广东实验中学06-07上高三中段考试

广东实验中学
2006—2007学年(上)高三级中段考试
物 理 试 题
本试卷分第I 卷（选择题）和第II 卷（非选择题）两部分，满分150分，考试时间120分钟。

第一部分（选择题：共40分）
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小
题只有一个选择正确，有的小题有多个选项正确。

全部选对的得满分，选不全的得2分，有错选或不答的得0分）
1．你认为以下对各学者的评价及观点正确的是
（ ）
A ．万有引力定律是卡文迪许提出的
B ．开普勒总结第谷大量观测资料，提出了开普勒三个定律
C ．万有引力定律的提出再一次证明牛顿“……站在巨人的肩上”
D ．牛顿运用归纳方法将行星受到的引力推广到所有物体之间都有引力——万有引力
2．已知声波在气体中传播速度υ与气体密度ρ和压强p 有关，从单位制的角度判断下列表
达式（k 是无单位的常数）中可能正确的是
（ ）
A ．ρp k
v = B ．p k v ρ= C ．p
k
v ρ
=
D ．ρ
p
k
v =
3．黑洞是具有强大引力又不易观察的天体，2001年10月22日，欧洲航天局由卫星观测发
现银河系中心存在一个超大型黑洞，命名为MCG6-30-15；假定银河系中心仅此一个黑洞，已知太阳系绕银河系中心作匀速圆周运动，下列哪一组数据可以估算该黑洞的质量
（ ）
A ．太阳的质量和太阳到MCG6-30-15的距离
B ．太阳的运行速度和太阳到MCG6-30-15的距离
C ．太阳的质量和运行速度
D ．地球绕太阳公转的周期和速度
4．由于使用一种特殊的单位制，下述的说明是正确的：当一辆质量为2单位的小车给予6
单位速度时，它的动能是18单位。

这就是下表中例I所表明的
则按照该单位制的要求，试确定在例II中一个6单位质量的物体以6单位动能运动时，
它的速度v的值；以及例III中当给予6单位质量的物体6单位的速度时，所产生的动能
E k的值是下列数据的哪一组（）
A．18，216 B．12，72 C．3，68 D．2，54
5．如图1所示，一轻弹簧的左端固定，右端与一小球相连，小球处于光滑水平面上。

现对
小球施加一个方向水平向右的恒力F，使小球从静止开始运动，则小球向右运动过程的整个过程中（）Array A．小球的动能逐渐增大
B．小球的动能先增大后减小
C．小球和弹簧组成的系统机械能守恒
D．小球和弹簧组成的系统机械能逐渐增大图1
6．如图2所示，在圆轨道上运行的国际空间站里，一宇航员A静止（指相对空间站）“站”
在舱内朝向地球一侧的“地面”B上，则下列说法正确的是（）A．宇航员不受重力作用
B．宇航员A所受到重力与他的该位置所受的万有引力相等
C．宇航员A与“地面”B之间的弹力大小等于重力
D．若宇航员A将手中一小球轻轻释放，该小球将落到“地面”B上
图2 图3
7．科技馆中有一个展品，如图3所示，在较暗处有一个不断均匀滴水的水龙头，在一种特
殊的灯光照射下，可观察到一个个下落的水滴，缓慢调节水滴下落的时间间隔到适当情况，可看到一种奇特现象，水滴似乎不再下落，而是像固定在图中A、B、C、D四个位置不动。

一般要出现这种现象，照明光源应该满足（g=10m/s2）（）A．普通光源即可B．间歇发光，间歇时间0.02s
C．间歇发光，间歇时间0.1s D．间歇发光，间歇时间0.5s
8．今年“十一”是建国五十七周年纪念日。

人们用燃放礼花弹来表达对祖国的热爱心情。

燃放礼花弹时，要先将礼花弹放入一个竖直的炮筒中，然后点燃礼花弹的发射部分，通
过火药剧烈燃烧产生的高压燃气，将礼花弹由炮筒底部射向空中，若礼花弹在由炮筒底部击发至炮筒口的过程中，克服重力做功W 1克服炮筒阻力及空气阻力做功W 2，高压燃气对礼花弹做功W 3，则礼花弹在炮筒内运动的过程中（设礼弹发射过程中质量不变），下列说法正确的是 （ ）
A ．礼花弹的动能变化量为W 3+W 2+W 1
B ．礼花弹的动能变化量为W 3－W 2－W 1
C ．礼花弹的机械能变化量为W 3－W 1
D ．礼花弹的机械能变化量为W 3－W 2－W 1
9．我们经常在电视中看到男、女花样滑冰运动员手拉手在冰面上旋转并表演各种美妙的动
作。

