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睢高中高三第一次大考物理试题及答案

睢县高级中学 2009-2010 学年度高三一大考

物理试题

命题人:李仲旭

请把答案写在答题卷上

本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,满分 100 分;考试时间 100 分钟。

第Ⅰ卷(选择题 共 48 分)

一.选择题:(本题共 12 小题,每个小题 4 分,共 48 分。在每小题给出的四个选项中,

有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确。全部选对的得 4 分,

选对但不全的得 3 分,有选错或不答的得 0 分)

1.如图 1 所示,一个质量为 m 的物块,沿固定斜面匀速下滑,斜面的倾角为 ,
物体与斜面间的动摩擦因数为 ,则物块对斜面的作用力为( )

图1

A、 mg cos ,沿斜面向下. B、 mg ,竖直向下.

C、 mg sin ,沿斜面向上.

D、 mg ,竖直向上.

2.如图 2 所示, n 个倾角不同的光滑斜面具有共同的底边 AB ,当物体沿不同的倾

角无初速从顶端滑到底端,下列哪种说法正确( )

A、倾角为 300 时,所需时间最短. B、倾角为 450 时,所需时间最短.

C、倾角为 750 时,所需时间最短. D、所需时间均相等.

3.利用速度传感器与计算机结合,可以自动作出物体运动的图像,某同学在一次实

验中得到的运动小车的速度-时间图像如图 3 所示,由此可知

()

A、小车先做加速运动,后做减速运动.

B、小车运动的最大速度约为 0.9m/ s .

C、小车的最大位移是 0.7m .

D、小车做曲线运动.

4.如图 4 所示,质量分别为 m0、m 的两个物块叠放在一起放置在 一根竖直轻质弹簧的上端,当两物块静止时,弹簧压缩了 l .现

用一竖直向下力按压物块 m0 ,使弹簧再缩短 l 后停止,然后松手 放开,设弹簧总在弹性限度内,则刚松手时物块 m0 对物块 m 的压 力等于 ( )

图3

图2

A、

(1

l l

)(m



m0

)g

B、

(1

l l

)m0

g

C、

l l

m0

g

D、

l l

(m



m0

)g

5.如图 5 所示,在水平地面上的 A点以速度 v1 跟地面成 角射出一弹丸,恰

好以 v2 的速度垂直射入竖直墙壁上的小孔 B ,下列说法正确的是 ( )

A、在 B 点以跟 v2 大小相等的速度,跟 v2 方向相反射出的弹丸,它必定落在地

面上的 A点.

B、在 B 点以跟 v1 大小相等的速度,跟 v2 方向相反射出的弹丸,它必定落在地

面上的 A点.

C、在 B 点以跟 v1 大小相等的速度,跟 v2 方向相反射出的弹丸,它必定落在地

面上 A点的左侧.

D、在 B 点以跟 v1 大小相等的速度,跟 v2 方向相反射出的弹丸,它必定落在地

面上 A点的右侧.

6.如图 6 所示,在匀速转动的水平盘上,沿半径方向放着用细线相连的质量相等

的两个物体 A和 B ,它们与盘之间的动摩擦因数相同.当圆盘转动到两个物体刚

图4 图5

图6

好还未滑动时,烧断细线,则两物体的运动情况是

()

A、两物体均沿切线方向滑动.

B、两物体均沿半径方向滑动,离圆盘圆心越来越远.

C、两物体仍随圆盘一起做圆周运动,不发生滑动.

D、B 物体仍随圆盘一起做圆周运动,A物体发生滑动,离圆盘圆心越来越远.

7.如图 7 所示的斜面上有 P 、 R 、 S 、T 四个点, PR = RS = ST ,从 P 点

正上方的 Q 点以速度 v 水平抛出一个物体,物体落于 R 点,若从 Q 点以速度

2v 水平抛出一个物体,不计空气阻力,则物体落在斜面上的 ( )

A、 R 与 S 之间某一点. C、 S 与 T 之间某一点.

B、 S 点. D、 T 点.

图7

8.如图 8 所示,在一次救灾工作中,一架离水面高为 H ,沿水平直线飞行的直升机

A,用悬索(重力可忽略不计)救护困在湖水中的伤员 B ,在直升机 A和伤员 B 以相同

的水平速度水平匀速运动的同时,悬索将伤员吊起.设经 t 时间后, A、 B 之间的距

离为 l ,且 l H t2 ,则在这段时间内关于伤员 B 的受力情况和运动轨迹描述正确的

是下图中的哪个图?

