2023-2024学年河南省南阳市第一中学高三上学期第一次月考试题 物理（解析版）

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南阳一中 2023年秋期高三年级第一次月考物理试题一、选择题（1~8单项选择， 9~12 多项选择， 每题4分， 共48分）1. 如图所示，电动公交车做匀减速直线运动进站，连续经过R、S、T三点，已知ST间的距离是RS的两倍，RS段的平均速度是10m/s，ST段的平均速度是5m/s，则公交车经过T点时的瞬时速度为（   ）  A. 3m/s B. 2m/s C. 1m/s D. 0.5m/s【答案】C【解析】【详解】由题知，电动公交车做匀减速直线运动，且设RS间的距离为x，则根据题意有，联立解得t2= 4t1，vT = vR－10再根据匀变速直线运动速度与时间的关系有vT = vR－a∙5t1则at1= 2m/s其中还有解得vR = 11m/s联立解得vT = 1m/s故选C。 2. 如图所示，倾角为30°的斜面上用铰链连接一轻杆a，轻杆a顶端固定一质量为m的小球（体积可不计），轻绳b跨过斜面顶端的光滑小定滑轮，一端固定在球上，一端用手拉着，保持小球静让，初始时轻绳b在滑轮左侧的部分水平，杆与斜面垂直，缓慢放绳至轻杆水平的过程中，斜面始终静止，滑轮右侧的绳与竖直方向夹角始终不变，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）A. 初始时轻绳上的拉力大小为B. 地面对斜面的摩擦力始终向左且增大C. 铰链对轻杆的支持力一直减小D. 轻绳上的拉力一直减小【答案】B【解析】【详解】A．铰链对轻杆的支持力与滑轮左侧轻绳对球的拉力的合力与小球的重力大小相等、方向相反，初始时有可得轻绳上的拉力大小为A错误；BCD．如图甲所示，设球与轻绳的连接点为A，铰链处为B点，过B点作竖直虚线，虚线与绳的交点设为C，画出力的矢量三角形如图乙所示
 根据几何知识可知三角形与力的三角形相似，则有缓慢放气过程中，减小，不变，增大，则可得增大，增大，滑轮右侧轻绳上的拉力在水平方向的分力一直增大，对整体受力分析可知，地面对斜面的摩擦力始终向左且增大，B正确，CD错误。故选B。3. 利用如图甲所示的电路完成光电效应实验，金属的遏止电压与入射光频率的关系如图乙所示，图乙中、、均已知，电子电荷量用e表示。入射光频率为时，下列说法正确的是（　　）  A. 光电子的最大初动能B. 由图像可求得普朗克常量C. 滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数逐渐增加D. 把电源正负极对调之后，滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一定一直增加【答案】B【解析】【详解】A．依题得，由图乙可得光电子最大初动能为故A错误；B．根据光电效应方程可得其中可得普朗克常量为故B正确；C．图甲中光电管阳极A接电源负极，阴极K接电源正极，其所接电压为反向电压，滑动变阻器滑片P向N端移动，反向电压逐渐增大，电流表示数逐渐减小，当反向电压大于或等于遏止电压时，光电流恒为0，故C错误；D．把电源正负极对调之后，光电管阳极A接电源正极，阴极K接电源负极，其所接电压为正向电压，因单位时间内阴极K发射的光电子数目是一定的，所以随滑动变阻器滑片P向N端移动，所加电压逐渐增大，电流表示数逐渐增大，最后会达到一个饱和值，之后电流表示数保持不变，故D错误。故选B。4. 如图（a）所示，物块从倾角为37°的斜面顶端自由滑至底端，全程平均速度 随时间的关系如图（b）。物块下滑过程中斜面保持静止，那么（　　）A. 物块下滑过程的加速度为1m/s2B. 斜面长度为4mC. 物块和斜面之间的动摩擦因数为0.5D. 水平地面对斜面摩擦力方向水平向左【答案】C【解析】【详解】A．由图像可得关系式结合图像截距和斜率，可得v0=1m/s所以物块下滑过程的加速度为，故A错误；B．物块从倾角为37°的斜面顶端自由滑至底端，2s末速度为
