山西大学附中2017届高三上学期期中考试物理试卷 含解析

2016—2017学年山西大学附中高三(上）期中物理试卷
一、单项选择题（共6小题,每题5分，共30分）
1．轿车的加速度大小是衡量轿车加速性能的一项重要指标，近年来，一些高级轿车的设计师在关注轿车加速度的同时,提出了一个新的概念，叫做“加速度的变化率”，用“加速度的变化率”这一新的概念来描述轿车加速度随时间变化的快慢．轿车的加速度变化率越小，乘坐轿车的人感觉越舒适．下面四个单位：中，适合做加速度变化率单位的是(）A．m/s B．m/s2C．m/s3D．m/s4
2．在地质、地震、勘探、气象和地球物理等领域的研究中,需要精确的重力加速度g值,g 值可由实验精确测定．近年来测g值的一种方法叫“对称自由下落法”，它是将测g值归于测长度和时间，以稳定的氦氖激光的波长为长度标准，用光学干涉的方法测距离,以铷原子钟或其他手段测时间，此方法能将g值测得很准．具体做法是：将真空长直管沿竖直方向放置,自其中的O点向上抛小球，从抛出小球至小球又落回抛出点的时间为T2；小球在运动过程中经过比O点高H的P点,小球离开P点至又回到P点所用的时间为T1．由T1、T2和H的值可求得g等于（)
A．B．
C．D．
3．如图所示，a、b两个小球穿在一根光滑的固定杆上，并且通过一条细绳跨过定滑轮连接．已知b球质量为m，杆与水平面成角θ，不计所有摩擦，重力加速度为g．当两球静止时,O a绳与杆的夹角也为θ，O b绳沿竖直方向，则下列说法正确的是(）
A．a可能受到2个力的作用B．b可能受到3个力的作用
C．绳子对a 的拉力等于mg D．a的重力为mgtanθ
4．某电视台举办了一期群众娱乐节目，其中有一个环节是让群众演员站在一个旋转较快的大平台边缘上，向大平台圆心处的球筐内投篮球．如果群众演员相对平台静止，则下面各俯视图中哪幅图中的篮球可能被投入球筐（图中箭头指向表示投篮方向)（）
A． B． C． D．
5．2016年2月11日，美国科学家宣布探测到引力波，证实了爱因斯坦100年前的预测，弥补了爱因斯坦广义相对论中最后一块缺失的“拼图”．双星的运动是产生引力波的来源之一，假设宇宙中有一双星系统由a、b两颗星体组成，这两颗星绕它们连线的某一点在万
有引力作用下作匀速圆周运动,测得a星的周期为T,a、b两颗星的距离为l、a、b两颗星的轨道半径之差为△r（a星的轨道半径大于b星的），则（)
A．b星的周期为T
B．a星的线速度大小为
C．a、b两颗星的半径之比为
D．a、b两颗星的质量之比为
6．在如图a所示,在水平路段AB上有一质量为lxl03kg的汽车，正以l0m/s的速度向右匀速行驶,汽车前方的水平路段BC因粗糙程度不同引起阻力变化，汽车通过整个ABC路段的v﹣t图象如图b所示，t=15s时汽车刚好到达C点，并且已作匀速直线运动，速度大小为5m/s．运动过程中汽车发动机的输出功率保持不变，假设汽车在AB路段上运动时所受的恒定阻力为F f=2000N,下列说法正确的是（）
A．汽车在AB、BC段发动机的额定功率不变都是l×l04W
B．汽车在BC段牵引力增大，所以汽车在BC段的加速度逐渐增大
C．由题给条件不能求出汽车在BC段前进的距离
D．由题所给条件可以求出汽车在8m/s时加速度的大小
二、多项选择题（共5小题，每题6分,共30分．全选对得6分，漏选得3分，选错或不选得0分．）
7．（6分)如图所示，在光滑水平面上，用弹簧水平连接一斜面体，弹簧的另一端固定在墙上,一人站在斜面上，系统静止不动，然后人沿斜面加速上升,则(）
A．系统静止时弹簧处于压缩状态
B．系统静止时斜面体共受到4个力作用
C．人加速时弹簧伸长
D．人加速时斜面体对地面的压力变大
8．(6分）质量为m的物体，在F1、F2、F3三个共点力的作用下做匀速直线运动,保持F1、F2不变，仅将F3的方向改变90°(大小不变）后，物体可能做（)
A．加速度大小为的匀变速直线运动
B．加速度大小为的匀变速直线运动
C．匀速圆周运动