图8

9.如图 9 所示,两个质点 P、Q 在光滑的水平面上分别以一定的速度

同时向右运动,此时分别作用水平向左的力 F1、F2 ,其中 F1 的大小不 变,F2 大小由零逐渐增大,它们恰好同时向右运动最远,且位移大小 相 等 , 在 此 过 程 中 , 两 质 点 的 瞬 时 速 度 vP 与 vQ 的 关 系 应 该 是
()

图9

A、 vP vQ .

B、先 vP vQ ,后 vP vQ ,最后 vP vQ 0 .

C、 vP vQ .

D、先 vP vQ ,后 vP vQ ,最后 vP vQ 0 .

10.历史上有些科学家曾把在相等位移内速度变化相等的单向直线运动称为“匀变速直线运

动”(现称“另类匀变速直线运动”),“另类加速度”的定义为

A



vt

v0 s

,其中 v0

和 vt



别表示某段位移 s 内的初速和末速. A 0 表示物体做加速运动, A 0 表示物体做减速运

动.而现在物理学中加速度的定义式为 a vt v0 ,下列说法正确的是 ( ) t

A、若 A不变,则 a 也不变.

B、若 A 0 且保持不变,则 a 逐渐变大.

C、若 A不变,则物体在中间位置处的速度为 vt v0 . 2

D、若 A 不变,则物体在中间位置处的速度 vt2 v02 . 2
11.如图 10 所示,两个小球用绝缘细线悬挂于 O 点,细线长度 l1 l2 ,由 于两个小球之间存在某种斥力使两个小球偏离竖直方向,两个小球平衡时 两球到 O 点的竖直线的距离相等,那么两个小球的质量为 ( )
A、 m1 m2 . B、 m1 m2 . C、 m1 m2 . D、无法确定. 12.如图 11(a)所示,水平面上质量相等的两木块 A、B 用一轻弹簧相连接,整 个系统处于平衡状态.现用一竖直向上的力 F 拉动木块 A ,使木块 A 向上做匀加

图 10

图 11

速直线运动,如图 11(b)所示.研究从力 F 刚作用在木块 A的瞬间到木块 B 刚离开地面的 瞬间这一过程,并且选定该过程中木块 A的起点位置为坐标原点,则下图中可以表示力 F 和 木块 A的位移 x 之间关系的是 ( )

第Ⅱ卷(非选择题 共 52 分)

二.填空题:(本题共四个小题,共 20 分,把答案填写在答题卷上)

13.长度为 L 的质量分布不均的木棒, 木棒用细绳悬挂在水

平天花板上而处于水平位置,细绳与天花板间的夹角分布为

300、600 , 如 图 12 所 示 , 则 木 棒 的 重 心 离 右 端 B 的 距 离



.

14.从地面上以初速度 2v0 竖直上抛一物体 A,相隔 t 时间后

图 12

又以初速度 v0 从地面上竖直上抛另一物体 B ,要使 A 、 B 能

在空中相遇,则 t 应满足的条件是

.

15.如图 13 所示,在天花板 O 的正下方有两点 A、B ,已知 OA h, AB H ,在天花板上寻

找一点 C ,在点 C 与 A、 B 之间各连接光滑细 线,让两个小球分别穿在细线上,让小球同时

从 C 点下滑,两球同时滑到 A 、 B 点,则

OC

,所用的时间为

.

16.某学生在做“研究平抛运动的实验”中,

忘记小球做平抛运动的起点位置 O ,他只得到 如图 14 所示的一段轨迹,建立如图 14 所示坐

标系,则该物体做平抛运动的初速度



.( g 10m/ s2 )

图 13

图 14

三.计算题:(本题共 3 个小题,共 32 分,

应写出必要的文字说明,方程式和重要的演算步骤,只写出最后

答案的不能得分)

17.(10 分)如图 15 所示,在倾角为 的光滑斜面 P 的斜面上有

两个用轻质弹簧相连的物块 A、B , C 为一垂直固定在斜面上的挡

板. P、C 总质量为 M , A、B 质量均为 m ,弹簧的劲度系数为 k ,

图 15

系统静止于光滑水平面上.现用一水平力 F 从零开始缓慢增大作

用于斜面 P ,求:

(1)当 A、B 与斜面相对静止时,物块 B 刚要离开 C 时的力 F .

