北京市清华大学附属中学永丰学校2022-2023学年高三上学期月考物理试题（含答案）

清华附中永丰学校高三年级第一学期月考练习

物理

说明：本试卷共8页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案写在答题纸上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题纸一并交回。

一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。把正确的答案填涂在答题纸上。

1.如图所示，一条不可伸长的轻绳一端固定于悬点O，另一端连接着一个质量为m的小球。在水平力F的作用下，小球处于静止状态，轻绳与竖直方向的夹角为，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是

A.绳的拉力大小为 B.绳的拉力大小为

C.水平力F大小为 D.水平力F大小为

2.如图所示，一辆可视为质点的汽车以恒定的速率驶过竖直面内的拱形桥。已知拱形桥面是圆弧形柱面，则下列说法中正确的是

A.汽车在拱形桥上行驶的过程中，其所受合力始终为零

B.汽车在拱形桥上行驶的过程中，其始终处于失重状态

C.汽车从桥底行驶到桥顶的过程中，其所受合外力的冲量为零

D.汽车从桥底行驶到桥顶的过程中，其机械能守恒

3.在“验证力的平行四边形定则”实验中，将轻质小圆环挂在橡皮条的一端，橡皮条的另一端固定在水平木板上的A点，圆环上有绳套。实验中先用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉圆环，将圆环拉至某一位置O，如图所示。再只用一个弹簧测力计，通过绳套把圆环拉到与前面相同的位置O。关于此实验，下列说法正确的是

A.橡皮条、弹簧测力计和绳应位于与纸面平行的同一平面内

B.实验中只需记录弹簧测力计的示数

C.用平行四边形定则求得的合力方向一定沿AO方向

D.两弹簧测力计之间的夹角应取，以便计算合力的大小

4.如图所示，水平放置的转盘以角速度匀速转动，放在转盘上的质量为m的小物体跟着转盘一起做匀速圆周运动。已知物体距圆心O的距离为R。物体与转盘间的动摩擦因数为，重力加速度为g。关于物体受到的摩擦力，下列说法正确的是

A.方向背离圆心  B.方向与物体的瞬时速度方向相反

C.大小为  D.大小为

5.如图所示，在上端开口的饮料瓶的侧面戳一个小孔，瓶中灌水，手持饮料瓶静止时，小孔有水喷出。若饮料瓶在下列运动中，没有发生转动且忽略空气阻力，小孔还会向外喷水的是

A.自由下落  B.饮料瓶被水平抛出后的运动过程中

C.饮料瓶被竖直向上抛出后的运动过程中 D.手持饮料瓶向上加速运动的过程中

6.图甲为“中星9A”在定位过程中所进行的10次调整轨道的示意图，其中的三条轨道如图乙所示，曲线Ⅰ是最初发射的椭圆轨道，曲线Ⅱ是第5次调整后的椭圆轨道，曲线Ⅲ是第10次调整后的最终预定圆轨道；轨道Ⅰ与Ⅱ在近地点A相切，轨道Ⅱ与Ⅲ在远地点B相切。卫星在变轨的过程中质量变化忽略不计，下列说法正确的是

A.卫星在轨道Ⅲ上运行的速度大于第一宇宙速度

B.卫星在轨道Ⅱ上经过B点时的速度小于卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的速度

C.卫星在轨道Ⅰ上经过A点时的机械能小于卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的机械能

D.卫星在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度小于卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度

7.质量为m的子弹，以速度v水平射入放在光滑水平面上质量为M的木块中而不穿出，则下列说法正确的是

A.系统内能的增加量等于子弹克服阻力做的功

B.子弹动能的减少量等于子弹克服阻力做的功

C.子弹对木块做的功等于子弹克服阻力做的功

D.子弹损失的机械能等于木块获得的动能与系统损失的动能之和

8.某同学以一定的初速度竖直向上抛出一小球。以抛出点为零势能点，不计空气阻力，小球可视为质点，如图所示图线中，能反映小球从抛出到落回抛出点的过程中，其动能或重力势能随时间t变化关系的是

