福建省师范大学附属中学2020届高三上学期期中考试物理试题 12页

福建师大附中 2019-2020 学年第一学期期中考试 高三物理 试卷 试卷说明： （1）本卷共三大题，17 小题，解答写在答卷的指定位置上，考试结束后，只交答卷。 （2）考试过程中不得使用计算器或具有计算功能的电子设备，使用黑色签字笔答题。 第Ⅰ卷（选择题，共 48 分） 一、选择题：本大题共 12 小题，每小题 4 分。在每小题给出的四个选项中，第 1～8 题只有 一项是符合题目要求，第 9～12 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。有选错的得 0 分。 1．将一个小球从报废的矿井口由静止释放后做自由落体运动，5 s 末落到井底．该小球开始 下落后第 2 s 内和第 5 s 内的平均速度之比是 A．1∶3 B．1∶5 C．2∶5 D．3∶7 2．如图所示，实线为等量异种点电荷周围的电场线，虚线为以一点电荷为中心的圆，M 点是 两点电荷连线的中点。若将一正试探点电荷从虚线上 M 点移动到 N 点，设 M、N 两点的电势分别为φM、φN，此电荷在 M、N 两点的加速 度分别为 aM、aN，此电荷在 M、N 两点的电势能分别为 EPM、EPN，下列 判断中正确的是 A．aM＜aN B． φM＜φN C．EPM＞EPN D．电场力对电荷做正功 3．在平直公路上行驶的 a 车和 b 车，其位移时间图象分别为图中直线 a 和曲线 b。 t=3s 时，直线 a 和曲线 b 刚好相切，下列说法正确的是 A．t=3s 时，两车具有共同的加速度 B．a 车做匀速运动，b 车做加速运动 C．在运动过程中，b 车始终没有超过 a 车 D．在 0~3s 的时间内，a 车的平均速度比 b 车的大 4．如图所示，一辆有驱动力的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一 质量为 1kg 的物块相连。物块和小车一起向右匀速运动时，弹簧处于压缩状态，弹簧弹力 大小为 2N。若小车开始向右加速运动，加速度大小为 4m/s2，则物块受到的摩擦力的大小 与匀速时比较 A．不变 B．变大 C．变小 D．以上三种情况均有可能 5．在光滑绝缘水平面上，三个带电小球 a、b 和 c 分别位于边长为 l 的正三角形的三个顶点 上；a、b 带正电，电荷量均为 q，整个系统置于方向水平的匀强电场中。若三个小球均处 于静止状态，则 c 球的带电量为 A．＋q B．－q C．＋2q D．－2q 6．某天体的两颗卫星 a、b 分别在同一平面内的 P、Q 轨道上沿逆时针方向做匀速圆 周运动，某时刻如图所示。P、Q 轨道的半径分别为 r1、r2，且 r2=4r1，则下面说法正确的 是 A．卫星 a 的加速度小于卫星 b 的加速度 B．从图示位置开始计时，在一小段时间内两卫星间的距离不断减小 C．在以后运动过程中，只要卫星 b 处于图示位置，则卫星 a 也一定处于图示位置 D．若使卫星 a 变轨到 Q 轨道上运动，则必须减小卫星 a 的速度 7．从地面竖直向上抛出一物体，取地面为重力势能零点，该物体的机械能 E 总和重力势能 Ep 随它离开地面的高度 h 的变化如图所示。重力加速度取 10 m/s2。由图中数据可得 A．物体的质量为 1 kg B．h=0 时，物体的速率为 20 m/s C．h=2 m 时，物体的动能 Ek=50 J D．物体上升过程中所受的阻力为变力 8．如图所示左侧为一个固定在水平桌面上的半径为 R 的半球形碗，碗口直径 AB 水平，O 点为 球心。碗的内表面及碗口光滑，右侧是一个足够长的固定光滑斜面。一根不可伸长的轻 质细绳跨过碗口及竖直固定的轻质光滑定滑轮，细绳两端分别系有可视为质点的小球 1m 和物块 2m ， 1 2m m ，开始时 1m 在 A 点， 2m 在斜面上且距斜面顶端足 够远，此时连接 1 2m m、 的细绳与斜面平行且伸直，C 点在圆心 O 的正下 方。 