内容正文:
高三物理期中考试1
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.下列说法中,正确的是( )
A.牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上,通过进一步推理而概括总结出来的
B.牛顿第一定律是以伽利略的理想实验为基础的,因此可用实验来直接验证
C.汽车刹车时,乘客的身子会向前倾倒,是因为汽车有惯性
D.只有做匀速直线运动的物体和静止的物体才有惯性
2.光滑水平面(足够大)上的物体受三个沿水平面的恒力F1、F2、F3作用,以速率v沿水平面做匀速直线运动,其俯视图如图所示。其中F1与运动方向垂直,若撤去某个力,其他力不变,下列说法正确的是( )
A.撤去F1,物体将做匀速圆周运动
B.撤去F2,物体的最小速率可以为零
C.撤去F2,物体的速率可以再次为v
D.撤去F3,物体的速率可以再次为v
3.“打陀螺”是一种传统的体育项目。河南66岁的朗大爷在公园里用电钻启动100斤大陀螺后,用鞭子抽打陀螺,引起很多网友围观、点赞,如图,多次抽打陀螺后,陀螺边缘上距离中心处的点线速度大小可以达到,此时陀螺绕其中心的转速约为( )
A. B. C. D.
4.我国航天进入创新发展“快车道”。“祝融”探火、“羲和”逐日、“天和”遨游星辰,重大成就举世瞩目。现代航天科技的迅猛发展是建立在历代科学家对太空辛勤探索的基础上,以下关于科学家的贡献说法正确的是( )
A.开普勒根据万有引力定律提出了行星运动定律
B.伽利略认为一切物体都有要合并的趋势,并确定这种趋势是由万有引力造成
C.哥白尼提出,行星、地球及月球均绕太阳做匀速圆周运动
D.牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系
5.某同学在课后设计开发了如图所示的玩具装置来研究圆周运动和平抛运动。在可调速电动机的带动下水平圆盘可绕其中心轴转动,圆盘半径为r,距地面高度为h,在圆盘的边缘放置一个质量为m的一只玩具小猫(图中未画出),玩具小猫与圆盘的动摩擦因数为。从静止开始缓慢增大圆盘的角速度,某时刻玩具小猫从圆盘上滑落,重力加速度为g,不计空气阻力。则下列说法正确的是( )
A.玩具小猫刚滑落时,圆盘的角速度为
B.从静止到滑落过程摩擦力对玩具小猫做功为零
C.玩具小猫落地时与转轴地面投影点距离为
D.玩具小猫落地时与转轴地面投影点距离为
6.2019年8月11日超强台风“利奇马”登陆青岛,导致部分高层建筑顶部的广告牌损毁。台风“利奇马”登陆时的最大风力为9级,最大风速为23.如图所示,某高层建筑顶部广告牌的尺寸为高5 m、宽20 m,空气密度,空气吹到广告牌上后速度瞬间减为0,则该广告牌受到的最大风力约为( )
A. B. C. D.
7.直角坐标系xOy的y轴为两种均匀介质Ⅰ、Ⅱ的分界线。位于x=0处的波源发出的两列简谐横波a、b同时在Ⅰ、Ⅱ中传播。t=0时刻波源开始振动,t=6s时刻只画出了介于-6m和6m之间的波形(图甲)。已知该时刻a波刚好传到x=6m处,则t=1.5s时介于-6m和6m之间的波形图是( )