D．加速度大小为的匀变速曲线运动
9．(6分)如图甲所示，在倾角为θ的光滑斜面上，有一个质量为m的物体在沿斜面方向的力F的作用下由静止开始运动，物体的机械能E随位移x的变化关系如图乙所示．其中0~x1过程的图线是曲线，x1～x2过程的图线为平行于x轴的直线，则下列说法中正确的是（）
A．物体在沿斜面向下运动
B．在0~x1过程中,物体的加速度一直增大
C．在0～x2过程中,物体先减速再匀速
D．在x1～x2过程中，物体的加速度为gsinθ
10．（6分）如图所示，BC是半径为R=1m的竖直面内的圆弧轨道，轨道末端C在圆心O的正下方,∠BOC=60°,将质量为m=1Kg的小球，从与O等高的A点水平抛出，小球恰好从B点沿圆弧切线方向进入圆轨道，由于小球与圆弧之间有摩擦,能够使小球从B到C做匀速圆周运动．重力加速度大小为g=10m/s2．则下列说法正确的是（）
A．从B到C,小球与轨道之间的动摩擦因数可能保持不变
B．从B到C，小球克服摩擦力做功为5J
C．A、B两点间的距离为m
D．小球从B到C的全过程中，小球对轨道的压力不变
11．(6分）在倾角为θ的光滑固定斜面上有两个用轻弹簧连接的物块A和B,它们的质量分别为m和2m，弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板，系统处于静止状态．现用一沿斜面方向的恒力拉物块A使之沿斜面向上运动，当B刚离开C时，A的速度为v,加速度为a,且方向沿斜面向上．设弹簧始终处于弹性限度内,重力加速度为g，则（）
A．当B刚离开C时，A发生的位移大小为
B．从静止到B刚离开C的过程中，物块A克服重力做功为
C．B刚离开C时，恒力对A做功的功率为（2mgsinθ+ma）v
D．当A的速度达到最大时，B的加速度大小为
三、实验题(每空2分，共6分）
12．（2分）用如图所示的装置可做以下几个相关的实验：探究小车速度随时间变化的规律,探究加速度与力、质量的关系，探究恒力做功与动能改变的关系．其操作过程中下列说法正确的是（）
A．探究小车速度随时间变化的规律，可以不用调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力
B．探究加速度与力、质量的关系，需要使牵引小车的细线与长木板保持平行
C．探究恒力做功与动能改变的关系，平衡摩擦力时必须将托盘和砝码通过细线挂在小车上
D．探究加速度与力、质量的关系，增减托盘中砝码时,需要重新调节木板倾斜度
13．(4分)利用如图1实验装置探究重锤下落过程中重力势能与动能的转化问题．
①图2为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一点．分别测出若干连续点A、B、C…与O点之间的距离h1、h2、h3…．已知打点计时器的打点周期为T，重锤质量为m,重力加速度为g，可得重锤下落到B点时的速度大小为．
②取打下O点时重锤的重力势能为零，计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能
E k和重力势能E p．建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示E k和E p，根据以上数据在图3中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ．已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k1=2.94J/m，请计算图线Ⅱ的斜率k2=
J/m(保留3位有效数字)．重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为（用k1和k2表示）．
四、计算题（共3题,共31分)
