北京市海淀区高三上学期期中考试 物理试题及答案

海淀区高三年级第一学期期中练习 物 理 2015.11说明：本试卷共8页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案写在答题纸上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题纸一并交回。题号一二三总分131415161718分数一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。把你认为正确的答案填涂在答题纸上。图1ABO1城市中的路灯、无轨电车的供电线路等，经常用三角形的结构悬挂。图1是这类结构的一种简化模型，硬杆左端可绕通过B点且垂直于纸面的轴无摩擦的转动，右端O点通过钢索挂于A点，钢索和硬杆所受的重力均可忽略。有一质量不变的重物悬挂于O点，现将钢索缓慢变短，并使钢索的悬挂点A缓慢向下移动，以保证硬杆始终处于水平。则在上述变化过程中，下列说法中正确的是 A钢索对O点的拉力变大B硬杆对O点的弹力变小C钢索和硬杆对O点的作用力的合力变大D钢索和硬杆对O点的作用力的合力变小图2AOB2如图2所示，在光滑水平面上有一轻质弹簧左端固定，右端与一质量为m的小球相连，构成一个水平弹簧振子，弹簧处于原长时小球位于O点。现使小球以O点为平衡位置，在A、B两点间沿光滑水平面做简谐运动，关于这个弹簧振子做简谐运动的过程，下列说法中正确的是 A小球从O位置向B位置运动过程中做减速运动B小球每次通过同一位置时的加速度一定相同C小球从A位置向B位置运动过程中，弹簧振子所具有的势能持续增加D小球在A位置弹簧振子所具有的势能与在B位置弹簧振子所具有的势能相等ABxy图33在长约1.0m的一端封闭的玻璃管中注满清水，水中放一个适当的圆柱形的红蜡块，将玻璃管的开口端用胶塞塞紧，并迅速竖直倒置，红蜡块就沿玻璃管由管口匀速上升到管底。将此玻璃管倒置安装在小车上，并将小车置于水平导轨上。若小车一端连接细线绕过定滑轮悬挂小物体，小车从A位置由静止开始运动，同时红蜡块沿玻璃管匀速上升。经过一段时间后，小车运动到虚线表示的B位置，如图3所示。按照图3建立坐标系，在这一过程中红蜡块实际运动的轨迹可能是图4中的 图4yOxAOyxBOyxCOyxDAOCB图54图5为“验证力的平行四边形定则”的实验装置示意图，橡皮条的一端固定在木板上A位置，另一端系有轻质小圆环；轻质细绳OB和OC一端系在小圆环上，另一端分别系在弹簧测力计的挂钩上。现用弹簧测力计通过细绳拉动小圆环，使橡皮条沿平行木板平面伸长至O位置。对于上述验证力的平行四边形定则的实验过程，下列说法中正确的是 A只需记录弹簧测力计的示数B OB和OC绳拉力的方向应与木板平面平行C只需记录OB和OC绳的长度和弹簧测力计拉力方向Py/cmx/m图60DOB和OC绳的长度越短测量的误差越小5一列简谐横波沿x轴传播，波长为，周期为T。t0时刻的波形如图6所示，此时质点P正沿y轴正方向运动。则x0处的质点的振动图像是图7中的 ytA0图7ytC0ytBytD0TTTT图86如图8所示，某同学在教室中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“起立”、“下蹲”的过程，都能出现超重和失重的现象D“起立”的过程，先出现超重现象后出现失重现象7两个完全相同的小球，在同一高度处以相同大小的初速度分别沿水平方向和竖直方向抛出，最后都落到同一水平地面上。不计空气阻力，则下列说法中正确的是 A两小球落地时速度相同B两小球落地时，重力的瞬时功率相同C从抛出至落地，重力对两小球做的功相同D从抛出至落地，重力对两小球做功的平均功率相同OtAvv0t02t0图9OtDvv0t02t0OtCvv0t02t0OtBvv0t02t08一个滑块以初速度v0从够长的固定斜面底端沿斜面向上运动，经2t0时间返回到斜面底端。图9所示图像表示该滑块在此斜面上运动过程中速度的大小v随时间t变化的规律，其中可能正确的是 9位于地球赤道上随地球自转的物体P和地球的同步通信卫星Q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。已知地球同步通信卫星轨道半径为r，地球半径为R，第一宇宙速度为v。仅利用以上已知条件能求出 A地球同步通信卫星运行速率B地球同步通信卫星的向心加速度C随地球自转的物体的向心加速度D万有引力常量I0A图102x0x010.如图10所示，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为m的物体A接触，但未与物体A连接，弹簧水平且无形变。