河北省安平中学2020届高三上学期第一次月考物理试题（实验部）（附答案）.doc

安平中学 2019-2020 学年上学期第一次月考高三实验部物理 试题 一、选择题（每题 4 分，共 60 分） 1.（多选）如图，水平横杆上套有圆环 A，A 通过轻绳与重物 B 相连，轻绳绕过固定在横杆下 的定滑轮，轻绳通过光滑动滑轮挂着物体 C，并在某一位置达到平衡，现将圆环 A 缓慢向右移 动一段距离，系统仍静止，则（ ） A. A 环受到的摩擦力将变大 B. A 环受到的支持力保持不变 C. C 物体重力势能将不变 D. C 物体重力势能将减小 2.如图，轨道 AB 为十二分之一光滑圆弧轨道（即 ），现让一质量为 m 小球从轨道 A 点由静止释放，则小球从 A 点运动到 B 点过程中（ ） A. 轨道对小球的支持力先增大后减小 B. 小球运动到 B 点时对轨道的压力为 C. 小球运动到 B 点时对轨道的压力为 D. 小球在 B 点的动能为 3.一物块沿光滑水平面做直线运动，运动过程中受到一水平拉力 F 作用，如图所示是其速度— 位移图像，则在位移为 x1 的过程中，下列关于力 F 说法正确的是（ ） A. 力 F 是恒力 B. 相等位移内力 F 冲量相等 C. 力 F 逐渐增大 D. 相等时间内力 F 做功相等 4.（多选题）如图所示，光滑地面上有 P、Q 两个固定挡板，A、B 是两挡板连线的三等分 点．A 点有一质量为 m2 的静止小球，P 挡板的右侧有一质量为 m1 的等大小球以速度 v0 向右运 动．小球与小球、小球与挡板间的碰撞均没有机械能损失，两小球均可视为质点．已知两小 球之间的第二次碰撞恰好发生在 B 点处，则两小球的质量之比 m1：m2 可能为（　） A．3：1 B．1：3 C．1：5 D．1：7 的30θ °= 3 2 mg 2mg mgR5.如图所示，平行板电容器与电动势为 E 的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地，静电 计所带电荷量很少，可被忽略。一带负电油滴被固定于电容器中的 P 点。现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则（ ） A. 平行板电容器的电容将变大 B. 静电计指针张角变大 C. 带电油滴的电势能将增大 D. 若先将上极板与电源正极连接的导线断开，再将下极板向下移动小段距离，则带电油滴所 受电场力不变 6．让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物以相同的初动能在同一位置垂直射入水 平放置的一对平行板形成的匀强电场，不计离子的重力和离子间的相互作用，离子束从进 入到射出该偏转电场的过程中，下列说法正确的是( ) A．偏转电场对每个离子做功相等 B．偏转电场对每个离子冲量相同 C．在偏转电场中它们形成两股离子束 D．在偏转电场中它们形成一股离子束 7.研究发现，若某行星的自转角速度变为原来的 2 倍，则位于该行星赤道上的物体恰好对行 星表面没有压力，已知该行星的自转周期为 ，赤道半径为 ，引力常量为 ，则（ ） A. 该行星的质量为 B. 该行星的质量为 C. 质量为 的物体对该行星赤道表面的压力为 D. 环绕该行星做匀速圆周运动的卫星的最大线速度为 8.（多选）如图所示为平放于水平面上的“ ”型管俯视图，“ ”型管固定不动；内壁光 滑的 AB 与 DF 两直管道长度均为 2R，G 为 DF 中点；内壁粗糙的半圆弧 BCD 半径为 R。 空间存在水平向右电场强度 E= 的匀强电场。一电荷量为 q 的带正电绝缘小球(直 径略小于管的直径，且可看做质点)从 A 位置由静止释放，第一次到达轨道最右端 的 C 点时速率 vc= ，已知重力加速度为 g。下列说法正确的是（ ） A. 小球由 A 到 B 的时间为 2 B. 小球第一次到 C 点时对轨道的弹力大小为 mg C. 小球恰能运动到G 点 D. 小球从开始运动到最后静止，克服摩擦力做功一定等于 3mgR 9.（多选）如图所示，直线和抛物线(开口向上)分别为汽车 a 和 b 的位移--时间图象，则（ ） A. 0～1 s 时间内 a 车的平均速度大小比 b 车的小 B. 0～3 s 时间内 a 车的路程比 b 车的小 C. 0～3 s 时间内两车的平均速度大小均为 1 m/s D. t＝2 s 时 a 车的加速度大小比 b 车的大 10.