湖北省武汉市第二中学2023-2024学年高三上学期10月月考物理试题 Word版含解析

这是一份湖北省武汉市第二中学2023-2024学年高三上学期10月月考物理试题 Word版含解析，共58页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
考试时间：2023年10月8日8：00—9：15
试卷满分：100分
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 在Q点沿水平方向，对着一斜面抛出质量相等的a、b两个小球，小球的轨迹如图所示，忽略空气阻力，则两小球从抛出至落到斜面过程，下列说法正确的是（ ）
A. a球的运动时间大于b球运动时间
B. a球的初速度小于b球初速度
C. a球动量的增加量小于b球动量的增加量
D. a球动能的增加量大于b球动能的增加量
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据
解得
根据图形可知，a球竖直分位移小于b球竖直分位移，则a球的运动时间小于b球运动时间，A错误；
B．根据
结合上述解得
根据图形可知，a球竖直分位移小于b球竖直分位移，a球水平分位移小于b球水平分位移，则a球的初速度大于b球初速度，B错误；
C．根据动量定理有
根据上述，a球的运动时间小于b球运动时间，则a球动量的增加量小于b球动量的增加量，C正确；
D．根据动能定理有
由于a球竖直分位移小于b球竖直分位移，则a球动能的增加量小于b球动能的增加量，D错误。
故选C。
2. 小明同学乘坐汽车，观测到做匀加速直线运动的汽车（可视为质点）连续通过A、B、C、D四个位置，且通过AB、BC、CD段的时间分别为t、2t、3t，AB段、CD段的长度分别为L、6L，则汽车通过C点时的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由题意知汽车在AB段中间时刻的瞬时速度等于其在AB段的平均速度，即
汽车在CD段中间时刻的瞬时速度等于其在CD段的平均速度，即
又
解得
又
解得
故选D。
3. 如图甲所示，质量为m的小球与轻绳一端相连，绕另一端点O在竖直平面内做圆周运动，圆周运动半径为R，重力加速度为g，忽略一切阻力的影响。现测得绳子对小球的拉力T随时间变化的图线如图乙所示，则（ ）
A.
B. 时刻小球在与O点等高的位置
C. 时刻小球的速度大小为
D. 时刻小球的速度恰好为零
【答案】B
【解析】
【详解】AB．根据图像可知，0时刻在最高点，t1时刻轻绳位于水平方向，t2时刻小球到达最低点，因为小球在竖直平面内做圆周运动，速度大小在变，所以，故A错误B正确；
C．t2时刻小球到达最低点，由重力与绳子拉力的合力提供向心力，则有
解得
故C错误；
D．t4时刻小球到达最高点，由图知，绳的拉力为0，由重力提供向心力，则有
得
故D错误。
故选B。
4. 如图所示，一倾角为的斜面体放置在水平地面上，其上表面光滑、下表面粗糙。用一轻绳跨过定滑轮拉动一质量为的小球（保持水平），在与小球相连的细绳变为竖直方向过程中，可使小球沿斜面向上做一段匀速运动。斜面体一直静止在水平地面上，不计滑轮与绳子之间的摩擦。则在小球做匀速运动过程中，下列说法中正确的是（ ）
A. 外力一直变小
B. 小球受到时的支持力一直变小
C. 斜面体受到地面的支持力先增大后减小
D. 此过程中斜面体受到地面的摩擦力方向水平向右且变大
【答案】B
【解析】
【详解】AB．设细绳与斜面的夹角为，则当小球匀速运动时，根据平衡条件可得
由于逐渐增大，逐渐减小，则外力逐渐变大，又逐渐增大，则小球受到时的支持力逐渐变小，故A错误，B正确；
CD．以斜面为对象，设小球对斜面的压力为，根据平衡条件可得
由于小球受到时的支持力逐渐变小，则小球对斜面的压力为逐渐变小，可知斜面体受到地面的支持力逐渐变小，斜面体受到地面的摩擦力逐渐减小，方向向左，故CD错误。
故选B
5. 两个完全相同的小球A、B用长度均为L的细线悬于天花板上，如图所示。若将A从图示位置由静止释放，则B球被碰后第一次速度为零时距离最低点的高度可能是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】小球A从释放到最低点，由动能定理可知
解得
若A与B发生完全弹性碰撞，由能量守恒定律和动量守恒定律可知两者交换速度，即
B上升过程中由动能定理可知
解得
若A与B发生完全非弹性碰撞即AB粘在一起，由动量守恒定律可知
解得
在AB上升过程中，由动能定理可知
解得
所以B球上升的高度
高度可能是。
故选B。
6. 如图所示，质量分别为1kg、2kg的两物块A、B紧贴（不粘连）放在光滑水平地面上。时，水平推力和拉力分别作用于A、B上，其中F1=(10-2t）（N），F2=4t（N）。下列说法正确的是（ ）