现有甲、乙两名花样滑冰运动员，M 甲=80kg ，M 乙=40kg ，他们面对面拉着弹簧秤各自以他们连线上某一点为圆心做匀速圆周运动的溜冰表演，若两人相距0.9m ，弹簧秤的示数为600N ，则下列判断正确的是
（ ）
A ．两人的线速度相同，约为0.4m/s
B ．两人的角速度相同，约为5.0rad/s
C ．两人的运动半径相同，都是0.45m
D ．两人的运动半径不同，甲的是0.3m 、乙的是0.6m
10．TI 图计算器和CBR 传感器可以每隔0.01s 测定一只排球竖直上抛过程中的瞬时速度v 和
离地面的高度h ，并可以根据设定，在显示屏上自动显示排球在上升和下降过程的
gh —t 、t v -22
的图象。

现有四位同学分别进行上述实验，并得到以下四个图象（图中空心圆点代表）t v -2
2
的图象，实心圆点代表gh —t 的图象），如图4所示在下列四个图中，表明排球在竖直上抛过程中机械能守恒的是
（ ）
图4
第二部分（非选择题：共110分）
二、实验与探究题（本题共2题，共25
分，把答案填在答题卷相应的横线上或按题目要求
作答）
11．（1）（6分）为了测量一根轻弹簧压缩最短时具有的弹性势
能，可将弹簧固定在一带有光滑凹槽轨道一端，并将轨道固定在水平桌面的边缘，如图5所示。

用钢球将弹簧压缩至最短，然后突然释放，钢球将沿轨道飞出桌面。

实验室仅提供直尺、天平，
①实验中需要测量的物理量有： 图5
；
②计算弹簧最短时弹性势能的表达式是E= 。

（2）（7分）为了使用作图法测 量匀变速运动的加速度，同样需要设计一个表格。

①根据图6纸带所给的数据，完成所设计的表格并填入应记录的数据；
②在图7给出的坐标纸中做出速度—时间图像；
③根据速度—时间图线求出加速度为。

图6 图7
12．（12分）某活动小组欲探究光滑斜面上物体下滑加速度与物体质量、斜面倾角之间是否
有关系。

实验室提供如下实验器材： A ．表面光滑的长木板 B ．小车
C ．质量为m 的钩码若干个
D ．方木块（备用于垫木板）
E ．米尺
F ．秒表
（1）实验过程：第一步，在保持斜面倾角不变时，探究加速度与质量的关系 实验中，通过向小车放入钩码来改变物体质量，只要测出小车由斜面顶端滑至底端
用时t 就可以由公式分析出加速度a 。

某同学记录了数据如下表所示。

根据以上信息，在误差允许范围内，我们发现小车质量改变之后平均下滑时间
（填改变或不变）。

经过分析，你得出加速度与质量的关系为 。

第二步：在保持物体质量不变时，探究加速度与斜面倾角之间的关系。

实验中通过改变方木块垫放位置来调整长木板倾角，由于没有量角器，我们可以测量出木板顶端到水平桌面的高度h ，则倾角θ的正弦值L
h
=θsin 。

某同学记录下高度h 和加速度a 如下表：
先在坐标系中通过选定适当的坐标轴后，描点、作图，根据图线可求出当地重力加速度g= ，进一步分析可知：光滑斜面上下滑的物体的加速度与斜面倾角的关系为 。

（2）该活动小组所采用的探究方法是 法。

三、计算或论述题（本题共6题，满分85分，每题均要求写出必要的文字说明，方程式或
重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，过程不完整的不能得满分，有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位） 13．（12分）一科研火箭从某一无大气层的行星的一个极点竖直向上发射，由火箭传来的无
线电信息表明：从火箭发射开始（火箭喷气的过程）一段时间T 0内，火箭上所有物体对支持物的压力或对其悬挂装置的拉力是火箭发射前的1.8倍；除此之外，在落回行星表面前的所有时间内，火箭内物体均处于失重状态。

试分析从火箭发射到落回行星表面经过多少时间。

设行星对火箭的引力大小随距行星表面高度的变化右忽略不计。

14．（12分）如图8所示，摩托车做腾跃特技表演，以v 0=10m/s 的初速度冲向顶部的高台，
然后从高台水平飞出。

若摩托车冲向高台过程中以额定功率P=1.8kw 行驶，所经历时间为t=0.5s 。

人和车的总质量为M=180kg ，试分析：当高台高度多大时，人和车飞出的水平距离s 最远？该最远距离为多少？（不计一切阻力，g 取10m/s 2）
15．（14分）如图9（甲）所示，在竖直平面内有一圆形轨道半径R=1m ，一质量为
m=1×10—
3kg 的小球，可在内壁滑动。

