山东省济宁市2019届高三下学期期末 考试物理试卷 Word版含解析

期末考试高三物理试题（理科）
一、选择题
1.跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目，如图所示，当运动员从直升机上由静止跳下后，在下落过程中将会受到水平风力的影响，下列说法中正确的是
A. 风力越大，运动员下落时间越长，运动员可完成更多的动作
B. 风力越大，运动员着地时的竖直速度越大，有可能对运动员造成伤害
C. 运动员下落时间与风力无关
D. 运动员着地速度与风力无关
【答案】C
【解析】
【详解】AC.运动员同时参与了两个分运动，竖直方向向下落和水平方向随风飘，两个分运动同时发生，相互独立；则水平方向的风力大小不影响竖直方向的运动，即落地时间不变，选项A错误，C正确；
BD.不论风速大小，运动员竖直方向的运动不变，则下落时间和竖直方向下落的速度不变，但水平风速越大，水平方向的速度越大，则落地的合速度越大，故BD错误。
2.如图，竖直放置的П形支架上，一根不可伸长的轻绳通过轻质滑轮悬挂一重物G，现将轻绳的一端固定于支架上的A点，另一端从与A点等高的B点沿支架缓慢地向C点移动，则绳中拉力大小变化的情况是(　　)
A. 先变小后变大 B. 先不变后变小
C. 先不变后变大 D. 先变大后变小
【答案】B
【解析】
【详解】当轻绳从B端移动到直杆的最上端的过程中，设两绳的夹角为2α，绳子总长为L，两直杆间的距离为s，由数学知识得：，L、s不变，则α保持不变．再根据平衡条件可知，两绳的拉力F保持不变．当轻绳的右端从直杆的最右上端移动到C时，设两绳的夹角为2θ.以滑轮为研究对象，分析受力情况，作出力的示意图如图所示．
根据平衡条件得2Fcos θ＝mg，得到绳子的拉力，所以在当轻绳的右端从直杆的最右上端移动到C的过程中，θ减小，cos θ增大，则F变小，所以B正确．
3.如图，在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用，F平行于斜面向上。若要物块在斜面上保持静止，F的取值应有一定的范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2（F1和F2的方向均沿斜面向上）。由此可求出物块与斜面间的最大静摩擦力为(　　)
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
对滑块受力分析，受重力、拉力、支持力、静摩擦力，四力平衡；当静摩擦力平行斜面向下时，拉力最大；当静摩擦力平行斜面向上时，拉力最小；根据平衡条件列式求解即可。
【详解】对滑块受力分析，受重力、拉力、支持力、静摩擦力，设滑块受到的最大静摩擦力为，物体保持静止，受力平衡，合力为零；当静摩擦力平行斜面向下时，拉力最大，有：；
当静摩擦力平行斜面向上时，拉力最小，有：；
联立解得：，故C正确，ABD错误；
故选C。
【点睛】本题关键是明确拉力最大和最小的两种临界状况，受力分析后根据平衡条件列式并联立求解。
4.如图所示，倾角为θ的斜面体C置于水平地面上，小物块B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，连接物体B的一段细绳与斜面平行，已知A、B、C都处于静止状态．则（　　）
A. 物体B受到斜面体C的摩擦力一定不为零
B. 斜面体C受到水平面的摩擦力一定为零
C. 斜面体C有沿地面向右滑动的趋势，一定受到地面向左的摩擦力
D. 将细绳剪断，若B物体依然静止在斜面上，此时水平面对斜面体C的摩擦力一定不为零
【答案】C
【解析】
【详解】设A、B、C的重力分别为GA、GB、GC；
A、若GA=GBsinθ，B相对于C没有运动趋势，不受到C的摩擦力，故A错误。
B、C、以B、C整体为研究对象，分析受力如图：
根据平衡条件得：地面对C的摩擦力f=Fcosθ=GAcosθ，方向水平向左，说明C有沿地面向右滑动的趋势，则受到向左的摩擦力，故B错误，C正确。
D、将细绳剪断，若B依然静止在斜面上，则以B、C整体为研究对象得到，f=0，即水平面对C的摩擦力为零，故D错误。
故选C。
【点睛】受力分析的方法：
①研究表明物体（对象）会受到力的作用（通常同时会受到多个力的作用）。
②受力分析就是要我们准确地分析出物体（对象）所受的力，并且能用力的示意图（受力图）表示出来。
③隔离法：在分析被研究对象的受力情况时，要把它从周围物体中隔离出来，分析周围有哪些物体对它施加力的作用，各力什么性质的力，力的大小，方向怎样，并将它们一一画在受力图上，这种分析的方法叫隔离法。
④内力与外力：内力是指对象内部物体间的相互作用力；外力是指对象以外的物体给所研究对象施加的力。
⑤整体法：取多个物体作为对象，分析此对象所受到的力。（注：在整体法中只分析外力不要分析内力）
5.如图所示，A、B为两个质量相等的小球，由细线相连，再用轻质弹簧悬挂起来，在A、B间细线烧断后的瞬间，A、B的加速度分别是
A. A、B的加速度大小均为g，方向都竖直向下
B. A的加速度0，B的加速度大小为g、竖直向下
C. A的加速度大小为2g、竖直向上，B的加速度大小为g、竖直向下
D. A的加速度大小为g、竖直向上，B的加速度大小为g、竖直向下
【答案】D
【解析】
【详解】对整体分析，弹簧的拉力为F′=2mg，细线的弹力F=mg，剪断细绳的瞬间，对A，瞬间加速度，方向竖直向上。对B，只受重力的作用，故加速度的大小为a′＝g，方向向下。
A. A、B的加速度大小均为g，方向都竖直向下，与结论不相符，选项A错误；