A. 5s时两物块A、B分离
B. 分离时物块A速度为
C. 物块A的最大速度为
D. 物块A速度最大时，两物块B、A速度之差为
【答案】D
【解析】
【详解】A．由牛顿第二定律可知，分离前整体有
物块A有
分离条件是，可得时分离，故A错误；
B．分离时，分离后再经，即时减小到0.由牛顿第二定律可得分离前整体的加速度
分离后A的加速度
分离后B加速度
根据以上分析画出两物块运动的图像。

由图像可得，分离时A的速度
故B错误
C．当时A的速度最大为
故C错误；
D．A物块速度最大时，B、A两物块速度之差为
故D正确；
故选D。
7. 如图所示，质量均为m的物块A和B用不可伸长的轻绳连接，A放在倾角为θ的固定光滑斜面上，而B能沿光滑竖直杆上下滑动，杆和滑轮中心间的距离为L，物块B从与滑轮等高处由静止开始下落，斜面与杆足够长，重力加速度为g。在物块B下落到绳与水平方向的夹角为θ的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 物块B下落过程中机械能守恒
B. 物块B的重力势能减少量为mgLsinθ
C. 物块A的速度大于物块B的速度
D. 物块B的末速度为
【答案】D
【解析】
【详解】B．物块B的重力势能减小量为
故B错误；
C．将物块B的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，有
可知物块A的速度小于物块B的速度，故C错误；
D．根据机械能守恒，有
解得
故D正确；
A．绳的拉力对B做负功，故B机械能不守恒，故A错误。
故选D。
8. 如图，波源O产生的简谐横波沿x轴正方向传播，P是处的质点、Q是处的质点，在时振动恰好传播到P点，形成的波的图形为图中的实线；在时振动恰好传播到Q点，形成的波的图形为图中的虚线，则（ ）

A. 该波的波速等于2m/s
B. 波源开始振动的方向沿y轴正方向
C. 在时Q点速度等于零
D. Q点的振动方向和P点始终相反
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由题知，在时振动恰好传播到P点，形成波的图形为图中的实线，在时振动恰好传播到Q点，形成波的图形为图中的虚线，则
A正确；
B．由题知，在时振动恰好传播到P点，则根据同侧法可知P点起振方向沿y轴负方向，则波源开始振动的方向沿y轴负方向，B错误；
C．根据题图可知
λ=0.4m
则该波的周期
且由题知，在时振动恰好传播到Q点，则再经过0.4s，即再经过2T刚好为0.7s，则Q点回到平衡位置且沿y轴负方向振动，此时速度最大，C错误；
D．P，Q间距离
则Q点的振动方向和P点始终相反，D正确。
故选AD。
9. 如图所示为发射某卫星的情景图，该卫星发射后，先在椭圆轨道Ⅰ上运动，卫星在椭圆轨道Ⅰ的近地点A的加速度为，线速度为，A点到地心的距离为，远地点到地心的距离为，卫星在椭圆轨道的远地点变轨进入圆轨道Ⅱ，卫星质量为，则下列判断正确的是（ ）
A. 卫星在轨道Ⅱ上运行的加速度大小为
B. 卫星在轨道Ⅱ上运行的线速度大小为
C. 卫星在轨道Ⅱ上运行周期为在轨道Ⅰ上运行周期的倍
D. 卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ发动机需要做的功为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．设卫星在轨道Ⅱ上的加速度为，线速度为，由得
故A错误；
B．设卫星在轨道Ⅱ上的线速度为，由
解得
故B正确；
C．由开普勒第三定律有
解得
故C错误；
D．设卫星在椭圆轨道远地点的速度为，则
解得
卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ发动机需要做的功为
故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，光滑水平地面上停放着一辆质量为2m的小车，小车的四分之一圆弧轨道在最低点B与水平轨道相切，圆弧轨道表面光滑，半径为R，水平轨道表面粗糙。在小车的右端固定一个轻弹簧，弹簧的原长小于水平轨道的长度。一个质量为m的小球从圆弧轨道与圆心等高的A点开始自由滑下，经B到达水平轨道，压缩弹簧后被弹回并恰好相对于小车静止在B点，重力加速度大小为g，下列说法不正确的是（ ）