A.  B.

C.  D.

9.如图所示，两物块A、B质量分别为m、2m，与水平地面的动摩擦因数分别为、，其间用一轻弹簧连接。初始时弹簧处于原长状态，使A、B两物块同时获得一个方向相反，大小分别为、的水平速度，弹簧再次恢复原长时两物块的速度恰好同时为零。关于这一运动过程，下列说法正确的是

A.两物块A、B及弹簧组成的系统动量守恒

B.两物块A、B及弹簧组成的系统机械能守恒

C.两物块A、B初速度的大小关系为

D.两物块A、B运动的路程之比为2:1

10.如图所示，水平传送带距离地面的高度为h，以恒定速率顺时针运行。可视为质点的甲、乙两滑块之间夹着一个被压缩的轻弹簧，在传送带上正中间位置轻放它们时，弹簧立即弹开（弹开过程的时间极短），两滑块以相同的速率分别向左、右运动，左右两侧的光滑平台均与传送带平滑连接。若两滑块的质量相同、与传送带的动摩擦因数相同，轻弹簧的长度可忽略不计，则下列说法不正确的是

A.甲、乙滑块可能落在传送带的同一侧且落地点相同

B.甲、乙滑块可能落在传送带的左右两侧且做平抛运动的水平距离相等

C.摩擦力对甲、乙两滑块做功可能相等

D.两滑块与传送带因摩擦产生的内能可能相同

二、本题共3小题，共23分。

11.（6分）图甲为“探究加速度与物体所受合外力、物体质量的关系”的实验装置示意图，砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。

（1）如图乙所示为实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带，打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带上O、A、B、C、D、E为六个相邻的计数点（两相邻计数点间还有4个点迹没有画出），通过测量和计算可知，、、、、分别为4.50cm、5.28cm、6.07cm、6.85cm、7.63cm。则打点计时器打下相邻计数点的时间间隔为______s，可计算得小车拖动纸带运动的加速度的测量值为______（保留2位有效数字）。

（2）实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小，在探究外力不变的情况下加速度与质量之间的关系时，用到了小车的加速度a与小车和砝码总质量的倒数关系的图象。以下关于该实验的说法中正确的是。（选填选项前的字母）

A.需要用天平测量小车和砝码的总质量M

B.实验需要保证的条件是小车和砝码的总质量远大于砂和砂桶的总质量

C.实验前需要将固定打点计时器一侧的木板垫高一些，其目的是为了增大小车下滑的加速度

D.实验时如果没有将固定打点计时器一侧的木板垫高一些，将会导致图象不是一条直线

12.（9分）某研究性学习小组的同学们做了以下两个关于弹簧的实验。

（1）在做探究弹簧弹力的大小与其伸长量的关系实验中，设计了如图所示的实验装置。在弹簧两端各系一轻细的绳套，利用一个绳套将弹簧悬挂在铁架台上，另一端的绳套用来悬挂钩码。同学们先测出不挂钩码时弹簧的长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度L，再算出弹簧伸长的长度x，并将数据填在下面的表格中。（实验过程中，弹簧始终在弹性限度内）

①在如下图所示的坐标纸上已经描出了其中5次测量的弹簧弹力大小F与弹簧伸长的长度x对应的数据点，请把第4次测量的数据对应点描绘出来，并作出图线。

②根据上述的实验过程，并对实验数据进行分析可知，下列说法中正确的是______。（选填选项前的字母）

A.弹簧弹力大小与弹簧的总长度成正比

B.弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度成正比

C.该弹簧的劲度系数约为

D.在不挂钩码的情况下测量弹簧的长度时，需将弹簧放置在水平桌面上测量

（2）研究性学习小组的同学将该弹簧放置在一个高度为h的水平桌面上，将其左端固定，右端与质量为m的小钢球接触。当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图甲所示。将钢球向左压缩弹簧一段距离x后由静止释放，钢球将沿水平方向飞出桌面，钢球在空中飞行一段距离后落到水平地面上，测得其水平飞行距离为s。该小组的同学想用这个装置探究弹簧将钢球弹出的过程中，弹簧弹力对钢球所做的功与此过程中钢球动能增量之间的关系。

