2020-2021学年河北省廊坊市高三（上）期末物理试卷(Word+答案)

2020-2021学年河北省廊坊市高三（上）期末物理试卷
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分．
1．质量为4kg的小球，以10m/s的速度在光滑水平面上向右运动，如图所示。小球与竖直墙壁碰撞后反弹的速度大小为8m/s，以水平向右为正方向，则（　　）
A．碰撞前后小球动量变化量为﹣8kg?m/s
B．碰撞前后小球动量变化量为72kg?m/s
C．墙壁给小球的冲量大小为8N?s
D．墙壁给小球的冲量大小为72N?s
2．物体以某一初速度冲上固定的粗糙斜面并沿斜面向上滑行，到最高点后又返回斜面底端，以下关于物体运动的说法中正确的是（　　）
A．物体上滑过程和下滑过程的位移相同
B．物体上滑过程和下滑过程的路程相同
C．物体上滑过程和下滑过程的平均速度相同
D．物体上滑过程和下滑过程的平均速率相同
3．关于牛顿运动定律，下列说法中正确的是（　　）
A．汽车刹车，最终停下来时汽车的惯性消失
B．汽车速度越大，刹车距离越大，说明物体的惯性跟速度的大小有关
C．物体受到多个力的作用，其运动状态可能不变
D．物体间的相互作用力等大反向，所以相互作用力的合力为零
4．如图所示，半径为R的光滑圆形管道固定在竖直平面内，质量为m直径略小于管径的小球在管道内做圆周运动，小球通过最高点A时对管道内壁的压力大小等于0.5mg。增大小球的机械能，当它再次通过A点时对管道外壁的压力大小也等于0.5mg，已知重力加速度为g，则（　　）
A．小球两次经过A点的速率之比是1：3
B．小球两次经过A点的速率之比是1：2
C．增加的机械能为mgR
D．增加的机械能为mgR
5．一质量为m的小球，从地面附近的某高度处以初速度v水平抛出，除重力外小球还受一水平恒力作用，经过一段时间，小球的速度大小变为2v，方向竖直向下，小球还未到达地面。在此过程中（　　）
A．小球的动能增加了mv2
B．小球的重力势能减少了2mv2
C．小球的机械能增加了2mv2
D．水平恒力做功的大小大于重力做功的大小
6．一辆汽车在平直公路上行驶，司机突然发现正前方有一辆同向骑行的自行车，司机当即采取措施制动。以此时汽车所在位置为坐标原点、汽车行进方向为正方向建立坐标系，此后汽车和自行车速度的平方与它们位置坐标x的关系如图所示。下列说法中正确的是（　　）
A．汽车开始减速时与自行车相距2m
B．司机和汽车系统的反应时间总和为0.5s
C．汽车没有和自行车相撞
D．汽车和自行车在图线相交的位置坐标处发生碰撞
7．如图所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，轻弹簧一端固定在垂直斜面的挡板上。现将一质量为m的物块（可视为质点）从斜面上的A点由静止释放，物块下滑过程中压缩弹簧到达最低点B后，被弹簧弹回并沿斜面上滑到距A点处速度减为零。已知AB＝L，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g。下列说法中正确的是（　　）
A．物块与斜面间的动摩擦因数为0.1
B．物块与斜面间的动摩擦因数为
C．物块压缩弹簧到最低点的过程中弹簧弹力对物块做功为
D．物块压缩弹簧到最低点的过程中弹簧弹力对物块做功为
8．如图为装卸货物的带式输送机，输送带与水平方向夹角为37°，货物以2m/s的初速度从底端滑上输送带，已知输送带速度为4m/s，货物与输送带间的动摩擦因数为0.8，输送机底端到顶端的距离为19m，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．货物到达顶端用时（2﹣5）s
B．货物到达顶端用时6s
C．货物在输送带上一直做匀加速运动
D．货物在输送带上先加速运动后做匀速运动
9．如图所示，某运动员拖动汽车轮胎进行体能训练，受训者通过绳子对静止在水平地面上的轮胎施加作用力F，F斜向上并与水平方向成37°角，大小由零逐渐增大。已知轮胎质量为26kg，与地面间的动摩擦因数为0.4，且轮胎受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为10m/s2。则（　　）
A．轮胎与地面间的摩擦力逐渐减小
B．轮胎与地面间的摩擦力先逐渐增大后逐渐减小
