黑龙江省2020届高三物理上学期第二次调研试卷（附解析Word版）

哈三中 2019-2020 学年度上学期高三学年第二次调研考试物理试卷 一、选择题 1.下列说法正确的是（） A. 开普勒进行了“月一地检验”，得出天上和地上的物体都遵从万有引力定律的结论 B. 哥白尼提出“日心说”，发现了太阳系中行星沿椭圆轨道运动的规律 C. 第谷通过对天体运动的长期观察，发现了行星运动三定律 D. 牛顿发现了万有引力定律 【答案】D 【解析】 【详解】A. 牛顿进行了“月-地检验”，得出天上和地上的物体都遵从万有引力定律的结论， 故 A 错误。 B. 哥白尼提出日心说，开普勒发现了太阳系中行星沿椭圆轨道运动的规律，故 B 错误。 C. 开普勒通过对天体运动的长期观察，发现了行星运动三定律，故 C 错误。 D. 牛顿发现了万有引力定律，故 D 正确。 2.如图所示，光滑固定的水平圆盘中心有一个光滑的小孔，用一细绳穿过小孔连接质量分别 为 m1、m2 的小球 A 和 B，让 B 球悬挂，A 球在光滑的圆盘面上绕圆盘中心做匀速圆周运动，角 速度为 ω，半径为 r，则关于 r 和 ω 关系的图象正确的是(  ) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 根据 m2g＝m1rω2，解得： ，可知 r 与 成正比，与 ω2 成反比，故 A 错误，B 正确；因为 ，则 与 ω2 成正比，故 CD 错误。所以 B 正确，ACD 错误。 3.2013 年 12 月 2 日凌晨 1 时 30 分，嫦娥三号月球探测器搭载长征三号乙火箭发射升空,这是 继 2007 年嫦娥一号、2010 年嫦娥二号之后，我国发射 第 3 颗月球探测器，也是首颗月球软 着陆探测器.嫦娥三号携带有一台无人月球车，重 3 吨多，是我国设计的最复杂的航天器.如 图所示为其飞行轨道示意图，则下列说法正确的是（） A. 嫦娥三号在环月轨道 2 上运行周期比在环月轨道 1 上运行周期小 B. 嫦娥三号在环月轨道 1 上 P 点的加速度大于在环月轨道 2 上 P 点的加速度 C. 嫦娥三号的发射速度应该大于 16.7km/s D. 嫦娥三号在安全着陆阶段中一直处于完全失重状态 【答案】A 【解析】 【详解】A.根据开普勒第三定律 ，由此可知，轨道半径越小，周期越小，故嫦娥三号 在环月轨道 2 上运行周期比在环月轨道 1 上运行周期小，故 A 正确。 B. 根据万有引力提供合外力 可知，嫦娥三号在环月轨道 1 上 P 点的加速度等于 在环月轨道 2 上 P 点的加速度，故 B 错误。 C.因为嫦娥三号仍为脱离地球束缚，所以发射速度不可能大于 16.7km/s，故 C 错误。 的 2 2 1 1m gr m ω= ⋅ 2 1 ω 21 2 1 m r m g ω= 1 r 3 2 R kT = 2 MmG mar = D. 嫦娥三号在安全着陆过程中，向下做减速运动， 超重状态。故 D 错误。 4.如图,A、B 两个小球分别固定在轻杆的中点及端点，A 球质量为 B 球质量的 3 倍，当杆在光 滑的水平面上绕 O 点匀速转动时，则杆的 OA 段及 AB 段对球的拉力之比（） A. 3:1 B. 1:4 C. 3:2 D. 5:2 【答案】D 【解析】 【详解】设 OA=AB=r，小球运动的角速度为 ω，杆 OA 段与 AB 段对球的拉力分别为 F1、F2．根 据牛顿第二定律得：对 B 球： 对 A 球： 联立解得：F1：F2=5：2。 A. 3:1 与计算结果不符，故 A 错误。 B. 1:4 与计算结果不符，故 B 错误。 C. 3:2 与计算结果不符，故 C 错误。 D. 5:2 与计算结果相符，故 D 正确。 5.