2021届2019届湖北省沙市中学高三上学期第四次双周练物理试题(解析版)

湖北省沙市中学2021届高三上学期
第四次双周练
一、选择题（本大题共12小题，共48分，1—8题单选，9—12多选）
1．如图，在水平桌面上放置一斜面体P，两长方体物块a和b叠放在P的斜面上，a、b、c 质量分别为2m、m、m，斜面倾角为，整个系统处于静止状态。

若将a和b、b与P、P 与桌面之间摩擦力的大小分别用、和表示．则
A．，，
B．，，
C ．，，
D ．，，
2．如图所示，带有光滑竖直杆的三角形斜劈固定在水平地面上，放置于斜劈上的光滑小球与套在竖直杆上的小滑块用轻绳连接，开始时轻绳与斜劈平行。

现给小滑块施加一竖直向上的拉力F，使小滑块沿杆缓慢上升，整个过程中小球始终未脱离斜劈，则有
A．轻绳对小球的拉力逐渐减小
B．小球对斜劈的压力先减小后增大
C．竖直杆对小滑块的弹力先增大后减小
D．对小滑块施加的竖直向上的拉力逐渐增大
3．如图所示，水平地面上有一车厢，车厢内固定的平台左侧通过水平轻弹簧把物块A压在
竖直侧壁上。

平台上面放置的物块B通过另一根竖直轻弹簧与车顶连接。

已知A、B质量相同且与接触面间的动摩擦因数均为，两根弹簧完全相同。

车厢静止时，两弹簧长度相同，A 恰好不下滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。

现使车厢沿水平方向加速运动，为保证A、B仍相对车厢静止，则
A．速度可能向左，加速度可大于
B．加速度一定向右，不能超过
C．加速度可以向左，不能超过
D ．加速度可以向左，不能超过
4．两个质量分别为2m和m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴的距离为L，b与转轴的距离为2L，a、b之间用长为L的强度足够大的轻绳相连，木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。

若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，开始时轻绳刚好伸直但无张力，用表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是
A．a比b先达到最大静摩擦力
B．a、b所受的摩擦力始终相等
C．是b开始滑动的临界角速度
D．当时，a所受摩擦力的大小为
5．如图所示，小球以在倾角为的斜面上方水平抛出，垂直落到斜面，最小位移落到斜面，则以下说法正确的是重力加速度为
A．垂直落到斜面上则小球空中运动时间为
B．以最小位移落到斜面则小球空中运动时间
C．的位移是的位移2倍
D．抛出速度增加2倍，则水平位移也增加2倍
6．如图所示，物块固定在水平面上，子弹以某一速率从左向右水平穿透物块时速率为，穿透时间为；若子弹以相同的速率从右向左水平穿透物块时速率为，穿透时间为子弹在物块中受到的阻力大小与其到物块左端的距离成正比。

则
A．B．C．D．
7．如图所示，细杆倾斜放置，小球M套在杆上可沿杆滑动，用弹簧与固定小球N相连，杆和弹簧处于同一竖直平面内，现使M从A位置由静止释放，M运动到B点时弹簧与杆垂直且为原长，运动到C点时速度减为零，M在A，C两点时弹簧长度相同下列说法正确的是
A．M从A到C的过程，M小球重力势能一直减小
B．M在A、C两点的加速度大小一定相等
C．M从A到B的过程，重力势能减少量大于其克服摩擦力做的功
D．M从A到B的过程，M球重力势能减少量与弹簧弹性势能的减少
量之和等于M在B点处的动能
8．质量为的物体静止在水平地面上，现施加一个水平方向大小变化的外力F 作用在物
体上， 6t s 时撤去外力，物体的动量达到最大值，此后物体在水平地面上继续
滑行
后停下。

已知外力F 随时间t 变化的图象如图所示，重力加速度
，最大
静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是
A ．外力F 的冲量大小为
B ．物体与水平地面间的动摩擦因数为
C ．全程摩擦力的冲量大小为
D ．物体的位移大小为
9．（多选）如图甲所示，倾角为的足够长的传送带以恒定的速率沿逆时针方向运动。