1m 由静止开始释放沿半球形碗运动，则下列说法中正确的是 A． 1m 从 A 点运动到 C 点的过程中，机械能守恒 B． 2m 的速率不可能大于 1m 的速率 C． 1m 从 A 点运动到 C 点的过程中，小球 2m 重力的功率一直增大 D．当 1m 运动到 C 点时绳断开， 1m 可能沿碗面上升到 B 点 9．在水平地面上有相距为 L 的 A、B 两点，甲小球以 v1＝10 m/s 的初速度，从 A 点沿与水平 方向成 30°角的方向斜向上抛出，同时，乙小球以 v2 的初速度从 B 点竖直向上抛出。若 甲在最高点时与乙相遇，重力加速度 g 取 10 m/s2，不计空气阻力，则下列说法正确的是 A．乙球的初速度 v2 不一定等于 5 m/s B．L 为 2.5 3 m C．相遇前甲球的速度可能小于乙球的速度 D．甲球与乙球始终在同一水平面上 10．如图所示，在竖直面内固定有一半径为 R 的圆环，AC 是圆环竖直直径，BD 是圆环水平直 径，半圆环 ABC 是光滑的，半圆环 CDA 是粗糙的。一质量为 m 小球（视为质点）在圆环 的内侧 A 点获得大小为 v0、方向水平向左的速度，小球刚好能第二次到达 C 点，小球与 半圆环 CDA 的动摩擦因素µ恒定，重力加速度大小为 g，则 A．小球第一次从 A 到 C 的时间和从 C 经 D 到 A 的时间相等 B．小球第一次回到 A 点时速度为 5gR C．小球第二次到达 D 点时受到摩擦力比第一次到达 D 点时受到摩擦力小 D．小球第一次和第二次从 C 经 D 到 A 的过程摩擦力做的功相等 11．如图所示，木板 P 下端通过光滑铰链固定于水平地面上的 O 点，物体 A、B 叠放在木板上 且处于静止状态，此时物体 B 的上表面刚好水平。现使木板 P 绕 O 点缓慢旋 转到虚线所示位置，物体 A、B 仍保持静止，且相对木板没有发生移动，与 原位置相比 A．B 对 A 的摩擦力不变 B．A 对 B 的作用力不变 C．板对 B 的摩擦力减小 D．板对 B 的支持力减小 12．如图所示，倾角为 30°的光滑斜面底端固定一轻弹簧，O 点为原长位置。质量为 0.5kg 的滑块从斜面上 A 点由静止释放，物块下滑并压缩弹簧到最短的过程中，最大动能为8J 。 现将物块由 A 点上方 0.4m 处的 B 点由静止释放，弹簧被压缩过程中始终在弹性限度内， g 取 210m/s ，则下列说法正确的是 A．从 B 点释放，滑块被弹簧弹回经过 A 点的动能等于1J B． A 点到O 点的距离小于 3.2m C．从 B 点释放后，滑块运动的最大动能为 9J D．从 B 点释放，弹簧最大弹性势能比从 A 点释放增加了1J 第Ⅱ卷（非选择题，共 52 分） 二、实验题：共 2 小题，共 16 分。 13．（8 分）为了验证动能定理，某学习小组在实验室组装了如图所示的装置， 备有下列器材： 打点计时器及所用的电源、导线、天平、刻度尺、细沙。他们称量滑块的质量为 M 、沙 和小桶的总质量为 m，当滑块连接上纸带，让细线跨过滑轮并悬挂空的小桶时滑块处于静 止状态。要完成该实验，请冋答下列问题： （1）实验时为保证细线拉力等于滑块所受的合外力，需要做的步骤是 _______________________。实验时为保证滑块受到的力与沙、小桶的总重力大小基 本相等，沙和小桶的总质量应满足的实验条件是 ___________________________________________。 （2）在满足（1）问的条件下，让小桶带动滑块加速运动，如图所示为打点计时器所打 的纸带的一部分，图中 A、B、C、D、E 是按时间先后顺序确定的计数点，相邻计数 点间的时间间隔为 T，相邻计数点间的距离标注在图上，当地重力加速度为 g，则滑 块在 B、D 两点间运动时，合力对滑块做的功 W 为 _____ ，滑块动能的变化 kE 为 __________（用题中所给的表示数据的字母表示）. 