A. B.
C. D.
8.高速公路上的标志牌贴有“回归反光膜”,夜间行车时,它能把车灯射出的光逆向射回,使标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是采用高折射率的微小玻璃球制成,并在后半表面镀铝膜,如图甲所示。一束光线沿平行于玻璃球直径CD方向从A点以60°角射入玻璃球,在D处发生反射,再经折射后从B点射出,光路如图乙所示,O为球心。已知光在空气中的传播速度为c,折射光线AD与OA夹角为30°,玻璃球的半径为R。下列说法正确的是( )
A.玻璃球对该束光线的折射率为
B.该束光线从A点到B点传播的时间为
C.该束光线在玻璃球中的传播速度为
D.如果没有铝膜,该束光线可以在D处发生全发射
二、多选题
9.如图所示,两小球M、N分别与两段轻绳A、B和一轻弹簧C连接。两小球静止时,轻绳A、B与竖直方向的夹角分别为、,弹簧C沿水平方向,重力加速度为g。则下列说法正确的是( )
A.球M和球N的质量之比为
B.球M和球N的质量之比为
C.剪断轻绳B的瞬间,球M的加速度大小为g
D.剪断轻绳B的瞬间、球M的加速度大小为
10.无人机操作员练习使用无人机将模拟弹从楼顶右端上方投进如图所示楼房的窗户中,已知楼间距为l.窗户距楼顶高度为h,为更好地将模拟弹投进窗户,模拟弹以与水平方向较小角度进入窗户的效果更好,重力加速度为g.不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.无人机水平飞行速度越大越好
B.无人机应该斜向上飞行再投弹
C.无人机投弹的最佳位置是紧贴楼顶水平飞行
D.无人机投弹的最佳速度只能是
11.摄制组在某大楼旁边拍摄武打片,要求特技演员从地面飞到屋顶.如图所示,导演在某房顶离地H=12 m处架设了滑轮(人和车均视为质点,且滑轮直径远小于H),若轨道车从A处以v=10 m/s的速度匀速运动到B处,绳BO与水平方向的夹角为53°.由于绕在滑轮上细钢丝的拉动,使质量为m=50kg的特技演员从地面由静止开始向上运动.在车从A运动到B的过程中(取g=10 m/s2 ,sin53°=0.8,cos53°=0.6)( )
A.演员上升高度为12 m
B.演员最大速度为6.0 m/s
C.演员处于失重状态
D.演员机械能增量为2400 J
12.一汽车拉着拖车在水平路面上以速度v0做匀速直线运动,突然拖车和汽车脱钩。已知汽车受到的牵引力以及汽车和拖车所受的阻力都保持不变,汽车和拖车的质量分别为m1、m2,在拖车停止运动前的某一时刻,汽车和拖车的速度大小分别为v1、v2,则脱钩后,在拖车停止运动前,下列说法正确的是( )
A.汽车和拖车组成的系统动量守恒 B.汽车和拖车的总动量增加
C.(ml+m2)v0=mlvl+m2v2 D.v1:v2= m2:m1
三、实验题
13.(1)智能手机中有一个加速度传感器,在软件的驱动下,能够探测手机加速度的实时变化,并以图像形式显示出来,如图(a)所示。某学生利用如图(b)所示的实验装置来探究“当小车及手机总质量M不变的情况下,小车加速度a与拉力F的关系”。
按照图示安装好实验装置,把手机固定在小车上
A.挂上沙桶,点击手机软件开始按钮,释放小车,待小车停下·点击手机软件停止按钮,读出小车做匀加速运动的加速度a
B.调节导轨的倾角,使得轻推小车后,小车能沿着导轨向下匀速运动
C.取下细绳和沙桶。测量沙子和桶的质量m。改变沙子的质量,重新挂上细绳和沙桶。进行多次实验正确的实验步骤是__________
(2)某一次实验得到如图(c)所示的图像。开始计时1s后释放小车,由图像可知,小车在绳子拉力作用下做匀加速运动的加速度为__________,由此可以推断出实验桌面距离地面高度至少为__________m。(结果保留两位有效数字)
(3)下列说法正确的是__________
A.图线中A点表示刚好碰到弹簧·此时速度最大
B.图线中B点表示弹力刚好等于拉力,此时加速度为0,此时小车速度最大
C.图线中C点表示弹簧压缩量最大,此时加速度最大,速度也最大
D.图线中C点对应的弹簧的弹力约为6mg
14.某兴趣小组用图(a)所示装置验证:竖直上抛运动的小球机械能守恒。实验步骤如下:
a.按如图(a)安装并调节器材,使弹簧、小球、光电门1、光电门2在同一竖直线上;
b.用游标卡尺测量出小球直径为;
c.用毫米刻度尺测量出光电门1、光电门2之间的竖直距离为;
d.弹簧压缩并锁定,小球放置在轻弹簧上,解除锁定,让小球竖直向上通过光电门1、2,记录通过两光电门的时间为、;
e.适当竖直调节光电门2的位置,重复步骤c和d。
(1)关于本实验下列说法正确的是___________。
A.实验必须测量小球质量
B.同一组实验,不能竖直调节光电门1的位置
C.解除弹簧锁定后,小球做竖直上抛运动
(2)该小组一同学发现光电门1出现故障,于是他每次在同一位置解除弹簧锁定,步骤不变,测得通过光电门2的时间和光电门1、2之间的竖直距离,做出图(b);图(b)中斜率的绝对值为,截距为,重力加速度取,则可得小球通过光电门1的速度___________;在误差允许范围内,若___________(用和表示)即可验证小球竖直上抛过程机械能守恒。
四、解答题
15.如图甲所示,滑块A(可视为质点)和木板B叠放在水平地面上,左边缘对齐.滑块A的质量m=1kg,木板B的质量M=2kg、长L=1.375m,其上表面左右部分涂有不同材料,与滑块A之间的动摩擦因数如图乙所示.木板B与地面之间的动摩擦因数=0.2.某时刻给滑块A一个水平向右、大小为4N.的瞬时冲量,使滑块A向右滑动,若滑块A恰好没有从木板B上滑下来,g取10m/s2,求:
(1)滑块A获得的初速度大小vA;
(2)木板B左侧动摩擦因数μ1=0.4部分的长度x0;
(3)整个滑动过程中,滑块A和木板B之间由于摩擦产生的热量Q.
