1、2014届湖北省重点中学（红安一中等校）高三期中联考物理试卷与答案（带解析） 选择题 如图所示，水平地面上一物体在 F1 10N， F2 2N 的水平外力作用下做匀速直线运动，则 A物体运动方向向左 B物体所受滑动摩擦力大小为 6N C撤去力 F1后物体最终会停下 D撤去力 F2后物体最终会停下 答案： C 试题分析：物体做匀速直线运动说明合力等于 0，即 ，即滑动摩擦力 对照选项 B 错。只要合力等于 0，物体的运动方向可以是任意方向，选项 A错。撤去力 F1后，拉力 小于滑动摩擦力，物体将会减速最终停下来选项 C对。撤去力 F2 后，物体拉力 大于滑动摩擦力，物体将做加速运动不会停下来选项
2、 D错。 考点：摩擦力 共点力的平衡 如图，在 xOy坐标系所在的平面中，将一负检验电荷 Q 由 y轴上的 a点移至 x轴上的 b点时，需克服电场力做功 W；若从 a点移至 x轴上的 c点时，也需克服电场力做功 W.那么此空间存在的静电场可能是 A存在场强方向沿 y轴负方向的匀强电场 B存在场强方向沿 x轴正方向的匀强电场 C处于第 I象限某一位置的正点电荷形成的电场 D处于第 I象限某一位置的负点电荷形成的电场 答案： ACD 试题分析：从 A点移动点电荷到 B和到 C克服电场力做功一样多。说明 BC 两点是等电势的，即二者在一个等势面上，若是匀强电场，则 是等势面，电场线垂直 轴即沿 y轴
3、方向，根据负电荷从 A移动到 B需克服电场力做功说明电场沿 y轴负方向，选项 A对 B错。若是点电荷形成的电场，则 bc到源电荷距离相等，即源电荷在 bc的垂直平分线上，如果是正点电荷形成的电场，则要求正点电荷到 a点距离小于到 bc距离即可满足从 a移动到 b克服电场力做功，如果是负点电荷形成的电场，则要求负点电荷到 a点距离大 于到 bc距离即可满足从 a移动到 b克服电场力做功，综上，选项 CD正确。 考点：匀强电场和点电荷电场 电场力做功 等势面 如图所示，绝缘轻弹簧的下端固定在斜面底端，弹簧与斜面平行，带电小球 Q（可视为质点）固定在光滑绝缘斜面上的 M点，且在通过弹簧中心的直线ab
4、上 .现把与 Q 大小相同，电性相同的带电小球 P，从斜面上的 N 点由静止释放，N 点距离弹簧有一段距离，在小球 P与弹簧从接触到压缩到最短的过程中（此过程中弹簧始终在弹性限度内），以下说法正确的是 A小球 P和弹簧组成的系统机械能守恒 B小球 P和弹簧刚接触时其速度最大 C小球 P的动能与弹簧弹性势能的总和增大 D小球 P的加速度先减小后增大 答案： CD 试题分析：小球 P与弹簧系统的机械能变化等于除系统弹力和重力外其他力做的功即库伦斥力做的功，由于库伦斥力做正功，系统机械能增加选项 A错。系统机械能包括小球动能和弹簧弹性势能和小球重力势能三者之和增加，但是小球重力势能减少，所以小球动能
5、和弹簧弹性势能之和增加选项 C对。带电小球P 在沿斜面方向受到重力沿斜面向下的分力，沿斜面向下的库伦斥力 ，小球 P与弹簧接触的最初阶段，弹簧弹力小于 ，小球 P先加速，但是弹力逐渐增大库伦斥力逐渐减小，合力变小加速度变小，即第一阶段是加速度逐渐减小的加速运动，选项 B错。第二阶段弹力大于 ，合力沿斜面向上开始减速，弹力逐渐增大库伦斥力逐渐减小，合力变大加速度变大，即第二阶段是加速度逐渐变大的减速运动直到速度减小为 0.选项 D对。 考点：机械能守恒 电场力做功 如图所示，质量为 M，长度为 L的小车静止在光滑的水平面上，质量为 m的小物块，放在小车的最左端，现用一水平向右的恒力 F 始终作用
