湖南省常德市第一中学2023-2024学年高三物理上学期月考试题（二）（Word版附解析）

湖南省常德市第一中学2023-2024学年高三上学期月考（二）

物理试题

一、单选题（每题4分，共24分）

1. 高空坠物非常危险，现在高层住宅越来越多，因此人们一定要有安全防范意识。假设某住宅楼上坠物做自由落体运动，开始3s内的下落高度与最后3s内的下落高度之比为，重力加速度g取10m/s2，则坠物下落的总高度为（　　）

A. 20m B. 45m C. 125m D. 180m

【答案】C

【解析】

【详解】开始3s内的下落高度为

则最后3s内的下落高度为

则最后3s中间时刻的速度为

则物体自由下落的总时间为

则物体下落的总高度为

故选C。

2. 某运动员以如图所示的姿势蹲在水平地面上，则该运动员（    ）

A. 受到水平向前的摩擦力 B. 受到水平向后的摩擦力

C. 受到竖直向上的支持力 D. 所受支持力由脚底形变产生

【答案】C

【解析】

【详解】AB．运动员以如图所示的姿势蹲在水平地面上，运动员在水平方向无运动的趋势，则地面对人无摩擦力，选项AB错误；

C．运动员竖直方向受力平衡，受到地面竖直向上支持力和向下的重力，选项C正确；

D．人所受支持力由地面的形变产生，选项D错误；

故选C。

3. 如图所示，在水平路面上匀速直线行驶的汽车内，一个手机通过吸盘式支架固定在倾斜的前挡风玻璃上。若吸盘和玻璃间的空气已被排空，则手机和支架（　　）

A. 共受3个力作用

B. 共受4个力作用

C. 受前挡风玻璃的作用力方向一定竖直向上

D. 受前挡风玻璃的摩擦力方向一定竖直向上

【答案】B

【解析】

【详解】AB．手机和支架受到重力、大气压力、玻璃的弹力和玻璃的摩擦力，共4个力，故选项A错误，选项B正确；

C．挡风玻璃给支架的作用力为弹力和摩擦力的合力，与大气压力和重力的合力等大反向，不可能竖直向上，故选项C错误；

D．受前挡风玻璃的摩擦力方向一定是与玻璃相切，不可能竖直向上，故选项D错误。

故选B。

4. 洪水无情人有情，每一次重大抢险救灾，都有子弟兵的身影。如图所示，水流速度大小恒为v，A 处的 下游C 处有个半径为r的漩涡，其与河岸相切于B 点，AB 两点距离为。若消防武警驾驶冲锋舟把被困群众从A 处沿直线避开漩涡送到对岸，冲锋舟相对河岸的速度最小值为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】速度最小且避开漩涡沿直线运动到对岸时和速度方向恰好与漩涡垂直，如图所示

由于水流速不变，合速度与漩涡相切，冲锋舟相对河岸速度为船速末端矢量到合速度上任一点的连线。可知当冲锋舟相对河岸与合速度垂直时速度最小。

联立解之得

故选D。

5. 木星有众多卫星，木卫三是其中最大的一颗，其直径大于行星中的水星。假设木卫三绕木星做匀速圆周运动的轨道半径为 r1，运行周期为 T1，木星半径为 R。已知行星与卫星间引力势能的表达式为   ，r 为行星与卫星的中心距离，则木星的第二宇宙速度为 （　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】设木星的质量为M,木卫三的质量为m，卫星在运动的时候万有引力提供向心力，有

得

设木星的第二宇宙速度为v，卫星在木星表面上的势能为Ep，该卫星的质量为，则

设木星的第二宇宙速度为v，该卫星在木星表面以第二宇宙速度运动可以运动到离木星无穷远的位置。根据能量守恒有

联立方程计算得

故选D。

6. 一起重装置把静置于地面上的重物竖直向上提升的过程中，功率随时间变化的P-t图像如图所示。在t=1s时，重物上升的速度达到最大速度的一半，在t=3s时，达到最大速度。在t=6s时，重物再次匀速上升，取，不计一切阻力。下列说法正确的是（　　）

