湖南省长沙市2023届高三物理上学期9月月考试题（含解析）

PAGEPAGE7湖南省长沙市2022届高三物理上学期9月月考试题〔含解析〕本试题卷分第一卷(选择题)和第二卷(非选择题)两局部，共8页．时量90分钟，总分值110分．第一卷一、填空题(此题共12小题，每题4分，共48分．其中1～8小题只有一个选项正确，9～12小题有多个选项正确，选不全的得2分，错选或不选得0分．将选项填涂在答题卡中)1．伽利略在对自由落体运动的研究过程中，开创了如下框所示的一套科学研究方法，其中方框2和4中的方法分别是(A)eq\x(观察现象)→eq\x(2)→eq\x(逻辑推理)→eq\x(4)→eq\x(修正推广)→eq\x(……)A．提出假设，实验检验B．数学推理，实验检验C．实验检验，数学推理D．实验检验，合理外推2．某物体做直线运动的v－t图象如下图，据此判断给出的A、B、C、D四种图象(F表示物体所受合力，x表示物体的位移，Ek表示物体动能，a表示物体加速度t表示时间)中正确的选项是(B)3．2022年6月16日，刘旺、景海鹏、刘洋三名宇航员搭乘“神舟九号〞飞船飞向太空.6月24日执行手动载人交汇对接任务后，于29日10时03分乘返回舱平安返回．返回舱在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如下图．关于返回舱的运动，以下说法中正确的有(A)A．在同一轨道Ⅱ上经过A的速率小于经过B的速率B．在轨道Ⅱ上经过A的速率大于在轨道Ⅰ上经过A的速率C．在轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅰ上运动的周期D．正常运行时，在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度4．一质量为m的物块能在倾角为θ的足够长斜面上匀减速下滑．在初始状态相同及其他条件不变时，只对物块施加一个竖直向下的恒力F，如下图，那么物块减速到零的时间与不加恒力F两种情况相比拟将(B)A．变长B．变短C．不变D．不能确定【解析】在F作用前，物块加速度a1＝eq\f(mg\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(μcosθ－sinθ)),m)，F作用后a2＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mg＋F))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(μcosθ－sinθ)),m)，a2＞a1，初速度相同时，滑停的时间变短，滑行距离变短．5．在地表附近有一竖直向下匀强电场E，一带电油滴以某初速度从a处运动到b处，其运动轨迹如图中曲线所示，不计空气阻力，此过程中油滴运动情况描述正确的选项是(C)A．油滴在做变加速曲线运动B．油滴在做速度大小不变的曲线运动C．动能和电势能之和减小D．油滴的轨迹为椭圆的一局部6．在墙与地面之间用三块长木板并排搭成如下图的三个固定斜面1、2和3，斜面1与2底边相同，斜面2和3高度相同，斜面1和3长度相同，斜面外表均光滑．一小物体分别沿三个斜面从顶端由静止下滑到底端，在这三种情况下(D)A．物体沿斜面2下滑速度改变最快B．物体分别沿斜面2、3下滑速度改变相同C．物体沿斜面下滑到达底端时速度大小均相等D．物体沿斜面3下滑到底端的时间最长【解析】此题用“等时圆〞分析．7．如右图，三个质点a、b、c质量分别为m1、m2、M(M≫m1，M≫m2)．在c的万有引力作用下，a、b在同一平面内绕c沿逆时针方向做匀速圆周运动，它们的周期之比Ta∶Tb＝1∶k；从图示位置开始，在b运动一周的过程中，那么(D)A．a、b距离最近的次数为k次B．a、b距离最远的次数为k＋1次C．a、b、c共线的次数为2kD．以上说法都不对【解析】以b为参照系分析．a的转速为b的k倍，b转一圈，a转k圈，a相对b转(k－1)圈，共线2(k－1)次，相距最近(远)(k－1)次．