 则斜面长度为故B错误；C．由牛顿第二定律，得故C正确；D．物块和斜面看作整体，整体受到重力、支持力、地面的摩擦力，又因为整体有水平向右的分加速度，所以水平地面对斜面摩擦力方向水平向右，故D错误。故选C。5. 从地面上以初速度2v0竖直上抛物体A，相隔时间△t以后再以初速度v0从同一地点竖直上抛物体B，不计空气阻力。以下说法正确的是（　　）A. 物体A、B可能在物体A上升过程中相遇B. 要使物体A、B相遇需要满足条件C. 要使物体A、B相遇需要满足条件D. 要使物体A、B相遇需要满足条件【答案】B【解析】【详解】A．A物体上升时，A的初速度大于B的初速度，且A先抛出，所以A的位移大于B的位移，不可能在A上升的过程中相遇，故A错误；BCD．A在空中的总时间为：B在空中的总时间为：要使A、B能在空中相遇：可得：故B正确，CD错误。故选B。6. 电梯“对重”的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中使轿厢与“对重”的重量保持在限额之内，保证电梯的牵引传动正常。如图1所示，驱动装置带动钢丝绳使轿厢和“对重”在竖直方向运动。当轿厢从顶楼向下运动时，v—t图像如图2所示，下列说法正确的是（   ）  A. 在0 ~ t1时间内，轿厢先失重后超重状态B. 在0 ~ t1时间内，钢丝绳对轿厢的拉力先增大后减小C. 在t2 ~ t3时间内，“对重”处于失重状态D. 在t1 ~ t2时间内，钢丝绳对轿厢的拉力大小等于钢丝绳对“对重”的拉力大小【答案】C【解析】【详解】A．由图可知在0 ~ t1时间内，轿厢从顶楼向下做加速运动，加速度方向向下，轿厢处于失重状态，故A错误；B．根据v—t图像的斜率表示加速度可知，在0 ~ t1时间内轿厢的加速度先增大后减小，且加速度向下，则由mg－F = ma可知，钢丝绳对轿厢拉力先减小后增大，故B错误；C．在t2 ~ t3时间内，“对重”向上做减速运动，加速度方向向下，“对重”处于失重状态，故C正确；D．在t1 ~ t2时间内，轿厢虽然做匀速运动，轿厢与“对重”的重量不相等，因为中间有驱动电机在调控，钢丝绳对轿厢的拉力大小不等于钢丝绳对“对重”的拉力大小，故D错误。故选C。7. 如图所示，物体置于水平传送带上，物体两边安装了固定光滑的水平杆 A、B 限制物体只能在其间运动。已知物体质量为m，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体在水平拉力F的作用下以恒定速度 v0匀速运动。传送带向右运动，其速度大小可改变，则下列说法正确的是（　　）  A. 物体所受摩擦力与传送带速度无关B. 传动带速度越大， 所需拉力越大C. 物体对水平杆B有压力D. 当传送带速度为v时，拉力的大小 【答案】D【解析】【详解】ABD．物体相对于传送带的速度大小为其方向与v0夹角设为θ，则摩擦力方向与物体相对速度方向相反，大小f=μmg由平衡条件得拉力可知传送带的速度越大，所需拉力F越小，故AB错误，D正确；C．A杆受到的压力为B杆不受压力，故C错误。故选D。8. 某同学用手机的频闪功能拍摄一小球在倾角为30°斜面上的运动情况，如图是运动模型简化图，频闪时间间隔为T，小球从斜面底端开始向上运动，在斜面上依次经过A、B、C、D、E点，各段距离之比为xAB：xBC：xCD：xDE = 6：2：1：3，小球在运动过程中所受阻力大小不变。以下说法正确的是（   ）  A. 小球在图中C点的速度向上B. 若小球向上经过A点时的速度为v0，则向上经过B点的速度为0.8v0C. 小球所受阻力和重力大小之比为3：1D. 若实际尺寸与照片尺寸之比为k，用刻度尺测得照片中CE长L，则过E点的速度大小为【答案】D【解析】【详解】A．由于xCD：xDE = 1：3，xAB：xBC = 3：1则可知小球在图中C点的速度为0，故A错误；B．若小球向上经过A点时速度为v0，则A到C根据逆向思维法有v0 = a∙2T则B到C再根据逆向思维法有vB = aT可知vB = 0.5v0故B错误；C．由于加速度无法解出，则无法得出小球所受阻力和重力大小比例关系，故C错误；D．从C到E有解得故D正确。故选D。9. 如图所示，质量为M、倾角为30°的斜面体置于水平地面上，一轻绳绕过两个轻质滑轮连接着固定点P和物体B，两滑轮之间的轻绳始终与斜面平行，物体A、B的质量分别为m、2m，A与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，将A、B由静止释放，在B下降的过程中（物体A未碰到滑轮），斜面体静止不动。下列说法正确的是（   ）  A. 轻绳对P点的拉力大小为B. 物体A的加速度大小为C. 地面对斜面体的摩擦力大小为D. 