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天津市2019年高三物理上半年期末考試帶參考答案與解析

小物塊位于光滑的斜面上,斜面位于光滑的水平地面上,如圖所示。從地面上看,在小物塊沿斜面下滑的過程中,斜面對小物塊的作用力(  )

A. 垂直于接觸面,做功為零
B. 垂直于接觸面,做功不為零
C. 不垂直于接觸面,做功為零
D. 不垂直于接觸面,做功不為零

【答案】B
【解析】
小物塊P在下滑過程中和斜面之間有一對相互作用力F和F′,如圖所示.如果把斜面Q固定在水平桌面上,物體P的位移方向和彈力方向垂直,這時斜面對物塊P不做功.但此題告訴的條件是斜面放在光滑的水平面上,可以自由滑動.此時彈力方向仍然垂直于斜面,但是物塊P的位移方向卻是從初位置指向末位置.如圖所示,彈力和位移方向不再垂直而是成一鈍角,所以彈力對小物塊P做負功.B選項正确.

如圖甲所示,一個有固定轉動軸的豎直圓盤轉動時,固定在圓盤上的小圓柱帶動一個形支架在豎直方向振動, 形支架的下面系着一個由彈簧和小球組成的振動系統.圓盤靜止時,讓小球做簡諧運動,其振動圖像如圖乙所示.圓盤勻速轉動時,小球做受迫振動.小球振動穩定時.下列說法正确的是( )

A. 小球振動的固有頻率是
B. 小球做受迫振動時周期一定是
C. 圓盤轉動周期在附近時,小球振幅顯著增大
D. 圓盤轉動周期在附近時,小球振幅顯著減小

【答案】C
【解析】由圖讀出:小球振動的固有周期,則其固有頻率為,A錯誤;小球做受迫振動時周期等于驅動力的周期,即等于圓盤轉動周期,不一定等于固有周期,B錯誤;圓盤轉動周期在附近時,驅動力周期等于振動系統的固有周期,小球産生共振現象,振幅顯著增大,C正确D錯誤.

2010年第八屆中國國際航空航天博覽會在珠海舉行,航展期問跳傘運動員表演了精彩的節目“仙女下凡”.運動員從飛機上跳下後,在下落過程中不免會受到水平風力的影響,下列說法正确的是.
A. 風力越大,運動員下落時間越長,運動員可完成更多的動作
B. 風力越大,運動員着地速度越大,有可能對運動員造成傷害
C. 運動員下落時間與風力有關
D. 運動員着地速度與風力無關

【答案】B
【解析】運動員同時參與了兩個分運動,豎直方向向下落和水平方向随風飄,兩個分運動同時發生,相互獨立;因而,水平風速越大,落地的合速度越大,但落地時間不變;故B正确,ACD錯誤;故選B。

如圖所示,三個小球在離地面不同高度處,同時以相同的速度向左水平抛出,小球A落到D點,DE=EF=FG,不計空氣阻力,每隔相等的時間間隔小球依次碰到地面.則關于三小球(   )

A. BC兩球落在D點左側
B. B球落在E點,C球落在F點
C. 三小球離地面的高度AE∶BF∶CG=1∶3∶5
D. 三小球離地面的高度AE∶BF∶CG=1∶4∶9

【答案】D
【解析】AB、三個小球以相同的初速度抛出,每隔相等的時間間隔小球依次碰到地面,則知A. B. C三個小球的運動的時間之比為1:2:3,由x=v0t可得水平位移之比1:2:3,而DE=EF=FG,所以B.、C兩球也落在D點,故AB錯誤;
C、根據h=得三球下降的高度之比為1:4:9,所以三小球離地面的高度AE:BF:CG=1:4:9,故C錯誤、D正确。
故選:D。

如圖所示,a為繞地球做橢圓軌道運動的衛星,b為地球同步衛星,P為兩衛星軌道的切點,也是a衛星的遠地點,Q為a衛星的近地點。衛星在各自的軌道上正常運行,下列說法中正确的是

