湖北省2020届高三上学期8月起点考试物理试卷

2019-2020学年湖北省高三（上）起点物理试卷（8月份）

一、单选题

1.意大利物理学家伽利略根据实验指出：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故．这里的实验是指“伽利略理想斜面实验”，关于该实验，你认为下列陈述正确的是（　　）

A. 伽利略在该实验中得出的结论均为实验事实

B. 该实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地反映自然规律

C. 伽利略通过该实验发现了力是维持物体运动的原因

D. 伽利略通过该实验得出惯性定律

【答案】B

【解析】

【详解】AB.伽利略的斜面实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，推理得出的结论，故A错误，B正确；

C.伽利略由此推翻了亚里士多德的观点，认为力不是维持物体速度的原因，故C错误；

D.牛顿通过前人的研究，得出了惯性定律，故D错误．

2.如图，在水平桌面上放置一斜面体P，两长方体物块a和b叠放在P的斜面上，整个系统处于静止状态．若将a和b、b与P、P与桌面之间摩擦力的大小分别用f1、f2和f3表示．则（  ）．

A. f1=0，f2≠0，f3≠0 B. f1≠0，f2≠0，f3=0

C. f1≠0，f2=0，f3=0 D. f1≠0，f2≠0，f3≠0

【答案】B

【解析】

【详解】对a物体分析可知，a物体受重力、支持力的作用，有沿斜面向下滑动的趋势，因此a受到b向上的摩擦力；f1≠0；再对ab整体分析可知，ab整体受重力、支持力的作用，有沿斜面向下滑动的趋势，因此b受到P向上的摩擦力；f2≠0；对ab及P组成的整体分析，由于整体在水平方向不受外力，因此P不受地面的摩擦力；f3=0；故故选C．

【点睛】本题考查静摩擦力的分析和判断，要注意明确静摩擦力随物体受到的外力的变化而变化；同时明确静摩擦力产生的条件，从而分析是否存在摩擦力；同时注意整体法与隔离法的正确应用．

3.手指转球是指使篮球在指尖上进行转动，以手腕之力让球体旋转，然后单指顶住球体重心．如图所示，假设某同学让篮球在指尖上匀速转动，指尖刚好静止在篮球球心的正下方，下列判断正确的是（　　）

A. 篮球上各点做圆周运动的角速度相同

B. 篮球上各点的向心力是由手指提供的

C. 篮球上的各点做圆周运动的圆心均在指尖与篮球的接触处

D. 篮球上各点离转轴越近，做圆周运动的向心加速度越大

【答案】A

【解析】

【详解】A.篮球上的各点绕转轴做圆周运动，故角速度相同，故A正确；

B.篮球旋转就是靠我们的手拍动篮球旋转，造成篮球旋转产生的向心力的，不是由手指提供的，故B错误；

C.篮球上的各点做圆周运动时，是饶着转轴做圆周运动，圆心均在转轴上，故C错误；

D.由于角速度相同，根据a＝ω2r可知篮球上各点离转轴越近，做圆周运动的向心加速度越小，故D错误；

4.质量为m的物体以v0的速度水平抛出，经过一段时间速度大小变为 ，不计空气阻力，重力加速度为g，以下说法正确的是（　　）

A. 该过程平均速度大小为

B. 运动时间为

C. 速度大小变为 时，重力的瞬时功率为

D. 运动位移的大小为

【答案】D

【解析】

【详解】ABD.竖直方向速度为：  ，所以运动时间 ，

位移为： ，所以平均速度为 ，故AB错误、D正确；

C. 速度大小变为时，重力的瞬时功率为：P＝mgvy＝2mgv0，故C错误；

5.如图所示，质量为m的小球(可看作质点)在竖直放置的半径为R的固定光滑圆环轨道内运动．若小球通过最高点时的速率为v0＝，下列说法中正确的是(　  　)

A. 小球在最高点时只受到重力作用

B. 小球在最高点对圆环的压力大小为2mg

C. 小球绕圆环一周的时间等于2πR/v0

D. 小球经过任一直径两端位置时的动能之和是一个恒定值

【答案】D

【解析】

【详解】根据牛顿第二定律有：，解得N=mg，故A B错误；小球做的运动不是匀速圆周运动，无法求出运动的时间，故C错误；小球在运动的过程中机械能守恒,小球在最高点的机械能等于最低点的机械能,设最低点为零势能平面有：EK1+mg⋅2R=EK2=定量C，则EK1+EK2+mg⋅2R=2C，在运动的过程中小球经过某一位置重力势能减小多少，则经过关于圆心对称的位置重力势能就增加多少．所以小球经过任一直径两端位置时的动能之和是一个恒定值，故D正确．所以D正确，ABC错误．

