板与地面的夹角分别为、、，木板长分别为、、，当物块沿木板1下滑时，由动能定理有

当物块沿木板2下滑时，由动能定理有
，
又，，可得；当物块沿木板3下滑时，由动能定理有

又，，可得，故选项A符合题意，选项B不合题意。
CD.三个过程中产生的热量分别为
，
，
，
则，故选项CD不合题意。
8.一斜劈A静止在粗糙的水平面上，在其斜面上放着一滑块B，若给滑块B一平行斜面向下的初速度v0，则B正好保持匀速下滑．如图所示，现在B下滑过程中再加一个作用力，则以下说法正确的是(　　)

A. 在B上加一竖直向下的力F1，则B将保持匀速运动，A对地无摩擦力的作用
B. 在B上加一沿斜面向下的力F2，则B将加速运动，A对地有水平向左的静摩擦力的作用
C. 在B上加一水平向右的力F3，则B将减速运动，在B停止前A对地有向右的摩擦力的作用
D. 无论在B上加什么方向力，在B停止前A对地都无静摩擦力的作用
【答案】AD
【解析】
【详解】A.设滑块B的质量为m，斜劈A的质量为M，则m保持匀速下滑，M静止，以滑块和斜劈组成的整体为研究对象进行受力分析，根据平衡条件得知地面对斜劈没有摩擦力，如有摩擦力，整体的合力不为零，将破坏平衡状态，与题矛盾．
对滑块B有
，
即，
θ是斜劈的倾角．当施加竖直向下的力F1时，对整体受力分析，在竖直方向合力为零，水平方向合力为零，故地面对斜劈A无摩擦力，对滑块B受力分析可知，
，
所以滑块B做匀速运动，故A符合题意．
B.在滑块上加一沿斜面向下的力F2，滑块所受的合力将沿斜面向下，故做加速运动，但滑块与斜劈间的弹力大小不变，故滑动摩擦力大小不变，即滑块所受支持力与摩擦力的合力仍然竖直向上，则斜劈所受滑块的摩擦力与滑块的压力的合力竖直向下，则斜劈在水平方向仍无运动趋势，故仍对地无摩擦力作用，故B不符合题意．
C.在滑块上加一水平向右的力F3，沿斜面方向有
，
故滑块做减速运动；对滑块，所受支持力增加了F3sin θ，则摩擦力增加了μF3sin θ，即支持力与摩擦力均成比例地增加，其合力方向还是竖直向上，如图，

则斜劈所受滑块B的摩擦力与压力的合力还是竖直向下，水平方向仍无运动趋势，则不受地面的摩擦力，故C不符合题意．
D.无论在滑块B上加上什么方向的力，滑块B对斜劈的压力与滑块B对斜劈的摩擦力都是以1∶μ的比例增加，则其合力的方向始终竖直向下，斜劈便没有运动趋势，始终对地面无摩擦力作用，故D符合题意．
9.如图，两物体A、B用轻质弹簧相连，静止在光滑水平面上，现同时对A、B两物体施加等大反向的水平恒力F1、F2，使A、B同时由静止开始运动，在弹簧由原长伸到最长的过程中，对A、B两物体及弹簧组成的系统，正确的说法是（ ）

A. A、B先做变加速运动，当F1、F2和弹力相等时，A、B的速度最大；之后，A、B做变减速运动，直至速度减到零
B. A、B做变减速运动速度减为零时，弹簧伸长最长，系统的机械能最大
C. A、B、弹簧组成的系统机械能在这一过程中是先增大后减小
D. 因F1、F2等值反向，故A、B、弹簧组成的系统的动量守恒
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.在拉力作用下，A、B开始做如速运动。弹簧伸长，弹簧弹力变大，物体A、B受到的合力变小，物体加速度变小，物体做加速度减小的加速运动，当弹簧弹力等于拉力时物体受到的合力为零，速度达到最大，之后弹簧弹力大于拉力，两物体减速运动，直到速度为零时，弹簧伸长量达最大，因此A、B先做变加速运动，当F1、F2和弹力相等时，A、B的速度最大；之后，A、B做变减速运动，直至速度减到零，故A符合题意；
BC.在整个过程中，拉力一直对系统做正功，系统机械能增加，A、B做变减速运动速度减为零时，弹簧伸长最长，系统的机械能最大，故B符合题意，C不符合题意；
D.因F1、F2等大反向，故A、B、弹簧组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，故D符合题意。
10.质量为的物体沿水平面向右做直线运动，时刻受到一个水平向左的恒力，如图甲所示，此后物体的图象如图乙所示，取水平向右为正方向，取，则下列说法中正确的是（ ）