A. 小球、小车及弹簧组成的系统动量守恒，机械能不守恒
B. 小球第一次到达B点时对小车的压力
C. 弹簧具有的最大弹性势能为
D. 从开始到弹簧具有最大弹性势能时，摩擦生热
【答案】AB
【解析】
【详解】A．小球、小车及弹簧组成的系统由于克服阻力做功，机械能不守恒，水平方向外力为零，水平方向动量守恒，但竖直方向合力不为零，系统动量不守恒，故A错误，符合题意；
B．将小车和小球、弹簧当成一个系统，在运动过程中，系统的水平动量守恒，取向右为正
，
小球第一次到达B点时
解得
根据牛顿第三定律，对小车的压力，故B错误，符合题意；
CD．弹簧具有的最大弹性势能时，系统共速
解得
根据能量守恒，设克服阻力做功为
压缩弹簧后被弹回并恰好相对于小车静止在B点，可知
最终共速为0，根据能量守恒
解得
故CD正确，不符合题意。
故选AB。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 某同学用图a所示装置测定重力加速度。小球上安装有挡光部件，光电门安装在小球平衡位置正下方。

（1）用螺旋测微器测量挡光部件的挡光宽度d，其读数如图b，则d=___________mm；
（2）让单摆做简谐运动并开启传感器的计数模式，当光电门第一次被遮挡时计数器计数为1并同时开始计时，以后光电门被遮挡一次计数增加1，若计数器计数为N时，单摆运动时间为t，则该单摆的周期T=___________；
（3）摆线长度大约80cm，该同学只有一把测量范围为30cm的刻度尺，于是他在细线上标记一点A，使得悬点O到A点间的细线长度为30cm，如图c所示。现保持A点以下的细线长度不变，通过改变OA间细线长度l以改变摆长，并测出单摆做简谐运动对应的周期T。实验中测得了多组数据并绘制了T2-l图像，求得图像斜率为k，由此可知当地重力加速度g=___________。
【答案】 ①. 2.330~2.332 ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以图中测得挡光宽度为
（2）[2]由题意可知
解得
（3）[3]设A点以下的细线长度为l0，根据单摆周期公式得
化简得
T2-l图像的斜率为k，则
解得
12. 学校某物理实验小组用如图1所示的实验装置来验证“当物体的质量一定时，加速度与所受合外力成正比”的实验。

