安徽省六安第一中学2023-2024学年高三物理上学期第三次月考试题（Word版附解析）

这是一份安徽省六安第一中学2023-2024学年高三物理上学期第三次月考试题（Word版附解析），共17页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

时间：75分钟 分值：100分
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）
1. 关于做自由落体运动的物体，下列说法正确的是（ ）
A. 重力势能随位移x变化的快慢随时间均匀减小
B. 动量p随时间t变化的快慢不随时间变化
C. 动能随时间t变化的快慢不随时间变化
D. 机械能E随位移x变化的快慢随时间均匀减小
【答案】B
【解析】
【详解】A．重力做功为
根据功能关系可得
整理得
重力势能随位移x变化的快慢不随时间变化，故A错误；
B．根据
可得
动量p随时间t变化的快慢不随时间变化，故B正确；
C．物体的动能为
可得
故动能随时间t变化的快慢随时间均匀增大，故C错误；
D．做自由落体运动的物体，只有重力做功，机械能守恒，则
机械能E随位移x变化的快慢不随时间变化，故D错误。
故选B。
2. 电荷量大小均为的四个点电荷分别固定在圆心为、半径为的圆周处，电性如图所示，为圆的三等分点，为圆弧的中点，已知静电力常是为，则圆心处电场强度的大小为（ ）