如图为某双星系统 A、B 绕其连线上的 O 点做匀速圆周运动示意图，若 A 星的轨道半径大于 B 星的轨道半径，双星的总质量 M,双星间的距离为 L,其运动周期为 T,则（） A. A 的线速度一定大于 B 的线速度 B. A 的质量一定大于 B 的质量 是 2 2 2F m rω= ⋅ 2 1 2 3F F m rω− = C. L 一定，M 越大，T 越大 D. M —定，L 越大，T 越小 【答案】A 【解析】 【详解】A. 双星系统中两颗恒星间距不变，是同轴转动，角速度相等，根据v=rω，因为 rB＜ rA，故 vA＞vB，故 A 正确。 B. 双星靠相互间的万有引力提供向心力，所以向心力相等，故： 因为 rB＜rA，所以 mB＞mA，即 B 的质量一定大于 A 的质量，故 B 错误。 CD. 根据牛顿第二定律，有： 其中：rA+rB=L，联立解得： 故 CD 错误。 6.如图所示，轻杆的一端与小球相连，可绕过 O 点的水平轴转动，轻杆长 0.5m,小球质量为 1kg, 取 ，则（） A. 小球通过 b 点时，速度越大，球杆间的作用力一定也越大 B. 小球通过 b 点的速度至少为 5m/s C. 若小球通过 b 点时的速度为 2m/s.则此时杆对球有竖直向上的弹力 D. 若小球通过 a 点时的速度为 4m/s,则此时杆对球有竖直向下的弹力 2 2 A A B Bm r m rω ω= 2 A B A A2 2m mG m rL T π =    2 A B B B2 2m mG m rL T π =    ( ) 3 3 2 2 A B L LT G m m GM π π= =+ 210m / sg = 【答案】C 【解析】 【详解】AB.在 b 点，小球对杆恰好没有作用力时有 ，临界速度为： 所以当速度小于临界速度时，速度越大，杆对小球的支持力越小，因为是杆模型，小球过 b 的速度只需大于 0 即可，故 AB 错误。 C.若小球通过 b 点时的速度为 2m/s，小于临界速度，所以此时杆对球有竖直向上的弹力，故 C 正确。 D. 小球通过 a 点时，由于合力提供向心力，重力向下，则杆对球的作用力一定竖直向上，故 D 错误。 7.如图所示，将质量为 2m 重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为 m 的小环，小环 套在竖直固定光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为 d，现将小环从与定滑轮等高的 A 处由 静止释放，当环沿直杆下滑距离也为 d 向下通过 B 处时，下列说法不正确的是（重力加速度 为 g）（ ） A. 小环运动过程中，轻绳中的张力可能大于 2mg B. 小环在 B 处的速度与重物上升的速度大小之比为 C. 小环在 B 处的速度与重物上升的速度大小之比为 D. 小环到达 B 处时，重物上升的高度为 【答案】B 【解析】 【详解】A. 释放时小环向下加速运动，则重物将加速上升，对重物由牛顿第二定律可知绳中 2 0vmg m L = 10 0.5 5m / sv gL= = × = 2 2 2 ( 2 1)d− 张力一定大于重力 2mg，故 A 正确不符合题意。 BC.两个物体沿着绳子方向的分速度相等，故： ，环在 B 处的速度与重物上升 的速度大小之比为 ，故 B 错误符合题意，C 正确不符合题意。 D. 小环到达 B 处时，重物上升的高度应为绳子缩短的长度，即 故 D 正确不符合题意。 8.由中国科学院、中国工程院两院院士评出的 年中国十大科技进展新闻，于 年 月 日揭晓，“神九”载人飞船与“天宫一号”成功对接和“蛟龙”号下潜突破 米分别排 在第一、第二．若地球半径为 ，把地球看做质量分布均匀的球体．