精品解析:河北省正中实验中学2022-2023学年高一下学期第四次月考物理试题(解析版)
展开河北正中实验中学高一下学期月考四
物理
(考试时间:75分钟 分值:100分)
注意事项:
1.答题时,务必将自己的姓名、班级、准考证号填写在答题卡规定的位置上。
2答选择题时,用2B铅笔将答题卡上对应的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。
3.答非选择题时,必须使用0.5毫米黑色签字笔把答案写在答题卡规定的位置上。答案如需改正,请先划掉原来的答案,再写上新答案,不准使用涂改液、胶带纸、修正带。
4.考试结束后,只将答题卡交回。
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分。每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求,选对得4分,选错得0分)
1. 小车在水平地面上沿轨道从左向右运动,动能一直增加。如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力,下列四幅图可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】AB.小车做曲线运动,所受合外力指向曲线的凹侧,故AB错误;
CD.小车沿轨道从左向右运动,动能一直增加,故合外力与运动方向夹角为锐角,C错误,D正确。
故选D。
2. 如图所示,一细光束通过玻璃三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光。关于这三束单色光,下列说法正确的是( )
A. 单色光a的频率最大
B. 单色光c在玻璃中的传播速度最大
C. 通过同一双缝产生的干涉条纹的间距,单色光c的最大
D. 单色光a从玻璃射向空气的全反射临界角最大
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图看出,c光的偏折程度最大,a光的偏折程度最小,知c光的折射率最大,频率最大,a光的折射率最小,频率最小,故A错误;
B.由公式可知,c光的折射率最大,在玻璃中传播最小,故B错误;
C.c光的频率最大,则波长最小,根据双缝干涉条纹的间距公式可知,通过同一双缝产生的干涉条纹的间距,单色光c最小,故C错误;
D.由公式可知,a光的折射率最小,从玻璃射向空气的全反射临界角最大,故D正确。
故选D。
3. 卡文迪许在1798年17卷《哲学学报》中发表他关于引力常量的测量时,曾提到他的实验是为了确定出地球的密度。已知引力常量为G,要想估测地球的密度,只需测得( )
A. 地球的质量 B. 地球的半径
C. 近地卫星的运行周期 D. 地球表面的重力加速度
【答案】C
【解析】
【详解】AB.地球密度可表示为
如果只知道地球的质量或只知道地球的半径,是无法估测地球的密度,AB错误;
C.近地卫星运行过程由引力作为向心力可得
代入上式可得
故已知近地卫星的运行周期,可估测地球的密度,C正确;
D.物体地球表面满足
能求出地球质量,是无法估测地球的密度,D错误。
故选C。
4. 如图所示,小桐和小旭在可视为光滑的水平地面上玩弹珠游戏。小桐瞬间将弹珠甲对着小旭脚边的静止弹珠乙弹出,甲以的速度与乙发生了弹性正碰,已知弹珠可以视为光滑,则( )
A. 若碰后甲乙同向运动,则甲的质量一定大于乙的质量
B. 若碰后甲反弹,则甲的速率可能为
C. 碰后乙的速率可能为
D. 若碰后甲反弹,则甲的速率不可能大于乙的速率
【答案】A
【解析】
【详解】A.甲乙弹珠碰撞瞬间动量守恒,机械能守恒,设弹珠甲乙的质量分别为、,碰后甲的速度为,乙的速度为,则有
联立解得
,
若碰后甲乙同向运动,则
可知甲的质量一定大于乙的质量,故A正确;
B.若碰后甲反弹,且甲的速率为,则有
解得
质量不能为负值,则可知,若碰后甲反弹,则甲的速率不可能为,故B错误;
C.若碰后乙的速率为,则有
解得
质量不能为负值,则可知,碰后乙的速率不可能为,故C错误;
D.若碰后甲反弹,且甲的速率大于乙的速率,则有
可知,只要
即
就可满足碰后甲反弹,且甲的速率大于乙的速率,故D错误。
故选A。