时将质量为
的小物块可视为质点轻放在传送带上，小物块相对地面的
图像如
图乙所示。

设沿传送带向下为正方向，取重力加速度。

则
A ．传送带的速率
B ．传送带的倾角
C ．小物块与传送带之间的动摩擦因数
D ．
内小物块在传送带上留下的痕迹的长度为
10．如图所示，水平地面上有相距为的M、N两点，在M点的正上方处有一小球A以速度做平抛，同时在N点正上方，且高度h可以调节处有一小球B做自由落体运动。

若小球A与地面碰撞时水平速度不变，竖直速度以等大速度反弹，B与地面碰撞后不反弹，重力加速度g取。

以下说法正确的是
A ．只要，A与B就可以在空中相遇
B ．要想A只与地面碰撞一次后就与B相遇，必须满足
C．要想A只与地面碰撞一次后在上升过程与B相遇，h应满足
D．若，，则A刚好与地面碰撞一次后到达最高点时与B相遇11．2019年5月17日，中国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭，成功发射了第四十五颗北斗导航卫星。

该卫星发射过程为：先将卫星发射至近地圆轨道1上，然后在P处变轨到椭圆轨道2上，最后由轨道2在Q处变轨进入同步卫星轨道3。

轨道1，2相切于P点，轨道2、3相切于Q点。

忽略卫星质量的变化，则该卫星
A．在轨道3上的运行周期为
B ．在轨道3上的运行速率大于
C．在轨道3上经过Q点的加速度大于在轨道2上经过Q点的加速度
D．在轨道2上由P点向Q点运动的过程中，地球引力对卫星做负功，卫星的动能减少
12．如图所示，物块A，B静止在光滑的水平面上，质量均为1kg，B通过轻弹簧与墙相连，弹簧处于自然伸长状态，现给A一个向左的初速度，使A向B撞去并瞬间锁定在一起，当弹簧被压缩至最短时解除锁定，物块A最终会被反弹出来，则下列说法正确的是
A．弹簧能获得的最大弹性势能为25J
B．物块A最终的速度大小为
C．整个过程中物块B对物块A产生的冲量大小为
D．整个过程中的机械能损失
二、实验题（13题8分，14题6分）
13．为了判断碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞，某实验小组用如图所示的“碰撞实验器”设计了如下实验。

实验步骤如下：
①按照如图所示的实验装置图，安装实物图；
②调整斜槽末端水平，O点为斜槽末端在水平地面上的竖直投影；
③在轨道上固定一挡板S，从紧贴挡板S处由静止释放质量为的小球1，小球1落在P点，用刻度尺测得P点与O点的距离为；
④在装置末端放置一个大小与小球1相同的小球2，其质量为。

现仍从紧贴挡板S处由静止释放小球1，小球1与小球2发生正碰，小球2落在N点，小球1落在M点，测得M点与O点的距离为L，N点与O点的距离为。

（1）若入射小球1的半径为，被碰小球2半径为，则实验要求_____填正确『答案』标号。

A.，，
，，
（2）小球1与小球2的质量之比________。

（3）若两小球均可看做质点，实验中测得斜槽末端距地面的高度为H，重力加速度为g，以两小球为系统，碰前系统初动能________，碰后系统末动能________，则系统机械能________填“守恒”或“不守恒”，该碰撞是________填“弹性”或“非弹性”碰撞。

、用题目中字母H、、L和重力加速度g表示
14．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：
（1）某小组同学用如图甲所示装置，采用控制变量法来研究在小车质量不变的情况下，小车加速度与小车受力的关系．下列措施中正确的是______．
A．平衡摩擦力的方法就是将木板一端垫高，在塑料小桶中添加砂，使小车在绳的拉力作用下能匀速运动
B．实验中应先放小车，然后打开打点计时器的电源
C．在每次实验中，应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量
（2）如图所示是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带．取计数点A、B、C、D 、E、F、G，纸带上两相邻计数点的时间间隔为，用刻度尺测量出各相邻计数点间的距离如图乙所示，则小车运动的加速度大小_________，打纸带上C点时小
车的瞬时速度大小__________结果保留二位有效数字
四、计算题（本大题共4小题，共38分）
15．（8分）如图所示，质量足够长的木板静止在水平地面上，与地面的动摩擦因数，另一个质量的小滑块，以的初速度滑上木板，滑块与木板之间的动摩擦因数，g取．
（1）若木板固定，求小滑块在木板上滑过的距离．
（2）若木板不固定，求小滑块自滑上木板开始多长时间相对木板处于静止．
（3）若木板不固定，求木板相对地面运动位移的最大值．
16．（8分）如图所示，竖直平面内的直角坐标系xOy中有一根表面粗糙的粗细均匀的细杆OMN，它的上端固定在坐标原点O处且与x轴相切．OM和MN段分别为弯曲杆和直杆，它们相切于M点，OM段所对应的曲线方程为一根套在直杆MN上的轻弹簧下端固定在N点，其原长比杆MN的长度短．可视为质点的开孔小球孔的直径略大于杆的直径套在细杆上．现将小球从O处以的初速度沿x轴的正方向抛出，过M点后沿杆MN 运动压缩弹簧，再经弹簧反弹后恰好到达M点．已知小球的质量，M点的纵坐标为，小球与杆间的动摩擦因数，g取求：
（1）上述整个过程中摩擦力对小球所做的功；
（2）小球初次运动至M点时的速度的大小和方向；
（3）轻质弹簧被压缩至最短时的弹性势能．
17．(10分)如图所示，有一固定在水平地面上的光滑凹形长槽，槽内放置一个滑块，滑块的左端面是半圆柱形光滑圆弧面，滑块的宽度恰与凹形槽的两内侧壁的间距相等，滑块可在槽内左右自由滑动。

