江苏省南京市溧水区三校联考2020届高三上学期期中考试物理试题

2019-2020第一学期期中考试

高  三  物  理

一、单项选择题：本题5小题，每小题3分，共15分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对的得3分，选错或不答的得0分。

1.北京时间 6 月 23 日凌晨，2018 年国际田联世界挑战赛马德里站如期举行。如图所示，苏炳添在 百米大战中，以 9.91s 获得冠军，再次平了亚洲记录，成为当之无愧的“亚洲第一飞人”。据悉 苏炳添的起跑反应时间是 0.138s，也是所有选手中最快的一个。下列说法正确的是    

A. 苏炳添起跑反应时间 0.138s，指的是时刻

B. 在研究苏炳添的起跑技术动作时可以将他看作质点

C. 苏炳添这次比赛的平均速度大小约为 10.09 m/s

D. 以其他运动员为参照物，苏炳添总是静止的

【答案】C

【解析】

【分析】

当物体的大小和形状在所研究的问题中可以忽略时，物体可以看作质点；平均速度等于位移与时间的比值。

【详解】苏炳添的起跑反应时间 0.138s，指的是时间，故A错误；研究起跑动作时，运动员的肢体动作是不能忽略的；故大小和形状不能忽略；不能看作质点，故B错误；苏炳添这次比赛的平均速度大小约为，故C正确；以其他运动员为参照物，苏炳添不一定是静止的，故D错误。所以C正确，ABD错误。

【点睛】本题考查质点、平均速度、参考系等内容，要注意明确平均速度和瞬时速度的区别，瞬时速度可以精确描述物体的运动状态，而平均速度只能粗略地描述物体的运动。

2.一粒石子和一泡沫塑料球以相同初速度同时竖直向上抛出，泡沫塑料球受到的空气阻力大小与其速度大小成正比．忽略石子受到的空气阻力，石子和塑料球运动的速度v随时间t变化的图象如图所示，其中可能正确的是(  )

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

忽略石子受到的空气阻力，石子只受重力，加速度恒为g，v-t图象是向下倾斜的直线.对于泡沫塑料球，根据牛顿第二定律得：上升过程有，下降过程有，又，得，则上升过程中，随着v的减小，a减小；，则下降过程中，随着v的增大，a减小；所以a不断减小，方向不变，故ABC错误，D正确；故选D.

3.如图所示，质量分别为2m和3m的两个小球置于光滑水平面上，且固定在劲度系数为k的轻质弹簧的两端。现在质量为2m的小球上沿弹簧轴线方向施加大小为F的水平拉力，使两球一起做匀加速直线运动，则此时弹簧的伸长量为（    ）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据牛顿第二定律，对整体有

对质量为3m的小球：

联立解得，弹簧的弹力大小为

根据胡克定律可得

则此时弹簧的伸长量为：

故B正确。

4.如图所示的几种情况中，不计绳、弹簧测力计、各滑轮的质量，不计一切摩擦，物体质量都为m，且均处于静止状态，有关角度如图所示．弹簧测力计示数FA、FB、FC、FD由大到小的排列顺序是（   ）

A. FD＞FB＞FA＞FC

B. FD＞FC＞FB＞FA

C. FB＞FD＞FA＞FC

D. FC＞FD＞FB＞FA

【答案】A

【解析】

【详解】对A图中的m受力分析，m受力平衡，根据平衡条件得：

解得

对B图中的m受力分析，m受力平衡，根据平衡条件得：

对C图中的m受力分析，m受力平衡，根据平衡条件得：

对D图中的m受力分析，m受力平衡，根据平衡条件得：

解得：

所以有，故A正确。

5.如图所示，套在竖直细杆上的轻环A由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连，施加外力让A沿杆以速度v匀速上升，从图中M位置上升至与定滑轮的连线处于水平N位置，已知AO与竖直杆成θ角，则（　　）

A. 刚开始时B的速度为

B. A匀速上升时，重物B也匀速下降

C. 重物B下降过程，绳对B的拉力大于B的重力

D. A运动到位置N时，B的速度最大

【答案】C

【解析】

【详解】A.对于A，它的速度如图中标出的v，这个速度看成是A的合速度，其分速度分别是，其中就是B的速率（同一根绳子，大小相同），故刚开始上升时B的速度，故A不符合题意；

B.由于A匀速上升，在增大，所以在减小，故B不符合题意；

C .B做减速运动，处于超重状态，绳对B的拉力大于B的重力，故C符合题意；

D.当运动至定滑轮的连线处于水平位置时，所以， 故D不符合题意。

二、多项选择题：本题5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中有多个选项正确，全选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。