B. A的加速度0，B的加速度大小为g、竖直向下，与结论不相符，选项B错误；
C. A的加速度大小为2g、竖直向上，B的加速度大小为g、竖直向下，与结论不相符，选项B错误；
D. A的加速度大小为g、竖直向上，B的加速度大小为g、竖直向下，与结论相符，选项D正确；
6.如图所示，位于同一高度的小球A、B分别以v1和v2的速度水平抛出，都落在了倾角为30°的斜面上的C点，小球B恰好垂直打到斜面上，则v1、v2之比为 （ ）
A. 1∶1 B. 2∶1 C. 3∶2 D. 2∶3
【答案】C
【解析】
【详解】小球A做平抛运动，根据分位移公式有：

又有：
由以上方程可得：
小球B恰好垂直打在斜面上，则有
则
综上可得：
【点睛】本题考查的是平抛运动的知识，平抛运动总的解题方法就是分解，如果知道平抛运动位移的信息，就分解位移；如果知道速度信息就分解速度。
7.一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动，如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A. 小球过最高点时，杆所受到的弹力可以等于零
B. 小球过最高点的最小速度是
C. 小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而增大
D. 小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而减小
【答案】A
【解析】
试题分析：因轻杆既可以提供拉力又可以提供支持力，所以在最高点杆所受弹力可以为零，选项A对；在最高点弹力也可以与重力等大反向，小球最小速度为零，选项B错；随着速度增大，杆对球的作用力可以增大也可以减小，选项C、D错误。
考点：本题考查对圆周运的理解。
8.如图甲所示，静止在光滑水平面上的长木板B(长木板足够长)的左端放着小物块A.某时刻，A受到水平向右的外力F作用，F随时间t的变化规律如图乙所示，即F＝kt，其中k为已知常数．若物体之间的滑动摩擦力Ff的大小等于最大静摩擦力，且A、B的质量相等，则下列图中可以定性地描述长木板B运动的vt图象的是(　　)．
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】选AB整体为研究对象，AB整体具有共同的最大加速度，有牛顿第二定律 得：，对B应用牛顿第二定律：，对A应用牛顿第二定律：，经历时间：，由以上解得：，此后，B将受恒力作用，做匀加速直线运动，图线为倾斜的直线，故B正确，ACD错误。
9.如图所示为建筑材料被吊车竖直向上提升过程的速度-时间图象，则下列判断正确的是
A. 前5s的平均速度是0.5m/s
B. 前10s钢索最容易发生断裂
C. 30s～36s钢索拉力的功率不变
D. 0～10s的平均速度等于30s～36s的平均速度
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由速度时间图线可知，10s末的速度为1m/s，则5s末的速度为0.5m/s，根据平均速度的推论知，前5s内的平均速度，故A错误。
B.前10s内，加速度方向向上，拉力大于重力，10-30s内，做匀速直线运动，拉力等于重力，30-36s内，加速度方向向下，拉力小于重力，可知前10s内钢索最容易发生断裂，故B正确。
C.30-36s内做匀减速运动，拉力不变，根据P=Fv，知拉力的功率减小，故C错误。
D.根据平均速度的推论知，0-10s内和30-36s内平均速度相等，故D正确。
10. 如图所示，相同的乒乓球1、2恰好在等高处水平越过球网，不计乒乓球的旋转和空气阻力，乒乓球自最高点到落台的过程中，正确的是
A. 过网时球1的速度小于球2的速度
B. 球1的飞行时间大于球2的飞行时间
C. 球1的速度变化率等于球2的速度变化率
D. 落台时，球1的重力功率等于球2的重力功率
【答案】CD
【解析】
试题分析：过网前球1与球2所做运动为平抛运动的逆过程，下落的高度相同，根据公式，所以运动时间相同，B错误；在水平方向上做匀速直线运动，根据公式可得球1的速度大，水平位移大，过网时球1的速度大于球2的速度，A错误；运动过程中，两球的加速度都等于重力加速度，所以两球的速度变化率相等，C错误；下落的高度相同，乒乓球的质量又相同，所以过程中克服重力做功相同，又因为运动时间相同，所以根据公式可知球1克服重力做功的功率等于球2克服重力做功的功率，D正确；
考点：考查了平抛运动，功率的计算
【名师点睛】本题关键是将其分解为水平方向匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动，然后根据规律分析
11.某物体质量1kg，在水平拉力作用下沿粗糙水平地面做直线运动，其速度﹣时间（v﹣t）图象如图所示，根据图象可知（　　）

A. 物体所受的拉力总是大于它所受的摩擦力
B. 物体在第3s内所受的拉力大于1N
C. 在0～3s内，物体所受的拉力方向始终与摩擦力方向相反
D. 物体在第2s内所受的拉力为零
【答案】BC
【解析】
由图可知，物体在第1s内做匀加速直线运动，第2s内做匀速直线运动，第3s内做匀加速直线运动，根据，得第1s内，第2s内，第3s内；根据牛顿第二定律有：第1s内，得，第2s内，得，第3s内，得，AD错误；第3s内物体的加速度大小为，则有，即，B正确；根据牛顿第二定律和平衡条件可知：拉力方向始终与摩擦力方向相反，C正确，选BC.