A. 物体与水平面间的动摩擦因数为
B. 10s内恒力F的功为3J
C. 10s末物体在计时起点左侧2m处
D. 10s内物体克服摩擦力做功34J
【答案】CD
【解析】
【详解】A.由题图乙知前后两段时间内物体加速度的大小分别为、，由牛顿第二定律知，，联立得、，选项A不符合题意；
B. 由速度-时间图象中图线与坐标轴所围面积的物理意义知，10s内物体的位移为，与恒为F的方向相同，则恒力F做的功为，B不符合题意；
C.因为10s内物体的位移，即在计时起点左侧处，C符合题意；
D.10s内物体的路程为，即内物体克服摩擦力所做的功，D符合题意；
11.如图所示，水平圆盘可绕竖直轴转动，圆盘上有小物体、、，质量分别为、、，叠放在上，、离圆心距离分别为、。、之间用细线相连，圆盘静止时细线刚好伸直无张力。已知、与圆盘间动摩擦因数均为，、间动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为，现让圆盘从静止缓慢加速，则（ ）

A. 当时，、即将开始滑动
B. 当时，细线张力为
C. 当时，受到圆盘的摩擦力为0
D. 当时剪断细线，将做离心运动
【答案】BC
【解析】
【详解】A.三物体具有相同的角速度，半径之比为；根据可知，A、B先达到最大静摩擦力。B与转盘之间的最大静摩擦力为：
，
C与转盘之间的最大静摩擦力为：
，
当AB刚刚要滑动时设细线的拉力为T，则对AB有：
，
对C：
，
联立得：
；
当A开始滑动时有：
，
所以：
。
当，所以A、B不能开始滑动，故A项不符合题意；
B.当时，A与B不能开始滑动，则AB需要的向心力为：
，
则细线的拉力：
，
故B项符合题意；
C.当时，AB需要的向心力为：
，
则细线的拉力为：
，
C需要的向心力为：
，
C受到细线的拉力恰好等于需要的向心力，所以圆盘对C的摩擦力一定等于0，故C项符合题意；
D.当时，A、B、C都还没有滑动，剪断细线，C在水平方向只受到摩擦力的作用，C做圆周运动需要的向心力为：
，
C与转盘之间的静摩擦力大于需要的向心力，则C仍然做匀速圆周运动，故D项不符合题意；
12.如图所示，直径为d的竖直圆筒绕中心轴线以恒定的转速匀速转动。一子弹以水平速度沿圆筒直径方向从左侧射入圆筒，从右侧射穿圆筒后发现两弹孔在同一竖直线上且相距为h，则（ ）

A. 子弹在圆筒中的水平速度为
B. 子弹在圆筒中的水平速度为
C. 圆筒转动的角速度可能为
D. 圆筒转动的角速度可能为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.根据，解得，则子弹在圆筒中的水平速度为，故A项正确，B项错误：
CD.因为子弹从右侧射穿圆筒后发现两弹孔在同一竖直线上，则，，因为，解得：，当时，，当时，故C项错误，D项正确。
13.如图所示，小球从点以初速度沿粗糙斜面向上运动，到达最髙点后返回，为的中点。下列说法正确的是（ ）