如图 ABCD 的矩形区域存在沿 A 至 D 方向的匀强电场，场强为 E，边长 AB＝2AD，质量 m、 带电量 q 的正电粒子以恒定的速度 v 从 A 点沿 AB 方向射入矩形区域，粒子恰好从 C 点以速度 v1 射出电场，粒子在电场中运动时间为 t，则（　　） A. 若电场强度变为 2E，粒子从 DC 边中点射出 B. 若电场强度变为 2E，粒子射出电场的速度为 2v1 C. 若粒子入射速度变 ，则粒子从 DC 边中点射出电场 D. 若粒子入射速度变为 ，则粒子射出电场时的速度为 11.（多选）如图所示，在竖直平面内有一匀强电场，一带电量为+q、质量为 m 的小球 在力 F 的作用下，沿图中虚线由 M 至 N 做竖直向上的匀速运动。已知力 F 和 MN 之间 的夹角为 45°，MN 之间的距离为 d，重力加速度为 g。则下列说法正确的是（　　） A. 电场 方向可能水平向左 B. 电场强度 E 的最小值为 C. 当 qE＝mg 时，小球从 M 运动到 N 时电势能变化量为零 D. F 所做的功一定为 12.如图所示，单匝正方形闭合线框 abcd 由粗细均匀的绝缘棒制成，每边长为 A，P 是线框的 中心，线框上均匀地分布着正电荷．现在线框下侧中点 M 处取下足够短的带电量为 Q 的一小 段，将其沿 PM 连线向下移动 的距离到 N 处，若线框的其他部分的带电量与电荷分布保持不 变，则此时 P 点的电场强度大小为（　　） A． B． C． D． 13.（多选）如图，固定的光滑斜面倾角 θ＝30°，一质量 1kg 的小滑块 静止在底端 A 点。在恒力 F 作用下从沿斜面向上作匀加速运动，经过时间 的 2 A 2A Qk 22 3 A Qk 2 3 A Qk 2 5 A Qkt＝2s，运动到 B 点，此时速度大小为 v1。到 B 点时撤去 F，再经过 t＝2s 的时间，物体运动到 AB 的中点 C，此时速度大小为 v2。则以下正确的是( ) A.v2＝2v1 B.B 点到 C 点的过程中，物体动量改变量为 2kg·m/s C.F＝7N D.运动过程中 F 对小滑块做功 28J 14.如图所示，半径为 R 的光滑大圆环用一细杆固定在竖直平面内，质量为 m 的小球 A 套在大 圆环上。上端固定在杆上的轻质弹簧与质量为 m 的滑块 B 连接并一起套在杆上，小球 A 和滑 块 B 之间用长为 2R 的轻杆分别通过铰链连接，当小球 A 位于圆环最高点时、弹簧处于原长； 此时给 A 一个微小扰动（初速度视为 0），使小球 A 沿环顺时针滑下，到达环最右侧时小球 A 的速度为 （g 为重力加速度）。不计一切摩擦，AB 均可视为质点，则下列说法正确的是( ) A. 小球 A、滑块 B 和轻杆组成的系统在下滑过程中机械能守恒 B. 小球 A 从圆环最高点到达环最右侧的过程中滑块 B 的重力势能减小 C. 小球 A 从圆环最高点到达环最右侧的过程中小球 A 的重力势能小了 D. 小球 A 从圆环最高点到达环最右侧的过程中弹簧的弹性势能增加了 15.（多选）如图所示，在光滑绝缘水平桌面上有一个电荷量为 、质量为 m 的小球与一根 长为 的轻绳一端相连，绳的另一端固定在 P 点，小球与 P 点的距离 现施加一与 PM 夹角 、水平向右且场强大小为 E 的匀强电场，并从静止释 放带电小球，从释放小球到轻绳与电场方向平行的过程，下列说法正确的是 （ ） A. 小球先做匀加速曲线运动后做圆周运动 B. 小球的运动时间为 C. 此过程中电场力所做的功为 D. 轻绳与电场力方向平行时小球的速度大小为 二、实验题（共 18 分） 16.用如图 1 所示装置研究平地运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球 沿斜槽轨道 PQ 滑下后从 Q 点飞出，落在水平挡板 MN 上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球 落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重 复，白纸上将留下一系列痕迹点。