上海市鲁迅中学2020届高三上学期期中等级考试物理试题
展开2019学年第一学期高三年级期中考试物理等级试卷
一、单项选择题
1.古语云:“但闻其声,不见其人”,这一现象是声波的
A. 反射 B. 折射 C. 干涉 D. 衍射
【答案】D
【解析】
【详解】声波的波长比较长,它能绕过一般的障碍物而被另一侧的人听到,容易发生衍射现象,就产生了只闻其声不见其人的现象,D正确;
故选D。
2.功的单位用基本单位可表示为
A. J B. N·m C. W·s D. kg·m2/s2
【答案】D
【解析】
【详解】功的单位可表示为J、N·m 、W·s,但J、N、W都不是基本单位,只有kg·m2/s2才是基本单位组成的,所以D正确;
故选D。
3.爱因斯坦说:“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法,是人类思想史上最伟大的成就之一,标志着物理学的真正开端。”在科学史上,伽利略享有“近代科学方法论的奠基人”的美誉。伽利略物理思想方法的研究顺序是
A. 提出假说,数学推理,实验验证,合理外推
B. 数学推理,实验验证,合理外推,提出假说
C. 实验验证,合理外推,提出假说,数学推理
D 合理外推,提出假说,数学推理,实验验证
【答案】A
【解析】
【详解】伽利略的物理思想方法的研究顺序是:提出假说、数学推理、实验验证、合理外推,典型的就是伽利略对自由落体运动的研究,所以A正确;
故选A。
4.下面四个图像依次分别表示四个物体A、B、C、D的加速度、速度、动能和位移随时间变化的规律.其中那个物体可能是受到平衡力作用的( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A.加速度随时间均匀减小,根据牛顿第二定律,合力均匀减小,故A错误,不符合题意;
B.速度随时间均匀减小,故加速度恒定,根据牛顿第二定律,合力恒定,故B错误,不符合题意;
C.动能随时间均匀变化,故速度一定变化,一定有加速度,故合力一定不为零,故C错误,不符合题意;
D.位移时间图线是一条倾斜的直线,物体做匀速直线运动,故受力平衡,故D正确,符合题意。
故选D.
5.雨滴在下落过程中,由于水汽的凝聚,雨滴质量逐渐增大,同时由于下落速度逐渐增大,所受空气阻力也逐渐增大,最后雨滴将以某一速度匀速下落;在雨滴加速下落的过程中,下列说法正确的是
A. 重力产生的加速度逐渐增大
B. 重力产生的加速度逐渐减小
C. 雨滴下落的加速度逐渐减小
D. 雨滴下落的加速度保持不变
【答案】C
【解析】
【详解】A、B.雨滴所受到的重力逐渐增大,但重力产生的加速度g保持不变,与雨滴的质量无关,故AB错误;
C、D.雨滴的运动情况为:先做加速运动,后以某一速度做匀速运动,可知由于空气阻力增大,雨滴下落的加速度逐渐减小,C正确,D错误;
故选C。
6.如图所示,弹簧振子在M、N之间做简谐运动。以平衡位置O原点,建立Ox轴,向右为x轴正方向。若振子位于N点时开始计时,则其振动图像为
A B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB、AB项两个图象的横轴不是时间,不是振动图象,故AB错误。
CD、由于向右为正方向,振子位于N点时开始计时,所以0时刻,在正向最大位移处,将向左运动,即向负方向运动,故C正确,D错误;
故选C。
7.如图,图线I和Ⅱ分别表示先后从同一地点以相同速度v做竖直上抛运动的两个物体的v-t图,则两个物体
A. 在第Ⅰ个物体抛出后3s末相遇
B. 在第Ⅱ个物体抛出后4s末相遇
C. 在第Ⅱ个物体抛出后2s末相遇
D. 相遇时必有一个物体速度零
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据v−t图像与坐标轴围成的面积表示位移,可知在第Ⅰ个物体抛出后3s末,第Ⅰ个物体的位移大于第Ⅱ个物体的位移,而两者从同一地点开始运动的,所以在第Ⅰ个物体抛出后3s末没有相遇,A错误;
B.在第Ⅱ个物体抛出后4s末即图中第6s末,第Ⅰ个物体的位移为0,第Ⅱ个物体的位移不为0,所以两者没有相遇,B错误;
C.在第Ⅱ个物体抛出后2s末,即图中第4s末,两物体的位移相等,所以在第Ⅱ个物体抛出后2s末相遇,C正确;
D.图中第4s末两物体相遇,由图看出两个物体的速度均不为零,D错误;
故选C。
8.如图所示,置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机,三脚架的三根轻质支架等长,与竖直方向均成角,则每根支架中承受的压力大小为
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
以相机为研究对象,对相机受力分析,先将各支架的作用力沿着水平和竖直方向正交分解,由共点力的平衡条件可得出各支架的受力.
