甘肃省张掖二中高三上学期10月月考物理试题(奥班)

张掖二中2012—2013学年度高三月考试卷(10月)
高三物理（奥班）
（满分100分，答题时间100分钟）
第I 卷（共44分，答在答题卡上）
一、选择题（本大题共11小题，每小题4分,共44分。

每小题给出的四个选项中，至少有一个是正确的。

每一小题全选对的得4分；选对但不全的得2分；有选错或不选的，得0分） 1．A 、B 两木块重分别为30N 和90N ，用细线绕过滑轮连结在一起并叠放在水平桌面上.A 与B 、 B 与桌面C 之间的动摩擦因数均为0.3.当对滑轮施以水平力F=30N 时，则( ) A. A 对B 的摩擦力为15N B. A 对B 的摩擦力为9N C. B 对C 的摩擦力为27N D. B 对C 的摩擦力为36N
2．一木块由A 点自静止开始下滑，沿ACEB 运动且到达B 点时恰好静止，设动摩擦因数μ处 处相同，转角处撞击不计，测得AB 两点连线与水平夹角为θ，则木块与接触面间μ为 ( )
A. cotθ
B. tanθ
C. cosθ
D. sinθ
3．一航天飞机绕地球作匀速圆周运动，航天飞机上一机械手将物体相对航天飞机无初速地释放
于机外，则此物体将 ( ) A. 做自由落体运动落向地球 B. 做平抛运动 C. 沿轨道切线方向做匀速直线运动 D. 仍沿圆轨道与航天飞机同步运动
4．如图所示，几条足够长的光滑直轨道与水平面成不同角度，从P 点以大小不同的初速度沿各轨道发射小球，若各小球恰好在相同的时间内达到各自的最高点，则各小球最高点的位置( ) A. 在同一水平线上 B. 在同一竖直线上 C. 在同一圆周上
D. 在同一抛物线上
5．“神舟”五号飞船升空后，进入距地面近地点高度约200km 、远地点高度约343km 的椭圆轨道
上运行，飞行5圈后进行变轨，随后在距地面343km 的圆形轨道 上做匀速圆周运动(如图所示)。

飞船由椭圆轨道运行变轨到圆形轨 道运行后 ( )
A. 周期变长，机械能增加
B. 周期变短，机械能增加
C. 周期变长，机械能减小
D. 周期变短，机械能减小
6．地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周运动，所受的向心力为F 1，向心加速度为a 1，线
速度为v 1，角速度为ω1，绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略）所受的向心力为F 2，向心加速度为a 2,线速度为v 2，角速度为ω2；地球同步卫星所受的向心力为F 3
，
C A B
D E
P
向心加速度为a 3,线速度为v 3，角速度为ω3；地球表面重力加速度为g ，第一宇宙速度为v ，假设三者质量相等，则( ） A. F 2＞F 1＞F 3
B. a 1＞a 2=g ＞a 3
C. v 1=v 2=v ＞v 3
D. ω1=ω3＜ω2 7．质量为2×103kg 的汽车发动机额定功率为80kW ，若汽车在平直公路上行驶所受阻力大小恒为 4×103N ，那么 ( )
A. 汽车在公路上的最大行驶速度为20m/s
B. 汽车以额定功率启动，当汽车的速度为5m/s 时，加速度为6m/s 2
C. 汽车以2m/s 2的加速度做匀加速运动后第2s 末发动机的实际功率为32kW
D. 汽车做C 中匀加速运动所能维持的时间为5s
8．滑块以速率v 1靠惯性沿固定斜面由底端向上运动，当它回到出发点时速率为v 2，且v 2< v 1，若滑块向上运动的位移中点为A ，取斜面底端重力势能为零，则( ) A. 上升时机械能减小，下降时机械能增大 B. 上升时机械能减小，下降时机械能也减小
C. 上升过程中动能和势能相等的位置在A 点上方
D. 上升过程中动能和势能相等的位置在A 点下方
9．如图所示，质量为M 的小车，上面站着一个质量为m 的人，以v 0的速度在光滑的水平面上前进.现在人用相对于小车为u 的速度水平向后跳出去，车速增加v ∆，则下列的计算式正确的是( )
A. Mv 0 – mu = M (v 0 +v ∆)
B. (M + m ) v 0 = M (v 0 +v ∆) – mu
C. 0 = M v ∆– m (u –v ∆)
D. (M + m ) v ∆= mu
10．如右图所示，光滑水平面上小球A 和B 向同一方向运动，设向右为正方向，已知两小球
的质量和运动速度分别为m A =3 kg 、m B =2 kg 和v A =4 m/s 、v B =2 m/s 。

