甘肃省兰州第一中学2020届高三上学期期中考试物理试题

兰州一中 2019-2020-1 学期期中考试试题高三理科综合-物理部分二、选择题1.下列说法不正确的是A. 亚里士多德认为力是维持物体运动的原因B. 牛顿三大定律都可以通过实验来验证C. 做曲线运动的物体其合力可以是恒力D. 卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量G的数值【答案】B【解析】【详解】A．力是维持物体运动的原因是亚里士多德的观点，A正确，不符合题意；B．牛顿第一定律是理想实验，不受外力作用，但在现实中不可能实现，所以不能够通过实验进行验证，B错误，符合题意；C．平抛运动是曲线运动，物体只受重力作用，C正确，不符合题意；D．卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量，D正确，不符合题意。2.中国书法艺术历史悠久，某同学用毛笔练习书法，从基础笔画“横”开始练习。如图，在楷书笔画中，长横写法要领如下：起笔时一顿，然后向右行笔，收笔时略向右按，再向左回带。该同学在水平桌面上平铺一张纸，为防止打滑，他在纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住。则关于向右行笔过程中物体的受力情况，说法正确的是 A. 笔对纸的压力一定大于毛笔的重力B. 镇纸受到了向右的静摩擦力C. 白纸受到了两个摩擦力的作用D. 桌面受到了向左摩擦力作用【答案】C【解析】【详解】A．毛笔在书写过程中受到重力、手的作用力以及纸的支持力处于平衡状态，应用手对毛笔的作用力是未知的，所以不能判断出毛笔对纸的压力与毛笔的重力的关系。故A错误；B．镇纸始终处于静止状态，所以镇纸始终不受摩擦力，镇纸的作用是增大纸与桌面之间的弹力与摩擦力。故B错误；C．白纸受到桌面对它的摩擦力和笔对它的摩擦力，不受镇纸的摩擦力，故C正确；D．白纸始终处于静止状态，则白纸在水平方向受到的毛笔对白纸的向右摩擦力与桌面对白纸的向左摩擦力处于平衡状态；根据牛顿第三定律可知，白纸对桌面的摩擦力的方向向右，D错误。3.如图所示为一简易起重装置，AC是上端带有滑轮的固定支架BC为质量不计的轻杆，杆的一端C用较链固定在支架上，另一端B悬挂一个质量为m的重物，并用钢丝绳跨过滑轮A连接在卷扬机上.开始时，杆BC与AC的夹角∠BCA>90°，现使∠BCA缓缓变小，直到∠BCA=30°.在此过程中，杆BC所受的力（不计一切阻力）（   ）A. 逐渐增大B. 先减小后增大C. 大小不变D. 先增大后减小【答案】C【解析】【详解】以结点B为研究对象，分析受力情况，作出力的合成图如图，根据平衡条件则知，F、N的合力F合与G大小相等、方向相反。根据三角形相似得：，又F合=G，得：，，现使∠BCA缓慢变小的过程中，AB变小，而AC、BC不变，则得到，F变小，N不变，所以绳子越来越不容易断，作用在BC杆上的压力大小不变；故选C。【点睛】本题运用三角相似法研究动态平衡问题，直观形象，也可以运用函数法分析研究．4.如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m=0.2kg的小球，从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧在弹性限度内），其速度v和弹簧压缩量△x之间的函数图象如图乙所示，其中A为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计，g 取10 m/s2，则下列说法正确的是 A. 小球刚接触弹簧时加速度最大B. 该弹簧的劲度系数为20.0 N/mC. 从接触弹簧到压缩至最短的过程中，弹簧的弹性势能先增大后减小D. 从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的机械能守恒【答案】B【解析】【详解】A．小球刚接触弹簧时的加速度为g，不是最大，小球在速度减小到最小时加速度最大，A错误；B．由图像可知，弹簧压缩量为，此时弹簧对小球的力等于小球的重力，由胡克定律，解得该弹簧的劲度系数为20.0 N/m，B正确；CD．