2022届湖南省长沙市湖南师范大学附属中学高三（上）第二次月考物理试题含解析

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湖南师大附中2022届高三月考试卷（二）物理时量75分钟，满分100分。第Ⅰ卷一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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. 一物体静止在光滑水平面上，从0时刻起，受到的水平外力如图所示，以向右运动为正方向，物体质量为，则下列说法正确的是（　　）A. 2s时物体回到出发点B. 3s时物体的速度大小为C. 第3s内物体的位移为4mD. 前2s内物体的平均速度为0【答案】B【解析】【分析】【详解】A．根据牛顿第二定律可得物体的加速度随时间变化的图像如图所示内，物体向右加速，向右减速，时速度刚好减为0，内物体一直向右运动，A错误；BC．第内，物体从静止开始向右做匀加速运动，加速度为第末速度为第内物体的位移为C错误B正确；D．前，物体一直向右运动，位移不为0，根据平均速度的定义式平均速度不0，D错误。故选B。2. 有P、Q、N三物块质量均为m，它们竖直叠放在水平面上且处于静止状态，现对Q施加一个水平向右的推力F，三个物块依然保持静止状态，则施加力F之后（　　）A. P、Q两物体之间的摩擦力增大B. Q、N两物体之间的摩擦力减小C. Q一定受到5个力的作用D. Q、N两物体之间的压力增大【答案】D【解析】【详解】A．对P受力分析可知，P受重力、支持力和沿斜面向上的摩擦力，P受力情况不变，故PQ间的摩擦力不变，A错误；B．对PQ整体受力分析可知，PQ受重力、支持力、摩擦力及推力，由于水平推力的作用，故BC间的摩擦力可能减小，也可能增加，选项B错误；C．若F沿斜面向上的分力与PQ重力沿斜面方向上的分力平衡，则Q可以不受N的摩擦力作用；故Q将受重力、压力、支持力PQ的摩擦力及推力五个力的作用；若QN间有摩擦力，则B受6个力的作用，C错误；D．因F有垂直于斜面的分效果，故QN间的压力一定增大，D正确；故选D。3. 如图所示，一均匀带正电圆环，半径为。以圆环的圆心为坐标原点，以垂直圆面向右为轴正方向，建立一维坐标系。带负电的粒子以一定初速度，由坐标原点沿轴正方向运动。运动过程中仅受电场力作用，设无穷远处为零势点。下列说法错误的是（　　）A. 坐标原点处的电势一定大于零B. 带电粒子在运动过程中，电势能和动能之和一定保持不变C. 带电粒子从坐标原点开始在沿轴正向运动的过程中，所受电场力一定先增大后减小D. 带电粒子的运动可能为往复运动【答案】C【解析】【分析】【详解】A．轴的正半轴上所有的点的电场方向都是向右，轴的负半轴上所有的点的电场方向都是向左，由于电势沿着电场线的方向降低最快，无穷远处为零势点，所以在坐标原点的电势最大且大于零，A正确；B．粒子由于只受电场力，故只有电场力做功，所以总的能量在电势能和动能之间转化，电势能和动能之和保持不变，B正确；C．可以把圆环在轴的电场看作等量同种电荷的中垂线的电场，其特点是先增大后减小，故带电粒子从坐标原点开始在沿轴正向运动的过程中，所受电场力的变化情况与带电粒子的初速度有关系，可能是先增大后减小，也可能是一直增大，C错误；D．粒子靠近圆环时，电场力做正功，粒子远离圆环时，电场力对粒子做负功，当粒子减速到0，会反向运动，故带电粒子可能为往复运动，D正确。故选C。4. 质量为的卫星围绕质量为的行星做匀速圆周运动，轨道半径为，引力常量为，则经过周期，行星对卫星万有引力的冲量大小为（　　）A. B. C. D. 