14．（9分)避险车道是避免恶性交通事故的重要设施,由制动坡床和防撞设施等组成，如图竖直平面内，制动坡床视为水平面夹角为θ的斜面．一辆长12m的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床,当车速为23m/s时，车尾位于制动坡床的低端，货物开始在车厢内向车头滑动,当货物在车厢内滑动了4m时，车头距制动坡床顶端38m，再过一段时间，货车停止．已知货车质量是货物质量的4倍,货物与车厢间的动摩擦因数为0。

4；货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和货物总重的0.44倍．货物与货车分别视为小滑块和平板，取cosθ=1，sinθ=0。

1,g=10m/s2．求:
（1）货物在车厢内滑动时加速度的大小和方向；
（2)制动坡床的长度．
15．(12分)如图所示,半径为、质量为m的小球用两根不可伸长的轻绳a、b连接，两
轻绳的另一端系在一根竖直杆的A、B两点上，A、B两点相距为l，当两轻绳伸直后，A、B两点到球心的距离均为l．当竖直杆以自己为轴匀速转动并达到稳定时（轻绳a、b与杆在同一竖直平面内）．求：
(1）竖直杆角速度ω为多大时,小球恰好离开竖直杆．
（2)竖直杆角速度ω为多大时，b绳恰要拉直
（3）求轻绳a的张力F a与竖直杆转动的角速度ω之间的关系．
16．（13分）某工厂车间通过图示装置把货物运送到二楼仓库，AB为水平传送带,CD 为倾角θ=37°、长s=3m的倾斜轨道,AB与CD通过长度忽略不计的圆弧轨道平滑连接，DE 为半径r=0。

4m的光滑圆弧轨道，CD与DE在D点相切，OE为竖直半径，FG为二楼仓库地面（足够长且与E点在同一高度)，所有轨道在同一竖直平面内．当传送带以恒定速率
v=10m/s运行时,把一质量m=50kg的货物(可视为质点）由静止放入传送带的A端，货物恰好能滑入二楼仓库,已知货物与传送带、倾斜轨道及二楼仓库地面间的动摩擦因素均为μ=0。

2，取g=10m/s2，sin37°=0。

6，cos37°=0。

8．求：
（1）货物在二楼仓库地面滑行的距离；
(2)传送带把货物从A端运送到B端过程中因摩擦而产生的内能．
2016—2017学年山西大学附中高三（上）期中物理
试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题（共6小题，每题5分，共30分）
1．轿车的加速度大小是衡量轿车加速性能的一项重要指标，近年来，一些高级轿车的设计师在关注轿车加速度的同时，提出了一个新的概念，叫做“加速度的变化率”，用“加速度的变化率”这一新的概念来描述轿车加速度随时间变化的快慢．轿车的加速度变化率越小，乘坐轿车的人感觉越舒适．下面四个单位：中，适合做加速度变化率单位的是(）A．m/s B．m/s2C．m/s3D．m/s4
【考点】力学单位制;加速度．
【分析】物理公式在确定物理量的数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系．因此物理学中选定七个物理量的单位作为基本单位，根据物理公式中其他物理量和这几个物理量的关系,推导出其他物理量的单位．这些推导出来的单位叫做导出单位．基本单位和导出单位一起组成了单位制．
在力学中，选定长度、质量和时间这三个物理量的单位作为基本单位，就可以导出其余的物理量的单位．选定这三个物理量的不同单位，可以组成不同的力学单位制．在国际单位制（SI）中，取m（长度单位）、kg（质量单位)、s（时间单位）作为基本单位．
【解答】解:速度=，故速度单位为：米/秒;
速度变化=末速度﹣初速度，故速度变化量单位为：米/秒;
速度变化率=，故速度变化率单位为：米/秒2；
加速度变化率=,故加速度变化率单位为：米/秒3；
故选：C．
【点评】本题关键是明确力学单位制的概念以及基本单位和导出单位的关系，同时要分清速度、速度变化量、速度变化率加速度变化率的区别．