14．（8 分）一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验 （1）甲采用如图 a 所示装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改 变弹簧的弹力，实验中做出小盘中砝码重力随弹簧伸长量 x 的图象如图 b 所示．(重 力加速度 g＝10m/s2) ①利用图 b 中图象，可求得该弹簧的劲度系数为________N/m. ②利用图 b 中图象，可求得小盘的质量为________kg，小盘的质量会导致弹簧劲 度系数的测量结果比真实值________(选填“偏大”、“偏小”或“相同”)． （2）为了制作一个弹簧测力计，乙同学选了 A，B 两根规格不同的弹簧进行测试，根据 测得的数据绘出如图 c 所示的图象，为了制作一个量程较大的弹簧测力计，应选弹 簧___________（填“A”或“B”）；为了制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选 弹簧___________（填“A”或“B”）。 三、计算题：共 3 小题，共 36 分。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。 15．(10 分) 如图所示，竖直平行正对放置的带电金属板 A、B，两板间的电势差 UAB=500V，B 板中心的小孔正好位于平面直角坐标系 xOy 的 O 点；y 轴沿竖直方向；在 x>0 的区域内存 在沿 y 轴正方向的匀强电场，一质量为 m＝1×10-13 kg，电荷量 q＝1×10－8 C 带正电粒子 P 从 A 板中心 O′处静止释放，其运动轨迹恰好经过 M ( 5 m，1 m)点；粒子 P 的重力不 计，试求： a b c （1）粒子到达 O 点的速度 （2）x>0 的区域内匀强电场的电场强度； （3）粒子 P 到达 M 点的动能。 16．(12 分)如图所示，半径 R＝1.6 m 的光滑半圆形轨道固定于竖直平面内，下端与传送带相 切于 B 点，水平传送带上 A、B 两端点间距 L＝16 m，传送带以 v0＝10 m/s 的速度顺时针 运动，将质量 m＝1 kg 的小滑块(可视为质点) 放到传送带上，滑块与传送带间的动摩擦 因数μ＝0.4，取 g＝10 m/s2. (1)将滑块在传送带 A 端由静止释放，求滑块由释放到第一次经过 B 端的过程中： ①所需时间； ②因放上滑块，电机对传送带多做的功； (2)若滑块仍由静止释放，要想滑块能通过圆轨道的最高点 C，求滑 块在传送带上释放的位置范围。 17．(14 分)如图，质量均为 2m 的木板 A、B 并排静止在光滑水平地面上，A 左端紧贴固定于 水平面的半径为 R 的四分之一圆弧底端，A 与 B、A 与圆弧底端均不粘连。质量为 m 的小 滑块 C 从圆弧顶端由静止滑下，经过圆弧底端后，沿 A 的上表面从左端水平滑上 A，并在 恰好滑到 B 的右端时与 B 一起匀速运动。已知重力加速度为 g，C 过圆弧底端时对轨道的 压力大小为 1.5mg，C 在 A、B 上滑行时受到的摩擦阻力相同，C 与 B 一起匀速运动的速度 是 C 刚滑上 A 时的 0.3 倍，木板 A 的长度为 L0。求： (1)C 从圆弧顶端滑到底端的过程中克服摩擦力做的功； (2) 木板 B 的长度 L； (3)C 刚滑到 B 的右端时，A 右端到 B 左端的水平距 离 s 与木板 B 的长度 L 之比。 