2024届天津市南开中学高三上学期12月月考物理试题及答案

南开中学2024届高三第二次月检测物理学科试卷考试时间：60分钟Ⅰ卷（共40分）本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，共100分。考试结束后，将答题卡、答题纸与作文纸一并交回。一、单项选择题（共25分，每题5分）1.在物理发展史上这么多科学家都作出了不可磨灭的贡献，下列有关说法正确的是（ꢀꢀ）A.伽利略通过著名的理想斜面实验研究了守恒量并提出了能量守恒定律B.库伦通过“油滴法”实验测定了元电荷电量C.法拉第提出电荷周围存在着一种“看不见摸不着”的物质，最早提出了场的概念D.牛顿提出了万有引力定律并精确测量出引力常量G2.2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹。已知月球的质量为M、半径为R，探测器的质m，引力常量为G，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测器的（ꢀꢀ）量为4π2r3A.周期为B.动能为2RGMC.角速度为D.向心加速度为3R2r3.强台风往往造成巨大灾难．2018年9月16日17时，第22号台风“山竹”强台风级在广东登陆，登陆时v162/h/m3中心附近最大风力达宽4m的玻璃幕墙时，假定风遇到玻璃幕墙后速度变为零，由此可估算出台风对玻璃幕墙的冲击力F大小最接近（，空气的密度，当这登陆的台风正对吹向一块长10m、）A.2.6103NB.5.3104NC.1.1105ND.1.410N64.真空中固定有两个点电荷，负电荷Q位于坐标原点处，正电荷Q位于x轴上，Q的电荷量大小为Q1122的8倍。若这两点电荷在x轴正半轴的x=x处产生的合电场强度为0，则Q、Q相距（ꢀꢀ）012A.20B.(22x0C.220D.(22x05.如图所示，质量为60kg的某运动员在做俯卧撑运动，运动过程中可将她的身体视为一根直棒，已知重心在C点，其垂线与脚，两手连线中点间的距离Oa、ob分别为0.9m和0.6m，若她在1min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4m，则克服重力做功和相应的功率为（）A.430J，7WB.4300J，70WC720J，12WD.7200J，120W二、多项选择题（共15分，每题5分，漏选3分）6.如图，平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，P为两板间的一固定点。静电计的金属球与电容器的负极板连接，外壳接地。若保持电容器负极板不动，仅将正极板缓慢向左平移一小段距离，则（ꢀꢀ）A.电容器的电容减小，静电计指针的偏角增大B.电容器的电容增大，静电计指针的偏角减小C.两板间的电场强度不变，P点的电势降低D.两板间的电场强度减小，P点的电势升高v6m/s7.如图，质量m=2kg的小物块以水平初速度从左端滑上长L=3m的水平传送带，小物块始终受到一个方向水平向右、大小F=4N的恒力作用，传送带在电动机的带动下沿顺时针方向运行、速度大小恒为v0。已知物块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度g取10m/s，关于小物块在传送带20上运动的过程，下列说法中正确的是（）A.小物块一直做匀速直线运动B.恒力F对小物块做的功为6JC.小物块与皮带间因摩擦而产生的热量为6JD.因小物块在传送带上运动电动机多消耗的电能为6J8.如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在()电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点不计重力下列说法正确的是ꢀꢀA.M带负电荷，N带正电荷B.M在b点的动能小于它在a点的动能C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能D.N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功Ⅱ卷（共60分）三、实验题（共12分，每题6分）9.12光条。（1）用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，其读数为______cm。（2）实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道左端向右运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可调节Q使轨道右端______（选填“升高”或“降低）一些；（3）实验开始前滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为t₁，A与B碰撞后A通过光电门1的时间为t₂，B通过光电门2的时间为t₃。为完成该实验，还必需测量的物理量有______。A．