16.如图(a)所示,A、B为钉在光滑水平面上的两根铁钉,小球C用细绳拴在铁钉B上(细绳能承受足够大的拉力),A、B、C在同一直线上。时,给小球一个垂直于绳的速度,使小球绕着两根铁钉在水平面上做圆周运动。在时间内,细绳的拉力随时间变化的规律如图(b)所示,则:
(1)两钉子间的距离为绳长的几分之几?
(2)时细绳的拉力大小?
(3)时细绳的拉力大小?
17.粗细均匀的一根木筷,下端绕几圈铁丝,竖直浮在较大的装有水的杯中(如图)。把木筷往上提起一段距离后放手,木筷就在水中上下振动。请判定木筷的振动是不是简谐运动(空气阻力可以忽略)。
18.如图所示,质量为的长木板置于光滑水平地面上,质量为的物块放在长木板的右端,在木板左侧有一弹性墙壁。现使木板和物块以的速度一起向左匀速运动,之后木板与墙壁发生弹性碰撞,而物块继续向左运动.已知物块与木板间的动摩擦因数,重力加速度g取。
(1)求木板与墙壁第一次碰撞后,木板离开墙壁的最大距离;
(2)若整个过程中物块不会从长木板上滑落,求长木板的最短长度;
(3)若木板与墙壁第n次碰撞后,木板离开墙壁的最大距离为,求n;
(4)若长木板的长度,求木板和墙第几次碰撞后物块与木板分离。
试卷第1页(共3页)
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《高三物理期中考试1》参考答案
1.A
【详解】A.牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上,忽略次要因素,抓住主要因素,通过进一步推理而概括总结出来的。A正确;
B.牛顿第一定律是以伽利略的理想实验为基础的,由于实际实验不能满足实验条件,所以不能用实验来直接验证,B错误;
C.汽车刹车时,乘客的身子会向前倾倒,是因为乘客有惯性。C错误;
D.任何运动状态的物体都有惯性。D错误。
故选A。
2.C
【详解】A.撤去F1,则物体受到F2、F3的合力为恒力,且与速度方向不在同一直线上,物体将做匀变速曲线运动,故A错误;
BC.撤去F2,则物体受到F1、F3的合力为恒力,且合力方向与初速度方向的夹角大于,物体将做匀变速曲线运动,沿速度方向先做减速后做反向加速运动,垂直速度方向一直做加速运动,物体的最小速率不可能为零,物体的速率可以再次为v,故B错误,C正确;
D.撤去F3,则物体受到F1、F2的合力为恒力,且合力方向与初速度方向的夹角小于,物体将做匀变速曲线运动,且速度大小一直增大,则物体的速率不可能再次为v,故D错误。
故选C。
3.B
【详解】根据匀速圆周运动的运动学规律有
代入数据解得
故选B。
4.D
【详解】A.开普勒是根据第谷的观测数据提出的行星运动定律,行星运动定律为万有引力定律的发现提供了支持,故A错误;
B.伽利略认为一切物体都有要合并的趋势,这种趋势导致行星绕太阳做圆周运动,万有引力定律由牛顿提出,故B错误;
C.哥白尼提出,行星和地球绕太阳做匀速圆周运动,只有月球环绕地球运行,故C错误;
D.牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系,但无法算出两个天体之间万有引力的大小,故D正确。
故选D。
5.D
【详解】A.玩具小猫刚滑落时,根据摩擦力提供向心力可得
解得
故 A错误。
B.玩具小猫刚滑落时的速度大小为
根据动能定理摩擦力做功
故B错误。
CD.玩具小猫滑落圆盘后做平抛运动
水平距离
运动的俯视图如图所示,根据图中几何关系可得
解得
故C错误,D正确。
故选D。
6.B
