湖南省2020届高三物理上学期第四次月考试卷（附解析Word版）

湖南省 2019-2020 学年高三上学期第四次月考物理试题 一、选择题 1.如图所示，横截面为直角三角形的斜劈 A，底面靠在粗糙的竖直墙面上，力 F 指向球心水平 作用在光滑球 B 上，系统处于静止状态，当力 F 增大时，系统还保持静止，则下列说法正确 的是(　　) A. A 所受合外力增大 B. A 对竖直墙壁的压力不变 C. B 对地面的压力一定不变 D. 墙面对 A 的摩擦力可能变为零 【答案】D 【解析】 【详解】A. 物体 A 一直处于静止，所受合外力一直为零不变，故 A 错误； B. 以整体为研究对象，受力分析，根据平衡条件，水平方向：N=F，N 为竖直墙壁对 A 的弹力， F 增大，则 N 增大，所以由牛顿第三定律可得：A 对竖直墙壁的压力增大。故 B 错误； C.对 B 受力分析，如图： 根据平衡条件：F=N′sinθ,F 增大，则 N′增大， N″=mg+N′cosθ，N′增大，则 N″增大，根据牛顿第三定律得，球对地面的压力增大，故 C 错误； D.以整体为研究对象，竖直方向：N″+f=Mg，若 N″增大至与 Mg 相等，则 f=0，故 D 正确。 2.在平直公路上行驶的 车和 车,其位移--时间( )图象分别为图中直线 和曲线 ,已 知 b 车的加速度恒定且等于 时,直线 和曲线 刚好相切,则 a b x t− a b 22m / s 3st− =， a bA. 车做匀速运动且其速度为 B. 时, 车和 车的距离 C. 时, 车和 车相遇,但此时速度不等 D. 时,b 车的速度为 10m/s 【答案】B 【解析】 【 详 解 】 A 、 a 车 图 像 是 倾 斜 直 线 ， 所 以 该 车 作 匀 速 直 线 运 动 ， 该 车 速 度 为 ，故 A 错误；BC、 时,直线 和曲线 刚好相切，则 b 车此时速 度 为 ， 故 C 错 误 ； 由 得 ， b 车 的 初 速 度 为 ， b 车 在 第 一 秒 内 位 移 为 ，则 时, 车和 车的距离 ，故 B 正确；D、 时,b 车的速度为 ，故 D 错误。本题选 B。 【点睛】本题抓住 3 秒末图像相切速度相等来展开解题即可。 3.低碳、环保是未来汽车 发展方向．某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机， 将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中，以达到节能的目的．某次测试中，汽车以额定 功率行驶一段距离后关闭发动机，测出了汽车动能 与位移 x 的关系图象如图所示，其中① 是关闭储能装置时的关系图线，②是开启储能装置时的关系图线．已知汽车的质量为 1000kg， 设汽车运动过程中所受地面阻力恒定，空气阻力不计．根据图象所给的信息可求出（　　） 的 a 8 m / s3av = 0t = a b 0 9mx = 3st = a b 1st = 8 2 2 /3 xv m st ∆ −= = =∆ 3t s= a b 2 /m s 0v v at= + ( )0 2 2 3 8 /v v at m s= − = − − × = 2 2 0 1 18 1 2 1 72 2x v t at m= + = × − × × = 0t = a b 0 7 2 9x m= + = 1st = 8 2 1 6 /v m s= − × = kEA. 汽车行驶过程中所受地面的阻力为 1000N B. 汽车的额定功率为 90kW C. 汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为 5×105J D. 汽车加速运动的时间为 22.5s 【答案】C 【解析】 【详解】A. 对于图线①，根据动能定理得：−fx=0−Ek. 故有： ， 故 A 错误； B. 设汽车匀速运动的速度为 v，则有 得： ， 汽车的额定功率为： P=Fv=fv=2×103×40W=80kW， 故 B 错误； C. 根据功能关系得到：汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为： ， 故 C 正确； D. 对于加速运动过程，根据动能定理得：Pt−fS=Ek2−Ek1，代入数据解得到： ， 故 D 错误。 5 k 2 8 10 N 2000N(11 7) 10 Ef x ×= = =− × 2 k 1 2E mv= 5 k2 2 8 10 m/s 40m/s1000 Ev m × ×= = = 5 3 2 58 10 2 10 1.5 10 5 10 JkE E fx= − = × − × × × = × 5 5 3 2 3 8 10 5 10 2 10 5 10 s 16.25s80 10t × − × + × × ×= =×4.