湖北荆荆襄宜四地七校考试联盟2019届高三物理上学期10月联考试题

2019届“荆、荆、襄、宜四地七校考试联盟”高三10月联考物 理 试 题一、单项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，选对的得5分，选错得0分． 1．在下列运动状态下，物体处于平衡状态的有A ．上升到最高点时的蹦床运动员B ．秋千摆到最低点时的小孩C ．在水平传送带上匀速运动的货物D ．在空间站进行科研的航天员 2．一质量为2kg 的质点在水平力F 的作用下沿光滑的水平面做直线运动的v -t 图象如图所示，则A ．4s 内力F 做负功60JB ．4s 内质点的位移为10mC ．4s 内质点的平均速度大小为3m/sD ．前2s 内和后2s 内F 大小之比为5:23．如图所示，用轻绳AO 、BO 系住一物体使其处于平衡状态，绳AO 与竖直方向成一角度，绳BO 水平．当绳子的悬点A 缓慢向右移动时，BO 始终保持水平，在AO 到达竖直方向前，关于绳子AO 和BO 的拉力，下列说法中正确的是A ．绳AO 的拉力先增大后减小B ．绳AO 的拉力先减小后增大C ．绳BO 的拉力先增大后减小D ．绳BO 的拉力一直在减小 4．自行车转弯时，可近似看成自行车绕某个定点O (图中未画出)做圆周运动，如图所示为自行车转弯时的俯视图，A 、B 为自行车的前、后两轮轴，虚线表示两轮转弯的轨迹，当前轮所在平面与车身夹角θ=30°时，轮轴B 的速度大小v 2=3m/s ，则轮轴A 的速度v 1大小为A ．23m/sB ．233m/s C ．3m/s D ．33m/s 5．一质点从O 点以初速度v 0开始做匀加速直线运动，随后依次经过A 、B 两点，已知OA =3m 、AB =7m ，质点经过OA 段、AB 段的时间t 相等，经过B 点时速度大小为9m/s ，则A ．v 0=0.5m/sB ．质点的加速度大小为4m/s 2C ．质点在A 点的速度大小为4m/sD ．质点在AB 段的速度变化大于在OA 段的速度变化 6．2017年年初的日内瓦车展上，英国百年老厂阿斯顿·马丁发布了和红牛F1车队联手锤炼出的hypercar 原型车——代号AM-RB001．它正式被赋予了Valkyrie （北欧女武神）的名字．“女武神”Valkyrie 搭载一台考斯沃斯（Cosworth ，著名赛车公司）6.5LV12自然吸气发动机，加上电动机后输出的最大功率约为800kW ，碳纤维单体车身使其车重仅为1000kg 左右．某次测试中，“女武神”沿着倾角为30°的斜坡向上行驶，若它受到的阻力恒为车重的0.3倍，g =10m/s 2，则A ．理论上“女武神”能达到的最大速度为3800m/s B ．若“女武神”以10m/s 2的加速度匀加速启动，10s 即可达到最大速度 C ．若“女武神”以最大功率启动，10s 达到最大速度，则运动的距离为375m D ．若“女武神”以最大功率启动，加速度大小为8m/s 2时的速度大小为100m/s二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分． 7．如图所示，飞行器在距月球表面高度为3R 的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A 点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B 再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动．假设月球半径为R ，月球表面的重力加速度为g ，则A ．飞行器在B 点处点火后，动能增加B ．由已知条件可求出飞行器在轨道Ⅱ上的运行周期为5πgR25 C ．只有万有引力作用情况下，飞行器在轨道Ⅱ上通过B 点的加速度大于在轨道Ⅲ上通过B 点的加速度D ．飞行器在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为2πgR 8．如图所示为置于竖直平面内的光滑杆AB ，它是以初速度为v 0、水平射程为x 的平抛运动轨迹制成的，A 端为抛出点，B 端为落地点．现将一质量为m 的小球套于其上，小球由静止开始从A 端滑下，重力加速度为g ，则当其到达B 端时A ．小球在水平方向的速度小于v 0B ．小球运动的时间为v x C ．小球的速率为0v gxD ．小球重力的功率为02v x mg9．如图所示，用细线相连的两个质量分别为m 和2m 的小物块A 和B （可视为质点），沿半径方向放在水平圆盘上，A 与转轴OO′的距离为r ，B 与转轴的距离为2r ，物块与圆盘间的动摩擦因数均为μ，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，圆盘静止时，细线处于水平且无张力，若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，则A ．