2．在地质、地震、勘探、气象和地球物理等领域的研究中，需要精确的重力加速度g 值，g值可由实验精确测定．近年来测g值的一种方法叫“对称自由下落法”,它是将测g值归于测长度和时间,以稳定的氦氖激光的波长为长度标准，用光学干涉的方法测距离,以铷原子钟或其他手段测时间，此方法能将g值测得很准．具体做法是：将真空长直管沿竖直方向放置，自其中的O点向上抛小球，从抛出小球至小球又落回抛出点的时间为T2；小球在运动过程中经过比O点高H的P点，小球离开P点至又回到P点所用的时间为T1．由T1、T2和H的值可求得g等于（）
A．B．
C．D．
【考点】匀变速直线运动规律的综合运用．
【专题】直线运动规律专题．
【分析】根据竖直上抛运动的对称性,求出小球从O点和P点到达最高点的时间,根据速度时间公式求出O和P点的速度，结合平均速度推论，抓住OP间的距离求出g值的大小．【解答】解：从抛出小球至小球又落回抛出点的时间为T2，根据竖直上抛运动的对称性，
知小球到达最高点的时间为，根据速度时间公式得,O点的速度，
小球在运动过程中经过比O点高H的P点,小球离开P点至又回到P点所用的时间为T1．同
理知小球从P点到达最高点的时间为，根据速度时间公式得,P点的速度，
根据平均速度推论知，H=，
解得g=．
故选：C．
【点评】对称自由落体法实际上利用了竖直上抛运动的对称性，所以解决本题的关键是将整个运动分解成向上的匀减速运动和向下匀加速运动，利用下降阶段即自由落体运动阶段解题．
3．如图所示,a、b两个小球穿在一根光滑的固定杆上，并且通过一条细绳跨过定滑轮连接．已知b球质量为m,杆与水平面成角θ，不计所有摩擦，重力加速度为g．当两球静止时，O a绳与杆的夹角也为θ，O b绳沿竖直方向，则下列说法正确的是（)
A．a可能受到2个力的作用B．b可能受到3个力的作用
C．绳子对a 的拉力等于mg D．a的重力为mgtanθ
【考点】共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．
【专题】定性思想；推理法;共点力作用下物体平衡专题．
【分析】分别对ab两球分析,运用合成法，用T表示出ab两球的重力，同一根绳子上的拉力相等，即绳子ab两球的拉力是相等的，根据正弦定理列式求解．
【解答】解：A、对a球受力分析可知，a受到重力，绳子的拉力以及杆对a球的弹力，三个力的合力为零，故A错误；
B、对b球受力分析可知，b受到重力，绳子的拉力，两个力合力为零，杆子对b球没有弹力，否则b不能平衡，故B错误；
C、由于b受到重力和绳子拉力处于平衡状态，则绳子拉力T=mg，同一根绳子上的拉力相等，故绳子对a的拉力等于mg，故C正确;
D、分别对AB两球分析，运用合成法，如图，
根据正弦定理列式得：
解得：,故D错误．
故选：C
【点评】本题考查了隔离法对两个物体的受力分析,关键是抓住同一根绳子上的拉力处处相等结合几何关系将两个小球的重力联系起来．
4．某电视台举办了一期群众娱乐节目,其中有一个环节是让群众演员站在一个旋转较快的大平台边缘上，向大平台圆心处的球筐内投篮球．如果群众演员相对平台静止，则下面各俯视图中哪幅图中的篮球可能被投入球筐（图中箭头指向表示投篮方向）（）
A． B． C． D．
【考点】运动的合成和分解．
【专题】定性思想；推理法；运动的合成和分解专题．
【分析】球参与了沿圆周切线方向运动和出手方向的运动，根据平行四边形定则确定合速度的方向，从而确定篮球能否被投入球框．
【解答】解：当沿圆周切线方向的速度和出手速度的合速度沿篮筐方向，球就会被投入篮筐．故C正确，A、B、D错误．
故选:C．
【点评】解决本题的关键知道球参与了两个方向的运动,通过平行四边形定则进行判断，注意圆周运动某点的切线方向即为线速度的方向．
5．2016年2月11日,美国科学家宣布探测到引力波,证实了爱因斯坦100年前的预测，弥补了爱因斯坦广义相对论中最后一块缺失的“拼图”．双星的运动是产生引力波的来源之一,假设宇宙中有一双星系统由a、b两颗星体组成,这两颗星绕它们连线的某一点在万有引力作
用下作匀速圆周运动,测得a星的周期为T,a、b两颗星的距离为l、a、b两颗星的轨道半径之差为△r（a星的轨道半径大于b星的），则(）