A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】点电荷在处产生的电场强度如图所示，

根据矢量合成的规律可知处电场强度的大小为
故选C。
3. 如图所示，一根质量可以忽略不计的刚性轻杆，端为固定转轴，杆可在竖直平面内无摩擦地转动，杆的中心点及另一端各固定一个小球和。已知两球质量相同，现用外力使杆静止在水平方向，然后撒去外力，杆将摆下，从开始运动到杆处于竖直方向的过程中正确的是（ ）
A. 球下落过程中机械能守恒
B. 杆的弹力对球做正功，对球做负功
C. 杆的弹力对球做负功，对球做正功
D. 杆的弹力对球和球做功之和不为零
【答案】C
【解析】
【详解】BCD．两球同轴转动，角速度相等，由知B球的速度总是等于A球速度的2倍，由于杆在转动过程中无摩擦，故系统机械能守恒，设杆长为，A球运动到竖直方向时的速度为v，则有
解得
A球获得的动能小于减少的重力势能，其机械能减少，故杆对A球做负功，同理可判定杆对B球做正功，且杆的弹力对球和球做功之和为零，故C正确，BD错误；
A．球下落过程中受杆的弹力和重力作用，机械能不守恒，故A错误。
故选C。
4. 用传感器研究质量为2kg的物体由静止开始做直线运动的规律时，在计算机上得到0~6s内物体的加速度随时间变化的关系如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 0~2s内物体做匀加速直线运动
B. 0~2s内物体速度增加了4m/s
C. 2~4s内合外力冲量的大小为8Ns
D. 4~6s内合外力对物体做正功
【答案】C
【解析】
【详解】A．0~2s内物体的加速度变大，做变加速直线运动，故A错误；
B．图像下面的面积表示速度的变化量，0~2s内物体速度增加了，故B错误；
C．2~4s内合外力冲量的大小
故C正确；
D．由图可知，4~6s内速度变化量为零，即速度不变，由动能定理可知，合外力对物体做功为零，故D错误。
故选C。
5. 如图1所示，一儿童站在平板小车中间，与小车一起沿水平地面匀速向右运动，儿童突然走向小车一端，此过程儿童和小车的速度—时间关系如图2所示，不计地面的摩擦。以下说法正确的是（ ）
A. 儿童的质量小于小车的质量B. 儿童走向小车左端
C. 儿童和小车的总动能减少D. 小车对儿童的冲量方向水平向右
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．由图2可知，小车的加速度大小大于儿童的加速度大小，由于在运动过程中，小车与儿童间的相互作用力大小相等，即合力大小相等，由牛顿第二定律可知，小车的质量小于儿童的质量，故A错误；
B．由于儿童走动后，儿童和小车的速度方向相同，由动量守恒可知，儿童和小车都向右运动，只是儿童的速度比小车的小，则儿童相对小车向左运动，故B正确；
C．由于儿童走动过程，儿童和小车总动能增加，故C错误；
D．由于儿童向右做减速运动，则小车对儿童的摩擦力向左，小车对儿童的支持力竖直向上，所以合力斜向左上方，合力的冲量方向斜向左上方，故D错误。
故选B。
6. 从地面上以一定初速度竖直向上抛出一质量为m的小球，其动能随时间的变化如图。已知小球受到的空气阻力与速率成正比。小球落地时的动能为，且落地前小球已经做匀速运动。重力加速度为g，则小球在整个运动过程中（ ）
A. 最大的加速度为5gB. 从最高点下降落回到地面所用时间小于
C. 球上升阶段阻力的冲量大于下落阶段阻力的冲量D. 小球上升的最大高度为
【答案】A
【解析】
【详解】A．设小球的初速度为，满足
而小球的末速度为，有
小球刚抛出时阻力最大，其加速度最大，有
当小球向下匀速时，有
联立解得
故A正确；
B．由于机械能损失，上升和下降经过同一位置时，上升的速度大于下降的速度，故上升过程的平均速度大于下降过程的平均速度，而上升过程与下降过程的位移大小相等，则小球上升的时间小于下降的时间，则从最高点下降落回到地面所用时间大于，故B错误；
C．由题意知，小球受到的空气阻力与速率的关系为
是比例系数，则阻力的冲量大小为
因为上升过程和下降过程位移大小相同，所以上升和下降过程阻力的冲量大小相等，故C错误；
D．上升时加速度为，由牛顿第二定律得
解得
取极短时间，速度变化为，有
又
上升全程，有
则
联立可得
故D错误。
故选A。
7. 如图甲所示，在光滑水平面上，轻质弹簧一端固定，物体A以速度向右运动压缩弹簧，测得弹簧的最大压缩量为x；现让该弹簧一端连接另一质量为m的物体B（如图乙所示），静止在光滑水平面上。物体A以的速度向右运动压缩弹簧，测得弹簧的最大压缩量仍为x。已知整个过程弹簧处于弹性限度内，则（ ）
A. 物体A的质量为3m
B. 弹簧压缩量为最大值x时的弹性势能为
C. 乙图中，弹簧重新恢复原长时，物体A的动量大小为
D. 乙图中，弹簧重新恢复原长时，物体B的动量大小为
【答案】A
【解析】
【详解】AB．图甲中，根据能量守恒得
图乙中，弹簧最大压缩量相同，此时弹性势能等于图甲中弹性势能，以为正方向，对图乙中AB物体有，由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
解得
，
故A正确，B错误；
CD．A、B组成的系统动量守恒，设弹簧重新恢复原长时A的速度大小为，B的速度大小为，以向右为正方向，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
解得
，
物体A、B的动量大小为
故CD错误。
故选A。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
8. 某电场的电场线分布如图所示，则( )

