湖北四地七校联盟2020届高三物理10月联考试卷（附解析Word版）

2019 年秋“荆、荆、襄、宜四地七校考试联盟” 高三 10 月联考 物理试题 一、单项选择题：本题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 分。在每小题给出的四个选项中，只有 一项是符合题目要求的。 1. 关于物理学发展，下列表述正确的有（ ） A. 笛卡儿明确指出：除非物体受到力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，永远使自 己沿曲线运动，或直线上运动 B. 牛顿提出了三条运动定律，发表了万有引力定律，并利用扭秤装置比较准确地测出了引力 常量 C. 伽利略通过比萨斜塔实验，得出轻重物体下落一样快的结论，从而推翻了亚里士多德绵延 两千年的“重快轻慢”的错误说法 D. 伽利略科学思想方法的核心是把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类 科学认识的发展 【答案】D 【解析】 试题分析：牛顿通过牛顿第一定律，明确指出除非物体受到力的作用，物体将永远保持其静 止或运动状态，永远使自己沿曲线运动，或直线上运动，A 错误，卡文迪许利用扭秤实验测量 了万有引力常量，B 错误，伽利略通过比萨斜塔实验和逻辑推导得出轻重物体下落一样快的结 论，从而推翻了亚里士多德绵延两千年的“重快轻慢”的错误说法，C 错误，伽利略科学思想 方法的核心是把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学认识的发展，D 正确， 故选 D 考点：考查了物理学史 点评：对此类型题目，需要在平时的学习中，多积累，多记忆，多区分 2.如图所示，战斗机沿水平方向匀速飞行，先后释放三颗炸弹，分别击中山坡上等间距的 C、 B、A 三点。已知击中 C、B 的时间间隔为 t1，击中 B、A 的时间间隔为 t2，不计空气阻力，则A. t1t2 D. 无法确定 【答案】B 【解析】 【详解】由题意知三颗炸弹释放前后水平方向都在做相同速度的匀速直线运动，而由于 A、B、 C 三点为山坡上等间距的三点，故三点水平间距也相等，所以击中 C、B 的时间间隔与击中 B、 A 的时间间隔相等. A．描述与分析不符，故 A 错误. B．描述与分析相符，故 B 正确. C．描述与分析不符，故 C 错误. D．描述与分析不符，故 D 错误. 3.如图所示，质量为 m 小球 a 和质量为 2m 的小球 b 用轻弹簧 A、B 连接并悬挂在天花板上保 持静止，水平力 F 作用在 a 上并缓慢拉 a，当 B 与竖直方向夹角为 60°时，A、B 伸长量刚好 相同。若 A、B 的劲度系数分别为 k1、k2，则以下判断正确的是 A. B. C. 撤去 F 的瞬间，b 球处于完全失重状态 D. 撤去 F 的瞬间，a 球的加速度大小等于重力加速度 g 【答案】A 【解析】 【详解】AB．先对 b 球受力分析，受重力和 A 弹簧的拉力，根据平衡条件有： 1 2: 1:3k k = 1 2: 1: 2k k = 1 2F mg=再对 a、b 球整体受力分析，受重力、拉力和弹簧 B 的拉力如图所示： 根据平衡条件有： A、B 伸长量刚好相同，根据胡克定律有： 故： 故 A 正确,B 错误. C．球 b 受重力和拉力，撤去 F 的瞬间重力和弹力都不变，故加速度仍然为零，处于平衡状态， 所以 C 错误. D．球 a 受重力、拉力 F 和两个弹簧的拉力，撤去拉力 F 瞬间其余 3 个力不变，合力为： 故加速度： 故 D 错误; 4.