如图所示，一个质量为 m，带电量为+q 的粒子在匀强电场中运动，依次通过等腰直角三角 形的三个顶点 A、C、B，粒子在 A、B 两点的速率均为 v0，在 C 点的速率为 ，已知 =d，匀强电场在 ABC 平面内，粒子仅受电场力作用。则该匀强电场的场强大小为( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【分析】 粒子在电场中只受电场力作用，则粒子的电势能和动能之和守恒，根据题意可知 AB 两点的电 势相同，根据能量关系求解 C 点的电势，根据 E=U/d 求解场强大小. 【详解】粒子在电场中只受电场力作用，则粒子的电势能和动能之和守恒，因在 A、B 两点的 速率均为 v0，可知在两点的动能也相同，电势能也相同，设在 A、B 两点的电势均为 U，则在 C 点时满足： ，解得 ，场强的方向由 C 垂直 于 AB 方向，则 ，故选 A. 【点睛】此题关键是能找到等势面以及场强的方向，利用 E=U/d 求解，注意 d 是沿电场线方 向的距离；知道粒子在电场中只受电场力作用时，粒子的电势能和动能之和守恒. 5.据报道，2020 年我国首颗“人造月亮”将完成从发射、人轨、展开到照明的整体系统演示 验证。“人造月亮”是一种携带大型空间反射镜的人造空间照明卫星，将部署在距离地球 500km 以内的低地球轨道上，其亮度是月球亮度的 8 倍，可为城市提供夜间照明。假设“人造 月亮”绕地球做圆周运动，则“人造月亮”在轨道上运动时 A. “人造月亮”的线速度等于第一宇宙速度 05 5 v AB 2 04 5 mv qd 2 02 5 mv qd 2 02 2 5 mv qd 2 02 5 mv qd 2 2 0 1 1 5( )2 2 5 Cmv Ue m v U e+ = + 22 5C mvU U e − = 2 04 1 5 2 CU U mvE qdd −= =B. “人造月亮”的角速度大于月球绕地球运行的角速度 C. “人造月亮” 向心加速度大于地球表面的重力加速度 D. “人造月亮”的公转周期大于月球的绕地球运行的周期 【答案】B 【解析】 【分析】 知道第一宇宙速度的物理意义，研究“人造月亮”绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提 供向心力，列出等式表示出所要比较的物理量； 【详解】A、第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度，也是人造卫星的最大运行速度，根据 可得 ，所以“人造月亮”的运行速度不可能等于第一宇宙速度， 故 A 错误； B、根据 可得 ，由于“人造月亮”绕地球做圆周运动的半径小于 月球绕地球运行的半径，所以“人造月亮”的角速度大于月球绕地球运行的角速度，故 B 正 确； C、根据 可得 ，由于“人造月亮”绕地球做圆周运动的半径大于地球半 径，所以“人造月亮”的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故 C 错误； D、根据 可得 ，由于“人造月亮”绕地球做圆周运动的半径小 于月球绕地球运行的半径，所以“人造月亮”的公转周期小于月球的绕地球运行的周期，故 D 错误； 故选 B。 【点睛】关键是根据万有引力提供向心力，列出等式表示出所要比较的物理量。 6.2013 年我国相继完成“神十”与“天宫”对接、“嫦娥”携“玉兔”落月两大航天工程。 某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想：如图，将携带“玉兔”的返回系统由月球表面发射 到 h 高度的轨道上，与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接，然后由飞船送“玉兔”返回 地球。设“玉兔”质量为 m，月球为 R，月面的重力加速度为 g 月。以月面为零势能面。“玉 的 2 2 GMm vmr r = GMv r = 2 2 GMm m rr ω= 3 GM r ω = 2 GMm mgr = 2 GMg r = 2 2 2 4GMm m rr T π= 2 34 rT GM π=兔”在 h 高度的引力势能可表示为 ，其中 G 为引力常量，M 为月球质量，若 忽略月球的自转，从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 根据万有引力提供向心力，得： 在月球表面上，由重力等于万有引力，则得： 即有 GM=g 月 R2 “玉兔”绕月球做圆周运动的动能 联立以上三式解得： 玉兔”在 h 高度的引力势能为 根据功能关系得：从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为 故应选 D。 