滑块A的总质量m₁B.滑块B的总质量m₂C.光电门1到光电门2的间距LD.滑块A两次经过光电门1的时间t10.图1是某同学验证机械能守恒定律实验装置，提供的器材如下：铁架台、电磁打点计时器、学生电源、导线若干、纸带、重锤、夹子，已知重锤的质量为1kg，当地的重力加速度g＝9.8m/s2(1)该同学还应补充的实验器材是________(2)该同学正确操作得到的一条纸带如图2所示，O点对应重锤做自由下落的初始位置，该同学从合适位置开始选取了三个连续的计数点A、B、C，OB距离已在图中标出，该同学选择OB段来验证重锤的机械能是否守恒，则他还需________A.仅测量AC段的长度ꢀB.仅测量AB段的长度C.仅测量OC段的长度ꢀD.仅测量OA段的长度(3)根据图2中的纸带，可求得重锤在OB段重力势能减少了________J(结果保留三位有效数字)四、计算题（共48分）11.学生李华研发了一款名字叫做“AD-case”的手机壳，从外观上可以看到这个手机壳长有8个触角，当手机坠落时，接触地面瞬间8个触角会瞬间弹出来，起到很好的缓冲作用。研究缓冲效果的实验中，总质量为200g的手机从距离地面1.8m的高度跌落，平摔在地面上，保护器撞击地面的时间为0.2s，然后手机保持静止，不计空气阻力，g=10m/s2，试求：（1）手机从开始掉落到恰好速度变为零的过程中重力冲量的大小；（2）地面对手机的平均作用力大小。12.如图为某同学在荡秋千，秋千上悬挂平板的两绳平行且绳长为L，平板运动到最高点时绳子与竖直方向夹角为。已知该同学的质量为且视为重心在平板上，重力加速度为，不计绳子和平板的质量，忽mg略一切阻力。求：（1）该同学运动到最低点时的速度大小v；a（2）该同学运动到最低点时的加速度大小；（3）该同学运动到最低点时每根绳子的拉力大小F。v13.如图所示，质量为m=4×10-8kg的带电微粒（重力不能忽略）以=1m/s速度从水平放置的平行金属板0A、B的中央飞入板间。已知板长L=10cm，板间距离d=2cm，当UAB=103V时，带电微粒恰好沿直线穿过板间。（1）求带电微粒所带电荷量q；（2）AB间所加电压在什么范围内带电微粒能从板间飞出？14.如图所示，一光滑圆弧轨道固定在水平地面上，轨道半径为R6m，其圆心角为的滑板C静止在水平地面上，其左端与圆弧轨道末端平滑连接，质量为1kg的物块B静止在C上，B至2kg。质量为2kgL1.2m滑板左端的距离为。现将质量为的物块由圆弧轨道顶端静止释放。已知物块、均可0.5，C，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g10m/s²，cos530.6，AAB视为质点，二者碰撞时间极短且碰撞过程无机械能损失，A、B与C之间的动摩擦因数均为与地面之间的动摩擦因数为物块B始终在滑板上。求：（1）A滑上C瞬间，A的速度大小；（2）A与B碰后瞬间，B的速度大小；（3）整个过程C运动的位移大小。南开中学2024届高三第二次月检测物理学科试卷考试时间：60分钟Ⅰ卷（共40分）本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，共100分。考试结束后，将答题卡、答题纸与作文纸一并交回。一、单项选择题（共25分，每题5分）1.在物理发展史上这么多科学家都作出了不可磨灭的贡献，下列有关说法正确的是（ꢀꢀ）A.伽利略通过著名的理想斜面实验研究了守恒量并提出了能量守恒定律B.库伦通过“油滴法”实验测定了元电荷电量C.法拉第提出电荷周围存在着一种“看不见摸不着”的物质，最早提出了场的概念D.牛顿提出了万有引力定律并精确测量出引力常量G【答案】C【解析】【详解】A．伽利略研究了自由落体运动，J·迈尔提出了能量守恒定律，故A错误；B．密立根油滴法测定了元电荷电量，故B错误；C．法拉第提出电场的概念，并提出用场线描述场，故C正确；D．牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许精确测量出引力常量G，故D错误。故选C。2.2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹。已知月球的质量为M、半径为R，探测器的质m，引力常量为G，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测器的（ꢀꢀ）量为4π2r3A.周期为B.动能为2RGMC.角速度为D.向心加速度为3R2r【答案】A【解析】【分析】【详解】由万有引力提供向心力可得2v2mrrm2r2T2r可得周期、线速度、角速度、向心加速度分别为r3GMGMT，v，a，rr3r2探测器动能1Emv2k22r综上分析，答案为A。3.强台风往往造成巨大灾难．2018年9月16日17时，第22号台风“山竹”强台风级在广东登陆，登陆时v162/h/m3中心附近最大风力达，空气的密度，当这登陆的台风正对吹向一块长10m、宽4m的玻璃幕墙时，假定风遇到玻璃幕墙后速度变为零，由此可估算出台风对玻璃幕墙的冲击力F大小最接近（）A.2.6103NB.5.3104NC.1.1105ND.1.410N6【答案】C【解析】v2ts0，代入数据：Fv4.