2022届江苏省南京市中华中学高三（上）第一次月考物理试题含解析

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中华中学2021-2022学年度第一学期第一次月考试卷高三物理一、 单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分．每小题只有一个选项符合题意．1. 有一直角V形槽固定在水平面上，其截面如图所示，BC面与水平面间夹角为60°，有一质量为m正方体均匀木块放在槽内，木块与BC面间的动摩擦因数为μ，与AB面间无摩擦。现用垂直于纸面向里的力推木块使之沿槽运动，则木块所受的摩擦力为（ ）A. B. C. D. 【答案】A【解析】【分析】【详解】木块运动过程中，受到BC面的摩擦力，重力，两个面给的支持力，在竖直方向上受力平衡，故根据力的合成与分解可得BC面间的正压力为故受到的摩擦力为故选A。【点睛】在计算摩擦力时，首先需要弄清楚物体受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力，如果是静摩擦力，其大小取决于与它反方向上的平衡力大小，与接触面间的正压力大小无关，如果是滑动摩擦力，则根据公式去计算。2. 在水平桌面上放置一张纸，画有如图所示的平面直角坐标系，一个涂有颜料的小球沿轴正方向运动（不计球与纸间的摩擦），经过原点时，白纸从静止开始沿轴正方向做匀加速直线运动，经过一段时间，纸面上留下的痕迹可能为（　　）A. B. C. D. 【答案】A【解析】【详解】白纸从静止开始沿轴正方向做匀加速直线运动，等效为小球相对于白纸在x方向上沿x轴负方向做匀加速直线运动，即水平方向上的合力指向x负方向；小球在y方向上沿y轴正方向做匀速直线运动，合力为零，故总的合力指向x负方向，指向轨迹内侧，小球的合运动为匀变曲（类平抛）；故选A。【点睛】物体在做曲线运动时，轨迹夹在速度方向与合力方向之间，切合力指向轨迹的内侧。3. 如图所示是游乐场里的过山车，过山车运动过程中经过A、B两点（　　）A. 在A点时对轨道压力较小B. 在A点时所受摩擦力较大C. 在B点时所受向心力较大D. 在B点时合外力方向竖直向下【答案】B【解析】【详解】A．由向心力公式解得 ，在A点时对轨道压力最大，A错误；B．摩擦力为 ，则在A点时所受摩擦力较大，B正确；C．向心力为所以 ，在A点时所受向心力较大，C错误；D．在B点人受竖直向下重力，竖直向下的弹力，水平方向的摩擦力，合力的方向斜向下，D错误。故选B。4. 2020年12月3日23时10分，嫦娥五号上升器携带月球样品从月面起飞，约6分钟后进入高度约的预定环月圆轨道。已知万有引力常量，月球质量约，直径约。根据以上信息不能估算（　　）A. 月球表面重力加速度大小B. 样品在环月圆轨道运动时速度大小C. 上升器在月面时所受月球引力大小D. 上升器在环月圆轨道运动时向心加速度大小【答案】C【解析】【详解】A．根据月球表面的物体受到的重力等于万有引力得故A能估算；B．上升器绕月球的运动可看作匀速圆周运动，万有引力提供向心力解得故B能估算；C．万有引力提供向心力因为上升器的质量未知，故C不能估算；D．万有引力提供向心力解得故D能估算；故选C。5. 近年来，“高空抛物”给广大人民群众生命财产安全造成了损害．2021年1月1日起正式实施的《中华人民共和国民法典》针对这一问题立法禁止，让“高空抛物”无所遁行。如果一瓶500mL的矿泉水从教学楼4楼窗户坠下，与地面的撞击时间约为7×10－3s，未反弹，则矿泉水瓶对地面的冲击力约为（　　）A. 10 N B. 102 N C. 103 N D. 104 N【答案】C【解析】【详解】每层楼高约为3m，矿泉水下落的总高度为h=（4-1）×3m=9m自由下落的时间为500mL的矿泉水的质量为m =0.5kg，设向下为正方向，对全过程由动量定理可得：mg（t1+t2）-Ft2=0其中t2=7×10-3s，代入数据解得冲击力为F≈1×103N故C正确，ABD错误故选C。6. 连淮扬镇高铁扬州段12月11日正式开通，如图所示，“复兴号”列车正沿直线驶出扬州东站，假设列车质量为m，牵引电机的输出功率恒为P，所受阻力恒为f。某时刻速度为v1、加速度为a1，一段时间t后速度为v2，在这段时间内位移为x。下列关系式正确的是（　　）A. ＝ B. a1＝－C. x＝v1t＋a1t2 D. Pt＝mv22－mv12【答案】B【解析】【详解】AC．列车以恒定功率运动过程，由牛顿第二定律和功率公式可知速度增大，牵引力减小，加速度减小，不是匀变速直线运动，故A、C错误；B．列车速度为v1时，牵引力是，根据牛顿第二定律得故B正确；D．根据动能定理可知，动能变化量等于合力做功，即牵引力与阻力做的总功故D错误。故选B。7. 不带电的金属棒AB长为L，O为AB的中点，在距离A点为R的C点处放一带电量为Q的正点电荷，C与AB在一条直线上，如图所示。下列说法错误的是（　　）A. O点的电场强度为0B. 金属棒上A点的电势等于B点的电势C. 金属棒上感应电荷在O点产生电场强度大小为k D. 若将A端接地，金属棒将带上正电荷【答案】D【解析】【详解】A．金属棒达到静电平衡，棒内各点的场强为零，则O点的电场强度为0，故A正确。B．