绝密★启用前
长沙大学附属中学高三期中考试物理
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑;如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在试卷上无效。
3.考试结束后,本试卷和答题卡一并交回。
一、单选题:本大题共6小题,共24分。
1.侧风着陆是指飞机在机场跑道有侧风的情况下着陆,飞行员必须调整飞行的方向以便使飞机能够沿着跑道的中心线下降。已知客机在无风情况下的速度为,在某次着陆过程中,塔台向机长报告:“机场附近空域存在级风,风速,风向自西向东”。如图所示,欲使飞机能够沿着这条南北方向的跑道中心线着陆,下列说法中正确的是( )
A. 飞机接近机场的速度大小为
B. 飞机接近机场的速度大小为
C. 飞机机头与正北方向夹角对应正切值为
D. 着陆过程中,风速增大时飞机着陆速度将增大
【答案】C
【解析】解:、飞机需要沿着南北方向跑道中心线着陆,所以飞机在东西方向的分速度要与风速自西向东,抵消,即飞机在东西方向有一个向西的分速度,南北方向分速度为。根据速度的合成,飞机接近机场的速度大小为,故AB错误。
C、设飞机机头与正北方向夹角为,则,故C正确。
D、设飞机在无风时的速度为,风速为,飞机着陆的合速度为,根据速度合成有因为东西方向分速度抵消,合速度是南北方向分速度,当风速为增大时,不变,所以会减小,即飞机着陆速度减小,故D错误。
故选:。
根据飞机需沿南北跑道着陆的要求,分析出飞机在东西方向分速度需抵消风速,南北方向保持原有分速度,然后利用速度的合成与分解,计算合速度大小、分析机头夹角,以及判断风速变化对合速度的影响。
本题通过飞机侧风着陆的实际场景,考查运动的合成与分解,需结合速度合成、单位换算分析飞机合速度及机头朝向等问题。
2.如图所示,小明将一个小球轻轻放置在列车中的水平桌面上,若小球相对桌面( )
A. 向后运动,可知列车在匀速前进 B. 向前运动,可知列车在加速前进
C. 向前运动,可知列车在减速前进 D. 向后运动,可知列车在减速前进
【答案】C
【解答】
A.当列车在匀速前进时,小球相对桌面静止,A错误。
B.当列车在加速前进时,由于惯性,小球仍保持原来的运动状态以原来的速度运动,故小球相对列车向后运动,B错误。
当列车在减速运动时,由于惯性,小球仍保持原来的运动状态以原来的速度运动,故小球相对列车向前运动,D错误,C正确。
3.一很深的圆筒形容器,开口端是漏斗,筒和漏斗总质量为,漏斗中盛有质量为的细砂,漏斗口关闭;整个装置在弹簧秤上,如图。当打开漏斗口后,细砂将落向容器底部并最终全部堆积在底部。从细砂开始下落到全部堆积在容器底部的过程中弹簧秤的示数( )
A. 始终为
B. 不会大于
C. 不会小于
D. 有时小于,有时大于,有时等于
【答案】D
【解答】
在沙子落下过程中,开始时沙子具有向下的加速度,沙子处于失重状态,此时压力小于重力而沙子最后在接触地面的过程中做减速运动,此时处于超重状态,而中间过程以及沙子全部堆积时,不超重也不失重所以整个过程中,弹簧秤的示数有时小于,有时大于,有时等于;故D正确,ABC错误。
故选:。
4.如图所示,小孩用玩具手枪在同一位置沿水平方向先后射出两粒弹珠,击中竖直墙上、两点空气阻力不计,初速度大小分别为、,、运动时间分别为、,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】解:弹珠做平抛运动,竖直下落高度,竖直方向上做自由落体运动,,则,因两弹珠水平位移相等,,则,故ACD错误,B正确。
故选:。
弹珠做平抛运动,水平方向上做匀速直线运动,竖直方向上做自由落体运动,由此判断时间和初速度。
本题考查了平抛运动的规律,解决本题的关键是知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,结合运动学公式和推论灵活求解。
5.如图所示,一物体以一定的速度沿水平面由点滑到点摩擦力做功为,若物体从点沿两斜面滑到点,摩擦力做的总功为,已知物体与各接触面的动摩擦因数均相同,则( )
A. B. C. D. 不能确定
【答案】A
【解答】
若物体沿水平面从滑到,摩擦力所做的功
若沿两斜面由滑到,摩擦力做功
而,得,所以,故A正确,BCD错误。
故选A。
6.如图所示,我国在轨运行的气象卫星有两类,一类是极地轨道卫星风云号,绕地球做匀速圆周运动的周期为,另一类是地球同步轨道卫星风云号,运行周期为下列说法正确的是( )
A. 风云号的线速度小于风云号的线速度
B. 风云号的向心加速度大于风云号的向心加速度
C. 风云号的发射速度大于风云号的发射速度
D. 风云号、风云号相对地面均静止
【答案】B
【解答】
由题意知:风云一号卫星周期小于风云二号卫星的周期,卫星绕地球圆周运动,万有引力提供向心力,有:可知,风云一号卫星半径小于风云二号卫星的半径。
A.根据万有引力提供圆周运动向心力有卫星的线速度,所以风云一号卫星的半径小,线速度大,故A错误;
B.根据万有引力提供圆周运动向心力有卫星的向心加速度,风云一号的半径小,向心加速度大于风云二号卫星的向心加速度,故B正确;
C.向高轨道上发射卫星需要克服地球引力做更多的功,故向高轨道上发射卫星需要更大的发射速度,故C错误;
D.风云号是同步卫星,相对地面静止,而风云号不是同步卫星,相对地面是运动的,故D错误。
故选B。
二、多选题:本大题共4小题,共16分。
7.如图所示,在水平转台上放一个质量的木块,它与转台间的最大静摩擦力,绳的一端系挂木块,通过转台的中心孔孔光滑,另一端悬挂一个质量的物体,当转台以角速度匀速转动时,木块相对转台静止,则木块到点的距离可以是取,、可看成质点( )
