北京一零一中学2022-2023学年高三上学期10月月考物理试卷含答案.pdf

北京北京 101 中学中学 2023 届上学期高三年级届上学期高三年级 10 月月考物理试卷月月考物理试卷一、本题共 10 小题，每小题 3 分，共 30 分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的。全部选对的得 3 分，选不全的得 2 分，有选错或不答的得 0 分。1.下列关于能量的单位（焦耳）与基本单位千克、米、秒之间关系正确的是A.1J1kgms-1B.1J1kgms-2C.1J1kgm2s-1D.1J1kgm2.s-22.质量为 m 的物体用轻绳 AB 悬挂于天花板上。用水平向左的力 F 缓慢拉动绳的中点 O，如图所示。用 T 表示绳 OA 段拉力的大小，在 O 点向左移动的过程中A.F 逐渐变大B.F 逐渐变小C.T 逐渐变大D.T 逐渐变小3.如图，物块 a、b 和 c 的质量相同，a 和 b、b 和 c 之间用完全相同的轻弹簧 S1和 S2相连，通过系在 a 上的细线悬挂于固定点 O；整个系统处于静止状态；现将细绳剪断，将物块a 的加速度记为 a1，S1和 S2相对原长的伸长分别为l1和l2，重力加速度大小为 g，在剪断瞬间A.a13gB.a12gC.l12l2D.l1l24.某人将重物由静止开始举高 h，并使物体获得速度 v，不计空气阻力。则下列说法中哪些是正确的A.物体所受合外力对它做的功等于物体动能的增量B.人的举力对物体做的功等于物体机械能的增量C.物体所受合外力对它做的功等于动能、重力势能的增量之和D.重力对重物做的功等于物体重力势能的增量5.在 2017 年 6 月，我国又成功发射一颗“墨子号”量子科学实验卫星，实现远距离光子纠缠，刷新世界纪录。“墨子号”的轨道低于地球同步卫星的轨道，关于“墨子号”科学实验卫星，下列说法中正确的是A.“墨子号”科学实验卫星相对于地面是静止的B.“墨子号”科学实验卫星的轨道平面一定通过地球的球心C.“墨子号”科学实验卫星运行的线速度大于地球通讯卫星的线速度D.“墨子号”科学实验卫星运行的质量一定大于地球通讯卫星的质量6.如图甲所示，两小球 a、b 在足够长的光滑水平面上发生正碰。小球 a、b 质量分别为m1和 m2，且 m1200g。取水平向右为正方向，两小球碰撞前后位移随时间变化的 x-t 图像如图乙所示。下列说法正确的是A.碰撞前球 a 做加速运动，球 b 做匀速运动B.碰撞后球 a 做匀速运动，球 b 做匀速运动C.碰撞前后两小球的机械能总量减小D.碰撞前后两小球的机械能总量不变7.如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，运行的周期为 T0，图中 P 为近日点，Q 为远日点，M、N 为轨道短轴的两个端点。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从 P 经 M、Q 到 N 的运动过程中A.从 P 到 M 所用的时间小于 T0/4B.从 Q 到 N 阶段，机械能逐渐变大C.从 P 到 Q 阶段，速率逐渐变小D.从 P 到 M 阶段，万有引力对它做正功8.蹦床是体操运动的一种，有“空中芭蕾”之称。为了能够更好地完成空中动作，在网上准备阶段运动员要设法使自己弹得足够高。如图所示，蹦床的中心由弹性网面组成，若运动员从离水平网面 3m 高处由静止自由下落，着网后沿竖直方向回到离水平网面 5m 高处，则在此过程中A.只有重力对运动员做功，运动员的机械能守恒B.运动员的机械能增加，是因为弹性网弹力对运动员做正功C.弹性网弹力对运动员的冲量大小等于运动员重力的冲量大小D.弹性网弹力对运动员的冲量大小大于运动员重力的冲量大小9.如图所示，质量均为 m 的小球 A、B 用长为 L 的细线相连，放在高为 h 的光滑水平桌面上（L2h），A 球刚好在桌边。从静止释放两球，不计空气阻力，若 A、B 两球落地后均不再弹起，则下面说法中正确的是A.A 球落地前的加速度为2gB.B 球到达桌边的速度为gh2C.A、B 两落地的水平距离为2hD.绳 L 对 B 球做的功为 mgh10.光滑斜面上，某物体在沿斜面向上的恒力作用下从静止开始沿斜面运动，一段时间后撤去恒力，不计空气阻力，设斜面足够长。物体的速度用 v 表示，物体的动能用 Ek表示，物体和地球组成系统的重力势能用 Ep表示、机械能用 E 表示，运动时间用 t 表示、路程用 l表示。对整个运动过程，下图表示的可能是A.v 随 t 变化的 v-t 图像B.Ep随 t 变化的 Ep-t 图像C.E 随 l 变化的 E-l 图像D.Ek随 l 变化的 Ek-l 图像二、本题共 2 小题，共 16 分。11.在用打点计时器研究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条纸带如图所示。