北京翟里中学高三物理期末试题含解析

北京翟里中学高三物理期末试题含解析
一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意
1. （多选题）一小球从地面竖直上抛，后又落回地面，小球运动过程中所受空气阻力与速度成正比，取竖直向上为正方向下列关于小球运动的速度v、加速度a、位移s、机械能E随时间t变化的图象中，可能正确的有（）
A．B．
C．D．
参考答案：
AC
【考点】匀变速直线运动的图像；匀变速直线运动的速度与时间的关系．
【分析】根据牛顿第二定律分析小球加速度如何变化，由速度时间图象的斜率等于加速度、位移时间图象的斜率等于速度，分析v﹣t图象和s﹣t图象的形状．根据功能关系分析机械能的变化情况．【解答】解：AB、小球在上升过程中，设小球的加速度为a1，由牛顿第二定律得：mg+f=ma1，又
f=kv，得a1=g+，v减小，则a1减小，v﹣t图象的斜率逐渐减小．
小球在下落过程中，设小球的加速度为a2，由牛顿第二定律得：mg﹣f=ma1，又f=kv，得a2=g﹣
，v增大，则a2减小，v﹣t图象的斜率逐渐减小．可知，v﹣t图象正确，a﹣t图象错误．故A正确，B错误．
C、根据位移时间图象的斜率等于速度，s﹣t图象的斜率先减小后反向增大，且下落时间大于上升时间，故C正确．
D、根据功能关系得：﹣f△s=△E，则得=﹣f，由=?=?，则得=﹣fv=﹣kv2，v是变化的，则知E﹣t图象的斜率是变化的，图象应为曲线，故D错误．故选：AC
2. 如图所示，足够长的硬质直杆上套有质量为m的环A，环下方用轻绳挂一个重力为G的小物体B，杆与水平方向成θ角，当环沿杆下滑时，物体B相对于A静止，下列说法正确的是（）
A．若环沿杆无摩擦下滑，B的加速度为gsinθ
B．若环沿杆无摩擦下滑，绳的拉力为Gsinθ
C．若环沿杆下滑时有摩擦，轻绳可能竖直
D．无论环与杆之间有无摩擦，轻绳都与杆垂直
参考答案：
AX
3. （单选）如图所示，圆弧形货架摆着四个完全相同的光滑小球，O为圆心。

则对圆弧面的
压力最小的是（）
A．a球
B．b球
C．c球
D．d球
参考答案：
A
【考点】本题考查力的正交分解与共点力平衡。

小球对圆弧面的压力大小等于求的重力沿斜面的分力，显然a球对圆弧面的压力最小。

4. （多选）2012年11月，“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功．图（a）为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图．飞机着舰并成功钩住阻拦索后，飞机的动力系统立即关闭，阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力，使飞机在甲板上短距离滑行后停止，某次降落，以飞机着舰为计时零点，飞机在t=0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置，其着舰到停止的速度﹣时间图线如图（b）所示．假如无阻拦索，飞机从着舰到停止需要的滑行距离约1000m．已知航母始终静止，重力加速度的大小为g．则（）
从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的
解答： 解：A 、由图象可知，从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离即为图象与时间所构成的面
积，即约为，而无阻拦索的位移为1000m ，因此飞机在甲板上滑行的距离约为
无阻拦索时的
，故A 正确；
B 、在0.4s ～2.5s 时间内，速度与时间的图象的斜率不变，则加速度也不变，所以合力也不变，因此阻拦索的张力的合力几乎不随时间变化，但阻拦索的张力是变化的，故B 错误；
C 、在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大小为＞2.5g ，
故C 正确；
D 、在0.4s ～2.5s 时间内，阻拦系统对飞机做功的功率P=FV ，虽然F 不变，但V 是渐渐变小，所以其变化的，故D 错误； 故选：AC
额f 以后某时刻机车的功率忽然减小到额定功率的一半。

则下列关于机车运动的描述，正确的是（ ）
A. 机车的牵引力瞬间变为
B. 机车的速度瞬间变为
C. 机车将做匀减速直线运动，直到速度变为
D. 机车将做加速度逐渐减小的减速运动，直到牵引力变为
参考答案：
A
解：A 、当机车达到最大行驶速度v 时，牵引力等于阻力，P 额=F f v ，当功率减为原来的一半时，
=Fv ，联立解得此时的牵引力F=
，故A 正确。

B 、速度不能突变，此时速度瞬间不变，故B 错误。

C 、机车做减速运动，速度减小，则牵引力开始变大，故机车做加速度减小的减速运动，故C 错误。

D 、最终，机车匀速运动，此时牵引力等于阻力，速度变为原来的一半，故D 错误。

故选：A 。

达到最大行驶速度v 时，牵引力等于阻力。

功率减小为原来的一半，速度不能突变，牵引力变化。

本题考查了机车启动问题，机车的功率是牵引力的功率，不是合力的功率，也不是阻力的功率。

二、 填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0c m 的遮光板，如图所示，滑块在牵引
力作用下先后匀加速通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为
Δt 1＝0.30s ，通过第二个光电门的时间为Δt 2＝0.10s ，遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为Δt ＝4.00s 。