6、在小物块上，小物块与小车之间的滑动摩擦力为 f，经过一段时间后小车运动的位移为 x，此时小物块刚好滑到 小车的最右端，则下列说法中正确的是 A此时物块的动能为 F(x L) B此时小车的动能为 f(x L) C这一过程中，物块和小车增加的机械能为 F(x L)-fL D这一过程中，物块和小车因摩擦而产生的热量为 fL 答案： CD 试题分析：对小物块分析，水平方向受到拉力 F和摩擦力 ，小车位移为 ，滑块相对于小车位移为 ，则根据动能定理有 ，对照选项A错。对小车受到水平向右的摩擦力 作用，对地位移为 ，根据动能定理同样有 选项 B错。在这一过程，物块和小车增加的机械能等于增加的动能即 选项
7、C正确。在此过程中外力做功是 ，所以系统因摩擦而产生的热量为 选项 D正确。 考点：摩擦力做功 物体以 0的速度水平抛出，不计一切阻力，当运动至其竖直分位移与水平分位移大小相等时，下列说法中正确的是 A竖直分速度与水平分速度的大小相等 B瞬时速度的大小为 C运动时间为 D运动位移的大小为 答案： BCD 试题分析：平抛运动水平方向为匀速直线运动 ，竖直方向为自由落体运动 ，当竖直位移与水平位移相等时即 ，解得时间 选项C对。竖直分速度 现象 A错。瞬时速度等于水平速度和竖直分速度的矢量和即 选项 B对。水平位移 ，根据水平竖直分位移相等，即得运动位移为 选项 D正确。 考点：平抛运动 如图所示
8、，两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点，并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的： A运动周期相同 B运动线速度相同 C运动角速度相同 D向心加速度相同 答案： AC 试题分析：对小球受力分析如下图，自身重力 ，绳子拉力 ，合力指向圆心即水平方向 ，根据矢量合成的几何关系可得 即长度不同夹角 不同向心加速度不同选项 D错误。假设悬点到圆心高度为 ，则圆周运动半径 ，圆周运动向心加速 度 ，带入得，高度相同夹角不同因此线速度不同选项 B错。，高度相同角速度相同选项 C正确。圆周运动周期 ，角速度相同所以周期相同，选项 A对。 考点：圆周运动 物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能 .若
9、取两物体相距无穷远时的引力势能为零，则一个质量为 m0的质点到质量为 M0的引力源中心的距离为 r0时，其万有引力势能为 EP - （式中 G为万有引力常量） .一颗质量为 m的人造地球卫星沿轨道半径为 r1的圆形轨道环绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为 M，要使此卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径增大为 r2，则卫星上的发动机所消耗的最小能量为：（假设卫星的质量始终不变，不计一切阻力及其它星体的影响） A E ( - ) B E GMm( - ) C E ( - ) D E ( - ) 答案： A 试题分析：发动机所消耗的最小能量 W等于卫星机械能的变化量，在轨道为 r1 的轨道上，引力
10、势能 ，根据万有引力提供向心力有 可得动能 ，同样道理在轨道为 r2 的轨道上，有 ，那么在变轨过程根据功能关系有 ，解得发动机消耗的最小能量 对照选项 A对。 考点：万有引力与航天 有一质点从 x轴的坐标原点开始沿 x轴正方向做直线运动，其速度随时间变化的图象如右图所示，下列四个图中 a表示质点运动的加速度， x表示质点的位移，则下列四个图中可能正确的是 答案： B 试题分析：速度时间图像斜率大小表示加速度大小，斜率正负表示加速度方向，所以 加速度为正， ，根据初速度为 0可知位移 ，位移时间图像是一个开口向上的曲线，选项 CD错。 斜率为负，即加速度选项 A错。 加速度仍是负方向，大小 ，
