2019届甘肃省静宁县第一中学高三上学期第二次模拟考试物理试题（解析版）

 2019届甘肃省静宁县第一中学高三上学期第二次模拟考试物理试题（解析版）物  理一、选择题：（本题共15题，每小题4分，共60分。第1—9题只有一个选项符合题目要求；第10—15题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）。1.2016 年起，我国空军出动“战神”轰－6K 等战机赴南海战斗巡航．某次战备投弹训练，飞机在水平方向做加速直线运动的过程中投下一颗模拟弹．飞机飞行高度为h，重力加速度为g，不计空气阻力，则以下说法正确的是（  ）A. 在飞行员看来模拟弹做平抛运动B. 模拟弹下落到海平面的时间为C. 在飞行员看来模拟弹做自由落体运动D. 若战斗机做加速向下的俯冲运动(可以看作圆周的一部分），此时飞行员一定处于失重状态【答案】B【解析】【详解】模拟弹相对于地面做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，而且水平速度与刚被投下时飞机的速度相同。由于飞机做加速直线运动，速度不断增大，所以在飞行员看来模拟弹做的不是平抛运动，也不是自由落体运动。故AC错误。模拟弹竖直方向做自由落体运动，由 h= gt2得．故B正确。若飞机斜向下做加速曲线运动时，有斜向上的向心加速度，具有竖直向上的分加速度，此时飞行员处于超重状态。故D错误。故选B。【点睛】解决本题的关键是要知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式列式分析．要注意针对不同的参照物，物体的运动情况可能不同．2.一辆汽车在水平地面上转弯时，地面的摩擦力已达到最大，当这辆汽车速率增为原来的2倍时，则为避免发生事故，它在同样地面转弯的轨道半径应该（    ）A. 减为原来的    B. 减为原来的C. 增为原来的2倍    D. 增为原来的4倍【答案】D【解析】【详解】一辆汽车在水平地面上转弯时，地面的侧向摩擦力已达到最大，则当这辆汽车速率增为原来的2倍时，为避免发生事故，临界情况仍为侧向最大摩擦力提供向心力，即联立解得：。故D项正确，ABC三项错误。3.质量为m的物体P置于倾角为θ1的固定光滑斜面上，轻细绳跨过光滑轻质定滑轮分别连接着P与小车，P与滑轮间的细绳平行于斜面，小车以速率v水平向右做匀速直线运动．当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角θ2时，下列判断正确的是(　　)A. P的速率为vB. P的速率为vcos θ2C. P的速率为D. P的速率为【答案】B【解析】【详解】将小车的速度v进行分解如图所示，则vp=vcosθ2，故ACD错误，B正确；故选B.
4.如图所示，两个小球a、b质量均为m，用细线相连并悬挂于O点，现用一轻质弹簧给小球a施加一个力F，使整个装置处于静止状态，且Oa与竖直方向夹角为θ=450，已知弹簧劲度系数为k，则弹簧形变量不可能是A.     B.     C.     D. 【答案】B【解析】【分析】以小球ab整体为研究对象，分析受力，作出力图，根据平衡条件，分析F可能的值，然后再经过胡克定律分析弹簧形变量的可能情况。【详解】以小球ab整体为研究对象，分析受力，作出F在几个方向时整体的受力图根据平衡条件得知：F与T的合力与整体重力2mg总是大小相等、方向相反，由力的合成图可知，当F与绳子oa垂直时，F有最小值，即图中2位置，F的最小值为： 所以： 故应选B。【点睛】本题是隐含的临界问题，运用图解法确定出F的最大值和最小值，再进行选择．也可以用函数法。5.如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为R，小球半径为r，则下列说法正确的是(       )A. 小球通过最高点时的最小速度B. 小球通过最高点时的最小速度C. 小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力D. 小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力【答案】BC【解析】【详解】AB：小球过最高点时可能受到外壁对其向下的压力或内壁对其向上的支持力，类似于轻杆端点的小球过最高点，则其通过最高点的最小速度为零。