地面对斜面体的支持力大小为Mg＋2mg【答案】A【解析】【详解】AB．由于相同时间内物体B通过的位移是物体A通过的位移的两倍，则物体B的加速度是物体A的加速度的两倍；设物体A的加速度为a，则B的加速度为2a；设物体A、B释放瞬间，轻绳的拉力为T，根据牛顿第二定律得代入数据，联立解得故A正确、故B错误；C．物体B下降过程中，对斜面体、A、B整体，水平方向根据牛顿第二定律得解得地面对斜面体的摩擦力为故C错误；D．物体B下降过程中，对斜面体、A、B整体，在竖直方向根据牛顿第二定律得解得地面对斜面体的支持力为故D错误。故选A。10. 如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为θ，以速度v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，则下列选项中能客观地反映小木块的受力和运动情况的是（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】BCD【解析】【详解】当小木块速度小于传送带的速度时，小木块相对于传送带向上滑动，受到沿传送带向下的摩擦力，其加速度a＝gsin θ＋μgcos θ因传送带足够长，当小木块与传送带速度相等后，若μ＞tan θ，则Ff＝mgsin θ＜μmgcos θ摩擦力方向沿传送带向上，为静摩擦力，大小变小，小木块将随传送带一起匀速向下运动，若μ＜tan θ，则小木块将以a′＝gsin θ－μgcos θ的加速度向下加速运动，加速度减小，摩擦力大小不变，方向沿传送带向上。故选BCD。11. 如图所示，一弹簧一端固定在倾角为θ＝37°的光滑固定斜面的底端，另一端拴住质量为的物体P，Q为一质量为的物体，弹簧的质量不计，劲度系数k＝600 N/m，系统处于静止状态。现给物体Q施加一个方向沿斜面向上的力F，使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动，已知在前0.2 s时间内，F为变力，0.2 s以后F为恒力，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2.下列说法正确的是（　　）  A. 开始运动时拉力最大，分离时拉力最小B. 0.2 s时刻两物体分离，此时P、Q之间的弹力为零且加速度大小相等C. 0.2 s时刻两物体分离时，弹簧的压缩量为D. 物体Q从静止开始沿斜面向上做匀加速运动的加速度大小【答案】BCD【解析】【详解】A．对两物体受力分析知，开始运动时拉力最小，分离时拉力最大，则开始时拉力分离时对Q应用牛顿第二定律得Fmax－mQgsin θ＝mQa解得分离时拉力故A错误；BCD．前0.2 s时间内F为变力，之后为恒力，则0.2 s时刻两物体分离，此时P、Q之间的弹力为零且加速度大小相等，设此时弹簧的压缩量为x1，对物体P，由牛顿第二定律得前0.2 s时间内两物体的位移又未加拉力时平衡时联立解得故BCD正确。故选BCD。12. 一质量为的物块恰好能沿倾角为的足够长斜面匀速下滑。物块在沿斜面匀速下滑的过程中，在竖直平面内给物块一外力，与水平方向的夹角为，斜面始终处于静止状态，如图所示。已知重力加速度为，下列说法正确的是（　　）   A. 若，物块沿斜面下滑过程中，地面对斜面的摩擦力水平向左B. 若，物块沿斜面下滑过程中，地面对斜面的摩擦力为零C. 若，物块仍沿斜面匀速下滑D. 若推着物块沿斜面匀速上滑，则的最小值为【答案】BC【解析】【详解】ABC．未加F时，物块匀速下滑，受力平衡，物块受到重力、支持力和摩擦力的作用，由平衡条件得解得物块与斜面间的动摩擦因数物块匀速下滑过程中，整体水平方向受力平衡，则地面对斜面的摩擦力为零；若，对物块施加一个水平方向的力，物块下滑过程中对斜面压力和摩擦力成比例增加，即物块对斜面的作用力方向没有变，则地面对斜面的摩擦力仍为零；若，对物体施加一个垂直于斜面方向的力F，物块下滑过程中，对斜面的压力增加F、摩擦力增加，如图所示  根据几何关系可知故此时物块对斜面的作用力方向仍向下，地面对斜面的摩擦力为零，在竖直平面内给物块一任意方向的外力F，此力F可以分解为垂直于斜面方向的力和沿斜面方向的力，而这两个分力对斜面的摩擦力均为零，所以无论施加什么方向的力，在B停止运动前，地面对斜面的摩擦力为零，物块仍沿斜面匀速下滑，故A错误，BC正确；D．