11、一次类推可判断选项 B对 考点：速度时间图像和位移时间图像的物理意义 如图所示，在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一木块相连 .木块处于平衡状态，若再在木块上作用一个竖直向下的力 F，使木块缓慢下移 0.1m，这个过程中力 F做功 2.5J，此时木块刚好再次处于平衡状态，则在木块下移0.1m的过程 中，弹簧弹性势能的增加量 A等于 2.5J B大于 2.5J C小于 2.5J D无法确定 答案： B 试题分析：初始木块平衡，弹簧弹力等于物块重力，再次平衡时，弹簧弹力等于木块重力加竖直向下的力 F，在这个过程中，木块缓慢下移即动能不变，合外力做功等于 0，即力 F 做的功加上木块重力做的功
12、等于克服弹簧弹力做的功，即等于增加的弹性势能，所以增加 的弹性势能等于力 F做的功加上木块重力做的功大于 2.5J，选项 B对。 考点：动能定理 弹性势能 自行车的小齿轮 A、大齿轮 B、后轮 C是相互关联的三个转动部分，且半径 RB 4RA、 RC 8RA，如图所示 .当自行车正常骑行时 A、 B、 C三轮边缘的向心加速度的大小之比 aA aB aC等于 A 1 1 8 B 4 1 4 C 4 1 32 D 1 2 4 答案： C 试题分析：小齿轮 A和大齿轮 B通过链条连接，线速度相等，即 ，小齿轮 A和后轮 C同轴转动角速度相等，有 ，向心加速度 可判断，同时向心加速度 有可以判断，所以
13、有 ，选项 C对。 考点：圆周运动的描述 实验题 （ 10分）某课外实验小组设计了多种方案来测量滑块与斜面、水平面间的动摩擦因数 （滑块与斜面、水平面间的动摩擦因数相等），其中一种方案所用的测量工具只使用了刻度尺，该方案的做法如下： （ 1）将滑块从如图装置的斜面上的 A点由静止滑下，当滑块在水平面上滑行一段距离后停在 C点 . （ 2）此时需要测量的物理量有： .（所填物理量应用字母符号表示并说明字母符号的物理意义） （ 3） 的表达式为： = .（用（ 2）中字母符号表示） （ 4）为了使测量尽可能精确，应改变 进行多次测量，求 的平均值 . （ 5）考虑滑块滑至斜面底端 B时，因与水平面
14、碰撞仅保留了水平分速度而进入水平轨道，则所测得的 .（填 “偏大 ”、 “偏小 ”或 “不变 ”） 答案：（ 2）滑块 A在斜面上的位置与 C点的竖直高度 h和水平距离 s （ 3分） （ 3） h/s （ 3分） （ 4） A在斜面上的位置（或 h的大小） （ 2分） （ 5）偏大 试题分析：本实验的原理是根据动能定理来测定动摩擦因数，假设斜面倾角 ，斜面对应的水平距离为 ，则有沿斜面下滑摩擦力做功，那么从静止释放到停在水平面上的整个过程根据动能定理有 ，水平部分 和斜 面对应的水平距离可以一次测量成 ，即得到 ，得到 ，要多次测量求平均值，就要改变高度从而得到不同的 。若与水平面碰撞仅保留
15、了水平分速度而进入水平轨道就会使得 ，真实值 ，那么所测量的 就偏大。 考点：动能定理 测动摩擦因数的实验设计 （ 6分）实验中用图甲所示的装置探究加速度与力和质量的关系，通过改变小托盘和砝码总质量 m来改变小车受到的合外力，通过加减小车中的砝码来改变小车总质量 M.打点计时器所用交流电的频率为 50Hz. 图乙为实验中得到的一条纸带中的一部分，取 0、 1、 2、 3、 4、 5、 6 为计数点，相邻两计数点 间还有 4个打点未画出 .从纸带上测出 x1 3.20cm， x2 4.74cm，x3 6.30cm， x4 7.85cm， x5 9.41cm， x6 10.96cm. （ 1）由上
