1、2013年江苏省无锡市高三秋学期期中调研考试物理试卷与答案（带解析） 选择题 机车 A拉着一节车厢 B沿水平轨道向右匀速行驶时，下列说法中正确的有( ) A A拉 B的力与 B拉 A的力是一对平衡力 B A拉 B的力与 B拉 A的力是一对不同种类的力 C A拉 B的力与地面对 B的阻力是一对平衡力 D A拉 B的力与地面对 B的阻力是一对作用力与反作用力 答案： C 试题分析： A拉 B的力与 B拉 A的力，两者互换施力物体与受力物体，因此为一对相互作用力，且其产生原因相同，因此一定是同种性质的力，故选项 A、B错误；由于车厢 B在水平方向做匀速运动，且水平方向上仅受 A对它的拉力和地面对它的
2、阻力作用，根据共点力平衡条件可知，这两个力必为一对平衡力，故选项 C正确；选项 D错误。 考点：本题主要考查了对一对相互作用力和一对平衡力的认识与理解问题，属于中档偏低题。 如图所示，圆心在 O点、半径为 R的光滑圆弧轨道 ABC竖直固定在水平桌面上， C端装有轻质定滑轮， OC与 OA的夹角为 60，轨道最低点 A与桌面相切一足够长的轻绳两端分别系着质量为 m1和 m2的两小球 (均可视为质点 )，挂在圆弧轨道边缘 C的定滑轮两边，开始时 m1位于 C点，然后从静止释放不计一切摩擦则 ( ) A在 m1由 C点下滑到 A点的过程中两球速度大小始终相等 B在 m1由 C点下滑到 A点的过程中重
3、力对 m1做功的功率先增大后减少 C若 m1恰好能沿圆弧下滑到 A点，则 m1 2m2 D若 m1恰好能沿圆弧下滑到 A点，则 m1 3m2 答案： BC 试题分析：球 m1沿圆弧运动，其速度方向为圆弧的切线方向，由于绳不可伸长，因此球 m2的速度大小应等于球 m1的速度沿绳方向的分量大小，球 m1速度的另一个分量则为垂直于球 m1与 C点连线 (绳 )方向，故选项 A错误；根据瞬时功率的表达式可知，球 m1的重力对 m1做功的功率为 P m1gvy，其中 vy是指球 m1的瞬时速度沿竖直方向的分量，在 C点处两球速度都为零，即球 m1的重力对 m1做功的功率为零，在 A点时，球 m1的速度为
4、水平方向，因此其竖直分量为零，即球 m1的重力对 m1做功的功率也为零，而在 C到 A之间的任一位置， P0，故选项 B正确；在整个运动过程中，系统机械能守恒，若 m1恰好能沿圆弧下滑到 A点，则当球 m1到达 A点时，两球的速度都为零，故在 A、 C两点处，球m1减少的重力势能等于球 m2增加的重力势能，有： m1gR(1-cos60) m2gR，解得： m1 2m2，故选项 C正确；选项 D错误。 考点：本题主要考查了运动的合成与分解、机械能守恒定律的应用，以及瞬时功率的计算问题，属于中档偏高题。 物体做自由落体， Ek代表动能， Ep代表重力势能， h代表下落的距离，以水平地面为零势能面
5、，下列所示图象中，能正确反映各物理量之间关系的是 ( ) 答案： BD 试题分析：设物体的质量为 m，初始时离地高度为 H，根据自由落体运动规律可知，下落的速度 v gt，下落的高度 h ，在物体由释放到下落 h高度的过程中，根据机械能守恒定律有： mgh ，重力势能 Ep随运动时间 t的变化关系为： Ep mg(H-h) mgH- mgH- mgH-Ek，即 Ep与 h呈一次函数关系，其图象为一条向下倾斜的直线，故选项 C错误； Ep与 t呈二次函数关系，其图象为一条双曲线，且开口向下，故选项 A错误； Ep与 v呈二次函数关系，其图象为一条双曲线，且开口向下，故选项 B可能正确； Ep与
6、Ek呈一次函数关系，其图象为一条向下倾斜的直线，故选项 D可能正确。 考点：本题主要考查了自由落体运动规律、机械能守恒定律 (功能关系 )的应用，以及对图象的理解与应用问题，属于中档题。 美国宇航局在 2011年 12月 5日宣布，他们在太阳系外发现了一颗类似地球的、可适合人类居住的行星 “ 开普勒 -22b”，该行星环绕一颗恒星运动的周期为 290天，它距离地球约 600光年，体积是地球的 2.4倍已知万有引力常量和地球表面的重力加速度，假定该行星环绕这颗恒星运动的轨迹为圆轨道，根据以上信息，下列推理中正确的是 ( ) A若已知该行星的轨道半径，可求出该行星所受的万有引力 B根据地球的公转周