现有一金属小球可视为质点以水平初速度沿槽的一侧壁冲向滑块，并最终从另一侧壁离开滑块。

已知金属小球的质量为m，滑块的质量为3 m，整个运动过程中无机械能损失。

求：
（1）当金属小球从另一侧壁离开滑块时，金属小球和滑块各自的速度；
（2）当金属小球经过滑块半圆形端面的顶点A时，金属小球的动能。

18．（12分）如图甲所示，足够长的水平传送带上叠放着质量的木板和质量的小物块视为质点，木板与传送带间的动摩擦因数，木板与物块间的动摩擦因数。

开始时系统处于静止状态，若传送带沿顺时针方向运行，其速度时间图像如图乙所示，物块始终不会从木板上掉下，取重力加速度大小，认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，求：
（1）在内木板的加速度大小以及物块的加速度大小，在内木板的加速度
以及物块的加速度大小；
（2）物块在内平均速度的大小；
（3）木板的最短长度L。

——★参考答案★——
1．A2．D『解答』A.对小球受力分析，受重力、支持力和细线的拉力，如图所示：
根据平衡条件可知，细线的拉力T增加，支持力N减小，根据牛顿第三定律，球对斜面的压力也减小，故AB错误；对球和滑块整体分析，受重力、斜面的支持力N，杆的弹力，拉力F，如图所示：水平：竖直：由于N减小，故减小，F 增加，故C错误，
3．B『解答』开始A恰好不下滑，对A分析有，解得，由题意可知，此时两根弹簧都处于压缩状态。

当车厢做加速运动时，为了保证A不下滑，侧壁对A的支持力必须增大，弹簧的弹力不变。

根据牛顿第二定律可知加速度方向一定向右，又因为车厢做加速运动，所以速度一定向右；对B分析，为保证B与平台不发生相对滑动，有，解得，故B正确，
4．D『解答』A.木块随圆盘一起转动，静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律得：木块所受的静摩擦力，a和b的质量分别是2m和m，而a与转轴的距离为L，b与转轴的距离为2L，所以开始时a和b受到的摩擦力是相等的；b受到的静摩擦力先达到最大，故A错误；B.在b的摩擦力没有达到最大前，静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律得：木块所受的静摩擦力，a和b的质量分别是2m和m，而a与转轴的距离为L，b与转轴的距离为2L，所以开始时a和b受到的摩擦力是相等的；当b受到的静摩擦力达到最大后，b受到的摩擦力与绳子的拉力的和提供向心力，即：，而a的受力：，联立得：，可知二者受到的摩擦力不一定相等，
故B错误；C.当b刚要滑动时，有，解得：，故C错误；D.当时，此时b所受摩擦力已达最大，a所受摩擦力的大小为：
，故D正确。