A. 衛星a經過P點時的向心力與衛星b經過P點時的向心力大小相等
B. 衛星a經過P點時的速率一定小于衛星b經過P點時的速率
C. 衛星a的周期一定大于衛星b的周期
D. 衛星a的周期可能等于衛星b的周期

【答案】B
【解析】
衛星a在P點将做近心運動,故萬有引力大于向心力,而衛星b在P點萬有引力充當向心力,故兩者的向心力一定不同,A錯誤;衛星a在P點需要加速才能逃逸到衛星b的軌道上,所以衛星a經過P點時的速率一定小于衛星b經過P點時的速率,B正确;從P點到Q點a的速率增大,所以大于b的速度,又知道a的一半周長小于b的一半周長,故a的周期一定小于b的周期,CD錯誤;

奧運會比賽項目撐杆跳高如圖所示,下列說法不正确的是( )

A. 加速助跑過程中,運動員的動能增加
B. 起跳上升過程中,杆的彈性勢能一直增加
C. 起跳上升過程中,運動員的重力勢能增加
D. 越過橫杆後下落過程中,運動員的重力勢能減少動能增加

【答案】B
【解析】
動能與物體的質量和速度有關,重力勢能與物體的質量和高度有關,彈性勢能大小和物體發生彈性形變的大小有關。根據能量轉化的知識分析回答.
加速助跑過程中速度增大,動能增加,A正确;撐杆從開始形變到撐杆恢複形變時,先是運動員部分動能轉化為杆的彈性勢能,後彈性勢能轉化為運動員的動能與重力勢能,杆的彈性勢能不是一直增加,B錯誤;起跳上升過程中,運動員的高度在不斷增大,所以運動員的重力勢能增加,C正确;當運動員越過橫杆下落的過程中,他的高度降低、速度增大,重力勢能被轉化為動能,即重力勢能減少,動能增加,D正确.

一質量為2.0×103kg的汽車在水平公路上行駛,路面對輪胎的徑向最大靜摩擦力為1.4×104N,當汽車經過半徑為80m的彎道時,下列判斷正确的是( )

A. 汽車轉彎時所受的力有重力、彈力、摩擦力和向心力
B. 汽車轉彎的速度為20m/s時所需的向心力為1.4×104N
C. 汽車轉彎的速度為20m/s時汽車會發生側滑
D. 汽車能安全轉彎的向心加速度不超過7.0m/s2

【答案】D
【解析】
汽車轉彎時做圓周運動,重力與路面的支持力平衡,側向靜摩擦力提供向心力,根據牛頓第二定律分析解題.
汽車轉彎時受到重力,地面的支持力,以及地面給的摩擦力,其中摩擦力充當向心力,A錯誤;當最大靜摩擦力充當向心力時,速度為臨界速度,大于這個速度則發生側滑,根據牛頓第二定律可得,解得,所以汽車轉彎的速度為20m/s時,所需的向心力小于1.4×104N,汽車不會發生側滑,BC錯誤;汽車能安全轉彎的向心加速度,即汽車能安全轉彎的向心加速度不超過7.0m/s2,D正确.

如圖所示為某一遊戲的局部簡化示意圖。D為彈射裝置,AB是長為21m的水平軌道,傾斜直軌道BC固定在豎直放置的半徑為R=10m的圓形支架上,B為圓形的最低點,軌道AB與BC平滑連接,且在同一豎直平面内。某次遊戲中,無動力小車在彈射裝置D的作用下,以v0=10m/s的速度滑上軌道AB,并恰好能沖到軌道BC的最高點。已知小車在軌道AB上受到的摩擦力為其重量的0.2倍,軌道BC光滑,則小車從A到C的運動時間是( )

A. 5s
B. 4.8s
C. 4.4s
D. 3s

【答案】A
【解析】
分兩個階段求解時間,水平階段和斜面階段,根據動能定理求出B點的速度,然後根據運動學規律求解AB段上的運動時間;在斜面階段需要根據幾何知識求解斜面的傾斜角,然後根據牛頓第二定律求解在斜面上的運動加速度,從而求解在斜面上的運動時間.
設小車的質量為m,小車在AB段所勻減速直線運動,加速度,在AB段,根據動能定理可得,解得,故
小車在BC段,根據機械能守恒可得,解得,過圓形支架的圓心O點作BC的垂線,根據幾何知識可得,解得,故小車在BC上運動的加速度為,故小車在BC段的運動時間為,所以小車運動的總時間為,A正确.