7、期与轨道半径，可求出该行星的轨道半径 C若该行星的密度与地球的密度相等，可求出该行星表面的重力加速度 D若已知该行星的轨道半径，可 求出恒星的质量 答案： CD 试题分析：由于未知该行星的质量，因此无法求出该行星所受的万有引力，故选项 A错误；由于地球与该行星所做圆周运动的中心天体不同，因此由题设条件无法求出该行星的轨道半径，若该行星的密度与地球的密度相等，根据该行星体积是地球的 2.4倍、万有引力常量和地球表面的重力加速度可以求出该行星表面的重力加速度，故选项 C正确；若已知该行星的轨道半径，利用公转周期为 290天可求出恒星的质量，故选项 D正确。 考点：本题主要考查了万有引力定律的应用问
8、题，属于中档题。 如图为质量相等的两个质点 A、 B在同一直线上运动的 v-t图象由图可知( ) A在 t1时刻两个质点在同一位置 B在 t1时刻两个质点速度相等 C在 0 t1时间内质点 B的位移大 D在 0 t1时间内合外力对两个质点做功相等 答案： BCD 试题分析：在 v-t图象中，两图线相交于一点，交点表示两者纵横坐标相同，即同一时刻、同一速度，故选项 B正确；图线与时间轴所围的面积表示了质点的位移，由图可知，在 0 t1时间内，质点 B的位移比 A的大，故选项 C正确；因为两质点的初始位置不明，因此无法确定在 t1 时刻两个质点是否在同一位置，故选项 A错误；由于 两者质量相等，因
9、此在 0 t1时间内，两者的动能变化量相等，根据动能定理可知，此过程中合外力对两个质点做的功相等，故选项 D正确。 考点：本题主要考查了对 v-t图象的理解与应用问题，属于中档题。 质量为 m的皮球，与地面碰撞机械能总是损失 20%，现将该球从高为 h处竖直向下抛出，要使它反弹到 h高处，不计空气阻力，则人至少应对皮球做功 ( ) A mgh B mgh C mgh D mgh 答案： A 试题分析：根据题意和功能关系有： (1-20%)(mgh W) mgh，解得要使它反弹到 h高处，人至少应对皮球做的功为： W mgh，故选项 A正确。 考点：本题主要考查了功能关系的应用问题，属于中档题。
10、 如图所示，从同一条竖直线上两个不同点 P、 Q分别向右平抛两个小球，平抛 P的初速度分别为 v1、 v2，结果它们同时落到水平面上的 M点处 (不考虑空气Q阻力 )下列说法中正确的是 ( ) A一定是 P先抛出的，并且 v1 v2 B一定是 P先抛出的，并且 v1 v2 C一定是 Q先抛出的，并且 v1 v2 D一定是 Q先抛出的，并且 v1 v2 答案： B 试题分析：两小球被抛出后均做平抛运动，根据平抛运动规律可知，在竖直方向上有： h ，解得小球运动的时间为： t ，由图可知小球 P的下落高度 h1大于小球 Q的下落高度 h2，因此两球的运动时间有： t1 t2，因两球同时落地，所以小
11、球 P被先抛出，故选项 C、 D错误；在水平方向上有： x vt，由图可知： x1 x2，所以 v1 v2，故选项 A错误；选项 B正确。 考点：本题主要考查了平抛运动规律的应用以及控制变量法的运用问题，属于中档题。 如图所示，小车上固定着一硬杆，杆的端点固定着一个质量为 m的小球当小车水平向右加速且加 速度逐渐增大时，杆对小球的作用力的变化 (用 F1至 F4表示变化 )可能是下图中的 (OO沿杆方向 )( ) 答案： C 试题分析：小球在整个运动过程中仅受重力 mg和杆对它的作用力 F两个力的作用，且与小车具有了相同的运动状态，因此，在小车水平向右运动的加速度逐渐增大时，小球水平向右运动的