【答案】A【解析】【分析】【详解】根据牛顿第二定律可得解得经过个周期，卫星的速度大小不变，方向转过90°，有根据动量定理可得故选A。5. 某城市广场喷泉的喷嘴横截面为S，喷泉喷出的水柱超过了高度h。已知水的密度为ρ，重力加速度为g，则用于给喷管喷水的电动机输出功率至少为（　　）A. B. C. D. 【答案】B【解析】【详解】设喷嘴处水最小速度为，上升的高度刚好为，则解得设经过时间，喷嘴处喷出的水为，则根据动能定理可得解得故ACD错，B对。故选B。6. 电场分选是在高压电场中利用入选物料之间的电性差异进行分选的方法。如图所示为两类粒子组成的混合物从漏斗漏出后经过起电区（未画出），然后沿分选电场的中线进入分选电场，起电区高度很小可以忽略不计，粒子起电后进入分选场时的速度可认为是0，已知两类粒子的质量和起电后的电荷量分别为、和、，分选电场两极板的长度均为H，两极板的下端距地面的距离均为3H，重力加速度为g，调整两极板间电压的大小让质量为m的粒子刚好打不到极板上，不计空气阻力和粒子间的相互作用力，则下列说法正确的是（　　）A. 带正电的粒子先落地B. 正、负两种粒子离开电场时的侧移量之比为1：4C. 正、负两种粒子落地点到O点的水平距离之比为1：3D. 若两种粒子落地时的动能相等，则两极板间的电压【答案】D【解析】【分析】【详解】A．由题意得知，咱们分两种情况讨论判断运动性质：即俩电荷在分选电场时：两种电荷在竖直方向上均做自由落体，在水平方向上均做匀加速直线运动。离开分选电场时：两种电荷在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做初速度不为零的匀加速直线运动。由，有负电荷在分选电场中飞行时间为（1）由，假设俩板间电压为U，板间距离为d代入数值得（2）又由题意得，正负电荷质量比为2：1，电荷量比为1：1，同理得正负电荷水平方向加速度之比为（3）又因为调整两极板间电压的大小让质量为m的粒子刚好打不到极板上，由上面加速度之比得知，正电荷不可能打在极板上。对正负电荷竖直方向整体做自由落体运动，由，高度决定时间，所以正负电荷落地时间相同，故A错误；B．由（1）式得正负电荷在电场运动时间相同，又由（3）式，根据，有正负电荷离开电场时水平位移之比为，即故B错误；C．由（3）式和，得正负电荷在水平方向的初速度之比为又由得相同时间内位移之比为1：3，刚好是题意分选电场和重力场高度之比，说明正负电荷在分选电场运动时间和重力场运动时间相同。综上所述，由，正负电荷在分选电场外的位移之比且正、负两种粒子水平方向上，在分选电场时匀加速运动，在重力场时匀速直线运动，且匀加速运动和匀速运动时间相同，所以两种电荷匀速运动时的位移是各自匀加速运动时的位移的两倍，且其匀加速运动时的位移分别为即粒子落地点到O点的水平距离等于电荷在电场中和重力场中的位移之和，即即正、负两种粒子落地点到O点水平距离之比为1：2，故C错误。D．由题意，两种例子初速度为零，若两种粒子落地时的动能相等可知，动能变化量相等，，从分选电场到落地过程分别用动能定理得电场力和重力对正负电荷做的功相等。即解得故D正确。故选D。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7. 在距地面高H处由静止释放一小球，小球向下运动过程中受到的阻力不能忽略，以地面为重力势能的零势能面，物体的机械E能随小球到地面的高度h的变化关系图像如图所示，图中纵坐标b、c为已知数据，重力加速度为g。根据图像判断下列说法正确的是（　　）A. 小球的质量等于B. 当时，小球的动能等于重力势能bC. 