【点睛】速度—时间图象的斜率表示加速度，所以从图象可得第1s内、第2s内、第3s内的加速度，再根据牛顿第二定律列式分析．
12.一质量为2kg的质点在xOy平面内运动，在x方向的s-t图像和y方向的v-t图像分别如图所示。则该质点
A. 初速度大小为5m/s
B. 所受的合外力为3N
C. 做匀变速曲线运动
D. 初速度方向与合外力方向垂直
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.x方向上做匀速直线运动，速度大小vx＝m/s＝4m/s，y方向做匀加速直线运动，初速度为3m/s，根据平行四边形定则知，初速度，故A正确。
B.x方向上的加速度为零，y方向上的加速度ay＝m/s2＝1.5m/s2，则a=ay＝1.5m/s2，则合力F=ma=2×1.5N=3N．故B正确。
C.由于加速度恒定，合力的方向与初速度方向不在同一条直线上，物体做匀变速曲线运动，故C正确。
D.合外力的方向沿y轴方向，初速度的方向在x和y轴之间，两者不垂直，故D错误。
13.如图甲所示，一长为l的轻绳，一端穿在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量未知的小球，整个装置绕O点在竖直面内转动。小球通过最高点时，绳对小球的拉力F与其速度平方v2的关系如图乙所示，重力加速度为g，下列判断正确的是(　　)
A. 图象的函数表达式为F＝m＋mg
B. 重力加速度g＝
C. 绳长不变，用质量较小球做实验，得到的图线斜率更大
D. 绳长不变，用质量较小的球做实验，图线b点的位置不变
【答案】BD
【解析】
试题分析：小球在最高点，根据牛顿第二定律有：，解得，故A错误．当F=0时，根据表达式有：，解得，故B正确．根据知，图线的斜率，绳长不变，用质量较小的球做实验，斜率更小，故C错误．当F=0时，，可知B点的位置与小球的质量无关，绳长不变，用质量较小的球做实验，图线B点的位置不变，故D正确．故选BD.
考点：牛顿第二定律；圆周运动的规律
14. 如图所示，以速度v逆时针匀速转动的足够长的传送带与水平面的夹角为θ．现将一个质量为m的小木块轻轻地放在传送带的上端，小木块与传送带间的动摩擦因数为μ，则图中能够正确地描述小木块的速度随时间变化关系的图线可能是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
试题分析：木块放上后一定先向下加速，由于传送带足够长，所以一定有木块速度大小等于传送带速度大小的机会，此时若重力沿传送带向下的分力大小大于最大静摩擦力，则之后木块继续加速，但加速度变小了；而若重力沿传送带向下的分力大小小于或等于最大静摩擦力则木块将随传送带匀速运动，故A正确，BCD错误。
考点：牛顿第二定律、匀变速直线运动的图像
【名师点睛】本题关键是加速到速度等于传送带速度后，要分两种情况讨论，即重力的下滑分力小于或等于最大静摩擦力和重力的下滑分力大于最大静摩擦力两种情况。
二、实验题
15.某次“探究加速度a跟物体所受合力F和质量m的关系”实验如下．
(1)图甲所示为实验装置图．图乙为某次实验得到的一段纸带，计数点A、B、C、D、E间的时间间隔为0.1 s，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2(结果保留两位有效数字)．
(2)保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，进行多次测量．根据实验数据作出了加速度a随拉力F的变化图线，如图所示．图中直线没有通过原点，其主要原因是_________.