“蛟龙”下潜深度为 ， 天宫一号轨道距离地面高度为 ，“蛟龙”号所在处与“天宫一号”所在处的加速度之比为 （ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 令地球的密度为 ρ，则在地球表面，重力和地球的万有引力大小相等，有： 由于地球的质量为： 所以重力加速度的表达式可写成： 根据题意有，质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，固在深度为 d 的地球内部，受到 地球的万有引力即为半径等于（R-d）的球体在其表面产生的万有引力，故井底的重力加速度 所以有 cos45 Gv v° =环 2 2h d d∆ = − 2012 2013 1 19 7000 R d h R d R h - + 2 2 ( ) ( ) R d R h - + 2 3 ( )( )R d R h R - + 2 ( )( )R d R h R - + 2 Mmmg G R = 34· 3 RM πρ= 3 2 2 4 43 3 RGGMg GRR R πρ π ρ= = = 4 ( )3g G R dπ ρ′ = − g R d g R ′ −= 根据万有引力提供向心力 “天宫一号”的加速度 所以 所以 故应选 C。 9.如图所示，一位同学玩飞镖游戏,圆盘最上端有亠点 P，飞镖抛出时与 P 在同一竖直面内等 高，且距离 P 点为 L0,当飞镖以初速度 垂直盘面瞄准 P 点抛岀的同时，圆盘以经过盘心 O 点 水平轴在竖直平面内匀速转动。忽略空气阻力，重力加速度 g，若飞镖恰好击中 P 点，则( ） A. 飞镖击中 P 点所需的时间为 B. 圆盘的半径可能为 C. 圆盘转动角速度的最小值为 D. P 点随圆盘转动的线速度可能为 【答案】AD 【解析】 2( ) mMG maR h =+ 2( ) GMa R h = + 2 2( ) a R g R h = + 2 3 ( )( )g R d R h a R +=′ − 0V 0 L V 2 2 02 gL V 02 V L π 0 7 4 gL V π 【详解】A. 飞镖水平抛出做平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，因此 ，故 A 正确。 B. 飞镖击中 P 点时，P 恰好在最下方，则 ，解得圆盘的半径 ，故 B 错误。 C. 飞镖击中 P 点，则 P 点转过的角度满足 所以 圆盘转动角速度的最小值为 ，故 C 错误。 D. P 点随圆盘转动的线速度为 当 k=3 时， ，故 D 正确。 10.如图，倾角为 斜面上有 A、B、C 三点，现从这三点分别以不同初速度水平抛出一小球， 不计空气阻力，三个小球均落在斜面上 D 点，今测得 由此可判断（） A. A、B、C 处三个小球落在斜面上时速度与初速度间夹角的正切值之比为 1 ：1 ：1 B. A、B、C 处三个小球运动时间之比为 1 ：2 ：3 C. A、B、C 处三个小球运动时间之比为 3 ：2 ：1 D. A、B、C 处三个小球的初速度大小之比为 3 ：2 ：1 【答案】ACD 【解析】 【详解】A. 根据位移关系有，设落在斜面上时速度与初速度间夹角为 0 Lt v = 212 2r gt= 2 2 04 gLr v = 2 ( 0,1,2 )t k kθ ω π π= = + = … 0(2 1)k v t L πθω += = 0v L π 0 0 2 0 0 (2 1) (2 1) 4 4 k v gL k gLv r L v v π πω + += = ⋅ = 0 7 4 gLv v π= θ : : 5:3:1AB BC CD = α 所以是定值，与初速度无关，故三个小球落在斜面上时速度与初速度间夹角的正切值之比为 1 ： 1 ：1，故 A 正确。 BC. 三球下降的高度之比为 9：4：1，根据以上分析可知，运动时间 ，所以运动时间 之比为 3：2：1。故 B 错误 C 正确。 D. 三个小球的水平位移之比为 9：4：1，根据 x=v0t 知，初速度之比为 3 ：2 ：1，故 D 正确。 11.我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将名为“悟空”的暗物质粒子探测卫 星送入太空．