C．轮胎与地面间的的摩擦力最大值为80N
D．轮胎与地面间的的摩擦力最大值为104N
10．如图所示，半径分别为R和r的甲、乙两个光滑的圆形轨道安置在同一竖直平面内，两轨道由一条水平轨道CD连通，可视为质点的小滑块以一定的初速度先滑上甲轨道，然后通过CD滑上乙轨道，最后离开。若小滑块与CD轨道的动摩擦因数为μ，通过两个圆形轨道的最高点时对轨道压力都恰好为零，下列说法正确的是（　　）
A．滑块在两轨道最低点对两轨道的压力相等
B．若增大滑块的初速度，滑块在两轨道最高点对轨道的压力仍相等
C．水平轨道CD的长度为
D．水平轨道CD的长度为
二、非选择题：本题共2小题，共60分．
11．如图所示装置可用来验证摆锤A的机械能守恒。摆锤A系在长为L的轻绳一端，另一端固定在O点，在A右边缘上放一个小铁片，现将摆锤拉起，当绳与竖直方向成θ角时由静止开始释放摆锤，当其到达最低位置时，受到竖直挡板P阻挡而停止运动，之后铁片将飞离摆锤而做平抛运动。
（1）为了验证摆锤在运动中机械能守恒，除了偏角θ和绳长L之外，实验中还需要测量下列哪些物理量　
　。
A．小铁片质量m
B．摆锤的质量M
C．释放摆锤到停止运动的时间t
D．小铁片飞离摆锤时离地面的高度h
E．小铁片平抛运动过程中在水平方向的距离x
（2）根据已知的和测得的物理量，写出能验证摆锤在运动中机械能守恒的表达式　
　。
12．某次探究小车运动规律的实验中，小车从斜面上滑下，车尾系上纸带，通过打点计时器（打点频率为50Hz）记录小车的运动情况。如图所示，选取一条点迹清晰的纸带，每隔三个点记一个计数点，依次为A、B、C、D、E、F。
（1）用半米尺进行测量，读取数据：AB＝3.51cm，AC＝7.67cm，AD＝　
　cm，AE＝　
　cm，AF＝23.99cm。
（2）计算各点的瞬时速度：vB＝0.48m/s，vC＝　
　m/s，vD＝　
　m/s，vE＝0.72m/s。
（3）以A点为计时起点，在图2的坐标图中做出小车的v﹣t图像，根据图像得出小车运动的加速度a＝　
　m/s2（保留两位小数）。
13．已知地球的半径为R，自转周期为T，其第一宇宙速度为v1，求地球同步轨道卫星距离地面的高度h。（引力常量为G）
14．一辆货车在平直公路上以v0＝72km/h的速度向右匀速行驶，车上有一倾角为θ＝37°的固定斜面和竖直固定挡板，之间放有一段m＝500kg的光滑圆柱状建筑材料。路遇突发情况，货车紧急刹车做匀减速直线运动直至停止，此过程中竖直挡板恰好对建筑材料没有作用力。已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2。求：
（1）货车匀速行驶时竖直挡板对建筑材料的支持力大小；
（2）货车刹车3s内的位移。（保留一位小数）
15．如图所示，暗室中一水平转台上，距离转轴OO'长为L的位置嵌入一物块（可视为质点）。在常亮光源照射下从上往下看，转台逆时针匀速转动，如果用频闪光源照射转台，发现物块做顺时针匀速转动。已知物块质量为m，频闪光源闪光频率为N，观察到物块做顺时针圆周运动的周期为T，当地重力加速度的大小为g。求：
（1）水平转台的最小转速n；
（2）转台以最小转速转动时给物块的作用力大小。
16．竖直放置的轻质弹簧原长为2x，在其上端由静止释放一质量为3m的物体，如图甲所示，弹簧被压缩到最短时其长度为x。把该弹簧水平放置在水平轨道上，一端固定在O点，另一端与质量为2m的物块P在A位置接触不连接，如图乙所示。质量为m的物块Q以某速度向着P运动，与P碰撞后以碰前三分之一的速率弹回，物块P在向左运动速度减为零时弹簧长度恰好为x，P、Q与水平轨道的动摩擦因数均为μ＝0.5，它们的碰撞为弹性碰撞且碰撞时间极短，重力加速度大小为g。
（1）求Q与P碰前的速度v；
（2）P被弹簧弹回并与已经静止的Q发生碰撞，求它们最终静止时相距多远。
2020-2021学年河北省廊坊市高三（上）期末物理试卷
试题解析
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分．
1．解：AB、以水平向右为正方向，动量变化量为△p＝p2﹣p1＝﹣4×8kg?m/s﹣4×10kg?m/s＝﹣72kg?m/s，故AB错误；
CD、根据动量定理I＝△p＝﹣72N?s，则墙壁给小球的冲量大小为72N?s，故C错误，D正确。
故选：D。
