北京101中学2020届高三上学期10月月考物理试题

北京101中学2020届高三年级上学期10月月考物理试卷

一、本题共12小题，每小题3分，共36分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。

1.汽车紧急刹车后，停止运动的车轮在水平地面上滑动直至停止，在地面上留下的痕迹称为刹车线．由刹车线的长短可知汽车刹车前的速度．已知汽车轮胎与地面之间的动摩擦因数为0．80，测得刹车线长25 m．汽车在刹车前瞬间的速度大小为(重力加速度g取10 m/s2)

A. 40 m/s B. 30 m/s C. 10 m/s D. 20 m/s

【答案】D

【解析】

【分析】

分析刹车后汽车的合外力，进而求得加速度；再根据匀变速运动规律，由位移求得速度．

【详解】刹车后汽车的合外力为摩擦力f=μmg，加速度a＝＝μg＝8m/s2；又有刹车线长25m，故可由匀变速直线运动规律得到汽车在刹车前的瞬间的速度大小；故ABC错误，D正确；故选D．

【点睛】运动学问题，一般先根据物体受力，利用牛顿第二定律求得加速度，然后再由运动学规律求解相关位移、速度等问题．

2.质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示。用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中

A. F逐渐变大，T逐渐变大

B. F逐渐变大，T逐渐变小

C. F逐渐变小，T逐渐变大

D. F逐渐变小，T逐渐变小

【答案】A

【解析】

【详解】以结点O为研究对象受力分析如下图所示：

由题意知点O缓慢移动，即在移动过程中始终处于平衡状态，则可知：绳OB的张力

TB=mg

根据平衡条件可知：

Tcosθ-TB=0，Tsinθ-F=0

由此两式可得：

F=TBtanθ=mgtanθ

在结点为O被缓慢拉动过程中，夹角θ增大，由三角函数可知：F和T均变大。

A. F逐渐变大，T逐渐变大与分析相符，故A正确。

B. F逐渐变大，T逐渐变小与分析不符，故B错误。

C. F逐渐变小，T逐渐变大与分析不符，故C错误。

D. F逐渐变小，T逐渐变小与分析不符，故D错误。

3.如图，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块、B接触面竖直，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑已知A与B间的动摩擦因数为，A与地面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力与B的质量之比为　　

A.

B.

C.

D.

【答案】B

【解析】

【详解】试题分析：对A、B整体分析，受重力、支持力、推力和最大静摩擦力，根据平衡条件，有：

F=μ2（m1+m2）g ①

再对物体B分析，受推力、重力、向左的支持力和向上的最大静摩擦力，根据平衡条件，有：

水平方向：F=N

竖直方向：m2g=f

其中：f=μ1N

联立有：m2g=μ1F ②

联立①②解得：

故选B．

【考点定位】物体的平衡

【点睛】本题关键采用整体法和隔离法灵活选择研究对象，受力分析后根据平衡条件列式求解，注意最大静摩擦力约等于滑动摩擦力．

4.某人将重物由静止开始举高h，并使物体获得速度v，不计空气阻力。则下列说法中哪些是正确的

A. 物体所受合外力对它做的功等于物体动能的增量

B. 人的举力对物体做的功等于物体机械能的增量

C. 物体所受合外力对它做的功等于动能、重力势能的增量之和

D. 重力对重物做功等于物体重力势能的增量

【答案】AB

【解析】

【详解】ABC. 根据除重力以外的力对物体做的功等于物体机械能的变化量，所以人对物体做的功等于物体机械能的增加，根据动能定理可知：合外力对物体做的功等于物体动能的增加量，故AB正确C错误。

D. 物体重力做的功等于重力势能的变化量，所以物体克服重力做的功等于物体重力势能的增加量，故D错误；

5.在2017年6月，我国又成功发射一颗“墨子号”量子科学实验卫星，实现远距离光子纠缠，刷新世界纪录。“墨子号”的轨道低于地球同步卫星的轨道，关于“墨子号”科学实验卫星，下列说法中正确的是

