届高三上学期期末物理试题.docx
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届高三上学期期末物理试题
2014-2015学年高三(上)期末物理试卷
一、单项选择题:
本题共5小题,每小题3分,共计15分,每小题只有一个选项符合题意.
1.(3分)如图所示,两个与水平面夹角相同的力F1和F2作用在质量相同的物体上,使物体均能在水平面内作匀速直线运动,(甲)图中F1为拉力,(乙)中F2为推力,当两物体经相同位移时,F1和F2对物体做功分别为W1和W2,若两物体与水平面的动摩擦因数相同,则( )
A.W1>W2B.W1=W2C.W1<W2D.无法判断
2.(3分)(2010•平顶山模拟)在2008北京奥运会上,俄罗斯著名撑杆跳运动员伊辛巴耶娃以5.05m的成绩第24次打破世界纪录.图为她在比赛中的几个画面.下列说法中正确的是( )
A.运动员过最高点时的速度为零
B.撑杆恢复形变时,弹性势能完全转化为动能
C.运动员要成功跃过横杆,其重心必须高于横杆
D.运动员在上升过程中对杆先做正功后做负功
3.(3分)(2013•西安一模)一个质量为m的小铁块沿半径为R的固定半圆轨道上边缘由静止滑下,到半圆底部时,轨道所受压力为铁块重力的1.5倍,则此过程中铁块损失的机械能为( )
A.
mgRB.
mgRC.
mgRD.
mgR
4.(3分)下列说法中正确的是( )
A.地面上的物体重力势能一定为零
B.质量大的物体重力势能一定大
C.不同的物体中离地面最高的物体其重力势能最大
D.离地面有一定高度的物体其重力势能可能为零
5.(3分)(2008•如皋市模拟)运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程.将人和伞看成一个系统,在这两个过程中,下列说法正确的是( )
A.阻力对系统始终做负功B.系统受到的合外力始终向下
C.重力做功使系统的重力势能增加D.任意相等的时间内重力做的功相等
二、多项选择题:
本题共4小题,每小题4分,共计16分,每小题有多个选项符合题意.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,错选或不答的得0分.
6.(4分)(2010•宁夏)如图所示,在外力作用下某质点运动的υ﹣t图象为正弦曲线.从图中可以判断( )
A.在0~t1时间内,外力做正功
B.在0~t1时间内,外力的功率逐渐增大
C.在t2时刻,外力的功率最大
D.在t1~t3时间内,外力做的总功为零
7.(4分)(2009•宁夏)质量为m的物体静止在光滑水平面上,从t=0时刻开始受到水平力的作用.力的大小F与时间t的关系如图所示,力的方向保持不变,则( )
A.3t0时刻的瞬时功率为
B.3t0时刻的瞬时功率为
C.从t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为
D.从t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为
8.(4分)如图所示,倾角为30°、高为L的固定斜面底端与水平面平滑相连,质量分别为3m、m的两个小球A、B用一根长为L的轻绳连接,A球置于斜面顶端,现由静止释放A、B两球,球B与弧形挡板碰撞过程中无机械能损失,且碰后只能沿斜面下滑,它们最终均滑至水平面上.重力加速度为g,不计一切摩擦.则( )
A.A球刚滑至水平面时速度大小为
B.B球刚滑至水平面时速度大小为
C.小球A、B在水平面上不可能相撞
D.在A球沿斜面下滑过程中,轻绳对B球先做正功,后不做功
9.(4分)如图所示,物块P以一定的初速度沿粗糙程度相同的水平面向右运动.压缩右端固定的轻质弹簧,被弹簧反向弹回并脱离弹簧.弹簧在被压缩过程中未超过弹性限度,则在物块P与弹簧发生相互作用的过程中( )
A.弹簧的弹性势能先增大后减小
B.物块和弹簧组成的系统机械能不断减小
C.物块的加速度先减小后增大
D.物块的动能先减小后增大
三、简答题:
本题分必做题(第10、11题)和选做题(第12-15题)两部分,共计42分.【必做题】
10.(12分)在“验证机械能守恒定律”的实验中:
(1)下面叙述正确的是 _________
A.用天平称出重物的质量
B.选用点迹清晰、特别是第1、2点间距接近2mm的纸带
C.应先通电再释放纸带
D.打点计时器应接在电压为4~6V的直流电源上
(2)选出一条纸带如图所示,其中O点为起始点,A、B、C为三个计数点,打点计时器通以50Hz的交变电流,用分度值为1mm的刻度尺,测得OA=11.13cm,OB=17.69cm,OC=25.9cm.这三个数据中不符合有效数字要求的是 _________ ,应该写成 _________ cm.