当ω=rg μ时，两物体开始滑动B ．当ω=r g 127μ时，细线中的张力大小为31μmg C ．两物体开始滑动前受到的摩擦力方向始终相同 D ．两物体刚开始滑动时，细线中的张力为010．如图所示，物体A 和B 用跨过定滑轮的轻绳连接，A 、B 的质量分别是m 和3m ．劲度系数为k 的轻质弹簧一端固定在水平面上，另一端与物体A 相连，斜面倾角为θ，整个系统不计一切摩擦，A 与滑轮的距离以及斜面足够长．开始时，物体B 在沿斜面向上的外力F 1=4mg sin θ和沿斜面向下的恒力F 2的共同作用下保持静止且轻绳恰好伸直（图中F 1、F 2未画出）．现撤去外力F 1，直到物体B 获得最大速度，且弹簧未超过弹性限度，以弹簧原长为弹性势能的零势能点，则在此过程中A ．A 的最大速度为θsin 2kmkg B ．轻绳对B 做功大小为kg m θ222sin 10C ．撤去外力F 1的瞬间，B 的加速度大小为13g sin θD ．物体A 和弹簧组成的系统机械能的增加量一定大于物体B 机械能的减少量-三、实验题（本题共2小题，共14分）11．（6分）某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、天平、小车、钩码、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图所示．（1）若要完成该实验，还需要的一个的实验器材是 ▲ ．（2）实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．他这样做的目的是下列的哪个 ▲ （填字母代号）． A ．避免小车在运动过程中发生抖动B ．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C ．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D ．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力（3）他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些．这一情况可能是下列哪些原因造成的 ▲ （填字母代号）． A ．在接通电源的同时释放了小车 B ．小车释放时离打点计时器太近C ．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D ．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力12．（8分）某实验小组为了测量滑块与某种材料间的动摩擦因数μ，设计了如图甲所示的实验装置，图中轻弹簧的一端固定，另一端与滑块不连接，宽度为d （足够小）的挡光片固定在滑块上端，O 点为弹簧的原长位置，B 为可以在O 点右方自由移动的光电门．实验中，滑块均由A 点由静止释放，多次改变光电门与A 点的距离x ，并记录x 及挡光片经过光电门时的挡光时间t ．重力加速度为g ．（1）以光电门与A 点的距离x 为横轴，获得如图乙所示的倾斜直线，则应以 ▲ （选填“t ”、“t1”、“t 2”或“21t ”）为纵轴．（2）若图乙中a 、b 已知，则滑块与该材料间的动摩擦因数μ= ▲ ． （3）为了计算弹簧在A 点的弹性势能E P ，除题中已知和已测得的物理量之外，还需测量的物理量是 ▲ ，弹簧的弹性势能E P = ▲ （用题中的已知物理量和测得的物理量表示）．四、计算题（本大题共4小题，共46分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出计算结果的不得分） 13．（10分）长为1.8m 的直杆从空中自由下落，杆的下端距地高为10m ，在其下落过程中经过正下方O点的时间为0.2s ．已知杆下落过程中始终呈竖直状态，不计一切阻力，g =10m/s 2．试求： （1）直杆下落到地面时的速度大小； （2）直杆下落时其下端距O 点的距离．14．（10分）被认为是外星生命的潜在宿主的TRAPPIST-1行星系统中有3颗行星(分别命名为：Trappist-1e ，f 和g)，由于它们位于行星宜居地带，引起了科学家的深厚兴趣．假设行星Trappist-1e 可视为质量均匀分布的球体，宇航员在该星球表面，将一小球从离地面h 高处以初速度v 0水平抛出，测出小球落地点与抛出点间的距离为s ．若该星球的半径为R ，万有引力恒量为G ，不考虑行星的自转，求： （1）该星球表面的重力加速度； （2）该星球的密度；15．