6.2016年10月17日，“神舟十一号”飞船载着景海鹏和陈冬两名宇航员顺利飞入太空。下面关于飞船与火箭上天的情形，其中叙述正确的是(　　)

A. 火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力

B. 火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力

C. 火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力

D. 飞船进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．火箭尾部向外喷气，喷出的气体对火箭产生一个反作用，从而让火箭获得了向上的推力，故A正确、B错误；

C．火箭飞出大气层后，虽然没有空气，火箭向后喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，使火箭获得了向前的推力，故C错误；

D．火箭飞出大气层进入运行轨道之后，还受重力，同时对地球产生吸引力，所以与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力，故D正确。

7.如图所示，倾角为θ的斜面体C置于水平面上，B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与A相连接,连接B的一段细绳与斜面平行，A、B、C都处于静止状态．则（    ）

A. B受到C的摩擦力可能为零

B. C受到水平面的摩擦力一定为零

C. 不论B、C间摩擦力大小、方向如何，水平面对C摩擦力方向一定向左

D. 水平面对C的支持力与B、C的总重力大小相等

【答案】AC

【解析】

【详解】对B受力分析，B受重力、绳的拉力mAg、斜面对B的支持力，B与C的摩擦力待定。若,则B与C间无摩擦力；若，则摩擦力沿斜面向下；若则B与C间的摩擦力沿斜面向上；由上述分析知A对。把BC视为整体分析知C一定受到水平向左的摩擦力，水平面对C的支持力小于BC的重力，故BD错C对。

【点睛】物体受到的外力发生变化时，物体受到的摩擦力的种类就有可能发生突变．解决这类问题的关键是：正确对物体受力分析和运动状态分析，从而找到物体摩擦力的突变“临界点”．

8.如图所示，质量为m的小球置于立方体的光滑盒子中，盒子的边长略大于小球的直径．某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动．已知重力加速度为g，空气阻力不计，要使在最高点时盒子与小球之间作用力大小恰为mg，则        (　　)

A. 该盒子做匀速圆周运动的周期等于

B. 该盒子做匀速圆周运动的周期等于

C. 盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小等于2mg

D. 盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小等于3mg

【答案】BD

【解析】

【详解】AB.盒子在最高点时，对小球有

FN＋mg＝＝2mg

T＝

解得

v＝

T＝π

选项A错误，B正确；

CD.盒子在最低点时，对小球有

FN′－mg＝

解得

FN′＝3mg

选项C错误，D正确．

9.如图，内壁光滑的细圆管一端弯成半圆形APB，与光滑的直轨道 BC连接，水平放置在桌面上并固定。半圆形APB半径R=1.0m，BC长L=1.5m，桌子高度h=0.8m，质量1.0kg的小球以一定的水平初速度从A点沿过A点的切线射入管内，从C点离开管道后水平飞出，落地点D离点C的水平距离s=2m，不计空气阻力，g取10m/s2。则以下分析正确的是：（　　）

A. 小球做平抛运动的初速度为10m/s

B. 小球在圆轨道P点的角速度ω=10rad/s

C. 小球在P点的向心加速度为a=25m/s2

D. 小球从B运动到D的时间为0.7s

【答案】CD

【解析】

【详解】A.根据得：

.

则小球平抛运动的初速度为：

;

故A错误.

B.小球在圆轨道P点的角速度为：

;

故B错误.

C．小球在P点的向心加速度为：

.

故C正确.

D．小球在BC段的时间为：

，

则小球从B运动到D的时间为0.3+0.4s=0.7s;故D正确.

三、简答题：本题分必做题(第10、11、12题)和选做题(第13题)两部分，共42分．请将解答填写在相应的位置。

10.“探究力的平行四边形定则”的实验如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细线的结点，OB和OC为细绳，图乙所示是在白纸上根据实验结果画出的图。

(1)某同学的实验操作主要步骤如下：

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.用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点，在橡皮筋的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；

C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；

D.按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力和的图示，并用平行四边形定则求出合力F；

E.只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮筋使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按照同一标度作出这个力的图示；

F.比较力和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。

上述步骤中，有重要遗漏的步骤的序号是______。

(2)该实验中某弹簧测力计显示的读数如图所示，其大小是________N。

(3)图乙中的______是力F1和F2合力的理论值；______是力F1和F2合力的实际测量值。

(4)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是______。

A．两个分力之间的夹角越大越好

B．橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上

C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行

D．拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些。

【答案】    (1). CE    (2). 4.20    (3). F    (4). F′    (5). CD

【解析】

【详解】(1)[1]本实验为了验证力的平行四边形定则，采用的方法是作力的图示法，作出合力和理论值和实际值，然后进行比较，得出结果。所以，实验时，除记录弹簧秤的示数外，还要记下两条细绳的方向，以便确定两个拉力的方向，这样才能作出拉力的图示。步骤C中未记下两条细绳的方向；步骤E中未说明把橡皮条的结点拉到位置O；