现对物体A施加一个水平向右的瞬间冲量，大小为I0，测得物体A向右运动的最大距离为x0，之后物体A被弹簧弹回最终停在距离初始位置左侧2x0处。已知弹簧始终在弹簧弹性限度内，物体A与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，下列说法中正确的是 A.物体A整个运动过程，弹簧对物体A的冲量为零B.物体A向右运动过程中与弹簧接触的时间一定小于物体A向左运动过程中与弹簧接触的时间C. 物体A向左运动的最大速度D.物体A与弹簧作用的过程中，系统的最大弹性势能Ep=二、本题共2小题，共15分。11（7分）实验课上同学们利用打点计时器等器材，研究小车做匀变速直线运动的规律。其中一个小组的同学从所打的几条纸带中选取了一条点迹清晰的纸带，如图11所示。图中O、A、B、C、D是按打点先后顺序依次选取的计数点，在纸带上选定的相邻两个记数点之间还有四个打出点没有画出。（1）打点计时器使用的交流电频率为50Hz，则相邻两个计数点间的时间间隔为 s；（2）由图中的数据可知，打点计时器打下C点时小车运动的速度大小是_ m/s，小车运动的加速度大小是_ m/s2。（计算结果均保留两位有效数字）OABCD3.60单位：cm图119.6118.0128.81图12打点计时器砂、砂桶接交流电源小车 砝码12. （8分）实验小组的同学在“验证牛顿第二定律”实验中，使用了如图12所示的实验装置。（1）在下列测量工具中，本次实验需要用的测量仪器有 。（选填测量仪器前的字母）A游标卡尺B刻度尺C秒表D天平（2）实验中，为了可以将细线对小车的拉力看成是小车所受的合外力，某同学先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项必须且正确的操作是_。（选填选项前的字母）A将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节砂和砂桶的总质量的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动B将长木板的右端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推一下小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动图13aFOC将长木板的右端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推一下小车，观察判断小车是否做匀速运动（3）某同学在做保持小车质量不变，验证小车的加速度与其合外力成正比的实验时，根据测得的数据作出如图13所示的aF图线，所得的图线既不过原点，又不是直线，原因可能是_。（选填选项前的字母）A木板右端所垫物体较低，使得木板的倾角偏小B木板右端所垫物体较高，使得木板的倾角偏大C小车质量远大于砂和砂桶的质量D砂和砂桶的质量不满足远小于小车质量Om图14b（4）在某次利用上述已调整好的装置进行实验中，保持砂和砂桶的总质量不变，小车自身的质量为M且保持不变，改变小车中砝码的质量m，并测出小车中不同砝码质量时所对应的加速度a，以m为横坐标， 为纵坐标，在坐标纸上作出如图14所示的关系图线，实验结果验证了牛顿第二定律。如果图中纵轴上的截距为b，则小车受到的拉力大小为_。三、本题包括6小题，共55分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。F图1513（8分）如图15所示，一个质量m10 kg的物体放在水平地面上。对物体施加一个F =50 N的拉力，使物体做初速为零的匀加速直线运动。已知拉力与水平方向的夹角=37，物体与水平地面间的动摩擦因数=0.50，sin37=0.60，cos37=0.80，取重力加速度g=10m/s2。（1）求物体运动的加速度大小；（2）求物体在 2.0 s末的瞬时速率；（3）若在 2.0 s末时撤去拉力F，求此后物体沿水平地面可滑行的最大距离。L图1614（8分）如图16所示，一物体从光滑固定斜面顶端由静止开始下滑。已知物体的质量m=0.50kg，斜面的倾角=30，斜面长度L=2.5m，取重力加速度g=10m/s2。求：（1）物体沿斜面由顶端滑到底端所用的时间；（2）物体滑到斜面底端时的动能；（3）在物体下滑的全过程中支持力对物体的冲量大小。OmhP图17x15（9分）如图17所示，高h0.80m的光滑弧形轨道与水平光滑轨道相切且平滑连接。