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哈师大青冈实验中学高三上学期10月考物理试题
时间:75分钟 满分:100分
一 、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 高铁车厢里的水平桌面上放置一本书,书与桌面间的动摩擦因数为0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度。若书不滑动,则高铁的最大加速度不超过( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】书放在水平桌面上,若书相对于桌面不滑动,则最大静摩擦力提供加速度
解得
书相对高铁静止,故若书不动,高铁的最大加速度。
故选B。
2. 玻璃刀切割玻璃的示意图如图所示,矩形玻璃板abcd以v1的速度向右做匀速运动,机器控制玻璃刀从玻璃板上的O点以v2的速度匀速运动,最终玻璃刀从cd边离开玻璃板。已知v1、v2大小相等。用虚线表示切开后玻璃板的断面,能正确反映断面情况的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】v1、v2大小相等,结合题图可知v2的水平向右的分速度小于v2,以玻璃板作为参考系可知,在水平方向上玻璃刀相对于玻璃板向左运动,同时v2相对于玻璃板还有向上的分速度,故玻璃刀相对于玻璃板斜向左上运动,故B选项符合题意。
故选B。
3. 如图所示,小钢球以的速度从水平地面斜向右上方抛出,速度方向与水平方向的夹角是45°,落点与抛点间距离为s,下列说法正确的是( )
A. 小球到达最高点时速度为零
B. 除了最高点,小球在同一高度时速度相同
C. 保持小球速度大小不变,改变速度方向,落点与抛点间距离可以大于s
D. 保持小球速度大小不变,改变速度方向,对于同一落点,可以有两个不同的发射方向
【答案】D
【解析】
【详解】A.小钢球水平方向速度
小钢球到达最高点时有水平速度即,故A错误;
B.根据运动的对称性可知,除了最高点,小球在同一高度时速度大小相等,方向不同,故B错误;
C.对速度沿水平和垂直方向进行分解有,
设小钢球运动时间为t,对竖直方向上有
水平射程为
当时,水平射程最大,所以落点与抛点间距离不可能大于s,故C错误;
D.根据水平射程
可知保持小钢球速度大小不变,改变速度方向,对于同一落点,可以有两个不同的发射方向,故D正确。
故选D。
4. 一物体静置在平均密度为的球形天体表面的赤道上.已知万有引力常量为G,若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零,则天体自转周期为
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】当压力为零时,
,
又
,
联立解得
,
所以ABC错误;D正确.
5. 四个不同的物体在时刻从坐标位置由静止开始运动,下列图像分别是描述它们的运动情况的图像,在时,位移最大的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由选项的图像可知,位移是图线纵坐标的改变量,故内物体的位移为
由选项的图像可知,位移等于图线与横轴围成的“面积”,故内物体的位移为
由选项的图像可知,函数图像为
根据运动学公式有
联立解得
所以
由选项的图像可知,因为物体初速度为零,所以物体的速度等于图线与横轴围成的“面积”,故(单位为)
在内,物体的位移为
所以
故选D。
6. 如图所示,用轻绳系住一质量为M的匀质大球A,大球和墙壁之间放置一质量为m的匀质小球B,各接触面均光滑。系统平衡时,绳与竖直墙壁之间的夹角为α=30°,两球心连线O1O2与轻绳之间的夹角为β=30°,则大球A和小球B的质量之比为( )
A. 1:1 B. 2:1 C. 3:1 D. 4:1
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】设绳子拉力为T,墙壁支持力为N,两球之间的压力为F,将两个球作为一个整体进行受力分析,可得
对小球B进行受力分析,可得
联立得
故B正确,ACD错误。
故选B。