福建师大附中 2019-2020 学年高三物理第一学期期中考试参考答案 题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答 案 A B C A D C C B BD BC BC ABC 13．（8 分）（1）平衡摩擦力 （2）沙和小桶的总质量远小于滑块的质量 （3）  2 3mg x x （4） 2 2 3 4 1 21 1 2 2 2 2 x x x xM MT T            14．（1）①200N/m（2 分）②0.1kg（2 分）；相同（2 分）（2）B（1 分）；A（1 分） 15．(10 分) 解：（1）加速过程 2 0 1 02ABqU mv  （2 分） 得 4 0 10 m/sv  （1 分） （2）类平抛运动 0x v t （1 分） 21 2y at （1 分） qEa m  （1 分） 得 400V/mE  （1 分） （3）根据动能定理 2 0 1 2kqEy E mv  （2 分）得 69 10 JkE   （1 分） 16．(12 分) 解： (1) ①设滑块加速运动的时间为 t1，加速度大小为 a，对滑块受力分析， 有μmg＝ma （1 分） v0＝at1 （1 分） 解得：t1＝2.5 s，a＝4 m/s2 设滑块速度达到 v0 时经过的位移为 x1＝1 2 at1 2＝12.5 m （1 分） 设滑块匀速运动的位移为 x2，则 x2＝L－x1＝3.5 m 则滑块匀速运动的时间为 t2＝x2 v0 ＝0.35 s（1 分） 所需时间为 t＝t1＋t2＝2.85 s.（1 分） ②设滑块加速运动过程中传送带的位移为 x3，则 x3＝v0 t1=25 m（1 分） 法一：W=μmg x3=100J（2 分） 法二：W=1 2 mv0 2+μmg（ x3- x1）=100J（2 分） (2)滑块能通过 C 点的临界条件是在 C 点轨道对滑块压力为 0，则在 C 点由牛顿第二定 律得 mg＝mvC 2 R （1 分） B 点到 C 点由动能定理得－mg·2R＝1 2 mvC 2－1 2 mvB 2（1 分） 滑块通过 B 点的速度至少为 vB＝4 5 m/s vB 2＝2ax （1 分） 解得：x＝10 m 滑块在 A 端与距 A 端 6 m 的范围内任何一个位置释放均可到达半圆轨道的最高点 C 处．（1 分） 17．(14 分) 解：（1）设 C 到达圆弧底端时 的速度为 v0，轨道对 C 支持力大小为 N，下滑过程 C 克 服摩擦力做的功为 Wf。由动能定理，有 2 0 1 02fmgR W mv   （2 分） C 过底端时，由牛顿第二定律，有 2 0mvN mg R   （1 分） 由牛顿第三定律，知 1.5N mg （1 分） 解得： 3 4fW mgR （1 分） （2）设 C 刚滑过 A 到达 B 时，C 的速度为 vC，A、B 的速度为 v，B、C 共同速度为 vBC，C 与 A、B 间的摩擦力为 f。 C 从滑上 A 到刚滑到 B 这个过程，C 和 A、B 组成的系统动量守恒。 由动量守恒守律： 0 C 4mv mv mv  （1 分） 由功能关系： 0 C0 2 2 21 1 1( 4 )2 2 2fL mv mv mv    （1 分） C 滑上 B 到与 B 共速这个过程，对 C 和 B 组成的系统， 由动量守恒定律： C BC2 ( 2 )mv mv m m v   （1 分） 由功能关系： 2 2 2 C BC 1 1 12 ( 2 )2 2 2fL mv mv m m v     （1 分） （或：C 从滑上 A 到与 B 共速的全过程 由动量守恒定律： 0 BC2 +( 2 )mv mv m m v  （1 分） 由功能关系： 2 0 B0 2 2 C 1 1 1( ) [ 2 ( 2 ) ]2 2 2f L L mv mv m m v      （1 分）） 代入 B 00.3v v 得： 0 