辽宁省鞍山市区一般高中协作校2020届高三上学期期初考物理试题

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辽宁省鞍山市区一般高中协作校2020届高三上学期期初考物理试题
题号 一 二 三 四 总分 得分
评卷人 得分
一、选择题 本大题共5道小题。

1.两个中间有孔的质量为M 的小球用一轻弹簧相连，套在一水平光滑横杆上。

两个小球下面分别连一轻弹簧。

两轻弹簧下端系在同一质量为m 的小球上，如图所示。

已知三根轻弹簧的劲度系数都为k ，三根轻弹簧刚好构成一等边三角形。

则下列正确的是( )
A. 水平横杆对质量为M 的小球的支持力为Mg ＋
12
mg B. 连接质量为m 小球的每根轻弹簧的弹力为mg C. 连接质量为m 小球的每根轻弹簧的伸长量为
32mg
k
D. 套在水平光滑横杆上轻弹簧的形变量为
36mg
k
2.如图所示，将一个质量为m 的球固定在弹性杆AB 的上端，今用测力计沿水平方向缓慢拉球，使杆发生弯曲，现将测力计的示数逐渐减小到零的过程中（测力计保持水平），球对杆的弹力方向为( )
A. 斜向左上方，与竖直方向的夹角逐渐减小
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C. 斜向右下方，与竖直方向的夹角逐渐减小
D. 斜向左下方，与竖直方向的夹角逐渐增大
3.四个质量相等的金属环，环环相扣，在一竖直向上的恒力F 作用下，四个金属环匀加速上升。

则环1和环2间的相互作用力大小为（ ）
A.
14
F B.
12
F C.
34
F D. F
4.如图甲所示，“飞车走壁”的演员骑着摩托车飞驶在光滑的圆台形筒壁上，筒的轴线垂直于水平面，圆台筒固定不动。

现将圆台筒简化为如图乙所示，若演员骑着摩托车先后在A 、B 两处紧贴着内壁分别在图乙中虚线所示的水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是
A. A 处的线速度大于B 处的线速度
B. A 处的角速度大于B 处的角速度
C. A 处对筒的压力大于B 处对筒的压力
D. A 处的向心力大于B 处的向心力
5.美国在2016年2月11日宣布：探测到引力波的存在。

天文学家通过观测双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在，证实了GW150914是两个黑洞并合的事件。

该事件中甲、乙两个黑洞的质量分别为太阳质量的36倍和29倍，假设这两个黑洞，绕它们连线上的某点做圆周运动，且两个黑洞的间距缓慢减小。

若该双星系统在运动过程中，各自质量不变且不受其它星系影响，则关于这两个黑洞的运动，下列说法正确的是（ ）。

A. 甲、乙两个黑洞运行的线速度大小之比为36：29
B. 甲、乙两个黑洞运行的角速度大小之比为29：36
C. 随着甲、乙两个黑洞的间距缓慢减小，它们的运行周期也在减小
D. 甲、乙两个黑洞做圆周运动的向心力大小始终相等
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评卷人 得分
一、实验题 本大题共2道小题。

如图为“用DIS （位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。

（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力作为___________，用DIS 测小车的加速度。

（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。

在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F 关系图线（如图所示）。

①分析此图线的OA 段可得出的实验结论是___________。

②此图线的AB 段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是（ ） A.小车与轨道之间存在摩擦 B.导轨保持了水平状态 C.所挂钩码的总质量太大 D.所用小车的质量太大
7.某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A 为固定橡皮条的图钉，O 为橡皮条与细绳的结点，OB 和OC 为细绳。

图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

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(1)如果没有操作失误，图乙中的F 与F ′两力中，方向一定沿AO 方向的是________。

(2)本实验采用的科学方法是________。

A ．理想实验法
B ．等效替代法
C ．控制变量法
D ．建立物理模型法 (3)实验时，主要的步骤是:
A ．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；
B ．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A 点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；
C ．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O ，记录下O 点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；
D ．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F 1和F 2的图示，并用平行四边形定则求出合力F ；
E ．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力
F ′的图示；
F ．比较F ′和F 的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。

上述步骤中：①有重要遗漏的步骤的序号是________和________；
②遗漏的内容分别是______________________ 和_____________________________。

评卷人 得分
二、计算题 本大题共1道小题。

8.如图甲所示，质量为m ＝2kg 的物体在水平面上向右做直线运动。

过A 点时给物体一个水平向左的恒力
F 并开始计时，选水平向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速度，所得v －t 图象如图
乙所示。

取重力加速度g ＝10m/s 2。

求：
(1)力F 的大小和物体与水平面间的动摩擦因数μ； (2)20 s 内物体的位移.
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评卷人 得分
三、简答题 本大题共2道小题。