现在最低点处给小球一个水平初速度v 0，使小球
在竖直平面内逆时针做圆周运动，已知小球始终受到一大小与速度大小成正比、方向沿径向指向圆心的力作用，即F ′=k ·v ，其中k 为常量。

图（乙）是小球在竖直平面内做圆周运动的速率v 随时间变化的情况，图9（丙）是小球所受轨道的弹力F 随时间变化的情况，已知小球能有两次到达圆形轨道的最高点。

结合图像所给数据，g 取10m/s 2求： （1）常量k 的值；
（2）小球从开始运动至图9（乙）中速度为2m/s 的过程中，摩擦力对上球做的功。

图9（甲） 图9（乙） 图9（丙）
16．（14分）面积很大的水池，水深为H ，水面上浮着一正方体木块，木块边长为a ，其密度
为水密度的一半，质量为m 。

开始时木块静止，如图10（甲）所示，现用力F 将这木块缓慢地压到水池底，不计摩擦，求：
（1）从开始到木块刚好完全没入水中的过程，压力F 随木块下移距离s 变化关系如何？
试图10（乙）中作出F —s 关系图象，并根据该图象求解该过程中压力F 对木块所做的功。

（2）从木块刚好完全没入水中到停止在池底的过程中，水池中水的势能改变量；
a
图10（甲）图10（乙）
17．（15分）美国《科学》杂志2003年度世界技术大突破评选中，物理学中证明宇宙是由暗物质能量“主宰”的观点，榜上有名且名列榜首，成为当今科技突破中的头号热点。

世界科技的发展显示，暗物质、暗能量正在成为天体物理学研究的重点。

宇宙中暗物质是不能直接被观测到的东西，存在的依据来自螺旋转的星系和星团，这些星系和星团以自峰为中心高速旋转而没有飞散出去，仅靠自身质量产生的引力是远不足以把这些旋转的星系牢牛抓住。

根据对某一双星系的光学测量确定该双星系统中每一个星体的质量都是M，两者相距L，它们正围绕两者连线的中点做圆周运动。

（1）试计算该双星系统的运动周期T；
（2）若实验上观测到的运动周期，若T′: T=1 : N（N>1），为了解释观测周期T′和双星运动的计算周期T不同，目前一种理论认为，在宇宙中有可能有一种望远镜观
测不到的暗物质。

作为一种简化模型，我们假定在以这两个星体连线为直径的球体
内均匀分布着这种暗物质，而不考虑其它暗物质的影响，试根据这一模型和上述观
测结果确定该星系间这种物质的密度。