6.2019年“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面，为了给“嫦娥四号”探测器登陆月球背面提供通信支持，“鹊桥号”卫星绕地月拉格朗日L2点做圆周运动，已知在地月拉格朗日点L1或L2，卫星受地球和月球引力的合力作用，能随月球同步绕地球做圆周运动，则（　　）

A. 卫星在L1点的角速度比在L2点的大

B. 卫星在L1点的线速度比在L2点的大

C. 卫星在L1点的向心加速度比在L2点的小

D. 同一卫星在L1、L2点受地球和月球引力的合力相等

【答案】C

【解析】

【详解】A.地月拉格朗日点属于同轴转动的模型，故卫星在L1点的角速度和在L2点的角速度相等，故A错误；

B.由v＝rω，因ω相同，则轨道半径大线速度大，卫星在L2点的线速度大，故B错误；

C.由a＝rω2可知，卫星在L2点的向心加速度大，故C正确；

D.在拉格朗日点，地球和月球的合力提供卫星的向心力，则卫星在L2点的向心力大，合力大，故D错误．

7.中国北京获得2022年第24届冬季奥林匹克运动会主办权．北京成为奥运史上第一个举办过夏季奥运动会和冬季奥运动会的城市．如图是某两个坡度不同的滑道AB和AB'（均可看作斜面），可视为质点的甲、乙两名滑雪者分别乘两个完全相同的滑撬，从A点由静止开始分别沿AB和AB'滑下，最后都停在水平面BC某处，如图所示，设滑撬和冰面间的动摩擦因数处处相同，斜面与水平面连接处均可认为是圆滑的，滑雪者保持一定姿势在滑撬上不动．则下列说法中正确的是（　　）

A. 甲在B点的速率一定等于乙在B'点的速率

B. 甲滑行总时间大于乙滑行总时间

C. 全过程中摩擦力对甲做的功一定等于摩擦力对乙做的功

D. 甲、乙停止滑行后回头看A处红旗，其视线的仰角一定相同

【答案】D

【解析】

【详解】A.设任一斜面的倾角为θ，斜面长度为L，高度为h．滑雪者在斜面上下滑过程，根据动能定理得： ，得： ，Lcosθ为斜面底边的长度，因为AB的底边比AB′的底边小，甲在B点的速率一定大于乙在B'点的速率．故A错误．

B.对全过程，根据动能定理得：mgh﹣μmgcosθL﹣μmgs＝0，整理得：mgh﹣μmgs水平＝0，得： ，知沿两轨道滑行水平位移相等．在斜面上下滑过程，根据 得： ，知甲在斜面AB上下滑的时间比乙在AB′下滑的时间短，但甲在水平轨道上滑行时间比乙长，所以不能确定滑行时间关系．故B错误．

C.整个过程中，摩擦力对滑雪者做功为：Wf＝﹣μmgcosθL﹣μmgs＝﹣μmgs水平，由于甲乙两人的质量大小未知，故无法摩擦力做功大小，故C错误．

D.甲、乙停止滑行的位置相同，所以停止滑行后回头看A处红旗，其视线的仰角一定相同，故D正确．

二、多选题

8.一物体的运动图象如图所示，纵横截距分别为m和n，在图象所示的运动过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 若该图为x﹣t图象，则物体做匀速直线运动

B. 若该图为v﹣t图象，则物体做匀速直线运动

C. 若该图为a﹣t图象且物体的初速度为零，则物体的最大速度为

D. 若该图为a﹣x图象且物体的初速度为零，则物体的最大速度为

【答案】ACD

【解析】

【详解】A.若该图为x﹣t图象，其斜率表示速度，则物体速度保持不变，做匀速直线，故A正确．

B.若该图为v﹣t图象，其斜率表示加速度，则物体加速度保持不变，做匀变速直线运动，故B错误．

C.若该图为a﹣t图象且物体的初速度为零，则图象与时间轴所围的面积表示速度变化量，所以物体的最大速度为 ，故C正确．

D.若该图为a﹣x图象且物体的初速度为零，根据v2＝2ax进行推广知，图象与x轴所围的面积表示速度平方的一半，x＝n时速度最大， ，所以物体的最大速度为 ，故D正确．