小球运动的加速度等于D. 运动过程中小球受到的阻力大小恒为【答案】AC【解析】【分析】【详解】A．设小球质量为m，运动过程受到的阻力为f，根据功能关系可求小球下落到距地面高h处时的机械能为结合图像可得解得A正确；B．当时，根据动能定理可求动能为可见在此位置小球的动能小于重力势能，B错误。C．根据牛顿第二定律有又因为联立各式可解得C正确。D．由关系式可知图像斜率的物理意义为阻力，可见阻力大小是恒定的，由图可得D错误。故选AC。8. 物理学中有一些经典实验通过巧妙的设计使用简陋的器材揭示了深刻的物理本质。伽利略的斜面实验揭示了匀变速直线运动规律。某同学用现代实验器材改进伽利略的经典斜面实验。如图甲所示，他让一小球从固定斜面顶端O处静止释放，小球经过A处到达斜面底端B处，通过A、B两处安装传感器测出A、B间的距离x及小球在AB段运动的时间t。改变A点及A处传感器的位置，重复多次实验，计算机作出图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）A. 小球在斜面上运动的平均速度大小为6m/sB. 小球运动到斜面底端时速度大小为6m/sC. 小球在斜面上运动的加速度大小为6m/s2D. 小球在斜面上运动的时间为2s【答案】BC【解析】【详解】B．由匀变速运动规律有可得由图乙知，小球运动到斜面底端时速度大小为，选项B正确；A．小球在斜面上做匀加速运动，平均速度小于6m/s，选项A错误；C．由可得，小球在斜面上运动的加速度大小为，选项C正确；D．由可得，小球在斜面上运动的时间为，选项D错误；故选BC。9. 如图所示细线的上端系在墙上的A点，下端连一光滑小球B（视为质点），圆柱体静置于粗糙水平地而上细线恰好与圆柱体相切于B。现对圆柱体施加一水平向右的拉力，使之沿地面缓慢向右移动，直至小球B到达C点则在该过程中（　　）A. 细线的拉力增大B. 圆柱体对小球的支持力增大C. 地面对圆柱体的支持力增大D. 地面对圆柱体的摩擦力大小不变【答案】BC【解析】【分析】【详解】AB．小球B的受力情况如图所示在B缓慢沿弧面上移过程中，细线与竖直方向的夹角增大，圆柱体对小球的支持力与竖直向上方向的夹角θ减小，故细线的拉力T减小，圆柱体对小球的支持力N增大，A错误，B正确；C．B对圆柱体的压力N′（N′与N大小相等）的竖直分力大小Ny=N′cosθ，当θ减小时Ny增大，使得地面对圆柱体的支持力增大，C正确；D．地面对圆柱体的摩擦力大小f=μ（Ny+G），其中G为圆柱体的重量，可知地面对圆柱体的摩擦力增大，D错误。故选BC。10. 矩形滑块由不同材料的上、下两层粘合在一起组成，将其放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v0水平射向滑块，若射击下层，子弹刚好不射出，若射击上层，则子弹刚好能射穿一半厚度，如图所示，则上述两种情况相比较，下列说法正确的是（　　）A. 子弹的末速度大小相等B. 系统产生的热量一样多C. 子弹对滑块做的功相同D. 子弹和滑块间的水平作用力一样大【答案】ABC【解析】【分析】【详解】A．以v0的方向为正方向，由动量守恒定律得mv0＝（m＋M）v可得滑块最终获得的速度v＝可知两种情况下子弹的末速度是相同的，选项A正确；B．子弹嵌入下层或上层过程中，系统产生的热量都等于系统减少的动能，而子弹减少的动能一样多（两种情况下子弹初、末速度都相等），滑块增加的动能也一样多，则系统减少的动能一样，故系统产生的热量一样多，选项B正确；C．根据动能定理，滑块动能的增量等于子弹对滑块做的功，所以两次子弹对滑块做的功一样多，选项C正确；D．