若该卫星发射后在距地球表面高度为 h 的轨道上绕地球做匀速圆周运 动，其运 行的周期为 T，以 R 表示地球的半径，引力常量为 G.根据这些信息，可求出（ ） A. 该卫星绕地球做匀速圆周运动时的线速度大小为 B. 地球表面的重力加速度大小为 C. 在地球上发射卫星的最小发射速度为 D. 地球的平均密度为 【答案】BD 【解析】 【详解】根据线速度与周期的关系可知： ，故 A 错误；根据万有引力提供向 心力可得： 可得： ，卫星在地球的表面： 联立可得： ．故 B 正确；在地球上发射卫星的最小发射速度 为 v ， 则 ： 则 ： ． 故 C 错 误 ； 地 球 的 平 均 密 度 2 0 0 0 1 1 12tan tan2 2 2 y gt vy gt x v t v v θ α= = = = = 2ht g = 2 R T π 2 3 2 2 4 ( )R h R T π + + 2 R R h T R π + 3 2 3 3 ( )R h GT R π + ( )2 R hv T π += ( )2 2 2 4 ( ) GMm m R hR h T π ++ ＝ ( )2 3 2 4M R hGT π= + 2 GMmmg R = ( )2 3 2 2 4g R hR T π= + 2 2 GMm mv R R ′＝ ( )2 3 2 4v R hRT π′ = + ，故 D 正确；故选 BD。 12.如图甲所示，倾角 45°斜面置于粗糙的水平地面上，有一滑块通过轻绳绕过定滑轮与质量 为 m 的小球相连（绳与斜面平行），滑块质量为 2m，滑块能恰好静止在粗糙的斜面上。在图乙 中，换成 让小球在水平面上做圆周运动，轻绳与竖直方向的夹角 θ，且转动逐渐加快， θ≤45°，在图丙中，两个小球对称在水平面上做圆周运动，每个小球质量均为 ，轻绳与 竖直方向的夹角 θ，且转动逐渐加快，在 θ≤45°过程中，三幅图中，斜面都静止，且小球 未碰到斜面，则以下说法中正确的是( ) A. 甲图中斜面受到地面的摩擦力方向水平向左 B. 乙图小球转动 过程中滑块受到的摩擦力可能为零 C. 乙图小球转动的过程中滑块受到的摩擦力可能沿斜面向下 D. 丙图小球转动的过程中滑块可能沿斜面向上运动 【答案】AB 【解析】 A、甲图中以滑块和斜面体为整体，对整体受力分析，重力、地面的支持力、绳的拉力，要平 衡所以摩擦力方向水平向左，故 A 正确； BC、乙图中的小球在水平面内做匀速圆周运动，绳子的拉力 ，物块沿斜面向下的 分力 ，所以只要 ，滑块即不受摩擦力，由于 ， 所以 ，即 ，故 B 正确，C 错误； D、图丙中的两小球看成一个整体可知，连接滑块的绳拉力为 2mg，由于滑块重力沿斜面向下 的分力为 ，所以小球转动的过程中滑块一定沿斜面向上运动，故 D 错误； 的 ( )2 3 32 2 3 3 ( ) 4 4 4 3 3 3 R hM R hGT GT RR R π πρ π π + +＝ ＝ ＝ 2 m Tcos mgθ = 2 45 2mgsin mg° = 2T mg= 0 45θ< ≤ ° cos mgT θ= 2maxT mg= 2 45 2mgsin mg° = 故选 AB。 二、实验题 13.如图甲所示，一轻弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一质量为 15g 的砝码盘，一刻度尺 竖直固定在弹簧左边，其零刻线与弹簧的上端对齐，弹簧下端固定一指针。 （1）当砝码盘中不加砝码时，指针位置如图乙所示，其示数 L0=________cm。 （2）在砝码盘中每次增加 10g 的砝码，并读取相应指针位置的示数 L ，以 F 表示砝码盘内砝 码的重力，△L=L-L0 为相应弹簧长度的改变量，作出 F-ΔL 的关系图线如图丙所示。该弹簧 的劲度系数为_______N/m，弹簧的原长为________cm。 重力加速度 g 取 10m/s2，结果保留小 数点后两位 【答案】 (1). 