1、12018-2019 学年北京四中顺义分校高三（上）期中物理试卷一、单选题1. 应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。如图所示，某同学坐在列车的车厢内，列车正在前进中，桌面上有一个小球相对桌面静止。如果他发现小球突然运动，可以根据小球的运动，分析判断列车的运动。下列判断正确的是A. 小球相对桌面向后运动，可知列车在匀速前进B. 小球相对桌面向后运动，可知列车在减速前进C. 小球相对桌面向前运动，可知列车在加速前进D. 小球相对桌面向前运动，可知列车在减速前进【答案】D【解析】试题分析：若小球相对桌面向后运动，说明列车的速度大于小球的速度，故可知列车在加速前进，选项 A
2、B 错误；若小球相对桌面向前运动，可知列车没有小球的速度大，故列在减速前进，选项 C 错误，D 正确。考点：参照物。2.竖直升空的模型火箭，其 图象如图所示，由图可知 v-tA. 火箭上升的最大高度为 40mB. 火箭上升的最大高度为 120mC. 火箭经过 6s 落回地面D. 火箭上升过程中的加速度大小始终是【答案】B【解析】2试题分析：在速度时间图像中可知，图像所包面积即为上升高度，A 错、B 对；6s 内速度方向不变，知火箭一直上升，C 错；从速度时间图像我们可知上升过程分为两段，02s，火箭加速上升，加速度大小为 20m/s2，2s_4s 内火箭减速上升，加速度大小为，D 错。考点：速
3、度时间图像。【名师点睛】图线与时间轴围成的“面积”的意义图线与时间轴围成的面积表示相应时间内的物体的位移若该面积在时间轴的上方，表示这段时间内的位移方向为正方向；若该面积在时间轴的下方，表示这段时间内的位移方向为负方向3.如图所示，在教室里某同学站在体重计上研究超重与失重她由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程关于她的实验现象，下列说法中正确的是（ ）A. 只有“起立”过程，才能出现失重的现象B. 只有“下蹲”过程，才能出现超重的现象C. “下蹲”的过程，先出现超重现象后出现失重现象D. “起立” 、 “下蹲”的过程，都能出现超重和失重的现象
4、【答案】D【解析】“起立”的过程加速度首先向上加速，然后加速度向下减速，因此先超重后失重，故 A 项错误； “下蹲”的过程加速度首先向下加速，然后加速度向上减速，因此先失重后超重，故 B、C 项错误； “起立”过程中先出现超重后失重的现象，故 D 项正确故选 D点睛：对于超重还是失重的判断，关键取决于加速度的方向：当物体的加速度向上时，处于超重状态；当加速度方向向下时，处于失重状态4.2003 年 10 月 15 日，我国成功发射了“神舟”五号载人宇宙飞船。火箭全长 ，起58.3m飞质量为 480t，刚起飞时，火箭竖直升空，航天员杨利伟有较强的超重感，仪器显示他对3座舱的最大压力达到他体重的
5、5 倍。点火发射时，火箭的最大推力 取 (g 10m/s2)(A. B. C. D. 1.92107N 2.4107N 2.88107N 4.8107N【答案】B【解析】【详解】对宇航员，由牛顿第二定律： ， N-mg=ma N=5mg对火箭由牛顿第二定律： F-Mg=Ma解得： F=5Mg=2.4107N故火箭的最大推力为 。2.4107N故 B 正确， ACD 错误。故选 B。5. 关于做平抛运动的物体，下列说法中正确的是A. 从同一高度以不同速度水平抛出的物体，在空中的运动时间不同B. 以相同速度从不同高度水平抛出的物体，在空中的运动时间相同C. 平抛初速度越大的物体，水平位移一定越大D
6、. 做平抛运动的物体，落地时的速度与抛出时的速度大小和抛出时的高度有关【答案】D【解析】试题分析：根据 可知，从同一高度以不同速度水平抛出的物体，在空中的运动时间t=2hg相同，选项 A 错误；以相同速度从不同高度水平抛出的物体，在空中的运动时间不相同，选项 B 错误；根据 可知平抛初速度越大的物体，水平位移不一定越大，选项x=v0t=v02hgC 错误；做平抛运动的物体，落地时的速度与抛出时的速度大小和抛出时的高度有关，选项 D 正确；故选 D.考点：平抛运动【名师点睛】此题是对平抛物体的运动的规律的考查；解题的关键是知道平抛运动在水平方向是匀速直线运动，而在竖直方向是自由落体运动，结合平抛
