陕西省乾县一中2018届高三上学期第四次月考物理试题 W

陕西省乾县一中2018届高三第四次月考物理试题
一、选择题
1. 如图所示为杂技“顶竿”表演的示意图，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为( )
A. (M＋m)g
B. (M＋m)g－ma
C. (M＋m)g＋ma
D. (M－m)g
【答案】B
【解析】试题分析：杆上的人加速下滑时，有，解得杆对上面的人的摩擦力
，故上面的人对杆的摩擦力大小为，方向向下，故杆对下面的人的作用力大小为，B正确；
考点：考查了牛顿第二定律的应用
【名师点睛】由于人加速下滑，处于失重状态，人对竿的作用力并不等于人的重力，这是在解答本题的过程中常出现的错误，注意这一点这道题就可以了．
2. 如图所示，圆盘上叠放着两个物块A和B.当圆盘和物块绕竖直轴匀速转动时，物块与圆盘始终保持相对静止，则( )
A. A物块不受摩擦力作用
B. 物块B受5个力作用
C. 当转速增大时，A受摩擦力增大，B所受摩擦力减小
D. A对B的摩擦力方向沿半径指向转轴
【答案】B
【解析】A物块做圆周运动，受重力和支持力、静摩擦力，靠静摩擦力提供向心力．故A 错误．B对A的静摩擦力指向圆心，则A对B的摩擦力背离圆心，可知B受到圆盘的静摩擦力，指向圆心，还受到重力、A的压力和摩擦力、圆盘的支持力，总共5个力．故B正确．A、B 的角速度相等，根据F n=mrω2知，A、B的向心力都增大．故C错误．因为B对A的摩擦力指向圆心，则A对B的摩擦力方向背离圆心．故D错误．故选B.
点睛：解决本题的关键知道A、B物块做圆周运动向心力的来源，通过向心力的来源可以确定受力的个数以及摩擦力的方向．
3. 如图，在合外力作用下某质点运动v-t图象为正弦曲线。

从图中可以判断（）
A. 在0—t1时间内，合外力做正功
B. 在0—t1时间内，合外力的功率逐渐增大
C. 在t2时刻，合外力的功率最大
D. 在t1—t2时间内，合外力做的总功为零
【答案】A
【解析】在0～t1时间内，由图象可知，物体的速度增大，动能增大，由动能定理知外力做正功；故A正确；速度的图象斜率表示加速度，在0～t1时间内，加速度逐渐减小，说明外力逐渐减小．由图象可知t=0时刻物体的速度为零，由P=Fv可知外力的功率为0．在t1时刻速度最大，但外力为0，由P=Fv可知t1时刻外力功率也为零，可知外力的功率先增大后减小，故B错误．t2时刻物体的速度为零，由P=Fv可知外力的功率为零，故C错误．在t1～t2时间内物体的动能变化量不为零，由动能定理可知外力做的总功不为零，故D错误；故选A.
点睛：本题要求学生能熟练掌握图象的分析方法：由图象的斜率得到加速度的变化．根据瞬时功率的公式P=Fv可以分析物体的瞬时功率的大小．对于0～t1时间内，根据特殊位置法分析外力功率如何变化．
4. 两辆质量相同的小车，置于光滑的水平面上，有一人静止在小车A上，两车静止，如图所示．当这个人从A车跳到B车上，接着又从B车跳回A车并与A车保持相对静止，则A
车的速率( )
A. 等于零
B. 小于B车的速率
C. 大于B车的速率
D. 等于B车的速率
【答案】B
【解析】设两车的质量均为M，人的质量为m．A、B两车以及人组成的系统动量守恒，规定向左为正方向，由动量守恒定律有：，
解得：，则，所以A车的速率小于B车的速率，B正确；ACD错误；故选B。