(2)[2]根据题意，弹簧测力计的读数为4.20N；

(3)[3][4]F1与F2合成的理论值是通过平行四边形定则算出的值，而实际值是单独一个力拉O点的时的值，因此F′是F1与F2合成的实际值，F是F1与F2合成的理论值

(4)[5]A．画平行四边形时，夹角大的话画出的平行四边形就会准些，而不是要求夹角越大越好，故A错误；

B．实验值并不需要橡皮筋与两绳夹角的平分线在同一直线上，即两绳上的拉力可以不相等，故B错误；

C．作图时，我们是在白纸中作图，做出的是水平力的图示，若拉力倾斜，则作出图的方向与实际力的方向有有较大差别，同时为了减小因摩擦造成的误差，故应使各力尽量与木板面平行，故C正确；

D．为了方便而且更加准确确定力的方向，操作时可以使绳套细且长一些，标记同一细绳方向的两点要远些，故D正确。

11.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如下图所示。

(1)下列说法正确的是_____________。

A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力

B．小车释放前应靠近打点计时器，且先释放小车后接通打点计时器的电源

C．本实验砝码及砝码盘B的质量应远大于小车A的质量

D．用图象探究加速度与质量关系时，应作图象

(2)某同学将长木板右端适当垫高，其目的是_____________。但他把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大．用a表示小车的加速度，F表示细线作用于小车的拉力．他绘出的a - F关系图象是______

A.

B.

C.

D.

(3)打点计时器使用的交流电频率f＝50Hz。下图是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出。则C点的速度为_________m/s；根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为______m/s2（结果均保留两位有效数字）。

【答案】    (1). D    (2). 平衡摩擦力    (3). C    (4). 0.21    (5). 0.60

【解析】

【详解】(1)[1]A．实验前要平衡摩擦力，每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，故A错误；B．为了充分利用纸带小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源，然后再释放小车，故B错误；

C．在砝码及砝码盘B的质量远小于小车A的质量时，小车受到的拉力近似等于砝码及砝码盘受到的重力，故C错误；

D．应用图象法处理加速度与质量关系实验数据时，为了直观，应作图像，故D正确。

(2)[2]将长木板右端适当垫高，其目的是平衡摩擦力；

[3]把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大，则拉力为零时，具有加速度，故C正确；

(3)[4]利用匀变速直线运动的平均速度等于时间中点的瞬时速度可得

[5]利用逐差法可得

12.以下说法中符合史实的是（      ）

A. 汤姆孙通过实验发现了质子

B. 贝可勒尔通过实验发现了中子

C. 卢瑟福通过实验提出了原子的核式结构模型

D. 查德威克发现了天然放射现象说明原子具有复杂的结构

【答案】C

【解析】

【详解】A．汤姆孙通过实验发现了电子，卢瑟福通过实验发现了质子，故A错误；

B．查德威克通过实验发现了中子，故B错误；

C．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故C正确；

D．贝克勒尔发现了天然放射现象说明原子具有复杂结构，故D错误。

13.下列说法中正确的是（      ）

A. 布朗运动是指在显微镜下观察到的液体分子的无规则运动

B. 叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用

C. 不具有规则几何形状的物体一定不是晶体

D. 氢气和氮气的温度相同时，它们分子的平均速率相同

【答案】AB

【解析】

【详解】A．布朗运动是指在显微镜下观察到悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，故A错误；

B．由于液体表面张力的作用使叶面上的小露珠的表面积有最小的趋势，所以呈球形，故B正确；

C．多晶体不具有规则几何形状，故C错误；

D．氢气和氮气的温度相同时，它们分子的平均动能相同，由于它们的分子质量不同，所以它们分子的平均速率不相同，故D错误。

四、计算题：本题共3小题，共47分．解答时请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．

14.如图所示，一质量为m的物块在与水平方向成θ的力F的作用下从A点由静止开始沿水平直轨道运动，到B点后撤去力F，物体飞出后越过“壕沟”落在平台EG段。已知物块的质量m=1 kg，物块与水平直轨道间的动摩擦因数为μ=0.5，AB段长L=10 m，BE的高度差h=0.8 m，BE的水平距离x=1.6 m。若物块可看作质点，空气阻力不计，g取10m/s2。