8．甲、乙两名滑冰运发动，M甲＝80kg，M乙＝40kg，面对面水平拉着弹簧秤做匀速圆周运动的滑冰表演，如图，两人相距0.9m，弹簧秤的示数为9.2N，以下判断中正确的选项是(D)A．两人的线速度相同，约为40m/sB．两人的角速度相同，为6rad/sC．两人的运动半径相同，都是0.45mD．两人的运动半径不同，甲为0.3m，乙为0.6m【解析】甲、乙两人做圆周运动的角速度相同，向心力大小都是弹簧的弹力，那么有M甲ω2r甲＝M乙ω2r乙即M甲r甲＝M乙r乙且r甲＋r乙＝0.9m，M甲＝80kg，M乙＝40kg解得r甲＝0.3m，r乙＝0.6m，由于F＝M甲ω2r甲所以ω＝eq\r(\f(F,M甲r甲))＝eq\r(\f(9.2,80×0.3))rad/s≈0.62rad/s而v＝ωr，r不同，v不同．9．如下图，长约1m的两端封闭的竖直玻璃管中注满水，玻璃管内有一质量为0.1kg的红腊块能在管内浮动．假设t＝0时，红蜡块从玻璃管底端开始向上浮动，且每1s上升的距离都是30cm；从t＝0开始，玻璃管以初速度为零匀加速向右平移，第1s内、第2s内、第3s内通过的水平位移依次为5cm、15cm、25cm.y表示红蜡块竖直方向的位移，x表示红蜡块随玻璃管通过的水平位移，单位均为m，t＝0时红蜡块位于坐标原点．以下说法正确的选项是(BCD)A．t＝2s时红蜡块的速度大小为0.3m/sB．前3s内红蜡块的位移大小为45eq\r(5)cmC．红蜡块的轨迹方程为y2＝eq\f(9,5)xD．红蜡块在浮动过程中受到的合力是0.01N【解析】在连续的1s内，水平距离变化Δx＝0.1m，由Δx＝aT2，得a＝0.1m/s2，水平位移x＝eq\f(1,2)at2，竖直位移y＝vyt，其中vy＝0.3m/s，将数据代入化简得y2＝eq\f(9,5)x，将t＝3s代入并结合s＝eq\r(x2＋y2)，求得位移45eq\r(5)cm，F＝ma＝0.01N.10．如下图，质量相同的木块A、B用轻质弹簧连接，在力F作用下静止在光滑的斜面上．现突然增大F至某一恒力推A，那么从开始到弹簧第一次被压缩到最短的过程中(BC)A．两木块速度相同时，加速度aA＝aBB．两木块速度相同时，加速度aA<aBC．两木块加速度相同时，速度vA>vBD．两木块加速度相同时，速度vA<vB11．在光滑的水平面上，放着两块长度相同、质量分别为M1和M2的木板，在两木板的左端各放一个大小、形状、质量完全相同的物块，如下图．开始时，各物均静止．今在两物块上各作用一水平恒力F1、F2，当物块与木板别离时，两木板的速度分别为v1和v2.物块与两木板之间的动摩擦因数相同．以下说法正确的选项是(BD)A．假设F1＝F2，M1＞M2，那么v1＞v2B．假设F1＝F2，M1＜M2，那么v1＞v2C．假设F1＞F2，M1＝M2，那么v1＞v2D．假设F1＜F2，M1＝M2，那么v1＞v2【解析】采用极限法和临界值分析．当M1小到能和物块刚好一起运动时，对F1＝F2，M1＜M2情况，或是F1＜F2，M1＝M2情况，物块在M2上最终会滑离，而在M1上在无穷远处滑离．12．如下图，某生产线上相互垂直的甲、乙传送带处于同一水平面，宽度均为d，均以大小为v的速度运行，图中虚线为传送带中线．一可视为质点的工件从甲左端释放，能以速度v由甲的右端滑上乙，滑至乙中线处时恰好相对乙静止，设乙传送带外表粗糙程度处处相同．以下说法中正确的选项是(AC)A．工件在乙传送带上的痕迹为直线，痕迹长为eq\f(\r(2),2)dB．工件从滑上乙到恰好与乙相对静止所用的时间为eq\f(d,2v)C．工件与乙传送带间的动摩擦因数μ＝eq\f(\r(2)v2,gd)D．工件相对传送带滑动过程中的轨迹为eq\f(1,4)圆弧【解析】工件相对乙的速度方向如下图，那么滑动摩擦力Ff大小、方向均不变，工件为匀变速运动，相对乙轨迹为直线，而对地轨迹为一段抛物线．由对称分析可知，痕迹长为eq\f(\r(2)d,2)；由独立性原理可知：v2＝2a0×eq\f(d,2)，a0＝eq\f(\r(2),2)a，而a＝μg，那么μ＝eq\f(\r(2)v2,gd)，由eq\f(d,2)＝eq\f(v,2)t得时间：t＝eq\f(d,v).