(2 从开始到此时物块 A相对于斜面的位移 d .(物块 A 一直没有离开斜面 P ,重力加速度
为 g ).

18.(11 分)如图 16 所示, M 是水平放置的半径足够大的圆盘,绕 过其圆心的竖直轴 OO' 匀速转动,以经过 O 水平向右的方向作为 x 轴

图 16

的正方向.在圆心 O 正上方距盘面高为 h 处有一个正在间断滴水的容器,在 t 0 时刻开始 随传送带沿与 x 轴平行的方向做匀速直线运动,速度大小为 v 。已知容器在 t 0 时滴下第一 滴水,以后每当前一滴水刚好落到盘面上时再滴一滴水.求: (1)每一滴水经多长时间滴落到盘面上; (2)要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一条直线上,圆盘转动的最小角速度 ; (3)第二滴水与第三滴水在盘面上落点间的最大距离;

19.(11 分)宇宙中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统, 通常可忽略其他星体对它们的引力作用,已观

测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式:

一种是三颗星位于同一直线上,两颗星围绕中

央星在同一半径为 R 的圆轨道上运行,如图 17 甲所示.另一种形式是三颗星位于等边三角形

的三个项点上,并沿外接于等边三角形的圆形

轨道运行,如图 17 乙所示,设每个星体的质量

均为 m , (1)试求第一种形式下,星体运动的线速度和周 期;

图 17

(2)假设两种形式星体的运动周期相同,第二种形式下星体之间的距离应为多少?

睢县高级中学 2009-2010 学年度高三一大考物理试题参考答案

1.B 【解析】斜面对物块有两个力的作用,一个是沿垂直斜面向上支持力 N ,另一个是沿斜面 向上的摩擦力 f ,故本题所求的作用力应该为以上这两个力的合力的反作用力,物块共受三

个力作用:重力 mg 、支持力 N 、摩擦力 f ;由平衡条件可知,这三个力的合力为 0,即支

持力 N 、摩擦力 f 的合力与重力 mg 等大反向,由牛顿第三定律可知物块对斜面的作用力大

小为 mg ,方向向下;故答案 B 选项正确.

2.B

【解析】设光滑斜面的倾角为 ,AB 的长度为 l ,物体无初速从顶端滑到底端所用的时间为 t , 物 体 沿 斜 面 下 滑 时 加 速 度 的 大 小 为 a gsin , 由 运 动 学 规 律 可 知 , s 1 at2 , 即
2

l 1 g sint2 ,所以 t

2l 4l ,当 sin2 1, 450 时时间最短,B 项正确.

cos 2

g sincos g sin 2

3.A B 【解析】由图像知,小车在 0~ 9s 时间内是加速运动,后半部分是减速运动,图线的纵坐标 的最大值约为 0.9m / s ,选项 A、B 正确;小车的最大位移可根据图线与横坐标轴所围成的面 积采用数格法估算出,大约是1.1m ,选项 C 错误;图像只反映直线运动而不能反映曲线运 动,选项 D 错误. 4.B 【解析】由题意知,当弹簧压缩 l 时,两物块均处于静止, m0 对 m 的压力等于 m0 g ,在特 殊值 l 0 时,只有答案 B 中 m0 对 m 的压力才等于 m0 g , B 对.
另解:本题有两个关键状态:(1)未用力压时,两物块处于静止状态(2)刚松手时向上加

速状态,对于这两个状态分别进行分析:

当弹簧压缩 l 处于静止时,对两个物块整体有: kl (m m0 )g



当刚松手时,对两个物块整体有:

k(l l) (m m0 )g (m m0 )a



隔离 m0 有: FN m0 g m0a



联立①②③解得:

FN

(1

l l )m0 g

,由牛顿第三定律知物块

m0

对物块 m

的压力大小等于

FN'



FN

(1

l l )m0 g

5.A C

【解析】根据逆向思维法,A 对,B 错;因为 v1 v2 ,C 对,D 错.或由对 称性(如图)也可判断.