9.如图所示，在光滑的水平桌面上放一质量为m乙＝1kg的盒子乙，乙内放置一质量为m丙＝1kg的滑块丙，用一轻质刚性绳跨过光滑的定滑轮将一质量为m甲＝3kg的物块甲与乙相连接，其中连接乙的细绳与水平桌面平行，现由静止释放物块甲，在以后的运动过程中，盒子乙与滑块丙之间没有相对运动，假设整个运动过程中盒子始终没有离开水平桌面，重力加速度g＝10m/s2则（　　）

A. 细绳对盒子的拉力大小为30N

B. 盒子的加速度大小为6m/s2

C. 盒子对滑块丙的摩擦力大小为6N

D. 定滑轮受到细绳的作用力为N

【答案】BCD

【解析】

【详解】ABD、对乙丙运用牛顿第二定律有：

对甲，由牛顿第二定律有： ，

联立解得：a＝6m/s2，T＝12N，

细绳对定滑轮的作用力为： ，故A错误，BD正确；

C、盒子对滑块丙的摩擦力大小即是丙的合力，所以有：f＝m丙a＝6N，故C正确；

10.在风洞实验室内的竖直粗糙墙面上放置一钢板，风垂直吹向钢板，在钢板由静止开始下落的过程中，作用在钢板上的风力恒定．用EK、E、v、P分别表示钢板下落过程中的动能、机械能、速度和重力的功率，关于它们随下落高度或下落时间的变化规律，下列四个图象中正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】AC

【解析】

C、钢板受到重力mg、风力F、墙的支持力N和滑动摩擦力f，由于风力恒定，则由平衡条件得知，墙对钢板的支持力恒定，钢板所受的滑动摩擦力恒定，故钢板匀加速下滑，则有v=at，故C正确；

A、根据动能定理得：，可知与h成正比，故A正确；

B、设钢板开始时机械能为，钢板克服滑动摩擦力做功等于机械能减小的量，则，则知E与t是非线性关系，图象应是曲线，故B错误；

D、重力的功率，则知P与h是非线性关系，图象应是曲线，故D错误；

故选AC．

【点睛】本题首先要正确分析钢板的运动情况，其次要根据物理规律得到动能、机械能、速度和重力功率的表达式，再选择图象．

三、实验题探究题

11.如图甲所示为某同学用打点计时器“验证机械能守恒定律实验”装置，计时器打点周期为0.02s，在实验中

(1)释放重物时，重物应_____（选填“靠近”或“远离”）打点计时器．

(2)实验时，应使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上．这样做可以_____（选填“消除”、“减小”或“增大”）纸带与限位孔之间的摩擦．

(3)若选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计时点位置对应刻度尺上的读数如图乙所示，图中0是打点计时器打的第一个点，A、B、C、D、E分别是连续的计时点．若重锤质量为0.10kg，取g＝9.8m/s2，则重锤由初始位置0到打下计时点C的过程中，减少的重力势能为_____J，打C点时重锤的速度为_____m/s．（得出的结果均取两位有效数字）

(4)算出重锤下落不同高度h时对应的速度v，为了能直观地反映v随h变化的关系，应作出_____图象（选填“v﹣h”或“v2﹣h”）．

【答案】    (1). 靠近    (2). 减小    (3). 0.48    (4). 3.1    (5). v2﹣h

【解析】

【详解】（1）[1]为了提高纸带的利用率，重物应靠近打点计时器；

（2）[2]两个限位孔在同一竖直线上可以减小纸带与限位孔的摩擦阻力；

（3）[3][4]从O到C过程减少的重力势能为：mghOC＝0.10×9.8×0.492J≈0.48J，

C点的速度 ；

（4）[5]从理论角度物体自由下落过程中机械能守恒可以得出： ，即： ，为了能直观地反映v变化的h关系，应作出v2﹣h图象；

12.将两根自然长度相同、劲度系数不同、粗细也不同的弹簧套在一起，看作一根新弹簧，设原粗弹簧（记为A）劲度系数为k1，原细弹簧（记为B）劲度系数为k2，套成的新弹簧（记为C）劲度系数为k3．关于k1、k2、k3的大小关系，同学们作出了如下猜想：

