高三物理月考试题
**市第*中学高三年级12月月考物理试卷
考试时间:90分钟 满分:110分
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
第I 卷(选择题)
1.a 、b 两车在两条平行的直车道上同方向行驶,它们的v -t 图象如图所示.在t =0时刻,两车间距离为d ;t =5 s 的时刻它们第一次相遇.关于两车之间的关系,下列说法正确的是( )
A .t =15 s的时刻两车第二次相遇
B .t =20 s的时刻两车第二次相遇
C .在5 s~15 s时间内,先是a 车在前,而后是b 车在前
D .在10 s~15 s时间内,两车间距离逐渐变大
【答案】A
【解析】
试题分析:
a 车做匀减速运动,b 车做匀加速运动,10s 前a 车速度大于b 车,在5s 时相遇位,位置相同,移关系x a +d =x b ,说明b 车在前,a 车在后,5-10s ,a 车速度大,超过b 车,10s 时两车距离最大,10-15s 时间内,b 车速度大,追赶a 车,两车距离变小,由图象可知在15s 时两车再次相遇, 由以上可知A 正确。
考点:本题考查了速度时间图象
2.如图所示,一个重为5N 的大砝码,用细线悬挂在O 点,现在用力F 拉砝码,使悬线偏离竖直方向30°时处于静止状态,此时所用拉力F 的最小值为( )
A .5.0N B.2.5N C.8.65N D.4.3N
【答案】B
【解析】解:以物体为研究对象,根据作图法可知,当拉力F 与细线垂直时最小.
根据平衡条件得
F 的最小值为F min =Gsin30°=5×0.5N=2.5N
故选B
考点:共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
专题:共点力作用下物体平衡专题.
分析:以物体为研究对象,采用作图法分析什么条件下拉力F 最小.再根据平衡条件求解F 的最小值.
点评:本题是物体平衡中极值问题,难点在于分析F 取得最小值的条件,采用作图法,也可以采用函数法分析确定.
3
.如图所示,质量相同的甲乙两个小物块,甲从竖直固定的光滑圆弧轨道顶端由静止滑下,轨道半径为R ,圆弧底端切线水平,乙从高为R 的光滑斜面顶端由静止滑下.下列判断不正确的是( )
A .两物块到达底端时动能相同
B .两物块到达底端时速度相同
C .乙物块运动到底端的过程中重力做功的瞬时功率在增大
D .两物块到达底端时,甲物块重力做功的瞬时功率小于乙物块重力做功的瞬时功率
【答案】B
【解析】解:A 、根据动能定理得,mgR=,知两物块达到底端的动能相等,速度大小相等,但是速度的方向不同.故A 正确,B 错误.
C 、乙做匀加速直线运动,速度逐渐增大,重力的瞬时功率P=mgvθ,则重力的瞬时功率增大,故C 正确;
D 、两物块到达底端的速度大小相等,甲重力与速度方向垂直,瞬时功率为零,则乙重力做功的瞬时功率大于甲重力做功的瞬时功率.故D 正确.
本题选不正确的
故选:B
考点:功率、平均功率和瞬时功率;功的计算.
专题:定性思想;推理法;功率的计算专题.
分析:根据动能定理比较两物块到达底端的动能,从而比较出速度的大小,根据重力与速度方向的关系,结合P=mgvcosα比较瞬时功率的大小.
点评:动能是标量,只有大小没有方向,但是要注意速度是矢量,比较速度不仅要比较速度大小,还要看速度的方向;以及知道瞬时功率的表达式P=mgcosα,注意α为力与速度方向的夹角.