6.D

【解析】在匀速圆周运动中合外力一定等于物体所需的向心力;在变速圆周运动中,合外力

沿半径方向的分力提供向心力。但有一个问题我们极易出错又始终感到不好理解,即:做曲

线运动的物体实际受到的力沿半径方向的分力( F供 )并不一定等于物体所需的向心力

(F需



m

v2 R

)

。二者关系如下:

(1)当 F供 ﹥ F需 时,物体做向心运动;

(2)当 F供 F需 时,物体就做圆周运动;

(3)当 F供 ﹤ F需 时,即物体所受的力不足于维持它做圆周运动,物体做离心运动。因此,

我们在分析物体是否能做圆周运动时,必须弄清 F供 与 F需 的关系,两个物体在水平方向上随

圆盘转动刚好不滑动时,烧断细线,细线的拉力消失,对于 B 有此时仅有静摩擦力提供向心

力,随圆盘一起做圆周运动,对于 A 有静摩擦力不足于提供向心力,做离心运动.

7.A

【解析】 此题如果定量计算会很繁琐,而根据平抛运动的规律定性推理却很容易,又好理解。

物体落到 R 点时,设水平位移为 L 。速度加倍时,如果运动时间不变,水平位移 x 2L ,落 点刚好在 S 点。但事实上由于竖直方向下落高度减小,运动时间减少了,所以水平位移 x 小 于 2L ,即落在斜面上 R 与 S 之间。故选 A. 8.A

【解析】构建模型法,伤员 B 在水平方向上随直升机 A 一起做匀速直线运动。竖直方向上伤 员只受重力和悬索的拉力作用,而在竖直方向, A 、 B 间的距离满足 l H t2 ,伤员 B 离湖

面的距离为 s H l t2 1 2 t2 ,即做初速为零的匀加速直线运动,类似 2
平抛运动的模式。过程中物体的水平速度不变,而竖直方向上加速度大小、

方向均不变,A 正确.

9.B

【解析】这是用解析法很难下手的题目,但若能利用题设条件,分析并画

好两个质点的 v t 图像,就能很快找到答案.如图所示,由于 P 受力 F1 的 大小不变,在 v t 图像中画出 P 做匀减速运动的 v t 图像,由于 Q 受力 F2 的大小逐渐增大,Q 做加速度不断增大的减速运动,其 v t 图像是一条曲 线.在 v t 图像上,任一点的切线的斜率数值上等于在该时刻的加速度,由于 Q 的加速度由 零不断增大,画出曲线切线斜率的绝对值也应从零开始不断增大,即曲线的切线应从水平状

态开始不断变陡,那么只有向右边凸出的下降的曲线才能满足这样的条件,又因 Q 与 P 的运 动时间相等,所以曲线的终点也应在 t0 ,Q 与 P 的运动位移大小相等,所以曲线包围的面积 应等于 P0Ot0 的面积,根据这些要求,曲线的起点、即质点 Q 的初速度 vQ0 必定小于 P 点的

初速度 vPO ,且两条 v t 图像必定会相交,如图中的实线所示,图中的两条虚线表示的质点 Q 的 v t 图像都不满足题设条件( P 与 Q 的位移大小相等),所以 B 对. 10.B C

【解析】按照题述“另类匀变速直线运动”的定义及“另类加速度”定义 A vt v0 ,可得 s

位移为 s



vt

v0 A

;由现在物理学知: vt

v0

at

,由两式可解得: s



at A

,当

A

不变时,假

设 a 也不变,则 s 与 t 成正比,为匀速运动.由 A at 2a ,即 a A(vt v0 ) ,由此可知 A 0

s vt v0

2

且保持不变,除末速度的和值越来越大,则 a 逐渐变大,B 正确;根据 A vt v0 可知: s

v中 v0 s



vt

v0 s

解得: v中



vt

v0 2

,即

C 也正确.

2 11.B

【解析】该题注重技巧,小球的连线与水平线之间的夹角为 ,连线与竖 直线的交点为 D ,设 OD h ,两小球的受力示意图如图, m1、m2 分别受 到重力 m1g、m2g ,细线的拉力 T1、T2 ,小球之间的斥力 F ,因牛顿第三定 律知两球之间的斥力 F 是大小相等,方向相反,所以根据力的三角形与几

何三角形相似得: m1g h

F d

, m2 g h

F d

,可得 m1 m2 .

cos

cos

12.A

【解析】设弹簧的劲度系数为 k ,A、B 的质量为 m ,A 的加速度大小为 a 由题知整个系统处于平衡状态,此时弹簧的压缩量 x0 满足:kx0 mg ① 当木块 A 在平衡位置以下时,由牛顿第二定律可知: F k(x0 x) mg ma ② 由①②式得: F kx ma ③ 当木块 A 在平衡位置以上时,由牛顿第二定律可知: F k(x x0 ) mg ma ④ 由①④式得: F kx ma ⑤ 由③⑤式可以看出力 F 和木块 A 的位移 x 成一次函数关系,应选 A.