【详解】对照相机受力分析,受重力、和三个支架的支持力,根据平衡条件,三根支架的支持力的合力应等于重力,即:,解得,D正确;
【点睛】本题因是立体图,无法将所有力画出,因三根支架受力相等,故可以由一根支架的受力得出所有支架的合力.
9.如图所示,斜面静止在粗糙的水平地面上,一个物体恰能沿斜面匀速下滑。若以平行于斜面方向的力向下推此物体,使物体加速下滑,则
A. 斜面一定静止,且与地面之间没有摩擦力
B. 斜面可能静止,且受到地面向右的静摩擦力
C. 斜面一定运动,且受到地面向右的摩擦力
D. 斜面一定静止,且受到地面向右的静摩擦力
【答案】A
【解析】
【详解】物块匀速下滑时,对物块和斜面体整体进行受力分析,假设地面对整体有摩擦力,设为水平向右,如图:
根据共点力平衡条件得到摩擦力为零;
若沿平行于斜面的方向用力F向下推此物体,使物体加速下滑时,物体对斜面的压力没有变化,则对斜面的滑动摩擦力也没有变化,所以斜面体的受力情况没有改变,则地面对斜面体仍没有摩擦力,即斜面体受地面的摩擦力为零,斜面一定静止,所以A正确;
故选A。
10.2018年12月8日,肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射,“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测,率先在月背刻上了中国足迹”.已知月球的质量为、半径为,探测器的质量为,引力常量为,嫦娥四号探测器围绕月球做半径为的匀速圆周运动时,探测器的( )
A. 周期为 B. 动能为
C. 角速度为 D. 向心加速度为
【答案】A
【解析】
【详解】由万有引力提供向心力可得 ,可得 ,故A正确;解得 ,由于 ,故B错误;解得 ,故C错误;解得 ,故D错误.综上分析,答案为A
11.如图所示是一列简谐横波在时刻的波动图像.如果此时刻质点P的运动方向沿y轴负方向,且经过0.35s质点P恰好第2次到达y轴正方向最大位移处.设波的周期为T,波速为v,则
A. 波沿着x轴正向传播
B. 波的周期s
C. 波的波速为m/s
D. 再经过,Q点到达平衡位置
【答案】C
【解析】
【详解】A、根据质点P向下运动,由上下坡法可得:波向左传播,故A错误;B、根据质点P向下运动,由质点P经过0.35s恰好第2次到达波峰可得:,所以,周期T=0.2s;故B错误;C、由图可得:波长,故波速,故C正确;D、根据波向左传播可得:质点Q向下振动;由质点Q的位移可得:质点Q回到平衡位置的时间,n∈N,故D错误;故选C.
【点睛】根据质点P运动方向得到波的传播方向;根据质点P到达波峰的时间求得周期,即可根据波长求得波速;根据波的传播方向得到Q的振动方向,由周期求得回到平衡位置的时间.
12.如图所示,倾角30°的斜面连接水平面,在水平面上安装半径为R的半圆竖直挡板,质量m的小球从斜面上高为处静止释放,到达水平面恰能贴着挡板内侧运动.不计小球体积,不计摩擦和机械能损失.则小球沿挡板运动时对挡板的力是( )
A. 0.5mg B. mg C. 1.5mg D. 2mg
【答案】B
【解析】
试题分析:根据动能定理求出到达水平面时的速度,根据向心力公式求出挡板对小球的压力即可.
解:在斜面运动的过程中根据动能定理得:
①
根据向心力公式有:
N=m②
由①②解得:N=mg
根据牛顿第三定律可知,小球沿挡板运动时对挡板的力mg
故选B
【点评】本题主要考查了动能定理及向心力公式的直接应用,难度适中.
二、填空题
如图所示是两个相干波源发出的水波,实线表示波峰,虚线表示波谷.已知两列波的振幅都为10cm,C点为AB连线的中点.图中A、B、C、D、E五个点中,振动减弱的点是___13___,A点的振幅为____14____cm.