故A项错误，B项正确。C：小球在管道中运动时，向心力的方向要指向圆心；水平线ab以下时，重力沿半径的分量背离圆心，则管壁必然提供指向圆心的支持力，只有外侧管壁才能提供此力，内侧管壁对小球一定无作用力。故C项正确。D：小球在管道中运动时，向心力的方向要指向圆心；在水平线ab以上时，重力沿半径的分量指向圆心，管壁对小球可能没有作用力。故D项错误。【点睛】物体在管内做圆周运动时，所受力的径向分量提供向心力；在不同位置对其径向力（各力在径向的分量）分析后可推断管内（外）壁对物体的作用力的可能情况。6.如图所示，有一质量为M的大圆环，半径为R，被一轻杆固定后悬挂在O点，有两个质量为m的小环（可视为质点），同时从大环两侧的对称位置由静止滑下．两小环同时滑到大环底部时，速度都为v，则此时大环对轻杆的拉力大小为（    ） A. （2m+2M）g    B. C. 2m（g+）+Mg    D. 2m（﹣g）+Mg【答案】C【解析】试题分析：结合物体状态和受力之间的关系，根据大环的状态--静止，可分析得出大环受平衡力作用；两小环同时滑到大环底部时受向心力作用，根据牛顿第二定律求得小环对大环的弹力．C、两小环同时滑到大环底部时，小环在竖直方向受重力和弹力，根据牛顿第二定律得：，大环受重力、轻杆拉力和小环对它的压力，根据大环的状态--静止，可分析得出轻杆拉力为．轻因为小环在底部的速度最大，需要的向心力也是最大，所以轻杆拉力也是最大．故C正确．故选：C．考点：牛顿第二定律；向心力．点评：根据物体的运动状态，分析物体的受力情况是解决此题的关键，另外在分析受力时要考虑周全，不要漏力或添力．7.2018年7月17日，上海中车公司生产的国内最大功率无人通控潜水器在上海下线。该潜水器自重5×103kg，主要用来深海打捞和取样。若某次作业时，潜水器将4×103kg的高密度重物从3000m深的海底匀速提升到海面，已知牵引力的功率恒为180kW，不计水对潜水器的作用，则提升的时间约为（g＝10m/s2）A. 0.5×103s    B. 1.0×103    C. 1.5×103s    D. 2.0×103s【答案】C【解析】【详解】根据动能定理可知：Pt-mgh=0，解得t=1.5×103s ，故选C.8.如图甲所示,一次训练中，运动员腰部系着不可伸长的绳拖着质量m=11 kg的轮胎从静止开始沿着笔直的跑道加速奔跑，绳与水平跑道的夹角是37°，5 s后拖绳从轮胎上脱落，轮胎运动的v-t图象如图乙所示，不计空气阻力，已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g取10 m/s2，则下列说法正确的是（    ）             甲                              乙A. 轮胎与水平地面间的动摩擦因数μ=0.2B. 拉力F的大小为55 NC. 在0～5s内，轮胎克服摩擦力做功为1375 JD. 在6 s末，摩擦力的瞬时功率大小为275 W【答案】D【解析】【分析】根据速度时间图线得出匀减速直线运动的加速度和匀加速直线运动的加速度，结合牛顿第二定律求出动摩擦因数以及拉力的大小，根据动能定理，求出在0～5s内轮胎克服摩擦力做功的大小，利用功率的公式可以求出在6 s末摩擦力的瞬时功率；【详解】A、轮胎匀减速直线运动的加速度大小为，则轮胎与水平地面间的动摩擦因数：，匀加速运动的加速度大小为：，根据牛顿第二定律得，，代入数据解得，故AB错误；
C、在0～5s内，根据动能定理得，，又，代入数据解得，故C错误；
D、根据图像可知末的瞬时速度为，故瞬时功率，故D正确。【点睛】本题考查了牛顿第二定律、动能定理、功率、运动学公式的综合运用，通过速度时间图线和牛顿第二定律求出拉力的大小和动摩擦因数的大小是解决本题的关键。9.已知，某卫星在赤道上空轨道半径为r1的圆轨道上绕地运行的周期为T，卫星运动方向与地球自转方向相同，赤道上某城市的人每三天恰好五次看到卫星掠过其正上方，假设某时刻，该卫星如图在A点变轨进入椭圆轨道，近地点B到地心距离为r2，设卫星由A到B运动得时间为t，地球自转周期为T0，不计空气阻力，则（    ）A. B. C. 卫星在图中椭圆轨道由A到B时，机械能增大D. 卫星由圆轨道进入椭圆轨道过程中，机械能不变【答案】A【解析】【分析】根据赤道上某城市的人每三天恰好五次看到卫星掠过其正上方，得出三天内卫星转了8圈，从而求出T和T0的关系，根据开普勒第三定律得出A到B的时间，从椭圆轨道的A到B，只有万有引力做功，机械能守恒，从圆轨道进入椭圆轨道，需减速变轨，机械能不守恒；【详解】A、赤道上某城市的人每三天恰好五次看到卫星掠过其正上方，知三天内卫星转了8圈，则有，解得，故A正确；