5. 一列沿x轴正方向传播的简谐横波,时的波形如图甲所示,处质点的振动图像如图乙所示,则波速可能是( )
A. 1m/s B. 2m/s C. 3m/s D. 4m/s
【答案】B
【解析】
【详解】由图乙可知,波的周期为T=6s,质点在时沿y轴正方向振动,波沿x轴正方向传播, 则处质点可能处在
(n=0,1,2,3,⋯)
则有
(n=0,1,2,3,⋯)
解得
(n=0,1,2,3,⋯)
则波速为
(n=0,1,2,3,⋯)
则波速可能是:当n=0时
当n=1时
因此则波速可能是2m/s,ACD错误,B正确。
故选B。
6. 如图所示,在a、b两点存在两个相同的波源垂直于纸面做简谐运动,振动方程均为,所激发的横波在均匀介质中向四周传播。a、b、c分别为直角三角形的三个顶点,.已知从a点发出的波在时到达b点。下列说法正确的是( )
A. 在时,由b点发出的波恰好传至c点
B. c点起振方向沿y轴负方向
C. 经过足够长时间后c点振幅为
D. 在时,中点位移大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A.从a点发出的波在t=1.5s时到达b点,可知波速为
由b点发出的波恰好传至c点的时间
故A错误;
B.因为两波源的起振方向沿沿y轴正向,a点发出的波先到c点,所以c点起振方向沿y轴正向,故B错误;
C.两列波振动方程均为(m),可知两列波的周期和频率
T=1s
f=1Hz
两列波的波长为
两列波的周期和频率相同,所以产生干涉现象;由几何关系可知
c点到ab两波源的路程差为
所以c点为振动减弱点,两波源振幅相同,所以经过足够长时间后c点振幅为0,故C错误;
D.根据几何关系,两波源到中点的距离均为5cm,则中点为振动加强点,在时,两列波均能传过中点,所以在时,中点位移大小为,故D正确。
故选D。
7. 如图,质量为2kg的楔形木块abc固定在水平地面上,顶角为直角,ab面和bc面均光滑,两个完全相同质量均为1kg的滑块同时从顶端释放,则对于滑块在斜面上时( )
A. 楔形木块abc受到地面支持力为30N
B. 楔形木块abc始终受到地面的摩擦力
C. 同一时刻,两滑块重力的瞬时功率相同
D. 两滑块所受弹力冲量为0
【答案】A
【解析】
【详解】A.沿ab面下滑滑块对斜面的压力为,将这个力沿着水平和竖直方向分解,水平方向上的分力为,竖直方向上的分力为;同理,沿bc面下滑的滑块对斜面的压力为,将这个力沿着水平和竖直方向分解,水平方向上的分力为,竖直方向上的分力为;所以楔形木块abc对地面的压力为
根据牛顿第三定律可知,楔形木块abc受到地面的支持力也为30N,故A正确;
B.由上述分析可知,当
即时,楔形木块abc水平方向上受力平衡,地面对木块没有摩擦力,故B错误;
C.对于ab面上的滑块,t时刻重力的瞬时功率为
同理,对于bc面上的滑块,t时刻重力的瞬时功率为
所以当两侧面的倾角不相等时,重力的瞬时功率不相等,故C错误;
D.由冲量的定义可知,两滑块所受弹力的冲量不为0,故D错误。
故选A。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6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6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 如图所示,神舟十五号飞船A、空间站B分别沿逆时针方向绕地球的中心O做匀速圆周运动,周期分别为T1、T2。在某时刻飞船和空间站相距最近,空间站B离地面高度约为400km。下列说法正确的是( )
A. 飞船A和空间站B下一次相距最近需经过时间
B. 飞船A要与空间站B对接,可以向其运动相反方向喷气
C. 飞船A与空间站B对接后的周期大于地球同步卫星的周期
D. 飞船A与空间站B绕地球做匀速圆周运动的轨道半径之比为
【答案】AB
【解析】
【详解】A.设飞船A和空间站B下一次相距最近需经过时间为t,则有
解得
故A正确;
B.飞船A要与空间站B对接,需点火加速,可以向其运动相反方向喷,故B正确;
C.空间站B离地面高度约为400km,根据开普勒第三定律可知飞船A与空间站B对接后的周期小于地球同步卫星的周期,故C错误;
D.根据开普勒第三定律有
解得