试估算滑块的加速度________.两光电门之间的距离是________。

参考答案：
0.05 m/s 2，0.8m
7. 小球A 和B 从离地面足够高的同一地点，分别沿相反方向在同一竖直平面内同时水平抛出，抛出时A 球的速率为1m/s ，B 球的速率为4m/s ，则从抛出到A B 两球的运动方向相互垂直经过时间为 s,此时A 球与B 球之间的距离为 m 。

参考答案： 0.2； 1
8. 某学习小组的同学欲探究“滑块与桌面的动摩擦因数”，他们在实验室组装了一套如图1所示的装置。

该小组同学的实验步骤如下：用天平称量出滑块的质量为M=400g ，将滑块放在水平桌面上并连接上纸带，用细线通过滑轮挂上两个钩码（每个钩码质量为100g ），调整滑轮高度使拉滑块的细线与桌面平行，让钩码拉动滑块由静止开始加速运动，用打点计时器记录其运动情况。

选取的实验纸带记录如图2所示，图中A 、B 、C 、D 、E 均为计数点，相邻两个计数点的时间隔均为0.1s ，则物体运动的加速度为 m/s 2
，细线对滑块的拉力大小
为 N ，滑块与桌面间的动摩擦因数= 。

（重力加速度为
，结果保留两
位有效数字）。

参考答案：
0．85； 1．8 0．37
9. 如图，带电量为+q 的点电荷与均匀带电薄板相距为2d ，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几
何中心。

若图中a 点处的电场强度为零，根据对称性，带电薄板在图中b 点处产生的电场强度大小为＿＿＿＿＿＿，方向＿＿＿＿＿＿。

(静电力恒量为k)
参考答案：
答案：，水平向左(或垂直薄板向左)
10. 物体A 、B 的质量之比为mA:mB=4:1，使它们以相同的初速度沿水平地面滑行，若它们受到的阻力相等，那么它们停下来所用的时间之比为tA:tB=______，若两物体与地面的动摩擦因数相同，那么它们停下来所用的时间之比为tA:tB=______ 参考答案： 4:1;1:1
11. (12分) 飞船降落过程中，在离地面高度为h 处速度为，此时开动反冲火箭，使船
开始做减速运动，最后落地时的速度减为
若把这一过程当为匀减速运动来计算，则其加速
度的大小等于 。

已知地球表面的重力加速度为g ，航天员的质量为m ，在这过程中对坐椅的压力等于 。

参考答案：
答案：
12. 地球表面的重力加速度为g ，地球半径为R 。

某颗中轨道卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道离地面的高度是地球半径的3倍。

则该卫星做圆周运动的向心加速度大小为__________；线速度大小为___________；周期为____________。

参考答案：
，，（提示：卫星的轨道半径为4R 。

利用GM=gR2。

）
13. 如图所示，带电量分别为4q 和-q 的小球A 、B 固定在水平放置的光滑绝缘细杆上，相距为d 。

若
杆上套一带电小环C （图上未画），带电体A 、B 和C 均可视为点电荷。

则小环C 的平衡位置
为 ；将小环拉离平衡位置一小位移x(x 小于d)后静止释放，则小环C 回到平衡位置。

(选填“能” “不能” 或“不一定”)
参考答案：
在AB 连线的延长线上距离B 为d 处，不一定
三、 简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 2004年1月25日，继“勇气”号之后，“机遇”号火星探测器再次成功登陆火星．人类为了探测距离地球大约3.0×105km的月球，也发射了一种类似四轮小车的月球探测器．它能够在自动导航系统的控制下行走，且每隔10s向地球发射一次信号，探测器上还装着两个相同的减速器(其中一只是备用的)，这种减速器可提供的最大加速度为5m/s2，某次探测器的自动导航系统出现故障，从而使探测器只能匀速前进而不再避开障碍物．此时地球上的科学家只能对探测器进行人工遥控操作．下表为控制中心的显示屏上的数据：
已知控制中心的信号发射和接收设备工作速度极快．科学家每次分析数据并输入命令至少需要3s.问：
(1)经过数据分析，你认为减速器是否执行了命令？
(2)假如你是控制中心的工作人员，采取怎样的措施？加速度满足什么条件？请计算说明．
参考答案：
(1)未执行命令(2)立即输入命令，启动另一个备用减速器，加速度a>1m/s2，便可使探测器不与障碍物相碰．
15. （2014?宿迁三模）学校科技节上，同学发明了一个用弹簧枪击打目标的装置，原理如图甲，AC 段是水平放置的同一木板；CD段是竖直放置的光滑半圆弧轨道，圆心为O，半径R=0.2m；MN是与O点处在同一水平面的平台；弹簧的左端固定，右端放一可视为质点、质量m=0.05kg的弹珠P，它紧贴在弹簧的原长处B点；对弹珠P施加一水平外力F，缓慢压缩弹簧，在这一过程中，所用外力F与弹簧压缩量x的关系如图乙所示．已知BC段长L=1.2m，EO间的距离s=0.8m．计算时g取10m/s2，滑动摩擦力等于最大静摩擦力．压缩弹簧释放弹珠P后，求：
（1）弹珠P通过D点时的最小速度v D；
（2）弹珠P能准确击中平台MN上的目标E点，它通过C点时的速度v c；
（3）当缓慢压缩弹簧到压缩量为x0时所用的外力为8.3N，释放后弹珠P能准确击中平台MN上的目标E点，求压缩量x0．
参考答案：
（1）弹珠P通过D点时的最小速度为；
（2）通过C点时的速度为m/s；
（3）压缩量为0.18m．
考点：动能定理的应用；机械能守恒定律．
专题：动能定理的应用专题．
分析：（1）根据D点所受弹力为零，通过牛顿第二定律求出D点的最小速度；
（2）根据平抛运动的规律求出D点的速度，通过机械能守恒定律求出通过C点的速度．
（3）当外力为0.1N时，压缩量为零，知摩擦力大小为0.1N，对B的压缩位置到C点的过程运用动能定理求出弹簧的压缩量．
解答：解：（1）当弹珠做圆周运动到D点且只受重力时速度最小，根据牛顿第二定律有：
mg=解得．v==m/s
（2）弹珠从D点到E点做平抛运动，设此时它通过D点的速度为v，则
s=vt
R=gt
从C点到D点，弹珠机械能守恒，有：
联立解得v=
代入数据得，V=2m/s
（3）由图乙知弹珠受到的摩擦力f=0.1N，
根据动能定理得，
且F1=0.1N，F2=8.3N．
得x=
代入数据解得x0=0.18m．
答：（1）弹珠P通过D点时的最小速度为；
（2）通过C点时的速度为m/s；
（3）压缩量为0.18m．
点评：本题考查了动能定理、机械能守恒定律、牛顿第二定律的综合，涉及到圆周运动和平抛运动，知道圆周运动向心力的来源，以及平抛运动在竖直方向和水平方向上的运动规律是解决本题的关键．
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 如图所示；“∪”型刚性容器质量M=2kg，
静止在光滑水平地面上，将一质量m=0.5kg，初速度，且方向水平向右的钢块放在容器中
间，让二者发生相对滑动。

已知钢块与容器底部接触面粗糙，取，重力加速度，容器内壁间距L=1m，钢块与容器壁多次弹性碰撞后恰好回到容器正中间，并与容器相对静止，求：
①整个过程中系统损失的机械能；
②整个过程中钢块与容器碰撞次数。

参考答案：
：①设钢块与容器的共同速度为v，由动量守恒得：（2分）
系统损失的机械能为（2分）联立方程得（2分）
②又因为(2分)
所以次=10次（1分）ks5u
17. 如图所示，某三棱镜的横截面是一个直角三角形，∠,∠,棱镜材料的折射率为。

底面涂黑，入射光沿平行底边的方向射向面，经面折射，再经面折射后出射。

求：
⑴出射光线与入射光线的延长线的夹角。

⑵为使上述入射光线能从面出射，折射率的最大值是多少。

参考答案：
解：
⑴ ---1
---1
---1
---2
---2
⑵ ---2
---2
---2
得 ---1
18. （16分）如图所示，两足够长平行光滑的水平金属导轨MN、PQ相距为，两轨道与等宽的平行金属导轨、相连，、之间接有电阻。

倾斜轨道面与水平面所成夹角为，倾斜轨道处有磁感应强度为的匀强磁场垂直、导轨平面向上。

在水平轨道、处有磁感应强度为竖直向上的匀强磁场。

今有一质量为、电阻为的金属棒从倾斜轨道上距离下端为处由静止释放（金属棒始终与轨道垂直），已知金属棒与倾斜轨道间动摩擦因数为，金属棒到达倾斜轨道底端前已匀速运动，通过底端进入水平轨道时速度大小不改变(取。

求：
（1）金属棒在运动过程中的最大速度。

（2）金属棒在水平轨道上运动的距离（提示：在非匀变速直线运动中，牛顿定律可写成：，其中是合外力的平均值、是加速度平均值）。

（3）整个过程中电阻上产生的热量。

参考答案：
解析: (1)当金属棒匀速下滑时速度最大,设最大速度为
-------------2分
---------------2分
--------------------------------1分
(2)
------------2分
------------2分
----------------1分
(3) 由能量守恒知,放出的总电热为
-----------3分
电阻上产生的热量
-------------------------2分
-------------------------- 1分。