18．（18分）一圆环A套在一均匀圆木棒B上，圆环A的高度相对棒B的长度而言忽略不计。

环A和棒B的质量都等于m，环A和棒B之间滑动摩擦力为F f（注：F f<mg）。

开始时棒B竖直放置，下端离地面高度为h，环A在棒B的顶端，如图11所示。

让它们由静止开始自由下落，当木棒与地面相碰后，木棒以竖直向上的速度反向运动，并且碰撞前后的速度大小相等。

设碰撞时间很短，不考虑空气阻力，则
（1）木棒B着地前瞬间速度为多大？
（2）在木棒B再次着地前，要使环A不脱离木棒B，
木棒B至少应该多长？
图11
广东实验中学
2006—2007学年(上)高三级中段考试
物理试题参考答案
1.BCD
2.D
3.B
4.D
5.BD
6.B
7.CD
8.B
9.BD 10.AB
11．（1）凹槽末端离地面高度（h）（1分）、重锤锤尖在地面上所指的点离钢球落地点之间平
均距离（s）（2分）、钢球质量（m）（1分）. （2）
h
mgs2
4
1
（2分）注：若测量钢球飞行时间则共扣3分；
（2）①表格设计如下（已填上相关数据）；（2分）注：设计表格有时刻、位移即可；要
求填入数值；②作图如图所示（3分）；③加速度2
/40.0/s m t v a =∆∆=（2分）
12．（1）不变（2分） 在倾角不变条件下，加速度与质量无关（2分） 作图略（2分） 9.75－9.78（2分） αs i n k a =（2分）
注：若没有正确作图，则作图和加速度计算均不得分； （2）控制变量法（2分） 13．（12分）设行星表面重力加速度为g ，则时间t 内火箭以恒定加速度a 做匀加速运动，对
火箭内物体进行受力分析，有：.8.0,8.1g a ma mg mg ==-…………① 加速过程上升的高度为：22
4.02
1gt at h ==
……………………② 加速过程获得的速度为：gt v 8.0=………………③
之后火箭做初速度为v 的竖直上抛运动，设落到行星上的时间为t ′，则有：
22
1
t g t v h ''-
'=- 得t t 2='…………………………④ 从火箭发射到落回行星表面所需的总时间为t t t T 3=+'=………………⑤
评分标准：步骤①正确得3分，步骤②正确得2分，步骤③正确得分2分；步骤④正确
得3分，步骤⑤正确得2分； 14．设平台顶高度为h ，由动能定理：mgh Pt mv mv -=-2
022
121………………① 设摩托车飞行时间为t '，则2
2
1t g h '=
……………………② 摩托车飞行水平位移为：s =vt ……………………③ 由以上各式得：g h h s /2)2110(⋅-=
……………………④
由于1102)2110(=+-h h ，故当h h 2)2110(=-时，摩托的水平位移最大.………⑤ 即当m h 75.2=时，s 最大.……………………⑥ 最大位移为：s=5.5m
评分标准：步骤①对物理量的设定、所根据的规律表达及列式正确得3分，步骤②正确
得2分，步骤③列式正确共得2分；步骤④正确得2分，步骤⑤讨论正确得3分；步骤
⑥正确得2分；步骤⑦正确得1分；
15．（1）由图可知：在t 2时，R
v m kv mg 2=+,代入数据得m s N k /105.12⋅⨯=-（6分） （2）根据圆周运动公式及牛顿第二定律得：R
v m kv mg F 20
2=+-，代入数据得：
s m v /5.30= 由动能定理得：
f W R m
g mv mv +⋅-=-22
1212
02 代入数据得J W f 3101.2-⨯-= （8分）
16．（1）从开始到木块刚好完全没入水中的过程中，力F 是变力.
由平衡条件得：0)2
1
(2
=+⋅-=g a s a mg F ρ 当s=0时，02
1
2=⋅⋅
-g a a mg ρ，故.2gs a F ρ= 即F ∝s. ……………………①
F 与下移位s 之间关系图象如图所示. 该图线与横轴之 间所围的“面积”在数值上等于力F 所做的功.……②
mga mg a W F 4
1
2121=⋅⨯=
……………………③ （2）在从木块由刚好没入水中到达水池底的过程中，相当于“水块”从池底到达木块
刚没入的位置. 由于木块质量为m ，因此“水块”质量为2m.………………④ 水池水的重力势能改变量为：)(2a H mg E -=∆………………⑤
评分标准：步骤①正确说明力F 与木块下移距离之间成正比关系得3分，步骤②作图 正确得3分,步骤③对功的求解正确共得3分;步骤④正确得2分，步骤⑤正确得3分； 17．（1）设双星绕它们连线中点做圆周运动周期为T ，则根据万有引力定律和圆周运动公
式得：2
22)2(2T L M L
M G π⋅⋅=…………① 得：GM L L T 2⋅=π…………②
（2）根据观测结果，星体运动的周期T T <'，说明星体受到的向心力大于本身受到的
引力，故它还受到指向中心的作用力. 这一作用力来源于均匀分布的暗物质，均匀分布在球内的暗物质对双星系统的作用与一质量等于球内暗物质的总质量M ′而位于中点
处的质点相同，则：2
2
22)2(2)
2/(T L M L M M G L M G '⋅⋅='+π…………③ 而题设条件可知：)1(:
1:>='N N T T 因此得M N M 4
1
-=
'…………④ 设所求暗物质的密度为ρ，则有：M N L 4
1)2(343-=⋅
πρ…………⑤
可得.2)1(33
L M N ⋅-=πρ ……………………⑥ 评分标准：步骤①对物理量的设定、所根据的规律表达及列式正确得4分，步骤②正确得2分，步骤③对暗物质的建模处理及列式正确共得4分；步骤④正确得2分，步骤⑤正确得2分；步骤⑥正确得1分；
18．释放后A 、B 相对静止一起做自由落体运动，设B 着地瞬间的速度为1v ，则gh v 221=
B 着地后碰撞，A 继续向下匀加速运动，B 竖直向上做匀减速运动.
设A 、B 加速度的大小分别为a A 、a B ，则有A f ma F mg =- B f ma F mg =+ B 与地面碰撞后向上运动到再次落回地面所需要时间为B
a v t 12= 在此时间内A 的位移为212
1t a t v x A += 要在B 再次着地前A 不脱离B ，木棒长度L 必须满足以上各式，得h F mg g m L f 22
2)(8+≥。