7、运动在两个方向的运动规律即可进行讨论解答；此题是基础题.6.假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么（ ）A. 地球公转周期大于火星的公转周期 B. 地球公转的线速度小于火星公转的线速度4C. 地球公转的加速度小于火星公转的加速度 D. 地球公转的角速度大于火星公转的角速度【答案】D【解析】【详解】两天体运动均为万有引力提供向心力，即 ，解得GmMr2 mr42T2 mv2r m2r=ma， ， ， .因此，轨道半径越大、线速度 v 越小、角速度 越v=GMr = GMr3 T= 42r3GMa=GMr2小、周期 T 越大、向心加速度 a 越小，而
8、r 火 r 地 ，可得选项 D 正确。7. 已知万有引力恒量 G，根据下列哪组数据可以计算出地球的质量（ ）A. 卫星距离地面的高度和其运行的周期B. 月球自转的周期和月球的半径C. 地球表面的重力加速度和地球半径D. 地球公转的周期和日地之间的距离【答案】A【解析】试题分析：知道卫星的离地高度和周期，有： ，由于地球的半径 R 不GMm(R+h)2=m42T2(R+h)知道，不能计算出地球的质量，故 A 错误；月球是卫星，要知道公转周期和公转半径才能求解地球的质量，故 B 错误；知道地球表面的重力加速度和地球半径，有： ，可mg=GMmR2以解出地球的质量，故 C 正确；知道地球公转的周期和
9、日地之间的距离，根据太阳对地球的万有引力提供向心力，可以求解出太阳的质量，故 D 错误；考点：考查了万有引力定律的应用【名师点睛】在万有引力这一块，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后弄清楚各个GMmr2=mv2r=m2r=m42T2r=ma物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算8.如图所示，长为 L 的轻杆一端固定质量为 m 的小球，另一端安装在固定转轴 O 上，杆可在竖直平面内绕轴 O 无摩擦地转动若在最低点 P 处给小球一沿切线方向的初速度 ，v0=3gL不计空气阻力，则 5A. 小球不可能到
10、达圆轨道的最高点 QB. 小球能到达圆周轨道的最高点 Q，且在 Q 点受到轻杆向上的弹力C. 小球能到达圆周轨道的最高点 Q，且在 Q 点受到轻杆向下的弹力D. 小球能到达圆周轨道的最高点 Q，但在 Q 点不受轻杆的弹力【答案】D【解析】【详解】根据动能定理得： ；把 ，代入解得： 。则-mg2L=12mv2-12mv20 v0=3gL v=gL小球能够到达最高点 Q，根据向心力公式可知： ；解得： ，故小球能到达mg+F=mv2L F=0最高点，但在 Q 点不受轻杆的弹力；故 D 正确， ABC 错误。故选 D。【点睛】本题考查机械守恒定律以及向心力公式的应用，要注意明确连接小球的为轻杆，只
11、要到达最高点时的速度大于等于零，小球即可以到达最高点9.在水平桌面上有一个倾角为 的斜面体一个质量为 m 的物块，在平行于斜面的拉力 F 作用下，沿斜面向上做匀速运动斜面体始终处于静止状态已知物块与斜面间的动摩擦因数为 ，重力加速度为 下列结论正确的是 g.A. 斜面对物块的摩擦力大小是 FB. 斜面对物块的摩擦力大小是 mgC. 桌面对斜面体的摩擦力大小是 0D. 桌面对斜面体的摩擦力大小是 Fcos【答案】D【解析】【详解】对 m 受力分析可知， m 受重力、支持力及拉力的作用及摩擦力的作用而处于平衡状态；则在沿斜面方向上有： ；故 A 错误；斜面对物块的摩擦力大小是F-mgsin=f6；
12、故 B 错误；对整体受力分析可知，整体受重力、支持力、拉力的作用，f=FN=mgcos因拉力有水平向右的分量，故地面一定对斜面体有向左的摩擦力；大小为 ；故 C 错误；FcosD 正确；故选 D。【点睛】本题要注意 m 受到的是滑动摩擦力；而地面对斜面体的摩擦力为静摩擦力；要注意明确两种摩擦力的计算方法不相同；同时要注意灵活选择研究对象，做好受力分析10.质量为 m 的物体以加速度 匀加速下降距离 h 的过程中正确的是 g2A. 物体的动能增加了 mghB. 物体的重力势能减少了mgh2C. 物体所受合力为3mg2D. 物体的机械能减少了mgh2【答案】D【解析】【详解】由动能定理可得动能的改