则两将发生碰撞，碰撞后两球的速度可能是 ( ) A. v′A =3 m/s 、v′ B = 3.5 m/s B. v′A =3.2 m/s 、v′ B = 3.2 m/s C. v′A =－2 m/s 、v′ B = 11 m/s D . v′A =5 m/s 、v′ B = 0.5 m/s
11．如图所示，在足够大的光滑水平面上放有两质量相等的物块A 和B ，其中A 物块连接一个
轻弹簧并处于静止状态，B 物体以初速度0v 向着A 物块运动。

当物块与弹簧作用时，两物
块在同一条直线上运动。

请识别关于B 物块与弹簧作用过程中，两物块的t v -图象正确的
是( )
第Ⅱ卷(共56分，答在答题纸上)
二、填空题（本大题共2小题，14分）
12．某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V 、50Hz 的打点计时器打出的一条无漏点的纸
带，如图所示，O 点为重锤下落的起点，选取的计数点为A 、B 、C 、D ，各计数点到O 点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.800m/s 2，若重锤质量为1.000kg 。

（保留三位小数）
①打点计时器打出B 点时，重锤下落的速度v B = m/s ，重锤的动能E kB = J 。

②从开始下落算起，打点计时器打B 点时，重锤的重力势能减小量为 J 。

③根据纸带提供的数据，重锤从静止开始到打出B 点的过程中，得到的结论是 。

13．有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长(估计重一吨左右).一位同学想用一个卷尺粗
略测定它的质量,他进行了如下操作:他将船平行码头自由停泊,在岸上记下船尾的位置，然后
轻轻从船尾上船.走到船头后下船,用卷尺测出几个距离，他自身的质量为m 。

请你回答下列
问题：
（1）该同学是根据________
定律来估测小船质量的；
（2）要求该同学测出的距离分别是________（先用文字说明，再给每一个距离赋于一个字母）
（3）所测渔船的质量M =________（表达式）. 三．计算题（本大题有3个小题，共32分，要求写出必要的文字说明，表达式和重要演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不得分） 14．（10分）从地面上发射质量为m 的导弹，导弹的喷气发动机可产生恒定的推力，推力大小F =3mg ，使导弹沿与水平方向成︒=30α角的方向匀加速直线飞行，经过时间t 后，遥控导弹的发动机保持推力的大小不变，将推力的方向逆时针转动120°，又经过时间t 2
1
，关闭发
动机．问再经过多长时间导弹落回地面，落地点离发射点多远（不计空气的阻力和导弹本身质量的变化）． 15．（10分）如图所示，质量为M 的小车静止在光滑的水平地面上，质量为m 的小滑块在电动机的牵引下，以恒定的速度向前运动。

现让小滑块滑到小车上，经过一段时间后，m 与M 处于相对静止。

设
整个牵引过程中小滑块的速度始终保持为v 不变，它与小车之间的动摩擦因素为μ。

求（1）从小滑块滑到小车上开始到与小车相对静止这段时间里，小车的位移是多少？ （2）电动机的牵引力做的功是多少？ 16．（12分）有一倾角为θ的斜面，其底端固定一挡板M ，另有三个木块A 、B 和c ，它们的质量
分别为A m =B m =m, C m =3m ，它们与斜面间的动摩擦因数都相同.其中木块A 连接一轻弹簧放于斜面上，并通过轻弹簧与挡板M 相连，如图所示.开始时，木块A 静止在P 处，弹簧处于自然伸长状态.木块B 在Q 点以初速度0v )向下运动，P 、Q 间的距离为L.已知木块B 在下滑过程中做匀速直线运动,与木块A 相撞后立刻一起向下运动，但不粘连，它们到达一个最低点后又向上运动，
木块B 向上运动恰好能回到Q 点.若木块A 仍静止于P 点，木块C 从Q 点开始以初速度03
v 向下运动，经历同样过程，最后木块C 停在斜面上的R 点，求P 、R 间的距离L’的大小.
四、选做题（10分）：请考生在第17（A ）、17（B ）、17（C ）三题中任选一题做答，如果多做，则按所做的第一题计分。