【答案】13. DE;
14. 20;
【解析】
两列波相遇时振动情况相同时振动加强,振动情况相反时振动减弱.两列频率相同的相干波,当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强,当波峰与波谷相遇时振动减弱,则振动情况相同时振动加强;振动情况相反时振动减弱;
【13题详解】
振动减弱的点为波峰和波谷相遇,由图象知振动减弱的点是D、E;
【14题详解】
A点是波峰和波峰相遇,经过半个周期后是波谷和波谷相遇,所以位移为−20cm,A点的振幅为20 cm;
15.如图是“用DIS探究向心力与哪些因素有关”的实验仪器,该实验采用的方法是_______________;该实验中需要用到的传感器是__________________。
【答案】 (1). 控制变量法 (2). 力传感器、光电传感器
【解析】
【详解】[1] 该实验运用控制变量法研究物理量的关系,根据向心力公式,实验探究向心力F和圆柱体线速度v的关系时,要保持圆柱体质量和半径都不变;研究F与r的关系时,保持圆柱体的质量和线速度的大小不变,故采用控制变量法;
[2] 向心力F需要用力传感器测定,圆柱体的线速度v需要用光电传感器测定,故需要用到力传感器、光电传感器。
16.如图,轻绳两端固定在等高的竖直墙壁上的A、B两点,光滑轻质动滑轮悬挂在轻绳上,下方悬吊一个质量为m=10kg的重物,系统静止时两侧绳子间的夹角θ=60°,则绳子承受的拉力FT=_______N。若保持绳左端固定在A点不动,而将其右端由B点沿竖直方向缓慢移到C点,再沿水平方向移到D点(绳长不变),在此过程中,绳子拉力的变化情况是________________。
【答案】 (1). (2). 先不变后变大
【解析】
【详解】[1] 受力分析如图所示,则有:
解得:
[2] 设绳长为L,AB之间的距离为S,绳与竖直方向的夹角为,如图则有:
当绳子从B点移到C点时,夹角不变,所以绳子上的力大小不变,
如果绳子的节点向右移动,则绳子与竖直方向的夹角变大,根据可知:
变大,变小,则变大,所以从C点移动到D点时,绳子拉力变大;
所以从B点到D点的过程中,绳子拉力的变化情况是:先不变后变大。
17.光滑水平面固定一边长为0.3m的正三棱柱abc,俯视如图,长1m的细线一端固定在a点,另一端拴一质量为0.5kg的小球,开始时把细线拉直在ca延长线上,给小球一个2m/s、垂直细线方向的水平速度,细线逐渐缠绕在棱柱上(不计能量损失)。若细线能承受的最大拉力为7N,从开始到细线断裂时,小球运动的总时间为__________s,小球的位移大小为__________m。
【答案】 (1). (2). 0.9m
【解析】
【详解】[1] 细线断裂之前,绳子拉力与速度垂直,不做功,故小球的速度大小保持不变,绳子刚断裂时,拉力大小为7N,由得,此时的半径为:
由于小球每转120°半径减小0.3m,则知小球刚好转过一周,细线断裂,则小球运动的总时间为:
由题知r1=1m,r2=0.7m,r3=0.4m,v=2m/s,代入数据解得:
[2] 球每转120°半径减小0.3m,细线断裂之前,小球运动的位移大小为:
18.一辆机动车在平直的公路上由静止启动,图中图线A表示该车运动的速度和时间的关系,图线B表示车的功率和时间的关系.设车在运动过程中阻力不变,车在6s末前做匀加速运动,在16s末开始匀速运动.可知车在运动过程中阻力为______N,车的质量为______kg.
【答案】 (1). 1500 (2). 562.5
【解析】
根据速度-时间图象可知,机动车先做匀加速运动,后做变加速运动,最后做匀速运动,最大速度,内的加速度,
根据图线B可以机车的额定功率,
当牵引力等于阻力时,速度取到最大值,则阻力;
匀加速运动的牵引力
根据牛顿第二定律得:,解得:.
点睛:本题考查是机车启动问题.汽车通常有两种启动方式,即恒定加速度启动和恒定功率启动.要求同学们能对两种启动方式进行动态分析,能画出动态过程的方框图,公式,P指实际功率,F表示牵引力,v表示瞬时速度.当牵引力等于阻力时,机车达到最大速度.