如图所示，木块 A、B 并排且固定在水平桌面上，A 的长度是 L，B 的长度是 2L，一颗子弹 沿水平方向以 v1 穿出 A，以速度 v2 穿出 B，子弹可视为质点，其运动可视为匀变速直线运动， 则子弹射入 A 时的速度为 3 tan 60 3 3F mg mg°= = 2 3 6cos60 mgF mg°= = 1 1F k x= 2 2F k x= 1 2 3 1k k = 3 3F F mg′ = = 3 3 3 3F mga gm m ′ = = =A. B. C. D. v1 【答案】C 【解析】 【详解】设子弹射入 A 时的速度为 v，加速度为大小为 a，从射入 A 到射出 A，以及从射入 B 到射出 B，子弹都做匀减速运动，则根据匀变速直线运动的速度与位移的关系，有 解得： . A．描述与分析不符，故 A 错误. B．描述与分析不符，故 B 错误. C．描述与分析相符，故 C 正确. D．描述与分析不符，故 D 错误. 5.如图所示，一质量分布均匀的粗绳长为 2a，质量为 2m，两端悬于水平天花板上相距为 a 的 两点而悬垂静止，其重心与天花板距离为 b。现施加一外力 F 作用在绳的最低点 C 并将绳缓慢 地拉直至 D 点，则 A. 绳的重心降低，重力势能减少了 1 22 3 v v+ 2 2 1 22 3 +v v 2 2 1 23 2 v v－ 2 3 2 2 1 2v v aL− = 2 2 21 2 2v v a L− = ⋅ 2 2 1 23 2 v vv −= 32 4mg b a  −   B. 绳的重心升高，重力势能增加了 C. 绳的重心升高，重力势能增加了 D. 绳的重心降低，重力势能减少了 【答案】C 【解析】 【详解】由于拉力做功使绳子重心高度发生变化而重力势能发生变化，由几何知识可知拉直 后两段绳子的重心位置距天花板的距离为： 由于拉力做正功，故重心升高，重力势能增加，增加量为： A．描述与分析不符，故 A 错误. B．描述与分析不符，故 B 错误 C．描述与分析相符，故 C 正确. D．描述与分析不符，故 D 错误 6.北京时间 2019 年 4 月 10 日晚 21 点，人类史上首张黑洞照片面世。黑洞的概念是：如果将 大量物质集中于空间一点，其周围会产生奇异的现象，即在质点周围存在一个界面——事件 视界面，一旦进入界面，即使光也无法逃脱，黑洞的第二宇宙速度大于光速。并把上述天体 周围事件视界面看作球面，球面的半径称为史瓦西半径。已知地球的半径约为 6400km，地球 的第一宇宙速度为 7.9km/s，天体的第二宇宙速度是第一宇宙速度的 倍，光速为 3.0×108m/s，假设地球保持质量不变收缩成黑洞，则地球黑洞的史瓦西半径最接近 A. 1mm B. 1cm C. 1m D. 1km 【答案】B 【解析】 【详解】有题可知，地球变成黑洞后，光无法逃脱黑洞的第二宇宙速度，即黑洞的第二宇宙 . . 32 6mg b a  −    32 4mg b a  −    32 6mg b a  −    3cos302 4 ah a°= ⋅ = 32 4p mg b aE  −  = ∆  2速度大于光速，转换成临界条件如下： 通过临界条件的变形可知地球形成黑洞的最大半径 ： 由于题目中未给出地球质量 G，所以用黄金代换式： 所以有： 代入数据解得 Rmax≈0.009m，即 Rmax≈9mm； 即最接近 1cm. A．描述与分析不符，故 A 错误. B．描述与分析相符，故 B 正确. C．描述与分析不符，故 C 错误. D．描述与分析不符，故 D 错误. 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 6 分，共 24 分。在每小题给出的四个选项中，有多 个选项是符合题目要求的。全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。 7.如图所示为 A、B 两质点在同一直线上运动的位置-时间（x-t）图象，A 质点的图象为直线， B 质点的图象为过原点的抛物线，两图象交点 C、D 坐标如图，下列说法正确的是 A. 