2．解：A、物体上滑过程和下滑过程的位移大小相同，方向相反，则位移不同，故A错误；
B、物体上滑过程和下滑过程的路程相同，故B正确；
C、由于斜面粗糙，则物体下滑到底端时的速度小于上滑的初速度，则由公式可知，物体上滑过程的平均速度大于下滑过程的平均速度，故C错误；
D、根据公式可知，上滑的时间小于下滑的时间，则物体上滑过程和下滑过程的路程相等，则平均速率不相同，故D错误。
故选：B。
3．解：AB、惯性是物体的固有属性，物体惯性的大小只与物体的质量有关，与物体是否运动，运动速度的大小无关，故AB错误；
C、若物体受到多个力的作用且它们的合力为零，则其运动状态将保持不变，故C正确；
D、虽然物体间的相互作用力等大反向，由于是作用在不同的物体上，所以不能求合力，故D错误。
故选：C。
4．解：AB．小球第一次通过最高点A时设速度为v1
则
解得：
小球第二次通过最高点A时设速度为v2，
则
解得：
速度之比为
故AB错误；
CD.增加的机械能
故C错误，D正确。
故选：D。
5．解：A、对小球，由动能定理可知，小球的动能增加了：，故A错误；
B、小球在竖直方向做自由落体运动，设小球下落的高度为h，则（2v）2＝2gh，
小球的重力势能减少了△Ep减＝mgh，
解得：，故B正确；
CD、设水平恒力做功为WF，小球下落过程，对小球，由动能定理得：
解得：，水平恒力做功为，小球的机械能减小；
重力做功WG＝mgh＝2mv2，水平恒力做功大小小于重力做功大小，故CD错误。
故选：B。
6．解：A、由题可知，汽车的初速度为v0＝10m/s，自行车的速度为v＝4m/s。汽车开始减速时，汽车已经向前前进了5m，运动时间为
则此时自行车向前运动s＝vt＝4×0.5m＝2m，此时汽车与自行车相距4m，故A错误；
B、在司机和汽车系统的反应时间内汽车做匀速直线运动，由上述分析可知，司机和汽车系统的反应时间总和为0.5s，故B正确；
CD、汽车减速的加速度大小
当汽车速度减到与自行车共速时的时间t1＝＝s＝1.5s
此时汽车的总位移s1＝x0+＝5m+×1.5m＝15.5m
自行车的位移s2＝v（t0+t1）＝4×(0.5+1.5)m＝8m
因为s1﹣s2＝7.5m＞7m
可知汽车已经和自行车相撞，即当两车速度共速时已经相撞，汽车和自行车在图线相交的位置坐标处不是发生碰撞的位置，CD错误。
故选：B。
7．解：AB、整个运动过程中，对物块，由能量守恒定律得：
解得：，故A错误，B正确；
CD、从A到B的过程中，设弹簧对物体做的功为W，对物体，由动能定理得：
W+mgLsinθ﹣μmgLcosθ＝0﹣0
解得：，故C正确，D错误。
故选：BC。
8．解：货物加速上升的过程中，根据牛顿第二定律可得：μmgcos37°﹣mgsin37°＝ma
解得a＝0.4m/s2
货物加速到和输送带一样速度的时间为t，则v＝v0+at
解得t＝5s
货物加速的位移
解得x＝15m＜19m
没有到达输送带的顶端，由于μmgcosθ＞mgsinθ，故达到输送机速度后货物和传送带一起匀速上升，匀速运动的时间
货物到达顶端t2＝t+t1＝5s+1s＝6s，故AC错误，BD正确
故选：BD。
9．解：AB、当力F较小时，轮胎处于静止状态，此时轮胎与地面间的静摩擦力大小为Ff＝Fcos37°，摩擦力随F增大而增大；当力F较大时，轮胎做加速运动，此时轮胎与地面间的滑动摩擦力的大小为Ff'＝μ（mg﹣Fsin37°），摩擦力随F增大而减小，因此，轮胎与地面间的摩擦力先逐渐增大后逐渐减小，故A错误，B正确；
CD、当轮胎刚要滑动时，轮胎与地面间的静摩擦力最大，此时，对轮胎，由平衡条件得，Fcos37°＝Ffm＝μ（mg﹣Fsin37°），解得最大静摩擦力，Ffm＝80N，故C正确，D错误。
故选：BC。
10．解：A、设小滑块通过甲圆形轨道最低点C时，速度为vC，最高点速度为v1。小滑块通过圆形轨道的最高点时对轨道压力恰好为零，由重力提供滑块所需要的向心力，由牛顿第二定律可得①
则得小滑块在最高的速度为②
小滑块从最低点到最高点，由机械能守恒定律理有③
联立①～③解得④
在甲圆形轨道最低点，轨道对小滑块的支持力为N，则有⑤
联立④～⑤解得N＝6mg⑥
由牛顿第三定律可得，小滑块对甲圆形轨道的压力N'大小为6mg。
同理，也可求得小滑块在乙圆形轨道最低点时对轨道的压力大小也为6mg，故A正确；
B、若增大滑块的初速度vC，由机械能守恒定律可得