B、根据开普勒第三定律知，，解得，故B错误；
C、卫星在图中椭圆轨道由A到B时，只有万有引力做功，机械能守恒，故C错误；
D、卫星由圆轨道进入椭圆轨道，需减速，则机械能减小，故D错误。【点睛】解决本题的关键知道机械能守恒的条件，以及变轨的原理，知道当万有引力大于向心力时，做近心运动，当万有引力小于向心力时，做离心运动，同时掌握开普勒第三定律，并能灵活运用。10.游乐园里有一种叫“飞椅”的游乐项目，简化后的示意图如图所示。已知飞椅用钢绳系着，钢绳上端的悬点固定在顶部水平转盘上的圆周上。转盘绕穿过其中心的竖直轴匀速转动。稳定后，每根钢绳（含飞椅及游客）与转轴在同一竖直平面内。图中P、Q两位游客悬于同一个圆周上，P所在钢绳的长度大于Q所在钢绳的长度，钢绳与竖直方向的夹角分别为θ1、θ2。不计钢绳的重力。下列判断正确的是A. P、Q两个飞椅的线速度大小相同B. 无论两个游客的质量分别有多大，θ1一定大于θ2C. 如果两个游客的质量相同，则有θ1等于θ2D. 如果两个游客的质量相同，则Q的向心力一定小于P的向心力【答案】BD【解析】【详解】由mgtanθ=mω2htanθ得，hp=hQ. （h为钢绳延长线与转轴交点与游客水平面的高度），由h=+Lcosθ（其中r为圆盘半径）得，L越小则θ越小。则θ1>θ2，与质量无关。由R=r+Lsinθ可得，Rp>RQ，则vP>vQ；由向心力公式可知F=mgtanθ，可知Q的向心力一定小于P的向心力，故选项BD正确，AC错误；故选BD.【点睛】飞椅做的是圆周运动，确定圆周运动所需要的向心力是解题的关键，向心力都是有物体受到的某一个力或几个力的合力来提供，在对物体受力分析时一定不能分析出物体受向心力这么一个单独的力．11.如图，小球甲从A点水平抛出，同时将小球乙从B点自由释放，两小球先后经过C点时速度大小相等，方向夹角为37°，已知B、C高度差h=5m，g=10m/s2，两小球质量相等，不计空气阻力，由以上条件可知A. 小球甲作平抛运动的初速度大小为6m／sB. 小球甲到达C点所用时间为0.8sC. A、B两点高度差为3.2mD. 两小球在C点时重力的瞬时功率相等【答案】AB【解析】【详解】根据，可得乙球运动的时间为：，所以甲与乙相遇时，乙的速度为：，所以甲沿水平方向的分速度，即平抛的初速度为：，故A正确；物体甲沿竖直方向的分速度为：，由vy=gt2，所以B在空中运动的时间为：，故B正确；小球甲下降的高度为：，A、B两点间的高度差：，故C错误；两个小球完全相同，则两小球在C点重力的功率之比为，故D错误。所以AB正确，BCD错误。12.三颗质量均为M的星球（可视为质点）位于边长为L的等边三角形的三个顶点上。如图所示，如果他们中的每一颗都在相互的引力作用下沿等边三角形的外接圆轨道运行，引力常量为G，下列说法正确的是（    ）A. 其中一个星球受到另外两个星球的万有引力的合力大小为B. 其中一个星球受到另外两个星球的万有引力的合力指向圆心OC. 它们运行的轨道半径为D. 它们运行的速度大小为【答案】BD【解析】【分析】根据万有引力定律求得两个星球间的引力大小，再根据力的合成求得合力的大小和方向，根据几何关系求得圆周运动的半径，并由万有引力的合力提供圆周运动的向心力求得它们运行速度的大小；【详解】A、根据万有引力定律，任意两个星体间的引力大小为：，每个星体的合力：，根据几何关系可知，合力的方向指向圆心O，故A错误，B正确；
C、星球圆周运动的轨道半径，故C错误；