7. 如图(1)所示,在空中某点同时竖直抛出甲、乙物体,因为材料和体积原因,甲物体所受的空气阻力可忽略不计,而乙物体竖直向下做匀速直线运动。取竖直向下方向为正方向,甲、乙两物体的位移时间x-t图像如图(2)所示,已知t3=3t1,抛出点离地足够高,则( )
A. 0~t3时间内,甲的平均速度大于乙的平均速度
B. 0~t3时间内有两个时刻甲、乙速度大小相等
C. 甲、乙相遇之前,t2时刻它们的竖直高度差最大
D. 阴影部分面积大小表示0~t3时间内甲、乙的相对位移
【答案】B
【解析】
【详解】A.0~t3时间内,位移相等,时间相同,平均速度相等,故A错误;
B.因为0~t3时间内位移相等,即
解得
甲做竖直上抛运动,有
联立解得
0~t1、t1~t2内各有一个时刻甲、乙速度大小相等,故B正确;
C.甲、乙速度相同时,间距最大,故C错误;
D.x-t图所围面积无意义,0~t3时间内甲、乙相对位移为0,故D错误。
故选B。
8. 曲金龙老师参加了全国基础教育精品课并获奖,左图是他演示“超重和失重”的自制教具,右图是其原理图。有机玻璃管底部粘着导电弹簧A,A上方支撑着两节干电池B,B的顶端连接铜杆C,当教具静止时,弹簧压缩,C不接触任何触点;当C碰到触点时,灯D发光;当C碰到触点时,灯E发光。则当E灯发光时,整个教具的运动状态可能为( )
A. 自由落体 B. 加速上升 C. 竖直上抛 D. 减速下降
【答案】AC
【解析】
【详解】对干电池受力分析,设弹簧压缩量为,加速度向下为正方向,由牛顿第二定律得
则
顶端铜杆的位置越靠上,说明弹簧压缩量越小,代入公式可得,越小,加速度越大,即加速度方向向下,系统处于失重状态。
由题意,灯发光说明碰到上方的触点,即向上偏移,对应系统加速度向下,为失重状态。自由落体和竖直上抛运动为失重状态。
故选AC。
9. 双星系统A、B由两颗恒星组成,两恒星在相互引力的作用下,分别围绕其连线上的某一点O做周期相同的匀速圆周运动。设想在地球上通过望远镜观察该双星,视线与双星轨道共面,观测发现每隔时间两颗恒星与望远镜共线一次,两颗恒星A、B间距为。设万有引力常量为,根据以上数据,可求( )
A. 每一颗恒星的质量 B. 每一颗恒星的转动半径
C. 两恒星线速度大小的加和 D. 两恒星的质量总和
【答案】CD
【解析】
【详解】AD.在双星系统中,两颗恒星绕共同圆心做周期、角速度都相同的匀速圆周运动,相互的万有引力提供向心力,满足,
可得恒星A、B的质量分别为,
两恒星始终在点的两侧,每隔时间与望远镜共线一次。从一次共线到下一次共线,双星转过的角度为,因此
解得
由于、未知,因此无法得到单颗恒星的质量,但
两颗恒星的质量总和
其中、、均为已知,因此可以求出两颗恒星的质量总和,故A错误,D正确;
B.由恒星质量的表达式,可推导得,
仅知道两个转动半径的和
两颗恒星的质量未知,因此无法求出每一颗恒星的转动半径,故B错误;
C.两颗恒星的线速度分别为,
因此线速度大小加和
其中、均已知,可求出两恒星线速度大小的加和,故C正确;
故选CD。
10. 卫星P、Q绕某行星运动的轨道均为椭圆,只考虑P、Q受到该行星的引力,引力大小随时间的变化如图所示,下列说法正确的是( )
A. P、Q绕行星公转的周期之比为
B. P、Q绕行星公转的半长轴之比为
C. P、Q到行星中心距离的最小值之比为
D. P、Q的质量之比为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由图可知P、Q绕行星公转的周期之比为,故A正确;
B.根据开普勒第三定律有
联立解得,故B错误;
C.P离行星最近时
当P离行星最远时
当Q离行星最近时
当Q离行星最远时
由开普勒第三定律可知
联立解得
即,故C错误;
D.由C选项可知
联立解得,故D正确。
故选AD。
二 、非选择题:本题共 5 小题,共 54 分。
11. 小明学完平抛运动知识后,尝试利用平抛运动的知识测量家里的弹射器射出弹丸的速度。小明准备了白纸、米尺、复写纸、支架等材料。实验时,先将白纸和复写纸固定在墙上,并用支架将弹射器固定好,装置如图甲所示。接着压缩弹射器朝墙壁发射弹丸,弹丸通过碰撞复写纸片在白纸上留下落点位置。随后将弹射器沿垂直于墙面方向远离墙壁移动,每次移动的距离为。通过几次重复实验,挑了一张有4个连续落点痕迹的白纸,如图乙所示。取。
(1)下列实验步骤必要的是__________(填正确答案标号)。
A.在安装时,必须确保弹射器水平放置