4. 如图所示为粮袋的传送装置,已知AB 间长度为L ,传送带与水平方向的夹角为 ,
工作时运行速度为v ,粮袋与传送带间的动摩擦因数为μ,正常工作时工人在A 点将粮袋放到运行中的传送带上,关于粮袋从A 到B 的运动,以下说法正确的是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力) ( )
A .粮袋到达B 点的速度与v 比较,可能大,也可能相等或小
B .粮袋开始运动的加速度为g (sinθ-cos θ) ,若L 足够大,则以后将一定以速度v 做匀速运动
C .若μ≥tan θ,则粮袋从A 到B 一定一直是做加速运动
D .不论μ大小如何,粮袋从A 到B 一直匀加速运动,且a >g sin ϑ
【答案】A
【解析】A 、粮袋在传送带上可能一直做匀加速运动,到达B 点时的速度小于v ;可能先匀加速运动,当速度与传送带相同后,做匀速运动,到达B 点时速度与v 相同;也可能先做加速度较大的匀加速运动,当速度与传送带相同后做加速度较小的匀加速运动,到达B 点时的速度大于v ;故A 正确.
B、粮袋开始时受到沿斜面向下的滑动摩擦力,大小为μmgcos θ根据牛顿第二定律得到,加速度a=g(sin θ+μcos θ).故B 错误.
C、若μ≥tanθ,粮袋从A 到B 可能一直是做加速运动,也可能先匀加速运动,当速度与传送带相同后,做匀速运动.故C 错误.
D、由上分析可知,粮袋从A 到B 不一定一直匀加速运动.故D 错误. 故选A
5.一根长为L 的细线上端固定,另一端连接一小球,现设法使小球在水平面内做匀速圆周运动,则小球运动的周期T 与细线和竖直直线之间的夹角θ的关系是( )
A .角θ越小,周期T 越长
B .角θ越小,周期T 越短
C .周期T 的长短与角θ的大小无关
D .条件不足,无法确定
【答案】A
【解析】解:小球在水平面内做匀速圆周运动,对小球受力分析,如图
小球受重力、和绳子的拉力,合力提供向心力,
根据几何关系可知:F 向=mgtanθ,
根据向心力公式得:
F 向=m,
周期T=
可知,角θ越小,周期T 越长,角θ越大,周期T 越短
故选:A
考点:向心力;线速度、角速度和周期、转速.
专题:匀速圆周运动专题.
分析:小球做匀速圆周运动合外力提供向心力,对小球进行受力分析,根据几何关系求出合外力,再根据向心力公式求解线速度,根据线速度和周期的关系求解周期.
点评:本题是圆锥摆问题,关键是分析受力情况,确定向心力的来源.要注意小球圆周运动的半径不等于绳长.
6.如图所示,从A 点由静止释放一弹性小球,一段时间后与固定斜面上B 点发生碰撞,碰后小球速度大小不变,方向变为水平方向,又经过相同的时间落于地面上C 点,已知地面上D 点位于B 点正下方,B,D 间的距离为h ,则下列说法正确的是( )
A. A,B两点间的距离为
B. A,B两点间的距离为
C. C,D两点间的距离为1h 21h 42 3
D. C,D两点间的距离为2h
【答案】D
【解析】
试题分析:由A 到B ,小球做自由落体运动,h ’=
抛运动,h=122gt ,v =2gh,;由B 到C ,小球做平212gt ,x=vt;由A 到B 和由B 到C 所用时间相同,A.B 两点间的距离h ’= h ,2
2h =2 h,故选项C 错误,D 正确。
g 故A.B 错误;由上可知x=vt=2gh
考点:自由落体运动、平抛运动的规律。
【名师点睛】平抛运动的基本规律:(1)飞行时间:由t
高度h ,与初速度v 0无关.(2)水平射程:x =v 0t =v
v 0和下落高度h 共同决定,与其他因素无关.
