2023-2024学年湖南省怀化市名校高三上学期月考（三）物理试题（含解析）

这是一份2023-2024学年湖南省怀化市名校高三上学期月考（三）物理试题（含解析），共4页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题（1-7题为单选，每小题4分，8-11题为多选题，每小题5分，部分正确得3分，共48分）
1．如图所示，某喷泉喷出的水柱高度为5m，喷管的半径为4cm。若水的密度为103kg/m3，g取10m/s2，则用于给喷泉喷水的电动机输出功率至少为（ ）
A．100πWB．200πWC．400πWD．800πW
2．空降伞兵在某次跳伞训练中，打开伞之前的运动可视为匀加速直线运动，其加速度为a，下降的高度为h，伞兵和装备系统的总质量为m，取重力加速度为g，此过程中伞兵和装备系统的（ ）
A．动能减少了mahB．动能增加了mgh
C．重力势能减少了mghD．重力势能增加了mgh
3．如图所示，置于光滑水平面上的长木板B的左端有一物体A，A、B间有摩擦，现用恒力F将A拉至B的右端，第一次将B固定在水平面上，F做的功为，产生的内能增量为，第二次使B可自由滑动，F做的功为，产生的内能增量为，则（ ）
A．，B．，
C．，D．，
4．如图所示为某种太阳能无人驾驶试验汽车，安装有的太阳能电池板和蓄能电池该太阳能电池板在有效光照条件下单位面积输出的电功率为320W。车上安装有效率为80%的电动机。该车在正常启动和行驶时仅由蓄能电池供电。某次，电动机以10kW的恒定功率启动，汽车最大行驶速度为36km/h。假设汽车行驶时受到的阻力与其速度成正比，则汽车（ ）
A．以最大速度行驶时牵引力大小为500N
B．所受阻力与速度的比值为
C．保持36km/h的速度行驶1h至少需要有效光照6.25h
D．若仅用太阳能电池板供电时可获得10m/s的最大行驶速度
5．如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和粗糙斜面bc与水平面的夹角相同，顶角b处安装一个定滑轮．质量分别为M、m(Mm)的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行．两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动．若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中（ ）
A．轻绳对m做的功等于m机械能的增加
B．重力对M做的功小于M减少的重力势能
C．轻绳对m做的功等于m增加的动能与m克服摩擦力所做的功之和
D．两滑块与轻绳组成的系统的机械能损失等于M、m克服摩擦力所做的功之和
6．如图所示，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d．现将环从与定滑轮等高的A处由静止释放，当环沿直杆下滑距离也为d时（图中B处），（重力加速度为g）下列说法正确的是（ ）
A．环刚释放时轻绳中的张力大于2mg
B．环到达B处时，重物上升的高度为d
C．环在B处的速度与重物上升的速度大小之比为
D．环减少的机械能大于重物增加的机械能
7．一小球由如图所示轨道的点以初速度水平向左运动，经一段时间达到轨道的最高点，该点距离地面的高度为，若小球与轨道之间的摩擦力不能忽略，则小球返回点的速度为（ ）
A． B． C． D．
8．用起重机提升货物，货物上升过程中的图像如图所示。在到内，重力对货物做的功为、绳索拉力对货物做的功为、货物所受合力做的功为，则（ ）
A． B．
C． D．
9．一辆质量为m、额定功率为P的汽车在水平路面上从静止开始做匀加速直线运动，经过时间t达到额定功率，此时的速度为v，汽车行驶过程中阻力保持不变。下列说法正确的是（ ）
A．汽车受到的阻力大小为 B．汽车受到的阻力大小为
C．在时间内汽车牵引力的平均功率 D．在时间内汽车牵引力的平均功率
10．一质量为m的小物块静置于粗糙水平地面上，在水平外力作用下由静止开始运动，小物块的加速度a随其运动距离x的变化规律如图所示。已知小物块与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，在小物块运动0～2L的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小物块在0～L内做匀变速直线运动，L～2L内做匀速运动
B．小物块运动至2L处的速度为
C．整个过程中水平外力做功为2mL
D．小物块从L处运动至2L处所用的时间为t＝
11．如图所示，圆心在点、半径为的圆弧轨道竖直固定在水平桌面上，与的夹角为，轨道最低点与桌面相切。一轻绳两端系着质量分别为和的小球（均可视为质点），挂在圆弧轨道边缘的两边，开始时，质量为的小球位于点，然后从静止释放，设轻绳足够长，不计一切摩擦。则（ ）
A．质量为的小球在由下滑到的过程中，两球速度大小始终相等