20世紀人類最偉大的創舉之一是開拓了太空的全新領域。現有一艘遠離星球 在太空中直線飛行的宇宙飛船,為了測量自身質量,啟動推進器,測出飛船 在短時間△t内速度的改變為△v,和飛船受到的推力F (其他星球對他的引力 可忽略)。飛船在某次航行中,當它飛進一個孤立的星球時,飛船能以速度V, 在離星球的較高軌道上繞星球做周期為T的勻速圓周運動。已知星球的半徑 為R,引力常量用G表示。則宇宙飛船和星球的質量分别是( )
A. B. C. D.

【答案】B
【解析】
根據動量定理求解飛船質量;根據牛頓第二定律與萬有引力定律求解星球質量;
飛船直線推進時,根據動量定理可得:F△t=m△v,解得飛船的質量為:,飛船繞孤立星球運動時,根據公式,又,解得:,故ACD錯誤,B正确。故選B。

如圖所示,在光滑水平面上有一質量為的足夠長的木闆,其上疊放一質量為的木塊。假定木塊和木闆之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等。現給木塊施加一随時間增大的水平力是常數),木闆和木塊加速度的大小分别為。下列反映變化的圖線中正确的是( )


【答案】A
【解析】試題分析:當F比較小時,兩個物體相對靜止,加速度相同,根據牛頓第二定律得:
,a∝t;
當F比較大時,m2相對于m1運動,根據牛頓第二定律得:
對m1: ,μ、m1、m2都一定,則a1一定.
對m2: ,a2是t的線性函數,t增大,a2增大.
由于,則兩木闆相對滑動後a2圖象大于兩者相對靜止時圖象的斜率.故A正确.
故選:A

下列運動過程中,在任意相等時間内,物體動量變化相等的是
A.平抛運動 B.自由落體運動
C.勻速圓周運動 D.勻減速直線運動

【答案】ABD
【解析】
試題分析:根據動量定理△P=Ft,F是合力,平抛運動物體的合力是重力,恒力,相等時間内其沖量不變,動量變化量相同.故A正确.根據動量定理△P=Ft,F是合力,自由落體運動物體的合力是重力,恒力,相等時間内其沖量不變,動量變化量相同.故B正确.動量變化量是矢量,勻速圓周運動動量變化量方向時刻在變化,在相等時間内動量變化量不相同.也可根據動量定理,△P=Ft,F是合力,勻速圓周運動的合力指向圓心,是變力,相等時間内合力的沖量也是變化的,動量變化量是變化的.故C錯誤.根據動量定理△P=Ft,F是合力,勻減速直線運動物體的合力是恒力,相等時間内其沖量不變,動量變化量相同.故D正确.故選ABD.

—列簡諧橫波,沿x軸正方向傳播,傳播速度為10m/s,在t=0時的波形圖 如圖所示,則下列說法正确的是( )

A. 此時x= 1.25m處的質點正在做加速度減小的加速度運動
B. x= 0.7m處的質點比x= 0.6m處的質點先運動到波峰的位置
C. x= 0處的質點再經過0.05s時間可運動到波峰位置
D. x= 0.3m處的質點再經過0.08s可運動至波峰位置

【答案】ACD
【解析】
根據圖象可知波長和振幅,根據T=λ/v 求解周期,波沿x軸正方向傳播,根據波形平移法判斷x=1.25m處質點的振動方向和x=0.7m處的質點比x=0.6m處的質點的振動方向,從而判斷AB誰先回到波峰位置;處于x=-0.5m處的波峰傳到x=0.3m處時用時間即為x= 0.3m處的質點運動至波峰位置用的時間.
根據圖象可知波長λ=2m,則;波沿x軸正方向傳播,由上下坡法可知此時x=1.25m處的質點振動的方向向下,離開平衡位置的位移正在減小,所以質點正在做加速度減小的加速度運動,故A正确;波沿x軸正方向傳播,根據波形平移法得知,x=0.7m處的質點比x=0.6m處的質點都正在向下運動,x=0.6m的質點先到達波谷,又先到達波峰的位置,故B錯誤;波沿x軸正方向傳播,根據波形平移法得知,此時刻x=0m處的質點A向上振動,經過T/4=0.05s時間可運動到波峰位置。故C正确;當處于x=-0.5m處的波峰傳到x=0.3m處時,用時間為,故D正确。故選ACD。

