吉林省长春市第二十九中学2020届高三上学期期末考试物理试卷 Word版含答案

长春二十九中2020届高三上学期期末
物理试卷
答题时间：90分钟 满分：100分
一、单项选择题（每小题只有一个答案正确，每小题3分，共30分）
1．A、B两物体运动的v－t图象如图所示，由图象可知()
A．A、B两物体运动方向始终相同
B．A、B两物体的加速度在前4 s内大小相等，方向相反
C．A、B两物体在前4 s内不可能相遇
D．A、B两物体若在t＝6 s时相遇，则t＝0时刻两物体相距30 m
2．“套圈圈”是老少皆宜的游戏，如图，大人和小孩在同一竖直线上的不同高度处分别以水平速度v1、v2拋出铁圈，都能套中地面上同一目标．设铁圈在空中运动时间分别为t1、t2，则()
A．v1＝v2 B．v1>v2
C．t1＝t2 D．t1>t2
3.如图所示，质量为m的小球用水平轻质弹簧系住，并用倾角θ＝37° 的木板托住，小球处于静止状态，弹簧处于压缩状态，则()
A．小球受木板的摩擦力一定沿斜面向上
B．弹簧弹力不可能为mg
C．小球可能受三个力作用
D．木板对小球的作用力有可能小于小球的重力mg
4．如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点．现用水平力F缓慢推动斜面体，小球在斜面体上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是()
A．FN保持不变，FT不断增大 B．FN不断增大，FT不断减小
C．FN保持不变，FT先增大后减小 D．FN不断增大，FT先减小后增大
5．如图所示，某科研单位设计了一空间飞行器，飞行器从地面起飞时，发动机提供的动力方向与水平方向的夹角α＝60°，使飞行器恰好沿与水平方向的夹角θ＝30°的直线斜向右上方匀加速飞行，经时间t后，将动力的方向沿逆时针旋转60°同时适当调节其大小，使飞行器依然可以沿原方向匀减速直线飞行，飞行器所受空气阻力不计．下列说法中正确的是()
A．飞行器加速时动力的大小等于mg
B．飞行器加速时加速度的大小为g
C．飞行器减速时动力的大小等于mg
D．飞行器减速飞行时间t后速度为零
6．2016年8月6日里约奥运会自行车项目比赛开始，自行车是奥运比赛的金牌大户，总共将决出16块金牌．如图所示，在室内自行车比赛中，运动员以速度v在倾角为θ的赛道上做匀速圆周运动．已知运动员的质量为m，做圆周运动的半径为R，重力加速度为g，则()
A．将运动员和自行车看作一个整体，整体受重力、支持力、摩擦力、向心力的作用
B．运动员受到的合力大小为m，受到的向心力大小也是m
C．运动员做圆周运动的角速度为vR
D．如果运动员减速，运动员将做离心运动
7．2018年2月,我国500 m口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“J0318+0253”,其自转周期T=5.19 ms,假设星体为质量均匀分布的球体,已知万有引力常量为6.67×10-11N·m2/kg2.以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为()
A.5×109kg/m3 B.5×1012 kg/m3 C.5×1015 kg/m3 D.5×1018 kg/m3
8．将静置在地面上，质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体．忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是()
A． v0 B． v0 C． v0 D． v0
9．如图所示，实线表示某电场中的四个等势面，它们的电势分别为φ1、φ2、φ3和φ4，相邻等势面间的电势差相等．一带负电的粒子(重力不计)在该电场中运动的轨迹如虚线所示，a、b、c、d是其运动轨迹与等势面的四个交点，则可以判断()
A．φ4等势面上各点场强处处相同
B．四个等势面的电势关系是φ1<φ2<φ3<φ4
C．粒子从a运动到d的过程中静电力一直做负功
D．粒子在a、b、c、d四点的速度大小关系是va10．如图所示，图甲实线为方向未知的三条电场线，a、b两带电粒子从电场中的P点由静止释放，不考虑两粒子间的相互作用，仅在电场力作用下，两粒子做直线运动，a、b粒子的速度大小随时间变化的关系如图乙中实线所示，虚线为直线，则()
A．a一定带正电，b一定带负电
B．a向左运动，b向右运动