A. 重物的质量为4kg

B. 在t=1s时，重物加速度大小

C. 0～6s时间内，重物上升的高度h=85m

D. 在4～6s时间内，重物做加速度逐渐增大的减速运动

【答案】C

【解析】

【详解】A．在t=3s时，重物达到最大速度，此时牵引力大小等于重力，则有

解得     

A错误；

B．在t=1s时，重物上升的速度达到最大速度的一半，此时的牵引力大小为

由牛顿第二定律可得

解得

B错误；

C．在t=6s时，重物再次匀速上升，由题图可知，此时重物的速度

在0~1s时间内，重物做匀加速直线运动，重物上升的高度

在1~3s时间内，重物做加速度逐渐减小的加速运动，由动能定理可得

代入数据解得

在3~4s时间内，重物做匀速直线运动，上升的高度则有

在4~6s时间内，重物做加速度逐渐减小的减速直线运动，由动能定理可得

代入数据解得     

可得0～6s时间内，重物上升的高度

C正确；

D．重物速度最大时，牵引力大小等于重力，4s后功率减小到一半，到t=6s时，重物速度从最大20m/s减小到10m/s，此时t=4s时的牵引力

此时牵引力小于重力，加速度方向向下，重物做减速运动，在t=6s时，速度是10m/s，此时牵引力

此时牵引力等于重力，加速度是零，因此在4～6s时间内，重物做加速度逐渐减小的减速运动，D错误。

故选C。

二、多选题（每题5分，共20分）

7. 如图所示，照片中的汽车在水平公路上做匀速圆周运动。已知图中双向四车道的总宽度为15 m，内车道内边缘间最远的距离为150m。假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.7倍。g取10m/s2，则汽车（　　）

A. 所受的合力可能为零

B. 只受重力和地面支持力的作用

C. 所需的向心力不可能由重力和支持力的合力提供

D. 最大速度不能超过m/s

【答案】CD

【解析】

【详解】A．汽车做匀速圆周运动，合外力提供向心力，即合外力不为零，故A错误；

B．汽车做匀速圆周运动，竖直方向受重力和地面支持力的作用，水平方向受摩擦力作用，提供汽车做匀速圆周运动的向心力，故B错误；

C．车在水平公路上做匀速圆周运动，则汽车所需的向心力不可能由竖直方向的重力和支持力的合力提供，只能由水平方向的摩擦力提供，故C正确；

D．汽车转弯的最大半径为

由牛顿第二定律可得

解得

即汽车的最大速度不能超过m/s，故D正确。

故选CD。

8. 如图，光滑水平地面上有一质量为2m的小车在水平推力F的作用下加速运动。车厢内有质量均为m的A、B两小球，两球用轻杆相连，A球靠在光滑左壁上，B球处在车厢水平底面上，且与底面的动摩擦因数为，杆与竖直方向的夹角为，杆与车厢始终保持相对静止。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（    ）

A. 只要推力F取得合适的值，可使杆的弹力为零

B. 无论F多大，B受到的支持力都不变

C. F向左时，若值足够大，则推力F的最大值为

D. F向右时，若，则推力F的最大值为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．根据题意，对小球A受力分析，由平衡条件可知，杆的弹力竖直分力要平衡A球的重力，所以杆的弹力不可能等于零，故A错误；

B．A、B两小球组成的系统在竖直方向受力平衡，可知无论F多大，B受到的支持力都等于两物体的总重力，故B正确；

C．若值足够大，则B不会滑动。当A对左壁的压力恰好等于零时，分析A可知

可得

a=gtanθ

以小球A、B和小车整体为研究对象，根据牛顿第二定律有

F=4ma=4mgtanθ

故C正确；

D．若推力向右，，厢底对B的摩擦力达到最大静摩擦力，方向水平向右，F有最大值，则

对A竖直方向

联立解得

对整体，根据牛顿第二定律有

故D错误；

故选BC。

9. 2022年7月17日，在第18届世界田径锦标赛女子铅球决赛中，巩立姣以20.39米的成绩名列第二，如图所示，巩立姣先后从同一位置抛出同一铅球，铅球第1次落在地面上的M点，第2次落在地面上的N点，两次铅球到达的最大高度相同。不计空气阻力，关于两次铅球在空中运动情况的描述，下列说法正确的是（　　）

A. 初速度在竖直方向的分量

B. 初速度在水平方向的分量

C. 推球过程，合外力对铅球的做功W1>W2

D. 铅球落地时，重力的瞬时功率PG1=PG2

【答案】BD

【解析】

【详解】A． 两次铅球到达的最大高度相同，则由

可知

故A错误；

B．由A项分析知

可知两次铅球从抛出到最高点的时间相等，且从最高点到落地的时间又相等，因此空中运动的时间相等，而第2次水平位移大，所以第2次抛出时初速度的水平分量大，故B正确；

C．故由

可知第2次抛出时初速度大，根据动能定理可知，推球过程合外力对铅球的做功有

W1<W2

故C错误；

D．两次落地时速度的竖直分量相等，所以由

可得

故D正确；

故选BD。

10. 如图所示，圆柱形管的底端固定一弹射器，弹射器上有一质量m1=1kg的小滑块，管和弹射器的总质量m2=2kg，滑块与管内壁间的滑动摩擦力大小为0.4m1g。整个装置竖直静止在水平地面上。发射时，滑块离开弹射器瞬间距离上管口的距离为1.0m；滑块离开弹射器后能上升的最大高度为1.4m，小滑块可视为质点且弹射时间极短，每次弹射后滑块获得的初速度相等，忽略空气阻力，取重力加速度g=10m/s2。则下列说法正确的是（　　）