9.如图所示，将一个斜面放在小车上面固定，斜面倾角θ=37°，紧靠斜面有一质量为5kg 的光滑球，取重力加速度g ＝10 m/s 2，sin37=0.6，cos37=0.8，则：试求在下列状态下：
(1)小车向右匀速运动时，斜面和小车对小球的弹力大小分别是多少？
(2)小车向右以加速度3m/s 2做匀加速直线运动，斜面和小车对小球的弹力大小分别是多少？ (3)小车至少以多大的加速度运动才能使小球相对于斜面向上运动。

10.图所示摩托车做腾跃特技表演，沿曲面冲上高0.8m 顶部水平高台，接着以4m/s 水平速度离开平台，落至地面时，恰能无碰撞地沿圆弧切线从A 点切入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑.A 、B 为圆弧两端点,其连线水平.已知圆弧半径为2m ，人和车的总质量为200kg ，特技表演的全过程中，空气阻力不计.(计算中取g =10m/s 2
.求:
(1)从平台飞出到A 点，人和车运动的水平距离s . (2)从平台飞出到达A 点时速度大小及圆弧对应圆心角θ.
(3)若已知人和车运动到圆弧轨道最低点O 速度为6m/s,求此时人和车对轨道的压力.
试卷答案
1.AD
【详解】A ．选择整体为研究对象，则它们在竖直方向只受到重力与杆的支持力作用，由二力平衡可知，杆的支持力与整体的重力大小相等，即：
N =2Mg +mg
所以水平横杆对质量为M 的小球的支持力为1
2
Mg mg
，故A 正确；
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B ．对三个小球分别进行受力分析，如图：
由对称性可知，左右弹簧对C 的拉力大小相等，与合力的方向之间的夹角是30°，所以：
12cos30F mg ︒=
解得：
13
2cos303
mg F mg ︒=
=
故B 错误； C ．由胡克定律得：
11F kx =
连接质量为m 小球的轻弹簧的伸长量：
13
x =
故C 错误；
D ．A 球水平方向受到水平弹簧向左的
弹力与F 1的水平分力的作用，由受力平衡得：
213
cos 60F F =︒=
同理，对B 进行受力分析得：
213
cos 606
F F mg '=︒=
套在水平光滑横杆上的轻弹簧的形变量：
23F x k '=
= 故D 正确。

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2.C
【详解】以球为研究对象，分析受力情况：重力G 、测力计的拉力T 和AB 杆对球作用力F ，由平衡条件知，F 与G 、T 的合力大小相等、方向相反，作出力的合成图如图：
则有G 、T 的合力方向斜向右下方，测力计的示数逐渐减小，T 逐渐减小，根据向量加法可知G 、T 的合力方向与竖直方向的夹角逐渐减小，所以AB 杆对球的弹力方向斜向左上方，与竖直方向的夹角逐渐减小。

由牛顿第三定律可知球对杆的弹力方向斜向右下方，与竖直方向的夹角逐渐减小. A ．描述与分析不符，故A 错误. B ．描述与分析不符，故B 错误. C ．描述与分析相符，故C 正确. D ．描述与分析不符，故D 错误.
3.C
试题分析：设每个金属环的质量为m ，对整体分析，根据牛顿第二定律得，F-4mg=4ma ；隔离对环1分析，根据牛顿第二定律得，F-F 1-mg=ma ，解得F 1＝3
4
F ．故选C ． 考点：牛顿第二定律
【名师点睛】本题考查了牛顿第二定律的基本运用，知道四个金属环具有相同的加速度，运用整体法和隔离法进行求解，难度不大． 4.A
试题分析：物体受到的重力和桶壁的支持力充当向心力，因为在这两点支持力相等，所以重力和支持力的合力相等，故向心力相等，D 错误；根据牛顿第三定律可得A 处对筒的压力等于B 处对筒的压力，C 错误；根据公式2
F r
v m =可得半径越大，线速度越大，故A 处的线速度大于B 处的线速度，A 正确；根
据公式2F m r ω=可得半径越大，角速度越小，故A 处的角速度小于B 处的角速度，B 错误
【名师点睛】演员和摩托车受重力和支持力，靠重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力，根据合力
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提供向心力比较线速度、角速度的大小，根据平行四边形定则比较支持力的大小和合力的大小． 考点：考查了圆周运动实例分析 5.CD
【详解】
A ．根据万有引力提供向心力：
212
112
GM M M r L ω= 2
12222
GM M M r L
ω= 解得：
12
21
M r M r = 又因为v r ω=，所以：
1122212936
v r M v r M === 选项A 错误
B ．这两个黑洞共轴转动，角速度相等，故B 项错误。

C ．根据：
212112
24M M G M r L T π= 2
1212224M M G M r L T
π=
可得：
=2T 当12M M +不变时，L 减小，则T 减小，即随着甲、乙两个黑洞的间距缓慢减小，它们的运行周期也在减小，故C 正确。