某人在地面上用彈簧秤稱得體重為490N.他将彈簧秤移至電梯内稱其體重,t0至t3時間段内,彈簧秤的示數如圖所示,電梯運行的v-t圖可能是(取電 梯向上運動的方向為正)( )

A. B.
C. D.

【答案】AD
【解析】
由圖可知各段上物體的受力情況,則由牛頓第二定律可求得物體的加速度,即可确定其運動情況,畫出v-t圖象.
由圖可知,t0至t1時間段彈簧秤的示數小于G,故合力為G-F=50N,物體可能向下加速,也可能向上減速;t1至t2時間段彈力等于重力,故合力為零,物體可能為勻速也可能靜止;而t2至t3時間段内合力向上,故物體加速度向上,電梯可能向上加速也可能向下減速;故AD符合題意;故選AD。

在一水平向右勻速運動的傳送帶的左端A點,每隔相同的時間T,輕放上一個相同的工件.已知工件與傳送帶間動摩擦因數為μ,工件質量為m.經測量,發現後面那些已經和傳送帶達到相同速度的工件之間的距離均為L.已知重力加速度為g,下列判斷正确的有(  )

A. 傳送帶的速度大小為
B. 工件在傳送帶上加速時間為
C. 傳送帶因傳送每一個工件而多消耗的能量為
D. 每個工件與傳送帶間因摩擦而産生的熱量為

【答案】AC
【解析】
工件在傳送帶上先做勻加速直線運動,然後做勻速直線運動,每個工件滑上傳送帶後運動的規律相同,可知x=vT,解得傳送帶的速度,故A正确;設每個工件勻加速運動的時間為t,根據牛頓第二定律得,工件的加速度為μg,根據v=v0+at,解得,故B錯誤;工件與傳送帶相對滑動的路程為,則摩擦産生的熱量為:,故C錯誤;根據能量守恒得,傳送帶因傳送一個工件多消耗的能量,在時間t内,傳送工件的個數,則多消耗的能量,故D正确。所以AD正确,BC錯誤。

—質量為2kg的物體受水平拉力F作用,在粗糙水平面上做加速直線運動時的a - t圖象如圖所示,t=0時其速度大小為2m/s,滑動摩擦力大小恒為2N, 則( )

A. 在0〜6s内,合力對物體做的功為400J
B. t=6s時,物體的速度為20m/s
C. t=6s時,拉力F的功率為200W
D. 在0〜6s内,拉力對物體的沖量為36N·s

【答案】BC
【解析】
根據△v=a△t可知a-t圖象中,圖象與坐标軸圍成的面積表示速度的增量,由此求得t=6s時物體的速度.根據動能定理可知,合外力對物體做的功等于動能的變化量,根據動量定理可知,合外力的沖量等于物體動量的變化量,根據牛頓第二定律求出在t=6s時刻,拉力F的大小,再根據P=Fv求解拉力F的瞬時功率.
在0~6s内,根據動能定理得: ,代入數據解得 W合=396J,故A錯誤;根據△v=a△t可知,在a-t圖象中,圖象與坐标軸圍成的面積表示速度的增量,則在0-6s時間内速度增量為△v=×6=18m/s,所以t=6s時刻,物體的速度v6=v0+△v=2+18=20m/s,故B正确;t=6s時,根據牛頓第二定律得:F-f=ma,得 F=ma+f=2×4+2=10N,則在t=6s時刻,拉力F的功率P=Fv6=10×20=200W,故C正确。根據動量定理得:IF-ft=mv6-mv0,則得拉力對物體的沖量 IF=ft+m(v6-v0)=2×6+2×(20-2)=48N•s,故D錯誤。故選BC。

某研究性學習小組利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律,實驗裝置如圖甲所示。在氣墊導軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個光電傳感器A、B,滑塊P上固定一遮光條,若光線被遮光條遮擋,光電傳感器會輸出高電壓,兩光電傳感器采集數據後與計算機相連。滑塊在細線的牽引下向左加速運動,遮光條經過光電傳感器A、B時,通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓U随時間t變化的圖象。