A. 小球从出发到返回的过程中，位移为零，外力做功为零
B. 小球从到与从到的过程，减少的动能相等
C. 小球从到与从到的过程，速度的变化率相等
D. 小球从到与从到的过程，损失的机械能相等
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.小球从A出发到返回A，位移为0，但整个过程中摩擦力的方向与小球运动的方向始终相
反，故整个过程中摩擦力对小球做负功，故A错误；
B.设A到C的高度和从C到B的高度为h，AC的距离为x，斜面的倾角为，则有
，根据，可知小球从A到C过程与从C到B过程合
外力对物体做的功相同，故小球减少的动能相等，故B正确；
C.小球从A到C与从C到B的过程，受力情况不变，加速度相同，所以速度的变化率相等，
故C正确；
D.克服除重力之外其他力做多少功物体的机械能就减少多少，根据
可得小球从A到C过程与从C到B过程，损失的机械能相等，故D正确。
二、实验题
14.如图为“验证动能定理”的实验装置，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上相距适当距离的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车通过A、B时的速率，要求拉力传感器的示数即为小车所受的合外力。

（1）为了完成实验，除了测量小车受到拉力的大小、小车通过A、B时的速率和外，还需要测量__和__（写出物理量的名称和符号）；需要验证的物理关系式为____
（2）与本实验有关的下列说法正确的是__
A、要调整长木板的倾斜角度，平衡小车受到的摩擦力
B、应先释放小车，再接通速度传感器的电源
C、改变所挂钩码的数量时，要使所挂钩码的质量远小于小车质量
D、该实验装置也可以用来验证牛顿第二定律。

【答案】 (1). A、B两点之间距离 (2). 小车和车上的拉力传感器的总质量 (3). (4). AD
【解析】
【详解】（1）[1][2][3] 设、两点之间的距离，小车和车上的拉力传感器的总质量，根据动能定理：，故需测量、两点之间的距离，小车和车上的拉力传感器的总质量。
（2）[4] A．若没有平衡摩擦力，则有，而摩擦力又无法求出，因此需平衡摩擦力，故A正确；
B．应选打开电源，待打点稳定后，再释放小车，故B错误；
C．小车受到的拉力由传感器显示，不再用钩码的重力代替，不必使挂钩码的质量远小于小车的质量，故C错误；
D．本实验也可以验证加速度与物体受到的力的关系，即牛顿第二定律，故D正确．
故选：AD
15.某实验小组的同学在“探究合力与分力的关系”时，利用如图甲所示的装置完成了实验，第一次用两个弹簧测力计分别拉细绳套1、2，记录实验数据F1、F2；第二次用一个弹簧测力计拉细绳套3，记录实验数据F′；该小组的同学利用记录的数据作出力的图示，如图乙所示.

(1)为了减小实验误差，下列说法正确的是______
A．拉结点的两条细绳的长度必须等长
B．两次不必要将结点拉到同一位置
C．图乙中F1、F2的标度相同，F′与F1、F2的标度可以不同
D．用力拉弹簧测力计时，弹簧测力计应与长木板平行
(2)实验时，如果将连接橡皮筋的细绳替换成橡皮条，则实验结果______（填“会”或“不会”）发生变化.
(3)实验前，将两个弹簧测力计平放在水平桌面上，两弹簧测力计的示数均为F0（F0＞0），如果直接用这两个弹簧测力计进行实验，则对实验结果______（填“有”或“没有”）影响。
【答案】 (1). D (2). 不会 (3). 有
【解析】
【详解】第一空.A.细线的作用是能显示出力的方向，所以不必须等长，故A错误；
B.为了保证作用效果相同，两次要把结点拉倒同一位置，故B错误；
C.同一个图示中，力的标度必须相同，故C错误；
D.测量力的实验要求尽量准确，为了减小实验中因摩擦造成的误差，操作中要求弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，故D正确；
故填D.
第二空.由于O点的作用效果相同，将两个细绳套换成两根橡皮条，不会影响实验结果，
第三空.两个弹簧测力计测量前都没有校零，且没有拉力时弹簧测力计的示数都是F0，则用此弹簧测力计测量时，弹力的大小实际值应等于测量值减去F0，根据实验值作平行四边形时，误差较大，对实验有影响.
三、解答题
16.一辆汽车质量为1×103 kg，最大功率为2×104 W，在水平路面上由静止开始做直线运动，最大速度为v2，运动中汽车所受阻力恒定．发动机的最大牵引力为3×103 N，其行驶 过程中牵引力F与车速的倒数的关系如图所示． 试求：
(1)v2的大小；
(2)整个运动过程中的最大加速度；
(3)匀加速运动过程的最大速度是多大？当汽车的速度为10 m/s时发动机的功率为多大？