B.为了减小实验误差,应选用体积小密度大的弹丸
C.每次必须将弹簧压缩至相同位置释放弹丸
D.第一次实验时,需要测量弹射器开口到墙壁的距离
(2)根据测量的数据,可知弹丸离开弹射器的速度大小为__________,弹丸打到点时的速度大小为__________。(结果均保留2位有效数字)
【答案】 ①. ABC##ACB##BAC##BCA##CAB##CBA ②. 2.0 ③. 2.8
【解析】
【详解】(1)[1]A.要保证每次弹丸都做平抛运动,则必须确保弹射器水平放置,A正确;
B.为了减小实验误差,应选用体积小密度大的弹丸,B正确;
C.为保证弹丸的初速度相同,每次必须将弹簧压缩至相同位置释放弹丸,C正确;
D.第一次实验时,不需要测量弹射器开口到墙壁的距离,D错误。
故选ABC。
(2)[2]由竖直方向上是自由落体运动,得
解得点迹间的时间间隔为
弹丸离开弹射器的速度大小为
[3]弹丸打到点时的竖直方向速度分量大小为
弹丸打到点时的速度大小为
12. 某学生准备选用以下四种方案来完成“探究加速度与合力的关系”的实验,绳子和滑轮均为轻质,请回答下列问题:
(1)四种方案中,不需要进行“补偿阻力”的方案是________。(选填甲、乙、丙、丁)
(2)四种方案中,需要满足重物或钩码质量远小于小车的质量的方案是____。(选填甲、乙、丙、丁)
(3)某一小组同学用图乙的装置进行实验,得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个点没有画出),已知打点计时器使用的是频率为50Hz的交流电。根据纸带可求出小车加速度为________。(计算结果保留2位有效数字)
(4)若求解实验丁中滑块的加速度,写明所需测量的物理量,并用这些物理量表示加速度。________________________________________________________
【答案】(1)丁 (2)丙
(3)2.0 (4)见解析
【解析】
【小问1详解】
四种方案中,甲、乙、丙三个方案中小车均受到比较大的摩擦阻力作用,都需要进行“补偿阻力”,丁方案中由于滑块与气垫导轨间的摩擦力可以忽略不计,则不需要进行“补偿阻力”。故四种方案中,不需要进行“补偿阻力”的方案是丁。
【小问2详解】
四种方案中,甲方案可以通过弹簧测力计测得绳子拉力,乙、丁方案都可以通过力传感器测得绳子拉力,而丙方案需要用重物的重力近似等于绳子拉力,为了减小误差,丙方案需要满足重物质量远小于小车的质量。
【小问3详解】
相邻两计数点间还有四个点没有画出,可知相邻计数点时间间隔为
根据逐差法可得,小车的加速度为
【小问4详解】
为了求解实验丁中滑块的加速度,需要测量的遮光条宽度d,光电门挡光时间t,遮光条中心到光电门中心的水平距离s;滑块经过光电门的速度为
根据运动学公式可得
联立可得滑块的加速度为
13. 2023年9月,中国空间站“天宫课堂”第四课正式开讲,这是中国航天员首次在梦天实验舱内进行授课。地球半径为R,若实验舱做匀速圆周运动的轨道半径是地球半径的k倍,与地球中心的连线在单位时间内扫过的面积为S,引力常量为G。求:
(1)梦天实验舱的环绕周期和线速度
(2)地球的平均密度
【答案】(1),
(2)
【解析】
【小问1详解】
梦天实验舱轨道半径
梦天实验舱做匀速圆周运动,一个周期内,与地心连线扫过的总面积等于轨道圆面积,即
代入,解得周期
线速度满足
代入和,解得线速度
【小问2详解】
对梦天实验舱,万有引力提供向心力,有
整理得地球质量
代入、,解得
地球体积
地球平均密度,代入解得
14. 某人站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有一质量为的小球,甩动手腕可以使球在竖直平面内以手为圆心做圆周运动,如图1所示,也可以使球在水平面内做匀速圆周运动,如图2所示.已知握绳的手离地高度为,手与球之间的绳长为,绳能承受的最大拉力为,重力加速度为,忽略空气阻力和手的摆动,问:
(1)当某次在竖直平面内运动到最低点时,绳恰好受到所能承受的最大拉力被拉断,球以绳断时的速度水平飞出,球从绳断飞出到落地的水平距离多大?
(2)如果小球在水平面内做匀速圆周运动,球的速度增大,绳子拉力增大,绳恰好受到所能承受的最大拉力时对应的速度多大?落地点到手的竖直投影点的距离多大?