两次相遇的时刻分别为 t1、t2 B. 0～t1 时间段内 A 在 B 前，t1～t2 时间段内 B 在 A 前 C. 两物体速度相等的时刻一定为 t1～t2 时间段的中间时刻 D. A 在 B 前面且离 B 最远时，B 的位移为 【答案】AC 【解析】 2GM cR ≥ max 2 2GMR c = 2gR GM= 2 max 2 2gRR c = 1 2 2 x x+【详解】A．x-t 图象的交点表示同一时刻到达同一位置,即相遇，所以 A 正确; B．由图可以知道 时间段内 B 的纵坐标比 A 的纵坐标大，所以 B 在前 A 在后， 时间 段 A 的纵坐标比 B 的纵坐标大，A 在前 B 在后，所以 B 错误; C．两个物体 t1～t2 时间内的位移相等，因此平均速度相等，A 物体做匀速直线运动，B 物体 做匀加速直线运动，平均速度等于其时间中点的瞬时速度；因此速度相等时刻为 时间段 的中间时刻，所以 C 正确. D． AB 速度相等时相距最远，此时 A 的位移为 ，因为 B 物体做匀变速直线运动，可知 此时刻为 ，因此 B 的后半段时间的位移大于前半段时间的位移，因此 B 的位移小于 ，故 D 错误. 8.一质量为 m 的质点以速度 运动，在 t =0 时开始受到恒力 F 作用，速度大小先减小后增大， 其最小值为 。质点从开始受到恒力作用到速度最小的过程中所经历的时间 t 和发生的位 移 x 的大小分别为 A. B. C. D. 【答案】BD 【解析】 【详解】 质点速度大小先减小后增大，减速运动的最小速度不为 0，说明质点不是做直线运动，是做类 平抛运动.设初速度与垂直恒力方向之间的夹角是 ，最小速度为： 10~t 21 ~t t 21 ~t t 1 2 2 x x+ 1 2 2 t t+ 1 2 2 x x+ 0v 0 1 2 v 0t 2 mv F = 03 2 mvt F = 2 03 4 mvx F = 2 021 8 mvx F = θ可以知道初速度与垂直恒力方向的夹角为 .最小速度时沿恒力方向速度为零，在沿恒力方 向上有： 解得： 在垂直恒力方向上有： 质点的位移为： 所以联立以上各式可得发生的位移为： A．描述与分析不符，故 A 错误 B．描述与分析相符，故 B 正确. C．描述与分析不符，故 C 错误. D．描述与分析相符，故 D 正确. 9.如图所示，NPQ 是由光滑细杆弯成的半圆弧，其半径为 R，半圆弧的一端固定在天花板上的 N 点，NQ 是半圆弧的直径，处于竖直方向，P 点是半圆弧上与圆心等高的点。质量为 m 的小球 A(可视为质点)穿在细杆上，通过轻绳与质量也为 m 的小球 B 相连，轻绳绕过固定在 C 处的轻 小定滑轮。将小球 A 移到 P 点，此时 CP 段轻绳处于水平伸直状态，CP＝2R，然后将小球 A 由 静止释放。不计一切摩擦，已知重力加速度为 g，在小球 A 由 P 点运动到圆弧最低点 Q 的过程 中，下列说法正确的是( ) A. 小球 A 的动能可能先增大后减小 . 1 0 0cos 0.5v v vθ= = 60° 0 sin = Fv tm θ ⋅ 0 sin 2 vy t θ= ⋅ 03 2 mvt F = 0 cos 2 vs t θ= ⋅ 2 2x s y= + 2 021 8 mvx F =B. 小球 A 始终比小球 B 运动得快(释放点 P 除外) C. 当小球 A 绕滑轮转过 30°时，小球 A 的动能为 D. 小球 A 刚释放时，小球 A、B 的加速度大小分别为 aA＝0、aB＝g 【答案】BC 【解析】 【详解】A.小球 A 由 P 点运动到圆弧最低点 Q 的过程中，系统减小的重力势能转化为系统的 动能，所以 A 小球的动能一直增大，故 A 错误； B.设运动过程中某位置时，AC 连线与水平方向的夹角为 ，由关联速度可知， ， 所以小球 A 的速度始终比 B 大，故 B 正确； C.