安徽省河南省皖豫名校联盟体届高三上学期第二次联考物理试题及答案.docx
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安徽省河南省皖豫名校联盟体届高三上学期第二次联考物理试题及答案
绝密★启用前
安徽省、河南省“皖豫名校联盟体”
2021届高三毕业班上学期第二次联合考试
物理试题
2020年12月25日
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
第Ⅰ卷(选择题)
一、选择题。
(在每小题给出的四个选项中,第1~6题中只有一项符合题目要求,第7~10题有多项符合题目要求。
)
1.如图所示为真空中某一静电场的电势φ在x轴上分布的图象,x轴上B、C两点电场强度在x轴方向上的分量分别是EBX、ECX,下列说法中正确的是
A.ECX的大小大于EBX的大小B.ECX的大小小于EBX的大小
C.EBX的方向沿x轴正方向D.O点电场强度在x方向上的分量最大
2.两颗质量相同的人造地球卫星,绕地球做匀速圆周运动的轨道半径之比为R1:
R2=1:
3,则下列说法正确的是
A.两卫星的加速度大小之比为a1:
a2=1:
3
B.两卫星的速度大小之比为v1:
v2=1:
3
C.两卫星的轨道周期之比为T1:
T2=3:
1
D.两卫星的动能大小之比为Ek1:
Ek2=3:
1
3.如图所示为汽车的牵引力F和车速倒数
的关系图象。
若汽车质量为2×103kg,它由静止开始沿平直公路行驶,且行驶中阻力恒定,最大车速为30m/s,则
A.汽车所受阻力为3×103NB.汽车在车速为5m/s时,功率为2×104W
C.汽车匀加速所需时间为5sD.汽车在车速为15m/s时,加速度为2m/s2
4.如图,与水平面夹角θ=37°的传送带正以10m/s的速度顺时针运行。
在传送带的A端轻轻地放一小物体,若已知该物体与传送带之间的动摩擦因数为0.5,传送带A端到B端的距离为16m,取sin37°=0.6,g=10m/s2,则小物体从A端运动到B端所需的时间是
A.2.0sB.2.1sC.4.0sD.4.1s
5.如图所示直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I的变化图线,抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I的变化图线,A、B两点的横坐标都是2A,则
A.当I=2A时外电阻为1Ω
B.当I=1A和I=2A时电源的输出功率相同
C.当I=1A和I=2A时电源的效率相同
D.电源的最大输出功率为2W
6.一长木板在水平地面上运动,在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上,以后木板运动的速度随时间变化的图线如图所示。
已知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,最大静摩擦力均等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上,取重力加速度g=10m/s2。
则
A.物块运动的加速度大小均为2m/s2
B.物块运动的加速度大小均为8m/s2
C.木板与地面间的动摩擦因数为0.2
D.木板运动的时间为1s
7.如图所示,用等长绝缘线分别悬挂两个质量、电荷量都相同的带电小球A和B,两线上端固定于O点,B球固定在O点正下方,当A球静止时,两悬线夹角为θ,能保持夹角θ不变的方法是
A.同时使两悬线长度减半
B.同时使A球的质量和电荷量都减半
C.同时使两球的质量和电荷量都减半
D.同时使两悬线长度和两球的电荷量都减半
8.在某星球表面将一轻弹簧竖直固定在水平面上,把质量为m的小球P(可视为质点)从弹簧上端由静止释放,小球沿竖直方向向下运动,小球的加速度a与弹簧压缩量x间的关系如图所示,其中a0和x0为已知量。
下列说法中正确的是
A.当弹簧压缩量为x0时,小球P的速度为零
B.小球向下运动至速度为零时所受弹簧弹力大小为ma0
C.小球向下运动过程中的最大动能为
D.当弹簧压缩量为x0时,弹簧的弹性势能为
9.如图所示为竖直平面内的直角坐标系。
一个质量为m的带电质点处在足够大的匀强电场中,匀强电场的方向平行于直角坐标系xOy平面,带电质点在电场力F和重力的作用下,从坐标原点O由静止开始沿直线OA斜向下运动,且直线OA与y轴负方向成θ角(θ<90°)。
不计空气阻力,重力加速度为g,则以下说法正确的是
A.当F=mgsinθ时,带电质点的机械能守恒
B.当F=mgtanθ时,带电质点的电势能不变
C.当F=mgtanθ时,带电质点的机械能可能减小也可能增大
D.当F>mgsinθ时,带电质点的电势能可能减小也可能增大
10.一水平放置的平行板电容器置于真空中,对两板充以电量Q,这时一带电油滴恰在两板间处于静止状态,现在两板上突然增加ΔQ1的电量,持续一段时间t后又突然减小ΔQ2的电量,再经过2t时间后带电油滴恰回到初始位置。
如果全过程中油滴未与极板相碰,也未改变所带电量,则
A.ΔQ1:
ΔQ2=4:
9
B.ΔQ1:
ΔQ2=4:
5
C.带电油滴在t时刻和3t时刻的动能之比为4:
5
D.带电油滴在t时刻和3t
时刻的动能之比为4:
9
第Ⅱ卷(非选择题)
二、实验题
11.如图1所示为探究牛顿第二定律的实验装置示意图。
图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源,打点的时间间隔用Δt表示。
在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”。