【详解】广告牌的面积,设t时间内吹到广告牌上的空气质量为m,则有
以风速的方向为正方向,根据动量定理有
解得广告牌对空气的最大作用力的大小为
根据牛顿第三定律得,广告牌受到的最大风力大小为
代入数据得
故选B。
7.D
【详解】AB.由题可知,t=6s时,x=6m的质点刚刚开始振动,根据质点的传播方向和振动方向的关系可知,该质点此时刻向y轴负方向振动,说明振源开始振动的方向也为y轴负方向;t=6s时,a波刚好传到x=6m处,可知a波的波速为
则1.5s时,a波刚好传到x=1.5m处,且x=1.5m处质点向y轴负方向振动,故AB错误;
CD.由题意可知,这两列波是由同一振源引起的,故两列波的频率关系相等,由图像可知,a波的波长为1m,b波的波长为4m,所以
所以1.5s时,b波刚好传到x=6m处,故C错误,D正确。
故选D。
8.B
【详解】A.玻璃球对该束光线的折射率为,故A错误;
C.由
解得该束光线在玻璃球中的传播速度为,故C错误;
B.由几何关系可得该束光线从A点到B点的路程为
该过程传播的时间为,故B正确;
D.临界角满足
由乙图可知,光线在D处的入射角为,由于满足
可知如果没有铝膜,该束光线在D处不会发生全发射。故D错误。
故选B。
9.BD
【详解】AB.设弹簧弹力为F,对两球整体受力分析,由平衡条件可得
对小球M受力分析且由平衡条件可得
联立解得
选项A错误、选项B正确;
CD.剪断轻绳B的瞬间,弹簧弹力不变,对于小球M由牛顿第二定律得
联立解得
选项C错误,D正确。
故选BD。
10.CD
【详解】A.由于两栋楼房的距离是固定的,模拟弹离开无人机后水平方向有
竖直方向有
则若无人机水平飞行速度过大,则有上述分析可知,其模拟弹运动时间将缩短,其竖直方向位移将变小,其将不会从窗户进入楼房,故A项错误;
B.模拟弹进入窗户时,其与水平方向的夹角为,则有
若想模拟弹以与水平方向较小角度进入窗户,则应该减小竖直方向的速度,而若斜向上飞行后投弹,则初始时竖直方向就会做速度,则进入窗户时,设初始时模拟弹的速度方向与水平方向的夹角为α,模拟弹的数值方向速度为
其大于无人机开始时水平飞行的竖直方向速度,故无人机不应该斜向上飞行再投弹,而是水平方向飞行,故B项错误;
CD.由上述分析可知,当无人机水平飞行投弹,此时水平方向有
竖直方向有
,
则其夹角为
由此可知,若想角小,则其无人机投弹高度要小,即无人机应该紧贴楼顶飞行,则其最佳速度为
故CD正确;
故选CD。
11.BD
【分析】A、明确连在大滑轮的演员上升的高度与连在小滑轮的绳子变化长度的关系;B、关键是明确(连在小滑轮)车速在沿绳子方向的速度与(连在大滑轮)演员上升速度的关系; C、由运动性质,结合牛顿第二定律求解;D、利用能量守恒定律求解.
【详解】A、根据题意演员上升的高度为:;故A错误.
B、将车速v沿着绳子方向和垂直于绳子的方向分解可知,在沿着绳子方向的速度为v∥=vcosθ,所以人上升的速度为:v人=vcosθ,显然当θ=53°时人的速度最大,为:vmax=10×0.6m/s=6m/s;故B正确.
C、将车速v沿着绳子方向和垂直于绳子的方向分解可知,在沿着绳子方向的速度为v∥=vcosθ,所以人上升的速度为:v人=vcosθ,人在加速上升,则演员处于超重状态;故C错误.
D、演员机械能的增量等于动能的增量和重力势能的增量之和,即:.故D正确.
故选BD.
【点睛】注意在涉及同轮缘滑轮问题中要抓住“应将物体的实际速度沿绳子方向和垂直绳子方向分解,物体在沿绳子方向的速度相等”,遇到像本题不同轮缘问题注意两轮直径关系.