由Q＝Ff·s相对知，由于s相对不相等，所以两种情况下子弹和滑块间的水平作用力不一样大，选项D错误。故选ABC。第Ⅱ卷三、非选择题：共56分。第11~14题为必考题，每个试题考生都必须作答。第15~16题为选考题，考生根据要求作答。（一）必考题：共43分。11. 如图所示。在水平桌面的左端固定一个圆弧槽滑道，滑道的末端与水平桌面相切。桌面的右端附近固定一个光电门。直径为d、质量为m1的小球1从圆弧槽上某处静止释放。下滑到水平桌面向右运动通过光电门与静止在桌面右边缘的质量为m2的小球2发生正碰，碰后小球1向左弹回，小球2离开桌面做平抛运动。实验中测出小球1连续两次通过光电门的时间分别为t1、t2桌面离水平地面高度为h，小球2碰后做平抛运动的水平距离为x。(1)若两球的碰撞为弹性碰撞，则两球的质量大小关系应满足m2________m1（填“＜”“＞”或“＝”）。(2)改变小球1在圆弧槽上静止释放的位置·重复实验，实验中测出多组、与x的数据。若要验证两小球在碰撞过程中动量守恒，以x为横轴。以_____为纵轴。作出的图像为线性图像。已知重力加速度为g，若线性图像（直线）的斜率k=___________，则可验证两小球在碰撞过程中动量守恒。【答案】 ①. > ②. ③. 【解析】【详解】(1)[1]选向右为正方向，设小球1碰前的速度为，若两小球发生弹性碰撞，则有解得碰后球1反弹，则，可得；(2)[2][3]若两球在碰撞过程中动量守恒，则有其中可得故图像（直线）的斜率12. 在学习了多用电表的原理以后，某同学对自制多用电表产生了兴趣。他走进物理实验室，用一个满偏电流为、内阻约为的电流表，滑动变阻器和一节电动势为的干电池组装一个欧姆表。（1）他首先测量了电流表的内阻，另取来一个量程为的电压表和一个总阻值为的电阻箱，测量电路如图1所示，闭合开关S后，调节电阻箱的阻值，他测得电流表满偏时，电压表的读数为，电阻箱的读数为，则电流表的内阻______。（2）该同学设计了如图2所示的电路，完成调试后表盘上的刻度对应的电阻值为______。（3）该同学又从实验室取来标准电阻与电流表并联，这相当于对图2中的欧姆表换挡，换挡前后欧姆表的倍率之比为______。（4）该同学还用如图4改装了一个欧姆表：当未接入时，闭合开关S，将红黑表笔分开时，调节可变电阻，使电流表满偏，然后接入红、黑表笔之间开始测电阻，下列关于该欧姆表说法正确的是______。A.电阻刻度的零位置在灵敏电流表的右端B.表盘上的电阻刻度是均匀的C.测位电阻前，欧姆调零不需要红黑表笔短接D.测量电阻后，应将开关S断开【答案】 ①. 10 ②. 500 ③. 10：1 ④. CD【解析】【分析】【详解】（1）[1]设电阻箱的阻值为，则有解得（2）[2]图2电路，表头总内阻为当根据解得（3）[3]图3电路，电流表满偏时，总电流表头的总内阻故换挡前后欧姆表的倍率之比为10：1（4）[4]A．由图可知，该电路是利用并联分流的特点改装的。当红黑表笔短接时，电流计被短路了，示数为0，此欧姆表的零刻度在电流表的左端，A错误；B．利用闭合电路的欧姆定律，表盘刻度是不均匀的，B错误；C．测量电阻前，需要将红黑表笔断开，调节可变电阻，使电流表满偏，C正确；D．测量电阻后，该电路仍闭合，故应将开关S断开，D正确。故选CD。13. 如图所示，质量为的小球甲穿过一竖直固定的光滑杆拴在轻弹簧上，弹簧下端固定在地面，质量为的物体乙用轻绳跨过光滑的轻质定滑轮与甲连接，开始用手托住乙，轻绳刚好伸直，滑轮左侧绳竖直，右侧绳与水平方向夹角为。某时刻由静止释放乙（足够高），经过一段时间小球运动到点，两点的连线水平，，且小球在、两点处时弹簧弹力的大小相等。