(3)在计数点A和B之间、B和C之间还各有一个点,重物的质量为1kg,根据以上数据计算,当打点针打到B点时,重物的重力势能比开始下落时减少了 _________ J,这时它的动能是 _________ J,由此得到的结论是 _________ .(g取9.8m/s2,保留三位小数)
11.(6分)(2011•南京一模)某实验小组在做“验证机械能守恒定律“实验中,提出了如图所示的甲、乙两种方案:
甲方案为用自由落体运动进行实验,乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验.
(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析,最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案,你认为该小组选择的方案是 _________ ,理由是:
_________ .
(2)若该小组采用图甲的装置打出r一条纸带如图丙所示,相邻两点之间的时间问隔为0.02s,请根据纸带计算出B点的速度大小 _________ m/s(结果保留三位有效数字)
(3)该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度,作出v2﹣h图线如图丁所示,请根据图线计算出当地的重力加速度g= _________ m/s2(结果保留两位有效数字).
【选做题】(选修模块3-3)(12分)
12.(4分)下列说法正确的是( )
A.显微镜下看到墨水中的炭粒的无规则运动是热运动
B.一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽,其分子之间的势能增加
C.晶体所有的物理性质各向异性,非晶体所有的物理性质各向同性
D.分子a从远处趋近固定不动的分子b,它们间分子力一直变大
13.(4分)如图所示,一定质量理想气体经过三个不同的过程a、b、c后又回到初始状态.在过程a中,若系统对外界做功400J,在过程c中,若外界对系统做功200J,则b过程外界对气体做功 _________ J,全过程中系统 _________ 热量(填“吸收”或“放出”),其热量是 _________ J.
14.(4分)(2013•江苏一模)现在轿车已进入普通家庭,为保证驾乘人员人身安全,汽车增设了安全气囊,它会在汽车发生一定强度的碰撞时,利用叠氮化钠(NaN3)爆炸时产生气体(假设都是N2)充入气囊,以保护驾乘人员.若已知爆炸瞬间气囊容量为70L,氮气的密度ρ=1.25×102kg/m3,氮气的平均摩尔质量M=0.028kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol﹣1,试估算爆炸瞬间气囊中N2分子的总个数N(结果保留一位有效数字).
(选修模块3-3)
15.(12分)封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A到状态D,其体积V与热力学温度T关系如图所示,该气体的摩尔质量为M,状态A的体积为V0,温度为T0,O,A,D三点在同一直线上,阿伏伽德罗常数为Na.
(1)由状态A到状态D过程中 _________
A.气体从外界吸收热量,内能增加
B.气体体积增大,单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少
C.气体温度升高,每个气体分子的动能都会增大
D.气体密度不变
(2)在上述过程中,气体对外做功为5J,内能增加9J,则气体 _________ (选“吸收”或“放出”)热量 _________ J.
(3)在状态D,该气体的密度为ρ,体积为2V0,则状态D的温度是多少?
该气体的分子数为多少?
四、计算题:
本题共3小题,共计47分.解答时请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.