A. B. C. D.
【答案】BCD
【解答】
物体的摩擦力和绳子的拉力的合力提供向心力,根据向心力公式得:
解得:
当时,最大,,当时,最小,则,故A错误,BCD正确。
故选BCD。
8.、两个质点甲与乙,同时由同一地点向同一方向做直线运动,它们的速度一时间图象如图所示.则下列说法中正确的是( )
A. 第末甲乙将会相遇
B. 在第末甲乙将会相遇
C. 在内,甲的平均速度比乙的大
D. 甲在追上乙之前,在第末甲乙相距最远
【答案】AD
【解答】
速度时间图像中与坐标围成的面积表示位移,在第末两者的速度相同,但是位移不同,乙做匀速直线运动,甲做匀加速直线运动,甲追乙,所以当速度相等时两者相遇最远,故B错误,D正确;当两者相遇时满足,解得,故在末两者相遇,A正确;在内甲的平均速度为,乙的平均速度为,故C错误。
故选AD。
9.如图所示,一根长为的橡皮条和一根长为的绳子悬于同一点,橡皮条的另一端系一球,绳子的另一端系一球,两球质量相等,现从悬线水平位置绳拉直,橡皮条保持原长将两球由静止释放,当两球摆至最低点时,橡皮条的长度与绳子长度相等,此时( )
A. 球速度比球速度大 B. 两球速度相等
C. 橡皮条对做了功,绳子对不做功 D. 橡皮条对做了功,绳子对做了功
【答案】AC
【解答】
取最低点所在水平面为参考平面,从水平位置到最低点时橡皮条被拉伸,橡皮条上具有弹性势能,为,根据机械能守恒定律,
对和橡皮绳条组成的系统:
对和绳子组成的系统:,显然,橡皮条对做了功,绳子对不做功,故AC正确,BD错误。
故选AC。
10.有一圆柱形枯井,过其中心轴的剖面图如图所示,竖直井壁、间距为,竖直线到两边井壁等距.从离井底高度一定的点垂直井壁以初速度水平抛出一个小球,小球与井壁上点、点各发生一次弹性碰撞后恰好落在井底的点.设点到点的时间为,点到点的时间为,所有摩擦和阻力均不计.下列说法正确的是( )
A.
B. 小球在段的重力平均功率比段大
C. 仅将间距增大为原来的倍仍在点将小球水平抛出,则小球与井壁碰撞次后落在点
D. 仅将初速度增大为原来的倍仍在点将小球水平抛出,则小球与井壁碰撞次后落在点
【答案】AD
【解答】A.小球在运动过程中,水平方向速度大小不变,、的水平位移,故,故A正确;
B.竖直方向做自由落体运动,根据比例关系可知,
则有 , ,,故B错误;
C.小球在运动过程中,水平经过路程。
由于间高度不变,小球落到地面时间不变,水平经过路程仍为。仅将间距增大为原来的倍而仍在两墙中央点平抛,只会墙碰撞次,落在之间,不会落在点,故C错误;
D.仅将初速度增大为 ,小球从抛出到落地在水平方向通过路程为 ,根据对称性,小球与墙壁碰撞次后落在点,故D正确。
故选AD。
三、实验题:本大题共2小题,共18分。
11.研究匀变速直线运动的实验中,如图所示为一次用电火花打点计时器记录小车运动情况的纸带,电源频率为,图中、、、、、、为相邻的计数点,相邻计数点间有个点没画出,测得、、、、、的位移大小分别为,,,,,
小车加速度大小为______;打点时小车的瞬时速度大小为______以上结果均保留位有效数字。
若电源频率高于,若仍按照计算,则速度大小的测量值比真实值______填“偏大”或“偏小”。
【答案】;;
偏小
【解答】
相邻计时点间的时间间隔为,且由于相邻计数点间有个点没画出,故相邻计数点间的时间间隔为:;则由逐差法可得小车加速度大小为:,由平均速度可得打点时小车的瞬时速度大小为:
由平均速度表达式可知,若电源频率高于,则实际打点周期小于,故若仍按照计算,则速度大小的测量值比真实值偏小。
故填:;;偏小。
12.某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验,如图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行,这时橡皮筋对小车做的功记为,当用条、条,完全相同的橡皮筋并在一起进行第次、第次实验时,使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。
除了图中已有的实验器材外,还需要导线、开关、___________。