若推着物块沿斜面匀速上滑，设F与斜面夹角，根据平衡条件得解得所以故D错误。故选BC。二、实验题（每空2分， 共20分）13. 如图甲所示，是“探究力的平行四边形定则”的实验，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳套的结点，OB和OC为细绳套，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。（1）下列哪一个选项是不必要的实验要求_______ 。（请填写选项前对应的字母）A．两个弹簧秤的夹角适当大些B．弹簧秤应在使用前校零C．拉线方向应与木板平面平行D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点在同一位置（2）本实验采用的科学方法是_______。A．理想实验法    B．等效替代法    C．控制变量法    D．建立物理模型法（3）图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是_______。（4）如图丙所示，在探究“共点力合成”的实验中，橡皮条一端固定于P点，另一端连接两个弹簧秤，分别用F1与F2拉两个弹簧秤，将结点拉至O点。现让F2大小增大，方向不变，要使结点仍位于O点，则F1的大小及图中β（β>90°）角的变化可能是______。A．增大F1的同时增大β角    B．减小F1的同时减小β角C．增大F1的同时减小β角    D．减小F1的同时增大β角【答案】    ①. D    ②. B    ③.     ④. BC【解析】【详解】（1）[1]ABC．此实验中，两个弹簧秤的夹角适当大些；弹簧秤应在使用前校零，以减少读数的误差；拉线方向应与木板平面平行，以减小实验误差，故ABC正确，不符题意；D．改变拉力，进行多次实验，每次没必要要使O点在同一位置，选项D错误，符合题意；故选D（2）[2]合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的等效替代法；故选B。（3）[3]F是通过作图的方法得到合力的理论值，而是通过一个弹簧称沿AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O点，使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧称的拉力效果相同，测量出的合力。故方向一定沿AO方向的是。（4）[4]AD．根据力的平行四边形定则可知，让F2大小增大，方向不变，β角不可能增大，故AD错误．B．根据题意，由力的平行四边形定则得出如下图1所示由此可知减小F1的同时减小β角可以实现题意要求，故B正确；C．同理根据由力的平行四边形定则得出如下图2所示由此可知增大F1的同时减小β角可以实现题意要求，故C正确；故选BC。14. 某同学设计了如下方案研究质量一定时加速度与合外力的关系，实验装置如图甲所示。  （1）实验时，需要进行的操作是___________。A．平衡摩擦力时应不挂砂桶B．用天平测出砂和砂桶的质量C．小车靠近打点计时器、先接通电源，再释放小车D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车（含滑轮）的质量（2）保持小车（含滑轮）的质量不变，改变砂桶中砂的质量、记录多组传感器的读数和对应纸带的加速度的数值，绘制出如图乙所示的图像，实验小组仔细分析图像，得出了实验所用小车（含滑轮）的质重为___________。  （3）该同学根据测量数据做出如图乙所示的图线没经过原点，该同学做实验时存在的问题是___________【答案】    ①. AC##CA    ②. 1kg    ③. 未完全平衡摩擦力【解析】【详解】（1）[1]平衡摩擦力时，应满足公式所以应不挂重物小车受到的因此不需要测出砂桶和砂的质量，也不需要满足远远小于，实验时应使小车靠近打点计时器、先接通电源，再释放小车；故选AC。（2）[2]根据公式得图像得斜率则（3）[3]根据牛顿第二定律有可知图像末未过原点是因为未完全平衡摩擦力三、计算题（共42分）15. 某种透明材料制成的半球壳，外径是内径的两倍，过球心O的截面如图所示，A是外球面上的点，AO是半球壳的对称轴。一单色光在图示截面内从A点射入，当入射角i=45°时折射光恰与内球面相切于B点。