当小球 A 绕滑轮转过 30°时，小球 A 下降的距离为： 减小的重力势能为 B 小球上升的高度为： ，增加的重力势能为 ，此时两小 球的速度关系为： ，由机械能守恒得： 联立解得： ，故 C 正确； D.小球 A 刚释放时，小球 A 受重力，杆的弹力，绳的拉力，在水平方向上平衡，所以杆的弹 力和绳的拉力大小相等，所以 A 球的合外力为重力，即加速度为 ，小球 B 此时的合力为零， 所以此时 B 的加速度为 0，故 D 错误。 10.如图，可以看做质点的小物体 A 和 B 用跨过轻小定滑轮的轻绳连接，A 套在竖直杆上（且 处于最下端），杆与滑轮相距 L，图中 θ=53°，在用水平拉力 F 向右拉 B 使其沿水平做直线 运动的过程中，不计一切摩擦，滑轮的大小不计，杆、定滑轮与小物体 B 共面。则 8 2 3 5 mgR − θ sinA Bv vθ = 2 cos30 sin30Ah R ° °= 2 cos30 cos30Amgh mgR ° °= 2 2 cos30oR R− ( )2 1 cos30mg R °× − sin30A Bv v° = ( )A B kA kBmg h h E E− = + 8 2 3 5kAE mgR −= gA. 拉力 F 做的功 W 可能等于 A 的机械能增量 B. 若拉力 F 是恒力，则其做的功 C. 若拉力 F 是恒力，则其做功的最大值为 D. 若拉力 F 是变力，则小物体 B 可能一直做匀速直线运动 【答案】AB 【解析】 【详解】A．小物体 A 运动至 O 点时，根据连接物体的速度关系，此时 B 的速度为零，根据 功能关系，从开始至 A 运动至最高点过程中，拉力 F 做的功 W 等于 A 的机械能增量，故 A 正确； BC．小物体 A 运动至 O 点时，设小物体 B 向右运动的最大位移为 s, 由于轻绳长度不变 , 应有 因为 ，所以 O 点到 A 点的距离： 所以： 根据功的公式有： W=Fs= 故 B 正确，C 错误； D．若拉力 F 是变力，小物体 AB 做往返运动，不会一直做匀速直线运动，故 D 错误。 三、实验题：本题共 2 小题，共 15 分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算 过程。 2 5 3W FL≤ 1 2 3FL+ 2 2 cos L L s h hθ − = + − 53θ °= 4 3h L= 2 5 3 Ls = 2 5 3 FL11.在“验证力的平行四边形定则”实验中，将橡皮条的一端固定在竖直放置的木板上，另一 端系上两根细绳 OA、OB，O 为两细绳与橡皮条的结点，细绳 OA 跨过钉在木板上的光滑的钉子 C，下端挂重力已知的钩码，细绳 OB 用一个弹簧测力计勾住，如图所示，可以通过改变钩码 的个数和弹簧测力计的拉力调整橡皮条与两细绳的结点 O 的位置。 (1)某同学认为在实验中必须注意以下几项，其中正确的是（ ） A．只用弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时结点 O 达到的位置，应与钩码、弹簧测力计同时拉时 相同 B．用钩码、弹簧测力计同时拉时只需要记下两细绳的方向、钩码重力和弹簧测力计的示数 C．在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行 D．两细绳夹角必须成 120°，便于算出两细绳的合力进行验证 (2)图中 OC 与橡皮条延长线的夹角为 α，细绳 OB 与橡皮条延长线的夹角为 β，α＋ β 2.75mA Bx x= + 2 2 2 2 1 2.75m2A Bv t at v t=+ + 0 Bv a − 0 10 2 − − 2 3 2.75m2 A B v v ta − = +−14.一水平恒力 F=8N 作用在质量为 M=8kg 的小车上。