2023-2024学年浙江省杭州市等4地5校高二（上）月考物理试卷（12月）（含解析）

这是一份2023-2024学年浙江省杭州市等4地5校高二（上）月考物理试卷（12月）（含解析），共33页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题，综合题等内容，欢迎下载使用。
1.下列物理量的单位用国际单位制的基本单位描述，且描述正确的是( )
A. 动摩擦因数μ的单位是kg/s2
B. 万有引力常量G的单位是m2/(kg⋅s2)
C. 弹簧劲度系数k的单位是N/m
D. 静电力常量k的单位是kg⋅m3/(s4⋅A2)
2.近年来，多地开展文明城市创建工作，不断提升城市文明程度和市民文明素养，而礼让斑马线，已成为城市一道亮丽的风景线。图示为一辆小汽车以10m/s的速度匀速驶向路口，当行驶至车头距路口斑马线15m处时，司机发现有一小女孩正横穿马路，司机从发现女孩到停车用时3s，在这3s内，汽车运动的v−t图像如图所示，下列说法正确的是( )
A. 小车刹车时的加速度为−103m/s2
B. 小车3s内的平均速度为5m/s
C. 3s末该汽车的车头刚好停在斑马线前
D. 司机至少应提前0.5s刹车才能在斑马线前停下
3.水平地面上有两位同学正在进行拔河比赛，比赛过程中左侧绳子始终略低于右侧，绳子的质量可忽略，如图所示。按规定谁先把对方拉过两者中间位置算谁胜，则下列说法正确的是( )
A. 左侧同学拉绳的力和右侧同学拉绳的力是一对相互作用力
B. 若地面光滑，两位同学一定同时到达中间位置
C. 若两位同学质量相等，双脚和地面间的动摩擦因数也相同，左侧同学先到达中间位置
D. 若两位同学质量相等，双脚和地面间的动摩擦因数也相同，右侧同学先到达中间位置
4.2022年10月9日7时43分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号运载火箭，成功将先进天基太阳天文台“夸父一号”卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。该卫星设计寿命4年，运行在距离地面约720千米的太阳同步晨昏轨道。根据以上信息，可推断( )
A. 火箭的发射速度应介于7.9km/s至11.2km/s之间
B. 该卫星绕地球运行的速度一定比地球同步卫星小
C. 该卫星绕地球一圈的时间等于地球的自转周期
D. 该卫星的机械能一定比地球同步卫星大
5.2022年10月1日，女篮世界杯在澳大利亚悉尼落下帷幕，中国女篮一路过关斩将，最终取得平历史最佳战绩的世界杯亚军。图甲为9号运动员突破对方防守正在投篮时的情景，物理模型见图乙。假设篮球从地面上方的某点B斜向上抛出，刚好垂直击中篮板上的A点，反弹后穿过篮筐，不计空气阻力。设抛射点B离地高H，抛出时篮球的速度v0，抛射角θ。若抛射点B向远离篮板方向水平移动一小段距离，要使抛出的篮球仍能垂直击中篮板上的A点，则以下措施可行的是( )
A. 抛射点高度H升高，抛射速度v0不变，抛射角θ减小
B. 抛射点高度H升高，抛射速度v0增大，抛射角θ不变
C. 抛射点高度H不变，抛射速度v0增大，抛射角θ增大
D. 抛射点高度H不变，抛射速度v0增大，抛射角θ不变
6.如图所示为一种叫做“迪斯科魔盘”的娱乐设施，魔盘绕中心轴线在水平面内做圆周运动，当魔盘转动很慢时，站在魔盘上的人会随磨盘一起转动，当魔盘转速逐渐增大时，人会陆续被甩向盘边，转速达到一定值时，人会“贴”在魔盘竖直壁上而不会滑下。若所有人与魔盘间各部分的动摩擦因数均为μ，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，魔盘半径为r，则下列说法正确的是( )
A. 人随魔盘转动过程中受重力、弹力、摩擦力和向心力作用
B. 转速增大，两人抱在一起不容易被甩到边上
C. 当魔盘角速度为ω时，离圆心距离r015m，若在运动全过程中物块均不脱离轨道，求满足条件的L的范围。