13.70 (2). 2.50 (3). 7.70 【解析】 【详解】解：(1)由图知此刻度尺的分度值为 0.1cm，所以物体的长度为 ； (2) 图像的斜率表示该弹簧的劲度系数，可得弹簧的劲度系数： ； 设弹簧的原长为 ，下端悬挂一质量为 15g 的砝码盘，则有 ，解得弹簧的原 长为 。 14.为探究加速度与力、质量的关系，实验装置如图所示： 的 ( ) 0 13.70cmL = F L− ∆ 0.70 0 N/m 2.50N/m0.28 0 Fk x −= = =∆ − L′ 0( )mg k L L′= − 2 0 0.015 1013.30 10 cm 7.70cm2.5 mgL L k ×′ = − = − × = （1）以下实验操作正确 是____________ . A.平衡摩擦力时，需将木板不带定滑轮一端适当垫高，使小车在钩码的牵引下恰好做匀速直 线运动 B.调节定滑轮的高度，使细线与木板平行 C.平衡好摩擦力后，将小车停在打点计时器附近，接通电源，释放小车，小车拖动纸带，打 点计时器在纸带上打下一系列点，断开电源 D.实验中为减小误差应保证车及车中砝码的总质量远小于钩码的总质量 （2）实验中得到如图所示一条纸带（相邻两计数点间还有两个点没有画出），已知打点计时 器频率为 50Hz,根据纸带可求出小车的加速度为____m/s2（结果保留两位有效数字） （3）某同学保持小车及车中砝码质量一定，探究加速度 与所受外力 F 关系，他在轨道水平 及倾斜两种情况下分别做了实验，得到两条 图线，如图所示。图线 ______是在轨道水 平情况下得到的（填①或“②）；小车及车中砝码的总质量 m=_____kg。 【答案】 (1). BC (2). 1.3 (3). ② (4). 0.5 【解析】 【详解】(1)[1]A. 实验前要平衡摩擦力，平衡摩擦力时小车不能与砝码和砝码盘相连，故 A 错误。 B. 为使小车受到的拉力等于细线拉力，应调节滑轮的高度，使细线与木板平行，故 B 正确； 的 a a F− C. 实验时要先接通电源后释放纸带，为充分利用纸带，将小车停在打点计时器附近，故 C 正 确。 D. 实验中为减小误差应保证钩码的总质量远小于车及车中砝码的总质量，故 D 错误。 (2)[2] 相邻两计数点间还有两个点没有画出，所以计数点间时间间隔为 ，根据逐 差法可得加速度 (3)[3][4]轨道水平时未平衡摩擦力，则会出力大于最大静摩擦力才会出现加速度，故②是在 轨道水平情况下得到的，根据牛顿第二定律 ，所以 所以图像斜率为质量倒数，所以 。 三、计算题 15.如图所示，半径为 R 的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与 过陶罐球心 O 的对称轴 重合.转台以一定角速度 匀速旋转，一质量为 m 的小物块落入陶 罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和 O 点的连线与 之 间的夹角 为 ，重力加速度大小为 g,若 为某一特定值 时，小物块受到的摩擦力恰好 为零，求 的大小。 【答案】 【解析】 【详解】当摩擦力为零，支持力和重力的合力提供向心力，有： 0.06sT = 2 2 2 2 3.8 3.3 2.8 (2.3 1.9 1.4) 10 m/s 1.3m/s(3 0.06)a −+ + − + += × =× F mg maµ− = Fa gm µ= − 1 0.5kgm k = = 'OO ω 'OO θ 60° ω 0 ω 0 ω 2g R 2 0gtan sin 60m mRθ ω= ° 解得： 。 答： 16.2019 年 4 月人类首张黑洞照片公布，再一次激起了人们对浩瀚宇宙深入探索的热情，经长 期观测发现，宇宙中绕某恒星 O 运行的行星 A 可看成做匀速圆周运动，如图所示，行星 A 的 轨道半径为 .