2020屆北京市海淀區(qū)高三上學(xué)期期中考試物理試卷及答案

---/16道最低點的豎直高度為h,記錄小球通過最高點時對軌道（壓力傳感器）的壓力大小為F。此后不斷改變小球在左側(cè)直軌道上釋放位置，重復(fù)實驗，經(jīng)多次測量，得到了多組h和F，把這些數(shù)據(jù)標在F-h圖中，并用一條直線擬合，結(jié)果如圖17所示。1)2)物塊與木板保持相對靜止時的速度大小v物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)U;1)2)物塊與木板保持相對靜止時的速度大小v物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)U;v0圖153）物塊在木板上滑行的時間t。（9分）如圖16所示為演示“過山車”原理的比（9分）如圖16所示為演示“過山車”原理的比實驗裝置，該裝置由兩段傾斜直軌道與一圓軌道拼接組成，在圓軌道最低點處的兩側(cè)稍錯開一段距離，并分別與左右兩側(cè)的直軌道平滑相連。某研學(xué)小組將這套裝置固定在水平桌面上，然后在圓軌道最高點A的內(nèi)側(cè)安裝一個薄片式壓力傳感器（它不影A*圖16響小球運動，在圖中未畫出）。將一個小球從左側(cè)直軌道上的某處由靜止釋放，并測得釋放處距離圓軌圖17軌道上的某處由靜止釋放，并測得釋放處距離圓軌圖17為了方便研究，研學(xué)小組把小球簡化為質(zhì)點，并忽略空氣及軌道對小球運動的阻力，取重力加速度g=10m/s2。請根據(jù)該研學(xué)小組的簡化模型和如圖17所示的F-h圖分析：（1）當釋放高度h=0.20m時，小球到達圓軌道最低點時的速度大小v；（2）圓軌道的半徑R和小球的質(zhì)量m；（3）若兩段傾斜直軌道都足夠長，為使小球在運動過程中始終不脫離圓軌道，釋放高度h應(yīng)滿足什么條件。（10分）已知地球質(zhì)量為M,引力常量為G。將地球視為半徑為R、質(zhì)量均勻分布的球體。在以下問題的討論中，空氣阻力及地球自轉(zhuǎn)的影響均忽略不計。（1）物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度，叫做第一宇宙速度。請證明第一宇宙速度的大小v='\GM。1YR（2）某同學(xué)設(shè)想從地面以第一宇宙速度V］的大小豎直上拋一可視為質(zhì)點的物體，關(guān)于物體上升的最大高度，他的解答過程如下：設(shè)物體的質(zhì)量為m，上升的最大高度為h，重力加速度為g，由機械能守恒定律有：mv2=mgh。2mv2=mgh。2]5GMR又：v=]GM2m=mg，所以乙=儷R21O3）試分析說明第（O3）試分析說明第（2）問中以第一宇宙速度聯(lián)立得：h=f老師說該同學(xué)的上述解答是不正確的，請指出上述錯誤的原因，并分析說明物體上升的最大高度h應(yīng)該比I大還是小?

V豎直上拋至落回拋出點的整個過程中，物體的速度和加速度的變化情況，并以豎1直向上為正方向，在圖18中定性畫出物體從拋出到落回拋出點的整個過程中速度隨時間變化的V-t圖像。18．（12分）如圖19甲所示，一輕質(zhì)彈簧左端固定在墻壁上，右端與置于水平面上的質(zhì)量為m的小滑塊相連。在以下的討論中小滑塊可視為質(zhì)點，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，取彈簧原長時彈性勢能為0，且空氣阻力可忽略不計。（1）若水平面光滑，以彈簧原長時小滑塊的位置0為坐標原點，建立水平向右的坐標軸Ox,如圖19甲所示。請在圖19乙中畫出彈簧彈力F與小滑塊所在位置坐標x的關(guān)系圖像。教科書中講解了由v-t圖像求位移的方法，請你借鑒此方法，并根據(jù)F-x圖像推導(dǎo)出小滑塊在x位置時彈簧彈性勢能E的表達式。（已知彈簧的勁度系數(shù)為pk）小滑塊在某輕質(zhì)彈簧的作用下，沿光滑水平面在O點附近做往復(fù)運動，其0k'。速度V的大小與位置坐標x的關(guān)系曲線如圖19丙所示，其中V和0k'。請根據(jù)圖19丙中v-x圖像提供（的信息求解本題中彈簧的勁度系數(shù)x-x0x-x0Ox0x丙圖19（2）若水平面不光滑，且已知小滑塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)為U。仍以彈簧原長時小滑塊的位置0為坐標原點，建立水平向右的坐標軸Ox，將小滑塊沿水平面向右拉到距離0點為I的P點按?。╨>|dmg/k），如圖19丁所示。計算中00可以認為滑動摩擦力與最大靜摩擦力大小相等，已知重力加速度為g，彈簧的勁度系數(shù)為k。若放手后小滑塊第一次經(jīng)過o點向左運動至最遠點Q,求Q點與0點的距離,并分析如果小滑塊在Q點停不住，1。與U、m和k等物理量之間應(yīng)滿足什么條件;若放手后小滑塊第二次經(jīng)過0點后在向右運動的過程中逐漸減速最終靜止,求小滑塊從P點開始運動的整個過程中所通過的總路程。2020屆北京市海淀區(qū)高三上學(xué)期期中考試物理參考答案2019.11一、本題共10小題，每小題3分，共30分。在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項是符合題意的，有的小題有多個選項是符合題意的。全部選對的得3分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分。題號12345678910答案CBACBCADABABDCADAC二、本題共2小題，共15分。（2分）0.80……（2分）（6分（2分）0.80……（2分）TOC\o"1-5"\h\z（9分）（1）①C（1分）加4疋皿『,mgr/h（2分）t2B（2分）（2）ABC（2分）（3）設(shè)小球做半徑為r的圓周運動的周期為T,此時小球距細線上端固定點的豎直高度為h,根據(jù)受力情況和向心力公式有mgr/h二m4n2r/T2。可解得T2兀:h。因半徑變小，繩長不變，h變大，故小球周期變大。……（2分）三、本題包括6小題,共55分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。說明：計算題提供的參考解答，不一定都是唯一正確的方法。對于那些與此解答方法不同的正確解答，同樣得分。（8分）（1）物體沿豎直方向所受合力為零，設(shè)地面對物體的支持力為N,因此有N+Fsin6二mg物體運動過程中所受摩擦力f二UN=|J（mg-Fsin6）（1分）根據(jù)牛頓第二定律，有Fcos0-f二ma（1分）