（1）实验时，下列操作中正确的是_________
A．用天平测出砂和砂桶的质量
B．小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源
C．平衡摩擦力时，将无滑轮端适当垫高，并在小车前端连接轻绳且悬挂砂桶
D．平衡摩擦力时，将无滑轮端适当垫高，并在小车后端连纸带且穿过打点计时器，但前端不需要连接轻绳、悬挂砂桶
（2）在实验过程中，向砂桶内加砂时，_______（填“需要”或“不需要”）保证砂和砂桶的总质量远小于小车的总质量。
（3）如图2所示是实验中选择的一条合适的纸带（纸带上相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出），已知打点计时器的打点频率为，该小车的加速度________。
（4）若保持小车的质量不变，改变砂桶中砂的质量，记录多组拉力传感器的示数和对应纸带求出的加速度的数值，并根据这些数据，绘制出如图3所示的图像，分析此图像不过原点的原因可能是_______，实验小组仔细分析图像，得出了实验所用小车的质量为________。
【答案】 ①. D ②. 不需要 ③. 0.20 ④. 平衡摩擦力过度 ⑤. 1.0
【解析】
【详解】（1）[1]A．因有拉力传感器，则不需要用天平测出砂和砂桶的质量，选项A错误；
B．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，选项B错误；
CD．平衡摩擦力时，将无滑轮端适当垫高，并小车后端连纸带且穿过打点计时器，但前端不需要连接轻绳、悬挂砂桶，选项C错误，D正确。
故选D。
（2）[2]因有拉力传感器可测出拉力，则在实验过程中，向砂桶内加砂时，不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的总质量。
（3）[3]纸带上相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出，则T=0.1s，该小车的加速度
（4）[4]由图像可知，当拉力为零时小车就已经有了加速度，可知原因是木板抬得过高，平衡摩擦力过度；
（5）[5]由于
2F=Ma
可得
则
解得
M=1.0kg
13. 无人机因具有机动性能好，生存能力强，无人员伤亡风险，使用方便等优点在生产生活中有广泛应用。我国林业部门将无人机运用于森林防火工作中，如图所示，某架无人机执行火情察看任务，悬停在目标正上方且距目标高度为H1=205m处，t=0时刻，它以加速度a1=6m/s2竖直向下匀加速运动距离h1=75m后，立即向下做匀减速直线运动直至速度为零，重新悬停在距目标高度为H2=70m的空中，然后进行拍照。重力加速度大小取10m/s2，求：
（1）无人机从t=0时刻到重新悬停在距目标高度为H2=70m处的总时间t；
（2）若无人机在距目标高度为H2=70m处悬停时动力系统发生故障，自由下落2s后恢复动力，要使其不落地，恢复升力时的最小加速度大小a2。
【答案】（1）9s；（2）4m/s2
【解析】
【详解】（1）设无人机下降过程最大速度为v，向下加速时间为t1，减速时间为t2，则由匀变速直线运动规律有
联立解得
（2）无人机自由下落2s末的速度为
2s内向下运动的位移为
设其向下减速的加速度大小为a2时，恰好到达地面前瞬间速度为零，则
代入数据可解得
14. 如图，一个质量为的小球以某一初速度从P点水平抛出，恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧（不计空气阻力，进入圆弧瞬间速度大小不变）。已知圆弧的半径，，B点和C点分别为圆弧的最低点和最高点，小球到达A点时的位置与P点间的水平距离为，求：
（1）小球做平抛运动的初速度大小；
（2）若小球恰好能过C点，且轨道的B点和C点受到小球的压力之差为，求小球运动到B点时的速度大小；
（3）根据第（2）问，请分析小球最终能否落到与B点等高的水平面，若能，求出落地点与P点的水平距离 ；若不能，请说明原因。
【答案】（1）；（2） ；（3）能；
【解析】
【详解】（1）小球到A点的速度如图所示
分解速度
平抛水平方向
联立解得
（2）小球恰好过C点， 则在C点小球对轨道的压力为0，根据牛顿第三定律，小球受到的支持力等于小球对轨道的压力大小，根据题意有
FB-FC=6mg
在B点有
代入数据解得
（3）小球恰好过C点，则
若能到达与A点等高平面，则
则小球能到达与B点等高的水平面，此时小球的水平射程
落地点与P点的水平距离
15. 如图所示，是一倾角为且逆时针转动的传送带，其长度，运行速度。传送带的A端与一平台相连，B端通过一小段圆弧（长度不计）与一足够长的水平轨道CD相连，CD右侧与一足够高的曲面DE相连。在CD轨道上固定有两个小物块a、b，质量分别为0.1kg和0.2kg，两者之间有一被压缩的轻质弹簧，弹簧与物块a拴接。某时刻将弹簧释放，使物块a、b瞬间分离，每次在物块b离开水平面CD后都在其原位置再放置一个与物块b完全相同的物块。已知物块b与传送带间的动摩擦因数，其余各段均光滑，所有的碰撞都发生在平面CD上，取，，。
（1）若弹簧的弹性势能为，求释放弹簧后小物块a、b的速度大小。
（2）改变弹簧的弹性势能，若要使小物块b能运动到左侧平台，求小物块b在传送带B端的最小速度。
（3）若弹簧的弹性势能为，求最多有几个物块能滑上左侧平台。
【答案】（1），；（2）；（3）4个
【解析】
【详解】（1）根据题意，设释放弹簧后小物块a、b的速度大小分别为、，由动量守恒定律和能量守恒定律有
解得
，
（2）若小物块b在传送带B端的速度，则由牛顿第二定律有
设恰好能运动到端时，物块在端速度最小，由公式有
解得
假设不成立，即物块b在传送带B端的速度不能小于，若小物块b在传送带B端的速度，由牛顿第二定律有
当速度减小到时，物块减速的加速度变回，设恰好能运动到端时，物块在端速度最小，由公式有
联立解得
符合假设，则改变弹簧的弹性势能，使小物块b能运动到左侧平台小物块b在传送带B端的最小速度为。
（3）由（2）分析可知只要小物块碰撞后的速度，就可以滑上左侧平台，由于其余各段均光滑，可知，小物块返回后的速度大小不变，向左为正方向，由动量定律和能量守恒定律有
解得
同理可知，第二次碰撞后
第三次碰撞后
第四次碰撞后