飞船A与空间站B绕地球做匀速圆周运动的轨道半径之比为,故D错误;
故选AB。
9. 质量为M、右侧曲面光滑木块静止在光滑的水平地面上,木块右端非常薄,与地面平滑连接。质量为m的小球从静止开始沿木块的曲面下滑,小球起始位置距离地面的高度为h。若。则( )
A. 小球下滑的过程中,木块一直向左加速运动
B. 小球下滑的过程中,小球减少的机械能为mgh
C. 小球滑落至地面时,小球的速度为
D. 小球滑落至地面时,木块的速度为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.小球下滑过程中,木块受到小球的挤压力,压力有水平向左的分量,直到小球滑落至地面,所以木块一直向左加速运动,故A正确;
BCD.小球和木块组成的系统在水平方向上不受外力作用,动量守恒
小球滑落至地面时,根据机械能守恒有
解得
小球下滑的过程中,小球减少的机械能为
故BC错误,D正确。
故选AD。
10. 一列简谐横波在均匀介质中沿x轴正方向传播,a、b、c、d是介质中的质点,时刻的波形图如图中实线所示,此时波刚好传播到b点,时刻的波形图如图中虚线所示,下列说法正确的是( )
A. 该列简谐横波在介质中的传播速度可能为
B. 质点a在时刻离开平衡位置的位移为
C. 质点c在到时间内通过的路程可能为
D. 若波的周期,则在时刻,质点d的势能最大
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.由题意可知波沿x轴的正方向传播,波长为
由波速计算公式可得
当n=3时,波速为25m/s,故A正确;
B.该波的周期为
所以a点的振动方程为
当时
当时
故B正确;
C.该波的周期为
如果质点c在到时间内通过的路程为,则有
解得
代入周期表达式得
解得
由于只能取整数,故C错误;
D.若波的周期,则在时刻,机械波刚好传播到质点d处;在经过2s时间,即时,质点d到达最高点处,此时势能最大,故D正确。
故选ABD。
三、非选择题(共54分)
11. 用如图所示装置来验证动量守恒定律。
(1)实验中,质量为的入射小球A和质量为的被碰小球B的质量关系是_______(填“大于等于”或“小于”)。
(2)碰后小球A对木板的撞击点为图中的__________点,小球B对木板的撞击点为图中的__________点。
(3)当满足关系式____________________时,证明A、B两小球碰撞过程中动量守恒:(用,和图中给的字母表示)
【答案】 ①. 大于 ②. ③. ④.
【解析】
【详解】(1)[1]为防止碰撞过程入射球反弹,入射球的质量应大于被碰球的质量m1大于m2。
(2)[2]小球离开轨道后做平抛运动,设挡板与抛出点之间距离为x,由平抛运动规律,得水平方向
竖直方向
解得
可知小球做平抛运动的初速度越小,下落距离越大,两球碰撞后,入射小球A的速度变小,小于碰撞前入射小球A的速度,小球B速度比碰撞前A速度大,即被碰小球B的速度最大,因此碰撞前小球A的撞击点为点,碰后小球A对木板的撞击点为图中的点。
[3]小球B对木板的撞击点为图中的点。
(3)[4]入射小球A的速度
碰撞后A球的速度
碰撞后B球的速度
两球碰撞过程,以向右为正方向,当满足关系式
证明A、B两小球碰撞过程中系统动量守恒,解得
12. 某同学在做“测定玻璃折射率”的实验时已经画好了部分图线,如图甲,并在入射光线AO上插上大头针、,现需在玻璃砖下表面折射出的光线上插上和大头针,便能确定光在玻璃砖中的折射光线。
(1)确定位置的方法正确的是__________;
A.透过玻璃砖,挡住的像
B.先插上大头针,在靠近玻璃砖一侧挡住的位置
C.透过玻璃砖观察,使挡住、的像
(2)经过多次测量作出(为光线AO对应的折射角)的图像如图乙,玻璃砖的折射率为__________(保留三位有效数字)
(3)若该同学在确定位置时,被旁边同学碰了一下,不小心把位置画的偏左了一些,则测出来的折射率__________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)
(4)该同学突发其想用两块同样的玻璃直角棱镜ABC来做实验,两者的AC面是平行放置的,插针、的连线垂直于AB面,若操作无误,则在图中右边的插针应该是__________。