13、变量 ，所以物体的动能增加Ek=W合 =mah=12mgh，故 A 错误；重力做功 ，所以物体的重力势能减少 mgh，故 B 错误；由动能12mgh WG=mgh定理可得动能的改变量 ，所以物体所受合力做功为 ，故 C 错Ek=W合 =mah=12mgh 12mgh误；物体的动能增加 ，重力势能减少 mgh，物体的机械能减少了 ，故 D 正确。故选12mgh mgh2D.【点睛】本题关键在于各种功的物理意义：重力做功等于重力势能的减小量；而合力的功等于动能的改变量；除重力外其余力做的功等于机械能的变化量11.一位质量为 m 的运动员从下蹲状态向上起跳，经t 时间，身体伸直并刚好离开地面，速度为
14、 v在此过程中（ ）A. 地面对他的冲量为 mv+mgt，地面对他做的功为12mv2B. 地面对他的冲量为 mv+mgt，地面对他做的功为零C. 地面对他的冲量为 mv，地面对他做的功为12mv2D. 地面对他的冲量为 mv-mgt，地面对他做的功为零【答案】B7【解析】试题分析：人的速度原来为零，起跳后变化 v，以向上为正方向，由动量定理可得，故地面对人的冲量为 ，人在跳起时，地面对人的支持力竖直向Imgt=mv0 mv+mgt上，在跳起过程中，在支持力方向上没有位移，地面对运动员的支持力不做功，故 D 正确。考点：考查了动量定理，功的计算【名师点睛】在应用动量定理时一定要注意冲量应是所有力
15、的冲量，不要把重力漏掉视频12.类比是一种常用的研究方法。对于直线运动，教科书中讲解了由 图象求位移的方法。v-t请你借鉴此方法分析下列说法，其中不正确的是 A. 由 加速度 时间图线和横轴围成的面积可以求出对应时间内做直线运动物体的速度a-t( -变化量B. 由 力 速度图线和横轴围成的面积可以求出对应速度变化过程中力做功的功率F-v( -C. 由 力 位移图线和横轴围成的面积可以求出对应位移内力所做的功F-x( -D. 由 力 时间图线和横轴围成的面积可以求出对应时间内 F 的冲量f-t( -【答案】B【解析】【详解】在 坐标系中，图线和横轴围成的面积为 ； 加速度 时间图线和横y-x x
16、y a-t( -轴围成的面积表示 ，即表示速度的改变量；故 A 正确； 图线中任意一点at=v F-v的横坐标与纵坐标的乘积等于 Fv，即瞬时功率，故图象与横轴围成的面积不一定等于 Fv，即不是对应速度变化过程中力做功的功率，故 B 不正确； 图线和横轴围成的面积表示F-x，即面积表示对应位移内力所做的功力 F 的总功，故 C 正确；由 力 时间Fx=Fx f-t( -图线和横轴围成的面积表示 ，即面积可以求出对应时间内 F 的冲量。故 D 正确；ft=ft本题选不正确的，故选 B。【点睛】本题的关键明确在 坐标系中，图线和横轴围成的面积为： ；可以y-x S=xy根据此方法求解功、速度改变量
17、等。二、填空题13.如图所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图8(1)若入射小球质量为 m1，半径为 r1；被碰小球质量为 m2，半径为 r2，则_A m1m2, r1r2 B m1m2, r1m2， r1 r2 D m10 m1-m20 m1m2的半径相同，即 ，选 C。r1=r2（2） P 为碰前入射小球落点的平均位置， M 为碰后入射小球的位置， N 为碰后被碰小球的位置，小球离开轨道后做平抛运动，运动时间 ，即平抛运动的时间相同，碰撞前入t=2hg射小球的速度 ，碰撞后入射小球的速度 ，碰撞后被碰小球的速度 ，若v0=OP2hg v1=OM2hg v2=ON2hg，则表明通过该实验
18、验证了两球碰撞过程中的不变量是动量，将三个速m1v0=m1v1+m2v2度代入得： ，故需要测量的工具有刻度尺和天平，故选 AC；m1OP=m1OM+m2ON（3）由（2）可知，实验需要验证的表达式为： m1OP=m1OM+m2ON14.2016 年 2 月 11 日，美国“激光干涉引力波天文台” （LIGO）团队向全世界宣布发现了引力波，这个引力波来自于距离地球 13 亿光年之外一个双黑洞系统的合并。已知光在真空中传播的速度为 c，太阳的质量为 M0，万有引力常量为 G。9（1）两个黑洞的质量分别为太阳质量的 26 倍和 39 倍，合并后为太阳质量的 62 倍。利用所学知识，求此次合并所释放