真空中固定有两个点电荷，负电荷Q位于坐标原点处，正电荷Q位于x轴上，Q的电荷量大小为Q12s1.1105N，故选C【详解】假设经过t时间，由动量定理得：122的8倍。若这两点电荷在x轴正半轴的x=x处产生的合电场强度为0，则Q、Q相距（ꢀꢀ）012A.20B.(22x0C.220D.(22x0【答案】B【解析】【详解】依题意，两点电荷电性相反，且Q2的电荷量较大，所以合场强为0的位置应该在x轴的负半轴，设两点电荷相距L，根据点电荷场强公式可得21x22xL00又2Q1解得0L221x故选B。5.如图所示，质量为60kg的某运动员在做俯卧撑运动，运动过程中可将她的身体视为一根直棒，已知重心在C点，其垂线与脚，两手连线中点间的距离Oa、ob分别为0.9m和0.6m，若她在1min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4m，则克服重力做功和相应的功率为（）A.430J，7WB.4300J，70WC.720J，12WD.7200J，120W【答案】B【解析】h0.9【详解】设重心上升高度为h，根据几何知识可得，解得h=0.24m，故做一次俯卧撑克服0.40.90.6重力做功为mgh=144J，所以一分钟克服重力做功为W=30×144J=4320J，功率约为Wt432060PW70W，故B正确．二、多项选择题（共15分，每题5分，漏选3分）6.如图，平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，P为两板间的一固定点。静电计的金属球与电容器的负极板连接，外壳接地。若保持电容器负极板不动，仅将正极板缓慢向左平移一小段距离，则（ꢀꢀ）A.电容器的电容减小，静电计指针的偏角增大B.电容器的电容增大，静电计指针的偏角减小C.两板间的电场强度不变，P点的电势降低D.两板间的电场强度减小，P点的电势升高【答案】AC【解析】【详解】AB．根据SQUC，C根据题意，极板所带电荷量不变，极板间距增大，可知电容减小，极板之间的电势差增大，即静电计指针的偏角增大，A正确，B错误；CD．根据UEd结合上述解得SE极板所带电荷量不变，可知，两板间的电场强度不变，令P点到左极板间距为x，则有UPEx由于UPP左P解得PEx正极板缓慢向左平移一小段距离，x增大，则P点的电势降低，C正确，D错误。故选AC。v6m/s7.如图，质量m=2kg的小物块以水平初速度从左端滑上长L=3m的水平传送带，小物块始终受到一个方向水平向右、大小F=4N的恒力作用，传送带在电动机的带动下沿顺时针方向运行、速度大小恒为v0。已知物块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度g取10m/s，关于小物块在传送带20上运动的过程，下列说法中正确的是（）A.小物块一直做匀速直线运动B.恒力F对小物块做的功为6JC.小物块与皮带间因摩擦而产生的热量为6JD.因小物块在传送带上运动电动机多消耗的电能为6J【答案】ACD【解析】【详解】A．由于F则小物块一直做匀速直线运动，A正确；B．恒力F对小物块做的功为WFL12JB错误；C．小物块的运动时间为Lt0小物块与皮带间因摩擦而产生的热量为0Qvtvt6J0C正确；D．因小物块在传送带上运动电动机多消耗的电能等于传送带克服摩擦力做功，即E0t6JD正确。故选ACD8.如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在()电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点不计重力下列说法正确的是ꢀꢀA.M带负电荷，N带正电荷B.M在b点的动能小于它在a点的动能C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能D.N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功【答案】ABC【解析】M受到的是吸引力，N受到的是排斥力，可知M带负电荷，NAM从a到bb点的动能小于在a点的动能，故B正确．d点和e点在同一等势面上，电势相等，则N在d点的电势能等于在e点的电势能，故C正确．D、N从c到d，库仑斥力做正功，故D错误．故选ABC考点：带电粒子在电场中的运动【名师点睛】本题关键是根据曲线运动的条件判断出静电力的方向，掌握判断动能和电势能变化的方向，一般的解题思路是根据动能定理判断动能的变化，根据电场力做功判断电势能的变化．Ⅱ卷（共60分）三、实验题（共12分，每题6分）9.12光条。（1）用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，其读数为______cm。