A. “墨子号”科学实验卫星相对于地面是静止的

B. “墨子号”科学实验卫星轨道平面一定通过地球的球心

C. “墨子号”科学实验卫星运行的线速度大于地球通讯卫星的线速度

D. “墨子号”科学实验卫星运行的质量一定大于地球通讯卫星的质量

【答案】BC

【解析】

【详解】AC. 地球同步卫星相对于地面是静止的，“墨子号”的轨道低于地球同步卫星的轨道，由

知“墨子号”科学实验卫星运行的线速度大于地球通讯卫星的线速度，地球通讯卫星是一种地球同步卫星，相对于地球静止，所以“墨子号”科学实验卫星相对于地面是运动的，故A错误C正确。

B. 根据卫星的轨道特点知“墨子号”科学实验卫星的轨道平面一定通过地球的球心，故B正确。

D. 两卫星的质量关系不能确定，故D错误。

6.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】

【详解】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．

7.如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，运行的周期为T0，图中P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中

A. 从P到M所用的时间小于

B. 从Q到N阶段，机械能逐渐变大

C. 从P到Q阶段，速率逐渐变小

D. 从P到M阶段，万有引力对它做正功

【答案】AC

【解析】

【详解】A. 海王星在PM段的速度大小大于MQ段的速度大小，则PM段的时间小于MQ段的时间，所以P到M所用的时间小于，故A正确。

B. 从Q到N的过程中，由于只有万有引力做功，机械能守恒，故B错误；

C. 从P到Q阶段，万有引力做负功，速率减小，故C正确；

D. 根据万有引力方向与速度方向的关系知，从P到M阶段，万有引力对它做负功，故D错误。

8.如图所示，用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落．改变小球距地面的高度和打击的力度，重复这个实验，发现A、B两球总是同时落地．若A、B两球质量相等，且将平抛运动沿水平和竖直两个方向分解．下列说法正确的是

A. 本实验可验证平抛运动在水平方向上是匀速直线运动

B. 本实验可验证平抛运动在竖直方向上是自由落体运动

C. 在同一次实验中，两球落地前瞬间重力的功率相等

D. 在同一次实验中，两球落地前瞬间动量的大小相等

【答案】BC

【解析】

【分析】

A球沿水平方向抛出做平抛运动，同时B球被松开，自由下落做自由落体运动，发现每次两球都同时落地，只能说明平抛竖直方向的分运动是自由落体运动．

【详解】本实验将A的做平抛运动与竖直方向下落的B的运动对比，只能说明A竖直方向运动情况，不能反映A水平方向的运动情况．本实验中A做平抛运动，B做自由落体运动，每次两球都同时落地，说明A竖直方向的分运动是自由落体运动．故A错误，B正确；两小球落地时的竖直分速度相同，故由P=mgv可知，两球落地时的功率相等，故C正确；由于两球落地时的瞬时速度不同，平抛运动的合速度大于自由落地的速度，故落地时的动量不相等，故D错误．故选BC．

【点睛】本题考查研究平抛运动规律的实验，主要是对分析推理的能力的考查，注意本实验采用对比的方法来研究平抛运动水平方向的分运动情况．

9.如图所示，质量均为m的小球A、B用长为L的细线相连，放在高为h的光滑水平桌面上（L>2h），A球刚好在桌边。从静止释放两球，不计空气阻力，若A、B两球落地后均不再弹起，则下面说法中正确的是

A. A球落地前的加速度为

B. B球到达桌边的速度为

C. A、B两落地的水平距离为h

D. 绳L对B球做的功为mgh

【答案】AC

【解析】

【详解】A. 对AB整体受力分析，由牛顿第二定律可得，

mg=2ma

所以

故A正确。

B. 对于AB组成系统，机械能守恒，取地面为零势能面，则

所以落地的速度也就是B球到达桌边的速度为

故B错误。

C. B球由于有了A球下落时的速率，所以B将做平抛运动，B的水平位移为

故C正确。

D. 绳只是在A落地之前对B有力的作用，对B受力分析知，只有绳对B做功，由动能定理可得

故D错误。

10.高空作业须系安全带，如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动)．此后经历时间t安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为(　　)

A. ＋mg B. －mg

C. ＋mg D. －mg

【答案】A

【解析】

【详解】在安全带对人有拉力的瞬间时，人做自由落体运动，此过程机械能守恒，故有，即在产生拉力瞬间速度为，之后人在安全带的作用下做变速运动，末速度为零，设向上为正方向，则根据动量定理可得：有，联立解得