16.(15分)(2012•郑州一模)2011年3月11日,日本大地震以及随后的海啸给日本带来了巨大的损失.灾后某中学的部分学生组成了一个课题小组,对海啸的威力进行了模拟研究,他们设计了如下的模型:
如图甲在水平地面上放置一个质量为m=4kg的物体,让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动,推力F随位移x变化的图象如图乙所示,已知物体与地面之间的动摩擦因数为μ=0.5,g=10m/s2.
(1)运动过程中物体的最大加速度为多少?
(2)在距出发点什么位置时物体的速度达到最大?
(3)物体在水平面上运动的最大位移是多少?
17.(16分)如图所示,半径为R的金属环竖直放置,环上套有一质量为m的小球,小球开始时静止于最低点.现给小球一冲击,使它以初速度v0沿环上滑,已知v0=
.求:
(1)若金属环光滑,小球运动到环的最高点时,环对小球作用力的大小和方向.
(2)若金属环粗糙,小球运动到环的最高点与环恰无作用力,小球从最低点运动到最高点的过程中克服摩擦力所做的功.
18.(16分)(2013•山东模拟)如图所示装置由AB、BC、CD三段轨道组成,轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接,其中轨道AB、CD段是光滑的,水平轨道BC的长度s=5m,轨道CD足够长且倾角θ=37°,A、D两点离轨道BC的高度分别为h1=4.30m、h2=1.35m.现让质量为m的小滑块自A点由静止释放.已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6、cos37°=0.8.求:
(1)小滑块第一次到达D点时的速度大小;
(2)小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔;
(3)小滑块最终停止的位置距B点的距离.
2014-2015学年高三(上)期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题:
本题共5小题,每小题3分,共计15分,每小题只有一个选项符合题意.
1.(3分)如图所示,两个与水平面夹角相同的力F1和F2作用在质量相同的物体上,使物体均能在水平面内作匀速直线运动,(甲)图中F1为拉力,(乙)中F2为推力,当两物体经相同位移时,F1和F2对物体做功分别为W1和W2,若两物体与水平面的动摩擦因数相同,则( )
A.
W1>W2
B.
W1=W2
C.
W1<W2
D.
无法判断
考点:
功的计算;滑动摩擦力.
专题:
功的计算专题.
分析:
根据共点力平衡比较拉力和推力的大小,再通过W=Fscosθ,比较做功的大小.
解答:
解:
根据共点力平衡知,F1cosθ=μ(mg﹣F1sinθ),F2cosθ=μ(mg+F2sinθ),可知F2>F1,根据过W=Fscosθ知,位移大小相等,夹角相等,则W1<W2.故C正确,A、B、D错误.
故选C.
点评:
解决本题的关键掌握功的公式W=Fscosθ,本题也可以通过动能定理求解,抓住动能不变,比较摩擦力做功从而比较出拉力做功的大小.
2.(3分)(2010•平顶山模拟)在2008北京奥运会上,俄罗斯著名撑杆跳运动员伊辛巴耶娃以5.05m的成绩第24次打破世界纪录.图为她在比赛中的几个画面.下列说法中正确的是( )
A.
运动员过最高点时的速度为零
B.
撑杆恢复形变时,弹性势能完全转化为动能
C.
运动员要成功跃过横杆,其重心必须高于横杆
D.
运动员在上升过程中对杆先做正功后做负功
考点:
功能关系;功的计算.
分析:
运动员起跳过程中,杆先由直变弯,动能转化为杆的弹性势能和重力势能,然后杆再由弯变直,弹性势能又转化为重力势能,将运动员抬高.
解答:
解:
A、运动员经过最高点具有水平方向的分速度,速度不为零.如果速度为零,接下来将会做自由落体运动而碰到杆,故A错误;
B、运动员起跳过程中,杆先由直变弯,运动员的动能转化为杆的弹性势能和运动员的重力势能,然后杆再由弯变直,弹性势能又转化为机械能,故B错误;
C、从图中可看出,运动员越过横杆时身体向下弯曲,其重心可能在腰部下方,即重心可能在横杆的下方,故C错误;
D、在上升过程中,杆先在运动员的压力作用下由直变弯,动能转化为杆的弹性势能,然后杆再由弯变直,弹性势能又转化为重力势能,故运动员在上升过程中对杆先做正功后做负功,故D正确.