5. 如图，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器。

当R2滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V示数分别为I1、I2和U。

现将R2的滑动触点向b端移动，则三个电表示数变化情况是（）
A. I1增大，I2不变，U增大
B. I1减小，I2增大，U减小
C. I1增大，I2减小，U增大
D. I1减小，I2不变，U减小
【答案】B
【解析】试题分析: R2的滑动触点向b端移动时，R2减小，整个电路的总电阻减小，总电流增大，内电压增大，外电压减小，即电压表示数减小，R3电压增大，R1、R2并联电压减小，通过R1的电流I1减小，即A1示数减小，而总电流I增大，则流过R2的电流I2增大，即A2示数增大．故A、C、D错误，B正确．
考点：闭合电路的欧姆定律
6. 如图所示，带箭头的线表示某一电场的电场线。

在电场力作用下，一带电粒子（不计重力）经A点飞向B点，径迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（）
A. 粒子带正电
B. 粒子在A点加速度大
C. 粒子在B点动能大
D. 粒子在B点电势能比在A点电势能高
【答案】D
点睛：电场线虽然不存在，但可形象来描述电场的分布．对于本题关键是根据运动轨迹来判定电场力方向，由曲线运动条件可知合力偏向曲线内侧．
7. 太阳能汽车是靠太阳能来驱动的汽车．当太阳光照射到汽车上方光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动汽车前进．设汽车在平直的公路上由静止开始匀加速行驶，经过时间t，速度为v时功率达到额定功率，并保持不变．之后汽车又继续前进了距离s，达到最大速度v max.设汽车质量为m，运动过程中所受阻力恒为f，则( )
A. 汽车的额定功率为fv max
B. 汽车从功率额定到速度达到最大值的过程中，牵引力所做的功为
C. 汽车匀加速运动过程中克服阻力做功为fvt
D. 汽车从静止开始到速度达到最大值过程中，合外力所做功为
【答案】AD
【解析】当牵引力等于阻力时，速度最大，则额定功率P=fv max，故A正确．汽车匀加速直线运动的位移x=t，则克服阻力做功为W f＝fx＝，故C错误．设总路路为x，根据动能定理知，W-fx=mv max2，则牵引力做功W=fx+mv max2，故B错误．根据动能定理知，合力做功等于动能的变化量，则合力做功W=mv max2，故D正确．故选AD．
点睛：本题考查了机车的启动问题，解决本题的关键知道整个过程中的运动规律，知道发动机功率和牵引力、速度的关系，当加速度为零时，速度最大．
8. 中国北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。

预计2020年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。

如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则( )
A. 卫星a的角速度小于c的角速度
B. 卫星a的加速度和b的加速度大小相等
C. 卫星a的运行速度大于第一宇宙速度
D. 卫星c的周期大于24 h
【答案】AB
【解析】由万有引力提供向心力，得ω＝，则半径大的角速度小，则A正确．由万有引力提供向心力，a=，则半径相同加速度大小相等．则B正确；第一宇宙速度为近地卫星的运行速度，其值最大，所有卫星的运行速度都小于或等于它．则C错误；b与a的周期相同，为24h，根据可知卫星c的周期小于a和b的周期，小于24 h，则D错误；故选AB.
9. 一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。

假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是（）
A. 运动员到达最低点前重力势能始终减小
B. 蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加
C. 蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒
D. 蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关
【答案】ABC
【解析】A、运动员到达最低点前，重力对运动员一直做正功，运动员的重力势能始终减小，故A正确；
C、以运动员、地球和蹦极绳所组成的系统，只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒，故C正确；
D、重力势能的改变与重力做功有关，取决于初末位置的高度差，与重力势能零点的选取无关，故D错误。