甲同学：和电阻并联相似，可能是

乙同学：和电阻串联相似，可能是k3=k1+k2

丙同学：可能是

（1）为验证猜想，同学们设计了如图甲实验．简要实验步骤如下，请完成相应填空．     

a．将弹簧A悬挂在铁架台上，用刻度尺测量弹簧A的自然长度L0；

b．在弹簧A的下端挂上钩码，记下钩码的个数n、每个钩码的质量m和当地的重力加速度g，并用刻度尺测量弹簧的长度L1；

c．由F=_______计算弹簧的弹力，由x=L1–L0计算弹簧的伸长量，由计算弹簧的劲度系数；

d．改变__________________，重复实验步骤b、c，并求出弹簧A的劲度系数的平均值k1；

e．仅将弹簧分别换为B、C，重复上述操作步骤，求出弹簧B、C的劲度系数．

（2）图乙是实验得到的图线，由此可以判断_____同学的猜想正确．

【答案】    (1). （1）nmg，      (2). 钩码的个数；      (3). （2）乙

【解析】

【详解】（1）弹簧的弹力等于n个钩码的重力nmg

多次测量求平均值可以减小误差，所以实验中需要改变钩码的个数以改变弹簧弹力．

（2）由图乙可知，伸长量相同时有，由胡克定律有，即，所以乙同学猜想是正确的．

四、计算题

13.如图所示，放在粗糙斜面上的物块A和悬挂的物块B均处于静止状态，轻绳AO绕过光滑的定滑轮与轻质弹簧的右端及轻绳BO的上端连接于O点，轻质弹簧中轴线沿水平方向，轻绳的OC段与竖直方向的夹角θ＝，斜面倾角α＝，物块A和B的质量分别为mA＝0.5kg、mB＝0.3kg，弹簧的劲度系数k＝200N/m，重力加速度g＝10 m/s2，求：

(1)弹簧的伸长量x；

(2)物块A受到摩擦力．

【答案】(1)0.02m (2) 2N,方向沿斜面向下

【解析】

【详解】(1)以轻绳OB和物块B为研究对象，受力如图并正交分解，据平衡条件有：

x方向：kx﹣Fsin＝0…①

y方向：Fcos53°﹣mBg＝0…②

又：TOB＝MBg…③

由②解得：

F＝5N，kx＝4N

代入①解得：

x＝002m

(2)假设摩擦力沿斜面向下，则对物块A受力分析如图所示

并正交分解，轻绳各处张力大小相等，TOC＝TCA据平衡条件有x方向：

F﹣mAgsin﹣f＝0…④

解得：

f＝2N

方向：沿斜面向下．

14.如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD组成，AB和BCD相切于B点，OB与OC夹角为37°，CD连线是圆轨道竖直方向的直径（C、D分别为圆轨道的最低点和最高点），可视为质点的小滑块从轨道AB上高H处的某点由静止滑下，用力传感器测出滑块经过圆轨道最低点C时对轨道的压力为F，并得到如图乙所示的压力F与高度H的关系图象，该图线截距为2N，且过（0.5m，4N）点，取g＝10m/s2，求：

(1)滑块的质量和圆轨道的半径；

(2)若要求滑块不脱离圆轨道，则静止滑下的高度为多少；

【答案】(1) 滑块的质量为0.2kg，圆轨道的半径为1m；(2) h1≤1m或者h2≥2.5m

【解析】

【详解】（1）当H＝0时，由图象截距可知

F＝mg＝2N

则

m＝0.2kg

由图象知，H＝0.5m，对轨道的压力 F1＝4N

根据机械能守恒定律得

滑块在C点，由向心力公式有

联立解得

R＝1m．

（2）不脱离轨道分两种情况：

①到圆心等高处速度为零

由机械能守恒定律可知，滑块从静止开始下滑高度

h1≤R＝1m

②通过最高点，通过最高点的临界条件

设下落高度为H0，由机械能守恒定律得

解得

H0＝2.5m

则应该满足下落高度

h2≥2.5m．

15.一个质量为m的小球从空中某位置静止释放，0﹣t0时间内加竖直向上的恒力F1，小球能加速上升；t0时刻撤去外力，2t0时刻小球回到了松手释放的位置；2t0﹣3t0时间内，小球在重力作用下持续运动：3t0﹣4t0时间内重新加竖直向上的恒力F2（F2＞F1，F2与F1均为未知量），4t0时刻小球再次回到第一次撤去外力位置．全程不计空气阻力，已知重力加速度为g，求：