C．a电势能减小，b电势能增大
D．a动能减小，b动能增大
多项选择题（每个小题有多个答案正确，选对的得满分，选对但不全的得2分，选错的不得分。每个小题4分，共16分）
11．建筑工地常用吊车通过绳索将建筑材料从地面吊到高处(如图甲)．图乙为建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图象，下列判断正确的是()
A．前10 s的平均速度是0.5 m/s
B．前10 s钢索最容易发生断裂
C．30～36 s材料处于超重状态
D．整个过程材料上升高度是36 m
12．如图所示，甲、乙两个质量相同的物体，用大小相等的力F分别拉它们在水平面上从静止开始运动相同的距离x.甲在光滑水平面上，乙在粗糙水平面上，则下列关于力F对甲、乙做的功和甲、乙两物体获得的动能的说法中正确的是()
A．力F对甲做功多 B．力F对甲、乙两个物体做的功一样多
C．甲物体获得的动能比乙大 D．甲、乙两个物体获得的动能相同
13．光滑水平面上静止的物体，受到一个水平拉力作用开始运动，拉力F随时间t变化的图象如图所示，用Ek、v、x、P分别表示物体的动能、速度、位移和拉力F的功率，下列四个图象分别定性描述了这些物理量随时间变化的情况，其中正确的是()
14．一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿垂直方向．两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同的带电粒子A和B，从电容器边缘同一竖直线上的不同位置(如图)沿相同的水平方向同时射入两平行板之间，经过相同时间两粒子落在电容器下板同一点P上．若不计重力和粒子间的相互作用，则下列说法正确的是()
A．粒子A的比荷大于粒子B
B．粒子A射入时的初速度大于粒子B
C．若只减小两板间的电压，则两粒子可能同时落在电容器下板边缘上
D．若只增大粒子B射入时的初速度，则两粒子可能在两板之间的某一位置相遇
三、填空题（每空2分，共12分）
15．如图是在“探究匀变速直线运动”实验中得到的一条纸带，选取了5个计数点a、b、c、d、e，测得数据如下：相邻两个计数点时间间隔为0.10 s，使用计时仪器的工作电压为220 V、频率为50 Hz，那么，实验中一定用到的一个仪器是下面实物中的________(选填“A”“B”或“C”)，打点a至e的过程中纸带的加速度大小为________m/s2(结果保留两位有效数字)。
16．在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，某同学先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺刻度，然后将不同数量的相同的钩码依次悬挂在竖直弹簧下端，并记录好相应读数．
(1)某次测量如图所示，指针所指刻度尺读数为________cm．
(2)该同学在实验过程中，发现挂前3个钩码时，钩码重力与对应的弹簧伸长量基本成正比关系，但当挂上第4个钩码时，弹簧突然向下伸长很多，和前3组数据对比，明显不再成正比关系，产生这种情况的原因是
__________________________________________________________________ ．
(3)更换新的同种弹簧后进一步探究，在挂上第3个钩码后，在弹簧伸长过程中钩码的机械能将________，弹簧的弹性势能将________.(填“增加”、“不变”或“减少”)
四、计算题（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。本题共有个4小题，共42分）。
17．（10分）如图所示，斜面倾角是30°，小木块在沿斜面向上的恒定外力F作用下，从A点由静止开始做匀加速运动，前进了0.45 m抵达B点时，立即撤去外力，此后小木块又前进了0.15 m到达C点，速度为零，已知木块与斜面动摩擦因数μ＝，木块质量m＝1 kg.(g＝10 m/s2)求：
(1)木块向上经过B点时速度为多大？
(2)木块在AB段所受的外力多大？
18．（12分）如图所示，半径为R＝1 m，内径很小的粗糙半圆管竖直放置，一直径略小于半圆管内径、质量为m＝1 kg的小球，在水平恒力F＝ N的作用下由静止沿光滑水平面从A点运动到B点，A、B间的距离x＝ m，当小球运动到B点时撤去外力F，小球经半圆管道运动到最高点C，此时球对外轨的压力FN＝2.6 mg，然后垂直打在倾角为θ＝45°的斜面上(g＝10 m/s2)．求：(1)小球在B点时的速度的大小；(2)小球在C点时的速度的大小；