故选D
点评:
本题关键要明确运动员加速助跑过程和上升过程中的各种能量的转化情况,特别是上升过程,要分为杆弯曲和变直两个过程讨论.
3.(3分)(2013•西安一模)一个质量为m的小铁块沿半径为R的固定半圆轨道上边缘由静止滑下,到半圆底部时,轨道所受压力为铁块重力的1.5倍,则此过程中铁块损失的机械能为( )
A.
mgR
B.
mgR
C.
mgR
D.
mgR
考点:
机械能守恒定律.
专题:
机械能守恒定律应用专题.
分析:
当滑到半球底部时,半圆轨道底部所受压力为铁块重力的1.5倍,根据牛顿第二定律可以求出铁块的速度;铁块下滑过程中,只有重力和摩擦力做功,重力做功不影响机械能的减小,损失的机械能等于克服摩擦力做的功,根据动能定理可以求出铁块克服摩擦力做的功.
解答:
解:
铁块滑到半球底部时,半圆轨道底部所受压力为铁块重力的1.5倍,根据牛顿第二定律,有
N﹣mg=m
…①
压力等于支持力,根据题意,有
N=1.5mg…②
对铁块的下滑过程运用动能定理,得到
mgR﹣W=
…③
由①②③式联立解得克服摩擦力做的功:
W=
所以损失的机械能为
故选D
点评:
根据向心力公式求出末速度,再根据动能定理求出克服摩擦力做的功即可.
4.(3分)下列说法中正确的是( )
A.
地面上的物体重力势能一定为零
B.
质量大的物体重力势能一定大
C.
不同的物体中离地面最高的物体其重力势能最大
D.
离地面有一定高度的物体其重力势能可能为零
考点:
重力势能
专题:
机械能守恒定律应用专题.
分析:
因物体被举高而具有的能叫重力势能,重力势能与物体的质量及高度有关.重力势能须要确定零参考平面后才有意义.所以物体在参考平面下方时重力势能小于零,在参考平面上方时重力势能大于零.
解答:
解:
A、地面上的物体重力势能不一定为零,若规定地面为零参考平面时,则此时重力势能为零.故A错误;
B、质量大的物体重力势能不一定大,同时要看高度.故B错误;
C、相同的物体中离地面最高的物体其重力势能最大,而不同物体则不一定.故C错误;
D、离地面有一定高度的物体其重力势能可能零,因为可选此高度的平面为零参考平面.故D正确;
故选:
D
点评:
重力势能由物体质量与高度决定,正负由零参考平面决定.
5.(3分)(2008•如皋市模拟)运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程.将人和伞看成一个系统,在这两个过程中,下列说法正确的是( )
A.
阻力对系统始终做负功
B.
系统受到的合外力始终向下
C.
重力做功使系统的重力势能增加
D.
任意相等的时间内重力做的功相等
考点:
功的计算;牛顿第二定律;重力势能的变化与重力做功的关系.
专题:
压轴题.
分析:
当力和位移的夹角为锐角时,力对物体做正功,当力和位移的夹角为钝角时,力对物体做负功,根据人的运动状态可以确定人的受力的情况,从而可以分析力做功的情况.
解答:
解:
A、阻力的方向始终与人的运动的方向相反,所以阻力对系统始终做负功,故A正确.
B、运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程,在减速下降的过程中,由牛顿第二定律可知,此时合力的方向是向上的,所以B错误.
C、在下降的过程中重力做正功,由能的转化和可知此时物体的重力势能减小,所以C错误.
D、由重力做的功W=mgh可知,由于人不是匀速运动的,在相等的时间内下降的高度不同,所以任意相等的时间内重力做的功不相等,故D错误.