将一个质量m=0.40 kg的物块（可视为质点）从弧形轨道顶端由静止释放，物块滑至水平轨道后，从水平轨道右侧边缘O点水平飞出，落到水平地面的P点，P点距O点的水平距离x=1.6m。不计一切摩擦和空气阻力，取重力加速度g=10m/s2。求：（1）物块从水平轨道O点飞出时的速率；（2）水平轨道距地面的高度；（3）物块落到P点时的速度。图18OBAxPy C甲乙CABR16（10分）如图18甲所示，水平传送带以5.0m/s恒定的速率运转，两皮带轮之间的距离l=6.0m，皮带轮的半径大小可忽略不计。沿水平传送带的上表面建立xOy坐标系，坐标原点O在传送带的最左端。半径为R的光滑圆轨道ABC的最低点A点与C点原来相连，位于竖直平面内（如图18乙所示），现把它从最低点处切开，并使C端沿y轴负方向错开少许，把它置于水平传送带的最右端，A点位于x轴上且与传送带的最右端之间的距离可忽略不计，轨道的A、C两端均位于最低点， C端与一水平直轨道平滑连接。由于A、C两点间沿y轴方向错开的距离很小，可把ABC仍看作位于竖直平面内的圆轨道。将一质量m=1.0kg的小物块P（可视为质点）沿x轴轻放在传送带上某处，小物块随传送带运动到A点进入光滑圆轨道，恰好能够通过圆轨道的最高点B，并沿竖直圆轨道ABC做完整的圆周运动后由C点经水平直轨道滑出。已知小物块与传送带间的动摩擦因数=0.50，圆轨道的半径R=0.50m，取重力加速度g=10 m/s2。求：（1）物块通过圆轨道最低点A时对轨道压力的大小；（2）轻放小物块位置的x坐标应满足什么条件，才能完成上述运动；（3）传送带由电动机带动，其与轮子间无相对滑动，不计轮轴处的摩擦。若将小物块轻放在传送带上O点，求为将小物块从O点运送至A点过程中电动机多做的功。17（10分）如图19所示，两形状完全相同的平板A、B置于光滑水平面上，质量分别为m和2m。平板B的右端固定一轻质弹簧，P点为弹簧的原长位置，P点到平板B左端点Q的距离为L。物块C置于平板A的最右端，质量为m且可视为质点。平板A、物块C以相同速度v0向右运动，与静止平板B发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞后平板A、B粘连在一起，物块C滑上平板B，运动至P点开始压缩弹簧，后被弹回并相对于平板B静止在其左端Q点。弹簧始终在弹性限度内，平板B的P点右侧部分为光滑面，P点左侧部分为粗糙面，物块C与平板B 粗糙面部分之间的动摩擦因数处处相同，重力加速度为g。求：（1）平板A、B刚碰完时的共同速率v1；（2）物块C与平板B 粗糙面部分之间的动摩擦因数；（3）在上述过程中，系统的最大弹性势能Ep；QPv0LBAC图1918（10分）一球形人造卫星，其最大横截面积为A、质量为m，在轨道半径为R的高空绕地球做圆周运动。由于受到稀薄空气阻力的作用，导致卫星运行的轨道半径逐渐变小。卫星在绕地球运转很多圈之后，其轨道的高度下降了H，由于H R，所以可以将卫星绕地球运动的每一圈均视为匀速圆周运动。设地球可看成质量为M的均匀球体，万有引力常量为G。取无穷远处为零势能点，当卫星的运行轨道半径为r时，卫星与地球组成的系统具有的势能可表示为。（1）求人造卫星在轨道半径为R的高空绕地球做圆周运动的周期；（2）某同学为估算稀薄空气对卫星的阻力大小，做出了如下假设：卫星运行轨道范围内稀薄空气的密度为，且为恒量；稀薄空气可看成是由彼此不发生相互作用的颗粒组成的，所有的颗粒原来都静止，它们与人造卫星在很短时间内发生碰撞后都具有与卫星相同的速度，在与这些颗粒碰撞的前后，卫星的速度可认为保持不变。在满足上述假设的条件下，请推导：估算空气颗粒对卫星在半径为R轨道上运行时，所受阻力F大小的表达式； 估算人造卫星由半径为R的轨道降低到半径为R-H的轨道的过程中，卫星绕地球运动圈数n的表达式。海淀区高三年级第一学期期中练习参考答案及评分标准 物 理 2015.11一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是符合题意的，有的小题有多个选项是符合题意的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。题号12345678910答案AABDCBDCDCBABC B二、本题共2小题，共15分。11（1）0.10（或0.1）（2分）；（2）0.96（2分）；2.4（在2.3-2.4之间均可得分）（3分）12（1）B、D（漏选得1分）（2分）（2）B（2分）；（3）A、D（漏选得1分）（2分）； （4）（2分）三、本题包括6小题，共55分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。