A. 电荷P带正电
B. 电荷P带负电
C. a点的电场强度大于b点的电场强度
D. 正试探电荷在c点受到的电场力大于在d点受到的电场力
【答案】AD
【解析】
【详解】由图可知电场线从正电荷出发，所以电荷P带正电，故A正确，B错误；从电场线的分布情况可知，b的电场线比a的密，所以b点的电场强度大于a点的电场强度，故C错误；根据电场线越密的地方电场强度越大，所以c点的场强大于d点场强，所以正试探电荷在c点受到的电场力大于在d点受到的电场力，故D正确．所以AD正确，BC错误．
9. 向空中发射一炮弹，不计空气阻力，当炮弹的速度恰好沿水平方向时，炮弹炸裂为质量相等的、两块。若的速度方向仍沿原来的方向，且速度小于炸裂前瞬间的速度，则（ ）
A. 的速度方向一定与炸裂前瞬间的速度方向相反
B. 炸裂的过程中，、动量的变化量大小一定相等
C. 、一定同时到达地面
D. 从炸裂到落地这段时间内，飞行的水平距离一定比的大
【答案】BC
【解析】
【详解】A．在炸裂过程中由于重力远小于内力系统的动量守恒，炸裂前物体的速度沿水平方向，炸裂后a的速度沿原来的水平方向，根据动量守恒定律判断出来的速度一定沿水平方向，但不一定与原速度方向相反，取决于a的动量与物体原来动量的大小关系，故A错误；
B．在炸裂过程中a、b受到爆炸力大小相等，作用时间相同，则爆炸力冲量大小一定相等动量的变化量一定相等，故B正确；
C．a、b都做平抛运动，竖直方向做自由落体运动由于高度相同，飞行时间一定相同a、b一定同时到达水平地面故C正确；
D．a、b都做平抛运动，飞行时间相同，由于初速度大小关系无法判断，所以a飞行的水平距离不一定比b的大，故D错误。
故选BC。
10. 质量为的物体在拉力的作用下由静止开始沿斜面向上运动，拉力平行于斜面向上，拉力做功W与物体位移x的关系如图所示。已知斜面倾角为30°，物体与斜面间的动摩擦因数重力加速度大小。下列说法正确的是（ ）
A. 在处，拉力的大小为12N
B. 从运动到，物体克服摩擦力做的功为6J
C. 在处，物体的动能为10J
D. 从运动到的过程中，物体的动量最大为：
【答案】AB
【解析】
【详解】A．由拉力做的功为可看出，图像的斜率代表拉力，所以在时，拉力为
故A正确；
B．从运动到，物体克服摩擦力做的功为
故B正确；
C．在物体运动的过程中根据动能定理有
则时物体的动能为
故C错误；
D．根据图像可知在的过程中，的过程中，由于物体受到的摩擦力恒为
重力沿斜面向下的分力为
则物体在处速度最大，此时的速度
物体的动量
故D错误。
故选AB
三、实验题（每空3分，共9分）
11. 小明用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律，该装置由水平长木板及固定在木板左端的硬币发射器组成，硬币发射器包括支架、弹片及弹片释放装置，释放弹片可将硬币以某一初速度弹出。已知五角硬币和一元硬币与长木板间动摩擦因数近似相等，主要实验步骤如下：
①将五角硬币置于发射槽口，释放弹片将硬币发射出去，硬币沿着长木板中心线运动，在长木板中心线的适当位置取一点O，测出硬币停止滑动时硬币右侧到O点的距离。再从同一位置释放弹片将硬币发射出去，重复多次，取该距离的平均值记为，如图乙所示；
②将一元硬币放在长木板上，使其左侧位于O点，并使其直径与中心线重合，按步骤①从同一位置释放弹片，重新弹射五角硬币，使两硬币对心正碰，重复多次，分别测出两硬币碰后停止滑行时距O点距离的平均值和，如图丙所示。
（1）实验中还需要测量的量有____________
A.五角硬币和一元硬币的质量、
B.五角硬币和一元硬币的直径、
C.硬币与木板间的动摩擦因数
D.发射槽口到O点的距离
（2）该同学要验证动量守恒定律的表达式为________________（用已知量和测量的量表示），若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，需要判断关系式___________是否成立（用、、表示）。
【答案】 ①. A ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]A．为了得出动量守恒定律的表达式应测量质量，故应分别测出一枚五角硬币和一元硬币的质量、。故A正确；
BD．验证碰撞过程动量守恒，需要测出硬币在O点以后滑行的位移，可以不测量五角硬币和一元硬币的直径，发射槽口到O点的距离也不需要测量，故BD错误；
C．由于五角硬币和一元硬币与长木板间动摩擦因数近似相等，所以硬币与木板间的动摩擦因数不需要测量，故C错误；
故选A。
（2）[2]硬币在桌面上均做加速度相同的匀减速运动，根据速度-位移关系可知。其中
则
由动量守恒定律可知
只需验证
成立，即可明确动量守恒。
[3]如果该碰撞为弹性碰撞，则
解得
四、解答题：本题共4小题，共45分。解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤。
12. 如图所示，当带正电的小球静止在竖直光滑绝缘墙壁上的A点时，带正电的物块恰好能静止在水平粗糙绝缘地面上的B点，A、B点连线与竖直方向的夹角为37°，A、B点间的距离。已知小球的电荷量，物块的电荷量、质量，物块与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小，，，静电力常量，求：
（1）小球的质量；
（2）物块与地面间的动摩擦因数。