点晴：先根据万有引力提供向心力，以及重力等于万有引力，求出“玉兔”绕月球做圆周运 ( )p MmhE G R R h = + 2mg R h RR h ++ 月 （ ） 1 2 mg R h RR h ++ 月 （ ） 2 2 mg R h RR h ++ 月 （ ） 2mg R h RR h 月 （ ）++ 2 2( ) Mm vG mR h R h=+ + 2 MmG mgR ′ = 月 21 2kE mv= 2 2( )k mg RE R h = + 月 ( )P mg RhGMmhE R R h R h = =+ + 月 1( )+ 2P k mg RW E E h RR h = + = +月动的动能，再根据功能关系求解需要对“玉兔”做的功。 7.“世界上第一个想利用火箭飞行的人”是明朝的士大夫万户。他把 47 个自制的火箭绑在椅 子上，自己坐在椅子上，双手举着大风筝，设想利用火箭的推力，飞上天空，然后利用风筝 平稳着陆。假设万户及所携设备(火箭(含燃料)、椅子、风筝等)总质量为 M，点燃火箭后在极 短的时间内，质量为 m 的炽热燃气相对地面以 v0 的速度竖直向下喷出。忽略此过程中空气阻 力的影响，重力加速度为 g，下列说法中正确的是 A. 火箭的推力来源于空气对它的反作用力 B. 在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为 C. 喷出燃气后万户及所携设备能上升的最大高度为 D. 在火箭喷气过程中，万户及所携设备机械能守恒 【答案】B 【解析】 【分析】 火箭的推力来源于燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对火箭的反作用力，在燃气喷 出后的瞬间，视万户及所携设备(火箭(含燃料)、椅子、风筝等)为系统，动量守恒，喷出燃 气后万户及所携设备做竖直上抛运动。 【详解】A、火箭的推力来源于燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对火箭的反作用力， 故 A 错误； B、在燃气喷出后的瞬间，视万户及所携设备(火箭(含燃料)、椅子、风筝等)为系统，动量守 mM mv − 0 2 2 0 2( ) m v g M m−恒，设火箭的速度大小为 v，规定火箭运动方向为正方向，则有 ，解得火 箭的速度大小为 ，故 B 正确； C、喷出燃气后万户及所携设备做竖直上抛运动，根据运动学公式可得上升的最大高度为 ，故 C 错误； D、在火箭喷气过程中，燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对万户及所携设备做正功， 所以万户及所携设备机械能不守恒，故 D 错误； 故选 B。 【点睛】关键是、在燃气喷出后的瞬间，视万户及所携设备(火箭(含燃料)、椅子、风筝等) 为系统，动量守恒；在火箭喷气过程中，燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对万户 及所携设备做正功，所以万户及所携设备机械能不守恒。 8.三个半径相同的弹性球，静止置于光滑水平面的同一直线上，顺序如图所示，已知 mA=m， mC=4m．当 A 以速度 v0 向 B 运动，若要使得 BC 碰后 C 具有最大速度，则 B 的质量应为（　　） A. m B. 2m C. 3m D. 4m 【答案】B 【解析】 设 B 球的质量为 M。以碰撞前 A 球的速度方向为正，A 球与 B 球发生弹性碰撞，设碰撞后的速 度分别为 v1 和 v2，根据 A 球与 B 球动量守恒得：mv0=mv1+Mv2 由能量守恒定律得： mv02= mv12+ Mv22 解得：v2= ； B 球与 C 球发生弹性碰撞，设碰撞后的速度分别为 v′2 和 v3，由能量守恒定律得： Mv22= Mv′22+ ×（4m）v32 规定碰撞前 A 球的速度方向为正，由动量守恒定律得： Mv2=Mv′2+4mv3 0( ) 0M m v mv− − = 0mvv M m = − 2 22 0 22 2( ) m vvh g M m g = = − 1 2 1 2 1 2 02mv M m+ 1 2 1 2 1 2解得：v3= 故 C 球碰撞后的速度为： 由数学关系解得：M= =2m 时，C 球碰撞后的速度最大。 故选 B。 点睛：本题貌似发生很多次碰撞，但只要依次分析，会发现仅仅碰撞两次，如果真是发生很 多次碰撞，也要先依次分析，然后找规律简化过程．关键要掌握动量守恒定律和能量守恒定 律的应用。 9.几个水球可以挡住一颗子弹？《国家地理频道》的实验结果是：四个水球足够！