（1）下列实验条件必须满足的有____________。 A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末段水平 C．挡板高度等间距变化 D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球 （2）为定量研究，建立以水平方向为 x 轴、竖直方向为 y 轴的坐标系。 a．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于 Q 点，钢球的________（选填“最上端”、 “最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点；在确定y 轴时______（选填“需要” 或者“不需要”）y 轴与重锤线平行。 b．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图 2 所示，在轨迹上取 A、 B、C三点，AB 和 BC 的水平间距相等且均为 x，测得 AB 和 BC 的竖直间距分别是 y1 和 y2，则 ______ （选填“大于”、“等于”或者“小于”）。可求得钢球平抛的初速度大小为____________ （已知当地重力加速度为 g，结果用上述字母表示）。 （3）为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是 ____________。 1 2 y y 1 3A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹 B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平 抛运动轨迹 C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在 白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹 17.某同学做验证向心力与线速度关系的实验。装置如图所示，一轻质细线上端固定在拉力传 感器上，下端悬挂一小钢球。钢球静止时刚好位于光电门中央。主要实验步骤如下： ①用游标卡尺测出钢球直径 d； ②将钢球悬挂静止不动，此时力传感器示数为 F1，用米尺量出线长 L； ③将钢球拉到适当的高度处释放，光电门计时器测出钢球的遮光时间为 t，力传感器示数的最 大值为 F2； 已知当地的重力加速度大小为 g，请用上述测得的物理量表示： （1）钢球经过光电门时的线速度表达式 v＝____，向心力表达式 ＝____； （2）钢球经过光电门时的所受合力的表达式 F 合＝ ___； 三、计算题（共 32 分） 18.（8 分）如图所示，半径为 R 的光滑半圆轨道 AB 竖直固定在一水平光滑的桌面上，轨道最 低点 B 与桌面相切并平滑连接，桌面距水平地面的高度也为 R。在桌面上轻质弹簧被 a、b 两 个小球挤压（小球与弹簧不拴接），处于静止状态。已知 a 球的质量为 m0，a、b 两球质量比为 2∶3。固定小球 b，释放小球 a，a 球与弹簧分离后经过 B 点滑上半圆环轨道并恰能通过轨道 最高点 A。现保持弹簧形变量不变同时释放 a、b 两球，重力加速度取 g，求：a 球在半圆轨道 上上升的最大高度 H。19.（10 分）如图所示，在光滑的水平面上有质量 M＝2kg 的木板 A，其上表面 Q 处的左侧粗 糙，右侧光滑，且 PQ 间距离 L＝2m，木板 A 右端挡板（挡板质量不计）上固定一根轻质弹簧， 在木板左端的 P 处有一大小忽略不计、质量 m＝2kg 的滑块 B。某时刻木板 A 以 vA＝1m／s 的 速度向左滑行，同时滑块 B 以 vB＝5m／s 的速度向右滑行，当滑块 B 与 P 处相距 时（还未经 过 Q 处），二者刚好处于相对静止状态。 （1）求 B 与 A 的粗糙面之间的动摩擦因数 （2）若在二者处于相对静止状态时木板 A 遇到前方某一障碍物，木板 A 与它相碰后仍以原速 率反弹（碰后立即撤去该障得物），求滑块 B 最终停在木板 A 上的位置。(g 取 10m／s2） 20.