(1)完成下列实验步骤中的填空:
①平衡小车所受的阻力:
取下小吊盘,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列__________的点。
②按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码。
③打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点迹的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量m。
④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③。
⑤在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点,测量相邻计数点的间距s1,s2,……,求出与不同m相对应的加速度a。
⑥以砝码的质量m为横坐标,
为纵坐标,在坐标纸上作出
关系图线。
若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则
与m应成__________关系(填“线性”或“非线性”)。
(2)完成下列填空:
①本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是__________。
②设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3。
图2为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况,由图可读出s1和s3。
由此可用s1、s3和Δt求得加速度的大小a=__________m/s2。
(结果保留3位有效数字)
③图3为所得实验图线的示意图。
设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿定律成立,则小车受到的拉力为__________,小车的质量为__________。
12.某同学利用图1所示电路测多用电表“×100”挡内部电路的总电阻及多用电表内电池的电动势,使用的器材有:
A.多用电表B.电压表(量程3V,内阻几千欧)
C.滑动变阻器R(最大阻值5kΩ)D.导线若干
回答下列问题:
(1)将多用电表挡位调到电阻“×100”挡,再将红表笔和黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,直到指针指在右端的零刻度处。
(2)将图1中多用电表的红表笔和_________(填“1”或“2”)连接,黑表笔连接另一端。
(3)将滑动变阻器的滑片调到适当的位置,使多用电表的示数和电压表的示数如图2所示。
则测得的电阻是__________Ω,电压表的示数是__________V。
(4)调节滑动变阻器的滑片,读取多组电阻R和电压U,根据测得的数据,在坐标纸上描绘出图线如图3所示,图线的斜率和截距分别为k和b,则多用电表内电池的电动势可表示为E=__________,电阻“×100”挡内部电路的总电阻可表示为r=__________(用图线的斜率和截距k和b表示)
三、计算题。
(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。
)
13.如图所示,一水平光滑轨道在其右端B处连接一个半径为R=2.5m的竖直光滑半圆轨道,水平轨道与竖直轨道在B点相切且处于同一竖直平面内。
有质量为m=0.10kg的小滑块(可视为质点)静止在离B距离为x=10m的A点,用水平恒力F将小滑块从静止开始推到B处后撤去恒力,小滑块进入半圆形轨道,沿轨道运动到最高点C水平飞出。
重力加速度g取10m/s2。
(1)若小滑块从C点水平飞出后又恰好落在A点,求滑块从C点飞出的速度大小和滑块刚进入圆轨道B点时对轨道压力的大小;
(2)如果要使小滑块能够通过C点,求水平恒力F的大小应满足的条件。
14.如图所示,真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。
现将一个质量为m,所带电荷量为-q的带电小球从A点以初速度v0竖直向上抛出,过最高点B时的速度大小仍为v0,取A点电势为0,小球在A点的重力势能也为0,重力加速度为g。
求:
(1)电场场强的大小。
(2)B点的电势;
(3)小球运动过程中所具有的重力势能和电势能之和最大时的速度大小。
15.缓冲器是一种吸收相撞能量的装置,起到安全保护作用,在生产和生活中有着广泛的应用,如常用弹性缓冲器和液压缓冲器等装置来保护车辆、电梯等安全。
如图所示是一种弹性缓冲器的理想模型。
劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连,轻杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力为定值f。
轻杆向右移动不超过L时,装置可安全工作。
现用一质量为m的小车以速度v0向右撞击弹簧,撞击后将导致轻杆能向右移动
,已知轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不计小车与地面间的摩擦。
求:
(1)求该小车与弹簧分离时速度;
(2)改变小车的速度,保证装置安全工作前提下,轻杆向右运动的最长时间;
(3)该小车撞击弹簧的最大动能满足什么条件时,保证装置安全工作。
16.如图所示,一根竖直的粗细均匀的棒质量为m,上端被一轻绳吊着,且上端套着一质量为m的小圆环。