(1)要越过“壕沟”，求物块在B点最小速度v的大小；

(2)在第(1)问的条件下，计算物块落到平台时的瞬时速度v′；

(3)若θ=，为使物块恰好越过“壕沟”，求拉力F的大小。

【答案】(1)4m/s   (2)4m/s与水平方向呈角斜向右下方    (3)5.27N

【解析】

【详解】(1)由B点做平抛运动恰好落到E点时，在B点有最小速度v，根据平抛运动位移公式：

代入数据解得：t=0.4s，v=4m/s

(2) 水平速度为

竖直方向速度为

由运动的合成有

方向呈角斜向右下方。

(3)在AB段，对物体进行受力分析，根据动能定理：

代入数据解得：F=5.27N。

15.四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前正得到越来越广泛的应用。一架质量m=2 kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F=36 N，运动过程中所受空气阻力大小恒为f=4 N。(g取10 m／s2)

(1)无人机在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞。求在t=5s时离地面的高度h；

(2)当无人机悬停在距离地面高度H=100m处，由于动力设备故障，无人机突然失去升力而坠落。求无人机坠落到地面时的速度v；

(3)接(2)问，无人机坠落过程中，在遥控设备的干预下，动力设备重新启动提供向上最大升力。为保证安全着地（到达地面时速度为零），求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t1。

【答案】（1）75m（2）40m/s （3）

【解析】

【详解】（1）由牛顿第二定律  F﹣mg﹣f=ma

代入数据解得a=6m/s2

上升高度

代入数据解得        h=75m．

（2）下落过程中 mg﹣f=ma1

代入数据解得

落地时速度 v2=2a1H，

代入数据解得       v=40m/s

（3）恢复升力后向下减速运动过程 F﹣mg+f=ma2

代入数据解得

设恢复升力时的速度为vm，则有

由 vm=a1t1

代入数据解得．

16.古代战场上人们设计了如图所示的自动投石装置，其左端固定一弹簧，A为放入石块口，BC是一长为1.5R的竖直细管，上半部CD是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向。投石时，每次总将弹簧长度压缩到相同位置后锁定，在弹簧右端放置一块石头，解除锁定，弹簧可将石头向右弹射出去。在某次投放时，将质量为m的石块放入该装置中，解除锁定后石块到达管口D时，对管壁的作用力恰好为零。不计石块在运动过程中的机械能损失，且锁定和解除锁定时，均不改变弹簧的弹性势能。已知重力加速度为g。求：

(1)该石块到达管口D时的速度大小v1；

(2)弹簧被锁定时的弹性势能Ep；

(3)已知山坡与水平地面相距2R，若使该投石管绕中轴线OO′在角的范围内来回缓慢转动，每次弹射时只放置一块石头，石块的质量在m到m之间变化，持续投放足够长时间后，石块能够落到水平地面的最大面积S是多少？

【答案】(1)    (2)3mgR    (3)

【解析】

【详解】(1)石块到管口C时做圆周运动的向心力完全由重力提供，则：

解得：

(2)弹簧的弹性势能全部转化为石块的机械能，由机械能守恒定律有：

解得：

(3)不考虑因缓慢转动装置对石块速度大小的影响，质量为m的石块离开管口后做平抛运动，设经过t时间落到水面上，离OO′的水平距离为x1，由平抛运动规律有

解得：

当石块的质量为时，设其到达管口C时速度大小为v2，由机械能守恒定律有：

解得：

质量为的石块落到水面上时，设离OO′的水平距离为x2，则有

解得：

石块能够落到水面的最大面积为

17.2012年9月25日我国首艘航母“辽宁舰”正式服役．可控核反应堆是驱动航空母舰的理想设备，其工作原理是利用重核裂变反应释放出大量核能获得动力．是若干核反应的一种，其中为中子，X为待求粒子，y为X的个数，则X是__________________(填“质子”“中子”或“电子”)，y=__________________．

【答案】    (1). 中子    (2). 3

【解析】

【详解】略

18.一质量为0.5kg的小球A以2.0m/s的速度和静止于光滑水平面上质量为1 kg的另一大小相同的小球B发生正碰，碰撞后它以0.2m/s的速度反弹．求：

①原来静止小球获得的速度大小为__________________；

②碰撞过程中损失的机械能为__________________．

【答案】    (1). 1.1m/s    (2). 0.385J

【解析】

【详解】略

19.如图所示，用横截面积为S的活塞在气缸内封闭一定质量的空气，活塞质量为m。在活塞上施加恒力F缓慢推动活塞，使气体体积减小。

(1)设上述过程中气体温度保持不变，则气缸内的气体压强______(选填“增大”、“减小”或“不变”)，按照分子动理论从微观上解释，这是因为_______;

(2) 设上述过程中活塞下降的最大高度为Δh，气体放出的热量为Q，外界大气压强为p0，试求此过程中被封闭气体内能的变化ΔU_________.

【答案】    (1). 增大    (2). 体积减小，分子密集程度增大，单位时间内撞击单位面积的分子数增多    (3).

【解析】

【详解】略