16、述数据计算出小车运动的加速度大小为 m/s2（结果保留三位有效数字） . （ 2）本实验的目的是为研究加速度、质量、合外力三个物理量之间的关系，故实验中应采用的实验研究方法是 . （ 3）若在研究加速度与力的关系时得到了如图丙所示的图像，则该图像不过原点原因是 . 答案：（ 1） 1.55 （ 2分） （ 2）控制变量法 （ 2分） （ 3）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够（ 2分） 试题分析：（ 1）根据匀变速直线运动规律有 ，减小实验误差，不要只取 ，这样计算误差大，把六组数据都用上，但也不能取最后计算加速度的平均值，那样最后只用了第一个数据和最后一个数据，起不到减小误差的效果。我们使用，最
17、后取加速度的平均值即（ 2）为研究加速度、质量、合外力三个物理量之间的关系，先控制质量不变，研究加速度和合外力的关系，然后再控制合外力不变，研究加速度和质量的关系，此为控制变量法 （ 3）观察丙图发现当绳子拉力大于 0时，小车加速度仍等于 0，根据牛顿第二定 律合外力等于 0，即除拉力外还有别的力与拉力平衡，即摩擦力，或者没有平衡摩擦力或者摩擦力平衡的不够。 考点：探究加速度、质量、合外力关系的实验设计和分析 计算题 如图所示，小滑块在较长的固定斜面顶端，以初速度 0 2m/s、加速度 a2m/s2沿斜面加速向下滑行，在到达斜面底端前 1s内，滑块所滑过的距离为L，其中 L为斜面长 .求：滑块
18、在斜面上滑行的时间 t和斜面的长度 L. 答案： , 试题分析：由题意有： ； 设物体从 A到 B的时间为 t1，运动到 B点的速度为 1， 对 AB段有： ；（ 2分） ；（ 2分） 对 BC 段有： ；（ 2分） 联立得 ；（ 1分） 小球在斜面上滑行的时间为： ；（ 1分） 考点：匀变速直线运动 “嫦娥一号 ”探月卫星为绕月极地卫星 .利用该卫星可对月球进行成像探测 .设卫星在绕月极地轨道上做匀速圆周运动时距月球表面的高度为 H，绕行周期为TM；月球绕地球公转的周期为 TE，轨道半径为 R0；地球半径为 RE，月球半径为 RM.已知光速为 c. （ 1）如图所示，当绕月极地轨道的平面与月
19、球绕地球公转的轨道平面垂直时（即与地心到月心的连线垂直时），求绕月极地卫星向地球地面发送照片需要的最短时间； （ 2）忽略 地球引力、太阳引力对绕月卫星的影响，求月球与地球的质量之比 . 答案：（ 1） （ 2） 试题分析：（ 1）根据示意图的几何关系可得卫星到地面的最短距离为，（ 2分） 卫星向地面发送照片需要的最短时间 （ 2分） 联立得 ，（ 1分） （ 2）月球绕地球做圆周运动： ，（ 2分） 卫星绕月球做圆周运动： ，（ 2分） 联立得 ，（ 1分） 考点：万有引力与航天 如图，光滑固定斜面倾角为 ，斜面底端固定有垂直斜面的挡板 C，斜面顶端固定有光滑定滑轮 .质量为 m的物体 A经