A、B、C、D、E、F、G 为计数点（相邻两计数点间有四个点未画出），相邻计数点间时间间隔为 0.10s，x11.20cm，x21.60cm，x31.98cm，x42.38cm，x52.79cm，x63.18cm。（1）根据图上数据，则打 B 点时小车的速度是_m/s，小车的加速度是_m/s2。（结果保留 2 位有效数字）（2）某同学用以下办法绘制了小车运动的 v-t 图像：先把纸带每隔 T=0.1s 剪断，得到若干段纸条，长度分别为 x1、x2、x3、x4、x5、x6。再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条的下端对齐，作为时间轴，标出时间。最后根据纸条上端中心位置做一条直线，于是得到 v-t 图像（如下图所示）。t1处应标为_s；v1处应标为_（此空用第（2）问中的字母表示）；12.用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为 g。（1）除图甲中所示的装置之外，还必须使用的器材是（）A.直流电源、天平（含砝码）B.直流电源、刻度尺C.交流电源、天平（含砝码）D.交流电源、刻度尺（2）下面列举了该实验的几个操作步骤：A.按照图甲所示安装好实验器材并连接好电源B.先打开夹子释放纸带，再接通电源开关打出一条纸带C.测量纸带上某些点间的距离D.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能，其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是（）（选填步骤前的字母）；（3）如图乙所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点 A、B、C、D、E，通过测量并计算出点 A 距起始点 O 的距离为 s0，点 AC 间的距离为 s1，点 CE 间的距离为s2，若相邻两点的打点时间间隔为 T，重锤质量为 m，根据这些条件计算重锤从释放到下落OC 距离时的重力势能减少量Fp_，动能增加量Ek_；在实际计算中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能。（4）某同学利用图乙中纸带，先分别测量出从 A 点到 B、C、D、E、F、G 点的距离 h（其中 F、G 点为 E 点后连续打出的点，图中未画出），再计算打出 B、C、D、E、F 各点时重锤下落的速度 v 和 v2，绘制 v2-h 图像，如图丙所示，并求得图线的纵轴截距 b 和斜率 k。若假设上述实验操作中不受一切阻力影响，此时绘制的 v2-h 图线的纵轴截距 b和斜率k与 b、k 的关系最可能的是（）A.bb，kkB.bb，kkC.bb，kkD.bb，kk（5）某同学认为要验证机械能守恒，必须选择第 1、2 两点间距离约为 2mm 的纸带进行数据处理，你认为他的观点是否正确，请说明理由。三、本题包括 6 小题，共 54 分。解答应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。13.（8 分）如图所示，一质量 m2kg 的木箱静止在粗糙水平面上。从 t0 开始，木箱受到 F10N、与水平面的夹角为37的恒定拉力，沿水平面匀加速运动。已知木箱与水平面间的动摩擦因数0.2，重力加速度 g10m/s2，sin370.6，cos370.8。（1）画出木箱受力的示意图；（2）求木箱的加速度 a 的大小；（3）求 02s 时间内，木箱速度的大小。14.（8 分）北京在 2022 年举办冬季奥运会，如图所示，一个滑雪运动员，质量 m75kg，以 v02.0m/s 的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角30，在 t5.0s 的时间内滑下的路程 x60m。取重力加速度 g10m/s2。求：（1）滑雪运动员受到阻力 f 的大小（2）滑雪运动员下滑 5s 时，重力的瞬时功率15.（8 分）如图甲所示，游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来。我们把这种情形抽象为如图乙所示的模型：弧形轨道的下端与半径为 R 的竖直圆轨道相接，B、C 分别为圆轨道的最低点和最高点。质量为 m 的小球（可视为质点）从弧形轨道上的 A 点由静止滚下，到达 B 点时的速度为 vBgR6，且恰好能通过 C 点。已知 A、B间的高度差为 h4R，重力加速度为 g。求：（1）小球运动到 B 点时，轨道对小球的支持力 F 的大小；（2）小球通过 C 点时的速率 vC；（3）小球从 A 点运动到 C 点的过程中，克服摩擦阻力做的功 W。16.（9 分）如图甲所示，一光滑杆固定在底座上，构成支架，放置在水平地面上，光滑杆沿竖直方向，一轻弹簧套在光滑杆上。一圆环套在杆上，圆环从距弹簧上端 H 处由静止释放，接触弹簧后，将弹簧压缩，弹簧的形变始终在弹性限度内。