28.如图所示，板长为L、板间距离为d的平行板电容器的两极板水平放置，上极板带负电，下极板带正电，竖直屏M距板右端距离为L2。大量带正电且电荷量为q、质量为m的油滴以初速度v0不断沿电容器中线射入两板间，不考虑油滴打在板上对两极板间电压的影响，已知重力加速度大小为g，忽略空气阻力、电容器极板的边缘效应和油滴间的相互作用。
(1)若使油滴均能打在上极板，求板间电压U应满足的关系；
(2)若已知油滴最后垂直打在M上，求在板间时小球在竖直方向上的位移大小。
(3)在(2)的情况下，当第一颗油滴飞出平行板的同时，在平行板右侧、竖直屏M左侧的区域内出现一个如图所示随时间周期性变化的匀强电场，规定竖直向上为正方向，T=L2v0，求M上接收到油滴区域的长度，以及落到该区域中点以下部分油滴的发射时刻范围。
五、综合题（本大题共2小题，共21分）
29.某兴趣小组为了研究碰撞过程中动量及能量传递问题，设计了如图实验装置，放置在地面MN上的高为h1=0.45m的平台上有一发射装置，A点右侧放置高h2=0.2m的足够长桌面BC，桌面边缘B点与A点的水平距离为L=2.8m，桌面上从左边缘B点开始每隔d=0.5m放置足够多可视为质点的薄圆柱片。某一次实验中，发射装置以速度v0=6m/s从装置末端A点水平射出与桌面上相同的薄圆柱片，该圆柱片与地面碰撞反弹后水平撞击桌面边缘的第一个圆柱片。已知圆柱片与桌面的动摩擦因数μ=0.4，忽略圆柱片与地面碰撞时的重力，圆柱片间的碰撞为一维弹性碰撞，所有的运动及碰撞都在如图平面内发生，求：(可能用到的关系式：1+22+32+⋯+n2=n(n+1)(2n+1)6)
(1)发射器发出的圆柱片到达B点的速度v1；
(2)最多能撞击到桌面上第几个圆柱片；
(3)若在圆柱片侧面涂上某种特殊材料，能使圆柱片在碰撞后黏在一起，不考虑涂上材料后对其它因素的影响，试求最多能撞击到桌面上第几个圆柱片；
(4)在第(3)小题的情况下，若将桌面上的圆柱片间距改为0.01m，桌面上第一个圆柱片仍然在桌面左边缘B点，试求最多能撞击到桌面上第几个圆柱片。
30.舰载机电磁弹射是现在航母最先进的弹射技术，我国在这一领域已达到世界最先进的水平。某兴趣小组依据所学知识设计出了一种电磁弹射模型，其原理可简化为图乙所示情景：水平面内由平行长直金属导轨组成的水平区域内，等间距分布着竖直向下和竖直向上的磁场，磁感应强度均为B。电磁弹射装置可简化为一个矩形金属框，其长边等于导轨间距L，短边等于每个磁场的宽度。磁场以速度v0向右匀速运动，固定在金属框上方的舰载机在电磁力和发动机推力的双重作用下加速向右滑行，达到起飞速度时舰载机和金属框自动脱离，飞机升空。舰载机在水平跑道上加速滑行时，受到竖直向上的机翼升力、发动机推力、空气阻力。升力F升、空气阻力F阻均与舰载机运动的速度成正比，即F升=k1v，F阻=k2v，k1、k2为已知常量。金属框与导轨接触面间的等效动摩擦因数为μ。已知舰载机质量为M，金属框质量为m，舰载机在轨道上加速滑行时发动机推力为恒力F，金属框电阻为R，其余电阻均不计。
(1)判断金属框在图乙位置时的感应电流方向(填“顺时针”或“逆时针”)；
(2)当舰载机达到升空速度时，金属框内感应电流多大？
(3)舰载机在水平轨道上匀加速滑行时磁感应强度B需满足什么条件？
(4)写出舰载机在水平轨道上匀加速滑行时发动机推力的功率随时间变化的关系式。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】【分析】
由各公式及力学单位制得解。
本题主要考查力学单位制，难度一般。
【解答】
A.由滑动摩擦力公式：Ff=μmg，可知，由于力的单位为N，而1N=1kg·m/s2，由此可知，动摩擦因数μ无单位，故A错误；
B.由万有引力公式：F=Gm1m2r2，可得万有引力常量G的单位是：N·m2kg2=kg·m/s2·m2kg2=m3kg·s2，故B错误；
C.由胡克定律：F=kx可得弹簧劲度系数k的单位是：N/m=kg·m/s2m=kg/s2，故C错误；
D.由静电力公式：F=kq1q2r2，It=q，联立可得静电力常量k的单位是：kg⋅m3/(s4⋅A2)，故D正确。
2.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了运动学公式的应用，根据v−t图象分析清楚汽车的运动过程是解题的前提，应用运动学公式和图象的意义即可解题。