①同学们发现，当压缩弹簧的距离x不同时，钢球落地时的水平距离s也会不同。可以根据第（1）问中画出的图象求出弹簧弹力对钢球所做的功，然后研究弹簧弹力对钢球所做的功W与此过程中钢球动能增量之间的关系。根据这样的思路同学们预测了几种不同的关系图象，图乙中可以表明弹簧弹力对钢球所做的功W等于此过程中钢球动能的增量的图象是______。（选填选项下面的字母）

②在实验中发现，弹簧弹力对钢球所做的功W大于钢球的动能增量。请你简述导致W大于的可能原因（至少说出两条）：___________________________。

13.（8分）某实验小组做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

（1）按照正常实验操作，图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是______；

（2）某同学认为在此过程中必须注意以下几项其中正确的是______（填入相应的字母）

A.两根细绳必须等长

B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上

C.在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等

D.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行

E.在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置

（3）实验中的一次测量如图丙所示，两个测力计M、N的拉力方向互相垂直，即，若保持测力计M的读数不变，当角由图中所示的值逐渐减小时，要使橡皮筋的活动端仍在O点，可采用的办法是______；

A.增大N的读数，减小角 B.减小N的读数，增大角

C.减小N的读数，减小角 D.增大N的读数，增大角

（4）在另一小组研究两个共点力合成的实验中，两个分力的夹角为，合力为F，F与的关系图像如图所示。已知这两分力大小不变，则任意改变这两个分力的夹角，能得到的合力大小的变化范围是______。

三、本题包括5小题，共47分。解答应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。

14.（9分）如图所示，一个质量的小物块放在水平地面上。对小物块施加一个的恒定拉力，使小物块做初速度为零的匀加速直线运动，拉力与水平方向的夹角，小物块与水平地面间的动摩擦因数，已知，，重力加速度g取，不计空气阻力。求：

（1）小物块运动过程中所受滑动摩擦力的大小；

（2）小物块运动过程中加速度的大小；

（3）小物块运动4.0s位移的大小。

15.（9分）如图所示，民航客机在发生意外紧急着陆后，打开紧急出口，会有一条狭长的气囊自动充气，形成一条连接出口与地面的斜面，乘客可沿斜面滑行到地上。若某客机紧急出口下沿距地面高，气囊所构成的斜面长度，一个质量的人沿气囊滑下时受到大小恒定的阻力，重力加速度g取，忽略气囊形变的影响。求：

（1）人沿气囊滑下的过程中，人克服阻力所做的功；

（2）人滑至气囊底端时速度的大小；

（3）人沿气囊滑下的过程中，重力的冲量。

16.（9分）“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在海南文昌航天发射中心成功发射升空，完成了与天宫二号空间实验室交会对接。已知地球质量为M，万有引力常量为G，将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体。

（1）求飞船在距地面高度为h的圆轨道运行时线速度的大小v；

（2）已知地球的自转周期为T，求将质量为m的飞船停放在赤道上时飞船受到重力的大小；

（3）海南文昌航天发射场是我国的低纬度滨海发射基地，相比高纬度发射基地，发射相同的同步轨道静止卫星可节省燃料，请你从能量的角度说明可能的原因是什么（写出一条即可）。

17.（10分）如图所示，高的光滑弧形轨道与水平光滑轨道相切且平滑连接。将一个质量的物块（可视为质点）从弧形轨道顶端由静止释放，物块滑至水平轨道后，从水平轨道右侧边缘O点水平飞出，落到水平地面的P点，P点距O点的水平距离。不计一切摩擦和空气阻力，取重力加速度。求：