12、加速度亦逐渐增大，根据牛顿第二定律可知，小球所受合力方向水平向右，且逐渐增大，竖直方向合力始终为零，故只有选项 C正确。 考点：本题主要考查了物体的受力分析和牛顿第二定律的矢量性问题，属于中档题。 如图所示，物体 P左边用一根轻弹簧和竖直墙相连，放在粗糙水平面上，静止时弹簧的长度大于原长若再用一个从零开始逐渐增大的水平力 F向右拉P，直到把 P拉动在 P被拉动之前的过程中，弹簧对 P的弹力 N的大小和地面对 P的摩擦力 f的大小的变化情况是 ( ) A N始终增大， f始终减小 B N先不变后增大， f先减小后增大 C N保持不变， f始终减小 D N保持不变， f先减小后增大 答案： D 试
13、题分析：由于开始时弹簧的长度大于原长，因此弹簧对 P的弹力 N为水平向左的拉力，在 P被拉动之前的过程中，弹簧的长度没有发生变化，根据胡克定律可知，弹簧对 P的弹力 N大小保持不变，故选项 A、 B错误；又因物体 P开始处于静止状态，因此物体 P还受到了地面水平向右的静摩擦力 f作用，根据共点力平衡条件可知，随着向右的水平力 F逐渐增大，摩擦力 f将先逐渐减小至零，此时当水平力 F继续增大时，摩擦力 f方向将改为水平向左，大小逐渐增大，直至增大至最大静摩擦力，物体 P被拉动，故选项 C 错误；选项 D正确。 考点：本题主要考查了物体的受力分析、胡克定律和共点力平衡条件的应用问题，属于中档题。
14、实验题 (10分 )光电计时器 是一种研究物体运动情况的常见仪器当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间现利用如图甲所示装置探究物体的加速度与合外力、质量关系，其 NQ是水平桌面， PQ是一端带有滑轮的长木板， l、 2是固定在木板上的两个光电门 (与之连接的两个光电计时器没有画出 )小车上固定着用于挡光的窄片 K，测得其宽度为 d，让小车从木板的顶端滑下，光电门 l、 2各自连接的计时器显示窄片 K的挡光时间分别为 t1和 t2 该实验中，在改变小车的质量 M或沙桶的总质量 m时，保持 Mm，这样做的目的是 ； 为了计算出小车的加 速度，除了测量 d、 t1和 t2之外，还
15、需要测量 ，若上述测量的量用石表示，则用这些物理量计算加速度的表达式为 a ； 某位同学经过测量、计算得到如下表数据，请在图乙中作出小车加速度与所受合外力的关系图像 由图象可以看出，该实验存在着较大的误差，产生误差的主要原因是 答案： 用砂和砂桶的总重力 mg表示了小车所受的合外力； 两光电门之间的距离 s， a (或小车通过两光电门的时间 t， a )； 图略，见； 木板倾角太小 (或平衡摩擦不足 ) 试题分析： 由于细线不可伸长，因此砂和砂桶与小车具有了相同大小的 加速度，根据牛顿第二定律有： mg (M m)a，解得： a ，因此只有当 Mm时， a ，即用砂和砂桶的总重力 mg表示了小
16、车所受的合外力 小车通过两光电门的速度分别为： v1 ， v2 ，因此还需知道小车通过两光电门的位移，即两光电门之间的距离 s，根据匀变速直线运动规律有： 2as - ，联立以上各式解得： a 或者，还需知道小车通过两光电门的时间 t，根据匀变速直线运动规律有： v2v1 at，联立以上各式解得： a 根据描点作图的原则，对照表格数据，作出 a-F图象如下图所示； 由图象可知，图线不过坐标原点，存在横截距，即施加一定的外力后，小车加速度仍然为零，因此该误差产生的原因是木板倾角太小 (或平衡摩擦不足 ) 考点：本题主要考查了 “探究物体的加速度与合外力、质量关系 ”的实验问题，属于中档题。 (8
17、分 )在 “利用打点计时器测定匀变速直线运动加速度 ”的实验中，某同学在打出的纸带上按打点的先后顺序每 5点取一个计数点，共取了 A、 B、 C、 D、E、，六个计数点 (每相邻两个计数点间还有四个点 )从 A点开始在每一个计数点处将纸带剪开分成五段 (分别为 a、 b、 c、 d、 e段 )，将这五段纸带由长到短紧靠 但不重叠地粘在 xOy坐标系中，如图所示 若把每一段纸带的右上端连接起来，结果得到一条倾斜的直线，如图所示，由图可知纸带做 运动，你判断的依据是 ； 为求出打 B点时小车的瞬时速度，需要测出哪段纸带的长度？答： ； 若测得 a段纸带的长度为 10.0cm， e段纸带的长度为 2