19、的能量。（2）黑洞密度极大，质量极大，半径很小，以最快速度传播的光都不能逃离它的引力，因此我们无法通过光学观测直接确定黑洞的存在。假定黑洞为一个质量分布均匀的球形天体。a因为黑洞对其他天体具有强大的引力影响，我们可以通过其他天体的运动来推测黑洞的存在。天文学家观测到，有一质量很小的恒星独自在宇宙中做周期为 T，半径为 r0的匀速圆周运动。由此推测，圆周轨道的中心可能有个黑洞。利用所学知识求此黑洞的质量 M；b严格解决黑洞问题需要利用广义相对论的知识，但早在相对论提出之前就有人利用牛顿力学体系预言过黑洞的存在。我们知道，在牛顿体系中，当两个质量分别为 m1、m 2的质点相距为 r 时也会具有势能
20、，称之为引力势能，其大小为 （规定无穷远处势能为零） 。请你利用所学知识，推测质量为 M的黑洞，之所以能够成为“黑”洞，其半径 R最大不能超过多少？【答案】 （1）3M 0c2（2） ；M=42r03GT2 R 2GMc2【解析】试题分析：（1） （6 分）合并后的质量亏损根据爱因斯坦质能方程得合并所释放的能量（2）a （6 分）小恒星绕黑洞做匀速圆周运动，设小恒星质量为 m根据万有引力定律和牛顿第二定律解得b （6 分）设质量为 m 的物体，从黑洞表面至无穷远处；根据能量守恒定律解得因为连光都不能逃离，有 v =“ c“ 所以黑洞的半径最大不能超过考点：万有引力与航天，能量守恒。10三、实验
21、题探究题15.某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，可以提供输出电压为 6V 的交流电和直流电，交流电的频率为 重锤从高处由静止开始下50Hz.落，重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点测量并分析，即可验证机械能守恒定律。他进行了下面几个操作步骤：(1)A.按照图示的装置安装器件；B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上；C.用天平测出重锤的质量；D.先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；E.测量纸带上某些点间的距离；F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。其中没有必要进行的步骤是_，操作不当的步骤是_。这位同学进行正确测
22、量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图乙所示。其中(2)0 点为起始点， A、 B、 C、 D、 E、 F 为六个计数点。根据纸带上的测量数据，当打 B 点时重锤的速度为_ 。保留 3 位有效数字m/s他继续根据纸带算出各点的速度 v，量出下落距离 h，并以 为纵轴、以 h 为横轴画出的(3)v22图象，应是图丙中的_。11【答案】 (1). C (2). B (3). 1.84 (4). C【解析】（1）将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故 B 错误，操作不当；因为我们是比较mgh、 的大小关系，故 m 可约去比较，不需要用天平，故 C 没有必要故答案为：12mv2C，B；（2）
23、匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求出 B 点的速度大小为 ；vB=xACtAC=0.21680.143120.02=1.84m/s（3）他继续根据纸带算出各点的速度 v，量出下落距离 h，并以 为纵轴、以 h 为横轴画v22出的图象，根据 ，所以应是图中的 C12v2=gh四、计算题16. 天宫二号在距地面 h 高度处绕地球做匀速圆周运动。2016 年 10 月 19 日，神舟十一号飞船发射成功，与天宫二号空间站圆满完成自动交会对接。已知地球质量为 M，半径为 R，引力常量为 G。（1）求天宫二号在轨运行线速度 v 的大小；（2）求天宫二号在轨运行周期 T；（