(1)實驗前,接通氣源,将滑塊(不挂鈎碼)置于氣墊導軌上,輕推滑塊,當圖乙中的Δt1____Δt2(選填“>”、“=”或“<”)時,說明氣墊導軌已經水平。
(2)用遊标卡尺測遮光條寬度d,測量結果如圖丙所示,則d=____mm。
(3)滑塊P用細線跨過氣墊導軌左端的定滑輪與鈎碼Q相連,鈎碼Q的質量為m。将滑塊P由圖甲所示位置釋放,通過計算機得到的圖象如圖乙所示,若Δt1、Δt2和d已知,要驗證滑塊和砝碼組成的系統機械能是否守恒,還應測出____和____(寫出物理量的名稱及符号)。
(4)若上述物理量間滿足關系式___________________,則表明在上述過程中,滑塊和砝碼組成的系統機械能守恒。

【答案】= 5.00 滑塊質量M 兩光電門間距為L mgL=
【解析】
(1)實驗前,接通氣源,将滑塊(不挂鈎碼)置于氣墊導軌上,輕推滑塊,當圖乙中的Δt1=Δt2時,說明滑塊已經勻速運動,說明氣墊導軌已經水平。
(2)用遊标卡尺測遮光條寬度d,測量結果如圖丙所示,則d =5.00mm。
(3)滑塊經過兩個光電門的速度分别為:,重物重力勢能的減小量為mgL,故要驗證的關系是 ,故還應測出滑塊質量M和兩光電門間距為L;
(4)若上述物理量間滿足關系式,則表明在上述過程中,滑塊和砝碼組成的系統機械能守恒。

在“驗證動量守恒定律”的實驗中。已有的實驗器材有:斜槽軌道,大小相等質量不同的小鋼球兩個,重垂線一條,向紙,複寫紙,圓規。實驗裝置及實驗中小球運動軌迹及落點的情況簡圖如圖所示。
試根據實驗要求完成下列填空:

(1)實驗前,軌道的調節應注 意____________________;
(2)實驗中重複多次讓a球從斜槽上釋放,應特别注意____________________;
(3)實驗中還缺少的測量器材有:____________________;
(4)實驗中需測量的物理量是____________________;
(5)若該碰撞過程中動量守恒,則一定有關系式____________________成立。

【答案】槽的末端的切線是水平的 讓a球從同一高處靜止釋放滾下 天平,刻度尺 a球的質量ma和b球的質量mb,線段OP、OM和ON的長度 maOP = maOM+mbON
【解析】
(1)要保證兩物體發生彈性碰撞後做平抛運動,必需保證槽的末端的切線是水平;
(2)要多次實驗以确定同一個落點,必需讓a球從同一高處靜止釋放滾下;
(3)要驗證mav0=mav1+mbvb根據兩球做平抛運動的時間t相同,可驗證mav0t=mav1t+mbvbt
故隻需驗證maOP=maOM+mbON。
(1)由于要保證兩物體發生彈性碰撞後做平抛運動,即初速度沿水平方向,所以必需保證槽的末端的切線是水平的。
(2)由于實驗要重複進行多次以确定同一個彈性碰撞後兩小球的落點的确切位置,所以每次碰撞前入射球a的速度必需相同,根據mgh=mv2可得v=,所以每次必需讓a球從同一高處靜止釋放滾下。
(3)要驗證mav0=mav1+mbvb;由于碰撞前後入射球和靶球從同一高度同時做平抛運動,根據h=gt2可得兩球做平抛運動的時間相同,故有可驗證mav0t=mav1t+mbvbt;而v0t=0P,v1t=OM,v2t=ON,故隻需驗證maOP=maOM+mbON;所以要測量a球的質量ma和b球的質量mb,故需要天平。要測量兩物體平抛時水平方向的位移即線段OP、OM和ON的長度,故需要刻度尺。
(4)由(3)的解析可知實驗中需測量的物理量是a球的質量ma和b球的質量mb,線段OP、OM和ON的長度。
(5)由(3)的解析可知若該碰撞過程中動量守恒,則一定有關系式maOP=maOM+mbON。