7.如图所示,电阻R 1=20 Ω,电动机线圈电阻R 2=10 Ω. 当开关S 断开时,电流表的示数为0.5 A;当电键S 闭合后,电动机转起来,电路两端电压U 不变,电流表显示的电流I 和电路消耗的电功率P 应是( )
A .I =1.5 A B.I>1.5 A C.P =15 W D.P
【答案】D
【解析】
试题分析:当电键S 断开时,由欧姆定律得,U =I 1R 1=10V ,当电键S 闭合后,通过R 1的电流仍为0.5A ,电动机的电流I 2<U 10=A =1A ,故电流表的电流I <1.5A ,电路R 210
中电功率P =UI <15W ,故D 正确,选项ABC 错误。
考点:电功、电功率
【名师点睛】本题要抓住非纯电阻电路与纯电阻电路的区别,当电键S 断开时,由欧姆定律求出电阻R 1的电压U ,当电键S 闭合后,通过R 1的电流仍为0.5A ,电动机的电路是非纯电阻电路,由I 2<U 求出其电流的范围,即得到电流表电流的范围,由P =UI 求R 2
解电路中功率范围。
8.如图所示电路中,已知电的内阻r <R 2,电阻R 1的阻值小于滑动变阻器R 0的最大阻值.闭合电键S ,当滑动变阻器的滑臂P 由变阻器的中点向左滑动的过程中,下列说法中正确的有( )
A .A 1的示数不断减小,A 2的示数不断减小
B .V 1的示数先变小后变大,V 2的示数先变大后变小
C .电内部的热功率先变大后变小
D .电的输出功率先变小后变大
【答案】D
【解析】解:
A 、B 、由题,电阻R 1的阻值小于滑动变阻器R 0的最大阻值,当滑动变阻器的滑片P 变阻器的中点向左滑动的过程中,变阻器左侧电阻与R 1串联后与变阻器右侧并联的总电阻先变大后变小,根据闭合电路欧姆定律得知,电路中电流先变小后变大,电源的内电压也变小后变大,则路端电压先变大后变小,所以V 1的示数先变大后变小.V 2测量R 2两端的电压,R 2不变,则V 2的示数先变小后变大.并联电压U 并=U﹣U 2,先变大后变小,电阻R 1所在支路电阻R 1支路逐渐减小,所以电流I 1增大,电流表A 2示数增大;I 2=I﹣I 1,电流表A 1示数变小,故AB 错误.
2C 、电源内部的热功率P=Ir ,因为电流I 先变小后变大,所以电源内部的热功率,先变
小后变大,故C 错误.
D 、因为r <R 2,所以外电阻总是大于内电阻的,当滑动变阻器的滑片P 变阻器的中点向左滑动的过程中,变阻器左侧电阻与R 1串联后与变阻器右侧并联的总电阻先变大后变小,所以电源的输出功率先变小后变大,故D 正确.
故选:D
考点:闭合电路的欧姆定律;电功、电功率.
专题:恒定电流专题.
分析:电阻R 1的阻值小于滑动变阻器R 0的最大阻值,当滑动变阻器的滑片P 由中点向左滑动的过程中,变阻器左侧电阻与R 1串联后与变阻器右侧并联的总电阻先变大后变小,根据闭合电路欧姆定律分析电路中的电流变化和路端电压的变化,再由欧姆定律分析R 2两端电压的变化,确定三个电表示数的变化.
点评:本题考查了串、联电路的特点和欧姆定律的灵活运用,难点是滑动变阻器滑片P 从最右端→中间→左端总电阻变化情况的判断.
二、多选题(题型注释)
9.如图所示是质谱仪的工作原理示意图.带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B 和E. 平板S 上有可让粒子通过的狭缝P 和记录粒子位置的胶片A 1A 2. 平板S 下方有磁感应强度为B 0的匀强磁场.下列表述正确的是 ( )
A .质谱仪是分析同位素的重要工具
B .速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C .能通过狭缝P 的带电粒子的速率等于E/B
D .粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P ,粒子的比荷越小
【答案】ABC
【解析】
v 2
试题分析:进入B 0的粒子满足B o qv m ,知道粒子电量后,便可求出m 的质量,所R
以质谱仪可以用来分析同位素,故A 正确;根据原理图可知粒子带正电,则受电场力向
右,故洛伦兹力必向左,由左手定则可判断磁场方向垂直直面向外,故B 正确;由qE=qvB,
v 2
得v=E/B,此时离子受力平衡,可沿直线穿过选择器,故C 正确;由B o qv =m 可得:R q v ,知R 越小,荷质比越大,故D 错误;故选ABC. =m B 0R
考点:质谱仪
【名师点睛】此题是对质谱仪的考查;质谱仪工作原理应采取分段分析的方法,即粒子加速阶段,速度选择阶段,在磁场中运动阶段三个阶段;解题时能列出三个阶段中粒子满足的物理方程,从而分析出粒子的荷质比.
