2017届湖北省沙市高三上学期第四次双周练物理试卷（解析版）

一、选择题

1. 难度：中等

库仑通过实验研究电荷间的相互作用力与距离、电荷量的关系时，先保持电荷量不变，寻找作用力与电荷间距离的关系；再保持距离不变，寻找作用力与电荷量的关系，这种研究方法被称为“控制变量法”。下列应用了控制变量法的实验是（  ）

A．验证机械能守恒定律

B．探究力的平行四边形定则

C．探究加速度与力、质量的关系

D．探究匀变速直线运动速度随时间变化的规律

2. 难度：中等

把一光滑圆环固定在竖直平面内，在光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔，如图所示。质量为m的小球套在圆环上，一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住．现拉动细线，使小球沿圆环缓慢下移。在小球向下移动过程中手对细线的拉力F和圆环对小球的弹力F_N的大小变化情况是（   ）

A．F不变，F_N增大      B．F不变，F_N减小

C．F减小，F_N不变     D．F增大，F_N不变

3. 难度：中等

一位同学在某星球上完成自由落体运动实验：让一个质量为2 kg的小球从一定的高度自由下落，测得在第5 s内的位移是18 m，则（ ）

A. 小球在2 s末的速度是20 m/s

B. 小球在第5 s内的平均速度是3．6 m/s

C. 小球在第2 s内的位移是20 m

D. 小球在前5 s内的位移是50 m

4. 难度：中等

如图所示，一根不可伸长的轻绳两端连接两轻环A、B，两环分别套在相互垂直的水平杆和竖直杆上，轻绳绕过光滑的轻小滑轮，重物悬挂于滑轮下，始终处于静止状态，下列说法正确的是（     ）

A．只将环A向下移动少许，绳上拉力变大，环B所受摩擦力变小

B．只将环A向下移动少许，绳上拉力不变，环B所受摩擦力不变

C．只将环B向右移动少许，绳上拉力变大，环A所受杆的弹力不变

C．只将环B向右移动少许，绳上拉力不变，环A所受杆的弹力变小

5. 难度：中等

过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕．“51peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动,周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径的，该中心恒星的质量与太阳的质量比约为（  ）

A．      B．1       C．5     D．10

6. 难度：中等

如图，一不可伸长的光滑轻绳，其左端固定于O点，右端跨过位于点的固定光滑轴悬挂一质量为M的物体：段水平，长度为L，绳子上套一可沿绳滑动的轻环。现在轻环上悬挂一钩码，平衡后，物体上升L，则钩码的质量为（    ）

A．       B．      C．      D．

7. 难度：压轴

如图甲所示，轻杆一端与一小球相连，另一端连在光滑固定轴上，可在竖直平面内自由转动。现使小球在竖直平面内做圆周运动，到达某一位置开始计时，取水平向右为正方向，小球的水平分速度v_x随时间t的变化关系如图乙所示。不计空气阻力。下列说法中正确的是

A．t₁时刻小球通过最高点，图乙中S₁和S₂的面积相等

B．t₂时刻小球通过最高点，图乙中S₁和S₂的面积相等

C．t₁时刻小球通过最高点，图乙中S₁和S₂的面积不相等

D．t₂时刻小球通过最高点，图乙中S₁和S₂的面积不相等

8. 难度：中等

如图所示，水平转台上的小物体A、B通过轻弹簧连接，并随转台一起匀速转动，A、B的质量分别为m、2m，A、B与转台的动摩擦因数均为μ，A、B离转台中心的距离分别为1．5r、r，已知弹簧的原长为1．5r，劲度系数为k，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，以下说法中正确的是（    ）

A．当B受到的摩擦力为0时，转台转动的角速度为

B．当A受到的摩擦力为0时，转台转动的角速度为

C．若转台转动的角速度为，则A不动，B刚好要滑动

D．转台转动的角速度为，则B不动，A刚好要滑动

9. 难度：困难

如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m=0．2kg的小球，从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内），其速度v和弹簧压缩量△x之间的函数图象如图乙所示，其中A为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计，取g=10m/s²，则下列说法正确的是（    ）

A．小球刚接触弹簧时加速度最大

B．当△x=0．1m时，小球处于失重状态

C．该弹簧的劲度系数为20．0N/m

D．从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的机械能一直减小

10. 难度：中等

如图所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T、E_k、S分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积。下列关系式正确的有（  ）

A．T_A>T_B    B．E_kA>E_kB      C．S_A＝S_B     D．＝

11. 难度：中等

如图所示，已知倾角为、高为h的斜面固定在水平地面上。一小球从高为H处自由下落，与斜面做无能量损失的碰撞后水平抛出，小球自由下落的落点距斜面左侧的水平距离x满足一定条件时，小球能直接落到水平地面上，下列说法正确的是（    ）

A．小球落到地面上的速度大小为

B．x应满足的条件是

C．x应满足的条件是

D．x取不同值时，小球在空中运动的时间不变

12. 难度：中等

如图甲所示，在倾角为θ的光滑斜面上，有一个质量为m的物体在沿斜面方向的力F的作用下由静止开始运动，物体的机械能E随位移x的变化关系如图乙所示。其中0～x₁过程的图线是曲线，x₁～x₂过程的图线为平行于x轴的直线，则下列说法中正确的是（   ）