点睛：本题类似于小球掉在弹簧上的类型．重力与弹力特点相似，这两种力做正功时，势能减小，做负功时，势能增加。

10. 如图，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地．一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态．现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则( )
A. 带电油滴将沿竖直方向向下运动
B. P点的电势将降低
C. 带电油滴的电势能将减少
D. 极板带电荷量将减小
【答案】ABD
【解析】现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，导致极板间距d增大，因电压U不变，依据E=U/d，可知，场强E减小，油滴所受的向上的电场力减小，则带电油滴
将沿竖直方向向下运动，选项A正确；而P点与下极板间的距离不变，则由公式U=Ed分析可知，P点与下极板间电势差将减小，而P点的电势高于下极板的电势，则知P点的电势将降低．故B正确．由带电油滴原来处于平衡状态可知，油滴带负电，P点的电势降低，则油滴的电势能将增加．故C错误．因间距增大，则电容器的电容减小，根据Q=UC，由于电势差不变，故带电量减小，故D正确；故选ABD．
点睛：本题运用E=U/d分析板间场强的变化，判断油滴如何运动．运用推论：正电荷在电势高处电势能大，而负电荷在电势高处电势能小，来判断电势能的变化．
二、实验填空题
11. 在用重锤下落来验证机械能守恒时，某同学按照正确的操作选得纸带如图所示.其中O 是起始点，A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点，打点频率为50 Hz.该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离，并记录在图中（单位：cm）
（1）这五个数据中不符合有效数字读数要求的是哪一段________.（填OA、OB、OC、OD 或OE）
（2）该同学用重锤在OC段的运动来验证机械能守恒，OC距离用h来表示，他用v c=计算与C点对应的重锤的瞬时速度，得到动能的增加量，这种做法（填“对”或“不对”）___________.
（3）在验证机械能守恒定律时，如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图象应是一条直线能验证机械能守恒定律，图线的斜率表示_______________。

（4）从下列器材中选出实验所必须的，其编号为_____________.
A．打点计时器（包括纸带）；B．重锤；C．天平；
D．毫米刻度尺；E．秒表；F．运动小车
（5）若O点到某计数点的距离用h表示，重力加速度为g，该点对应重锤的瞬时速度为v，则实验中要验证的等式为________________.
（6）若重锤质量m=2.00×10-1kg，重力加速度g=9.80 m/s2，由图中给出的数据，可得出从O 点到打下D点，重锤重力势能的减少量为_______________ J，而动能的增加量为
____________ J（均保留三位有效数字）.
【答案】(1). oA (2). 不对(3). 重力加速度(4). ABD (5). (6).
0.380 (7). 0.376
【解析】（1）刻度尺读数是应在最小刻度1mm的基础上向下一位估读，即应当保留到小数点后的两位12.40cm，所以OB段读数不符合要求．
（2）在验证机械能守恒的实验中，由于存在阻力物体实际下落的加速度小于重力加速度，所以不应当用重力加速度g来表示某位置的速度，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小；即
．
（3）可得出从O到某点，重锤重力势能的减少量为：mgh，动能的增加为：mv2-0
所以验证机械能守恒应当减少的重力势能等于增加的动能，即：mgh=mv2，整理得：gh=v2，可知v2-h图像的斜率等于重力加速度g.
（4）试验中要使用打点计时器（包括纸带），重锤和毫米刻度尺；由于质量从两边消掉了，故不需要天平测质量；也不需要秒表和小车；故选ABD.
（5）若O点到某计数点的距离用h表示，重力加速度为g，该点对应重锤的瞬时速度为v，则实验中要验证的等式为gh=v2.
（6）从O到D点，重锤重力势能的减少量为：mgh OD=0.200×9.80×0.1941J=0.380J
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小，
动能的增加为：mv D2-0=0.376J
点睛：常用于力学实验中的刻度尺、游标卡尺和螺旋测微器的使用在考试中出现的频率较高，对于掌握的程度，不能仅仅停留在会读数，而需理解其原理．纸带问题的处理时力学实验中常见的问题，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．
12. “验证动量守恒定律”的实验装置如图所示.让质量为m1的小球从斜面上某处自由滚下与静止在支柱上质量为m2的小球发生对心碰撞，则：
（1）两小球质量的关系应满足__________
A. m1=m2
B. m1＞m2
C. m1＜m2
D.没有限制
（2）实验必须满足的条件是___________
A.轨道末端的切线必须是水平的
B.斜槽轨道必须光滑
C.入射球m1每次必须从同一高度滚下
D.入射球m1和被碰球m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度
【答案】(1). B (2). ACD
【解析】（1）在“验证碰撞中的动量守恒”实验中，为防止被碰球碰后反弹，入射球的质量必须（远）大于被碰球的质量，因此B正确，ACD错误．故选B．
（2）要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故A正确；“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故B错误；要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故C正确；要保证碰撞后都做平抛运动，两球要发生正碰，碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心应在同一水平高度，两球心的连线应与轨道末端的切线平行，因此两球半径应该相同，故D正确．故选ACD．
点睛：利用平抛运动验证动量守恒定律的实验注意事项：（1）前提条件：保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动．（2）利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即m1＞m2，防止碰后m1被反弹．
三、计算题
13. 如图是检验某种平板承受冲击能力的装置，MN为半径R＝0.8 m、固定于竖直平面内的1/4光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平，O为圆心，OP为待检验平板，M、O、P三点在同一水平线上，M的下端与轨道相切处放置竖直向上的弹簧枪，可发射速度不同但质量均为m＝0.01 kg的小钢珠，小钢珠每次都在M点离开弹簧枪．某次发射的小钢珠沿轨道经过N 点时恰好与轨道无作用力，水平飞出后落到P上的Q点，不计空气阻力，取g＝10 m/s2.求：
(1)小钢珠经过N点时速度的大小v N。