（2）实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道左端向右运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可调节Q使轨道右端______（选填“升高”或“降低）一些；（3）实验开始前滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为t₁，A与B碰撞后A通过光电门1的时间为t₂，B通过光电门2的时间为t₃。为完成该实验，还必需测量的物理量有______。A．滑块A的总质量m₁B.滑块B的总质量m₂C.光电门1到光电门2的间距LD.滑块A两次经过光电门1的时间t【答案】【解析】①.1.345②.降低③.AB##BA1）[1]图中游标卡尺读数为1390.051.345（2）[2]滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，说明滑块从光电门1到光电门2为减速运动，则右端较高，因此可调节Q使轨道右端降低。dd（3）[3]设挡光片的宽度为d，碰前A的速度大小为，碰后A的速度大小为，碰后B的速度大小为1t2d，取向右为正方向，根据动量守恒定律有3ddd1121t2t3整理可得1211t3t2mm。2故还需要测量滑块A的总质量和滑块B的总质量1故选AB。10.图1是某同学验证机械能守恒定律实验装置，提供的器材如下：铁架台、电磁打点计时器、学生电源、导线若干、纸带、重锤、夹子，已知重锤的质量为1kg，当地的重力加速度g＝9.8m/s2(1)该同学还应补充的实验器材是________(2)该同学正确操作得到的一条纸带如图2所示，O点对应重锤做自由下落的初始位置，该同学从合适位置开始选取了三个连续的计数点A、B、C，OB距离已在图中标出，该同学选择OB段来验证重锤的机械能是否守恒，则他还需________A.仅测量AC段的长度ꢀB.仅测量AB段的长度C.仅测量OC段的长度ꢀD.仅测量OA段的长度(3)根据图2中的纸带，可求得重锤在OB段重力势能减少了________J(结果保留三位有效数字)【答案】【解析】①.刻度尺②.A③.1.20【详解】(1)[1]在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离，以及通过纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度(2)[2]该同学选择OB段来验证重锤的机械能是否守恒，需要知道位移的同时还要需要知道末速度，所以根据匀变速直线运动的规律，需要测量AC的长度，然后计算出B点的速度即可故选A(3)[3]根据纸带的数据得，重锤重力势能减少Emgh19.80.1228J1.20Jp四、计算题（共48分）11.学生李华研发了一款名字叫做“AD-case”的手机壳，从外观上可以看到这个手机壳长有8个触角，当手机坠落时，接触地面瞬间8个触角会瞬间弹出来，起到很好的缓冲作用。研究缓冲效果的实验中，总质量为200g的手机从距离地面1.8m的高度跌落，平摔在地面上，保护器撞击地面的时间为0.2s，然后手机保持静止，不计空气阻力，g=10m/s2，试求：（1）手机从开始掉落到恰好速度变为零的过程中重力冲量的大小；（2）地面对手机的平均作用力大小。【答案】（1）1.6Ns2）8N【解析】1）手机从开始掉落到落地做自由落体运动，由运动学公式得1h22解得t手机从开始掉落到恰好静止的过程中重力冲量的大小为Imgtt0)0.2100.60.2）Ns1.6Ns（2）手机从开始掉落到恰好静止的过程中，设地面对手机的平均作用力大小为F，选向上为正方向，对手机由动量定理得Ftmgtmgt000解得F=8N12.如图为某同学在荡秋千，秋千上悬挂平板的两绳平行且绳长为L，平板运动到最高点时绳子与竖直方向夹角为。已知该同学的质量为且视为重心在平板上，重力加速度为，不计绳子和平板的质量，忽mg略一切阻力。求：（1）该同学运动到最低点时的速度大小v；a（2）该同学运动到最低点时的加速度大小；（3）该同学运动到最低点时每根绳子的拉力大小F。mg2gL12）2g1mgcos【答案】（1）2）2【解析】1）小明从最高点到最低点的过程由机械能守恒得1mgL1cosmv22得2gL1cosv（2）向心加速度可表示为v2aL联立解得a2g1（2）在最低点由牛顿第二定律可得2F解得F2v13.如图所示，质量为m=4×10-8kg带电微粒（重力不能忽略）以=1m/s速度从水平放置的平行金属板0A、B的中央飞入板间。已知板长L=10cm，板间距离d=2cm，当UAB=103V时，带电微粒恰好沿直线穿过板间。（1）求带电微粒所带电荷量q；（2）AB间所加电压在什么范围内带电微粒能从板间飞出？【答案】（1）81012C2）800V<U<1200V【解析】1）带电微粒沿直线穿过板间，重力不能忽略时，可知微粒带负电，由平衡条件有Udq解得70.02mgd410C810CqU103（2）微粒在板间做类平抛运动，有L0td1222代入数据解得a=2m/s2当微粒刚好打在下极板右边缘时，有U1dq代入数据解得U1=800V当微粒刚好打在上级板右边缘时，有U2dqmgma代入数据解得U2=1200V要使