【解答】
A.由v−t图象知汽车刹车时的加速度为：a=ΔvΔt=0−102m/s2=−5m/s2，故A选项错误；
B.v−t图象与时间轴为成的面积表示位移，小车3s内的位移x=10m+10m=20m，则小车3s内的平均速度为v=xt=203m/s，故B选项错；
C.由于小车3s内的位移x=20m>15m，所以3s末该汽车的车头已经越过斑马线，故C选项错误；
D.若驾驶员的反应时间(从发现行人到汽车开始减速)为t0=0.5s设从踩下刹车到汽车停下经历的时间为t=2s，则x,=v0t0+12v0t=5m+10m=15m，即汽车的车头刚好停在斑马线前，故D选项正确。
3.【答案】C
【解析】A.左侧同学拉绳的力和右侧同学拉绳的力是一对平衡力，故A错误；
B.若地面光滑，两位同学受到的合外力大小相等，两位同学的质量不清楚，质量小的同学加速度大，先到达中间位置，故B错误；
CD.若两位同学质量相等，双脚和地面间的动摩擦因数也相同，左侧同学受到斜向上的拉力，正压力小于重力，右侧同学受到斜向下的拉力，正压力大于重力，故左侧同学与地面的最大静摩擦力小于右侧同学与地面的最大静摩擦力，左侧同学先到达中间位置，故C正确，D错误。
故选C。
4.【答案】A
【解析】【分析】
第一宇宙速度有三种说法：①它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度；②它是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度；
③它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度．
卫星做圆周运动，通过万有引力提供向心力分析线速度，根据开普勒第三定律分析周期。
【解答】
A、绕地卫星的发射速度要大于第一宇宙速度7.9km/s，小于第二宇宙速度11.2km/s，故A正确；
B、根据GMmr2=mv2r，解得v= GMr，轨道半径越小，线速度v越大，该卫星轨道半径小于同步卫星轨道半径，所以该卫星绕地球运行的速度一定比地球同步卫星大，故B错误；
C、根据开普勒第三定律可知该卫星的周期小于地球同步卫星的周期，而地球同步卫星周期等于地球自转周期，故C错误；
D、该卫星与地球同步卫星的质量大小关系未知，无法判断机械能的大小，故D错误。
故选A。
5.【答案】A
【解析】篮球从地面上方的某点B斜向上抛出，刚好垂直击中篮板上的A点，在空中运动时间为
t=v0sinθg
竖直位移为
h=(v0sinθ)2g=v02sin2θg
A点的高度为
ha=h+H=v02sin2θg+H
水平位移为
x=v0csθ⋅t=v02sinθcsθg=v02sin2θ2g
A.抛射点高度H升高，抛射速度v0不变，抛射角θ减小，垂直击中篮板的位置高度可能不变，水平位移可能减小，故A符合题意；
B.抛射点高度H升高，抛射速度v0增大，抛射角θ不变，垂直击中篮板的位置高度变高，水平位移增大，故B不符合题意；
C.抛射点高度H不变，抛射速度v0增大，抛射角θ增大，垂直击中篮板的位置高度变高，水平位移可能减小，故C不符合题意；
D.抛射点高度H不变，抛射速度v0增大，抛射角θ不变，垂直击中篮板的位置高度变高，水平位移增大，故D不符合题意。
故选A。
6.【答案】D
【解析】A.人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力，向心力是效果力，故A错误；
B.要使人不被被甩到边上，即最大摩擦力应大于所需向心力，即有
μmg=mr2πn2
可见此关系式与人的质量无关，所以转速增大，两人抱在一起不影响是否会被甩到边上，故B错误；
C.当魔盘角速度为ω时，要不被甩出，应该
μmg>mr0ω2
得
r012L [μ(M+m)g−F]Rv0
所以，B需满足的条件为
B= μk1R−k2R2L(B>12L [μ(M+m)g−F]Rv0)
(4)舰载机加速度为
a=F(M+m)+4B2L2v0(M+m)R−μg
v=at
P=F推v
所以发动机推力的功率随时间变化的关系式为
P=FF(M+m)+4B2L2v0(M+m)R−μgt