【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】解：（1）小球受到物块的库仑力大小
对小球受力分析有
解得
（2）对物块受力分析，在竖直方向上有
在水平方向上有
其中

解得
13. 如图所示，在竖直平面内固定着半径为R的光滑半圆形轨道，A、B两小球的质量分别为m、4m。小球B静止在轨道的最低点处，小球A从离轨道最低点的高处由静止自由落下，沿圆弧切线进入轨道后，与小球B发生碰撞。碰撞后B球上升的最高点为C，圆心O与C的连线与竖直方向的夹角为，两球均可视为质点。求：
（1）第一次与B球相碰后瞬间A球的速度的大小和方向；
（2）A、B球第一次碰撞过程系统损失机械能。
【答案】（1），方向向右；（2）2mgR
【解析】
【详解】（1）根据机械能守恒可知
可得A球与B球相碰前的速度大小
碰撞后，B球上升到C点，根据机械能守恒
可得B球碰后的速度
球A与B碰撞过程中，满足动量守恒
，
可得第一次与B球相碰后瞬间A球的速度
负号表示碰后A球速度水平向右，大小为。
（2）A、B球第一次碰撞过程损失机械能
代入数据可得
14. 质量为M，半径为R的光滑半圆环，上面套着一个质量为m的小珠子。半圆环竖立在光滑的地面上，运动过程中半圆环总能保持竖立。回答以下问题：
（1）如图甲，小珠子静止在最高点，轻微扰动一下小球，使其从最高点下落，求出小珠子落到最低点时半圆环横向移动的距离x；
（2）如图乙，将半圆环固定在地面，给小珠子一个初速度，小珠子的位置用对应的圆心角表示，求出小珠子与圆环间弹力恰好为0时对应的角度（可用的余弦值表示）；
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）将M、m视为系统，水平方向不受外力，设M相对地面的位移大小为，此过程在水平方向上系统满足动量守恒，则有
解得
（2）从初态到角度为的过程中，根据动能定理得
二者间弹力为0时，沿半径方向根据牛顿第二定律可得
，
解得
15. 如图甲所示，质量相同的小球A、C穿在足够长的光滑水平直杆上。用长为的细线拴着小物块B，B悬挂在A下方并处于静止状态。时刻，小球A获得沿杆向右的瞬时冲量，小球A的速度时间图像如图乙所示。已知重力加速度取。
（1）求物块B的质量；
（2）若在小球A运动的过程中，使小球C获得沿杆向右的冲量，某时刻小球C追上小球A并与其发生碰撞，碰后两个小球一起运动，求之后物块B上升的最大高度的范围。

【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由乙图可知，小球的初速度
当物块再次运动到小球的正下方时，小球的速度
对小球，由动量定理
对小球与物块，根据动量守恒定律得
根据机械能守恒定律得
联立解得
，，
（2）不论小球与何时相碰，当三者共速时，物块上升的高度最大
、、组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得
对小球，由动量定理得
解得
若与相碰时，的速度为，、碰撞时机械能无损失，由能量守恒定律得
解得
若C与A相碰时，A的速度
、碰撞时机械能损失最大
对、碰撞，由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
解得
故物块上升的最大高度的范围为