【答案】(1)20 m/s；(2)2 m/s2 ； (3)6.67 m/s，2×104 W
【解析】
【详解】由题图中可以看出图线AB段牵引力F不变，阻力Ff不变，汽车做匀加速直线运动，图线C的斜率表示汽车的功率P，P不变，则汽车做加速度减小的加速运动，直至达到最大速度v2，此后汽车做匀速直线运动．故有：
(1)当汽车的速度为v2时，牵引力为F1＝1×103 N，
.
(2)汽车做匀加速直线运动时的加速度最大
阻力
.
(3)与B点对应的速度为
当汽车的速度为10 m/s时处于图线BC段，故此时的功率最大为Pm＝2×104 W.
17.如图所示质量为的木板长，静止放在光滑的水平地面上，其右端静置一质量为的小滑块（可视为质点），小滑块与木板间的动摩擦因数，今用水平力向右拉木板，要使小滑块从木板上掉下来，力F作用的时间至少要多长？（不计空气阻力，g取）

【答案】1s
【解析】
【详解】设在第秒时撤掉力F，再经过秒长木板与小滑块m分离。小滑块在木板上相对滑动时，摩擦力
对小滑块m由牛顿第二定律得：


对木板由牛顿第二定律得：


撤掉F时，小滑块速度为：

长木板的速度为：

撤去F后，对于长木板由牛顿第二定律有：

由于F作用时间最小时，长木板与小滑块在分离时速度恰好相同，设此速度为。
对于小滑块：

对于长木板：

在（）的整个过程中，



联立解得
即力作用的时间至少要1s.
18.如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆形轨道，外圆ABCD光滑，内圆的上半部分B′C′D′粗糙，下半部分B′A′D′光滑。一质量m=0.2kg的小球从轨道的最低点A处以初速度v0向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径R=0.2m，取g=10m/s2。

（1）若要使小球始终紧贴着外圆做完整的圆周运动，初速度v0至少为多少？
（2）若v0=3m/s，经过一段时间小球到达最高点，内轨道对小球的支持力FC=2N，则小球在这段时间内克服摩擦力做的功是多少？
（3）若v0=3.1m/s，经过足够长的时间后，小球经过最低点A时受到的支持力为多少？小球在整个运动过程中减少的机械能是多少？（保留三位有效数字）
【答案】（1）（2）0.1J（3）6N；0.56J
【解析】
【详解】（1）在最高点重力恰好充当向心力

从到机械能守恒

解得

（2）最高点

从A到C用动能定理

得
（3）由于，在上半圆周运动过程的某阶段，小球将对内圆轨道间有弹力，由于摩擦作用，机械能将减小。经足够长时间后，小球将仅在半圆轨道内做往复运动。设此时小球经过最低点的速度为，受到的支持力为


得
整个运动过程中小球减小的机械能

得
19.如图所示，是固定于竖直平面内的光滑圆弧轨道，末端处的切线方向水平。一物体（可视为质点）从圆弧最高点处由静止释放，滑到端飞出，落到地面上的点。测得点和点的水平距离，点距地面的高度。现在轨道下方紧贴端安装一个水平传送带，传送带的右端与点的距离为。当传送带静止时，让物体从处由静止释放，物体沿轨道滑过点后又在传送带上滑行并从传送带右端水平飞出，仍落在地面上的点。

（1）求物体与传送带之间的动摩擦因数。
（2）若传送带驱动轮顺时针转动，带动传送带以速度匀速运动。再把物体从处由静止释放，物体落在地面上。设着地点与点的距离为，求出可能的范围。
【答案】（1） （2）
【解析】
【详解】（1）无传送带时，物体由B运动到C，做平抛运动，设物体在B点的速度为，则


解得：

有传送带时，设物体离开传送带时的速度为，则有：


解得：
。
（2）物体在传送带上全程减速时，离开传送带的末速度，物体仍落在C点。则。
物体在传送带上全程加速时，离开传送带的末速度为，由动能定理有
，
得：
。
则

故
。