棒下端离地面高H,断开轻绳,棒和环自由下落,棒与地面发生多次弹性碰撞,且每次碰撞时间均极短;棒在整个运动过程中始终保持竖直且没有从环中滑出,相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力2mg,g为重力加速度的大小,不计空气阻力。
求:
(1)棒与地面第一次碰撞后上升的最大高度;
(2)棒与地面第一次碰撞后到第二次碰撞前,环相对棒的位移多大;
(3)从断开轻绳到棒和环都静止,摩擦力对环及棒做的总功W。
绝密★启用前
安徽省、河南省“皖豫名校联盟体”
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物理试题参考答案
2020年12月25日
一、选择题(每小题4分,共40分)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
D
C
C
B
A
BD
CD
ACD
AD
二、实验题(共16分)
11.(8分,除注明外,每空1
分)
(1)①等间距②线性
(2)①远小于小车和砝码的总质量或远小于小车的质量
②1.14(1.11~1.17之间均给3分)
1
③(1分)
k
b
(1分)
k
12.(8分)
(1)2(1分)
(2)1600(1分)2.14(2.12~2.15之间都对)(2分)
1k
(3)(2分)(2分)
bb
三、计算题(共44分)
13.(10分)
解:
(1)设滑块从C点飞出时的速度为vC,从C点运动到A点时间为t,滑块从C点飞出后,做平抛运动
1
竖直方向:
2R=gt2(1分)
2
水平方向:
x=vCt(1分)
解得:
vC=10m/s(1分)
设滑块通过B点时的速度为vB,根据机械能守恒定律
1mv2=1mv2+2mgR(1分)
2B2C
设滑块在B点受轨道的支持力为FN,根据牛顿第二定律
v2
FN-mg=mB(1分)
R
联立解得:
FN=9N
依据牛顿第三定律,滑块在B点对轨道的压力
F'N=FN=9N(1分)
(2)若滑块恰好能够经过C点,设此时滑块的速度为v'C,依据牛顿第二定律有
v'2
mg=mC
R
(1分)
解得v'C===5m/s(1分)滑块由A点运动到C点的过程中,由动能定理
Fx-mg⋅2R≥1mv'2(1分)
2C
Fx≥mg⋅2R+1mv'2
2C
解得水平恒力F应满足的条件F≥0.625N(1分)
说明:
上面提供的参考解答,不一定都是唯一正确的方法。
对于那些与此解答方法不同的正确解答,同样得分。
14.(10分)
(1)由运动的合成和分解得,水平方向做匀加速运动,加速度为a,竖直方向做匀减速运动,由牛顿第二定律得qE=ma(1分)
由运动学公式得,水平方向
竖直方向
v0=at(1分)
v0=gt(1分)
解得a=g
E=mg(1分)
q
(2)从A运动到B,由动能定理得,qU
121
2(1分)
BÆ−ngℎ=2nuO−2nuO
2
而ℎ=0(1分)
2g
nV2
=U=1
2q
(3)A到B做抛体运动,由能量守恒得:
小球所具有的重力势能和电势能之和最大时,也就是动能最小时的速度大小最小速率。
(1分)由运动合成和分解得,任何时刻的速度
vt=ƒ(gt)2+(uO−gt)2(1分)
解得最小速率为v=√2u(1分)
2O
说明:
上面提供的参考解答,不一定都是唯一正确的方法。
对于那些与此解答方法不同的正确解答,同样得分。
15.(11分)
(1)
(2)
(3)开始压缩到分离,系统能量关系,1212L(2分)
2nvO−2nu1=ƒ4
则
(1分)
方向水平向左(1分)
(4)设轻杆做匀减速运动的加速度为a,最大位移为L,最长时间为t,由牛顿第二定律得f=ma(1分)
由运动学规律得,
L=1
2
at2(1分)
解得t=
2nL(1分)
Jƒ
(5)轻杆开始移动后,弹簧压缩量x不再变化,弹性势能Ep一定,则
当以速度v0撞击时,系统能量关系,1nu2=E+ƒL(1分)
2Op4
当以最大速度vm撞击时,系统能量关系,1nu2=E
+ƒL(1分)
解得保证装置安全工作的最大动能E
2np
12123
(2分)
kn=2nvn=2nuO+4ƒL
说明:
上面提供的参考解答,不一定都是唯一正确的方法。
对于那些与此解答方法不同的正确解答,同样得分。
16(13分)
(1)设棒和环第一次落地时的速度大小为v1,由机械能守恒得
12
2ngH=2×2mv1(1分)
解得v1=ƒ2gH
设棒弹起后的加速度为a棒,由牛顿第二定律
2ng+ng=na棒(1分)
得a棒=−3g,方向竖直向下棒第一次弹起的最大高度为
v2
H1=(1分)
2a棒
解得H=H(1分)
13
(2)设棒第一次上升过程中,环的加速度为a环,由牛顿第二定律,得
2mg−mg=ma环(1分)解得a环=g,方向竖直向上
设棒第一次弹起经过时间t1,与环达到相同速度。
取向上为正方向,由运动学公式
环的速度vu=−v1+at1
1环
棒的速度vu=v1+at1(1分)
1棒
环的位移ℎ12
环1=−v1t1+2a环t1
棒的位移ℎ
12(1分)
棒1=v1t1+2a棒t1
环第一次相对棒的位移大小为x1=|ℎ环1−ℎ棒1|=H(1分)
(3)设环相对棒的总滑动距离为x,根据能量守恒,
有mgH+mg(H+x)=2mgx(2分)
解得x=2H(1分)
摩擦力对棒及环做的总功为W=-4mgH(2分,无负功扣1分)
说明:
上面提供的参考解答,不一定都是唯一正确的方法。
对于那些与此解答方法不同的正确解答,同样得分。
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