实验中,小车会受到摩擦阻力的作用,可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力,则下面操作正确的是_________。
A.放开小车,能够自由下滑即可
B.放开小车,能够匀速下滑即可
C.放开拖着纸带的小车,能够自由下滑即可
D.放开拖着纸带的小车,能够匀速下滑即可
若木板水平放置,小车在两条橡皮筋作用下运动,当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置,下列说法正确的是_________。
A.橡皮筋处于原长状态 橡皮筋仍处于伸长状态
C.小车在两个铁钉的连线处 小车已过两个铁钉的连线
在正确操作情况下,打在纸带上的点,并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的_________部分进行测量根据上面所示的纸带回答,填入相应段的字母
从理论上讲,橡皮筋做的功和小车获得的速度的关系是_____________。
【答案】刻度尺和交流电源
和成正比
【解答】
测量纸带上各点之间的距离需要使用刻度尺,打点计时器的电源应该选用交流电源;
实验中可以适当抬高木板的一侧来平衡摩擦阻力,受力平衡时,小车应做匀速直线运动,所以正确的做法是:放开拖着纸带的小车,能够匀速下滑即可,故ABC错误,D正确;
若木板水平放置,小车在两条橡皮筋作用下运动,当小车速度最大时,物体所受合力为,摩擦力阻碍小车的运动,所以小车受到的摩擦力向后,橡皮筋对小车的力向前,橡皮筋处于伸长状态,故ACD错误,B正确;
我们要验证的是“合力的功和物体速度变化关系”,小车的初速度为零,故需要知道做功完毕的末速度即最大速度,此后小车做的匀速运动,故应测纸带上的匀速运动部分,由纸带的间距可知,间距均匀的为匀速运动部分,应测量部分;
根据动能定理可知,合力做的功等于动能的变化量,所以和成正比。
故答案为:
刻度尺和交流电源
和成正比
四、计算题:本大题共3小题,共30分。
13.、分如图所示,在水平路面上一运动员驾驶摩托车跨越壕沟.已知壕沟的宽度为,壕沟两侧高度差为,取,
摩托车跨越壕沟的时间为多少?
摩托车的初速度为多少?
【答案】解:
根据得, ;
摩托车的初速度 。
【解析】根据竖直方向上做自由落体运动,已知高度,由求出平抛运动的时间;结合水平位移和时间求出摩托车的初速度。
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,抓住等时性,结合运动学公式灵活求解。
14.、分如图所示,小球沿光滑的水平面冲上一光滑的半圆形轨道,轨道半公式为,小球在轨道的最高点对轨道压力等于小球的重力,问:
小球在轨道最高点时的速度是多少?
小球在轨道最低点时的速度是多少?
小球在轨道最低点时对轨道的压力为多大?
【答案】解:根据牛顿第三定律,小球到达轨道最高点时受到轨道的压力等于小球对轨道的压力,则:
小球在最高点时,有:,解得小球在最高点的速度大小为:
即小球在最高点的速度大小;
小球从轨道最低点到最高点,由动能定理得:,
即小球在轨道最低点时的速度;
小球在最低点时,有:
解得,根据牛顿第三定律,小球在轨道最低点时对轨道的压力为,方向竖直向下。
15.在检测某种汽车性能的实验中,质量为的汽车由静止开始沿平直公路行驶,达到的最大速度为,利用传感器测得此过程中不同时刻该汽车的牵引力与对应的速度,并描绘出如图所示的图像图线为汽车由静止到达到最大速度的全过程,、均为直线。假设该汽车行驶过程中所受的阻力恒定,根据图线,求:
该汽车的额定功率;
该汽车由静止开始运动,经过达到最大速度,求此过程中牵引力做的功。
【答案】解:
图线表示牵引力不变,即,阻力不变,汽车由静止开始做匀加速直线运动;
根据知图线的斜率表示汽车的功率不变,达到额定功率后,汽车所受牵引力逐渐减小,汽车做加速度减小的变加速直线运动,直至达到最大速度,此后汽车做匀速直线运动。
由题图可知:当达到最大速度时,牵引力为
由平衡条件可得
由公式 得额定功率 。
匀加速运动的末速度,代入数据解得;
汽车由到做匀加速运动的加速度为
设汽车由到所用时间为,位移为,由到所用时间为,
则,
,
,
由到,对汽车由动能定理可得:,
代入数据可得。
由到,汽车以额定功率行驶,,
故该汽车由静止开始运动,经过达到最大速度过程中牵引力做的功。