从小球接触弹簧到压缩至最短过程中，刚开始弹簧对小球的力小于小球的重力，小球的速度继续增大，小球的机械能转化为弹簧的弹性势能，当弹簧对小球的力大于小球的重力时，小球的速度减小，直到减为零，此时弹簧的弹性势能最大，所以整个过程，弹簧的弹性势能一直在增大，由于小球的机械能转化为弹簧的弹性势能，所以小球的机械能不守恒，故CD错误。5.如图所示，倾角θ=30°的斜面AB，在斜面顶端B向左水平抛出小球1、同时在底端A正上方某高度处水平向右拋出小球2，小球1、2同时落在P点，P点为斜边AB的中点，则（    ）A. 小球2一定垂直撞在斜面上B. 小球1、2的初速度大小一定相等C. 小球1落在P点时与斜面的夹角为30°D. 改变小球1的初速度，小球1落在斜面上的速度方向都平行【答案】BD【解析】【分析】两个小球同时做平抛运动，又同时落在P点，说明运动时间相同，根据小球2落在斜面上的速度与竖直方向的夹角分析小球2是否垂直撞在斜面上。根据小球1落在斜面上时两个分位移的关系，分析小球1落在斜面上的速度方向关系。【详解】两个小球同时做平抛运动，又同时落在P点，说明运动时间相同，水平位移大小相等，由x=v0t知初速度相等。小球1落在斜面上时，有；小球2落在斜面上的速度与竖直方向的夹角正切，α≠θ，所以小球2没有垂直撞在斜面上，故A错误，B正确。小球1落在P点时速度与水平方向的夹角正切，β＜60°，所以小球1落在P点时与斜面的夹角小于30°，故C错误。根据tanβ=2tanθ知，小球1落在斜面上的速度方向与水平方向的夹角相同，相互平行，故D正确。故选BD。【点睛】对于平抛运动，要熟练运用分解法研究，同时要抓住两个球之间的关系，如位移关系、时间关系等。6.如图所示，O处为地心，卫星1环绕地球做匀速四周运动，卫星2环绕地球运行的轨道为椭圆，两轨道不在同一平面内。已知圆轨道的直径等于椭圆轨道的长轴，且地球位于椭圆轨道的一个焦点上，引力常量为G，地球的质量为M，卫星1的轨道半径为R，OQ=1.5R。下列说法正确的是A. 卫星1的运行周期大于卫星2的运行周期B. 卫星2在 P、Q点的速度大小关系为C. 卫星2在Q 点的速度D. 如果卫星1的加速度为a，卫星2在P点的加速度为a p ，则 a＜ap【答案】CD【解析】【详解】A．由开普勒第三定律可得：已知圆轨道的半径等于椭圆轨道的半长轴，则两卫星的运行周期相等，故A错误；B．卫星2做椭圆运动，单位时间内，卫星和地球连线扫过的面积相等，在P点卫星2和地球连线长度小于在Q点卫星2和地球连线的长度，所以，B错误；C．由题可知卫星2由Q点开始做向心运动，因此卫星2在过Q点时的万有引力大于向心力，即解得C正确；D．卫星在运行过程中只受万有引力作用，则有：所以加速度由题意可知，OP=0.5R<R，所以a<aP，故D正确。7.质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上，从t=0时刻开始受到方向恒定的水平拉力F作用，F与时间t的关系如图甲所示。物体在t0时刻开始运动，其v-t 图象如图乙所示，若可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力，则A. 物体在t0时刻的加速度大小为B. 物体与地面间的动摩擦因数为C. 物体所受合外力在 t0 时刻的功率为D. 水平力F 在t0 到2t0这段时间内的平均功率为【答案】AD【解析】【详解】A．由v-t图线可知，物体在时刻开始有速度，此时最大静摩擦力等于，当时刻时，对物体受力分析可知此时在水平方向上物体的合力为，由牛顿第二定律可得此时加速度为，A正确；B．当物体与地面之间的摩擦达到最大时，最大静摩擦力为F0，则解得B错误；C．物体在t0时刻的合外力为故所受合外力在t0时刻的功率为F0v0，选项C错误；D．2t0时刻物体速度在t0到2t0这段时间内的平均速度为水平力F在t0到2t0这段时间内的平均功率为D正确。8.如图所示，有一个质量为m的长木板静止在光滑水平地面上，另一质量也为m小物块叠放在长木板的一端之上。B是长木板的中点，物块与木板在AB段的动摩擦因数为μ，在BC段的动摩擦因数为2μ，若把物块放在长木板左端，对其施加水平向右的力F1可使其恰好与木板发生相对滑动。