已知重力加速度为，弹簧弹性势能的表达式为（为弹簧的劲度系数，为弹簧的形变量），，。求：（1）弹簧的劲度系数；（2）小球位于点时的速度大小；（3）小球甲和物体乙的机械能之和的最大值（设放手前甲、乙在同一水平面上，且以此水平面为零势能面）。【答案】（1） ；（2） ；（3）【解析】【分析】【详解】（1）由于、两点处弹簧弹力的大小相等，则由胡克定律可知点的压缩量等于点的伸长量，由几何关系知则小球位于点时弹簧的压缩量为对点的小球由力的平衡条件可知解得（2）当小球运动到点时，假设小球甲的速度为，此时小球甲的速度与绳子垂直，所以物体乙的速度为零，又知小球、物体和弹簧组成的系统机械能守恒，则由机械能守恒定律得解得（3）由系统的机械能守恒定律可知，弹簧弹性势能最小为零时，小球甲和物体乙的机械能之和最大14. 如图所示，以的速度顺时针匀速转动的水平传送带，左端与粗糙的弧形轨道平滑对接，右端与光滑水平面平滑对接，水平面上有n个位于同一直线上、处于静止状态的相同小球，小球质量。质量的物体从轨道上高的P点由静止开始下滑，滑到传送带上的A点时速度大小。物体和传送带之间的动摩擦因数，传送带AB之间的距离。物体与小球、小球与小球之间发生的都是弹性正碰，重力加速度，。求：（1）物体从P点下滑到A点的过程中，摩擦力做的功；（2）物体第一次向右通过传送带的过程中，传送带对物体的冲量大小；（3）物体第一次与小球碰撞后，在传送带上向左滑行的最大距离；（4）n个小球最终获得的总动能。【答案】（1）；（2）；（3）m；（4）【解析】【分析】【详解】（1）物块由P到A的过程，满足解得（2）则物体滑上传送带后，在滑动摩擦力作用下匀减速运动，加速度大小为减速至与传送带速度相等时所用的时间匀减速运动的位移所以物体与传送带共速后向右匀速运动，匀速运动的时间为故物体从A运动到B的时间为传送带对物体的冲量大小为（3）物块与小球1发生弹性正碰，设物块反弹回来的速度大小为的，小球1被撞后的速度大小为，由动量守恒和能量守恒定律得解得物决被反弹回来后，在传送带上向左运动过程中，由运动学公式得解得（4）由于小球质量相等，且发生的都是弹性正碰，它们之间将进行速度交换。由（3）可知，物块第一次返回还没到传送带左端速度就减小为零，接下来将再次向右做匀加速运动，直到速度增加到，再跟小球1发生弹性正碰，同理可得，第二次碰后，物块和小球的速度大小分别为以此类推，物块与小球1经过n次碰撞后，他们的速度大小分别为，解得由于相邻小球之间每次相互碰撞都进行速度交换，所以，最终从1号小球开始，到n号小球，它们的速度大小依次为、、、……、，则n个小球的总动能为解得（二）选考题：共13分。请考生从15题和16题任选一题作答。如果多做，则按第一题计分。[选修3-3]（13分）15. 以下说法正确的是（　　）A. 自行车打气越打越困难主要是分子间相互排斥的原因B. 物理性质表现为各向同性的固体可能是晶体也可能是非晶体C. 用“油膜法”估测分子直径时，滴在水面的油酸酒精溶液体积为，铺开的油膜面积为S，则可估算出油酸分子的直径为D. 花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了水分子在不停地做无规则运动E. 恒温水池中，小气泡由底部缓慢上升过程中，气泡中的理想气体内能不变，对外做功，吸收热量【答案】BDE【解析】【分析】【详解】A．自行车打气越打越困难主要是气体压强的缘故，与气体分子间相互作用力无关，A错误；B．多晶体和非晶体均具有各向同性，B正确；C．用油膜法估测分子直径时，滴在水面的纯油酸的体积为V，铺开的油膜面积为S，可估算出油酸分子直径为，C错误；D．