【点睛】本题关键是明确物体的受力情况和运动情况，然后对自由落体运动过程和全程封闭列式求解，注意运用动量定理前要先规定正方向

【此处有视频，请去附件查看】

11.2018年5月21日，中国在西昌卫星发射中心用长征四号丙运载火箭，成功将嫦娥四号任务“鹊桥”号中继星发射升空．6月14日，“鹊桥”号中继星进入地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道，以解决月球背面的通讯问题．如图所示，地月拉格朗日L2点在地球与月球的连线上．若卫星在地月拉格朗日L2点上，受地球、月球两大天体的引力作用，能保持相对静止．已知地球质量和地月距离，若要计算地月拉格朗日L2点与地球间的距离，只需要知道的物理量是

A. 月球的质量

B. “鹊桥”号中继星的质量

C. 月球绕地球运行的周期

D. 引力常量

【答案】A

【解析】

【详解】“鹊桥”号中继星绕地球做圆周运动，其向心力是地球和月球的引力的合力题共的，有万有引力定律可得：，此方程中“鹊桥”号中继星的质量可以消去，中继星的周期等于月球的周期，所以只要知道月球的质量，就可此计算出地月拉格朗日L2点与地球间的距离．故A正确，BCD错误．

12.光滑斜面上，某物体在沿斜面向上的恒力作用下从静止开始沿斜面运动，一段时间后撤去恒力，不计空气阻力，设斜面足够长．物体的速度用v表示，物体的动能用Ek表示，物体和地球组成系统的重力势能用EP表示、机械能用E表示，运动时间用t表示、路程用l表示．对整个运动过程，下图表示的可能是

A. v 随t 变化的 v –ｔ 图像

B. EP 随t变化的EP –t 图像

C. E随l变化的E–l 图像

D. Ek 随l变化的Ek –l 图像

【答案】D

【解析】

若是v-t图象，没有撤去恒力前，物体向上做匀加速运动，撤去恒力后，物体向上做匀减速运动，然后向下做匀加速运动，此时速度反向，加速度与向上匀减速的加速度相同，故A错误；物体向上运动，重力势能先增大，当到达最高点时物体向下运动，重力势能减少，故B错误；在撤去恒力前，恒力作正功，故物体的机械能增加，撤去恒力后，只有重力做功，故物体的机械能不变，故机械能先增大后不变，故C错误；根据动能定理可知，物体加速向上运动时，合外力做正功，动能增大，撤去恒力时，只有重力做负功，故动能减少；反向，重力做正功，动能增大，动能是标量，只有大小，没有方向，故D正确；故选D.

【点睛】先对物体受力分析，得出物体的运动情况，判断速度与时间的图象是否正确；根据功能关系判断重力势能的变化情况，机械能的变化情况和动能的变化情况．

二、本题共2小题，共12分.

13.某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图甲所示，图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺（最小分度是1毫米）上位置的放大图，示数l1＝____ cm．在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5．已知每个钩码质量是50 g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2＝____N（当地重力加速度g＝9.8 m/s2）．要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是____，作出F－x曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系．

【答案】    (1). 25.85    (2). 0.98    (3). 弹簧原长

【解析】

【详解】[1][2][3]刻度尺示数为25.85 cm，注意估读．挂2个钩码时，弹簧弹力等于此时钩码的重力，即

F＝2mg＝0.98 N

由于伸长量等于弹簧的长度减去原长，因此要得到伸长量，还需要测量弹簧原长

14.某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有220Hz、30Hz和40Hz，打出纸带的一部分如图（b）所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他条件进行推算。

（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图（b）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为________，重物下落的加速度的大小为________。

（2）已测得s1=8.89cm，s2=9.50cm，s3=10.10cm；当重力加速度大小为9.80m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1％。由此推算出f为_________Hz。

【答案】    (1).     (2).     (3). 40

【解析】

【详解】(1)[1][2] 根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得：

由速度公式

vC=vB+aT

可得：

a=

(2)[3] 由牛顿第二定律可得：

mg-0.01mg=ma

所以

a=099g

结合(1)解出的加速度表达式，代入数据可得

f=40HZ

三、本题包括6小题，共52分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

15.如图所示，一质量m=2kg的木箱静止在粗糙水平面上．从t=0开始，木箱受到F=10N、与水平面的夹角为θ=37°的恒定拉力，沿水平面匀加速运动．已知木箱与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，重力加速度g=10m/s2，sin37°= 0.6，cos37°= 0.8．