若把物块放在长木板右端，对其施加水平向左的力F2也可使其恰好与木板发生相对滑动。下列说法正确的是（　　）A. F1与F2的大小之比为1：2B. 若将F1、F2都增加到原来的2倍，小物块在木板上运动到B点的时间之比为1：2C. 若将F1、F2都增加到原来的2倍，小物块在木板上运动到B点时木板的位移之比1：1D. 若将F1、F2都增加到原来的2倍，小物块在木板上运动的整个过程中摩擦生热之比为1：1【答案】ACD【解析】【详解】施加水平向右的力F1时，由题意知：对滑块有：F1﹣μmg＝ma，对木板有：μmg＝ma，联立得：F1＝2μmg，同理，施加水平向右的力F2时，有F2＝4μmg，所以F1与F2的大小之比为1：2，故A正确；设AB的长度为L，施加水平向右的力2F1时，对滑块有：a1＝﹣μg；对木板有：a′1＝μg；设经时间t到达B点，由位移关系得： ，解得： ，同理，施加水平向右的力2F2时，运动到B点的时间，所以物块在木板上运动到B点的时间之比为：1，故B错误；施加水平向右的力2F1时，由位移公式得木板的位移，同理，施加水平向右的力2F2时，由位移公式得木板的位移x2＝μg•t′2，所以小物块在木板上运动到B点时木板的位移之比1：1，故C正确；小物块最终都会滑离木板，二者的相对位移相等，所以整个过程中摩擦生热之比为摩擦力之比，即为1：1，故D正确.三、非选择题9.某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：把一开口向右、内壁光滑、深度为h=0.25m的小圆筒水平固定在桌面上，同时把一轻弹簧一端固定于小圆筒内部左端，没有外力作用时弹簧的另一端位于筒内。如图甲所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒外弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变所挂钩码的个数来改变l，作出F-l图线如图乙所示。（1）由此图线可得出的结论是______；（2）弹簧的劲度系数为______N/m，弹簧的原长10=______m。（3）该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧竖直悬挂放置相比较，优点在于______。【答案】    (1). 弹簧弹力和弹簧形变量成正比    (2). 100    (3). 0.15    (4). 水平放置可以消除由于弹簧自身重力造成的误差【解析】【详解】（1）[1]从乙图中可以看出为定值，即弹簧弹力和弹簧形变量成正比（2）[2]从乙图中可知，当外力为零时弹簧的长度为根据胡克定律可得图乙中的斜率表示弹簧的劲度系数，故有[3]从乙图中得出当时，，代入可得（3）[4]该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，优点在于避免弹簧自身所受重力对实验的影响．【点睛】找到各个物理量之间的关系，然后根据胡克定律列方程，是解答本题的突破口，这要求学生有较强的数学推导能力10.在探究“加速度与力和质量的关系”实验时，某老师对传统实验进行了改进，其实验操作如图1所示：①如图1所示，先将沙和沙桶通过滑轮悬挂于小车一端，调节平板的倾角θ，使小车沿斜面向下做匀速直线运动，测出沙和沙桶的总质量m；②保持平板倾角θ 不变，去掉沙和沙桶，小车即在平板上沿斜面向下做匀加速直线运动，通过纸带测量其加速度a；③保持小车质量M不变，多次改变沙和沙桶的总质量m，每次重复①②两步操作，得到小车加速度与合力的关系；④多次改变小车的质量，进行适当的操作，得到小车加速度和质量的关系。(1)在上述实验操作过程中，以下说法正确的是__________。 A．可以用6V以下的直流电源给打点计时器供电 B．应在小车开始运动后再接通打点计时器的电源 C．要保持细绳与平板平行 D．应让小车从远离定滑轮处开始运动(2)在操作②中，小车所受的合力大小__________mg（填“大于”或“等于”或“小于”），实验中__________（填“需要”或“不需要”）满足沙和沙桶的总质量远小于小车质量。(3)实验中，某同学在坐标纸上画出四张a﹣关系图线（见图 2）。