在豎直平面内,某一遊戲軌道由直軌道AB和彎曲的細管道BCD平滑連接組成,如圖所示。小滑塊以某一初速度從A點滑上傾角為θ=37°的直軌道AB,到達B點的速度大小為2m/s,然後進入細管道BCD,從細管道出口D點水平飛出,落到水平面上的G點。已知B點的高度h1=1.2m,D點的高度h2=0.8m,D點與G點間的水平距離L=0.4m,滑塊與軌道AB間的動摩擦因數μ=0.25,sin37°= 0.6,cos37°= 0.8。

(1)求小滑塊在軌道AB上的加速度和在A點的初速度;
(2)求小滑塊從D點飛出的速度;
(3)判斷細管道BCD的内壁是否光滑。

【答案】(1) (2)1m/s(3)小滑塊動能減小,重力勢能也減小,所以細管道BCD内壁不光滑。
【解析】
(1)上滑過程中,由牛頓第二定律:,解得
由運動學公式,解得
(2)滑塊在D處水平飛出,由平抛運動規律,解得
(3)小滑塊動能減小,重力勢能也減小,所以細管道BCD内壁不光滑

如圖1所示為某農莊灌溉工程的示意圖,地面與水面的距離為H。用水泵從水池抽水(抽水過程中H保持不變),龍頭離地面高h,水管橫截面積為S,水的密度為ρ,重力加速度為g,不計空氣阻力。

(1)水從管口以不變的速度源源不斷地沿水平方向噴出,水落地的位置到管口的水平距離為10h。設管口橫截面上各處水的速度都相同。求:
a.每秒内從管口流出的水的質量m0;
b.不計額外功的損失,水泵輸出的功率P。
(2)在保證水管流量不變的前提下,在龍頭後接一噴頭,如圖2所示。讓水流豎直向下噴出,打在水平地面上不反彈,産生大小為F的沖擊力。由于水與地面作用時間很短,可忽略重力的影響。求水流落地前瞬間的速度大小v。

【答案】(1)a.;b.;(2)
【解析】
試題分析:(1)a.水從管口沿水平方向噴出做平抛運動,設水噴出時速度為v0,落地時間為t
豎直方向 (1分)
水平方向 (1分)
時間t0内噴出的水的質量 m=ρV=ρv0t0S (1分)
每秒噴出的水的質量 (1分)
聯立以上各式解得 (2分)
b.時間t0内水泵輸出功 (2分)
輸出功率 (2分)
解得 (2分)
(2) 取與地面作用的一小塊水Δm為研究對象
根據動量定理 (2分)
由題意可知 (2分)
解得 (2分)

某校興趣小組制作了一個遊戲裝置,其簡化模型如圖所示,在 A 點用一彈射裝置可 将靜止的小滑塊以 v0水平速度彈射出去,沿水平直線軌道運動到 B 點後,進入半徑 R=0.3m的光滑豎直圓形軌道,運行一周後自 B 點向 C 點運動,C 點右側有一陷阱,C、D 兩點的豎 直高度差 h=0.2m,水平距離 s=0.6m,水平軌道 AB 長為 L1=1m,BC 長為 L2 =2.6m,小滑塊與 水平軌道間的動摩擦因數 μ=0.5,重力加速度 g=10m/s2.

(1)若小滑塊恰能通過圓形軌道的最高點,求小滑塊在 A 點彈射出的速度大小;
(2)若遊戲規則為小滑塊沿着圓形軌道運行一周離開圓形軌道後隻要不掉進陷阱即為勝出,求小滑塊在 A 點彈射出的速度大小的範圍。

【答案】(1)(2)5m/s≤vA≤6m/s和vA≥
【解析】
試題(1)小滑塊恰能通過圓軌道最高點的速度為v,由牛頓第二定律及機械能守恒定律
(1分)
由B到最高點(2分)
由A到B:(2分)
解得A點的速度為(1分)
(2)若小滑塊剛好停在C處,則:(2分)
解得A點的速度為(1分)
若小滑塊停在BC段,應滿足(1分)
若小滑塊能通過C點并恰好越過壕溝,則有(1分)
(1分)
(2分)
解得
所以初速度的範圍為(1分)

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