（14 分）如图所示，在竖直边界线 O1 O2 左侧空间存在一竖直向下的匀强电场．电场强度 E=100N/C，电场区域内有一固定的粗糙绝缘斜面 AB，其倾角为 30°，A 点距水平地面的高度 为 h=4m．BC 段为一粗糙绝缘平面，其长度为 L= m．斜面 AB 与水平面 BC 由一段极短的光滑 小圆弧连接（图中未标出），竖直边界线 O1O2 右侧区域固定一半径为 R=0.5m 的半圆形光滑绝 缘轨道，CD 为半圆形光滑绝缘轨道的直径，C、D 两点紧贴竖直边界线 O1O2，位于电场区域的 外部（忽略电场对 O1O2 右侧空间的影响）．现将一个质量为 m=1kg，带电荷量为 q=0.1C 的带正 电的小球（可视为质点）在 A 点由静止释放，且该小球与斜面 AB 和水平 BC 间的动摩擦因数 均为 μ= （g 取 10m/s2）．求： （1）小球到达 C 点时的速度大小； （2）小球到达 D 点时所受轨道的压力大小； （3）小球落地点距离 C 点的水平距离．实验部物理答案 1.BD 2.B 3.B 4.ABD 5.D 6.C 7.B 8.AB 9.ABC 10.C 11.BC 12.C 13. CD 14.D 15.CD 16. (1). BD (2). 球心 需要 大于 (3). B 17. (1). (2). 18.解析：设 a、b 两球的质量为 ma、mb，由已知得 ma=m0，mb=1.5m0。a 球在 B 点时的速度为 vB，恰能通过半圆环轨道最高点 A 时的速度为 vA， 则有 ①轻弹簧具有的弹性势能释放时全部转化成小球 a 的机械能，a 球 从释放到运动至 A 点过程中机械能守恒，则有 Ep= ② 以 a、b、弹簧为研究对象，弹开时系统动量守恒、能量守恒，a、b 的速度分别为 va、vb， 则有 ③ ④ 又 ⑤ 由③④⑤解得 ， 设 a 球上升至最大高度时速度为 0，则有 ，解得 >R，可见 a 球会在某 处脱离半圆轨道设脱离时 a 球速度为 v，脱离位置半径与竖直方向的夹角为 α，如图所示 根据圆周运动向心力公式有 ⑧根据几何关系有 ⑨根据机械能 守恒有 ⑩解得 19.（1）设 M、m 共同速度 v，定水平向右为正方向，由动量守恒定律得： mvB-MvA=（M+m）v v＝2m/s 由能量关系： 为 0 2 1 gv x y y = − R vmgm A aa 2 = 2 522 1 02 gRmRgmvm aAa =+ bbaa vmvm = Pbbaa Evmvm =+ 22 2 1 2 1 ab mm 2 3= gRva 3= 3 32 3 2 gRgRvb == gHmvm aaa =2 2 1 RH 2 3= R vmgm a a 2 cos =α R RH −=αcos 22 2 1 2 1 vmgHmvm aaaa += RH 3 4=代入数据得：μ=0.6 （2）木板 A 与障碍物发生碰撞后以原速率反弹，假设 B 向右滑行并与弹簧发生相互作用，当 A、B 再次处于相对静止状态时，两者的共同速度为 u，在此过程中，A、B 和弹簧组成的系统 动量守恒、能量守恒。由能量守恒定律得：mv-Mv=（M+m）u 代入数据可得：u=0 设 B 相对 A 的路程为 S，由能量守恒得： (M+m) v2＝μmgs 代入数据得：s＝ m 由于 s＞ ，所以 B 滑过 Q 点并与弹簧相互作用，然后相对 A 向左滑动到 Q 点左边， 设离 Q 点距离为 s1 有：s1＝s− ＝0.17m 20.（1）以小球为研究对象，由 A 点至 C 点的运动过程中，根据动能定理可得： （mg+Eq）h﹣μ（mg+Eq）cos30°• ﹣μ（mg+Eq）L=mvC2﹣0 则得：vC= =m/s=2 m/s （2）以小球为研究对象，在由 C 点至 D 点的运动过程中，根据机械能守恒定律可得： m =m +mg•2R 在最高点以小球为研究对象，根据牛顿第二定律可得： FN+mg=m 联立解得：FN=m ﹣5mg=1× ﹣50=30N vD= = m/s=2 m/s （3）小球做类平抛运动的加速大小为 a，根据牛顿第二定律可得：mg+qE=ma 则得：a=g+ =10+ =20（m/s2） 应用类平抛运动的规律列式可得： x=vDt，2R=at2 联立得：x=vD =2 × m= m