其中__________图是正确。(4)在操作④中，每次改变小车质量后，__________（选填“需要”或“不需要”）重新调节平板的倾角。【答案】    (1). C    (2). 等于    (3). 不需要    (4). A    (5). 需要【解析】【详解】(1)[1]A．打点计时器必须使用交流电源，A错误；B．实验时，应该先接通打点计时器的电源，然后释放小车，B错误；C．实验时应保持细绳与平板平行，故C正确；D．要让小车从靠近定滑轮处开始运动，故D错误。(2)[2]因在操作①中满足则在操作②中，小车所受的合力大小即小车所受的合力大小等于mg。[3]在本实验中，因为小车加速下滑时，不悬挂沙桶和沙子，故不需要满足沙和沙桶的总质量远小于小车质量。(3)[4]在合力不变的条件下，加速度与质量成反比，所以图象是过原点的倾斜的直线，故A正确。(4)[5]因在操作①中满足：则在操作④中，每次改变小车质量M后，需要重新调节平板的倾角θ。11.2019年1月4日上午10时许，科技人员在北京航天飞行控制中心发出指令，嫦娥四号探测器在月面上空开启发动机，实施降落任务。在距月面高为H=102m处开始悬停，识别障碍物和坡度，选定相对平坦的区域后，先以a1匀加速下降，加速至v1 m/s 时，立即改变推出力，以a2=2m/s2匀减速下降，至月表高度30m处速度减为零，立即开启自主避障程序，缓慢下降。最后距离月面3m时关闭发动机，探测器以自由落体的方式降落，自主着陆在月球背面南极艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑中，整个过程始终垂直月球表面作直线运动，取竖直向下为正方向。已知嫦娥四号探测器的质量m=40kg，月球表面重力加速度取1.5m/s2。求：（1）嫦娥四号探测器自主着陆月面时的瞬时速度大小v2；（2）匀加速直线下降过程推力F的大小和方向；（3）已知月球的半径为R，月球表面重力加速度为g，引力常量为G，嫦娥四号执行探测任务结束后要返回地球，则在月球表面至少要获得多大的发射速度。（用字母表示）【答案】(1)3m/s   (2)20N，方向竖直向上   (3)【解析】【详解】(1)最后3m的时候，做自由落体运动，由速度位移公式代入可得嫦娥四号探测器自主着陆月面时的瞬时速度大小(2) 由题意知加速和减速发生的位移为h＝102m﹣30m＝72m由位移关系得 解得a1＝1m/s2匀加速直线下降过程由牛顿第二定律得解得F＝20N，方向竖直向上(3)在月球表面发射，要脱离月球，即要达到月球的第一宇宙速度向心力等于在月球表面的重力，可得解得12.如图所示，一根轻弹簧左端固定于竖直墙上，右端被质量可视为质点的小物块压缩而处于静止状态，且弹簧与物块不栓接，弹簧原长小于光滑平台的长度。在平台的右端有一传送带， 长，物块与传送带间的动摩擦因数，与传送带相邻的粗糙水平面长s=1.5m，它与物块间的动摩擦因数，在C点右侧有一半径为R的光滑竖直圆弧与平滑连接，圆弧对应的圆心角为，在圆弧的最高点F处有一固定挡板，物块撞上挡板后会以原速率反弹回来。若传送带以的速率顺时针转动，不考虑物块滑上和滑下传送带的机械能损失。当弹簧储存的能量全部释放时，小物块恰能滑到与圆心等高的点，取。（1） 求右侧圆弧的轨道半径为R;（2） 求小物块最终停下时与C点的距离;（3） 若传送带的速度大小可调，欲使小物块与挡板只碰一次，且碰后不脱离轨道，求传送带速度的可调节范围。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）物块被弹簧弹出，由，可知：因为，故物块滑上传送带后先减速物块与传送带相对滑动过程中，由：，，得到：，，因为，故物块与传送带同速后相对静止，最后物块以的速度滑上水平面BC，物块滑离传送带后恰到E点，由动能定理可知：代入数据整理可以得到：。（2）设物块从E点返回至B点的速度为，由得到，因为，故物块会再次滑上传送带，物块在恒定摩擦力的作用下先减速至0再反向加速，由运动的对称性可知其以相同的速率离开传送带，设最终停在距C点x处，由，得到：.（3）设传送带速度为时物块能恰到F点，在F点满足从B到F过程中由动能定理可知：解得：设传送带速度为时，物块撞挡板后返回能再次上滑恰到E点，由：解得：若物块在传送带上一直加速运动，由知其到B点的最大速度综合上述分析可知，只要传送带速度就满足条件。