(3)小球由B到C的过程中克服摩擦力做的功；
(4)D点距地面的高度．
19．（10分）如图所示，半径为R＝0.4 m，内壁光滑的半圆形轨道固定在水平地面上，质量m＝0.96 kg的滑块停放在距轨道最低点A为L＝8.0 m的O点处，质量为m0＝0.04 kg的子弹以速度v0＝250 m/s从右边水平射入滑块，并留在其中．已知滑块与水平地面间的动摩擦因数μ＝0.4，子弹与滑块的作用时间很短，g取10 m/s2，求：
(1)子弹相对滑块静止时二者的共同速度大小v；
(2)滑块从O点滑到A点的时间t；
(3)滑块从A点滑上半圆形轨道后通过最高点B落到水平地面上C点，A与C间的水平距离．
20．（10分）如图所示，竖直平面内有一坐标系xOy，已知A点坐标为(－2h，h)，O、B区间存在竖直向上的匀强电场．甲、乙两小球质量均为m，甲球带的电荷量为＋q，乙球带的电荷量为－q，分别从A点以相同的初速度水平向右拋出后，都从O点进入匀强电场，其中甲球恰从B点射出电场，乙球从C点射出电场，且乙球射出电场时的动能是甲球射出电场时动能的13倍．已知重力加速度为g.求：
(1)小球经过O点时速度的大小和方向；
(2)匀强电场的电场强度E
答案详解
1D2D3C4D5C6B7C8D9B10B11AB12BC13BD14AC15.A0.8716.(1)14.15(14.13～14.17均可)(2)钩码对弹簧的拉力超过了弹簧的弹性限度，不再满足胡克定律(3)减少增加
17．解析(1)撤去外力后，小木块做匀减速运动从B运动到C，加速度大小为
a＝gsin θ＋μgcos θ＝7.5 m/s2
所以有v－v＝－2as
代入可解得vB＝＝＝1.5 m/s
(2)设外加恒力为F，则刚开始从A运动到B的加速度为
a1＝－(gsin θ＋μgcos θ)
刚开始是做匀加速直线运动，故有：v＝2a1s1
代入数据可求得：F＝10 N
答案(1)1.5 m/s(2)10 N
18解析(1)小球从A到B过程，由动能定理得Fx＝mv
解得vB＝10 m/s.
(2)在C点，由牛顿第二定律得mg＋FN＝m
又据题有FN＝2.6mg
解得vC＝6 m/s.
(3)由B到C的过程，由动能定理得－mg·2R－Wf＝mv－mv
解得克服摩擦力做的功Wf＝12 J.
(4)设小球从C点到打在斜面上经历的时间为t，D点距地面的高度为h，则在竖直方向上有2R－h＝gt2
由小球垂直打在斜面上可知＝tan 45°
联立解得h＝0.2 m.
答案(1)10 m/s(2)6 m/s(3)12 J(4)0.2 m
19解析(1)子弹射入滑块的过程动量守恒，规定水平向左为正方向，则m0v0＝(m＋m0)v，
代入数据解得v＝10 m/s.
(2)子弹击中滑块后与滑块一起在摩擦力的作用下向左做匀减速运动，设其加速度大小为a，则
μ(m＋m0)g＝(m＋m0)a，
由匀变速直线运动的规律得vt－at2＝L，
联立解得t＝1 s(t＝4 s舍去)．
(3)滑块从O点滑到A点时的速度vA＝v－at，
代入数据解得vA＝6 m/s.
设滑块从A点滑上半圆形轨道后通过最高点B点时的速度为vB，由机械能守恒定律得
(m＋m0)v＝(m＋m0)g·2R＋(m＋m0)v，
代入数据解得vB＝2 m/s.
滑块离开B点后做平拋运动，运动的时间t′＝ ，
又xAC＝vBt′，代入数据得xAC＝ m.
答案(1)10 m/s(2)1 s(3) m
20解析(1)如图1所示，设小球经过O点时的速度为v，水平分速度为vx，竖直分速度为vy，平拋运动的时间为t.
图1
根据平拋运动规律h＝gt2①，2h＝vxt②，vy＝gt③，v＝④，tan θ＝⑤
由以上式子解得v＝2，θ＝45°，vy＝vx⑥
(2)甲球在B点的速度如图2所示，乙球在C点的速度如图3所示．依题意得EkC＝13EkB
图2
图3
甲球在OB运动过程中电场力、重力做功为零，故甲球在B点射出时速度仍为v，水平分速度仍为vx，竖直分速度为vy，大小不变，方向竖直向上．
设甲球在电场中的加速度为a甲，乙球在电场中的加速度为a乙；甲、乙两球在电场中运动的时间为t′.研究竖直方向，有
对甲球：2vy＝a甲t′⑧，Eq－mg＝ma甲⑨，
对乙球：vay－vy＝a乙t′⑩，Eq＋mg＝ma乙?，
由⑥～?式解得E＝.
答案(1)2与水平方向的夹角θ＝45°(2)