金属棒达到静电平衡，整个金属棒是一个等势体，则金属棒上A点的电势等于B点的电势，故B正确。C．金属棒内各点的场强为零，棒上感应电荷在棒内中点O产生的场强大小与点电荷+Q在该处产生的电场强度大小相等，方向相反，则感应电荷在O点产生的电场强度大小为故C正确。D．若将A端接地，大地上的电子跑到金属棒将正电荷中和，所以金属棒将带上负电荷。故D错误；此题选择错误的选项，故选D。8. 一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动。取该直线为x轴，起始点O为坐标原点，其电势能EP与位移x的关系如图所示。下列图象中合理的是（　　）A. 电场强度与位移关系 B. 粒子动能与位移关系C. 粒子速度与位移关系 D. 粒子加速度与位移关系【答案】D【解析】【详解】粒子仅受电场力作用，做初速度为零的加速直线运动，电场力做功等于电势能的减小量，故即Ep﹣x图象上某点的切线的斜率表示电场力；A．Ep﹣x图象上某点的切线的斜率表示电场力，故电场力逐渐减小，根据故电场强度也逐渐减小；故A错误；B．根据动能定理，有F•△x=△Ek故Ek﹣x图线上某点切线的斜率表示电场力；由于电场力逐渐减小，斜率减小，与B图矛盾，故B错误；C．题图v﹣x图象是直线，相同位移速度增加量相等，又是加速运动，故增加相等的速度需要的时间逐渐减小，故加速度逐渐增加；而电场力减小导致加速度减小；故矛盾，故C错误；D．由以上分析可知，粒子做加速度减小的加速运动，故D正确；故选D。9. 如图（a）所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图（b）所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处．若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上．则t0可能属于的时间段是（ ）A. B. C. D. 【答案】B【解析】【详解】A.若0＜t0＜，带正电粒子先加速向B板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向右运动的距离大于向左运动的距离，最终打在B板上，所以A不符合题意．B、若＜t0＜，带正电粒子先加速向A板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向左运动的距离大于向右运动的距离，最终打在A板上，所以B符合题意．C、若＜t0＜T，带正电粒子先加速向A板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向左运动的距离小于向右运动的距离，最终打在B板上，所以C不符合题意．D、若T＜t0＜，带正电粒子先加速向B板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向右运动的距离大于向左运动的距离，最终打在B板上，所以D不符合题意．10. 如图，同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中，电场方向与此平面平行，M为a、c连线的中点，N为b、d连线的中点。一电荷量为q（q>0）的粒子从a点移动到b点，其电势能减小W1：若该粒子从c点移动到d点，其电势能减小W2，下列说法正确的是（　　）A. 若a、b之间的距离为L1，则该电场的场强大小一定为B. 若c、d之间的距离为L2，则该电场的场强大小一定为C. 若该粒子从M点移动到N点，则电场力做功一定为D. 若W1=W2，b、d连线上各点电势相同【答案】C【解析】【详解】AB．若a、b之间的距离为L1，但ab不一定平行电场线，故W1=qEL1cosθ其中θ为ab与电场线的夹角，不一定为零，故该电场的场强大小不一定为 ，同理若c、d之间的距离为L2，则该电场的场强大小不一定为 故AB错误；C．粒子从a点移动到b点，其电势能减小W1，故qφa-qφb=W1粒子从c点移动到d点，其电势能减小W2，故qφc-qφd=W2匀强电场中，沿着相同方向每前进相同距离电势变化相同，故φa-φM=φM-φc即φM=（φa+φc）同理φN=（φb+φd）故 故C正确；D．若W1=W2，根据可知Uab=Ucd故φa-φb=φc-φd假设b、d连线上各点电势相同，则ac两点连线上的电势也必相等，则必有ac平行与bd，则假设不成立，选项D错误。故选C。二、 非选择题：本题共5题，共60分．其中第12题～第15题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位．11. 某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车甲的前端粘有橡皮泥，推动小车甲使之做匀速直线运动。然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，而后两车继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图所示。在小车甲后连着纸带，打点计时器打点频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。