A．b星的周期为T
B．a星的线速度大小为
C．a、b两颗星的半径之比为
D．a、b两颗星的质量之比为
【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系．
【专题】定性思想；推理法；人造卫星问题．
【分析】双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度的大小相等，周期相等，根据向心力的关系求出转动的半径之比，从而得出线速度大小之比，根据向心力相等求出质量关系．
【解答】解:A、双星系统靠相互间的万有引力提供向心力,角速度大小相等，则周期相等，所以b星的周期为T，故A错误；
B、根据题意可知，r a+r b=l，r a﹣r b=△r，
解得：,，则a星的线速度大小，，故B正确，C错误;
D、双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度大小相等，向心力大小相等，则有：
解得：，故D错误．
故选：B
【点评】解决本题的关键知道双星系统的特点，角速度大小相等,向心力大小相等，难度适中．
6．在如图a所示，在水平路段AB上有一质量为lxl03kg的汽车，正以l0m/s的速度向右匀速行驶，汽车前方的水平路段BC因粗糙程度不同引起阻力变化，汽车通过整个ABC 路段的v﹣t图象如图b所示，t=15s时汽车刚好到达C点，并且已作匀速直线运动，速度大小为5m/s．运动过程中汽车发动机的输出功率保持不变，假设汽车在AB路段上运动时所受的恒定阻力为F f=2000N，下列说法正确的是(）
A．汽车在AB、BC段发动机的额定功率不变都是l×l04W
B．汽车在BC段牵引力增大，所以汽车在BC段的加速度逐渐增大
C．由题给条件不能求出汽车在BC段前进的距离
D．由题所给条件可以求出汽车在8m/s时加速度的大小
【考点】牛顿第二定律；匀变速直线运动的位移与时间的关系；功率、平均功率和瞬时功率．
【专题】定性思想；推理法；牛顿运动定律综合专题．
【分析】根据匀速运动时的牵引力和速度求出发动机的额定功率；抓住P不变，结合速度的变化得出牵引力的变化，根据牛顿第二定律得出加速度的变化．根据输出功率和BC 段的末速度求出阻力的大小，根据动能定理得出汽车在BC段前进的距离．根据P=Fv求出汽车的牵引力，根据牛顿第二定律得出加速度．
【解答】解：A、汽车发动机的输出功率不变，根据P=Fv知，额定功率
P=W，故A错误．
B、在BC段,输出功率不变，速度减小,根据P=Fv知，牵引力增大,根据牛顿第二定律知，
a=,则加速度减小，故B错误．
C、根据动能定理知，Pt﹣,在BC段的阻力，可以根据P=f2v2求出，
则结合动能定理可以求出汽车在BC段前进的距离．故C错误．
D、根据P=Fv可以求出速度为8m/s时的牵引力,结合牛顿第二定律求出加速度的大小，故D正确．
故选：D．
【点评】本题首先要根据速度图象分析汽车的运动情况，抓住汽车的功率一定这个条件，掌握功率公式P=Fv，即可由图象读出速度，求解牵引力和阻力．
二、多项选择题（共5小题,每题6分,共30分．全选对得6分，漏选得3分，选错或不选得0分．）
7．（6分）如图所示,在光滑水平面上，用弹簧水平连接一斜面体,弹簧的另一端固定在墙上，一人站在斜面上，系统静止不动，然后人沿斜面加速上升，则（）
A．系统静止时弹簧处于压缩状态
B．系统静止时斜面体共受到4个力作用
C．人加速时弹簧伸长
D．人加速时斜面体对地面的压力变大
【考点】牛顿第二定律；物体的弹性和弹力．
【专题】应用题；定性思想；推理法;牛顿运动定律综合专题．
【分析】系统静止时，系统受力平衡，对系统整体进行受力分析可知,弹簧没有弹力，对斜面进行受力分析可知斜面的受力情况,对斜面与人整体分析,整体有沿斜面向上的加速度，可以在直角坐标系中分解成水平向右和竖直向上的分量，水平方向外力只有弹簧可以提供,进而判断弹簧处于伸长还是压缩状态；由此分析竖直方向地面的压力．【解答】解：A、系统静止时，系统受力平衡，水平方向不受力，弹簧弹力等于零，弹簧处于原长，故A错误