说明：计算题提供的参考解答，不一定都是唯一正确的。对于那些与此解答不同的正确解答，同样得分。13（8分）解：（1）设物体受摩擦力为，支持力为。则（1分）根据牛顿第二定律有：水平方向：（1分）；竖直方向：（1分）解得：m/s2（1分）（2）根据运动学公式：m/s（2分）（3）设撤去拉力后滑行的最大距离为x，根据动能定理：（1分）解得：x=0.10m（1分）14（8分）解：（1）设物体沿光滑斜面下滑的加速度大小为a，根据牛顿第二定律：（1分）根据运动学公式：（1分）解得：t=1.0s（1分）（2）设物体滑到斜面底端时的速度大小为v，则有 解得 ：v=5.0m/s（1分）滑到斜面底端时的动能 6.25J（1分）（3）设物体沿斜面下滑过程中所受到的支持力为N，则（1分）在此过程中支持力对物体的冲量大小为 （1分）解得 ：Ns（或4.33Ns）（1分）15（9分）解：（1）从弧形轨道顶端滑至O点的过程，物块机械能守恒，则有（2分）解得 ： v4.0m/s （1分）（2）设物块从弧形轨道水平飞出落到P点所用时间为t，水平轨道距地面的高度为H，由平抛运动规律：（2分）解得：H=0.80m （1分）（3）由平抛运动规律：4.0m/s；4.0m/s（1分）物块落到P点的速率m/s（或5.7 m/s）（1分）设物块落到P点的速度方向与水平方向的夹角为，则：解得：=45，即物块落到P点的速度方向与水平方向的夹角为45斜向右下（1分）16（10分）解：（1）设物块恰好通过圆轨道最高点B时的速率为vB，根据牛顿第二定律有： mg=（1分）解得：vB= m/s =m/s设物块通过圆轨道最低点A的速率为vA，对于物块由A点运动至B点的过程，根据机械能守恒定律有： m=m+2mgR （1分）解得：vA=5.0m/s（1分）设物块通过圆轨道最低点A时，轨道对物块的支持力为FN，根据牛顿第二定律有FNmg= ；解得：FN=60N （1分）据牛顿第三定律，物块通过圆轨道最低点A对轨道的压力FN= FN=60N（1分）（2）物块在传送带上的加速度a=g=5.0m/s2 （1分）根据（1）可知物块运动至A点的速度满足vA=5.0m/s，可使其恰好通过圆轨道最高点B。传送带的速率v0=5.0m/s，物块在传送带上加速运动的位移为 （1分）故轻放小物块的位置坐标需满足x l-x0=3.5m （1分）（3）设为将小物块从O点运送到A点传送带电动机做的功为W，小物块加速运动时间，小物块加速运动的位移 （1分）根据功能关系有：（1分）17（10分）解：（1）对A、B碰撞过程，根据动量守恒定律有：mv0(m2m) v1 （2分）解得：v1=v0 （1分）（2）设C停在Q点时A、B、C共同速度为v2， 根据动量守恒定律有：2mv0=4mv2 解得：v2=v0（1分）对A、B、C组成的系统，从A、B碰撞结束瞬时到C停在Q点的过程，根据功能关系有：mg(2L)mv(3m)v(4m)v （1分） 解得：（1分）（3）设弹簧压缩到最短时A、B、C共同速度为v3。对于A、B、C组成的系统，弹簧压缩到最短时系统的弹性势能Ep最大。对于A、B、C组成的系统，从A、B碰撞后瞬间到弹簧压缩到最短的过程，根据动量守恒定律有：2mv04mv3；解得：v3v0（1分）根据功能关系有：mgL+Epmv(3m)v(4m)v （2分）解得：Epmv（1分）18（10分）解：（1）设卫星在R轨道运行的周期为T，根据万有引力定律和牛顿第二定律有：（2分）解得：（1分）（2）如图所示，最大横截面积为A的卫星，经过时间从图中的实线位置运动到了图中的虚线位置，该空间区域的稀薄空气颗粒的质量为（1分）vA以这部分稀薄空气颗粒为研究对象，碰撞后它们都获得了速度v，设飞船给这部分稀薄空气颗粒的平均作用力大小为F，根据动量定理有：（1分）根据万有引力定律和牛顿第二定律有：，解得： 根据牛顿第三定律，卫星所受的阻力大小F=。（1分）设卫星在R轨道运行时的速度为v1、动能为Ek1、势能为Ep1、机械能为E1，根据牛顿定律和万有引力定律有：卫星的动能，势能解得：卫星高度下降H，在半径为（R-H）轨道上运行，同理可知其机械能卫星轨道高度下降H，其机械能的改变量（1分）卫星机械能减少是因为克服空气阻力做了功。设卫星在沿半径为R的轨道运行一周过程中稀薄空气颗粒作用于卫星的阻力做的功为W0，利用小量累积的方法可知：（1分）上式表明卫星在绕不同轨道运行一周，稀薄空气颗粒所施加的阻力做的功是一恒量，与轨道半径无关。则E=nW0（1分）解得：（1分）欢26