A. 滑块从离开弹射器到第二次通过圆柱形管上端经历的时间为

B. 滑块从离开弹射器到再次回到弹射器处经历的时间为

C. 当滑块离开弹射器瞬间，对圆柱形管施加一个竖直向上的恒力F，为保证滑块不滑出管口，F的最小值为24N。

D. 当滑块离开弹射器瞬间，对圆柱形管施加一个竖直向上的恒力F，为保证滑块不滑出管口，F的最小值为20N。

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】A．对滑块上升时有

可得加速度大小为

设滑块离开弹射器时速度为v0，离开管口时的速度为v1，滑块由底端上升到管口的过程中由动能定理可得

可得

离开管上升到最高点的过程中，由动能定理可得

可得

滑块到管口的时间为

从管口到最高点的时间为

则滑块从离开弹射器到第二次通过圆柱形管上端经历的时间为

故A正确；

B．对滑块在管中下落时有

可得加速度大小为

有

可得

滑块从离开弹射器到再次回到弹射器处经历的时间为

故B错误；

CD．为保证滑块不滑出管口，滑块到管口时共速，设共速的速度为v，此时施加的外力F最小，对管有

滑块与管的相对位移为

共速时有

联立可得

故C正确，D错误。

故选AC。

三、实验题

11. Phyphox软件是专门针对智能手机开发的开展物理实验的软件，可以很好地助力同学们开展居家实验，从而成为居家实验中最常用的手机软件之一。某同学在智能手机上安装Phyphox软件后，设计实验测量氢气球所受的浮力以及运动中气球所受阻力大小与速率的关系。实验步骤如下：

①测量出手机和气球的总质量，；

②如图所示，该同学用细线将手机悬吊在氢气球的下方，由静止释放，氢气球将在空中向上运动，记录氢气球上升过程中多个位置的加速度a和速率v数据；

③根据表中的测量数据，在坐标纸上描出了各个点，做出图像如图所示。

（1）从图像可以确定氢气球运动所受阻力f大小与______（选填v、、、）成正比；

（2）根据得到的图像可得到氢气球所受的浮力大小为______N；由图像计算出图线斜率大小为，阻力f大小与上升速率v的关系式为：_______（用题中测得的物理量符号表示）。

【答案】    ①. v    ②. 3.919    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]由图可知，随着速度增大，气球的加速度越来越小，这是因为速度增大，气球所受的空气阻力也变大，从而使加速度变小；由牛顿第二定律可得

由图可知，加速度a与v为一次函数，结合上述分析可知，气球所受阻力f与v成正比。

（2）[2]由图像结合上述分析可得

根据图中数据可得

解得

[3]由题意及图像可得

由上述分析可得

即

12. 某学校的学生为了测定物块与桌面之间的动摩擦因数，想出了很多方法。

（1）其中甲同学采用例如如图1所示的装置进行实验，他使物块在重力的牵引下开始运动，当重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上，实验中甲同学用打点计时器记录了物块的运动，如图为他截取的一段纸带，记录了物块做匀减速运动过程的信息，是他选取的计数点，相邻两个计数点之间还有四个点未画出．已知打点计时器电源的频率为。根据纸带可求出物块做减速运动过程中的加速度的大小____（保留两位有效数字）。若当地的重力加速度大小为，则物块与桌面的动摩擦因数____（保留两位有效数字），该测量结果比动摩擦因数的真实值________（填“偏大”或“偏小”）。

（2）乙同学采用了如图3所示的另一套装置进行实验，使物块A位于水平桌面的O点时，重物B刚好接触地面，将A拉到P点，待B稳定后由静止释放．A最终滑到Q点，分别测量的长度h和s。改变h，重复以上的操作，分别测出几组实验数据。乙同学在图4中已标出五组数据对应的坐标点，其中第四组实验数据为。测得的质量之比，则根据关系图线计算出物块A与桌面间的动摩擦因数_______。（保留两位有效数字）