18、.0cm，则可求出加速度的大小为 m/s2。 答案： 匀减速直线 (匀变速直线 )，相邻相等时间内纸带的长度之差相等； AC(或 a、 b)； 2 试题分析：由图可知，所得五段纸带长度 (相邻计数点间的距离 )逐渐减小，且成等差，又因为各计数点间 时间间隔相等，即相邻相等时间内纸带的长度之差相等，因此可以判断纸带做匀减速直线运动； B点为计数点 A、 C段的中间时刻点，因此需要测量纸带 AC段 (或 a、 b段 )的长度； 根据匀变速直线运动规律可知 x1-x5 4a(t)2，解得： a 2m/s2 考点：本题主要考查了 “匀变速直线运动的研究 ”实验问题，属于中档题。 计算题 (13分 )如
19、图甲所示，斜面体固定在粗糙的水平地面上，底端与水平面平滑连接，一个可视为质点的物块从斜面体的顶端自由释放，其速率随时间变化的图像如图乙所示， (已知斜面与物块、地面与物块的动摩擦因数相同， g取10m/s2)求： 斜面的长度 s； 物块与水平面间的动摩擦因数 ； 斜面的倾角 的正弦值 答案： s 25m； 0.5； sin 0.6 试题分析： 在 v-t图象中图线与时间轴所围的面积表示了物体的位移，由 v-t图象可知，物块在 0 5s时间内在斜面上运动， 5 7s时间内在水平面上运动，因此斜面的长度为： s 510m 25m 在 v-t图象中图线的斜率表示了物体运动的加速度，因此由 v-t图象
20、可知，在5 7s时间内，该物块运动的加速度为： a2 -5m/s2 物块在水平面上运动时，根据牛顿第二定律有： -mg ma2 解得： 0.5 同理，在 0 5s时间内物块运动的加速度为： a1 2m/s2 根据牛顿第二定律有： mgsin-mgcos ma1 又因为： sin2 cos2 1 联立以上三式解得： sin 0.6 考点：本题主要考查了匀变速直线运动规律、牛顿第二定律以及 v-t图象的理解与应用问题，属于中档题。 (13分 )如图所示的装置叫做阿特伍德机，是阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律绳子两端的物体下落 (上升 )的加速度总是小于自由落体的加速
21、度 g，同自由落体相比，下落相同的高度，所花费的时间要长，这使得实验者有足够的时间从容的观测、研究，已知物体 A、B的质量相等均为 M，物体 C的质量为 m，轻绳与轻滑轮间的摩擦不计，绳子不可伸长，如果 m ，求： 物体 B从静止开始下落一段距离的时间与其自由落体下落同样的距离所用时间的比值； 系统由静止释放后运动过程中物体 C对 B的拉力 答案： 3； 。 试题分析： 因为绳子不可伸长，因此，对物体 A、 B、 C整体，具有了相同大小的加速度 a，根据牛顿第二定律有： mg (2M m)a 由题意知： m 联立两式解得： a 设物体 B从静止开始下落 h高度时所用时间为 t1，自由落体下落
22、h高度时所用时间为 t2，根据匀变速直线运动和自由落体运动规律有： h 解得： 3 对 C，受重力 mg和物体 B的拉力 T作用，根据牛顿第二定律有： mg-T ma 根据牛顿第三定律可知，物体 C对 B的拉力为： T T 联立以上各式解得： T 考点：本题主要考查了匀变速直线运动、自由落体运动规律、牛顿第二定律的应用，以及整体法与隔离法的灵活运用问题，属于中档题。 (13分 )如图所示为宇宙中一恒星系 的示意图， A为该星系的一颗行星，它绕中央恒星 O的运行轨道近似为圆已知引力常量为 G，天文学家观测得到 A行星的运行轨道半径为 R0，周期为 T0 A行星的半径为 r0，其表面的重力加速度为