5．B 『解答』小球速度方向与斜面垂直，，当质点落在斜面上的B点时，位移最小，设运动的时间为t，则水平方向：；竖直方向：
C、根据题意的水平位移
2
0tan
v
x v t
gθ
==，竖直位移
2
20
2
1
22tan
v
y gt
gθ
==，的水平
位移，竖直位移，由于竖直方向上位移不是两倍关系，故的位移并不是的位移2倍，故C错误；D、小球从O点到A点的水平距离
，当速度变为原来的2倍，水平位移变为原理4倍6．B『解答』阻力对子弹做功时：，根据动能定理可知二者的末速度大小是相等的，即，故CD错误；设子弹的初速度是，子弹在物块中受到的阻力大小与其到物块左端的距离成正比，可知若子弹以某一速率从左向右水平穿透物块时，子弹受到的阻力越来越大，木块做加速度增大的减速运动，所以平均速度：；若子弹以相同的速率从右向左水平穿透物块时，子弹受到的阻力越来越小，则子弹做加速度减小的减速运动，所以平均速度：。

子弹穿过物块的时间：，所以可知：，故A错误，B正确。

7．A8．D
9．AC 『解答』A、由图知，物体先做初速度为零的匀加速直线运动，速度达到传送带速
度后在时刻，由于重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，物块继续向下做匀加速直线运动，从图象可知传送带的速度为。

故A正确。

BC 、在内，物体摩擦力方向沿斜面向下，匀加速运动的加速度为
、由图可得：即有：
在，物体的加速度为
由图可得：即有：
联立两式解得，故B错误，C正确。

D、根据“面积”表示位移，可知物体相对于地的位移，传送带的位移为，物体对传送带的位移大小为，方向向上。

物体相对于地的位移，传送带的位移为
，物体对传送带的位移大小为，方向向下。

故留下的痕迹为5m。

故D错误。

10．BCA做平抛运动，根据平抛运动规律可知、代入数据解得：当A以时，水平方向位移，此时小球A落到N点，由于，所有B球还在空中未到N点、A.只要，A与B不可能在空中相遇，故A错误；B.要想A只与地面碰撞一次后就与B相遇，存在着两个临界，当A落地后被弹起的瞬间与B 相遇，此时A的速度最大，即A的平抛速度接近；当A落地后被弹起做斜上抛运动，当落到地面刚要与地面碰撞时，对应着最小速度，该过程在空中运动的时间为，即，代入数据解得，可知要想A只与地面碰撞一次后就与B相遇，必须满足，故B正确；要想A只与地面碰撞一次后在上升过程与B相遇，
也存在两个临界，一个是当A落地后被弹起的瞬间与B相遇，此时A的速度最大，即A的平抛速度接近；当A落地后被弹起做斜上抛运动，当A上升到最高点时与B相遇，对应着最小速度，该过程在空中运动的时间为，即，代入数据解得，由可知，h应满足，故C正确，
11．AD 12．ABC、
13．守恒弹性14．
15．解：若木板固定，小滑块在滑动摩擦力作用下，做匀减速运动，根据牛顿第二定律得：、所以对m：、对M：
、解得：当速度相等时相对静止，则有：解得：木板共速前先做匀加速运动，木板的位移、速度、以后木板与物块共同加速度匀减速运动、共同匀减速运动的位移、所以总位移为
16．解：对题述过程由动能定理得、代入数据解得．
假设小球抛出后做平抛运动，根据平抛运动规律可得、代入数据解得、与OM曲线方程一致，说明小球在OM段运动过程中与细杆OM无摩擦，做平抛运动．由动能定理、代入数据解得。

由运动的合成和分解可得的方向与x轴正方向夹角的余弦值、，即．小球从M点开
始直至小球被弹回M点的过程中，摩擦力所做的功、求得、又由得，小球下滑的最大距离、在小球从M 点开始直至将弹簧压缩到最短过程中，由动能定理得、又根据功能关系得、代入数据解得．
17．解：，；
18．解：传送带在内的加速度大小为传送带在内的加速度大小为木板与传送带间的最大静摩擦力以及物块与木板间的最大静摩擦力分别为，在内，由于，故物块与木板相对静止，加速度大小为，由于
，故木板与传送带相对静止，加速度大小为，即；在内，由于，木板与传送带相对滑动假设物块恰好与木板相对静止，则有解得由于，物块与木板相对滑动，故。

在内，木板、物块的位移大小均为在内，物块的位移大小为，其中，解得物块在内平均速度的大小为，其中解得。

传送带、木板和物块的速度时间图像如图所示，
设经时间，木板与传送带达到共同速度，经时间，物块与传送带达到共同速度，则有：
解得，
经分析可知解得。