福建省师范大学附属中学2020届高三上学期期中考试物理试题

福建师大附中2019-2020学年第一学期期中考试

高三物理   试卷

试卷说明：

（1）本卷共三大题，17小题，解答写在答卷的指定位置上，考试结束后，只交答卷。

（2）考试过程中不得使用计算器或具有计算功能的电子设备，使用黑色签字笔答题。

第Ⅰ卷（选择题，共48分）

一、选择题：本大题共12小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项是符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。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．将一个小球从报废的矿井口由静止释放后做自由落体运动，5 s末落到井底．该小球开始下落后第2 s内和第5 s内的平均速度之比是

A．1∶3  　　　B．1∶5  　　C．2∶5  　　D．3∶7

2．如图所示，实线为等量异种点电荷周围的电场线，虚线为以一点电荷为中心的圆，M点是两点电荷连线的中点。若将一正试探点电荷从虚线上M点移动到N点，设M、N两点的电势分别为φM、φN，此电荷在M、N两点的加速度分别为aM、aN，此电荷在M、N两点的电势能分别为EPM、EPN，下列判断中正确的是

A．aM＜aN          B． φM＜φN

C．EPM＞EPN        D．电场力对电荷做正功

3．在平直公路上行驶的a车和b车，其位移时间图象分别为图中直线a和曲线b。t=3s时，直线a和曲线b刚好相切，下列说法正确的是

A．t=3s时，两车具有共同的加速度

B．a车做匀速运动，b车做加速运动

C．在运动过程中，b车始终没有超过a车

D．在0~3s的时间内，a车的平均速度比b车的大

4．如图所示，一辆有驱动力的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一质量为1kg的物块相连。物块和小车一起向右匀速运动时，弹簧处于压缩状态，弹簧弹力大小为2N。若小车开始向右加速运动，加速度大小为4m/s2，则物块受到的摩擦力的大小与匀速时比较

A．不变       B．变大       C．变小       D．以上三种情况均有可能

5．在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，整个系统置于方向水平的匀强电场中。若三个小球均处于静止状态，则c球的带电量为

A．＋q      B．－q      C．＋2q       D．－2q

6．某天体的两颗卫星a、b分别在同一平面内的P、Q轨道上沿逆时针方向做匀速圆周运动，某时刻如图所示。P、Q轨道的半径分别为r1、r2，且r2=4r1，则下面说法正确的是

A．卫星a的加速度小于卫星b的加速度

B．从图示位置开始计时，在一小段时间内两卫星间的距离不断减小

C．在以后运动过程中，只要卫星b处于图示位置，则卫星a也一定处于图示位置

D．若使卫星a变轨到Q轨道上运动，则必须减小卫星a的速度

7．从地面竖直向上抛出一物体，取地面为重力势能零点，该物体的机械能E总和重力势能Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取10 m/s2。由图中数据可得

A．物体的质量为1 kg

B．h=0时，物体的速率为20 m/s

C．h=2 m时，物体的动能Ek=50 J

D．物体上升过程中所受的阻力为变力

8．如图所示左侧为一个固定在水平桌面上的半径为的半球形碗，碗口直径AB水平，O点为球心。碗的内表面及碗口光滑，右侧是一个足够长的固定光滑斜面。一根不可伸长的轻质细绳跨过碗口及竖直固定的轻质光滑定滑轮，细绳两端分别系有可视为质点的小球和物块，，开始时在点，在斜面上且距斜面顶端足够远，此时连接的细绳与斜面平行且伸直，C点在圆心O的正下方。由静止开始释放沿半球形碗运动，则下列说法中正确的是

A．从A点运动到C点的过程中，机械能守恒

B．的速率不可能大于的速率

C．从A点运动到C点的过程中，小球重力的功率一直增大

D．当运动到C点时绳断开，可能沿碗面上升到B点

9．在水平地面上有相距为L的A、B两点，甲小球以v1＝10 m/s的初速度，从A点沿与水平方向成30°角的方向斜向上抛出，同时，乙小球以v2的初速度从B点竖直向上抛出。若甲在最高点时与乙相遇，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力，则下列说法正确的是