(2)小钢珠在平板上的落点Q与圆心O点的距离s。

(3)小钢珠离开弹簧枪时的动能E k。

【答案】（1）（2）（3）
【解析】（1）在N点，由牛顿第二定律有mg=m
解得
（2）小钢球从N到Q做平抛运动，设运动时间为t
水平方向s=v N t
竖直方向R=gt2
解得s=0.8 m
（3）从M到N由功能关系有E k=mgR+mv N2
解得E k=0.12 J
14. 两平行金属板A、B水平放置，一个质量为的带电微粒，以的水平速度从两板正中位置射入电场，如图所示，A、B两板间距离d=4cm，板长L=10cm．
(1)当A、B电压U AB=1000V时，微粒恰好不偏转，沿图中直线射出电场，求该粒子电荷量和电性。

(2)令B板接地，欲使该微粒射出偏转电场，求A板所加电势的范围。

【答案】（1）带负电（2）－600 V≤U AB≤2600 V
【解析】(1)当U AB＝1000 V时，微粒恰好不偏转，则qE＝mg
则
因为U AB＞0所以板间电场强度方向向下，重力方向向下，故所受静电力向上，则微粒带负电；
(2)当静电力F＞mg时，带电粒子向上偏转，设当微粒恰好从右上边缘的M点飞出，微粒在水平方向上做匀速直线运动，则L＝v0t ①
微粒在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，则
偏转距离：②
加速度：③
由方程式①②③代入数据可得＝2600 V
当静电力F＜mg，带电粒子向下偏转，设当微粒恰好从右下边缘的N点飞出，微粒在水平方向上做匀速直线运动，微粒在竖直方向下做初速度为零的匀加速直线运动，加速度
，同理可解得＝－600 V故欲使微粒射出偏转电场，A板所加电势的范围为－
600 V≤U AB≤2600 V．
15. 如图,光滑的地面上有一质量为m的竖直平面内的轨道ABC，它由四分之一圆弧和与圆弧下端相切的水平部分构成。

A和B分是圆弧轨道的最高点和最低点。

已知轨道的圆弧部分光滑,半径为R，而水平部分粗糙，与滑块动摩擦因数为μ。

现将一质量也为m滑块从A点静止释放。

取重力加速度g=10m/s2。

求:
(1)滑块静止释放后运动到B点的速度。

(2)为了使滑块不从轨道上掉下去，轨道的水平部分长度L至少是多少。

【答案】（1）（2）
【解析】（1）从A到B由机械能守恒定律可知：
解得：
（2）物块滑上小车，当达到共同速度时两者相对静止，设此时的共同速度为v，则从物块从最高点滑下到相对小车静止的整个过程中，由动量守恒定律：0=2mv, 可知最终两者速度均为零，则由能量关系可知：mgR=µmgL，
解得。