D、根据万有引力的合力提供圆周运动向心力可知，，可得，故D正确。【点睛】本题是三星问题，关键是知道每个星球均做匀速圆周运动，知道合力提供向心力，能根据牛顿第二定律列式求解。13.某人用手将1kg物体由静止向上提起1m，这时物体的速度为2m/s（g取），则下列说法正确的是（     ）A. 手对物体做功12J    B. 合外力做功2JC. 合外力做功12J    D. 物体克服重力做功10J【答案】ABD【解析】【详解】A、由动能定理  ，解得 ，故A对；BC、合外力做功等于动能增量为2J，B对；C错D、克服重力做功mgh=10J，故D对；故选ABD14.使物体成为卫星的最小发射速度称为第一宇宙速度v1，而使物体脱离星球引力所需要的最小发射速度称为第二宇宙速度v2，v2与v1的关系是，已知某星球半径是地球半径R的1/3，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的1/6，地球的平均密度为ρ，不计其他星球的影响，则（   ）A. 该星球上的第一宇宙速度为B. 该星球上的第二宇宙速度为C. 该星球的平均密度为D. 该星球的质量为【答案】BC【解析】根据第一宇宙速度，故A错误；根据题意，第二宇宙速度，故B正确；根据公式，且故，所以，故C正确；根据公式，故D错误；故选BC.15.跳台滑雪就是运动员脚着特制的滑雪板，沿着跳台的倾斜助滑道下滑，以一定的速度从助滑道水平末端滑出，使整个身体在空中飞行约3~5s后，落在着陆坡上，经过一段减速运动最终停在终止区。如图所示是运动员跳台滑雪的模拟过程图，设运动员及装备总质量为60kg，由静止从出发点开始自由下滑，并从助滑道末端水平飞出，着陆点与助滑道末端的竖直高度为h=60m，着陆瞬时速度的方向与水平面的夹角为60°(设助滑道光滑，不计空气阻力)，则下列各项判断中错误的是A. 运动员(含装备)着地时的动能为4.8×104JB. 运动员在空中运动的时问为2sC. 运动员着陆点到助滑道末端的水平距离是40mD. 运动员离开助滑道时距离跳台出发点的竖直高度为80m【答案】D【解析】【详解】根据平抛运动规律可得，在竖直方向上，；在水平方向上，且，联立解得，，水平距离，着陆时的动能为，ABC正确；助滑道光滑，根据机械能守恒可得，解得，D错误．二、实验题（每空2分，共12分）16.如图所示为静宁一中两位同学探究“物体的加速度与其质量、所受合外力的关系”    的实验装置图．（1）实验中，两位同学安装好实验装置后，首先平衡摩擦力，他们将长木板的一端适当垫高些后，在不挂砝码盘的情况下，使小车靠近打点计时器后，先接通电源，后用手轻拨小车，小车便拖动纸带在木板上自由运动。若打点计时器第一次在纸带上打出的计时点越来越稀疏（从打出的点的先后顺序看），则第二次打点前应将长木板底下的小木块垫的比原先更加_______（选填“高”或“低”）些；重复以上操作步骤，直到打点计时器在纸带上打出一系列___________的计时点，便说明平衡摩擦力合适。（2）平衡摩擦力后，在____________的条件下，两位同学可以认为砝码盘(连同砝码)的总重力近似等于小车的所受的合外力。(已知小车的质量为M，砝码盘（连同砝码）的总质量为m)（3）接下来，这两位同学先保持小车的质量不变的条件下，研究小车的加速度与受到的合外力的关系；右图为某次操作中打出的一条纸带，他们在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm。实验中使用的是频率f＝50 Hz的交变电流．根据以上数据，可以算出小车的加速度a＝________m/s2。(结果保留三位有效数字)（4）然后，两位同学在保持小车受到的拉力不变的条件下，研究小车的加速度a与其质量M的关系。他们通过给小车中增加砝码来改变小车的质量M，得到小车的加速度a与质量M的数据，画出 图线后，发现：当 较大时，图线发生弯曲。于是，两位同学又对实验方案进行了进一步地修正，避免了图线的末端发生弯曲的现象，那么，两位同学的修正方案可能是 （    ）A．改画a与(M＋m)的关系图线                B．改画a与的关系图线C．改画a与的关系图线                 D．改画a与的关系图线（5）探究“物体的加速度与其质量、所受合外力的关系”实验完成后，两位同学又打算测出小车与长木板间的动摩擦因数。于是两位同学先取掉了长木板右端垫的小木块，使得长木板平放在了实验桌上，并把长木板固定在实验桌上，具体的实验装置如图所示；在砝码盘中放入适当的砝码后，将小车靠近打点计时器，接通电源后释放小车，打点计时器便在纸带上打出了一系列的点，并在保证小车的质量M、砝码（连同砝码盘）的质量m不变的情况下，多次进行实验打出了多条纸带，分别利用打出的多条纸带计算出了小车运动的加速度，并求出平均加速度，则小车与长木板间的动摩擦因数=________。