A．物体在沿斜面向下运动

B．在0～x₁过程中，物体的加速度一直增大

C．在0～x₂过程中，物体先减速再匀速

D．在x₁～x₂过程中，物体的加速度为gsinθ

13. 难度：中等

如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆轨道，外圆光滑，内圆粗糙．一质量为m的小球从轨道的最低点以初速度v₀向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径为R，不计空气阻力．设小球过最低点时重力势能为零，下列说法正确的是（    ）

A．若小球运动到最高点时速度为0，则小球机械能一定不守恒

B．若经过足够长时间，小球最终的机械能可能为

C．若使小球始终做完整的圆周运动，则v₀一定不小于

D．若小球第一次运动到最高点时速度大小为0，则v₀一定大于

14. 难度：中等

如图所示，光滑固定的竖直杆上套有小物块 a，不可伸长的轻质细绳通过大小可忽略的定滑轮连接物块 a 和小物块 b，虚线 cd 水平．现由静止释放两物块，物块 a 从图示位置上升，并恰好能到达c处．在此过程中，若不计摩擦和空气阻力，下列说法正确的是（      ）

A．物块 a 到达 c 点时加速度为零

B．绳拉力对物块 a 做的功等于物块 a 重力势能的增加量

C．绳拉力对物块 b先做负功后做正功

D．绳拉力对物块 b 做的功在数值上等于物块 b机械能的减少量

15. 难度：中等

用如图所示的装置可做以下几个相关的实验:探究小车速度随时间变化的规律,探究加速度与力、质量的关系,探究恒力做功与动能改变的关系。其操作过程中下列说法正确的是    。

A．探究小车速度随时间变化的规律,可以不用调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力

B．探究加速度与力、质量的关系,需要使牵引小车的细线与长木板保持平行

C．探究恒力做功与动能改变的关系,平衡摩擦力时必须将托盘和砝码通过细线挂在小车上

D．探究加速度与力、质量的关系,增减托盘中砝码时,需要重新调节木板倾斜度

二、实验题

16. 难度：中等

某学习小组利用自行车的运动“探究阻力做功与速度变化的关系”。人骑自行车在平直的路面上运动，当人停止蹬车后，由于受到阻力作用，自行车的速度会逐渐减小至零，如图所示。在此过程中，阻力做功使自行车的速度发生变化。设自行车无动力后受到的阻力恒定。

(1)在实验中使自行车在平直的公路上获得某一速度后停止蹬车，需要测出人停止蹬车后自行车向前滑行的距离s，为了计算自行车的初速度v，还需要测量________________(填写物理量的名称及符号)。

(2)设自行车受到的阻力恒为f，计算出阻力做的功W及自行车的初速度v。改变人停止蹬车时自行车的速度，重复实验，可以得到多组测量值。以阻力对自行车做功的大小为纵坐标，自行车初速度为横坐标，作出W－v曲线。分析这条曲线，就可以得到阻力做的功与自行车速度变化的定性关系。在实验中作出W－v图象如图所示，其中符合实际情况的是________。

三、计算题

17. 难度：中等

一弹性小球自4．9m高处自由下落，当它与水平地面每碰一次，速度减小到碰前的7/9，试求小球开始下落到停止运动所用的时间。

18. 难度：中等

如图所示，半径为、质量为m的小球用两根不可伸长的轻绳a、b连接（绳子的延长线经过球心 ），两轻绳的另一端系在一根竖直杆的A、B两点上，A、B两点相距为l，当两轻绳伸直后，A、B两点到球心的距离均为l。当竖直杆以自己为轴转动并达到稳定时（轻绳a、b与杆在同一竖直平面内）。求：

（1）竖直杆角速度ω为多大时，小球恰好离开竖直杆？

（2）当竖直杆角速度ω＝时，轻绳a的张力F_a为多大？

19. 难度：中等

我国将于2022年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一，如图所示，质量m＝60 kg的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a＝3．6 m/s²匀加速滑下，到达助滑道末端B时速度v_B＝24 m/s，A与B的竖直高度差H＝48 m，为了改变运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接，其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧。助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h＝5 m，运动员在B、C间运动时阻力做功W＝－1 530 J，取g＝10 m/s²。

（1）求运动员在AB段下滑时受到阻力F_f的大小；

（2）若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，则C点所在圆弧的半径R至少应为多大。

20. 难度：中等

轻质弹簧原长为2l，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为l。现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接。AB是长度为5l的水平轨道，B端与半径为l的光滑半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD竖直，如图所示。物块P与AB间的动摩擦因数μ＝0．5。用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度l，然后放开P开始沿轨道运动，重力加速度大小为g。

（1）若P的质量为m，求P到达B点时速度的大小，以及它离开圆轨道后落回到AB上的位置与B点之间的距离；

（2）若P能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求P的质量的取值范围。