答题卡题号123456789101112答案ABABCDDDBCDBCBDAC第二卷二、实验题(此题共2小题，共15分，将答案填写在答题卡中)13．(6分)“验证力的平行四边形定那么〞的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．(1)图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是__F′(2分)__．(2)在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，那么实验结果是否会发生变化？答：__不变(2分)__(选填“变〞或“不变〞)．(3)本实验采用的科学方法是__B(2分)__．A．理想实验法B．等效替代C．控制变量法D．建立物理模型法14．(9分)“用DIS研究加速度与力的关系〞的实验装置如图(a)所示，实验中用所挂钩码的重量作为细线对小车的拉力F.通过增加钩码的数量，屡次测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象．他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a－F图线，如图(b)所示．(1)图线__①(3分)__(选填“①〞或“②〞)是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的；(2)在轨道水平时，小车运动的阻力Ff＝__0.5(3分)__N；(3)图(b)中，拉力F较大时，a－F图线明显弯曲，产生误差．为防止此误差可采取的措施是__C(3分)__．A．调整轨道的倾角，在未挂钩码时使小车能在轨道上匀速运动B．在增加钩码数量的同时在小车上增加砝码，使钩码的总质量始终远小于小车的总质量C．将无线力传感器捆绑在小车上，再将细线连在力传感器上，用力传感器读数代替钩码的重力D．更换实验中使用的钩码规格，采用质量较小的钩码进行上述实验三、计算题(此题共3小题，共32分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15．(10分)如下图，一辆卡车后面用轻绳拖着质量为m的物体A，A与地面的摩擦不计．(1)当卡车以a1＝eq\f(1,2)g的加速度运动时，绳的拉力为eq\f(5,6)mg，那么A对地面的压力为多大？(2)当卡车的加速度a2＝g时，绳的拉力为多大？【解析】(1)(5分)卡车和A的加速度一致．由图知绳的拉力的分力使A产生了加速度，故有：eq\f(5,6)mgcosα＝m·eq\f(1,2)g，解得cosα＝eq\f(3,5)，得：sinα＝eq\f(4,5).设地面对A的支持力为FN，那么有：FN＝mg－eq\f(5,6)mg·sinα＝eq\f(1,3)mg由牛顿第三定律得：A对地面的压力为eq\f(1,3)mg.(2)(5分)设地面对A支持力为零时，物体的临界加速度为a0，那么a0＝g·cotθ＝eq\f(3,4)g，故当a2＝g＞a0时，物体已飘起．此时物体所受合力为mg，那么由三角形知识可知，拉力F2＝eq\r(mg2＋mg2)＝eq\r(2)mg.16．(10分)某物块以一定的初速度v0沿可变倾角的斜面向上运动，物块所能到达的最大位移x与斜面倾角θ的关系如图．(g＝10m/s2)(1)求v0的大小；(2)物块与斜面之间的动摩擦因数μ；(3)求θ为多少时，x的最小值？