（1）画出木箱受力的示意图；

（2）求木箱的加速度a的大小；

（3）求0～2s时间内，木箱位移x的大小．

【答案】（1）（2）2.6m/s2（3）5.2m

【解析】

【详解】（1）木箱受力如下图所示：

（2）对木箱受力分析，在竖直方向： FN+Fsinθ-mg=0

在水平方向：Fcosθ-f=ma

又因为摩擦力f=μFN

解得加速度a = 2.6m/s2

（3）根据匀变速直线运动位移和时间的关系，

解得x =5.2m．

16.北京将在2022年举办冬季奥运会，滑雪运动将速度与技巧完美地结合在一起，一直深受广大观众的欢迎．一质量为60kg的运动员在高度为，倾角为的斜坡顶端，从静止开始沿直线滑到斜面底端．下滑过程运动员可以看作质点，收起滑雪杖，忽略摩擦阻力和空气阻力，取，问：

（1）运动员到达斜坡底端时的速率；

（2）运动员刚到斜面底端时，重力的瞬时功率；

（3）从坡顶滑到坡底的过程中，运动员受到的重力的沖量．

【答案】（1）（2）（3）  方向为竖直向下       

【解析】

【分析】

（1）根据牛顿第二定律或机械能守恒定律都可以求出到达底端的速度的大小；

（2）根据功率公式进行求解即可；

（3）根据速度与时间关系求出时间，然后根据冲量公式进行求解即可；

【详解】（1）滑雪者由斜面顶端滑到底端过程中，系统机械能守恒：

到达底端时的速率为：；

（2）滑雪者由滑到斜面底端时重力的瞬时功率为：；

（3）滑雪者由斜面顶端滑到底端过程中，做匀加速直线运动

根据牛顿第二定律，可以得到：

根据速度与时间关系可以得到：

则重力的冲量为：，方向为竖直向下．

【点睛】本题关键根据牛顿第二定律求解加速度，然后根据运动学公式求解末速度，注意瞬时功率的求法．

17.如图1所示，游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来。我们把这种情形抽象为如图2所示的模型：弧形轨道的下端与半径为R的竖直圆轨道相接，B、C分别为圆轨道的最低点和最高点。质量为m的小球（可视为质点）从弧形轨道上的A点由静止滚下，到达B点时的速度为vB=，且恰好能通过C点。已知A、B间的高度差为h=4R，重力加速度为g。求：

（1）小球运动到B点时，轨道对小球的支持力F的大小；

（2）小球通过C点时的速率vC；

（3）小球从A点运动到C点的过程中，克服摩擦阻力做的功W。

【答案】（1）7mg（2）（3）1.5mgR

【解析】

【详解】（1）小球在B点时，根据牛顿第二定律有

解得：

F=7mg

（2）因为小球恰能通过C点，根据牛顿第二定律有

解得：

（3）在小球从A点运动到C点的过程中，根据动能定理有

解得

W=1.5mgR

18.2012年11月，我国舰载机在航母上首降成功．设某一舰载机质量为m = 2．5×104kg，着舰速度为v0=50m/s，着舰过程中航母静止不动．发动机的推力大小恒为F = 1．2×105N，若空气阻力和甲板阻力保持不变．

（1）若飞机着舰后，关闭发动机，仅受空气阻力和甲板阻力作用，飞机将在甲板上以a0=2m/s2的加速度做匀减速运动，航母甲板至少多长才能保证飞机不滑到海里．

（2）为了让飞机在有限长度的跑道上停下来，甲板上设置了拦阻索让飞机减速，同时考虑到飞机尾钩挂索失败需要复飞的情况，飞机着舰时并不关闭发动机．若飞机着舰后就钩住拦阻索，图示为飞机钩住拦阻索后某时刻的情景，此时飞机的加速度大小为a1=38m/s2，速度为40 m/s，拦阻索夹角θ=106°两滑轮间距40m，（）