【答案】(1);(2),
【解析】
【详解】(1)在最低点由牛顿第二定律可得
其中
,
解得
由平抛运动规律可得
解得
则球从绳断飞出到落地的水平距离为
(2)设绳与竖直方向的夹角为,对小球,水平方向有
,
竖直方向有
联立解得
,
由平抛运动规律可得
解得
则
则落点与O点的距离为
15. 质量为2kg的长木板A放在水平地面上,质量为1kg的物块B放在长木板的左端,给物块B施加一个水平向右的拉力F,将F从零开始逐渐增大,当时,物块B和长木板A刚好能一起滑动,当时,物块B刚好能相对长木板A滑动,重力加速度 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)A与地面之间,B与A之间的动摩擦因数大小;
(2)若刚开始拉物块B时,F恒定为10N,结果拉力F作用1s,物块B刚好从A上滑离,求木板A的长度;
(3)如果在物块B上施加一个水平向右的拉力,作用时间后撤去,此后物块B刚好不滑离长木板A(长度为(2)问中所求得的长度),则为多大?
【答案】(1)0.1,0.5
(2)2m (3)
【解析】
【小问1详解】
设长木板A与地面间的动摩擦因数为,由题意可知
解得
设物块B与长木板间的动摩擦因数为,根据题意可知
,
解得
【小问2详解】
由于拉力10N大于6N,因此,物块与长木板发生相对滑动,设长木板的加速度为,则
解得
对物块B研究
解得
设木板的长为L,则
【小问3详解】
在(2)问中撤去F后,物块在长木板上滑行时的加速度大小
设从开始到物块滑到长木板右端时时间为t,则
,
解得
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哈师大青冈实验中学高三上学期10月考物理试题
时间:75分钟 满分:100分
一 、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 高铁车厢里的水平桌面上放置一本书,书与桌面间的动摩擦因数为0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度。若书不滑动,则高铁的最大加速度不超过( )
A. B. C. D.
2. 玻璃刀切割玻璃的示意图如图所示,矩形玻璃板abcd以v1的速度向右做匀速运动,机器控制玻璃刀从玻璃板上的O点以v2的速度匀速运动,最终玻璃刀从cd边离开玻璃板。已知v1、v2大小相等。用虚线表示切开后玻璃板的断面,能正确反映断面情况的是( )
A. B.
C. D.
3. 如图所示,小钢球以的速度从水平地面斜向右上方抛出,速度方向与水平方向的夹角是45°,落点与抛点间距离为s,下列说法正确的是( )
A. 小球到达最高点时速度为零
B. 除了最高点,小球在同一高度时速度相同
C. 保持小球速度大小不变,改变速度方向,落点与抛点间距离可以大于s
D. 保持小球速度大小不变,改变速度方向,对于同一落点,可以有两个不同的发射方向
4. 一物体静置在平均密度为的球形天体表面的赤道上.已知万有引力常量为G,若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零,则天体自转周期为
A. B. C. D.
5. 四个不同的物体在时刻从坐标位置由静止开始运动,下列图像分别是描述它们的运动情况的图像,在时,位移最大的是( )
A. B. C. D.
6. 如图所示,用轻绳系住一质量为M的匀质大球A,大球和墙壁之间放置一质量为m的匀质小球B,各接触面均光滑。系统平衡时,绳与竖直墙壁之间的夹角为α=30°,两球心连线O1O2与轻绳之间的夹角为β=30°,则大球A和小球B的质量之比为( )
A. 1:1 B. 2:1 C. 3:1 D. 4:1
7. 如图(1)所示,在空中某点同时竖直抛出甲、乙物体,因为材料和体积原因,甲物体所受的空气阻力可忽略不计,而乙物体竖直向下做匀速直线运动。取竖直向下方向为正方向,甲、乙两物体的位移时间x-t图像如图(2)所示,已知t3=3t1,抛出点离地足够高,则( )
A. 0~t3时间内,甲的平均速度大于乙的平均速度
B. 0~t3时间内有两个时刻甲、乙速度大小相等
C. 甲、乙相遇之前,t2时刻它们的竖直高度差最大
D. 阴影部分面积大小表示0~t3时间内甲、乙的相对位移
8. 曲金龙老师参加了全国基础教育精品课并获奖,左图是他演示“超重和失重”的自制教具,右图是其原理图。有机玻璃管底部粘着导电弹簧A,A上方支撑着两节干电池B,B的顶端连接铜杆C,当教具静止时,弹簧压缩,C不接触任何触点;当C碰到触点时,灯D发光;当C碰到触点时,灯E发光。则当E灯发光时,整个教具的运动状态可能为( )