20、一轻质弹簧与下方挡板上的质量也为 m的物体 B相连，弹簧的劲度系数为 k， A、 B都处于静止状态 .一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体 A，另一端连一轻挂钩 .开始时各段绳都处于伸直状态， A上方的一段绳平行于斜面 .现在挂钩上挂一质量为 M的物体 D并从静止状态释放，已知它恰好能使 B离开挡板但不继续上升 .若让 D带上正电荷q，同时在 D运动的空间中加上方向竖直向下的匀强电场，电场强度的大小为 E，仍从上述初始位置由静止状态释放 D，则这次 B刚离开挡板时 D的速度大小是多少？已知重力加速度为 g. 答案： 试题分析：挂钩没有挂 D时， A压缩弹簧，弹簧的压缩量为 ，对 A有：，则
21、 ；（ 2分） 挂钩挂上 D后， B刚好离开挡板时弹簧的伸长量为 x2，对 B有 ，则 ，（ 2分） 该过程 A沿斜面上升的距离和 D下降的高度都是 ，且 A、 D的初速度、末速度都为零。 设该过程弹性势能的增量为 E，由系统机械能守恒有；（ 3分） 将 D带电后， D在电场中运动，电场力对 D作正功，设 B刚离开挡板时 D的速度为 ， D下降 x1 x2过程系统能量守恒， 有： ；（ 3分） 由以上四个方程消去 ，得： 。（ 2分） 考点：机械能守恒 胡克定律 电场力做功 如图所示，在足够大的粗糙水平面上，有一直角坐标系，在坐标原点处 有一物体，质量 m 5kg，物体和水平面间的动摩擦因数为
22、 0.08，物体受到沿坐标轴的三个恒力 F1、 F2、 F3的作用而静止于水平面 .其中 F1 3N，方向沿 x轴正方向； F2 4N，方向沿 y轴负方向； F3沿 x轴负方向，大小未知，从 t 0时刻起， F1停止作用，到第 2秒末， F1再恢复作用，同时 F2停止作用 .物体与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度的大小 g 10m/s2. （ 1）判断 F3的大小是否一定等于 3N；（要求有必要的计算推理过程 .） （ 2）求物体静止时受到的摩擦力的大小和方向； （ 3）求第 2s末物体速度的大小； （ 4）求第 4s末物体所处的位置坐标； 答案：（ 1）一定等于 3N；（ 2
23、）大小等于 4N 方向沿 y轴正方向（ 3）（ 4） 试题分析：（ 1）物体处于平衡状态时：物体受到的摩擦力为静摩擦，最大静摩擦力为 ，静摩擦力方向未知，大小范围为 0， 4N；。要确定摩擦力的大小和方向，先确定 F3的大小； 设 ，则 y轴方向合力即 ， x 轴方向合力不等于 0 ，且两个方向互相垂直必然使得两个方向的合力大于 ，则物体不可能平衡，故 是必然的；故 ，方向沿 -x方向 .（ 4分） （ 2）物体静止时沿 y轴受力平衡，则物体 此时所受的静摩擦力的大小必为； f的方向为沿 y轴正方向；（ 2分） （ 3）撤除 后，物体的运动分析：撤除 后，物体的受主动力 作用， F2、F3的合
24、力 ，方向如图沿 OA方向，则物体立即有沿OA运动的趋势，故摩擦力方向立即变为与 OA的反方向，且摩擦力为滑动摩擦力，大小为 4N，受力如图。 在 内，物体所受合外力为 F 1N，方向与 -y 轴成 370角，与 -x 轴成 530角； 物体的加速度为： ；（ 2分） 物体的运动性质为：初速为零的匀加速直线运动； 物体在 内的位移为： ；（ 1分） 2s末的速度为： ；方向沿 OA方向；（ 1分） （ 4）在 内，恢复 F1、撤除 F2，由于沿 x轴方向 ，则物体所受的合外力就是滑动摩擦力 f，方向与 方向相反，故物体沿 OA方向做匀减速运动； 加速度大小为： ；方向与 方向相反；（ 1分） 物体停下所需要的时间为： ；即物体在 2.5s末停下。（ 1分） 物体在 t2 0.5s内的位移： ，方向沿 OA方向。（ 1分） 故：物体在 4s内地总位移为： ； 第 4s末物体所处位置的坐标为： 。（ 1分） 考点：牛顿运动定律 匀变速直线运动