10.宇宙中的有些恒星可组成双星系统。它们之间的万有引力比其它恒星对它们的万有引力大得多,因此在研究双星的运动时,可以忽略其它星球对它们的作用。已知S 1和S 2构成一个双星,它们在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点O 做匀速圆周运动。S 1的质量是S 2质量的k 倍(k>1),下列判断正确的是
A .S 1、S 2的角速度之比为1∶k
B .S 1、S 2的线速度之比为1∶k
C .S 1、S 2的加速度之比为1∶k
D .S 1、S 2所受的向心力大小之比为k ∶1
【答案】BC
【解析】
试题分析:双星系统有彼此之间的万有引力提供各自圆周运动的向心力,二者总保持在一条直线即直径上,得到二者角速度之比为1:1,答案A 错;二者的向心力是相互作用力,因此向心力之比为1:1,答案D 错。根据万有引力提供向心力有
m 1R 2a 2Gm 1m 222=m R ω=m R ω=m a =m a ===k ,即a 1:a 2=1:k ,,112211222l m 2R 1a 1
答案C 对。根据v =ωR 知v 1R 1==1:k ,答案B 对。 v 2R 2
考点:万有引力与航天
【名师点睛】此题考查了万有引力定律的应用问题;关键是知道双星围绕同一个圆心转动,其向心力等于两个行星之间的万有引力,列的表达式即可进行判断;此题难度不大,意在考查学生运用物理知识来解决物理问题的基本能力.
11.如图所示为通过弹射器研究轻弹簧的弹性势能的实验装置。半径为R 的光滑3/4圆形轨道竖直固定于光滑水平面上并与水平地面相切于B 点,弹射器固定于A 处。某次实验过程中弹射器射出一质量为m 的小球, 恰能沿圆轨道内侧到达最髙点C, 然后从轨道D 处(D 与圆心等高)下落至水平面。忽略空气阻力,取重力加速度为g 。下列说法正确的是( )
A. 小球从D 处下落至水平面的时间小于2R g
B. 小球运动至最低点B 时对轨道压力为5mg
C. 小球落至水平面时的动能为2mgR
D. 释放小球前弹射器的弹性势能为
【答案】AD
【解析】 5mgR 2
v 试题分析:根据题意恰好过最高点mg =m C ,可知C 点速度为v C =gR ,到达D R
点具有一定的速度,从D 点到水平面不是自由落体运动,如果是自由落体时间t =22R ,g 本题中小球从D 处下落到水平面的时间小于2R ,所以A 项正确;从B 点到C 点运用g
211v 22动能定理mv C -mv B =-mg 2R ,根据牛顿第二定律N -mg =m B ,得出22R
N =6mg ,根据牛顿第三定律得小球对轨道的压力N '=6mg ,所以B 项错误;从C 点到水平地面运用动能定理E k =152mv C +2mgR =mgR ,所以C 项错误;全过程22
中根据能量守恒定律落到水平地面的动能等于释放前的弹性势能,所以D 项正确。 考点:本题考查了受力分析、动能定理和功率
12.如图为玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能及示意图,一群氢原子处于n=4的激发态,当它们自发地跃迁到较低能级时,以下说法符合玻尔理论的有:( )
A .电子轨道半径减小,动能也要增大
B .氢原子跃迁时,可发出连续不断的光谱线
C .由n=4跃迁到n=1时发出光子的频率最小
D .金属钾的逸出功为2.21 eV,能使金属钾发生光电效应的光谱线有4条
【答案】AD
【解析】
试题分析:当原子从第4能级向低能级跃迁时,原子的能量减小,轨道半径减小,电子的动能增大,电势能减小,故A 正确;能级间跃迁辐射或吸收的光子能量必须等于两能级间的能级差,氢原子跃迁时,可发出不连续的光谱线,故B 错误;由n=4跃迁到n=1时辐射的光子能量最大,发出光子的频率最小,故D 错误;第四能级的氢原子可以放出6条光谱线,其放出的光子能量分别为:E 1=-0.85-(-1.51)=0.66eV;