【点睛】本题主要考查了牛顿第二定律、动能定理、圆周运动向心力公式的直接应用，此题难度较大，牵涉的运动模型较多，物体情境复杂，关键是按照运动的过程逐步分析求解。13.下列关于分子热运动和热现象的说法正确的是            。A. 气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故B. 一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子平均动能不变C. 晶体都具有各向异性D. 当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大E. 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小【答案】BDE【解析】【详解】A．气体失去容器约束就会散开，是因为分子在不断的做无规则运动，A错误；B．温度是分子平均动能的标志，一定量100℃的水变成100℃的水蒸气时，分子平均动能不变，B正确；C．单晶体具有各向异性，而多晶体则各向同性，C错误；D．在一定气温条件下，大气中相对湿度越大，水气蒸发也就越慢，人就感受到越潮湿，故当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，D正确；E．根据热力学第二定律，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少，E正确。14.如图所示，竖直放置的圆柱形气缸内有一不计质量的活塞，可在气缸内作无摩擦滑动，活塞下方封闭一定质量的气体，封闭气体体积为V．已知活塞截面积为S，大气压强为p0，若保持气体温度不变，在活塞上放一重物后，气缸内封闭气体的体积减小了一半（整个过程不漏气）．试求：①所加重物的重力G②整个过程中通过缸壁传递的热量Q（一定量理想气体的内能仅由温度决定）．【答案】①②【解析】【详解】①若保持温度不变，在活塞上放一重物,使气缸内气体的体积减小一半，根据波意耳定律有：，而，得：②由于气体的温度不变，则内能的变化外界对气体做的功，其中由热力学第一定律得可得即气体通过缸壁放热【点睛】正确应用理想气体状态方程的前提是：判断此变化过程是属于等压、等容、还是等温变化，受力分析时研究对象的确定．15.如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A＝30°，一束红光垂直AB边射入，从 AC 边上的D点射出。其折射角为60°，则以下说法正确的是             。A. 该玻璃对红光的折射率为B. 若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射角大于60°C. 分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更窄D. 电磁波和其它可见光一样，也能产生衍射现象E. 照相机的镜头表面镀有一层增透膜，使照相效果更好，是利用了光的衍射【答案】ABD【解析】【详解】A．红光到达AC面的入射角为 i=30°，折射角为r=60°，则玻璃对红光的折射率为A正确；B．由于蓝光的波长小，蓝光的折射率大，所以蓝光在D点射出时的折射角大于60°，B正确；C．分别用蓝光和红光进行双缝干涉实验，蓝光的波长比红光的小，根据，可知红光的间距更大，C错误；D．电磁波和其他可见光一样均具有干涉、衍射等现象，D正确；E．照相机的增透膜是利用了光的干涉原理，E错误。16.P、Q 两点相距L＝5m。t＝0 时，P点从平衡位置开始垂直于PQ向上做简谐振动，其振动图象如图所示。当质点Q刚开始振动时，P点刚好位于波谷。求：(1)P点开始振动后0.85s内通过路程；(2)该波的波速。【答案】(1)85cm   (2)m/s（n＝0、1、2…）【解析】【详解】(1)由图象可知，P点振动周期T＝0.2s、振幅A＝5cm，质点P振动时间则质点P通过的路程s＝17A解得s＝85cm(2)设该简谐波的波速为v，由题意可得该波的波速为