当小车向右运动速度达到 v0=3m/s 时，在 小车的右端轻放一质量 m=2kg 的小物块并开始计时。物块与小车间的动摩擦因数µ=0.2，假定 小车足够长，小车与水平面之间的摩擦可忽略不计，重力加速度 g 取 10m/s2 。问： (1)经过多长时间小物块相对小车静止？ (2)从小物块放在小车上开始计时，经过 t0=3s 小物块的位移是多少？ 【答案】(1)2s(2)8.4m 【解析】 【详解】(1)物块放上小车后，均做匀加速运动，由牛顿第二定律对物块： 对小车： 速度相等时有： 联立各式解得：a1=2m/s2，a2=0.5 m/s2，t=2s (2)由(1)可知车与物块共同运动的初速度： 设加速度为 a3，由牛顿第二定律： 代入数据解得： 所以物块位移： 代入数据解得 答：(1)经过 2s 小物块相对小车静止. (2)经过 t0=3s 小物块的位移是 8.4m. 1mg maµ = 2F mg Maµ− = 1 0 2a t v a t= + 1 2 2m/s 4m/sv a t= = × = ( ) 3F M m a= + 2 3 0.8m/sa = ( ) ( )22 3 01 0 22 a t ta tx v t t −= + − + 8.4mx =15.研究“蹦极”运动时，让运动员身上装好传感器，用以测量他在不同时刻下落的高度及速 度。如图 a 所示，运动员及所携带的全部设备的总质量为 60 kg，弹性绳原长为 10m。运动员 （可看做质点）从蹦极台（P 点）自由下落，根据传感器测到的数据，得到如图 b 所示的速度 －位移图象。已经测量得知当地的重力加速度 g 为 9.80m/s2 。不计下落过程中的空气阻力。 (1)运动员下落过程中在什么位置动能最大？在该位置运动员受力有什么特点？ (2)运动员下落速度最大时，绳的弹性势能为多少? (3)若运动员下落到最低点时，绳的弹性势能非常巧合地可以表示成 ，式中 k 相当 于弹性绳此刻的劲度系数，x 是弹性绳此刻的形变量。求此刻运动员的加速度（最后结果保留 2 位小数）? 【答案】(1)15m；运动员受到向上的弹力等于重力 (2)1140J (3) ，方向竖 直向上 【解析】 【详解】(1)由图 b 可知：下落 15m 时速度最大，动能最大。此位置运动员加速度为零，合外 力为零。 由于空气阻力可忽略不计，运动过程中机械能守恒，所以运动员受到向上的弹力等于重力. (2)由图 b 可知速度最大时下落的距离 s=15m， 速度 v1=16m/s，下落过程中只有重力与弹力做 功，因此机械能守恒。则绳的弹性势能： (3)由图 b 可知运动员到达最低点时 s2=26m，根据机械能守恒定律，运动员所有的重力势能转 化为弹性势能，因此此时的弹性势能 由牛顿第二定律可知： 21 2pE kx= 222.05m/sa = 2 2 1 1 1 160 9.8 15J 60 16 J 1140J2 2p mE mgs mv= − = × × − × × = 2 2 60 9.8 26J 15288JpE mgs= = × × =当 时，带入解得： ，方向竖直向上. 答：(1)运动员下落过程下落 15m 时动能最大；在该位置运动员受到向上的弹力等于重力. (2)运动员下落速度最大时，绳的弹性势能为 1440J. (3)此刻运动员的加速度 22.05m/s2,方向竖直向上. 五、选考题：共 10 分。请考生从第 16、17 题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一 题计分。 16.下列说法正确的是________。 A. 气体扩散现象表明气体分子间存在斥力 B. 热量不能从温度低的物体传递到温度高的物体 C. 对于同一理想气体，温度越高，分子平均动能越大 D. 当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 【答案】CD 【解析】 【详解】A．