【解析】(1)(2分)当θ＝90°时x1＝1.25m，物体做竖直上抛运动，那么0－veq\o\al(2,0)＝－2gx1，得v0＝5m/s(2)(3分)当θ＝0°时x2＝eq\f(5\r(3),4)m，说明斜面粗糙，设物块与斜面间摩擦因数为μ，那么物体的加速度大小为a0，那么μmg＝ma00－veq\o\al(2,0)＝－2a0x2解得μ＝eq\f(\r(3),3)(3)(5分)当θ为其他值时，对物块受力分析，物体的加速度大小为amgsinθ＋μmgcosθ＝ma，0－veq\o\al(2,0)＝－2ax由以上各式得x＝eq\f(veq\o\al(2,0),2g〔sinθ＋μcosθ〕)由数学知识sinθ＋μcosθ＝eq\r(1＋μ2)sin(θ＋φ)，其中tanφ＝μ，进一步得φ＝30°，那么当θ＝60°时x取得最小值：xmin＝eq\f(5\r(3),8)m≈1.08m.17．(12分)如下图，水平放置的圆盘半径为R＝1m，在其边缘C点固定一个高度不计的小桶，在圆盘直径CD的正上方放置一条水平滑道AB，滑道AB与CD平行，滑道右端B与圆盘圆心O在同一竖直线上，其高度差为h＝1.25m．在滑道左端静止放置一质量为m＝0.4kg的滑块(可视为质点)，滑块与滑道间的动摩擦因数μ＝0.2.当用一大小为F＝4N的水平向右的拉力拉动滑块的同时，圆盘从图示位置以ω＝2πrad/s绕盘心O在水平面内匀速转动，拉力作用一段时间后撤掉，滑块在滑道上继续滑行，从B点水平抛出，恰好落入小桶内，重力加速度g＝10m/s2.(1)求拉力作用的最短时间；(2)假设拉力作用时间为t＝0.5s，滑块会落入小桶吗？假设能，求所需滑道的长度；(3)物块落入桶中后如果随圆盘一起以ω＝eq\r(\f(15,2))rad/s匀速转动，求小桶给物块的作用力大小．【解析】(1)(6分)由B点抛出恰好落入C，那么由平抛运动规律可知：h＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,0)①R＝vBt0②由①②式并代入数据得：vB＝2m/s，t0＝0.5s圆盘转动一周落入，拉力作用时间最短，设为t1.圆盘周期：T＝eq\f(2π,ω)＝1s③拉力作用时，由牛顿第二定律：F－μmg＝ma1④得：a1＝8m/s2末速度v1＝a1t1⑤撤去拉力后，由牛顿第二定律：μmg＝ma2⑥得：a2＝2m/s2，那么有：vB＝v1－a2t2⑦且有t1＋t2＋t0＝T⑧联立以上各式，并代入数据得：t1＝0.3s(2)(4分)滑块获得速度：v＝a1t＝4m/s⑨由⑦可知滑块撤去F滑行时间为：t′＝eq\f(v－vB,a2)＝1s⑩t＋t′＋t0＝2s＝2T，恰好落入C.那么所需滑道长度为：L＝eq\f(1,2)a1t2＋eq\f(v2－veq\o\al(2,B),2a2)＝4m⑪(3)(2分)由向心力公式：Fx＝mω2R＝3N，Fy＝mg＝4N桶对滑块的作用力大小：F＝eq\r(Fx＋Fy)＝5N四、选考题(请考生从给出的2道题中任选一题做答，并填涂所选题目的题号．注意所做题目的题号必须与所选题一致，在答题卡选答区域指定位置答题．如果多做，那么按所做的第一题计分)18．【物理选修3－3模块】(15分)(1)(6分)如图，一个导热气缸竖直放置，气缸内封闭有一定质量的气体，活塞与气缸壁紧密接触，可沿汽缸壁无摩擦地上下移动．假设大气压保持不变，而环境温度缓慢升高，在这个过程中__BDE__(填选项字母)．A．汽缸内每个分子的动能都增大B．封闭气体对外做功C．汽缸内单位体积内的分子数增多D．封闭气体吸收热量E．汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少(2)(9分)某同学用一端封闭的U形管，研究一定质量封闭气体的压强，如下图，U形管竖直放置，当封闭气柱长为L0时，两侧水银面的高度差为h(cm)，大气压强为p0(cmHg)．求：①封闭气体的压强(用cmHg作单位)；②假设L0＝20cm，h＝8.7cm，该同学用与U形管口径相同的量筒往U形管内继续缓慢注入水银，当再注入13.3cm长水银柱时，右侧水银面恰好与管口相平齐．设环境温度不变，求大气压强是多少cmHg?【解析】①封闭气体的压强为p＝p0＋ρgh，解得p＝(p0＋h)cmHg(2分)②此时封闭气柱长L1＝L0—(h＋ΔL—L0)＝18cm(2分)由波意尔定律(p0＋h)L0＝(p0＋L1)L1(3分)解得p0＝75cmHg(2分)19．【物理选修3－4