B．质量为的小球在由下滑到的过程中重力的功率先增大后减小
C．若质量为的小球恰好能沿圆弧轨道下滑到点，则
D．若质量为的小球恰好能沿圆弧轨道下滑到点，则
二、实验题（每空2分，共14分）
12．小华利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是 ；
A．交流电源 B．刻度尺 C．天平（含砝码）
(2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m，从打Ｏ点打Ｂ点的过程中，重物的重力势能减少量= ，动能增加量= ；
(3)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，可能的原因是 。
13．利用如图1所示的装置可以做力学中的一些实验，已知交流电的频率为f，小车质量为M，钩码质量为m。
①如果利用它来探究物体的加速度与力、质量的关系时，为使小车所受的合外力等于细线的拉力，应该采取的措施是 ，要使细线的拉力约等于钩码的总重量，应该满足的条件是M m（填“大于”、“远大于”、“小于”或“远小于”）。
②在满足了小车所受的合外力等于细线的拉力的条件下，且使细线的拉力等于钩码的总重量，如果利用它来探究外力做功与动能的关系时得到的纸带如图2所示。O为小车开始运动打下的第一点，A、B、C为过程中的三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，有关数据如图2所示，要探究小车运动的动能定理，要满足一个怎样的关系式 （用题中的字母符号表示）。
四、解答题
14．（10分）完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功．航母上的舰载机采用滑跃式起飞，故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图1所示．为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板是与水平甲板相切的一段圆弧，示意如图2，长，水平投影，图中点切线方向与水平方向的夹角（）．若舰载机从点由静止开始做匀加速直线运动，经到达点进入．已知飞行员的质量，，求
（1）舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功；
（2）舰载机刚进入时，飞行员受到竖直向上的压力多大．
15．（14分）如图所示，质量为m、半径为R的光滑圆柱体B放在水平地面上，其左侧有半径为R、质量为m的半圆柱体A，右侧有质量为m的长方体木块C，现用水平向左的推力推木块C，使其缓慢移动，直到圆柱体B恰好运动到半圆柱体A的顶端，在此过程中A始终保持静止．已知C与地面间动摩擦因数μ＝，重力加速度为g.求：
(1)圆柱体B下端离地高为 时，地面对木块A的支持力；
(2)木块C移动的整个过程中水平推力的最大值；
(3)木块C移动的整个过程中水平推力所做的功．
16．（14分）如图所示为杂技演员进行摩托车表演的轨道，它由倾斜直线轨道AB、圆弧形轨道BCD、半圆形轨道DE、水平轨道EF组成，轨道BCD的半径，轨道DE的半径，轨道最低点C距水平地面的高度差。表演者从A点驾驶摩托车由静止开始沿轨道AB运动，接着沿轨道BCDEF运动，然后从F点离开轨道，最后落到地面上的G点。已知表演者与摩托车的总质量，表演者与摩托车可视质点，阻力不计。取。
(1)某次表演中，通过C点时轨道对摩托车的支持力，求表演者与摩托车经过C点的速度大小vc；
(2)若表演者与摩托车恰好能经过最高点D且安全完成完整表演，求F点与G点的水平距离x。
参考答案：
1．D
【详解】喷泉喷水的初速度为
t时间喷水的质量为
则喷水消耗的功率至少为
所以D正确，ABC错误。故选D。
2．C
【详解】AB．系统做匀加速直线运动，速度增大，动能增加，由牛顿第二定律知，系统所受的合力F=ma，由动能定理知动能的增加量等于合力做功，为mah，故AB错误；
C．系统的高度下降了h，重力做功为mgh，所以重力势能减小了mgh，故C正确，D错误。
故选C。
3．C
【详解】设A、B间的摩擦力为，木板长为l，第一次木板固定，则
第二次木板不固定，当用恒力F将A拉至B的右端时，设木板的位移为，则

所以有 故ABD错误，C正确。 故选C。
4．B
【详解】A．汽车以10kW功率启动，行驶的最大速度为
当汽车以最大速度行驶时，则有 故A错误；
B．当牵引力等于阻力时，速度达到最大，故
解得 故B正确；
C．汽车以最大速度行驶一小时消耗的电能为
则有
联立解得 故C错误；
D．由题意知，汽车行驶时受到的阻力与其速度成正比，设
当直接用太阳能电池板提供的功率行驶，速度达到最大时，牵引力等于阻力，即
解得 故D错误。 故选B。
5．D
【详解】AC、根据动能定理可知，轻绳对m做的功等于m增加的机械能与m克服摩擦力所做的功之和，轻绳对m做的功大于m机械能的增加，故A、C错误．