周期为 ，但其实际运行的轨道与圆轨道总存在一些偏离，且周期性地每隔 时间发生一次最大的偏离（总体上行星仍然可看成匀速圆周运动）。天文学家认为形成这种现 象的原因可能是 A 行星在远离恒星方向的外侧与其共面的圆形轨道上可能还存在着一颗未知 轨道半径的行星 B（认为 B 近似做匀速圆周运动），已知 ，则 （1）请说明 A、B 两行星的圆周运动方向是否相同； （2）求行星 B 的轨道半径。 【答案】(1)不同(2) 【解析】 【详解】(1)假设转动方向相同，根据题意可得 ， 方程无解，故转动方向相反，则 ， 解得： ，故转动方向相反。 (2)根据以上分析可知： ，由开普勒第三定律得: 0 2g R ω = 2g R 0R 0T 0t 0 0 8 9t T= B 04R R= 0 0 2 2 2tT T π π π − =    0 0 8 9t T= 0 0 2 2 2tT T π π π + =    0 0 8 9t T= 0 B 1 8 T T = B 08T T= 解得 。 答：(1)不同(2) 17.如图所示，足够高足够长的桌面上有一块木板 A,木板长度为 1.5m,质量为 5kg：可视为质 点的物块 B 质量也为 5kg，AB 间的动摩擦因数 ，A 与桌面间的动摩擦因数为 开始时木板静止，当 B 以水平初速度 v0=3m/s 滑上 A 的左端的同时在连接 A 右端且绕过定滑轮 的轻绳上无初速度的挂上一个重物 C,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计轻绳与滑轮间 的摩擦和空气阻力（g=10m/s2）,求： (1)B 刚滑上 A 时，B 所受到的摩擦力； (2)此后的运动过程中若要使 B 不从 A 上滑出，则 C 的质量应满足什么条件？ (3)若 mc=5kg,且 A 板的厚度为其长度的十分之一，则当 B 落在桌面上时 B 与 A 板左端之间的 距离为多少？ 【答案】(1) ,向左(或者是与运动方向相反) (2) (3)0.36m 【解析】 【详解】(1) 根据摩擦力方程可知： ,向左(或者是与运动方向相反) (2)若在右端共速，则物块: 匀减速运动，由运动学公式 对木板: 3 3 0 2 0 2 B R R T T = B 04R R= B 04R R= 1 0.1µ = 2 0.2µ = 1 5Nf mgµ= = 25 10 kg8 3m≤ ≤ 1 5Nf mgµ= = 2 1 1 1 1m / sf mg a gµ µ= = = 2 2 1 0 1 2 2 1 1 2 2x v t a t x a t= − = 匀加速运动 其中 ， ，解得： ;若从左端滑下则 解得： ，所以 (3)若 解得 而物块加速度 匀加速运动，当二者再次分开时为物块相对于板的位移为零,即为两个三角形面积相等，解得 分开后板 解得 ，分开时 块由平抛 ，板加速运动由 所以： 。 答：(1) ,向左(或者是与运动方向相反) (2) (3)0.36m 2 2 2m / sa = ( )1 1 2m g f f m m a+ − = +下上 板 1=f mgµ上 22f mgµ=下 1 25 kg8m = ( )2 2 2m g f f m m a+ − = +下上 板 2 10 kg3m = 25 10 kg8 3m≤ ≤ 5kgcm = ( )3 3cm g f f m m a− − = +下上 板 2 3 2.5m / sa = 2 4 1 1m / sa gµ= = 1 2 2 2s, (1 3)s3 3t t= = + c 2 c 5( )m m g amg mµ− = + 板板 2 5 4m / sa = 7 5 3m / s3 3v = +板 7 2 3m / s3 3v = +块 21 ,2h gt x vt= =块 2 0 5 1 2x v t a t= +板 0.36mx x x∆ = − =板 块 1 5Nf mgµ= = 25 10 kg8 3m≤ ≤