完全相同 的水球紧挨在一起水平排列，子弹在水球中沿水平方向做匀变速直线运动，恰好能穿出第 4 个水球，则下列判断正确的是(　　) A. 子弹在每个水球中的速度变化相同 B. 子弹在每个水球中运动的时间不同 C. 每个水球对子弹的冲量不同 D. 子弹在每个水球中的动能变化相同 【答案】BCD 【解析】 【详解】A. 设水球的直径为 d，子弹运动的过程为匀减速直线运动，直到末速度为零，我们 可以应用逆过程，相当于子弹初速度为零做匀加速直线运动。 因为通过最后 1 个、最后 2 个、以及后 3 个、全部 4 个的位移分别为 d,2d,3d 和 4d,根据 x= 知，所用时间之比为 1: : :2，所以子弹在每个水球中运动的时间不同； 子弹在水球中沿水平方向做匀变速直线运动，所以加速度相同，由△v=at 可知，运动的时间 不同，则速度的变化量不同；故 A 错误，B 正确； C. 根据冲量的定义：I=Ft，受力是相同的，运动的时间不同，所以每个水球对子弹的冲量不 同。故 C 正确； D. 根据动能定理：△EK=W=Fd，受力是相同的，运动的位移相同，所以子弹受到的阻力对子弹 做的功相等，所以子弹在毎个水球中的动能变化相同。故 D 正确。 22 4 Mv M m+ 0 0 3 2 2 42 44 5 mv mvMv mM m M m M mM = ⋅ =+ + + + 24m 21 2 at 2 3故选：BCD 【点睛】子弹运动的过程为匀减速直线运动，直到末速度为零，我们可以应用逆过程，相当 于子弹初速度为零做匀加速直线运动来解决此题；根据冲量的定义判断冲量的变化；根据动 能定理判断动能的变化。 10.假设某滑雪者从山上 M 点以水平速度 v0 飞出，经 t0 时间落在山坡上 N 点时速度方向刚好 沿斜坡向下，接着从 N 点沿斜坡下滑，又经 t0 时间到达坡底 P 处。已知斜坡 NP 与水平面夹角 为 60°，不计摩擦阻力和空气阻力，则(　　) A. 滑雪者到达 N 点的速度大小为 2v0 B. M、N 两点之间的距离为 2v0t0 C. 滑雪者沿斜坡 NP 下滑的加速度大小为 D. M、P 之间的高度差为 【答案】AD 【解析】 【详解】滑雪者到达 N 点时的竖直分速度为 ，得 ，到达 N 点时 的速度大小为 ，A 正确；M、N 两点之间的水平位移为 x＝v0t0，竖直高度差 为 ，M 、 N 两 点 之 间 的 距 离 为 ， B 错 误 ； 由 ，解得滑雪者沿斜坡 NP 下滑的加速度大小为 ，C 错误； N 、 P 之 间 的 距 离 为 ， N 、 P 两 点 之 间 的 高 度 差 为 ，M、P 之间的高度差为 ，D 正确。 11.如图，在正电荷 Q 的电场中有 M、N、P 和 F 四点，M、N、P 为直角三角形的三个顶点，F 0 0 3 2 v t 0 0 15 3 8 v t o 0 0 tan 60yv gt v= = 0 0 3vg t = 0 0o 2cos60 vv v= = 2 0 0 0 1 3 2 2y gt v t= = 2 2 0 0 7 2s x y v t= + = osin 60mg ma= o 0 0 3sin 60 2 va g t = = 2 0 0 0 0 1 11' 2 4s vt at v t= + = o 0 0 11 3'sin 60 8s v t= o 0 0 15 3'sin 60 8h y s v t= + =为 MN 的中点， ，M、N、P、F 四点处的电势分别用 、 、 、 表示，已知 ， ，点电荷 Q 在 M、N、P 三点所在平面内，则（ ） A. 点电荷 Q 一定在 MP 连线上 B. 连线 PF 一定在同一个等势面上 C. 将正试探电荷从 P 点搬运到 N 点，电场力做负功 D. 大于 【答案】AD 【解析】 试题分析：点电荷电场的等势面是以点电荷为圆心的一族同心圆，所以任意两个等势点连线 的垂直平分线都指向点电荷，如下图所示，MN 的垂直平分线和 PF 的垂直平分线相交于一点 E，E 点即点电荷所在的位置，根据几何关系可得 E 点在 MP 边。即点电荷一定在 MP 连线上， 选项 A 对。点电荷的等势面是以点电荷为圆心的同心圆，所以等势面不是直线而是球面，选 项 B 错。正试探电荷从 P 点移动到 N 点，远离场源正电荷，电场力做正功，选项 C 错。根据 几何关系可得 ，距离场源正电荷越远电势越低，所以 P 点电势大于 M 点电势，选项 D 对。 考点：点电荷的电场分布，等势面 12.如图所示，一块足够大的光滑平板放置在水平面上，能绕水平固定轴 MN 自由转动从而实 现调节其与水平面所成的倾角。板上有一根长为 l＝0.5 m 的轻绳，一端系住一个质量为 m＝ 30M∠ =  M ϕ N ϕ P ϕ F ϕ M N ϕ ϕ= P F ϕ ϕ= P ϕ M ϕ EF EM