【答案】    ①. 2.0    ②. 0.20    ③. 偏大    ④. 0.40

【解析】

【详解】(1)[1]由打点计时器电源的频率为50Hz，相邻两个计数点之间还有四个点未画出，可知相邻计数点间的时间为

进而由逐差法可得加速度为

[2]物体受摩擦力作用而减速运动，可得

解得

[3]由于实际在减速阶段产生的加速度的力是滑动摩擦力和纸带受的阻力之和，所以计算结果比动摩擦因数的真实值偏大。

(2)[4]作图应使更多的点在图像上，不在图像的点分布在图像两侧，误差太大的点舍去，如图

B下落至临落地时根据动能定理有

在B落地后，A运动到Q，有

解得

A、B的质量之比

由s-h图象可得斜率

解得

四、解答题

13. 2022年北京冬奥会短道速滑混合团体2000米接力决赛中，我国短道速滑队夺得中国队在本届冬奥会的首金。

（1）如果把运动员起跑后进入弯道前过程看作初速度为零的匀加速直线运动，若运动员加速到速度时，滑过的距离，求加速度的大小（结果保留三位有效数字）；

（2）如果把运动员在弯道滑行的过程看作轨道为半圆的匀速圆周运动，如图所示，若甲、乙两名运动员同时进入弯道，滑行半径分别为、，滑行速率分别为、，求甲、乙过弯道时的向心加速度大小之比，并通过计算判断哪位运动员先出弯道。

【答案】（1）；（2），乙

【解析】

【详解】（1）根据速度位移公式有

代入数据可得

（2）根据向心加速度的表达式

甲、乙两物体做匀速圆周运动，则运动时间为

因，所以乙先出弯道。

14. 如图甲所示，水平面上静止放着长L=2.75 m，质量为M=3 kg的木板，一个质量为m=1 kg的小物体静止放在木板的最右端，小物体和木板之间的动摩擦因数为μ1，地面与木板之间的动摩擦因数为μ2，现对木板施加一水平向右的拉力F。（g取10 m/s2）

（1）在小物体不脱离木板的情况下，力F大小与木板的加速度aM关系如图乙所示，求μ1和μ2的值？

（2）当F=11 N，小物体与木板从静止开始运动，当小物体动能Ek1=0.5 J时，木板对地位移恰好为s2=1 m，问此时小物块，木板与地面构成系统产生的总热量Q为多少？

（3）当F=11 N，要使小物体与木板脱离，F的作用时间t最短为多少？

【答案】（1）0.1，0.1；（2）4.5 J；（3）2 s

【解析】

【详解】（1）由题意知

F1=μ2（M＋m）g

F1=4 N

得到

μ2=0.1

F-μ2（M＋m）g-μ1mg=MaM

当F=11 N时，aM=2 m/s2得到

μ1=0.1.

（2）因为

μ1mgs1=Ek1

Q1=μ1mg（s2-s1）

Q2=μ2（m＋M）gs2

得到

Q=Q1＋Q2=4.5 J

（3）设F作用时间为t，撤去F后，小物体和木板达到共速前还运动了时间Δt，F作用时，对小物体有

a1=μ1g=1 m/s2

对木板有

撤掉F后，对木板有

达到共速时有

a1（t＋Δt）=a2t＋a3Δt

共速前，小物体与木板相对运动为

a2t2-a1t2＋（a2t-a1t）Δt=L

解得

t=2s

15. 如图所示为某一游戏简化装置的示意图。AB是一段长直轨道，与半径R=1m的光滑圆弧轨道BC相切于B点。BC轨道末端水平，末端离水平地面的高度为m，圆弧BC对应的圆心角θ=37°，高度h=m的探测板EF竖直放置，离BC轨道末端C点的水平距离为L，上端E与C点的高度差也为h=m，质量m=0.1kg的小滑块（可视为质点）在AB轨道上运动时所受阻力为重力的0.2倍，不计小滑块在运动过程中所受空气阻力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2。

（1）若将小滑块从B点静止释放，求经过圆弧轨道最低点C点时小滑块对轨道的作用力大小；

（2）小滑块从C点以不同的速度飞出，将打在探测板上不同位置，发现打在E、F两点时，小滑块的动能相等，求L的大小；

（3）利用（2）问所求L值，求小滑块从距B点多远处无初速度释放时，打到探测板上的动能最小？最小动能为多少？

【答案】（1）1.4N；（2）2m；（3）2m，2J

【解析】

【详解】（1）小滑块从B运动到C的过程中，由动能定理得

设C点时轨道对小滑块的作用力大小为F，由牛顿第二定律

得

F=1.4N

根据牛顿第三定律，经过圆弧轨道最低点C点时小滑块对轨道的作用力大小F′=F=1.4N

（2）从C点到E点，小滑块做平抛运动，根据平抛运动的规律得

得

打在E点的动能

同理可知：打在F点的动能为

又

得

L=2m

（3）令小滑块从距B点x处无初速度释放，从释放点运动到C，由动能定理得

其中

从C点到探测板小滑块做平抛运动，竖直方向位移为

打到探测板上的动能为

解得

则当

时，Ek有最小值，即x=2m时，动能最小值为