（12分）斜面体m 、M 叠放在光滑水平面上，斜面体M 的倾角为θ=37°，质量分别为M =8kg 、m =3kg ，两者之间的动摩擦因数为μ=0.5，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．今用水平外力F 推m ，为使两者不发生相对滑动，求F 的取值范围．（sin37º=0.6，cos37º=0.8，g =10m/s 2．）16．（14分）如图所示，光滑的竖直圆轨道与粗糙的水平面AB 相切于B 点，质量为m =5kg 的小物块（视为质点）静止在A 处．现用大小为F =40N 与水平方向成角θ=53°的斜向上的恒定拉力始终作用在物块上，使其从A 点由静止开始沿水平地面做匀加速直线运动，并能从B 点无阻碍进入圆轨道运动．已知物块与地面之间的动摩擦因数μ=0.5，AB 之间的距离为L =6m ，sin53°=0.8，cos53°=0.6，g =10m/s 2．求：（1）物块经过B 点时的速度大小；（2）若圆轨道的半径为1m ，物块对轨道的最大压力；（3）物块在竖直圆轨道中运动过程中，不脱离轨道，圆轨道的半径应满足的条件．2019届“荆、荆、襄、宜四地七校考试联盟”高三10月联考 物 理 答 案12．答案：（1）21t；（2）ag bd 22；（3）滑块的质量m ，22mbd （每空2分）乙甲13．答案：（1）102m/s ；（2）3.2m解析：（1）由v =gh 2 ①（2分） 解得直杆下落到地面时的速度大小：v 1=102m/s ②（2分） （2）杆从下端到达O 点到上端离开O 点的位移l =1.8m ，时间t 1=0.2s 则该过程中中间时刻的速度： v =1t l =2.08.1m/s =9m/s ③ 由v =gt 得：t =g v =109s=0.9s ④（2分）杆从开始下落到下端到达O 点的时间：t 2=t －21t 1=0.9s －0.1s=0.8s ⑤（2分） 故下落时杆的下端到O 点的距离：h =21gt 22=21×10×0.82m=3.2m ⑥（2分） 14．答案：（1）2220-2hs hv ；（2）)-(23222h s GR hv π解析：（1）设星球表面的加速度为g ，由平抛运动规律知：h =21gt 2① x =v 0t ②（2分） h 2+x 2=s 2 ③（2分）由①、②得g =2220-2hs hv ④（2分）（2）星球表面附近： 2RMm G =mg ⑤（1分）M =ρ·34πR 2 ⑥（1分）得ρ=)-(232220h s GR hv π ⑦（2分）15．答案：7.5N≤F ≤82.5N解析：B 恰好不向下滑动时，所需F 最小，此时B 受到最大静摩擦力沿斜面向上．如图甲所示． 设两者共同的加速度为a 1，对整体有：F 1=(M ＋m )a 1 ①（1分） 对B 有： F 1＋f 1cos α－N 1sin α=ma 1 ②（1分）f 1sin α＋N 1cos α=mg ③（1分）f 1=μ·N 1 ④联立解得：F 1=)sin (cos )cos (sin )(θμθθμθ+-+M mg M m代入数据解得：F 1=7.5N ⑤（2分）B 恰好不上滑时所需F 最大，此时B 受最大静摩擦力沿斜面向下．如图乙所示． 设共同加速度为a 2，对整体有： F 2=(M ＋m )a 2 对B 有：F 2－f 2cos α－N 2sin α=ma 2 ⑥（1分） N 2cos α=mg ＋f 2sin α ⑦（1分） f 2=μN 2 ⑧（1分）联立解得：F 2=)sin (cos )cos (sin )(θμθθμθ-++M mg M m代入数据解得：F 1=82.5N ⑨（2分） 故取值范围为7.5N≤F ≤82.5N ⑩（2分）16．答案：（1）6m/s ；（2）234N ，方向与竖直方向成角53°斜右下；（3）0<R ≦710m 或R ≧5m 解析：（1）由A 到B 过程，由动能定理：FL cos θ－fL =21mv B 2 ①（2分） f =μN =μ(mg －F sin θ) ②解得物块经过B 点时的速度大小v B =6m/s ③（1分） （说明：应用动力学观点处理，正确的同样给分） （2）由分析知，当拉力F 与mg 的合力F'的方向沿着圆轨道半径向外时（如图中的C 点），物块的速度最大，对轨道的压力最大．由B 到C 过程，由动能定理：F'R (1－cos53°)=21mv C 2－21mv B 2 ④（1分）F'=mg cos53°=30N在C 点：N C －F'=Rmv C2 ⑤（1分）解得N C =234N ⑥由牛顿第三定律，物块对轨道的最大压力N'C =234N ，方向与竖直方向成角53°斜右下．