布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，是液体分子做无规则运动的反映，花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了水分子在不停地做无规则运动，D正确；E．恒温水池中的小气泡由底部缓慢上升过程中，由于气泡中的理想气体温度不变故内能不变，向上去的过程中压强减小，体积膨胀，对外做功，W取负号，根据热力学第一定律得出吸收热量，E正确。故选BDE。16. 如图所示，两端开口内壁光滑的导热汽缸竖直固定放置在地面上，活塞A质量mA=1kg，活塞B质量mB=2kg，两个活塞由长度为L=20cm的轻杆相连，A活塞的横截面积SA=10cm2，B活塞的横截面积SB=20cm2，两活塞均不计厚度，活塞间封闭有一定质量的理想气体。上方较细的气缸足够长，下方较粗的气缸长度为H=20cm，开始时，活塞B距离地面h=10cm，活塞B下面有一弹簧上端固定在活塞B上，下端固定在地面上，弹簧的劲度系数k=175N/m，此时弹簧处于原长，整个装置处于静止状态。大气压强恒为，初始时汽缸周围环境温度T=400K，重力加速度g为10m/s2。（1）求初始时活塞间封闭气体的压强p1；（2）若缓慢降低环境温度至200K，求活塞B到地面的距离。【答案】(1)；(2)20cm【解析】【分析】【详解】(1)设杆对A活塞的作用力向下，则对B活塞的作用力向上，大小均为F，对A、B活塞，由平衡条件分别可得联立可得代入数据解得(2)当温度刚降低时，由于外界大气压不变，由(1)的解析可知，活塞间气体压强不变，由盖吕萨克定律可得，气体温度减小，体积减小，则活塞上升，假设活塞塞B上升高度为（），对活塞A、B由平衡条件分别可得联立解得假设，设此时活塞B与气缸接口处无挤压，此时封闭气体温度为T，计算可得降温前体积为降温后体积为由理想气体状态方程可得代入数据解得故活塞B恰好运动至气缸接口处，即活塞B到地面的距离为20cm。[选修3-4]（13分）17. 如图所示，若实心玻璃管长L=40cm，宽d=4cm，玻璃的折射率，一细光束从管的左端的正中心射入，则光最多可以在管中反射____次，光在管中传播的最长时间为___ (此空保留两位有效数字，已知光在真空中传播速度c=3.0×108 m/s)．【答案】 ① 6 ②. 1.5×10-9s【解析】【详解】（1）光束进入玻璃管，在玻璃管壁发生全反射时，在管中反射的次数最多，所用的时间最长．临界角sinC=，C=60°光路如图：则x=dtanC=6.93cm，在器壁上两次反射之间沿轴线前进6.93cm的距离，从进入到第一次反射沿轴线前进x/2=3.47cm所以n-1= = =5.27光最多可以在管中反射6次；（2）光在管中传播的最长距离s= m=0.46m光在管中传播的最长时间t= s=1.5×10-9s18. 如图所示，均匀介质中两波源S1、S2分别位于x轴上x1 =0、x2=14m处，质点P位于x 轴上xp=4m处，T=0时刻两波源同时开始由平衡位置向y轴正方向振动，振动周期均为T=0. 1s，波长均为4m，波源Sl的振幅为A1 =4cm，波源S2的振幅为A3=6cm，求：(i)求两列波的传播速度大小为多少？( ii)从t=0至t=0. 35s内质点P通过的路程为多少？【答案】(i)40m/s( ii)32cm【解析】【详解】（i）由可得：v=40m/s；（ii）S1波传到P点，历时，S2波传到P点，历时因此当S2波传到P点处，S1波已使P点振动了，其路程，且振动方向向下；S2波传到P点时，振动方向向上，P为减弱点，叠加后振幅在t=0.35s时，合振动使P点振动一个周期，其路程故在t=0.35s内质点P通过的路程为