A．乙球的初速度v2不一定等于5 m/s

B．L为2.5 m

C．相遇前甲球的速度可能小于乙球的速度

D．甲球与乙球始终在同一水平面上

10．如图所示，在竖直面内固定有一半径为R的圆环，AC是圆环竖直直径，BD是圆环水平直径，半圆环ABC是光滑的，半圆环CDA是粗糙的。一质量为m小球（视为质点）在圆环的内侧A点获得大小为v0、方向水平向左的速度，小球刚好能第二次到达C点，小球与半圆环CDA的动摩擦因素µ恒定，重力加速度大小为g，则

A．小球第一次从A到C的时间和从C经D到A的时间相等

B．小球第一次回到A点时速度为

C．小球第二次到达D点时受到摩擦力比第一次到达D点时受到摩擦力小

D．小球第一次和第二次从C经D到A的过程摩擦力做的功相等

11．如图所示，木板P下端通过光滑铰链固定于水平地面上的O点，物体A、B叠放在木板上且处于静止状态，此时物体B的上表面刚好水平。现使木板P绕O点缓慢旋转到虚线所示位置，物体A、B仍保持静止，且相对木板没有发生移动，与原位置相比

A．B对A的摩擦力不变

B．A对B的作用力不变 

C．板对B的摩擦力减小 

D．板对B的支持力减小

12．如图所示，倾角为30°的光滑斜面底端固定一轻弹簧，点为原长位置。质量为　　　　　的滑块从斜面上点由静止释放，物块下滑并压缩弹簧到最短的过程中，最大动能为。现将物块由点上方处的点由静止释放，弹簧被压缩过程中始终在弹性限度内，取，则下列说法正确的是

A．从点释放，滑块被弹簧弹回经过点的动能等于

B．点到点的距离小于

C．从点释放后，滑块运动的最大动能为

D．从点释放，弹簧最大弹性势能比从点释放增加了

第Ⅱ卷（非选择题，共52分）

二、实验题：共2小题，共16分。

13．（8分）为了验证动能定理，某学习小组在实验室组装了如图所示的装置， 备有下列器材：打点计时器及所用的电源、导线、天平、刻度尺、细沙。他们称量滑块的质量为、沙和小桶的总质量为m，当滑块连接上纸带，让细线跨过滑轮并悬挂空的小桶时滑块处于静止状态。要完成该实验，请冋答下列问题：

（1）实验时为保证细线拉力等于滑块所受的合外力，需要做的步骤是_______________________。实验时为保证滑块受到的力与沙、小桶的总重力大小基本相等，沙和小桶的总质量应满足的实验条件是___________________________________________。

（2）在满足（1）问的条件下，让小桶带动滑块加速运动，如图所示为打点计时器所打的纸带的一部分，图中A、B、C、D、E是按时间先后顺序确定的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，相邻计数点间的距离标注在图上，当地重力加速度为g，则滑块在B、D两点间运动时，合力对滑块做的功W为 _____ ，滑块动能的变化为__________（用题中所给的表示数据的字母表示）.

14．（8分）一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验

（1）甲采用如图a所示装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力，实验中做出小盘中砝码重力随弹簧伸长量x的图象如图b所示．(重力加速度g＝10m/s2)

①利用图b中图象，可求得该弹簧的劲度系数为________N/m.