（1分）（3）物块恰好到达与C 点关于圆心O 点对称位置D 点时：F'=12R mv D⑦（1分）由B 到D 过程，由动能定理：－F'R (1+cos53°)=21mv D 2－21mv B 2 ⑧（1分） 解得R 1=710m ⑨ 则0<R ≦710m ⑩（1分） 物块恰好到达与圆心O 点的连线垂直于CD 的位置E 时，速度为0由B 到E 过程，由动能定理：－F'R cos53°=0－21mv B 2(11) （1分）解得R 2=5m (12) （1分） 则R ≧5m (13) （1分） 综上，圆轨道的半径应满足的条件为：0<R ≦710m 或R ≧5m． (14) （2分）2019届“荆、荆、襄、宜四地七校考试联盟”高三10月联考 物 理 答 案12．答案：（1）21t；（2）ag bd 22；（3）滑块的质量m ，22mbd （每空2分）13．答案：（1）102m/s ；（2）3.2m解析：（1）由v =gh 2 ①（2分） 解得直杆下落到地面时的速度大小：v 1=102m/s ②（2分）（2）杆从下端到达O 点到上端离开O 点的位移l =1.8m ，时间t 1=0.2s 则该过程中中间时刻的速度： v =1t l =2.08.1m/s =9m/s ③ 由v =gt 得：t =g v =109s=0.9s ④（2分）杆从开始下落到下端到达O 点的时间：t 2=t －21t 1=0.9s －0.1s=0.8s ⑤（2分） 故下落时杆的下端到O 点的距离：h =21gt 22=21×10×0.82m=3.2m ⑥（2分） 14．答案：（1）2220-2hs hv ；（2）)-(23222h s GR hv π解析：（1）设星球表面的加速度为g ，由平抛运动规律知： h =21gt 2① x =v 0t ②（2分） h 2+x 2=s 2③（2分）由①、②得g =2220-2hs hv ④（2分）（2）星球表面附近： 2RMm G =mg ⑤（1分）M =ρ·34πR 2⑥（1分） 得ρ=)-(232220h s GR hv π ⑦（2分）15．答案：7.5N≤F ≤82.5N解析：B 恰好不向下滑动时，所需F 最小，此时B 受到最大静摩擦力沿斜面向上．如图甲所示． 设两者共同的加速度为a 1，对整体有：F 1=(M ＋m )a 1 ①（1分） 对B 有： F 1＋f 1cos α－N 1sin α=ma 1 ②（1分）f 1sin α＋N 1cos α=mg ③（1分）f 1=μ·N 1 ④联立解得：F 1=)sin (cos )cos (sin )(θμθθμθ+-+M mg M m代入数据解得：F 1=7.5N ⑤（2分）B 恰好不上滑时所需F 最大，此时B 受最大静摩擦力沿斜面向下．如图乙所示． 设共同加速度为a 2，对整体有： F 2=(M ＋m )a 2 对B 有：F 2－f 2cos α－N 2sin α=ma 2 ⑥（1分） N 2cos α=mg ＋f 2sin α ⑦（1分） f 2=μN 2 ⑧（1分）联立解得：F 2=)sin (cos )cos (sin )(θμθθμθ-++M mg M m代入数据解得：F 1=82.5N ⑨（2分） 故取值范围为7.5N≤F ≤82.5N ⑩（2分）16．答案：（1）6m/s ；（2）234N ，方向与竖直方向成角53°斜右下；（3）0<R ≦710m 或R ≧5m 解析：（1）由A 到B 过程，由动能定理：FL cos θ－fL =21mv B 2 ①（2分） f =μN =μ(mg －F sin θ) ②解得物块经过B 点时的速度大小v B =6m/s ③（1分） （说明：应用动力学观点处理，正确的同样给分） （2）由分析知，当拉力F 与mg 的合力F'的方向沿着圆轨道半径向外时（如图中的C 点），物块的速度最大，对轨道的压力最大．由B 到C 过程，由动能定理：F'R (1－cos53°)=21mv C 2－21mv B 2 ④（1分） F'=mg cos53°=30N在C 点：N C －F'=Rmv C2 ⑤（1分）解得N C =234N ⑥由牛顿第三定律，物块对轨道的最大压力N'C =234N ，方向与竖直方向成角53°斜右下．（1分）（3）物块恰好到达与C 点关于圆心O 点对称位置D 点时：F'=12R mv D⑦（1分）由B 到D 过程，由动能定理：－F'R (1+cos53°)=21mv D 2－21mv B 2 ⑧（1分） 解得R 1=710m ⑨ 则0<R ≦710m ⑩（1分） 物块恰好到达与圆心O 点的连线垂直于CD 的位置E 时，速度为0 由B 到E 过程，由动能定理：－F'R cos53°=0－21mv B 2 (11) （1分） 解得R 2=5m (12) （1分） 则R ≧5m (13) （1分） 综上，圆轨道的半径应满足的条件为：0<R ≦710m 或R ≧5m． (14) （2分）。