气体的扩散现象表明气体分子永不停息的做无规则运动，则 A 错误. B．热量总是自发的从高温物体传到低温物体，也可以在引起其他变化的情况下从低温物体传 递给高温物体，故 B 错误. C．对于同一理想气体，分子的平均动能只与温度有关，故温度越高，分子平均动能越大.C 正 确. D．当分子力表现为斥力时，分子力随分子间距离的减小而增大；分子距离减小时，分子力做 负功，则分子势能随分子间距离减小而增大，故 D 正确. 17.如图所示，一个圆筒形导热汽缸开口向上竖直放置，内有活塞，其横截面积为 S＝1×10－4 m2，质量为 m＝1 kg，活塞与汽缸之间无摩擦且不漏气，其内密封有一定质量的理想气体，气 柱高度 h＝0.2 m。已知大气压强 p0＝1.0×105 Pa，重力加速度 g＝10 m/s2。 kx mg ma− = 22 pEkx x = 16mx = 222.05m/sa =(1)如果在活塞上缓慢堆放一定质量的细砂，气柱高度变为原来的 ，求砂子的质量 m 砂； (2)如果在(1)基础上给汽缸底缓慢加热，使活塞恢复到原高度，此过程中气体吸收热量 5 J， 求气体内能的增量 ΔU。 【答案】(1)1kg (2)3J 【解析】 【详解】(1)因为缓慢放置砂子，气体发生等温变化，根据玻意耳定律，有 放置砂子前有： p1＝p0＋ V1＝hS 放置砂子后有： p2＝p0＋ V2＝ hS 联立以上各式代入数据解得：m 砂＝1kg (2)由(1)可得 ，使活塞恢复到原高度的过程，气体压强不变，气体对外做功有： 由热力学第一定律： ΔU＝W＋Q 所以气体内能的增量为 ΔU＝3J. 答：(1)砂子的质量 m 砂=1kg； (2)气体内能的增量 ΔU＝3J. 18.下列说法正确的是________。 A. 单摆的周期与振幅无关 B. 机械波和电磁波都可以在真空中传播 C. 只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力的频率 D 两列波产生干涉现象，振动加强区域与振动减弱区域交替排列. 2 3 1 1 2 2pV p V＝ mg S mg m g S + 砂 2 3 5 2 3 10P Pa= × 5 4 2 13 10 1 10 0.2J 2J3W p V −− ∆ = − × × × × × = −＝【答案】AD 【解析】 【详解】A．单摆周期为： T＝2π 与振幅无关，A 正确； B．机械波必须在弹性媒介中传输，不能在真空中传播；电磁波可以在真空中传播，故 B 错误. C．受迫振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振动显著增 强，当驱动力的频率等于物体的固有频率时发生共振，C 错误； D．两列波相叠加产生干涉现象时，振动加强区域与减弱区域间隔出现，这些区域位置不变， D 正确． 19.一半圆柱形透明体横截面如图所示，O 为截面的圆心，半径 R＝ cm，折射率 n＝ ．一 束光线在横截面内从 AOB 边上的 A 点以 60°的入射角射入透明体，求该光线在透明体中传播 的时间．（已知真空中的光速 c＝3.0×108 m/s） 【答案】3.0×10-10s 【解析】 试题分析：设此透明体 临界角为 C，依题意 ，（2 分） 当入射角为 时，由 ，得折射角 ，（2 分） 此时光线折射后射到圆弧上的 C 点，在 C 点入射角为 ，比较可得入射角大于临界角，发生 的 L g 3 3 1 3sin 3C n = = 0sin 60 sinn α= 30α = °全反射，同理在 D 点也发生全反射，从 B 点射出。（1 分） 在透明体中运动的路程为 （1 分）， 在透明体中的速度为 （1 分）， 传播的时间为 =3.0×10-10s。（2 分） 考点：几何光学。 3s R= cv n = 3s nRt v c = =