做答时将解答过程写在所选题的答题框内，答错位置无效。

计算请写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

17．（A ）如图所示,质量为M =20 kg 的平板车静止在光滑的水平面上。

车上最左端停放着质量为m =5kg 的电动小车,电动小车与平板车上的挡板相距L =5 m.电动小车由静止开始向右做匀加速运动,经时间t =2s 电动车与挡板相碰,问: ① 碰撞前瞬间两车的速度大小各为多少?
② 若碰撞过程中无机械能损失,且碰后立即关闭电动小车电源并刹车,使电动小车只能在平板车上滑动.要使电动小车不脱离平板车,它们之间的动摩擦因数至少多大?
17．（B ）如图所示，光滑水平面上有A 、B 、C 三个物块，其质量分别为m A = 2.0kg ，m B = 1.0kg ，m C = 1.0kg.现用一轻弹簧将A 、B 两物块连接，并用力缓慢压缩弹簧使A 、B 两物块靠近，此过程外力做108J （弹簧仍处于弹性限度内），然后同时释放A 、B ，弹簧开始逐渐变长，当弹簧刚好恢复原长时，C 恰以4m/s 的速度迎面与B 发生碰撞并粘连在一起.求： （1）弹簧刚好恢复原长时（B 与C 碰撞前）A 和B 物块速度的大小.
（2）当弹簧第二次被压缩时，弹簧具有的最大弹性势能.
17．(C ) 如图所示，光滑水平面上有一质量M=4.0kg 的带有圆弧轨道的平板车，车的上表面是一段长L=1.0m 的粗糙水平轨道，水平轨道左侧连一半径R=0.25m 的
4
1
光滑圆弧轨道，圆弧轨道与水平轨道在O′点相切。

车右端固定一个尺寸可以忽略、处于锁定状态的压缩弹簧，一质量m=1.0kg 的小物块紧靠弹簧放置，小物块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.5。

整个装置处于静止状态，现将弹簧解除锁定，小物块被弹出，恰能到达圆弧轨道的最高点A 。

取g=10m/2，求：
(1) 小物块到达A 点时，平板车的速度大小
(2) 解除锁定前弹簧的弹性势能；
(3) 小物块第二次经过O′点时的速度大小；
(4) 小物块与车最终相对静止时，它距O′点的距离。

张掖二中2012—2013学年度高三月考试卷(10月)
二、填空题（本大题共2小题，14分）
12．① v B = m/s E kB = J
② J
③ 13．（1）
（2） （3）M =
三．计算题（本大题有3个小题，共32分，要求写出必要的文字说明，表达式和重要演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不得分） 14．（10分）
15．（10分）Array
16．（12分）
则按所做的第一题计分。

做答时将解答过程写在所选题的答题框内，答错位置无效。

计算请
写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

17．（A）
17．（B）
17．(C )
张掖二中2012—2013学年度高三月考试卷(10月)
高三物理（奥班）答案
1B 2B 3D 4C 5A 6D 7 ABCD 8BC 9C D 10AB 11D
12. ①1.175， 0.690， ②0.691， ③在误差允许的范围内机械能守恒。

13. (1)动量守恒 (2)船长L 和船后退距离l (3)M =
l
l L m )
(- 14. 开始时导弹做匀加速直线运动，受力分析如下图甲所示：
y 方向：3mg sin β– mg cos 30°= 0 所以β= 30° x 方向：3mg cos β– mg sin 30°= ma 1 所以a 1 = g
经过时间t ，导弹的速度v = a 1t = gt ，斜向上运动的距离s 1 =
2
2
1gt ． 此时将推力逆时针旋转120°，推力F 将水平向左，导弹的受力分析如图乙所示，
显然F 合 = – 2mg = ma 2，所以a 2 = – 2g ，再经过时间2
t
，导弹速度正好减为零，
同时斜向上运动的距离s 2 =4
22
22gt a v =-- 此时关闭发动机，导弹将从静止自由下落，故导弹落地点距发射点的距离为
L = (s 1 + s 2) cos 2833gt =
α 再由(s 1 + s 2) cos α=2
2
1自gt 得t 自 =t 23．
15. 根据能量守恒牵引力做功 = 小车动能 + 摩擦产生热能 f = mgv E(M)=Mu 2/2
在小车和木块达到相对静止这段时间内：小车运动距离：S1 = (0 + u)t / 2
木块运动距离：S2 = ut 对小车用动量定理：ft = Mu =>t = Mu / mgv =>S2 - S1 = Mu 2 / 2mgv 内能：W = f(S2 - S1) = Mu 2 / 2 =>W(牵引力) = W + E(M) = Mu 2 16. 木块B 下滑做匀速直线运动，有sin cos mg mg θμθ=
B 和A 相撞前后，总动量守恒，012mv mv =，所以0
12
v v =
设两木块向下压缩弹簧的最大长度为s ，两木块被弹簧弹回到P 点时的速度为2v ，则
2212
1
12cos 22222
mg s mv mv μθ⋅=⋅-⋅ 两木块在P 点处分开后，木块B 上滑到Q 点的过程：2
21(sin cos )2
mg mg L mv θμθ+= 木块C 与A
碰撞前后，总动量守恒，则'01343
m v mgv ⋅
=
，所以'104v = 设木块C 和A 压缩弹簧的最大氐度为S’，两木块被弹簧弹回到P 点时的速度为'
2v ，则
'2'2
22
114cos 2'4422
mg s mv mv μθ⋅=⋅- 木块C 与A 在P 点处分开后，木块C 上滑到R 点的过程：'2
2
1(3sin 3cos )'32
mg mg L mv θμθ+=⋅ 在木块压缩弹簧的过程中，重力对木块所做的功与摩擦力对木块所做的功大小相等，因此弹簧被压缩而具有的最大弹性势能等于开始压缩弹簧时两木块的总动能。