TOC\o"1-5"\h\z解得：a=0.50m/s2（1分）（2）根據(jù)位移公式x二1at2，解得t=芒=2.0s（2分）（3）物體由靜止開始運動4.0s的位移x，=-at!2（1分）2此過程中拉力F所做的功W=F求cos0（1分）解得W=64J（1分）（8分）（1）建筑材料所受支持力N二mgcosG所受滑動摩擦力f二uN=|dmgcose=40N（2分）（2）取沿斜面向下為正方向，設(shè)建筑材料下滑的加速度為a,根據(jù)牛頓第二定律有mgsin9-f=ma（1分）設(shè)建筑材料下滑時間為t,根據(jù)位移公式有L=1at2（1分）2在下滑整個過程中重力的沖量大小IG=mgt=200Ns………………（1分）（3）設(shè)建筑材料滑到斜面底端時的速度為v,對于其下滑過程，根據(jù)動能定理有mgLsine-“mgcoseL=2mv21分）解得v能定理有mgLsine-“mgcoseL=2mv21分）解得v=x-2gL（sin0-cosO）（1分）因v與m無關(guān)，故改變m,不能改變速度v的大小。（1分）15.（8分）（1）以水平向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律有mv=（m+m）v2012解得v=0.80m/s………………1分）1分）2）對于物塊與木板相互作用的全過程，根據(jù)功能關(guān)系有11mv2二（m+m）v2+卩mgL22021222分）解得u=0.101分）（3）物塊在木板上相對運動過程中所受滑動摩擦力f=Umg（1分）2對于物塊在木板相對運動的過程，以水平向右為正方向，根據(jù)動量定理有-ft=mv-mv…………………（1分）220TOC\o"1-5"\h\z解得t=1.2s（1分）16.（9分）（1）設(shè)小球質(zhì)量為m,對于從釋放到軌道最低點的過程，根據(jù)動能定理，有mgh=mv2一0（1分）2解得：v=gh=2m/s（1分）（2）設(shè)小球到達A點速度為vA根據(jù)動能定理：mg（h-2R）=-mv2-0A2A在A點，設(shè)軌道對小球的壓力為N,根據(jù)牛頓第二定律：N+mgN+mg=mv21分）根據(jù)牛頓第三定律：N=F聯(lián)立上述三式可得：F聯(lián)立上述三式可得：F=警-5mg1分）對比F-h圖像，根據(jù)斜率和截距關(guān)系，可得：R=0.12m………………（1分）TOC\o"1-5"\h\zm=0.02kg（1分）⑶假設(shè)h=h時，小球恰好到達最高點A，此時F=01由F-h圖像可得：h=0.3m（1分）1假設(shè)h=h時，小球恰好到達圓軌道圓心的右側(cè)等高點，此過程根據(jù)動能定理:2mg（h^一R）=0一0解得：h=R=0-12m（1分）綜上，為使小球在運動過程中始終不脫離圓軌道，釋放高度h應(yīng)滿足:1分）hW0.12m或者h1分）17.（10分）（1）設(shè)質(zhì)量為m的物體在地球表面附近繞地球做勻速圓周運動,萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，有：GMmmv2=4R萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，有：GMmmv2=4R2R2分）解得V]1分）圖1圖像與X圖1圖像與X軸圍成的面積代表彈簧彈力做圖2圖32）因為隨著豎直上拋物體高度的升高,離地球越來越遠,萬有引力越來越小,重力加速度（或引力場強度）的值會越來越小。（2分）由于物體上升過程中做減速運動的加速度越來越小,因此物體上升的最大高度應(yīng)該大于做勻減速上升的高度,即物體上升的最大高度應(yīng)該大于R/2。（1分）（3）上升過程速度與加速度方向相反,所以速度不斷減小,上升過程中萬有引力越來越小,加速度也越來越??；下降過程速度與加速度方向相同,所以速度不斷增大，下降過程中萬有引力越來越大，加速度也越來越大。（2分）如圖1所示?！?分）說明：物體運動到最高點時速度為0，加速度不為0，因此v-t圖像中間時刻的斜率不為0。功，如圖功，如圖3所示，由面積可知將彈簧拉伸x的過程中，彈簧彈力所做的功W=-—kx2（1分）2根據(jù)功能關(guān)系可知，當彈簧被拉伸詢，其彈性勢能Ep=—曲……"分）②因小滑塊與彈簧組成的系統(tǒng)在運動過程中機械能守恒，因此有mv因此有mv2=1kx2m20可解得k'二竺（2分）x20（2）①對于小滑塊由P點出發(fā)向左運動的過程，假設(shè)其在最左端時，其距0點的距離為丨由功能關(guān)系得：2kl02-2氣1=叫《+P（2分）即：—k(l-1)=卩mg201解得：l1解得：l11-2卩mg0k1分)TOC\o"1-5"\h\z