C 00.05 0.8v v v v ， 代入 0 C 00.05 0.8v v v v ， 得： 0 15 14L L （1 分） （3）设 C 从滑上 B 到与 B 共速所经历的时间为 t， 对 B，由动量定理： 2 2Bft mv mv  （1 分） 设 B 在 t 时间内通过的距离为 sB，对 B 应用动能定理： 2 2 B B 1 12 22 2fs mv mv    （1 分） B As s s  （1 分） 联立并代入 B 00.3v v ， 00.05v v 得： 1 3 s L  （1 分） 福建师大附中 2019-2020 学年高三物理第一学期期中考试参考答案 题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答 案 A B C A D C C B BD BC BC ABC 13．（8 分）（1）平衡摩擦力 （2）沙和小桶的总质量远小于滑块的质量 （3） （4） 14．（1）①200N/m（2 分）②0.1kg（2 分）；相同（2 分）（2）B（1 分）；A（1 分） 15．(10 分) 解：（1）加速过程 （2 分） 得 （1 分） （2）类平抛运动 （1 分） （1 分） （1 分） 得 （1 分） （3）根据动能定理 （2 分）得 （1 分） 16．(12 分) 解： (1) ①设滑块加速运动的时间为 t1，加速度大小为 a，对滑块受力分析， 有μmg＝ma （1 分） v0＝at1 （1 分） 解得：t1＝2.5 s，a＝4 m/s2 设滑块速度达到 v0 时经过的位移为 x1＝ 1 2at1 2＝12.5 m （1 分） 设滑块匀速运动的位移为 x2，则 x2＝L－x1＝3.5 m 则滑块匀速运动的时间为 t2＝ x2 v0＝0.35 s（1 分） 所需时间为 t＝t1＋t2＝2.85 s.（1 分） ②设滑块加速运动过程中传送带的位移为 x3，则 x3＝v0 t1=25 m（1 分） 法一：W=μmg x3=100J（2 分） 法二：W= 1 2mv0 2+μmg（ x3- x1）=100J（2 分） (2)滑块能通过 C 点的临界条件是在 C 点轨道对滑块压力为 0，则在 C 点由牛顿第二定 律得 mg＝m vC2 R （1 分） B 点到 C 点由动能定理得－mg·2R＝ 1 2mvC 2－ 1 2mvB 2（1 分） 滑块通过 B 点的速度至少为 vB＝4 m/s vB 2＝2ax （1 分） 解得：x＝10 m 滑块在 A 端与距 A 端 6 m 的范围内任何一个位置释放均可到达半圆轨道的最高点 C 处．（1 分） 17．(14 分) 解：（1）设 C 到达圆弧底端时 的速度为 v0，轨道对 C 支持力大小为 N，下滑过程 C 克 服摩擦力做的功为 Wf。由动能定理，有 （2 分） C 过底端时，由牛顿第二定律，有 （1 分） 由牛顿第三定律，知 （1 分） 解得： （1 分） （2）设 C 刚滑过 A 到达 B 时，C 的速度为 vC，A、B 的速度为 v，B、C 共同速度为 vBC，C 与 A、B 间的摩擦力为 f。 C 从滑上 A 到刚滑到 B 这个过程，C 和 A、B 组成的系统动量守恒。 由动量守恒守律： （1 分） 由功能关系： （1 分） C 滑上 B 到与 B 共速这个过程，对 C 和 B 组成的系统， 由动量守恒定律： （1 分） 由功能关系： （1 分） （或：C 从滑上 A 到与 B 共速的全过程 由动量守恒定律： （1 分） 由功能关系： （1 分）） 代入 得： 代入 得： （1 分） （3）设 C 从滑上 B 到与 B 共速所经历的时间为 t， 对 B，由动量定理： （1 分） 设 B 在 t 时间内通过的距离为 sB，对 B 应用动能定理： （1 分） （1 分） 联立并代入 ， 得： （1 分）