（用m、M、、g表示）【答案】    (1). 低    (2). 间隔均匀    (3). 在砝码盘(连同砝码)的总质量远小于小车的质量    (4).     (5). C    (6). 【解析】【分析】在“验证牛顿第二定律”的实验中，为使绳子拉力为小车受到的合力，应先平衡摩擦力；为使绳子拉力等于砝码和砝码盘的重力，应满足砝码和砝码盘的质量远小于小车的质量；然后利用逐差法求解加速度的具体数值；【详解】（1）若打点计时器第一次在纸带上打出的计时点越来越稀疏，说明小车做加速运动，即平衡摩擦力过度，所以第二次打点前应将长木板底下的小木块垫的比原先更加低，重复以上操作步骤，直到打点计时器在纸带上打出一系列间隔均匀的点；
（2）在砝码盘(连同砝码)的总质量远小于小车的质量时，可以认为小车受到的拉力等于盘及砝码的总重力；
（3）相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，则，
根据作差法得：；
（4）乙同学通过给小车增加砝码来改变小车的质量M，故小车的质量应为M+m，作图时应作出图象，故选C；
（5）对小车和砝码（连同砝码盘）整体进行受力分析，砝码（连同砝码盘）的重力和摩擦力的合力提供加速度，根据牛顿第二定律得：
解得：。【点睛】明确实验原理是解决有关实验问题的关键。在验证牛顿第二定律实验中，注意以下几点：平衡摩擦力，这样绳子拉力才为合力；满足砝码（连同砝码盘）质量远小于小车的质量，这样绳子拉力才近似等于砝码（连同砝码盘）的重力；用逐差法求出小车的加速度。三、计算题（本题共3小题，第17题11分，第18题12分，第19题15分，共38分。把答案写    在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。）17.如图所示,半径R=0.4m的光滑圆弧轨道BC固定在竖直平面内,轨道的上端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角=30°。下端点C为轨道的最低点且与粗糙水平面相切,一质量为m=0.1kg的小物块(可视为质点)从空中的A点以=2m/s的速度被水平抛出,恰好从B点沿轨道切线方向进入轨道,g取10m/s2。求:（1）小物块从A点运动至B点的时间；（2）小物块经过圆弧轨道上的C点时,对轨道的压力。【答案】(1) 0.35s   (2) 8N【解析】【详解】(1) 小物块在B的速度分解为水平方向和竖直方向，则有： 所以所用的时间为：；(2)小物块在B的速度为：；对小物块从B到C应用动能定理得： 在C点由牛顿第二定律可得： 由以上两解得： 由牛顿第二定律可得：小物体对轨道的压力为8N.18.一颗在赤道上空飞行的人造地球卫星，其轨道半径为r=3R（R为地球半径），已知地球表面重力加速度为g，则：（1）该卫星的运行周期是多大？（2）该卫星的运动方向与地球自转方向相同，已知地球自转角速度为ω0，某一时刻该卫星通过赤道上某建筑物的正上方，再经过多少时间它又一次出现在该建筑物正上方？【答案】(1) ；（2）；【解析】1）根据万有引力提供向心力可得，，所以该卫星的运行周期，又因为r =3R，黄金代换式，可知周期（2）设下一次出现在该建筑物正上方经过时间，即有，所以故答案为：（1），（2）19.汽车以额定功率行驶7×102m距离后关闭发动机，汽车运动过程中动能Ek与位侈x的关系图象如图所示。已知汽车的质量为1000kg，汽车运动过程中所受阻力为2000N，求汽车：(1)匀速运动过程的速度；(2)减速运动过程的位移；(3)加速运动过程所用的时间。【答案】（1） （2）  （3）【解析】【详解】（1）由图像可知，汽车匀速运动过程动能为 所以匀速运动时的速度为
（2）由图像可知，汽车匀减速运动的位移  （3）结合图像可知汽车匀速时的动能为 而刚开始时汽车的动能为 在匀加速阶段运动走过的位移为 机车的额定功率为 在此过程中利用动能定理可知： 解得：综上所述本题答案是：（1） （2）  （3）【点睛】应用动能定理应注意的几个问题(1)明确研究对象和研究过程，找出始末状态的速度。(2)要对物体正确地进行受力分析，明确各力做功的大小及正负情况(待求的功除外)。(3)有些力在物体运动过程中不是始终存在的。若物体运动过程中包括几个阶段，物体在不同阶段内的受力情况不同，在考虑外力做功时需根据情况区分对待