D ．甲、乙两个黑洞做圆周运动向心力由他们两的万有引力提供，故大小相等方向相反，所以D 正确. 6.
（1）. 小车的质量 （2）. 小车所受的合外力 （3）. 质量不变的情况下，加速度
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与合外力成正比 （4）. C
试题分析：（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持小车的总质量不变，用钩码所受的重力大小作为小车所受合外力；（2）①在小车质量不变的条件下，加速度大小与所受的合外力大小成正比；
②设小车的质量为M ，钩码的质量为m ，由实验原理得：mg=Ma ，得，而实际上，
可见AB 段明显偏离直线是由于没有满足M ＞＞m 造成的．故C 正确． 考点：验证牛顿第二定律。

7. (1). F ′ (2). B (3). C (4). E (5). C 中应加上“记下两条细绳的方向” (6). E 中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O ”
试题分析：（1）实验中F 是由平行四边形得出的，而F′是通过实验方法得出的，其方向一定与橡皮筋的方向相同，由于实验过程不可 避免的存在误差，因此理论值和实验值存在一定的偏差，故答案为F '．
（2）在“验证力的平行四边形定则”的实验中，采用了“等效替代”法，B 正确（3）本实验为了验证力的平行四边形定则，采用的方法是作力的图示法，作出合力和理论值和实际值，然后进行比较，得出结果．所以，实验时，除记录弹簧秤的示数外，还要记下两条细绳的方向，以便确定两个拉力的方向，这样才能作出拉力的图示．步骤C 中未记下两条细绳的方向；步骤E 中未说明把橡皮条的结点拉到位置O ．
考点：“验证力的平行四边形定则”的实验 8.(1)3N ，0.05 (2)112 m ，水平向左
【详解】(1)设物体向右做匀减速直线运动的加速度为a 1，则由v t -图得：
212m/s a = ①
根据牛顿第二定律，有：
1F mg ma μ+= ②
设物体向左做匀加速直线运动的加速度为a 2，则由v t -图得：
221m/s a = ③
根据牛顿第二定律，有：
2F mg ma μ-= ④
答案第10页，总12页
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联立①②③④解得：3N F =，0.05μ= (2)前4s 的位移大小为：
2211111
s =24m=16m 22
a t =⨯⨯
方向向右；4s~20s 的位移大小为：
2222211
116m 128m 22
s a t =
=⨯⨯= 方向向左；所以20 s 内物体的位移为：
1216128m 112m s s s =-=-=-
负号表示物体在A 点左侧，即方向水平向左.
答：(1)力F 的大小为3N 和物体与水平面间的动摩擦因数0.05μ=； (2)20 s 内物体的位移为大小112m ，方向水平向左. 9.(1)0 ，50N (2)25N ，30N (3)7.5m/s 2
【详解】(1)小车匀速运动时，小球随之一起匀速运动，合力为零，斜面对小球的弹力大小为0，竖直方向上小车对小球的弹力等于小球重力，即：
510N 50N N mg ==⨯=
否则小球的合力不为零，不能做匀速运动.
(2)小车向右以加速度a 1=3m/s 2做匀加速直线运动时受力分析如图所示，有：
11sin N ma θ= 12cos N N mg θ+=
代入数据解得：N 1=25N ，N 2=30N
(3)要使小球相对于斜面向上运动，则小车对小球弹力为0，球只受重力和斜面的弹力，受力分析如图，有：
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2tan mg ma θ=
代入数据解得：
2223
tan 10m/s 7.5m/s 4
a g θ==⨯=
答：(1)小车向右匀速运动时，斜面对小球的弹力为0和小车对小球的弹力为50N
(2)小车向右以加速度3m/s 2
做匀加速直线运动，斜面和小车对小球的弹力大小分别是N 1=25N ，N 2=30N.
(3)小车至少以2
27.5m/s a =加速度向右运动才能使小球相对于斜面向上运动。

10.(1)1.6m (2)2m/s ，90° (3)5600N
【详解】(1)车做的是平抛运动，很据平抛运动的规律可得： 竖直方向上：
2212
H gt =
水平方向上：
2s vt =
可得：
220.8
4m 1.6m 10
H s v
g ⨯===. (2)摩托车落至A 点时其竖直方向的分速度：
24m/s y v gt ==
到达A 点时速度：
22
224442m/s A y v v v =+=+=
设摩托车落地时速度方向与水平方向的夹角为α，则：
答案第12页，总12页
4
tan 14
y v v
α=
=
= 即45α︒=，所以：
290θα︒==
(3)对摩托车受力分析可以知道，摩托车受到的指向圆心方向的合力作为圆周运动的向心力，所以有：
2
v N mg m R
'-=
当6m/s v '=时，计算得出5600N N =.
由牛顿第三定律可以知道人和车在最低点O 时对轨道的压力为5600 N. 答：(1)从平台飞出到A 点，人和车运动的水平距离 1.6m s =.
(2)从平台飞出到达A 点时速度A v =，圆弧对应圆心角90θ︒=. (3)当最低点O 速度为6m/s ，人和车对轨道的压力5600 N.。