B、根据重力做功与重力势能变化的关系可知，重力对M做的功等于M重力势能的变化，故B错误．
D、根据能量守恒定律，两滑块与轻绳组成的系统的机械能损失等于M、m克服摩擦力所做的功之和，故D正确．
6．C
【详解】A．环刚开始释放时，重物加速为零，因此对重物牛顿第二定律有，因此拉力等于2mg；故A错误．
B．环到达B时，绳子收缩的长度等于重物上升的高度，所以h=d−d．故B错误．
C．对环的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，有：vcs45°=v重物，所以．故C正确．
D．环和重物组成的系统，只有重力做功，系统机械能守恒，则环减少的机械能等于重物增加的机械能．故D错误． 故选C。
7．B
【详解】因小球往返的路径相同，则摩擦力做功的大小相等为，从出发点到最高点，由动能定理得
从最高点返回出发点时，由动能定理得
代入数据得解得 B正确，ACD错误。 故选B。
8．BD
【详解】A．易知重力对货物做负功，，故A错误；
BC．绳索拉力F方向与货物位移方向一致，绳索拉力F对货物做正功，，故B正确，C错误；
D．由题图知，在到内，货物减速上升，绳索拉力，合力方向向下，故， 故D正确。故选BD。
9．BC
【详解】AB．汽车达到额定功率时的牵引力为 匀加速过程的加速度为
由牛顿第二定律有 即 则汽车受到的阻力大小为
故A错误，B正确；
CD．t时刻有
由于汽车做匀加速直线运动，则时刻的速度为
此过程中汽车牵引力的平均功率 故C正确，D错误。故选BC。
10．BD
【详解】A．根据图像可知，0-L内，加速度从3a0减小到a0，小物体做加速度逐渐减小的加速运动，A错误；
B．0-L内，加速度从3a0减小到a0，合外力从3ma0逐渐减小到ma0，其平均力
L-2L内，物体受到的合外力为恒力，大小为ma0，设0-L内、L-2L内合外力做功分别为

小物块运动至2L处的速度为v，根据功能定理 解得 B正确；
C．根据动能定理 解得 C错误；
D．设小物块运动至L处的速度为v1，设小物块从L处运动至2L处所用的时间为t，小物块从0-L内，根据动能定理 解得
小物块从L处至2L处做匀加速直线运动，则 D正确。故选BD。
11．BC
【详解】A．在质量为的小球由下滑到的过程中，小球的速度可分解为沿绳方向和垂直绳方向的两个分速度，由此可知两球的速度并不始终相等，A错误；
B．刚开始滑动时，质量为的小球的重力的功率为零，当滑到点时，质量为小球的重力的瞬时功率也为零，故质量为的小球的重力的功率先增大后减小，B正确；
CD．两小球运动过程中两小球组成的系统机械能守恒，若质量为的小球恰能到达点，即到达点时两球的速度为零，则 得 C正确，D错误。 故选BC。
12． AB 空气阻力或纸带与限位孔间的摩擦等
【详解】(1)[1]打点计时器使用交流电源，实验中需要测量点迹间的距离，从而得出瞬时速度和下降的高度，所以需要刻度尺。实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要测量质量，则不需要天平
故选AB；
(2)[2]从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量
[3]打B点时，重物的速度为
由于初速度为零，此过程中，动能的增加量为
(3)[4]由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量。
13． 平衡摩擦力 远大于
【详解】①[1]为使小车所受的合外力等于细线的拉力，实验前需平衡摩擦力。
[2]对系统运用牛顿第二定律得，有 解得
隔离分析得
知当M远大于m时，细线的拉力等于钩码的总重量。
②[3]根据动能定理得 解得
要探究小车运动的动能定理，要满足的关系式为
14．（1）；（2）
【详解】（1）舰载机由静止开始做匀加速直线运动，设其刚进入上翘甲板时的速度为，则有
①
根据动能定理，有 ②
联立①②式，代入数据，得 ③
（2）设上翘甲板所对应的圆弧半径为，根据几何关系，有 ④
由牛顿第二定律，有 ⑤
联立①④⑤式，代入数据，得 ⑥
15．（1）2mg（2）mg（3）mgR
【详解】(1)以A和B整体为研究对象，地面支持力
FN＝2mg
(2)B刚离开地面时，B对C的弹力最大
F1＝mgtan60°＝mg
此时水平推力最大为
(3) C移动的距离
摩擦力做功
Wf＝μmgx=
根据动能定理
W－Wf－mgR＝0
解得
W＝．
16．(1)；(2)12m
【详解】(1)因摩托车受到轨道的支持力
FN＝6000N
对摩托车在C点应用牛顿第二定律可得
代入数据解得经过C点的速度为
(2)表演者要能完整表演，在D点应用牛顿第二定律可得
从D点到F点，由机械能守恒可得
解得
vF＝12m/s
则平抛运动的竖直位移
y＝R+h＝5m
所以运动时间
因此，表演者落点G点与F点的水平距离
x=vFt=12×1m=12m