(1)从释放到第一次撤去外力，恒力F1所做的功？

(2)F1与F2大小之比？

【答案】(1) (2)4:21

【解析】

【详解】（1）取竖直向上为正方向．在0﹣t0时间内，根据牛顿第二定律和运动学可知：

F1﹣mg＝ma

v1＝a1t1

同理 t0﹣2t0时间内，有：

据题有：x2＝﹣x1．

联立可得：

即为：

因此，从释放到第一次撤去外力，恒力F1所做的功为：

（2）2t0﹣3t0时间内，初速度为：

末速度为

位移为：

3t0﹣4t0时间内，有：

解得：

a3＝6g

由牛顿第二定律得：

F2﹣mg＝ma3

解得：

F2＝7mg

即：

16.关于热现象，下列说法正确的是（　　）

A. 物体的动能和重力势能也是其内能的一部分

B. 悬浮在液体中的颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈

C. 液晶与多晶体一样具有各向同性

D. 当分子间的引力与斥力平衡时，分子势能最小

E. 若一定质量的理想气体在膨胀的同时放出热量，则气体分子的平均动能减小

【答案】BDE

【解析】

A.物体的内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子间相互作用的势能的总和，与物体的动能和重力势能无关，故A错误．

B. 布朗运动是由于液体分子的无规则运动对固体微粒的碰撞不平衡导致的，温度越高，

分子运动越剧烈，颗粒越小，液体撞击固体颗粒的作用力越不平衡，运动越剧烈，故B正确．

C．液晶既像液体一样具有流动性，又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性，多晶体具有各向同性，选项C错误．

D．当分子间的引力和斥力平衡时，分子力为零，分子势能最小．故D正确．

E．若一定质量的理想气体，在膨胀时气体对外界做功，同时又放出热量，由热力学第一定理可得，气体则内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故E正确．

故选BDE

17.如图所示，一气缸竖直放置，内截面积S＝50cm2，质量m＝10kg的活塞将一定质量的气体封闭在缸内，气体柱长h0＝15cm，活塞用销子销住，缸内气体的压强p＝2.4×105Pa，温度177℃．现拔去活塞销s（不漏气），不计活塞与气缸壁的摩擦．当活塞速度达到最大时，缸内气体的温度为57℃，外界大气压为1.0×105Pa．求：此时气体柱的长度h．

【答案】H=22cm

【解析】

【详解】未拔去活塞销s前，封闭气体的压强为：P1=2.4×105Pa    体积为：V1＝h0S＝0.15S   温度为：T1＝177+273K＝450K

拔去活塞销s，当活塞速度达到最大时，活塞受力平衡，

根据平衡得：

解得：

P2= 1.2×105Pa

此时温度为：

T2＝57+273K＝330K

体积为：V2＝hS

由理想气体状态方程得：

代入数据解得：

h＝22cm

18.一列横波在某时刻的波形图像如图10所示，此时质点F的运动方向向下，则下列说法正确的是(  　)

A. 波水平向左传播

B. 质点H与质点F的运动方向相同

C. 质点C比质点B先回到平衡位置

D. 此时刻质点C的加速度为零

E. 质点D与质点F的运动方向相同

【答案】ACE

【解析】

【详解】由于质点F要追随和它邻近的并且离波源稍近的质点运动，又知道质点F的运动方向是向下的，则与它邻近的离波源稍近的质点的位置应在它的下方，对照图像可以判定出波源在质点F的右方，故波是向左传播的，所以选项A正确．与质点H邻近的并且离波源稍近的质点I的位置在质点H的上方，则质点H的运动方向是向上的，所以选项B错误．用同样的方法可以判断出质点C要向下运动直接回到平衡位置，而质点B则先向上运动到达最大位移处后，再返回平衡位置，这样质点C要比质点B先回到平衡位置，故选项C正确．质点C此时处在最大位移处，其加速度最大，所以选项D是错误的．同理分析得质点D与F的运动方向相同，故选项E正确；故选ACE．

19.半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面积如图所示，O点为圆心，OO′与直径AB的垂直．足够大的光屏CD紧靠在玻璃砖的左侧且与AB垂直．一光束沿半径方向与OO′成θ＝30°射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，两光斑间的距离为 ．求：

①此玻璃的折射率

②当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个．

【答案】(1)          (2) 当θ变为时，两光斑恰好变为一个

【解析】

【详解】(1）细光束在AB界面，一部分反射，另一部分折射，设折射角为β，光路图如图所示，

由几何关系得：

根据题意两光斑间的距离为，所以L2=R

由几何关系知β＝45°

根据折射定律，折射率

（2）若光屏CD上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好发生全反射．由 得临界角为：

C＝45°

即当θ≥45°时，光屏上只剩下一个光斑．