（i）求透明材料对该光的折射率；（ii）要使从A点入射光的折射光能从内球面射出半球壳，求光在A点入射角应满足的条件。【答案】（i）；（ii）i<30°【解析】【详解】（i）当入射角i=45°时，设折射角为r，透明材料对该光的折射率为n，ΔABO为直角三角形，则解得r=30°（ii）光在A点入射角为i′时，设折射角为r′，折射光射到内球面上的D点刚好发生全反射，则折射光完全不能从内球面射出半球壳，折射光在内球面的入射角等于临界角为C，如图所示，在ΔADO中，由正弦定理有解得解得i′=30°要使从A点射入光的折射光能从内球面射出半球壳，则光在A点入射角i应满足：i<30°16. 如图所示，两根直木棍AB和CD相互平行，斜靠在竖直墙壁上固定不动。一个半径R=5cm、质量m=20kg的水泥圆筒从木棍的上部恰好能匀速滑下，已知两木棍间距d=8cm，与水平面的夹角α=37°。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2）。（1）两根直木棍对水泥圆筒弹力的合力及摩擦力的合力的大小；（2）每根直木棍与水泥桶间的动摩擦因数；（3）将水泥圆筒沿直木棍匀速向上拉动，所需最小拉力?（sin74°=0.96）【答案】（1）160N，120N；（2）0.45；（3）192N【解析】【详解】（1）从右侧视角分析，在沿斜坡方向根据平衡条件垂直于斜坡方向有（2）由底部沿木棍向上看，受力关系如图所示图中θ角满足解得；根据平衡条件有解得又因为每根木棍的摩擦力所以动摩擦因数（3）从右侧视角受力分析，如图所示因木棍提供的支持力合成为，摩擦力合成为故这两个力的合力方向固定，图中β角满足故现问题变为“物体受重力、木棍提供的力和拉力三力平衡，拉力最小值为多少”，根据力学平衡的矢量三角形得解得17. 如图所示，两端开口的导热汽缸竖直固定放置，A、B两活塞由一根长为2L的轻质细杆连接，活塞之间封闭着一定质量的理想气体。A、B两活塞的质量分别为m、2m，横截面积分别为S、3S，当缸内气体温度为T0时系统处于平衡状态，此时A、B两活塞到汽缸连接处的距离分别为1.5L、0.5L。  已知两活塞均可在汽缸内无摩擦滑动且密封良好，大气压强为p0，重 力加速度为g。（1）求此时缸内封闭气体的压强；（2）现使缸内气体的温度缓慢降低到，求缸内封闭气体的压强 。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）对活塞A、B整体分析有解得（2）由理想气体状态方程分析可知，当温度缓慢降低时，气体体积将缓慢减小，即活塞将缓慢上移，令活塞B刚刚上移到与最上端与汽缸没有挤压时温度为T1，此过程，气体压强一定，则有解得表明，当缸内气体的温度缓慢降低到时，活塞B与汽缸发生了挤压，根据理想气体状态方程有解得18. 如图所示，一倾角的足够长斜面体固定于地面上，斜面体上有一质量为的木板，时刻另一质量为的木块（可视为质点）以初速度从木板下端沿斜面体向上冲上木板，同时给木板施加一个沿斜面体向上的拉力，使木板从静止开始运动。当时撤去拉力F，已知木板和木块间动摩擦因数，，木板和斜面体间动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取，，求：（1）木块和木板速度相等之前各自的加速度；（2）若要求木块不从木板的上端冲出，木板至少为多长？【答案】（1），方向沿斜面向下，，方向沿斜面向上；（2）【解析】【详解】（1）设二者共速前木块和长木板的加速度大小分别为和，木块和长木板受力分析如图甲、乙所示，用牛顿运动定律可得解得，方向沿斜面向下；，方向沿斜面向上（2）设木块和长木板达到共速所用时间，则有解得  假设木块、木板在力F撤去能保持相对静止，则对木块和木板组成整体有解得当木块受到向下的摩擦力达到最大静摩擦力（大小等于滑动摩擦力）时，加速度最大，其加速度大小为，，假设不成立，木块相对木板继续发生相对运动。木块继续沿斜面向上运动，所以其加速度仍然为，方向沿斜面向下。设此过程长木板加速度大小为，受力分析如图丙所示，则有解得由于，长木板速度先减到零，木块继续上滑，假设此过程中长木板静止在斜面上，受到斜面的静摩擦力为f，则有因为，故假设成立，木板静止在斜面上，直到木块上滑过程中速度减为零。在木块和长木板速度减为零过程中的图像如图丁所示，设木块的位移为，长木板在加速过程和减速过程的位移为和，由运动学公式可得：解得