A. B. C. D.
【答案】 ①. C ②. 1.50 ③. 偏小 ④. C
【解析】
【详解】(1)[1]确定位置的方法正确的是:透过玻璃砖观察,使..挡住、的像,故选C。
(2)[2]光路如图
根据
可知,图像的斜率等于折射率,由图像可知玻璃砖的折射率为
(3)[3]若该同学在确定位置时,被旁边同学碰了一下,不小心把位置画的偏左了一些,则P4P3的连线与bb′的交点偏右,测得的折射角θ2偏大,则根据
可知,测出来的折射率偏小。
(4)[4]光路图如图所示
根据光路图可知,经过P1P2的光线经两块玻璃砖的分界处向下偏转,然后射入右侧玻璃砖后平行射出,所以在图中右边的插针应该是P5P6,故选C。
13. 如图所示,质量M=2kg足够长的木板A,静止在光滑水平地面上.木板上表面左端放置一质量m=1kg的小铁块B(可看成质点),B与A上表面之间的动摩擦因数μ=0.2.从t=0时刻起,用水平向右的恒力F=5N作用在B上,使A、B从静止开始运动,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力.求:
(1)A、B加速度的大小;
(2)0~1s内A、B系统产生的内能.
【答案】(1)=1m/s2,=3m/s2 (2)2J
【解析】
【详解】(1)A、B刚要发生相对滑动,对A有
得
=1 m/s2
对A、B整体有
得
F1 = 3 N < 5N
故A、B发生了相对滑动
对B有
得
=3 m/s2
(2)0~1s内A、B相对位移
A、B系统产生的内能
得
14. 一个半径底面镀银的球冠形玻璃球放置在水平桌面上,横截面如图所示,底面圆的半径是球半径的倍。一条光线从玻璃球冠上表面的M点通过球心O射到球冠的底面N点,该光线与底面的法线PN间的夹角,观测到射出光线的延长线恰好垂直底面且过底面边缘的B点。已知光在真空中的传播速度。
求:
(1)光线射出球冠形玻璃球时的折射角;
(2)光线在球冠形玻璃球中传播的时间。(结果可保留根号)。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)光线的光路图如图所示
球冠底面中心为,连接,则,中,根据几何关系,有
即
由题意知,所以
为等边三角形,设光线在点的折射角为i,折射角
(2)光线在底面发生反射,据反射定理有
由几何关系得
设光线在点的入射角为,则
中,有
根据折射率公式,有
速度为
光线在球冠形玻璃球中传播的时间
解得
15. 如图甲所示,水平面与倾角为的足够长的粗糙斜面在B点平滑衔接,水平面上A点的左边光滑,右边粗糙,物块a、b中间用一根轻质弹簧相接并静止在水平面上,弹簧处于原长,弹簧与物块a用拴扣(质量不计)相连,物块a的质量。质量的物块c静止在水平面上的A点。时对物块a施加水平向右的恒力F,时撤去F,在内两物块的加速度随时间变化的情况如图乙所示。当物块b的速度达到,拔掉拴扣(不影响物块a、b的瞬时速度),使弹簧与物块a瞬时分离,然后撤去弹簧和物块b。物块a继续向右运动一段距离后与物块c发生正碰,碰撞时间极短,碰后物块a恰好停止运动,物块c向右运动一段距离,通过B点沿斜面向上滑动一段距离后速度减小为零,此后物块c沿斜面向下滑动,回到水平面A点的速度为(不考虑与a相碰)。已知弹簧始终处于弹性限度内,物块c通过B点时没有机械能损失,重力加速度取,不计空气阻力,物块a、b、c均可视为质点。求:
(1)拔掉拴扣的瞬间,物块a的速度大小;
(2)物块a与物块c发生正碰时,系统损失的机械能;
(3)物块c从开始运动到斜面最高点时克服摩擦力做的功及物块c沿斜面上滑的最大高度h。
【答案】(1)8m/s;(2)24J;(3)32J,1m
【解析】
【详解】(1)t=0时,弹簧弹力零,对a根据牛顿第二定律可得
t=4s,a、b整体加速度相同,对整体根据牛顿第二定律可得
解得
从t=0到拔掉拴扣的过中,根据动量定理可知
解得
(2)物块a与物块c发生正碰时,由动量守恒得
其中
解得
所以物块a与物块c发生正碰时,系统损失的机械能
解得
(3)物块c向右运动一段距离,通过B点沿斜面向上滑动一段距离后速度减小为零过程中,根据动能定理得
物块c沿斜面向下滑动,恰好回到水平面的A点的过程中,根据动能定理得
解得
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