23、 g，不考虑行星的自转 中央恒星 O的质量是多大？ 若 A 行星有一颗距离其表面为 h做圆周运动的卫星，求该卫星的线速度大小。(忽略恒星对卫星的影响 ) 答案： ； 试题分析： 设中央恒星 O的质量为 M， A行星的质量为 m，根据万有引力定律和牛顿第二定律有： 解得中央恒星 O的质量为： M 设卫星的质量为 m0，卫星的线速度 为 v，根据万有引力定律和牛顿第二定律有： 当该卫星位于行星 A的表面时，有： m0g 联立以上两式解得该卫星的线速度大小为： v 考点：本题主要考查了万有引力定律和牛顿第二定律的应用问题，属于中档题。 (16 分 )一轻质细绳一端系一质量为 m 0.05kg的小球
24、A，另一端挂在 O 点，O到小球的距离为 L 0.1m，小球跟水平面接触，但无相互作用，在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板，如图所示，水平距离 s2m现有一滑块 B，质量也为 m，从斜面上滑下，与小球发生碰撞，每次碰后，滑块与小球速度均互换，已知滑块与挡板碰撞时不损失机械能，水平面与滑块间的动摩擦因数为 0.25，若不计空气阻力，并将滑块和小球都视为质点， g取 10m/s2试问： 若滑块 B从斜面某一高度 h处滑下与小球第一次碰撞后，使小球恰好在竖直平面内做圆周运动，求此高度 h； 若滑块 B从 h 5m处下滑与小球碰撞后，小球在竖直平面内做圆周运动，求小球做完整圆周运动的次
25、数 答案： h 0.5m； n 10 试题分析： 小球恰能完成一次完整的圆周运动，设它到最高点的速度为 v0，在最高点由重力 mg提供小球运动的向心力，根据牛顿第二定律和向心力公式有： mg 在小球从最低点运动到最高点的过程中，机械能守恒，并设小球此时在最低点速度为 v1，根据机械能守恒定律有： - 2mgL 根据题意可知，滑块滑至与小球碰撞前瞬间的速度也为 v1，在滑块由 h高度处运动至与小球相碰前瞬间的过程中根据动能定理有： mgh-mg -0 联立以上各式，并代入数据解得： h 0.5m 滑块与小球碰撞后将静止不动，随后小球运动一周后又与滑块相撞，滑块获得前一次碰前的速度向右运动，与挡板
26、碰后又无能量损失地返 回与小球发生第三次碰撞， ，设滑块最后以速度 vn碰撞小球后，刚好能使其完成第 n次完整圆周运动，根据动能定理有： mgh-mg(n-1 )s -0 根据上述分析可知： vn v1 联立以上各式解得： n 10 考点：本题主要考查了动能定理、机械能守恒定律、牛顿第二定律、向心力公式的应用以及临界条件的分析能力问题，属于中档偏高题。 (16分 )如图所示，光滑水平面上有一木板，质量 M 1.0kg，长度 L1.0m在木板的最左端有一个小铁块 (可视为质点 )，质量 m 1.0kg小铁块与木板之间的动摩擦因数 0.30开始时它们都处于静止状态，某时刻起对木板施加一个水平向左的
27、拉力 F， g取 10m/s2求： 拉力 F至少多大能将木板抽出； 若 F 8N将木板抽出，则抽出过程中摩擦力分别对木板和铁块做的功 答案： F 6N； W2 -7.5J， W1 4.5J 试题分析： 当小铁块与木板之间存在相对运动时，设小铁块运动的加速度为a1，木板运动的加速度为 a2，根据牛顿第二定律有： mg ma1， F-mg Ma2 要使木板能从小铁块下方抽出，需满足 a2 a1 联立以上两式解得： F (M m)g 6N 由可知，当 F 8N将木板从小铁块下方抽出，小铁块运动的加速度为： a1g 3m/s2 木板运动的加速度为： a2 5m/s2 设抽出过程的时间为 t，根据匀变速直线运动规律和空间几何关系有： - L 解得： t 1s 所以小铁块运动的位移为： x1 1.5m 木板运动的位移为： x2 2.5m 根据功的定义式可知，摩擦力对小铁块做的功为： W1 mgx1 4.5J 摩擦力对木板做的功为： W2 -mgx2 -7.5J 考点：本题主要考查了匀变速直线运动规律、牛顿第二定律、功的定义式的应用问题，属于中档题。