12.AC
【详解】AB.由于汽车和拖车所受外力均不变,则系统的合外力为零,系统的动量守恒定律,故汽车和拖车的总动量保持不变,A正确,B错误;
CD.对系统由动量守恒定律
C正确,D错误。
故选AC。
13. BAC 0.20 0.90 BD
【详解】(1)[1]实验时,首先要平衡摩擦力,使导轨倾斜一个角度,轻推小车做匀速运动,然后挂上沙桶,点击手机软件开始按钮,释放小车,待小车停下,点击手机软件停止按钮,读出小车做匀加速运动的加速度a,在改变沙子和桶的质量m重复进行,所以步骤是BAC。
(2)[2]根据图可得做匀加速运动的加速度为
。
(2)[3]由图可知沙子和桶,开始做匀加速的时间是3秒,沙子和桶的运动的加速度和小车一样,则实验桌面距离地面高度大于等于沙子和桶下降的高度,所以实验桌面距离地面高度至少为
。
(3)[4]ABC.图线中A点表示刚好碰到弹簧,随着弹力的增大,小车先做加速度减小的加速运动,当弹力和拉力相等时即到达B点,加速度为零,速度最大,在做加速度增大的减速运动一直到达C点停止,此时加速度最大,速度为零,AC错误B正确;
D.小车做匀加速运动
到达C点时加速度为
解得
D正确。
故选BD。
14.(1)B
(2)
【详解】(1)A.验证机械能守恒的关系式为,小球质量可约去,不需要测量,故A错误;
B.同一组实验,每次在同一位置解除弹簧锁定,为保证小球在光电门1的位置速度不变,则不能竖直调节光电门1的位置,故B正确;
C.解除弹簧锁定后,弹簧弹力仍对小球做功,小球离开弹簧后才只受重力做竖直上抛运动,不是立即做竖直上抛,故C错误。
故选B。
(2)[1][2]每次在同一位置释放小球,因此小球经过光电门1的速度恒定。若机械能守恒,则有
又有
整理可得
结合图(b)有
解得
在误差允许范围内,若,即可验证小球竖直上抛过程机械能守恒。
15.(1)4m/s (2)0.875m (3)7.5J
【详解】(1)对滑块A,由动量定理可知:
解得:
(2)当滑块A在木板B左侧表面滑行时,由于,所以木板B静止不动,滑块A向右做匀减速运动,设加速度大小为a1,到达x0处时速度为v1,
则:
根据速度位移公式:
当滑块A滑到木板B右侧表面时,由于,所以木板B做匀加速运动,设加速度大小为a,滑块A做匀减速运动,设加速度大小为a2,
对滑块A有:
对木板B有:
由题意知,滑块A恰好没有从木板B上滑下来,则滑块A滑到木板B最右端时和木板B速度相同,设经时间t,滑块A与木板B相对静止,共同速度为v,
则有:
位移关系为:
解得:
x0=0.875 m
(3)滑块A和木板B之间由于摩擦产生的热量:
代入数据解得:
Q=7.5J
16.(1);(2)6N;(3)7.5N
【详解】(1)设细绳长为L,由图b可知,在0~6s时间内细绳拉力大小不变,可知
6~10s时间内细绳拉力大小不变,则有
因为
可得
即两钉子间的距离为绳长的。
(2)由图b可知,小球在第一个半圈经历时间为6s,则有
小球在第二个半圈经历时间为
在时,小球在转第二个半圈,则有细绳的拉力大小为6N。
(3)小球转第三个半圈的时间
在时,小球转动的半径为
解得细绳的拉力大小为
17.
木筷的振动为简谐运动
【详解】以木筷为研究对象,设水的密度为ρ,木筷的质量为m,横截面积为S,静止时木筷浸入水中深度,以向上为正方向,木筷离开平衡位置的位移为x时,木筷所受合力
其中木筷所受浮力
木筷静止时,由平衡条件有
联立解得
即
所以木筷的振动为简谐运动。
18.(1);(2);(3);(4)第三次碰撞后物块和长木板分离
【详解】(1)木板与墙壁发生弹性碰撞,第一次碰撞后的速度大小为仍为,木板向右减速到速度为零的位移大小即为离开墙壁的最大距离,对此过程应用动能定理得
代入数据解得
(2)经过反复的碰撞共速最终系统会处于静止状态,整个过程中根据功能关系可得
解得
(3)木板与墙壁碰后,木板与物块组成的系统动量守恒,取水平向左为正方向,设第一次碰撞后,系统达到共同速度为,由动量守恒定律得
解得
第二次碰撞后,物块反弹后瞬间速度大小为,系统再次达到共同速度为,由动量守恒定律得
解得
同理可得第三次碰撞后,小物块反弹后瞬间速度大小为,经一段时间系统的共同速度为
由以上计算分析可归纳总结出第n次碰撞后,木板反弹后瞬间速度大小为
由动能定理得
联立解得
(4)由(2)的分析计算可知在木板与物块的相对运动过程中,物块始终相对木板向左运动设在相对运动中滑块的加速为,木板的加速度为。
对于物块有
解得
对于木板有
解得
第一次碰撞后:
物块的位移大小
木板的位移大小
第一次碰后相对位移大小
第二次碰撞后两者的位移及相对位移
同理类推可归纳出
则
又
木板的长度
所以
可知是在第三次碰撞后物块和长木板分离。
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