a．求此时拦阻索承受的张力大小．

b．飞机从着舰到图示时刻，拦阻索对飞机做的功．

【答案】（1）625m；（2）a．8．5×105N；b．-1．23×107J．

【解析】

试题分析：（1）由匀变速直线运动规律得

代入数据解得m 5分

（2）a．有牛顿第二定律得得5×104N

飞机着舰受力如图：

有牛顿第二定律得：

代入数据解得：N

b．从着舰到图示位置飞机前进m

由动能定理得：

代入数据解得：=-1．23×107J

考点：匀变速直线运动，牛顿第二定律，动能定理．

19.在长期的科学实践中，人类已经建立起各种形式的能量概念及其量度的方法，其中一种能量是势能。势能是由于各物体间存在相互作用而具有的、由各物体间相对位置决定的能。如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等。

（1）如图1所示，内壁光滑、半径为R的半圆形碗固定在水平面上，将一个质量为m的小球（可视为质点）放在碗底的中心位置C处。现给小球一个水平初速度v0（v0<），使小球在碗中一定范围内来回运动。已知重力加速度为g。

a. 若以AB为零势能参考平面，写出小球在最低位置C处的机械能E的表达式；

b. 求小球能到达的最大高度h；说明小球在碗中的运动范围，并在图1中标出。

（2）如图2所示，a、b为某种物质的两个分子，以a为原点，沿两分子连线建立x轴。如果选取两个分子相距无穷远时的势能为零，则作出的两个分子之间的势能EP与它们之间距离x的EP-x关系图线如图3所示。

假设分子a固定不动，分子b只在ab间分子力的作用下运动（在x轴上）。当两分子间距离为r0时，b分子的动能为EK0（EK0<EP0）。求a、b分子间的最大势能EPm；并利用图3，结合画图说明分子b在x轴上的运动范围。

【答案】（1）a.；b.（2）△x=x2-x1；

【解析】

【详解】（1）a.小球的机械能

b.以水平面为零势能参考平面

根据机械能守恒定律

解得

小球在碗中的M与N之间来回运动，M与N等高，如图所示。

（2）当b分子速度为零时，此时两分子间势能最大根据能量守恒，有

由图线可知，当两分子间势能为时，b分子对应和两个位置坐标，b分子的活动范围

△x=x2-x1

如图所示。

20.

雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒，这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关．雨滴间无相互作用且雨滴质量不变，重力加速度为g．

（1）质量为m的雨滴由静止开始，下落高度h时速度为u，求这一过程中克服空气阻力所做的功W．

____

（2）将雨滴看作半径为r的球体，设其竖直落向地面的过程中所受空气阻力f=kr2v2，其中v是雨滴的速度，k是比例系数．

a．设雨滴的密度为ρ，推导雨滴下落趋近的最大速度vm与半径r的关系式；

____

b．示意图中画出了半径为r1、r2（r1>r2）的雨滴在空气中无初速下落的v–t图线，其中_________对应半径为r1的雨滴（选填①、②）；若不计空气阻力，请在图中画出雨滴无初速下落的v–t图线．

（            ）

（3）由于大量气体分子在各方向运动的几率相等，其对静止雨滴的作用力为零．将雨滴简化为垂直于运动方向面积为S的圆盘，证明：圆盘以速度v下落时受到的空气阻力f ∝v2（提示：设单位体积内空气分子数为n，空气分子质量为m0）．

________

【答案】    (1).     (2).     (3). ①    (4).     (5). 详见解析

【解析】

【分析】

(1)对雨滴由动能定理解得：雨滴下落h的过程中克服阻做的功；

(2) 雨滴的加速度为0时速度最大；

(3)由动量定理证明

【详解】(1)对雨滴由动能定理得：

解得：；

(2)a.半径为r的雨滴体积为：，其质量为

当雨滴的重力与阻力相等时速度最大，设最大速度为，则有：

其中

联立以上各式解得：

由可知，雨滴半径越大，最大速度越大，所以①对应半径为的雨滴，

不计空气阻力，雨滴做自由落体运动，图线如图：

；

(3)设在极短时间内，空气分子与雨滴碰撞，设空气分子的速率为，

在内，空气分子个数为：，其质量为

设向下为正方向，对圆盘下方空气分子由动量定理有：

对圆盘上方空气分子由动量定理有：

圆盘受到的空气阻力为：

联立解得：．