A. 自由落体 B. 加速上升 C. 竖直上抛 D. 减速下降
9. 双星系统A、B由两颗恒星组成,两恒星在相互引力的作用下,分别围绕其连线上的某一点O做周期相同的匀速圆周运动。设想在地球上通过望远镜观察该双星,视线与双星轨道共面,观测发现每隔时间两颗恒星与望远镜共线一次,两颗恒星A、B间距为。设万有引力常量为,根据以上数据,可求( )
A. 每一颗恒星的质量 B. 每一颗恒星的转动半径
C. 两恒星线速度大小的加和 D. 两恒星的质量总和
10. 卫星P、Q绕某行星运动的轨道均为椭圆,只考虑P、Q受到该行星的引力,引力大小随时间的变化如图所示,下列说法正确的是( )
A. P、Q绕行星公转的周期之比为
B. P、Q绕行星公转的半长轴之比为
C. P、Q到行星中心距离的最小值之比为
D. P、Q的质量之比为
二 、非选择题:本题共 5 小题,共 54 分。
11. 小明学完平抛运动知识后,尝试利用平抛运动的知识测量家里的弹射器射出弹丸的速度。小明准备了白纸、米尺、复写纸、支架等材料。实验时,先将白纸和复写纸固定在墙上,并用支架将弹射器固定好,装置如图甲所示。接着压缩弹射器朝墙壁发射弹丸,弹丸通过碰撞复写纸片在白纸上留下落点位置。随后将弹射器沿垂直于墙面方向远离墙壁移动,每次移动的距离为。通过几次重复实验,挑了一张有4个连续落点痕迹的白纸,如图乙所示。取。
(1)下列实验步骤必要的是__________(填正确答案标号)。
A.在安装时,必须确保弹射器水平放置
B.为了减小实验误差,应选用体积小密度大的弹丸
C.每次必须将弹簧压缩至相同位置释放弹丸
D.第一次实验时,需要测量弹射器开口到墙壁的距离
(2)根据测量的数据,可知弹丸离开弹射器的速度大小为__________,弹丸打到点时的速度大小为__________。(结果均保留2位有效数字)
12. 某学生准备选用以下四种方案来完成“探究加速度与合力的关系”的实验,绳子和滑轮均为轻质,请回答下列问题:
(1)四种方案中,不需要进行“补偿阻力”的方案是________。(选填甲、乙、丙、丁)
(2)四种方案中,需要满足重物或钩码质量远小于小车的质量的方案是____。(选填甲、乙、丙、丁)
(3)某一小组同学用图乙的装置进行实验,得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个点没有画出),已知打点计时器使用的是频率为50Hz的交流电。根据纸带可求出小车加速度为________。(计算结果保留2位有效数字)
(4)若求解实验丁中滑块的加速度,写明所需测量的物理量,并用这些物理量表示加速度。________________________________________________________
13. 2023年9月,中国空间站“天宫课堂”第四课正式开讲,这是中国航天员首次在梦天实验舱内进行授课。地球半径为R,若实验舱做匀速圆周运动的轨道半径是地球半径的k倍,与地球中心的连线在单位时间内扫过的面积为S,引力常量为G。求:
(1)梦天实验舱的环绕周期和线速度
(2)地球的平均密度
14. 某人站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有一质量为的小球,甩动手腕可以使球在竖直平面内以手为圆心做圆周运动,如图1所示,也可以使球在水平面内做匀速圆周运动,如图2所示.已知握绳的手离地高度为,手与球之间的绳长为,绳能承受的最大拉力为,重力加速度为,忽略空气阻力和手的摆动,问:
(1)当某次在竖直平面内运动到最低点时,绳恰好受到所能承受的最大拉力被拉断,球以绳断时的速度水平飞出,球从绳断飞出到落地的水平距离多大?
(2)如果小球在水平面内做匀速圆周运动,球的速度增大,绳子拉力增大,绳恰好受到所能承受的最大拉力时对应的速度多大?落地点到手的竖直投影点的距离多大?
15. 质量为2kg的长木板A放在水平地面上,质量为1kg的物块B放在长木板的左端,给物块B施加一个水平向右的拉力F,将F从零开始逐渐增大,当时,物块B和长木板A刚好能一起滑动,当时,物块B刚好能相对长木板A滑动,重力加速度 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)A与地面之间,B与A之间的动摩擦因数大小;
(2)若刚开始拉物块B时,F恒定为10N,结果拉力F作用1s,物块B刚好从A上滑离,求木板A的长度;
(3)如果在物块B上施加一个水平向右的拉力,作用时间后撤去,此后物块B刚好不滑离长木板A(长度为(2)问中所求得的长度),则为多大?
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