（1）物块从水平轨道O点飞出时的速率；

（2）水平轨道距地面的高度；

（3）物块落到P点时的速度。

18.（10分）如图所示，AB是一个固定在竖直面内的光滑弧形轨道，与半径为R的竖直圆形轨道BCD在最低点B平滑连接，且B点的切线是水平的；BCD圆轨道的另一端D与水平直轨道DE平滑连接。B、D两点在同一水平面上，且B、D两点间沿垂直圆轨道平面方向错开了一段很小的距离，可使运动物体从圆轨道转移到水平直轨道上。一个质量为m的小球（可视为质点）在A点由静止释放沿弧形轨道滑下，当它经过B点进入圆轨道时对轨道的压力大小为其重力大小的9倍，小球运动到圆轨道的最高点C时，对轨道的压力恰好与它所受的重力大小相等，小球沿圆轨道经过D点后，再沿水平轨道DE向右运动。已知重力加速度为g。

（1）求小球运动到圆轨道的最高点C时速度的大小；

（2）求A点距水平面的高度h；

（3）若小球在竖直左、右半圆轨道部分克服摩擦阻力做的功近似相等，求小球经过竖直圆轨道的过程中，克服摩擦阻力所做的总功。

清华附中永丰学校高三年级第一学期月考练习

参考答案及评分标准

物理

一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是符合题意的，有的小题有多个选项是符合题意的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。

二、本题共3小题，共23分。

11.（6分）（1）0.1（或0.10）；0.78（或0.79）

（2）AB（每空2分，本题6分）

12.（9分）（1）①如图所示（2分）②BC（2分）

（2）①B（3分）②小球克服桌面的摩擦力做功；弹簧克服与桌面间的摩擦力做功等；弹簧具有一定的质量；小球克服空气阻力做功（回答出1项合理的原因得1分，最多得2分。）

13.（8分）（1） （2）DE （3）C （4）1N≤F≤7N（每空2分）

三、本题包括5小题，共47分。解答应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。

说明：计算题提供的参考解答，不一定都是唯一正确的。对于那些与此解答不同的正确解答，同样得分。

14.（9分）

（1）设小物块受地面的支持力为N，在竖直方向上合力为零，因此有

滑动摩擦力的大小（3分）

（2）设小物块的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有

解得（3分）

（3）小物块运动4.0s所通过的位移大小（3分）

15.（9分）

（1）人沿气囊滑下的过程中，设人克服阻力所做的功为，则

解得（3分）

（2）设人滑至气囊底端时速度的大小为，人沿气囊滑下的过程，根据动能定理有：

解得（3分）

（3）人沿气囊下滑的平均速度

设人沿斜面下滑的时间为t，则有

解得

此过程中重力的冲量

方向：竖直向下（3分）

16.（9分）

（1）根据万有引力定律和牛顿第二定律有

解得（3分）

（2）根据万有引力定律及向心力公式，有及

解得（4分）

（3）在任何地点发射卫星，需要达到的环绕速度是相同的，卫星在地球表面上的不同纬度，随地球自转，由于角速度相同，依据，低纬度r大，则大，卫星具有的初动能就较大，因此节省燃料。（2分）

17.（10分）解：（1）从弧形轨道顶端滑至O点的过程，物块机械能守恒，则有

（2分）

解得：（1分）

（2）设物块从弧形轨道水平飞出落到P点所用时间为t，水平轨道距地面的高度为H，由平抛运动规律：；（2分）

解得：（1分）

（3）由平抛运动规律：；（1分）

物块落到P点的速率（或）（1分）

设物块落到P点的速度方向与水平方向的夹角为，则：（1分）

解得：，即物块落到P点的速度方向与水平方向的夹角为斜向右下（1分）

18.（10分）

（1）小球经过最高点时对轨道的压力，依据牛顿第三定律可知小球受到的压力

设小球通过最高点的速度为，依据牛顿第二定律有

解得（3分）

（2）设小球运动到B点时的速度大小为，依题意和牛顿第三定律可知小球受到的支持力

根据牛顿第二定律，有

解得

小球从A点运动到B点的过程机械能守恒，以B点位置为重力势能零点，则有

解得（4分）

（3）设小球在右半圆轨道上克服阻力做功，对小球从B点运动到C点的过程，

根据动能定理有

解得

经过整个圆轨道克服摩擦阻力所做的总功（3分）