已知圆环的质量为 m，支架的质量为 3m，弹簧的劲度系数为 k，重力加速度为 g，不计空气阻力。取圆环刚接触弹簧时的位置为坐标原点 O，竖直向下为正方向，建立 x 轴。（1）在圆环压缩弹簧的过程中，圆环所受合力为 F，请在图乙中画出 F 随 x 变化的示意图；（2）借助 F-x 图像可以确定合力做功的规律，在此基础上，求圆环在下落过程中最大速度 vm的大小。（3）试论证当圆环运动到最低点时，底座对地面的压力 FN5mg。17.（9 分）秋千由踏板和绳构成，人在秋千上的摆动过程可以简化为单摆的摆动，等效“摆球”的质量为 m，人蹲在踏板上时摆长为 l1，人站立时摆长为 l2，。不计空气阻力，重力加速度大小为 g。（1）如果摆长为 l1，“摆球”通过最低点时的速度为 v，求此时“摆球”受到拉力 T 的大小。（2）在没有别人帮助的情况下，人可以通过在低处站起、在高处蹲下的方式使“摆球”摆得越来越高。a.人蹲在踏板上从最大摆角1开始运动，到最低点时突然站起，此后保持站立姿势摆到另一边的最大摆角为2。假定人在最低点站起前后“摆球”摆动速度大小不变，通过计算证明21。b.实际上人在最低点快速站起后“摆球”摆动速度的大小会增大。随着摆动越来越高，达到某个最大摆角后，如果再次经过最低点时，通过一次站起并保持站立姿势就能实现在竖直平面内做完整的圆周运动，求在最低点“摆球”增加的动能Ek应满足的条件。18.（12 分）雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒，这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关。雨滴间无相互作用且雨滴质量不变，重力加速度为 g。（1）质量为 m 的雨滴由静止开始，下落高度 h 时速度为，求这一过程中克服空气阻力所做的功 W。（2）将雨滴看作半径为 r 的球体，设其竖直落向地面的过程中所受空气阻力 fkr2v2，其中 v 是雨滴的速度，k 是比例系数。a.设雨滴的密度为，推导雨滴下落趋近的最大速度 vm与半径 r 的关系式；b.示意图中画出了半径为 r1、r2（r1r2）的雨滴在空气中无初速下落的 v-t 图线，其中_对应半径为 r1的雨滴（选填、）；若不计空气阻力，请在图中画出雨滴无初速下落的 v-t 图线。（3）由于大量气体分子在各方向运动的几率相等，其对静止雨滴的作用力为零。将雨滴简化为垂直于运动方向面积为 S 的圆盘，证明：圆盘以速度 v 下落时受到的空气阻力 fv2（提示：设单位体积内空气分子数为 n，空气分子质量为 m0）。参考答案参考答案一、不定项选择题（30 分）12345678910DACACABBCBDACCACD二、实验题（16 分）11.0.140.39（2）0.10Tx112.（1）D（2）B（3）)(10ssmg222132)(Tssm（4）A（5）观点不正确。选择第 1 个点到某个需要验证的点之间，利用打第 1 个点时初速度为 0，选择从 B 到 D 点也可以验证，mg（hD-hB）=21m22)2(Ts-21m21)2(Ts，不需要 1、2 两点间距离 2mm。13.8 分（1）如图（2）mgFFNsinmafFcosNFf2/6.2sma（3）v=atv=5.2m/s14.8 分（1）2021attvx4am/s2mafmgsinNf75（2）wmgvPG825030sin220atvvm/s15.8 分（1）B 点：RvmmgFB2F7mg（2）恰好通过 C 点：RvmmgC2gRvC（3）021)2(2CmvWRhmgmgRW2316.9 分（1）如图（2）设最大速度时形变量为 xkxmg 021)(21mmvxHmgW弹或02121mFmvmgHW合kgmkmgmgWF22121合kgmxmgW22121弹gHkmgvm22（3）A 到 B2212121AmmvmvWB 到 C22210mmvW21WW|21SS mgNmgmmgNm2底座：03mNmgFF5mg牛三FFNmgFN517.9 分（1）T-mg12lvmT=mg+12lvm(2)a.人在最低点站起来摆动速度大小分别为 v1、v2，211121)cos1(mvmgl222221)cos1(mvmgl21vv)cos1()cos1(2211mglmgl21ll 21coscos12b.由最大摆角摆至最低点时动能为 Ek。Ekmgl1（1-cos）在最高点22lvmmgm（vm：最高点最小速度）在最低点：Ek+Ek2mgl221m2mvEk25mgl2-mgl1（1-cos）18.12 分（1）mgh-W21m2Wmgh-21m2（2）a.mg-fmaa0 达 vm022mvkrmgm=334rkgrvm34=23kgr（2）b（3）在t 时间内，与圆盘碰撞空气分子质量：0nmtSvmF 表示圆盘对气体分子作用力：vmtF20SvnmF 由牛顿第三定律：f=F2vf 采用不同碰撞模型，也可得到相同结论。