E 2=-0.85-(-3.40)=2.55eV、E 3=-0.85-(-13.6)=12.75eV、E 4=-1.51-(-3.40)=1.89eV、E 5=-1.51-(-13.6eV )=12.09eV、E 6=-3.40-(-13.6)=10.20eV、故大于2.21eV 的光谱线有4条,故D 正确;
考点:考查了氢原子跃迁
【名师点睛】解决本题的关键知道光电效应的条件以及知道能级间跃迁时辐射或吸收的
光子能量等于两能级间的能级差,能级差越大,辐射的光子能量越大,频率越大,波长越小
第II 卷(非选择题)
四、实验题(题型注释)
13.(6分)某同学利用如图所示的装置探究功与速度变化的关系。
(1)小物块在橡皮筋的作用下弹出,沿光滑水平桌面滑行,之后平抛落至水平地面上,落点记为M 1;
(2)在钉子上分别套上2条、3条、4条„„同样的橡皮筋,使每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致,重复步骤(1),小物块落点分别记为M 2、M 3、M 4„„;
(3)测量相关数据,进行数据处理。
①为求出小物块从桌面抛出时的动能,需要测量下列物理量中的
(填正确答案标号,g 已知)。
A .小物块的质量m
B .橡皮筋的原长x
C .橡皮筋的伸长量Δx
D .桌面到地面的高度h
E .小物块抛出点到落地点的水平距离L
②将几次实验中橡皮筋对小物块做功分别记为W 1、W 2、W 3、„„,小物块抛出点到落地点的水平距离分别记为L 1、L 2、L 3、„„。若功与速度的平方成正比,则应以W 为纵坐标、 为横坐标作图,才能得到一条直线。
③由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略,则由此引起的误差属于 。(填“偶然误差”或“系统误差”)。
2【答案】① ADE;② L;③ 系统误差;
【解析】 试题分析:①物块被弹出时的水平速度v =
L ,物体落地的时间t =
t 1212mgL 2
=能:E k =mv =m ,故为求出小物块从桌面抛出时的动能,需要224h 测量小物块的质量m 、桌面到地面的高度h 、小物块抛出点到落地点的水平距离L ;故
12mgL 2
选ADE ;②若功与速度的平方成正比,根据W =E k =mv =,则应以W 为纵坐24h
标、L 为横坐标作图,才能得到一条直线。
③由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略,则由此引起的误差属于系统误差。 考点:探究功与速度变化的关系
2
【名师点睛】此题是对探究功与速度变化的关系实验的考查;解题时要首先搞清实验的原理及操作过程;要测量物体的动能首先要知道动能所满足的函数关系式,然后才能知道要测量的物理量;要得到两个物理量之间的线性关系也必须知道物理量之间的函数关系.
14.如图甲为某同学测绘额定电压为2.5V 的小灯泡的I-U 特性曲线的实验电路图
(1)根据电路图甲,用笔画线替代导线,将答题纸图乙中的实验电路图连接完整(图乙左边是电压表)
(2)依据你所连接的电路,在开关S 闭合之前,滑动变阻器的滑片应该置于_______端(选填“A”、“B”或“AB中间”)
(3)实验中测得有关数据如下表:
根据表中的实验数据,在图丙中画出小灯泡的I-U 特性曲线
(4)如果用一个电动势为3V ,内阻为25Ω的直流电源直接给该小灯泡供电,则小灯泡的实际功率为______W
【答案】(1)如图所示(2)A 端(3)如图所示(4)0.04W
【解析】
试题分析:(1)小灯泡的额定电压为2.5V ,所以电压表选择3V 量程,从表中可知当小灯泡满足额定电压时,电流在0.26与0.27之间,故电流表选取0.6量程,实物电路图如图所示,注意电表的正负极
(2)在开关S 闭合之前,为了保护小灯泡不被烧坏,应使小灯泡两端的电压为零,即在A 端
(3)伏安特性曲线如图所示,
(4)在I-U 图象中同时作出表示电源的I-U 图象,读出两图线的交点坐标,然后根据公式可得小灯泡的实际功率为P =UI =0.04W
考点:描绘小灯泡伏安特性曲线实验