②利用图b中图象，可求得小盘的质量为________kg，小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果比真实值________(选填“偏大”、“偏小”或“相同”)．

（2）为了制作一个弹簧测力计，乙同学选了A，B两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图c所示的图象，为了制作一个量程较大的弹簧测力计，应选弹簧___________（填“A”或“B”）；为了制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧___________（填“A”或“B”）。

三、计算题：共3小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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．(10分) 如图所示，竖直平行正对放置的带电金属板A、B，两板间的电势差UAB=500V，B板中心的小孔正好位于平面直角坐标系xOy的O点；y轴沿竖直方向；在x>0的区域内存在沿y轴正方向的匀强电场，一质量为m＝1×10-13 kg，电荷量q＝1×10－8 C带正电粒子P从A板中心O′处静止释放，其运动轨迹恰好经过M (m，1 m)点；粒子P的重力不计，试求：

（1）粒子到达O点的速度

（2）x>0的区域内匀强电场的电场强度；

（3）粒子P到达M点的动能。

16．(12分)如图所示，半径R＝1.6 m的光滑半圆形轨道固定于竖直平面内，下端与传送带相切于B点，水平传送带上A、B两端点间距L＝16 m，传送带以v0＝10 m/s的速度顺时针运动，将质量m＝1 kg的小滑块(可视为质点) 放到传送带上，滑块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.4，取g＝10 m/s2.

(1)将滑块在传送带A端由静止释放，求滑块由释放到第一次经过B端的过程中：

①所需时间；

②因放上滑块，电机对传送带多做的功；

(2)若滑块仍由静止释放，要想滑块能通过圆轨道的最高点C，求滑块在传送带上释放的位置范围。

17．(14分)如图，质量均为2m的木板A、B并排静止在光滑水平地面上，A左端紧贴固定于水平面的半径为R的四分之一圆弧底端，A与B、A与圆弧底端均不粘连。质量为m的小滑块C从圆弧顶端由静止滑下，经过圆弧底端后，沿A的上表面从左端水平滑上A，并在恰好滑到B的右端时与B一起匀速运动。已知重力加速度为g，C过圆弧底端时对轨道的压力大小为1.5mg，C在A、B上滑行时受到的摩擦阻力相同，C与B一起匀速运动的速度是C刚滑上A时的0.3倍，木板A的长度为L0。求：

(1)C从圆弧顶端滑到底端的过程中克服摩擦力做的功；

(2) 木板B的长度L；

(3)C刚滑到B的右端时，A右端到B左端的水平距离s与木板B的长度L之比。

福建师大附中2019-2020学年高三物理第一学期期中考试参考答案

13．（8分）（1）平衡摩擦力   （2）沙和小桶的总质量远小于滑块的质量  

（3）     （4）

14．（1）①200N/m（2分）②0.1kg（2分）；相同（2分）（2）B（1分）；A（1分）

15．(10分)

解：（1）加速过程    （2分）      得   （1分）

（2）类平抛运动（1分）        （1分）

（1分）     得  （1分）

（3）根据动能定理（2分）得  （1分）

16．(12分)

解： (1) ①设滑块加速运动的时间为t1，加速度大小为a，对滑块受力分析，

有μmg＝ma  （1分）      v0＝at1    （1分）

解得：t1＝2.5 s，a＝4 m/s2

设滑块速度达到v0时经过的位移为x1＝at12＝12.5 m  （1分）

设滑块匀速运动的位移为x2，则x2＝L－x1＝3.5 m 

则滑块匀速运动的时间为t2＝＝0.35 s（1分）

所需时间为t＝t1＋t2＝2.85 s.（1分）

②设滑块加速运动过程中传送带的位移为x3，则x3＝v0 t1=25 m（1分）

法一：W=μmg x3=100J（2分）

法二：W=mv02+μmg（ x3- x1）=100J（2分）

(2)滑块能通过C点的临界条件是在C点轨道对滑块压力为0，则在C点由牛顿第二定律得mg＝m（1分）

B点到C点由动能定理得－mg·2R＝mvC2－mvB2（1分）

滑块通过B点的速度至少为vB＝4 m/s

vB2＝2ax  （1分）    解得：x＝10 m 

滑块在A端与距A端6 m的范围内任何一个位置释放均可到达半圆轨道的最高点C处．（1分）

17．(14分)