因此，木块B 和A
压缩弹簧的初动能22
110
11224
k E mv mv =
⋅=，木块C 与A 压缩弹簧的初动能
2
2210
114'24
k E mv mv =⋅=，即1k E =2k E 因此，弹簧前后两次的最大压缩量相等，即s=s’ 综上，得20
'32sin v L L g θ
=-
17. (A ） ①设两车从静止到碰撞前瞬间,平板车相对地发生的位移为x ,则电动小车相对地发生的
位移为L- x. 由动量守恒定律,有:m L-x t - M x
t = 0 解得x =1 m 设碰前电动小车、平板车的速度分别为V 1、V 2,因两车在碰前均做初速度为零的匀加速直线
运动,由平均速度公式:V ——= S t = V 2 V 1=2× L-x t =…= 4 m/s V 2=2× x
t =… = 1 m/s ② 因碰撞过程中系统动量守恒且无机械能损失,说明两车碰后分别以原速度大小沿相反方
向运动.欲使电动车不脱离平板车,由能量守恒定律可知:12mV 12 + 12MV 2
2
≤ µmgL
代入已知数据,可得:µ ≥0.2 17.（B ）解：（1）弹簧刚好恢复原长时，A 和B 物块速度的大小分别为υA 、υB .
由动量守恒定律有：0 = m A υA - m B υB 此过程机械能守恒有：E p =
21m A υ2A +2
1m B υ2
B
代入E p ＝108J ，解得：υA ＝6m/s ，υB = 12m/s ，A 的速度向右，B 的速度向左.
（2）C 与B 碰撞时，设碰后B 、C 粘连时速度为υ′，据C 、B 组成的系统动量守恒 有：m B υB -m C υC = （m B +m C ）υ′，代入数据得υ′ = 4m/s ，υ′的方向向左.
此后A 和B 、C 组成的系统动量守恒，机械能守恒，当弹簧第二次压缩最短时，弹簧具有的
弹性势能最大，设为E p ′，且此时A 与B 、C 三者有相同的速度，设为υ，则有：
动量守恒：m A υA -（m B +m C ）υ′ = （m A +m B +m C ）υ，代入数据得υ = 1m/s ，υ的方向向右. 机械能守恒：
21m A υ2
A +（m
B +m
C ）υ′2 = E p ′+2
1（m A +m B +m C ）υ2，代入数据得E′p ＝50J. 17. (C ) （1）平板车和小物块组成的系统水平方向动量守恒，故小物块到达圆弧最高点A 时，
二者的共同速度v 共=0
（2）设弹簧解除锁定前的弹性势能为E p ，上述过程中由能量转换和守恒，则有E p =mgR+μmgL 代入数据得E p =7.5J
（3）设不上物块第二次经过O′时的速度大小为v m ，此时平板车的速度大小为v m ，研究小
物块在圆弧面上下滑过程，由系统动量守恒和机械能守恒有0=mv m －Mv M …①
2
22121m
m Mv mv mgR +=
……② 由①②两式可得m
M gRM
v m +=2 ……③
将已知条件代入③解得v m =2.0m/s
（4）最终平板车和小物块相对静止时，二者的共同速度为0。

设小物块相对平板车滑动的
总路程为s ，对系统由功能关系有E p =μmgs 代入数据解得s=1.5m
小的块最终静止在O′点右侧，它距O′点的距离为s －L=0.5m。