(3)保持砂和砂桶质量不变，改变小车中砝码质量，进行多次测量，得到小车加速度a、质量m及其对应的 的数据如表中所示：
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
小车加速度a/(m·s－2)
1.90
1.72
1.49
1.25
100
0.75
0.50
0.30
小车和砝码质量m/kg
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.71
1.00
1.67
1/m/kg－1
4.00
3.45
3.03
2.50
2.00
1.41
1.00
0.60
a.请图所示坐标纸中画出a－图线____________；
b．根据作出的a－图象可以得到的结论是：__________________________________.
【答案】 (1). (1)0.43　 (2). (2)实验前未平衡摩擦力(或平衡摩擦力不充分)　 (3). (3)a.见解析图　 (4). b．图线为一条过原点的直线，表明在合外力一定时，加速度跟质量成反比
【解析】
【详解】(1)由逐差法求小车的加速度：m/s2≈0.43 m/s2.
(2)图线没有过原点，与F轴有交点，说明实验前没有平衡小车的摩擦力(或平衡摩擦力不充分)．
(3)根据数据在坐标纸上画出a－图线如图所示，由图可知，图线为一条过原点的直线，表明在合外力一定时，加速度跟质量成反比．
【点睛】直观反映两个物理量的关系是要找出这两个量的线性关系，即画出直线图象。对于直线图象，我们一般从直线的斜率、截距、特殊点这几个方面去考虑，而斜率、截距、特殊点在物理问题中都有一定的物理意义。
三、解答题
16.如图所示，M是水平放置的半径足够大的圆盘，绕过其圆心的竖直轴OO′匀速转动，规定经过圆心O点且水平向右为x轴正方向。在O点正上方距盘面高为h＝5 m处有一个可间断滴水的容器，从t＝0时刻开始，容器沿水平轨道向x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动。已知t＝0时刻滴下第一滴水，以后每当前一滴水刚好落到盘面时再滴下一滴水。(取g＝10 m/s2)
（1）每一滴水离开容器后经过多长时间滴落到盘面上？
（2）要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一直线上，圆盘的角速度ω应为多大？
（3）当圆盘的角速度为1.5π时，第二滴水与第三滴水在盘面上落点间的距离为2 m，求容器的加速度a。
【答案】（1）1s （2），其中k＝1,2,3，… （3）
【解析】
【详解】（1）离开容器后，每一滴水在竖直方向上做自由落体运动，则每一滴水滴落到盘面上所用时间
（2）要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一直线上，则圆盘在1 s内转过的弧度为kπ，k为不为零的正整数。
由ωt＝kπ得，其中k＝1,2,3，…
（3）第二滴水离O点的距离为
第三滴水离O点的距离为
又Δθ＝ωt＝1.5π
即第二滴水和第三滴水分别滴落在圆盘上x轴方向及垂直x轴的方向上，所以x12＋x22＝x2
即
解得
17.滑雪者为什么能在软绵绵的雪地中高速奔驰呢？其原因是白雪内有很多小孔，小孔内充满空气。当滑雪板压在雪地时会把雪内的空气逼出来，在滑雪板与雪地间形成一个暂时的“气垫”，从而大大减小雪地对滑雪板的摩擦。然而当滑雪板对雪地速度较小时，与雪地接触时间超过某一值就会陷下去，使得它们间的摩擦力增大。假设滑雪者的速度超过4 m/s时，滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由μ1＝0.25变为μ2＝0.125。一滑雪者从倾角为θ＝37°的坡顶A由静止开始自由下滑，滑至坡底B(B处为一光滑小圆弧)后又滑上一段水平雪地，最后停在C处，如图所示。不计空气阻力，坡长为l＝26 m，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化经历的时间；
(2)滑雪者到达B处的速度；
(3)滑雪者在水平雪地上运动的最大距离。
【答案】1s 99.2m
【解析】
【分析】
由牛顿第二定律分别求出动摩擦因数恒变化前后的加速度，再由运动学知识可求解速度、位移和时间。
【详解】(1)由牛顿第二定律得滑雪者在斜坡的加速度：a1==4m/s2
解得滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化所经历的时间：t==1s
(2)由静止到动摩擦因素发生变化的位移：x1=a1t2=2m
动摩擦因数变化后，由牛顿第二定律得加速度：a2==5m/s2
由vB2-v2=2a2(L-x1)
解得滑雪者到达B处时的速度：vB=16m/s
(3)设滑雪者速度由vB=16m/s减速到v1=4m/s期间运动的位移为x3，则由动能定理有：
；解得x3=96m
速度由v1=4m/s减速到零期间运动的位移为x4，则由动能定理有：
；解得 x4=3.2m
所以滑雪者在水平雪地上运动的最大距离为x=x3+x4=96+ 3.2=99.2m