解：（1）设C到达圆弧底端时  的速度为v0，轨道对C支持力大小为N，下滑过程C克服摩擦力做的功为Wf。由动能定理，有

（2分） 

C过底端时，由牛顿第二定律，有   （1分）            

由牛顿第三定律，知（1分） 解得：  （1分）      

（2）设C刚滑过A到达B时，C的速度为vC，A、B的速度为v，B、C共同速度为vBC，C与A、B间的摩擦力为f。

C从滑上A到刚滑到B这个过程，C和A、B组成的系统动量守恒。

由动量守恒守律：     （1分）           

由功能关系：   （1分）  

C滑上B到与B共速这个过程，对C和B组成的系统，

由动量守恒定律：     （1分）   

由功能关系：（1分）

（或：C从滑上A到与B共速的全过程

由动量守恒定律：（1分）

由功能关系：（1分））

代入得：    

代入  得： （1分）

（3）设C从滑上B到与B共速所经历的时间为t，

对B，由动量定理：  （1分）

设B在t时间内通过的距离为sB，对B应用动能定理：  （1分）       （1分）              

联立并代入， 得：（1分）

福建师大附中2019-2020学年高三物理第一学期期中考试参考答案

13．（8分）（1）平衡摩擦力   （2）沙和小桶的总质量远小于滑块的质量  

（3）     （4）

14．（1）①200N/m（2分）②0.1kg（2分）；相同（2分）（2）B（1分）；A（1分）

15．(10分)

解：（1）加速过程    （2分）      得   （1分）

（2）类平抛运动（1分）        （1分）

（1分）     得  （1分）

（3）根据动能定理（2分）得  （1分）

16．(12分)

解： (1) ①设滑块加速运动的时间为t1，加速度大小为a，对滑块受力分析，

有μmg＝ma  （1分）      v0＝at1    （1分）

解得：t1＝2.5 s，a＝4 m/s2

设滑块速度达到v0时经过的位移为x1＝21at12＝12.5 m  （1分）

设滑块匀速运动的位移为x2，则x2＝L－x1＝3.5 m 

则滑块匀速运动的时间为t2＝v0x2＝0.35 s（1分）

所需时间为t＝t1＋t2＝2.85 s.（1分）

②设滑块加速运动过程中传送带的位移为x3，则x3＝v0 t1=25 m（1分）

法一：W=μmg x3=100J（2分）

法二：W=21mv02+μmg（ x3- x1）=100J（2分）

(2)滑块能通过C点的临界条件是在C点轨道对滑块压力为0，则在C点由牛顿第二定律得mg＝mRvC2（1分）

B点到C点由动能定理得－mg·2R＝21mvC2－21mvB2（1分）

滑块通过B点的速度至少为vB＝4 m/s

vB2＝2ax  （1分）    解得：x＝10 m 

滑块在A端与距A端6 m的范围内任何一个位置释放均可到达半圆轨道的最高点C处．（1分）

17．(14分)

解：（1）设C到达圆弧底端时  的速度为v0，轨道对C支持力大小为N，下滑过程C克服摩擦力做的功为Wf。由动能定理，有

（2分） 

C过底端时，由牛顿第二定律，有   （1分）            

由牛顿第三定律，知（1分） 解得：  （1分）      

（2）设C刚滑过A到达B时，C的速度为vC，A、B的速度为v，B、C共同速度为vBC，C与A、B间的摩擦力为f。

C从滑上A到刚滑到B这个过程，C和A、B组成的系统动量守恒。

由动量守恒守律：     （1分）           

由功能关系：   （1分）  

C滑上B到与B共速这个过程，对C和B组成的系统，

由动量守恒定律：     （1分）   

由功能关系：（1分）

（或：C从滑上A到与B共速的全过程

由动量守恒定律：（1分）

由功能关系：（1分））

代入得：    

代入  得： （1分）

（3）设C从滑上B到与B共速所经历的时间为t，

对B，由动量定理：  （1分）

设B在t时间内通过的距离为sB，对B应用动能定理：  （1分）       （1分）              

联立并代入， 得：（1分）