B、系统静止时斜面受到4个力的作用，人对斜面的压力（垂直斜面向下）,对斜面的摩擦力（沿斜面向下），地面对斜面的支持力（竖直向上），斜面的重力（竖直向下），故B正确；
CD、对斜面与人整体分析，整体有沿斜面向上的加速度，可以在直角坐标系中分解成水平向右和竖直向上的分量，水平方向外力只有弹簧可以提供,竖直方向由地面提供，所以弹簧处于伸长状态，地面的压力增大，故C、D正确．
故选：BCD．
【点评】本题主要是考查了牛顿第二定律的知识；利用牛顿第二定律答题时的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、进行正交分解、在坐标轴上利用牛顿第二定律建立方程进行解答；注意整体法和隔离法的应用．
8．(6分）质量为m的物体,在F1、F2、F3三个共点力的作用下做匀速直线运动，保持F1、F2不变，仅将F3的方向改变90°（大小不变）后，物体可能做（）
A．加速度大小为的匀变速直线运动
B．加速度大小为的匀变速直线运动
C．匀速圆周运动
D．加速度大小为的匀变速曲线运动
【考点】牛顿第二定律；力的合成与分解的运用．
【专题】定性思想；推理法；牛顿运动定律综合专题．
【分析】根据受力方向的变化，明确合力的变化，同时明确当物体受到的合外力恒定时,若物体受到的合力与初速度不共线时，物体做曲线运动;若合力与初速度共线，物体做直线运动．
【解答】解:物体在F1、F2、F3三个共点力作用下做匀速直线运动，三力平衡，必有F3与F1、F2的合力等大反向,当F3大小不变，方向改变90°时，F1、F2的合力大小仍为F3，方向
=F3，由牛顿第二定律可知,与改变方向后的F3夹角为90°,由力的合成规律可知,合力F
合
加速度a==；
由于不知原速度方向，故力改变后的初速度方向与F合的方向间的关系未知，如果加速度与速度共线，则物体做直线运动；而与速度方向不共线时，物体做变速曲线运动，故BD 正确,AC错误．
故选：BD．
【点评】本题关键先根据平衡条件得出力F3变向后的合力大小和方向，然后根据牛顿第二定律求解加速度，根据曲线运动的条件判断物体的运动性质，注意本题中存在的多种可能性要全面考虑．
9．（6分）如图甲所示，在倾角为θ的光滑斜面上，有一个质量为m的物体在沿斜面方向的力F的作用下由静止开始运动，物体的机械能E随位移x的变化关系如图乙所示．其中0～x1过程的图线是曲线，x1～x2过程的图线为平行于x轴的直线，则下列说法中正确的是(）
A．物体在沿斜面向下运动
B．在0~x1过程中,物体的加速度一直增大
C．在0～x2过程中,物体先减速再匀速
D．在x1~x2过程中，物体的加速度为gsinθ
【考点】功能关系;牛顿第二定律．
【专题】比较思想；图析法;功能关系能量守恒定律．
【分析】根据功能关系:除重力以外其它力所做的功等于机械能的增量，在0~x1过程中物体机械能在减小,知拉力在做负功，从而确定出物体的运动方向．机械能与位移图线的斜率表示拉力．当机械能守恒时,拉力等于零,通过拉力的变化判断其加速度的变化．【解答】解:A、在0~x1过程中物体机械能在减小，知拉力在做负功，拉力方向向上，所以位移方向向下，故物体在沿斜面向下运动，故A正确；
B、根据功能关系得：△E=F•△x,得F=，则知图线的斜率表示拉力,在0～x1过程中图线的斜率逐渐减小到零，知物体的拉力逐渐减小到零．根据a=，可知，加速
度一直增大，故B正确;
C、在0～x1过程中，加速度的方向与速度方向相同，都沿斜面向下，所以物体做加速运动．x1~x2过程中，F=0,物体做匀加速运动,故C错误；
D、在x1~x2过程中,拉力F=0，机械能守恒，此时加速度为a==gsinθ，故D正确．
故选：ABD．
【点评】解决本题的关键通过图线的斜率确定出拉力的变化，然后根据牛顿第二定律判断出加速度的方向，根据加速度方向和速度的方向关系知道物体的运动规律．。