三、综合题
19.如图是利用DIS完成“用单摆测定当地重力加速度”实验.实验时,先量出摆球的半径与摆线的长度.单摆摆动后,点击“记录数据”.摆球每经过平衡位置时记数1次,第1次记为“0”,当记数为“50”时,点击“停止记录”,显示时间为.
(1)则该单摆振动周期为______________.
(2)图示摆线上端的悬点处,用两块木片夹牢摆线,再用铁架台的铁夹将木片夹紧,是为了( )
A. 便于测量单摆周期
B. 便于测量摆长时拉紧摆线
C. 保证摆动过程中摆长不变
D. 保证摆球在同一竖直平面内摆动
(3)若某组同学误以摆线的长度作为纵坐标,以单摆周期的平方作为横坐标,作出的图像.其他操作测量都无误,则作出的图线是上图中的_________(选填“1”、“2”或“3”).
(4)现发现三组同学作出的图线分别是1、2和3,但测出的斜率都为,是否可以根据斜率求出当地的重力加速度?___________.(若不可以求出,填“否”;若可以求出,请填重力加速度的表达式).
【答案】 (1). (2). C (3). 3 (4).
【解析】
【详解】(1)当记数为“50”时,单摆全振动的次数为25,显示时间为t,则周期为.
(2)图示摆线上端的悬点处,用两块木片夹牢摆线,再用铁架台的铁夹将木片夹紧,是为了保证摆动过程中摆长不变,故选C.
(3)根据,则,解得,则作出的图线是上图中的3.
(4)由上述表达式可知,,解得g=4π2 k.
【点睛】此题考查单摆测定重力加速度的原理:单摆的周期公式,还要知道:摆角很小的情况下单摆的振动才是简谐运动;摆长等于摆线的长度加上摆球的半径,为减小误差应保证摆线的长短不变;单摆在摆动的过程中,摆长不能发生变化.在最低点,速度最快,开始计时误差较小;会用图像法处理实验数据.
20.跳水运动是我国体育运动的强项之一,其中高台跳水项目要求运动员从距离水面10m的高台上跳下,在完成空中动作后进入水中。如图,质量为50kg的运动员起跳瞬间重心离高台台面的高度为1m,斜向上跳离高台的瞬时速度大小为3m/s,跳至最高点时重心离台面的高度为1.3m,入水(手刚触及水面)时重心离水面的高度为1m,图中虚线为运动员重心的运动轨迹,不计空气阻力。求:
(1)运动员起跳瞬间具有的重力势能;
(2)从跳离高台瞬间到跳至最高点的过程中,运动员克服重力做的功;
(3)运动员在最高点时的速度是否为0?请说明判断理由;
(4)计算运动员入水时的速度大小。
【答案】(1);(2);(3)不为零,因为水平方向分速度不为零;(4).
【解析】
【详解】(1)以水面为零势能面,运动员在起跳瞬间重心相对于水面的高度为:
h=10m+1m=11m
运动员起跳瞬间具有的重力势能为:
(2)从跳离高台瞬间到跳至最高点的过程中,运动员重心上升的高度为:
运动员克服重力做的功为:
(3)运动员在最高点时的速度不为零,运动员做的是斜抛运动,在最高点时,竖直分速度为零,但是水平分速度不为零,所以最高点时的合速度不为零。
(4)从起跳到入水过程中,根据动能定理得:
其中h=10m,代入数据得:
21.如图,固定直杆ABC与水平地面成α=30°角,B为杆上的一点,已知AB=1.6m,BC=8m,AB段光滑,BC段粗糙。质量为1kg的小球套在直杆上,在A点将小球由静止释放,到达C点时速度恰好减为零。求:
(1)小球经过B点时的速度大小;
(2)小球在BC段上运动的加速度大小及方向;
(3)小球在BC段上运动过程中受到的摩擦力大小;
(4)若对小球施加一个水平向右的恒定推力F,使小球从C点由静止开始运动,到达B点时撤去F,小球恰好能到达A点,求F的大小。
【答案】(1) (2),方向沿斜面向上 (3) (4)
【解析】
【详解】(1)设B点时的速度大小,从A到B得高度差为:
该过程由动能定理得:
解得:
(2)在BC段,小球做匀减速直线运动,由公式得:
方向沿斜面向上;
(3)在BC段上,对小球受力分析如图,有牛顿第二定律得:
解得:
(4)恒定推力F后,受力分析如图:
根据(3)小问,已知:
解得:
从C到A整个过程由动能定理得:
解得: