山东泰安一中2019-2020学年高三上学期10月联考物理试题及答案解析

山东泰安一中2019-2020学年高三上学期10月联考
物理试题
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上
第I 卷（选择题）
一、单选题
1．“自然科学的诞生要归功于伽利略，他这方面的功劳大概无人能及”后人这样评价伽利略，把他称为“近代科学之父”。

下面关于伽利略的观点和研究方法的描述正确的是 （ ）
A ．伽利略通过“归谬法”得出“力不是维持物体运动的原因”
B ．伽利略运用“理想实验”否定了亚里士多德关于重的物体下落快、轻的物体下落慢的论断
C ．伽利略把“自由落体运动”合理外推，得出物体在斜面上的运动也是匀变速直线运动
D ．伽利略在研究自由落体运动时总体的思想方法是：对观察的研究——提出假说——逻辑推理——实验检验——对假说进行修正和推广
2．由万有引力定律可知，质量分别为1m 、2m 的两质点间距为r 时，它们之间相互作用力的大小为12
2
m m F G
r =，式中G 为万有引力常量。

若用国际单位制的基本单位表示，G 的单位应为（ ）
A ．2
2Nm kg
B ．3
22m kg s ⋅
C ．3
2m kg s ⋅
D ．2
m kg s
⋅
3．在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨．如图所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v ，重力加速度为g ，
两轨所在面的倾角为θ，则（ ） A ．该弯道的半径2
sin v r g θ
=
B ．当火车质量改变时，规定的行驶速度大小随之变化
C ．当火车速率大于v 时，外轨将受到轮缘的挤压
D ．当火车以规定速度行驶时，火车只受重力和支持力
4．2018年全球最具价值汽车品牌百强榜上榜的中国汽车品牌数从去年的15个已经上涨到22个了，其中共有9个新入品牌，发展非常迅速。

某厂家为了测试新款汽车的性能，将两辆完全相同的汽车并排停在检测场平直跑道上，0t =时刻将两车同时启动，通过车上的速度传感器描绘出了两车的速度随时间的变化规律图线（甲为一条过原点的倾斜直线），图像中两阴影部分的面积21s s >，下列说法正确的是（ ）
A ．1t 时刻甲车的加速度小于乙车
B ．1t 时刻甲车在前，2t 时刻乙车在前
C ．20t -时刻两车可能相遇2次
D ．20t -时刻甲车的平均速度大于乙车
5．如图所示，倾角θ＝37°的斜面固定在地面上，在斜面上放一长木板A ，它恰好能静止在斜面上，若把一物块B 放在长木板上，物块与长木板间的动摩擦因数为0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

则下列说法正确的是（ ）
A ．物块能静止在木板上
B ．物块会匀速下滑
C ．木板仍然能够静止
D ．木板会加速下滑
6．如图所示，半径为R 的半球形碗竖直固定，直径AB 水平，一质量为m 的小球（可视为质点）由直径AB 上的某点以初速度v 0水平抛出，小球落进碗内与内壁碰撞，碰撞时速度大小为2gR ，结果小球刚好能回到抛出点，设碰撞过程中不损失机械能，重力加速度为g ，则初速度v
0大小应为（ ）
A B
C
D ．7．太阳系的几乎所有天体包括小行星都自转，由于自转导致星球上的物体所受的重力与万有引力的大小之间存在差异，有的两者的差异可以忽略，有的两者却不能忽略，若有一个这样的星球，半径为R ，绕过两极且与赤道平面垂直的轴自转，测得其赤道上一物体的重力是两极上的
7
8。

则该星球的同步卫星离地高度为（ ）
A ．78
R B ．R C ．2R D ．
二、多选题
8．如图所示，两轻质弹簧a 、b 悬挂一质量为m 的小球，整体处于平衡状态，a 弹簧与竖直方向成30°角，b 弹簧与竖直方向成60°角，a 、b 两弹簧的形变量相等，重力加速度为g ，则（ ）
A ．弹簧a 、b 的劲度系数之比为3:2
B ．弹簧a 、b 的劲度系数之比为3:1
C ．若弹簧a 下端与小球松脱，则松脱瞬间小球的加速度大小为3g
D ．若弹簧b 下端与小球松脱，则松脱瞬间小球的加
速度大小为
2
g
9．如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为θ，以速度v 0逆时针匀速转动．在传送带的上端轻轻放置一个质量为m 的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数μ＜tan θ，则图中能客观地反映小木块的运动情况的是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
10．对于绕轴转动的物体，描述转动快慢的物理量有角速度ω等物理量．加速度a 描述速度v 的变化快慢,与加速度类似，角加速度β描述角速度ω的变化快慢，匀变速转动中β为一常量．下列说法正确的是（ ） A ．角加速度β的定义式为：t
ω
β∆=
∆ B ．在国际单位制中β的单位为：2/rad s
C ．匀变速转动中某时刻的角速度为ω０，经过时间t 后角速度为：2012
t t ωωβ=+
D ．匀变速转动中某时刻的角速度为ω０，则时间t 内转过的角度为：2
012
t t θωβ=+
第II卷（非选择题）
三、实验题
11．在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮筋的一端固定点在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套．实验中需用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉像皮筋．用两个弹簧测力计把橡皮筋的另一端拉到某一确定的O 点。

（1）小明在实验过程中认为必须注意以下几项，其中正确的是_________
A．同一次实验过程中，O点位置允许变动
B．实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度C．实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮筋另一端拉到O点
D．实验中，橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上
（2）如图所示为某同学完成验证平行四边形定则实验后留下的白纸。

）根据图中数据，F’的大小是_________N。

（3）观察图像发现，理论的合力F’与一个弹簧秤拉动时
的拉力F差异较大，经验证F测量无误，则造成这一现象
可能的原因是_________
A．用手压住结点后拉弹簧秤并读数
B．初始时一个弹簧秤指示在0.4N处而未调零
C．两个弹簧秤首次拉动时结点位置的记录有较大偏差
D．拉动过程中绳套从弹簧秤上脱落，装上后继续实验
12．小明和小华在实验室探究加速度与力质量的关系，他俩各自独立设计了如图甲、乙所示的实验装置，小车总质量用M表示，（甲图中传感器的质量可以忽略）钩码总质量用m表示。

（1）为便于测量合外力的大小，并得到小车总质量一定时，小车的加速度与所受合外
力成正比的结论，下列说法正确的是________。

A．两组实验中只有甲需要平衡摩擦力。

B．两组实验都需要平衡摩擦力。

C．两组实验中只有甲需要满足所挂钩码的总质量m远小于总质量M的条件
D．两组实验都需要满足所挂钩码的总质量m远小于总质量M的条件
（2）若发现某次实验中甲图中的力传感器和乙图中的测力计读数相同，通过计算得到
小车加速度均为
1
3
a g
=，g为当地重力加速度，则甲、乙两实验装置中所用小车总质
量之比为________所用用的钩码总质量之比为_______。

四、解答题
13．如图所示，三根不可伸长的相同的轻绳，一端系在半径为R0的环1上，彼此间距相等．绳穿过半径为R0的第3个圆环，另一端用同样方式系在半径为2R0的圆环2上．环1固定在水平面上，整个系统处于平衡．试求第2个环中心与第3个环中心的距离．（三个环都是用同种金属线制作的，摩擦不计）
14．同一条平直公路上有甲、乙两车，乙车在前，甲车在后，两车相距160m，甲车先起动，甲车启动加速度a1=2m/s2,达到最大速度后以最大行驶速度140
v=m/s行驶，经过一段时间t0乙车再启动，乙车启动加速度a2=5m/s2达到最大速度后以最大行驶速度v2=50m/s行驶，在乙车开出10s后两车相遇，则：
（1）t0应为多少
（2）从速度为0到乙车开出10s后两车相遇时，甲车行驶的位移为多少?
15．宇航员耿耿驾驶宇宙飞船成功登上“NNSZ”行星后，在行星表面做了如下实验：将一根长为L的轻绳，一端固定在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量为m的小球，使整个装置绕O点在竖直面内转动。

在小球转动过程中的最高点处放置一光电门，在绳子上适当位置安装一个力的传感器，如图甲，实验中记录小球通过光电门的时间以确定小球在最高点的速度v，同时记录传感器上绳子的拉力大小F，即可作出小球在最高点处绳子对小球的拉力与其速度平方的关系图，如图乙；已知行星半径为R，引力常量为G，不考虑行星自转影响。

（1）结合实验和图象所给信息，写出小球在最高点处F与v的关系式；
（2）请求出该行星的第一宇宙速度（用b，L，R表示）；
（3）请求出该行星的密度（用b，L，R，G表示）。

16．如图，足够长的长木板静止在水平地面上，在长木板的左端放有一质量大小不计的物块，现对物块施加一水平向右的恒力F=6N，当物块在木板上滑过1m的距离时，撤去恒力F，已知长木板的质量M=1kg，物块的质量m=1kg，木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，物块与木板间的动摩擦因数μ1=0.3，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2）（1）求力F作用的时间；
（2）求整个过程中长木板在地面上
滑过的距离。

山东泰安一中2019-2020学年高三上学期10月联考
物理试题参考答案
1．D 【解析】
A ．伽利略通过“理想实验”得出“力不是维持物体运动的原因”A 错误。

B ．伽利略运用“归谬法”否定了亚里士多德关于重的物体下落快、轻的物体下落慢的论断，B 错误。

C ．伽利略通过斜面上物体的匀加速运动外推出斜面倾角为90°时，物体做自由落体运动，C 错误。

D ． 伽利略在研究自由落体运动时总体的思想方法是：对观察的研究——提出假说——逻辑推理——实验检验——对假说进行修正和推广，所以D 正确。

2．C 【解析】 由12
2
m m F G
r =知： 2
12
Fr G m m =，
故G 的单位为
223
2222
Nm kg m m m kg kg s kg s ⋅⋅==⋅ A. 2
2Nm kg 与分析不符，A 错误
B. 3
22m kg s ⋅与分析不符，B 错误
C. 3
2m kg s ⋅与分析相符，C 正确
D. 2
m kg s
⋅与分析不符，D 错误
3．C 【解析】 A ．对火车：
2
tan v mg m R
θ=
解得：
2
tan v R g θ
=，
A 错误；
B ．对火车：
2
tan v mg m R
θ=
解得：
v =
B 错误；
C ．当火车行驶速度大于v 时，外轨受挤压，小于v 时，内轨受挤压，C 正确；
D ．对火车进行受力分析，其受到重力、支持力、牵引力、摩擦力，D 错误； 4．D 【解析】
A ． v-t 图的斜率表示加速度，由图可知，1t 时刻甲车的加速度大于乙车，A 错误。

B ． v-t 图的面积表示位移，由图可知，10t -时刻乙的位移大于甲的位移，所以1t 时刻乙车在前，同理2t 时刻甲车在前，B 错误。

C ．20t -时刻两车相遇的时刻在1t 时刻后，2t 时刻前，相遇1次，C 错误。

D ．20t -时刻甲车的位移大于乙车，故甲车的平均速度大于乙车，D 正确。

5．C 【解析】
AB ．木板恰能静止在斜面上则：
11sin cos m g mg θμθ=，
即
134
μ=。

对物块受到沿斜面向下的力：
122sin 0.6F m g m g θ==，
最大静摩擦力：
2222cos 0.50.80.4f m g m g m g μθ==⨯=静，
1F f 静＞
即物块匀加速下滑，AB 错误。

CD ．对木板受到沿斜面向下的力：
212212sin cos 0.60.4F m g m g m g m g θμθ=+=+，
受到的最大静摩擦力：
211212()cos 0.60.6f m m m g m g μθ=+=+，
22f F ＞
故木板仍静止在斜面上，所以C 正确D 错误。

6．C 【解析】
小球欲回到抛出点，与弧面的碰撞必须是垂直弧面的碰撞，即速度方向沿弧AB 的半径方向。

设碰撞点和O 的连线与水平夹角α，抛出点和碰撞点连线与水平夹角为β，如图，则由
21sin 2y gt R α=
=，
得t =
y v gt ==，水
平方向的分速度为0v =
=00
tan y
v gt v v α==，而2
00
12tan 2gt gt v t v β==，所以tan 2tan αβ=，物体沿水平方向的位移为2cos x R α=，又0x v t =
，联立以上的方程可得0v C 正确．
7．B 【解析】
设物体质量为m ，星球质量为M ，星球的自转周期为T ，物体在星球两极时，万有引力等于重力：
2mM
G
R
mg =， 物体在星球赤道上随星球自转时，向心力由万有引力的一个分力提供，另一分力就是重力：
2n mM
G
mg F R
'=+， 78
mg mg '=
则：
2
n 21m 28M F G m R
R T π⎛⎫== ⎪⎝⎭
， 该星球的同步卫星的周期等于自转周期为T ，设其离地表高度为h ,则有
()
()2
2
2Mm
G
m R h T R h π⎛⎫
=+ ⎪⎝⎭
+
联立得：
h R =
A.
7
8
R 与分析不符，A 错误 B. R 与分析相符，B 正确 C. 2R 与分析不符，C 错误
D. 与分析不符，D 错误 8．B D 【解析】
试题分析：由题可知，两个弹簧之间相互垂直，画出受力图如图，
设弹簧的伸长量都是x ：由受力图知，弹簧a 中弹力：F a ＝mg cos30°，据胡克定律
a 弹簧的劲度系数为：1a F k x ＝
b 中弹力：F b ＝mg cos60°＝12
mg ，据胡克定
律b 弹簧的劲度系数为：22b F mg
k x x
＝＝，所以弹簧a 、b ：1．故A 错
误，B 正确；弹簧a a 的左端松脱，则松脱瞬间b 弹簧的弹力不变，故小球所受重力和b 弹簧弹力的合力与F 1大小相等方向相反，故小球的加速度
．故C 错误；弹簧b 中弹力为
1
2
mg ，若弹簧b 的左端松脱，则松脱瞬间a 弹簧的弹力不变，故小球所受重力和a 弹簧弹力的合力与F 2大小相等方向相反，故小球的加速度1
2
b F a g m ＝
，故D 正确．故选BD ． 考点：物体的平衡；胡克定律
【点睛】本题考查共点力平衡条件的运用，关键是作图，三力中两个力的合力一定与第三个力等值、反向、共线，知道一个弹簧弹力变化的瞬间，另一弹簧弹力保持不变。

9．B D 【解析】
小木块刚放上传送带时，所受的滑动摩擦力方向沿斜面向下，物体将沿斜面向下做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：mg sin θ+μmg cos θ=ma 1，解得a 1=g sin θ+μg cos θ；当小木块的速度与传送带速度相等时，由μ＜tan θ知：mg mg sin θ＞μmg cos θ，因此小木块继续沿传送带匀加速下滑，但是此时摩擦力的方向沿斜面向上，再由牛顿第二定律得： mg sin θ－
μmg cos θ=ma 2，解得 a 2=g sin θ－μg cos θ；比较知道 a 1＞a 2，根据v -t 图象的斜率表示加速度，所以第二段图线的斜率变小。

故AC 错误，BD 正确。

故选BD 。

【点睛】
本题的关键要明确：物体的速度与传送带的速度相等时物体会继续加速下滑。

小木块两段的加速度不一样大，是一道易错题。

10．A B D 【解析】
A.类比加速度的定义式v
a t ∆=
∆，可得角加速度β的定义式为：t
ωβ∆=∆，A 正确。

B.根据力学单位制可知，角加速度β的单位为2/rad s ，B 正确。

C.类比匀变速直线运动速度时间关系：0v v at =+可知：0t ωωβ=+，C 错误。

D.类比匀变速直线运动位移时间关系：2012
x v t at =+
可知：201
2t t θωβ=+，D 正确。

11．B 约1.8N （在1.6~2.0之间都可以） AC 【解析】
（1）[1]A.同一次实验过程中，O 点位置不能动，A 错误；
B.实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度，B 正确；
C.实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮筋另一端拉到O 点，这样做弹簧秤很容易超过量程，C 错误；
D.实验中，橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上，这样做出的结果不具有一般性，D 错误。

（2）[2]根据图中标尺可知F 合的大小是1.8N 。

（3）[3]观察图像发现，理论的合力F 合与一个弹簧秤拉动时的拉力F 差异较大，经验证F 测量无误，则造成这一现象可能的原因是：用手压住结点后拉弹簧秤并读数，两个弹簧秤首次拉动时结点位置的记录有较大偏差，选项AC 是可能的原因。

而初始时一个弹簧秤指示在0.4N 处而未调零偏差将更大；拉动过程中绳套从弹簧秤上脱落，装上后继续实验，不影响实验。

12．B 1:1 5:8 【解析】
（1）[1]两组实验均需要平衡摩擦力，甲图中小车受到的拉力可有传感器读出，乙图中拉小车的力可有测力计读出，故都不需要钩码的总质量m 远小于小车的总质量M ，B 正确。

（2）[2] [3]两实验装置实验所用小车总质量分别为
F M a 甲＝
，F M a
乙＝ 实验时所用小车总质量之比为1:1； 对图甲：
m g F m a -=甲甲
对乙图：
122
m g F m a -=乙乙
整理得：
m :58m 甲乙＝：
故答案为：[1] B [2] 1:1 [3] 5:8
13．0x R =
【解析】
因为环2的半径为环3的2倍，环2的周长为环3的2倍，三环又是用同种金属丝制成的，所以环2的质量为环3的2倍．设m 为环3的质量，那么三根绳承担的力为3mg ，于是，环1与环3之间每根绳的张力F T1=mg ．没有摩擦，绳的重量不计，故每根绳子沿其整个长度上的张力是相同的。

F T1=F T2=mg
对环2，平衡时有：2mg -3F T2cos α=0 由此2
cos 3
α=
环2中心与环3
中心之距离：00
cot x R R α==
得：0x R =
【点睛】对于有几个物体的相联力学问题，首先应用整体法确定某些物理量，若是不能达到求解目的时，再根据题设条件，应用隔离法，选取与所求物理量相关的物体为研究对象进行研究或分析，进而达到求解的目的．本题应用隔离法时选取环3为研究对象，后选环2为研究对象，分别求解，显然选环2为研究对象时的解答直观、简单，因为环2受力比环3少，在应用隔离法研究对象时往往是选择受力个数少而与求解物理量相关的物体为研究对象． 14．（1）10.25s （2）410m 【解析】
(1) 甲车由静止加速的最大加速度的时间为：
140
=
20s 2
v t a ==11 乙车由静止加速的最大加速度的时间为：
2250=
10s 5
v t a ==2 乙车开出10s 时，加速到最大速度，行驶的位移为：
22
250===250m 225
v s a ⨯22
若相遇时，甲车处在加速阶段：
2211140===400m 222
v s a ⨯，1160m s s -<2
甲乙两车的再次相遇，甲之前追上了乙车，之后乙提速又追上了甲车所以此时甲车位于匀速运动阶段
设甲车匀速运动了t 秒两车再次相遇，则：
11++160m s v t s =2 1400+250+160v t =
得：
0.25s t =
010200.251010.25s t t t =+-=+-=甲
(2) 此过程甲车共行驶的位移为：
S =250+160=410m 甲。

所以，t 0为10.25s ，此过程甲车共行驶的位移为410m
15．（1）2m F v mg L =- （2）1v =
（3）34b GRL ρπ= 【解析】
（1）对小球，在最高点，有：2
v F mg m L
+= 得： 2
m F v mg L
=
- （2）由图象信息可知：b mg m
L = 即该行星表面重力加速度：b
g L
=
对该行星近地卫星，匀速圆周运动，有:212v Mm
G m
R R
= 对行星表面物，有：2
Mm
G
mg R =
得1v =
（3）对行星表面物，有：2Mm
G
mg R
= 得：2
gR M G
= 而 343V R π=
M V
ρ= 联立得 34b
GR L
ρπ=
16．(1) 1s (2) 2.25m 【解析】 （1）对m
2F mg ma μ-⋅=
解得：
23m/s a =
设拉力F 的作用时间为t ，则m 的位移
212
x at =
对M ：
21()mg m M g Ma μμ'⋅-+⋅=
解得：
21m/s a '=
M 的位移：
212
x a t ''=
1m x x '-=
解得：
1s t =,
1.5m x =，0.5m x '=
（2）撤去力F 时，物块m 和长木板的速度v 和v '
13m/s v a t ==
1m/s v a t ''==
此后，物块m 减速，M 加速，设经过时间为1t ，共同速度为1v 对m ：
21mg ma μ-⋅= 213m/s a =-
111v v a t =+
对M ：
211()mg M m g Ma μμ'⋅-+⋅=
111v v a t '=+'
211111
2
x v t a t ''=+'
解得：
10.5s t = 1 1.5m/s v = 10.625m x '=
m 和M 一起减速，直到静止。

设位移为2x 对m 和M ：
12()()m M g m M a μ-+⋅=+
212202v a x -=
解得：
2 1.125m x =
木板M 的位移：
12 2.25m x x x x '
=++='
所以：（1）求力F 作用的时间为1s ；（2）求整个过程中长木板在地面上滑过的距离为2.25m 。