13. L 4
【解析】该题是质量分布不均的木棒,其重心位置未知,无法直接求

重心离右端的距离.根据三力汇交原理,木棒受两细绳和重力三个力作

用,这三个力必然交于一点 O ,如图所示,则 P 点为重心位置.设

OP a , PB x .由几何关系则有: tan 600 a , tan 300 a ,.可求得

x

Lx

xL .
4

14. 2v0 t 4v0

g

g

【解析】在同一坐标系中作两物体做竖直上抛运动的 s t 图像,如图所示.要 A、B

在空中相遇,必须使两者相对于抛出点的位移相等,即要求 A、B 图线必须相交,据 此可从图中很快看出:物体 B 最早抛出时的临界情形是物体 B 落地时恰好与 A 相遇;物体 B 最迟抛出时的临界情形是物体 B 抛出时恰好与 A 相遇.故要使 A、B 能在空中相遇,t 应满

足的条件为: 2v0 t 4v0

g

g

15. h2 Hh

4(h H ) 2
g

【解析】(等时园法)作 A 、B 的中垂线,在中垂线上找一点 P 为圆心,作一个

圆,该圆与天花板切于 C 点并过 A 、 B 两点,如图所示,则

OC PD , OC PD AP2 AD2 (h H )2 ( H )2 h2 Hh , 时 间 是

2

2

4(h H )

t

2

g

16. 2.0m/ s

【解析】 从 O' 点开始,物体沿竖直方向依在连续相等的时间 T 内的位移分别为 y1 15cm , y2 25cm ,则由公差公式 y gT 2 计算出 T 0.1s ,再根据水平方向的位移 x v0T ,解得

v0



0.2 m / 0.1

s



2.0m / s

.

三.计算题:

17.【解析】(1)当 B 刚要离开挡板时,由于 A、B 质量相等,它们的重力在斜面上的

分力也相等,所以弹簧无形变. B 受力如图,设此时三物块具有共同的加速度 a ,则

有: FNB sin ma,FNB cos mg 对整体法,根据牛顿第二定律有: F (2m M )a

联立解得: F (2m M )g tan
(2)由以上分析可知从开始到此时物块 A 相对于斜面的位移 d 就等于开始时弹簧的形变量, 开始时 A 受力如图,则有弹簧的弹力 T 等于重力沿斜面向下的分力,即 T mg sin ,由胡克

定律知: T kd ,所以得: d mg sin d

18.(1)水滴在竖直方向上做自由落体运动,有:

h



1 2

gt12

,得

t1



2h .
g

(2)要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一条直线上,在相邻两滴水的下落时间内,

圆盘转过的最小角度为 ,所以圆盘转动的最小角速度 g ;

t1

2h

(3)第二滴水落在圆盘上距 O 点的水平距离为: s2 v 2t1 2v

2h g

第三滴水落在圆盘上距 O 点的水平距离为: s3 v 3t1 3v

2h g

当第二滴水与第三滴水在盘面上的落点位于同一直径上圆心 O 的两侧时,两个落点间的最大

距离,最大距离为: s s2 s3 5v

2h g

19.【解析】(1)第一种形式下,如图甲所示,以某个运动的星体为研究对象,根据万有引

力定律和牛顿第二定律,有 G m2 G m2 m v2 ,则求得星体运动的线速度 v 5Gm .又

R2 (2R)2

R

4R

有 T 2 R 可求得星体运动的周期为: T 4 R R .

v

5Gm

(2)第二种形式下,设星体之间的距离为 r ,如图乙所示,

r

则三个星体做圆周运动的半径为 R '



2 cos 300

,由于星体

做圆周运动所需要的向心力靠其他两个星体的万有引力

的合力提供,由力的合成和牛顿第二定律,有:

2G m2 cos300 m r (2 )2 ,解得: r 3 12 R .

r2

2cos300 T

5


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