故选A.
点评:
本题考查的是学生对功的理解,根据功的定义可以分析做功的情况.
二、多项选择题:
本题共4小题,每小题4分,共计16分,每小题有多个选项符合题意.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,错选或不答的得0分.
6.(4分)(2010•宁夏)如图所示,在外力作用下某质点运动的υ﹣t图象为正弦曲线.从图中可以判断( )
A.
在0~t1时间内,外力做正功
B.
在0~t1时间内,外力的功率逐渐增大
C.
在t2时刻,外力的功率最大
D.
在t1~t3时间内,外力做的总功为零
考点:
功的计算;功率、平均功率和瞬时功率.
分析:
由v﹣t图象可知物体的运动方向,由图象的斜率可知拉力的方向,则由功的公式可得出外力做功的情况,由P=Fv可求得功率的变化情况.
解答:
解:
A、在0~t1时间内,由图象可知,物体的速度沿正方向,加速度为正值且减小,故力与速度方向相同,故外力做正功;故A正确;
B、图象斜率表示加速度,加速度对应合外力,合外力减小,速度增大;由图象可知0时刻速度为零,t1时刻速度最大但拉力为零,由P=Fv可知外力的功率在0时刻功率为零,t1时刻功率也为零,可知功率先增大后减小,B错误.
C、t2时刻物体的速度为零,由P=Fv可知外力的功率为零,故C错误.
D、在t1~t3时间内物体的动能变化为零,由动能定理可知外力做的总功为零,故D正确;
故选AD.
点评:
本题要求学生能熟练掌握图象的分析方法,由图象得出我们需要的信息.
B答案中采用极限分析法,因开始为零,后来为零,而中间有功率,故功率应先增大,后减小.
7.(4分)(2009•宁夏)质量为m的物体静止在光滑水平面上,从t=0时刻开始受到水平力的作用.力的大小F与时间t的关系如图所示,力的方向保持不变,则( )
A.
3t0时刻的瞬时功率为
B.
3t0时刻的瞬时功率为
C.
从t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为
D.
从t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为
考点:
功率、平均功率和瞬时功率;匀变速直线运动的位移与时间的关系;牛顿第二定律;功的计算.
专题:
功率的计算专题.
分析:
A、根据牛顿第二定律,求出3t0时刻的速度,然后根据P=Fv求出3t0时刻的瞬时功率.
C、根据动能定理,求出从t=0到3t0这段时间内,水平力所做的功,然后根据
求出水平力的平均功率.
解答:
解:
A、在0﹣2t0时间内,a=
,则2t0时刻的瞬时速度v1=a•2t0=2at0,在2t0﹣3t0时间内,a′=
,则3t0时刻的瞬时速度v=v1+a′t0=
.所以3t0时刻的瞬时功率P=
.故A错误,B正确.
C、根据动能定理得,W=
=
.则
.故C错误,D正确.
故选BD.
点评:
解决本题的关键掌握瞬时功率的公式P=Fvcosθ,以及平均功率的公式
.
8.(4分)如图所示,倾角为30°、高为L的固定斜面底端与水平面平滑相连,质量分别为3m、m的两个小球A、B用一根长为L的轻绳连接,A球置于斜面顶端,现由静止释放A、B两球,球B与弧形挡板碰撞过程中无机械能损失,且碰后只能沿斜面下滑,它们最终均滑至水平面上.重力加速度为g,不计一切摩擦.则( )
A.
A球刚滑至水平面时速度大小为
B.
B球刚滑至水平面时速度大小为
C.
小球A、B在水平面上不可能相撞
D.
在A球沿斜面下滑过程中,轻绳对B球先做正功,后不做功
考点:
机械能守恒定律.
专题:
机械能守恒定律应用专题.
分析:
AB两球在运动中只有重力做功,故机械能守恒;由机械能守恒可求得A球滑至水平面时的速度大小;分析两球的运动过程可知轻绳对B球的做功情况.