【名师点睛】根据实验原理图连接即可,注意电压表、电流表的量程不要选错,正负极不能连反,滑动变阻器采用分压接法.采用分压接法时,开始实验时为了安全和保护仪器,要使输出电压为零,即将测量电路短路
五、计算题(题型注释)
15.(9分)如图所示,光滑水平面上依次放置两个质量均为m 的小物块A 和C 以及光滑曲面劈B ,B 的质量为M =3m ,劈B 的曲面下端与水平面相切,且劈B 足够高。现让小物块C 以水平速度v 0向右运动,与A 发生弹性碰撞,碰撞后小物块A 又滑上劈B 。求物块A 在B 上能够达到的最大高度。
23v 0【答案】h = 8g 【解析】
试题分析:小物块C 与A 发生弹性碰撞,由动量守恒和机械能守恒得:
mv 0=mv C +mv A ①
121212mv 0=mv C +mv A ② 222
联立①②式解得:v C =0,v A =v 0 ③
设小物块A 在劈B 上达到的最大高度为h ,此时小物块A 和B 的共同速度大小为v ,对小物块A 与B 组成的系统,由机械能守恒和水平方向动量守恒得:
121mv A =mgh +(m +M ) v 2 ④
22
mv A =(m +M ) v ⑤
23v 0联立③④⑤式解得: h = ⑥ 8g
考点:本题考查动量守恒定律、机械能守恒定律.
【名师点睛】分析清楚物体运动过程是正确解题的关键,应用动量守恒定律与机械能守
恒定律可以解题.要注意A 、B 系统水平方向动量守恒,系统整体动量不守恒.
16.在平面直角坐标系xOy 中,第Ⅰ象限存在沿y 轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B. 一质量为m 、电荷量为q 的带正 电的粒子从y 轴正半轴上的M 点以一定的初速度垂直于y 轴射入电场,经x 轴上的N 点与x 轴正方向成θ=60°角射入磁场,最后从y 轴负半轴上的P 点垂直于y 轴射出磁场,已知ON=d,如图所示. 不计粒子重力,求:
(1)粒子在磁场中运动的轨道半径R ;
(2)粒子在M 点的初速度v 0的大小;
(3)粒子从M 点运动到P 点的总时间t.
【答案】(1)(3+2π) m 23qBd (2)(3) d ;33m 3qB
【解析】
试题分析:(1)做出带电粒子的运动轨迹如图
由三角形相关知识得R sin θ=d
R =23d 3
v 2
(2)由qvB =m R
得v =2qBd 3m
在N 点速度v 与x 轴正方向成θ=60°角射出 电场,将速度分解如图
cos θ=v 0 v
3qBd 3m 得射出速度v=2v0,v 0=
(3)粒子在电场中运动的时间t 1,有d =v 0t 1 所以t 1=d m =v 0qB
2πR v 0粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T =
故T =2πm qB
设粒子在磁场中运动的时间t 2,有t 2=π-θT 2π
所以t 2=2πm , 根据t=t1+t2
3qB
所以t = 考点:带电粒子在匀强电场及在匀强磁场中的运动.
17.(9分)如图所示,光滑斜面AB 与光滑竖直圆弧轨道BCD 在B 点平滑连接,质量为m 的小物块从斜面上A 点由静止释放并滑下,经圆弧轨道最低点C 后能沿轨道通过最高点D ,此时对D 点的压力恰好等于其重力。重力加速度为g ,不计空气阻力。求:
(1)物块运动到最低点C 时对轨道的压力大小;
(2)A 、C 的高度差h 与圆弧轨道半径R 的比值。
【答案】(1)7mg ;(2)3。
【解析】
mv c 2试题分析:(1)当物体在C 点时:F NC -mg =; R
2mv D 当物体在D 点时:F ND +mg =; R
物体C D :时遵循机械能守恒定律:故F NC -F ND =6mg
' 则F NC =F NC =7mg ; 1212mv c +0=mv D +mg ? 2R ; 22
(2)物体由A C : 0+mgh =12mv C +0; 2
mv c 2因为在C 点:F NC -mg = R
联立两式,解得h =3; R
考点:机械能守恒定律;牛顿第二定律。