（计算结果均保留三位有效数字）(1)若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距并标在图上，A为运动起始的第一点，则计算小车甲的碰前速度应选___________段，计算小车甲和乙碰后的共同速度应选___________段（以上两格填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”）。(2)已测得小车甲的质量0.40kg，小车乙的质量0.20kg，由以上测量结果可得：碰前___________；碰后___________(3)通过计算得出的结论是：___________【答案】 ①. BC ②. DE ③. 0.420 ④. 0.417 ⑤. 在误差允许范围内，甲、乙碰撞过程中，系统动量守恒【解析】【分析】【详解】(1)[1]由于碰撞之后共同匀速运动的速度小于碰撞之前A独自运动的速度，故AC应在碰撞之前，DE应在碰撞之后。推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段，故选BC段计算碰前的速度，计算小车甲和乙碰后的共同速度应选DE段；(2)[2][3]碰前系统的动量即A的动量，则碰后的总动量(3)[4]通过计算得出的结论是在误差允许范围内，甲、乙碰撞过程中，系统动量守恒。12. 如图所示，足够长的光滑水平轨道与半径为R的四分之一光滑圆弧轨道平滑连接，质量为2m的小球A从圆弧最高点M由静止释放，在水平轨道上与静止的质量为m的小球B发生弹性正碰。已知重力加速度为g，两小球均可视为质点。求：（1）小球A刚到达圆弧轨道最低点N时，轨道对小球的支持力；（2）两球碰撞后各自的速度。【答案】（1）6mg；（2）；【解析】【详解】（1）小球到达最低点时，根据动能定理得解得在圆弧轨道最低点N时，根据牛顿第二定律得解得（2）两球碰撞，根据动量守恒及机械能守恒得解得13. 如图所示，两个质量均为m的小环A、B用长为L的轻绳连接，分别套在水平细杆OM和竖直细杆ON上，OM与ON在O点平滑相连，且ON足够长．初始时刻，B环距离O点L，一水平外力F作用于A环，使系统处于静止状态，撤去水平外力后，两环将从静止开始运动，重力加速度为g，不计一切摩擦，求：（1）水平外力F的大小；（2）A环运动到O点时的速度vA；（3）两环相碰前瞬间B环的速度vB；【答案】（1）；（2） ；（3）vB＝【解析】【分析】【详解】（1）以B为研究对象，由几何关系可知，细线与竖直方向的夹角 竖直方向以A为研究对象，水平方向解得（2）当A运动到O点时，B速度为零，系统机械能守恒，有得（3）B做自由落体运动，A做初速度为vA的匀加速直线运动，设经时间t相撞，有对B有解得14. 如图所示，在xOy平面内x轴与MN边界之间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场域的宽度为d．x轴下方和MN边界上方的空间有两个匀强电场，场强大小相等，方向与y轴平行。t＝0时刻，一质量为m、电荷量为＋q的粒子从P点沿x轴正方向射入电场，从x轴上Q点进入磁场，进入磁场时速度大小为v，方向与x轴正方向夹角为60°，然后垂直于MN边界进入上方电场，Q点坐标为（d，0），粒子重力不计。求：（1）匀强电场的场强大小E；（2）匀强磁场的磁感应强度大小B；（3）粒子第二次经过x轴的时刻t。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）粒子从P到Q点做类平抛运动，在x方向做匀速度直线运动d=v0t1在y方向做匀加速直线运动 再由Q点速度合成图可知vy=vsin60°v0=vcos60°联立以上几式可得 （2）由题意画出粒子的轨迹如图所示，偏转角为30°，由几何关系可知粒子进入磁场做匀速圆周运动的半径 洛伦兹力提供向心力联立可得（3）第一次进入磁场偏转了30°，时间 在最上方的电场中往返的时间 第二次回到磁场时的轨迹如图（红色）所示，偏转也为30°，到达x轴的时间所以从P点出发到第二次回到x轴的时刻15. 如图所示的竖直平面内有范围足够大、水平向左的匀强电场，一绝缘轨道由两段直杆和一半径为R的半圆环组成，固定在纸面所在的竖直平面内，PQ、MN水平且足够长，NMAP段光滑，PQ段粗糙．现在有一质量为m、带电荷量为+q的小环套在MN杆上，它所受电场力为重力的倍。现将小环从M点右侧的D点由静止释放，D点到M点的水平距离x0=。求：（1）小环第一次到达圆弧轨道最高点P时的速度大小；（2）小环第一次通过与O等高的A点时半圆环对小环作用力的大小；（3）若小环与PQ间动摩擦因数为μ（设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等），现将小环移至M点右侧4R处由静止开始释放，通过讨论，求出小环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功。【答案】（1）0；（2）；（3）见解析；【解析】【详解】（1）小环从D点经M点到P点，由动能定理得其中 ，x0=得（2）设小环到A点时的速度为vA，有在A点由牛顿第二定律得得（3）①若，即，小环在PQ上运动到某点速度为零后静止，设距P点距离为x，则得则②若，最后小环在PD间做往复运动，最终停在P点，则有得