解答:
解:
A、从A球开始下滑到A球落地的过程中,系统的机械能守恒,A到达最低面时B在斜面的中点上:
则有:
3mgL﹣mg
=
(4m)v2
解得:
v=
,故A正确;
B、A球滑到水平面后,A球的速度不再变化,而B球受重力的作用,速度增大,此时A对B不再有力的作用;对B球由机械能守恒可知,mg
L=
mv′2﹣
mv2,解得B球最终滑到水平面上时,B球的速度为
,故B错误;
C、B球滑到水平面上,由于B球的速度大于A球的速度,故两球最终一定会相撞;故C错误;
D、由题意可知,开始时,B球动能增加,说明轻绳对B球做正功;当A球落地后,A对B没有拉力,则A球对B球不再做功,故D正确;
故选:
AD.
点评:
本题考查机械能的守恒定律的应用,在应用机械能守恒的过程中,一定还要分析物体的运动过程,正确选取初末状态.
9.(4分)如图所示,物块P以一定的初速度沿粗糙程度相同的水平面向右运动.压缩右端固定的轻质弹簧,被弹簧反向弹回并脱离弹簧.弹簧在被压缩过程中未超过弹性限度,则在物块P与弹簧发生相互作用的过程中( )
A.
弹簧的弹性势能先增大后减小
B.
物块和弹簧组成的系统机械能不断减小
C.
物块的加速度先减小后增大
D.
物块的动能先减小后增大
考点:
功能关系;机械能守恒定律.
分析:
弹簧的形变越大弹性势能越大,根据弹簧形变的变化讨论弹性势能的变化,由于物块在运动过程中始终要克服摩擦力做功,故系统的机械能不断减小,物块压缩弹簧时受到弹力和摩擦力作用,合力随弹力的增加而增加,物块反弹时摩擦力改变方向,加速度随弹力变化先减小再增加,由加速度讨论速度的变化从而判定动能的变化.
解答:
解:
A、物块与弹簧相互作用的这段时间,弹簧的形变先增大后减小恢复,故弹簧弹性势能先增大后减小,A正确;
B、物块运动过程中始终克服摩擦力做功,根据能量守恒物块和弹簧组成的系统机械能来断减小,故B正确;
C、物块压缩弹簧的过程中弹力与摩擦力同向,故合力随弹力的增加而增加,故加速度先增加,所以C错误;
D、物块压缩弹簧的过程中动能先减小,在弹簧恢复的过程中随着弹力的减小,合力减小加速度减小,当弹力与摩擦力大小相等时合力为0,加速度最小为0,随着弹力进一步减小(小于摩擦力)时,合力反向增大,物块做减速运动,故整个过程中物块的速度先减小,后增加,再减小,所以物块的动能先减小后增加再减小,故D错误.
故选:
AB
点评:
本题考查分析物体受力情况和运动情况的能力,要抓住弹簧弹力的可变性进行动态分析;同时要明确合力与速度同向时加速,合力与速度反向时减速.
三、简答题:
本题分必做题(第10、11题)和选做题(第12-15题)两部分,共计42分.【必做题】
10.(12分)在“验证机械能守恒定律”的实验中:
(1)下面叙述正确的是 BC
A.用天平称出重物的质量
B.选用点迹清晰、特别是第1、2点间距接近2mm的纸带
C.应先通电再释放纸带
D.打点计时器应接在电压为4~6V的直流电源上
(2)选出一条纸带如图所示,其中O点为起始点,A、B、C为三个计数点,打点计时器通以50Hz的交变电流,用分度值为1mm的刻度尺,测得OA=11.13cm,OB=17.69cm,OC=25.9cm.这三个数据中不符合有效数字要求的是 25.9cm ,应该写成 25.90 cm.
(3)在计数点A和B之间、B和C之间还各有一个点,重物的质量为1kg,根据以上数据计算,当打点针打
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