24、3）若天宫二号在轨运行周期 T = 90 分钟，在赤道上空由西向东运动。请结合计算，分析说明天宫二号中的航天员在 24 小时之内大约能看到几次日出。【答案】 （1） ；（2） ；（3）16。【解析】试题分析：（1）设天宫二号质量为 m，根据万有引力定律和牛顿第二定律万有引力提供向心力解得线速度（2）根据周期公式 或GMm(R+h)2=m42T2(R+h)解得周期12（3）一天之内，可认为地球相对于太阳的位置近似不变，所以天宫二号绕行地球一周，可看到 1 次日出。因为在 24 小时之内天宫二号绕地球的圈数 圈，所以一天之内大约能看到 16 次日出。考点：万有引力与航天。17.如图所示为竖直放置的
25、四分之一圆弧轨道， O 点是其圆心，半径 ， OA 水平、 OBR=0.8m竖直轨道底端距水平地面的高度 从轨道顶端 A 由静止释放一个质量 的小h=0.8m. m=0.1kg球，小球到达轨道底端 B 时，恰好与静止在 B 点的另一个相同的小球发生碰撞，碰后它们粘在一起水平飞出，落地点 C 与 B 点之间的水平距离 忽略空气阻力，重力加速度x=0.4m.求：g=10m/s2.两球从 B 点飞出时的速度大小 ；(1) v2碰撞前瞬间入射小球的速度大小 ；(2) v1从 A 到 B 的过程中小球克服阻力做的功 (3) Wf【答案】 （1）1m/s （2）2m/s （3）0.6J【解析】（1）从 A
26、 点运动的小球向下运动的过程中机械能守恒，得：mgR12mv21代入数据得：v 1=4m/s（2）两球做平抛运动，根据平抛运动规律得：竖直方向上有： h gt212代入数据解得：t=0.4s水平方向上有：x=v 2t代入数据解得：v 2=1m/s（3）两球碰撞，规定向左为正方向，根据动量守恒定律得：13mv1=（m+m）v 2解得：m=3m=30.1=0.3kg碰撞后两个小球受到的合外力提供向心力，则： FN(m+m) g( m+m) v22R代入数据得：F N=4.5N由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力也是 4.5N，方向竖直向下18. 如图 1 所示，一根轻质弹簧上端固定在天花板上，下端
27、挂一小球（可视 为质点） ，弹簧处于原长时小球位于 O 点。将小球从 O 点由静止释放，小球沿竖直方向在 OP 之间做往复运动，如图 2 所示。小球运动过程中弹簧始终处于弹性限度内。不计空气 阻力，重力加速度为 g。（1）在小球运动的过程中，经过某一位置 A 时动能为 E k1，重力势能为 E P1，弹簧弹 性势能为 E 弹 1 ，经过另一位置 B 时动能为 E k2，重力势能为 E P2，弹簧弹性势能为 E 弹 2 。 请理论探究弹簧、 小球和地球组成的系统机械能守恒；（2）已知弹簧劲度系数为 k。以 O 点为坐标原点，竖直向下为 x 轴正方向，建立一 维坐标系 O-x，如图 2 所示。 a
28、请在图 3 中画出小球从 O 运动到 P 的过程中，弹簧弹力的大小 F 随相对于 O 点的 位移 x 变化的图象。 根据 F-x 图象求出小球从 O 运动到任意位置 x 的过程中弹簧弹力所做的功 W，以及小 球在位置 x 时弹簧的弹性势能 E 弹 ； b已知小球质量为 m，求小球经过 OP 中点时瞬时速度的大小 v。【答案】 （1）略；（2）a.如图所示； ； ；b. 。14【解析】试题分析：（1）设重力做的功为 WG，弹力做的功为 W 弹根据动能定理 W G + W 弹 = Ek2 - Ek1（1 分）由重力做功与重力势能的关系 W G = Ep1 Ep2（1 分）由弹力做功与弹性势能的关系 W 弹 = E 弹 1- E 弹 2（1 分）联立以上三式可得 E k1+ Ep1+E 弹 1= Ek2+Ep2+E 弹 2 （1 分）（2）a. F-x 图象如右图所示 （1 分）图中的图线和 x 轴围成的面积表示功的大小所以弹力做功为 （注：没有负号扣 1 分） （2 分）由弹力做功与弹性势能的关系 W 弹 =“ 0“ -E 弹解得 （1 分）b. 小球由 O 点到 OP 中点，根据动能定理 （1 分）小球由 O 点到 P 点，根据机械能守恒定律 （1 分）解得 （1 分）考点：动能定理，机械能守恒定律。