在甲轨道最高点轨道对小滑块的压力N'1有
联立两式解得
同理，可求得在乙轨道最高点轨道对小滑块的压力N'2有
若N'2＝N'1，则需要满足
显然，由题目提供的条件不能判断二者的大小关系，即小球在乙轨道最高点对轨道的压力与在甲轨道最高点对轨道的压力大小无法确定，故B错误；
CD、小滑块从C点沿水平轨道CD运动到D点，由动能定理有
分别把，代入上式，求得，故C正确，D错误。
故选：AC。
二、非选择题：本题共6小题，每题10分,共60分．
11．解：（1）为了验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤在最低点的速度。铁片在最低点飞出时做平抛运动，铁片平抛的初速度即为摆锤在最低点的速度，根据平抛运动规律可得x＝v0t，h＝
联立求得
因此要想求出平抛运动的初速度，应该测量遇到挡板后铁片的水平位移x和竖直下落的高度h；
故选：DE
（2）重锤下落过程中机械能守恒，则有
又因为：△h＝L（1﹣cosθ），
联立解得：4hL（1﹣cosθ）＝x2
故答案为：（1）DE；（2）4hL（1﹣cosθ）＝x2
12．解：（1）按照有效数字的读数规则读出AD＝12.48
cm，AE＝17.85
cm，每隔三个点记一个计数点，则T＝0.08s，
（2）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度得：
vC＝＝m/s＝0.56
m/s
，
（3）以A点为计时起点，在图2的坐标图中做出小车的v﹣t图像，
在v﹣t图象中，斜率代表加速度，则由图像可知，
故答案为：（1）12.48，17.85
（2）0.56，0.64
（3）如图，1.00
13．解：设地球质量为M，对于以第一宇宙速度运行的卫星质量为m1，由万有引力定律可得：
对于地球同步轨道卫星，
联立解得。
答：地球同步轨道卫星距离地面的高度h为﹣R。
14．解：（1）以圆柱形建筑材料为研究对象，匀速时受力分析如图所示
水平方向上FNsinθ＝F
竖直方向上FNcosθ＝mg
解得F＝3750N
（2）以圆柱形建筑材料为研究对象，减速时此过程中竖直挡板恰好对建筑材料没有作用力，设加速度为a
水平方向上FNsinθ＝ma
竖直方向上FNcosθ＝mg
解得
a＝7.5m/s2
设货车减速到零需要时间t0，则v0﹣at0＝0
解得
货车在3s之前已经减速到零，设刹车位移为x，
答：（1）货车匀速行驶时竖直挡板对建筑材料的支持力大小为3750N；
（2）货车刹车3s内的位移为26.7m
15．解：（1）水平转台的角速度ω＝2πn
频闪光源闪光一次的时间间隔里转台逆时针转过的角度
观察到物块顺时针转过的角度θ'＝2kπ﹣θ（k＝1，2，3……）
由角速度的定义有
解得
k＝1时，转速最小
（2）物块做圆周运动所需向心力为
转台给物块的作用力为
解得
答：（1）水平转台的最小转速为N﹣；
（2）转台以最小转速转动时给物块的作用力大小为m.
16．解：（1）3m的物体压缩弹簧到最短时弹簧的长度为x，
设弹簧的弹性势能为EP，由能量守恒定律可知：EP＝3mgx
Q与P碰撞过程系统内力远大于外力，系统动量守恒，
设碰撞前瞬间Q的速度为v，碰撞后瞬间P的速度大小为v1，Q的速度大小v2＝v，
以碰撞前Q的速度方向为正方向，碰撞过程系统动量守恒，由动量守恒定律得：
mv＝2mv1﹣m×
物块P在向左运动速度减为零时弹簧长度恰好为x，则此时弹簧的弹性势能：EP＝3mgx
碰撞后到P速度为零的过程，对P，由能量守恒定律得：
解得：
（2）设Q、P碰撞后Q反弹向右运动距离x1后速度为零，对Q，由动能定理得：
﹣μmgx1＝0﹣
设P从弹簧压缩到最短位置弹回并运动到Q的位置时速度为v2
对P，由能量守恒定律得：
P、Q发生弹性碰撞，碰撞过程系统内力远大于外力，系统动量守恒、机械能守恒，
设P、Q第二次碰撞后P的速度为v3，Q的速度为v4，以向右为正方向，由动量守恒定律得：
2mv2＝2mv3+mv4
由机械能守恒定律得：
P、Q第二次碰撞后都做匀减速直线运动，设速度为零时P滑行的距离为x2，Q滑行的距离为x3，由动能定理得：
对P：﹣
对Q：
最终静止时P与Q间的距离：△x＝x3﹣x2
解得：
答：（1）Q与P碰前的速度v是3；
（2）P被弹簧弹回并与已经静止的Q发生碰撞，它们最终静止时相距x。