2021届湖南省师大附中高三（上）10月物理试题 含答案

2021 届高三月考试卷（二） 物理 本试题卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共 8 页.时量 90 分钟，满分 100 分. 第Ⅰ卷 一、选择题（本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分.在每小题给出的四个选项中，第 1～8 题只有一项符合 题目要求，第 9—12 题有多项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分） 1.能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一以下现象、规律不能体现能量守恒定律的是 A.行驶的汽车 B.牛顿第三定律 C.神舟飞船返回地面 D.机械能守恒定律 2.如图所示，在离地面一定高度处把 4 个水果以不同的初速度竖直上抛，不计空气阻力，若 1s 后 4 个水果 均着地，则 1s 后速率最大的是 A. B. C. D. 3.中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”为国际抗疫贡献了中国力量.某运送防疫物资的班列由 40 节质量 相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第 2 节对第 3 节车厢的牵引力为 F.若每 节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第 3 节对倒数第 2 节车厢的牵引力为 A.F B. C. D. 4.在某综艺节目中，进行抛球击鼓的游戏，如图是游戏场地的示意图.图中甲、乙两鼓等高丙、丁两鼓较低 但也等高.要求游戏者每次在图示位置从相同高度将球沿水平方向抛出，忽略空气阻力，则 19 20 F 19 F 20 F A.击中甲、乙的两球初速度 v 甲=v 乙 B.击中甲、乙的两球初速度 v 甲＞v 乙 C.假设某次抛出的球能够击中甲鼓，用相同速度发球可能击中丁鼓 D.击中四鼓的球中，击中丙鼓的初速度最大 5.“S 路”曲线行驶是我国驾驶证考试中的一个项目.某次练习过程中，有两名学员分别坐在驾驶座和副驾驶 座上，并且始终与汽车保持相对静止，汽车在弯道上行驶时可行驶方向视作圆周运动，行驶过程中未发生 打滑.如图所示，当汽车在水平“S 路”图示位置处减速行驶时 A.两名学员具有相同的线速度 B.两名学员具有相同的角速度 C.汽车受到的摩擦力与速度方向相反 D.在副驾驶座上的学员受到汽车的作用力较大 6.一物体在不同的水平外力作用下，分别由静止开始沿光滑的水平桌面上做直线运动，它运动的图象分别如 图所示其前 4s 内水平力做功最多的是 A. B. C. D. 7.高空抛物现象曾被称为“悬在城市上空的痛”高空抛物，是一种不文明的行为，而且会带来很大的社会危 害.有人曾做了一个实验将一枚 50g 的鸡蛋从 7 楼（距离地面上静止的钢板约为 20m）无初速释放，若鸡蛋 壳与钢板的作用时间为 4.0×10 -4s，鸡蛋与钢板撞击后速度变为零，不计空气阻力，重力加速度 g 取 10m/s2.在鸡蛋与钢板碰撞的过程中，钢板受到的平均撞击力的大小约为 A.0.5N B.500N C.1000N D.2500N 8.如图，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态，现使小车从静止开始向左加速，加速 度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定地偏离竖直方向某一角度（橡皮筋在弹性限度内）. 与稳定在竖直位置时相比，小球的高度 A.一定升高 B.一定降低 C.保持不变 D.升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定 9.在一颗半径为地球半径 的行星表面，将一个物体竖直向上抛出，不计空气阻力.从抛出开始计时，物体 运动的位移随时间变化的关系如图（可能用到的数据:地球的半径为 6400km，地球表面的重力加速度为 10m/s2），则 4 5 A.该行星表面的重力加速度为 8m/s2 B.该行星的质量比地球的质量大 C.该行星的第一宇宙速度为 6.4km/s D.该物体落到行星表面时的速率为 30m/s 10.矩形滑块由不同材料的上、下两层粘在一起组成，将其放在光滑的水平面上，如图所示.质量为 m 的子弹 以速度 v 水平射向滑块.若射击上层，则子弹刚好不穿出，如图甲所示.若射击下层，整个子弹刚好嵌入，如 图乙所示.比较上述两种情况比较，以下说法正确的是 A.两次子弹对滑块做功一样多 B.两次滑块所受冲量一样大 C.子弹击中上层过程中产生的热量多 D.子弹嵌入下层过程中对滑块做功多 11.如图所示，一根长直轻杆两端分别固定小球 A 和 B，A 球、B 球质量分别为 2m、m，两球半径忽略不计， 杆的长度为 l.将两球套在“L”形的光滑杆上，A 球套在水平杆上，B 球套在竖直杆上，开始 AB 两球在同 一竖直线上.轻轻振动小球 B，使小球 A 在水平面上由静止开始向右滑动.当小球 B 沿墙下滑距离为 0.5l 时， 下列说法正确的是 A.小球 A 的速度为 5 5 gl B.小球 B 的速度为 C.小球 B 沿墙下滑 0.5l 过程中，杆对 A 做功 D.小球 B 沿墙下滑 0.5l 过程中，A 球增加的动能小于 B 球减少的重力势能 12.美国堪萨斯州的“Verruckt”是世界上最高、最长的滑水道，可抽象为如图所示的模型.倾角为 53°的直滑 道 AB、倾角为 37°的直滑道 D 和光滑竖直圆弧轨道 BCD、EFG 都平滑连接.皮艇与直滑道间的动摩擦因数 相同，皮艇与圆孤轨道的阻力不计已知两段圆弧的半径均为 R=20m，DE 段直滑道长为 20m.某游客乘坐皮 艇从高 56m 处由静止开始沿滑水道滑下，当皮艇到达圆弧轨道 EFG 段的 E 点时，皮艇对圆轨道的压力为零， 则（sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度 g 取 10m/s2） A.皮艇经过 E 点时的速度大小为 10 m/s B.皮艇与直滑道之间的动摩擦因数为 C.皮艇不能够沿轨道安全通过最高点 F D.若质量更大的游客乘坐这个皮艇从相同高度滑下，则皮艇也可以到达 E 点 答题卡 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 得分 答案 第Ⅱ卷 二、实验题（本题共 2 小题，共计 12 分，其中 13 题 4 分，14 题 8 分，每小空 2 分，将答案填写在答题卡 中） 13.利用如图所示的实验装置“研究平抛物体的运动”实验. 3 5 gl 5 mgl− 2 8 13 （1）以下是关于本实验的一些做法，其中合理的选项有______________. A.应使坐标纸上竖线与重垂线平行 B.斜槽轨道须选用光滑的 C.斜槽轨道末端切线须调整水平 D.应将坐标纸上确定的点用直线依次连接 （2）若用每秒可以拍摄 20 张照片的相机连拍小球做平抛运动的几张连续照片，在坐标纸高 0.5m 的条件下， 最多可以得到小球在坐标纸上的位置点最接近为_____________. A.3 个 B.7 个 C.16 个 D.60 个 14.用如图所示装置验证机械能守恒定律.在已经调整为水平的气垫导轨上，将劲度系数为 k 的轻质弹簧右端 固定在气垫导轨右端，弹簧左端与一质量为 m 的滑块接触而不固连.第 1 次向右推滑块压缩弹簧一段距离， 并测出压缩量 x1，然后静止释放滑块，通过光电门测量并计算得出滑块通过光电门的速度为 v1；接下来重 复以上实验操作，得到压缩量 x 和通过光电门的速度 v 的多组数据.已知弹簧的弹性势能 ,k 为弹 簧的劲度系数，x 为弹簧的伸长量或压缩量. （1）在实验误差允许范围内，若满足关系式_____________，则可验证系统的机械能守恒定律. （2）为了更直观地验证，某同学建立的直角坐标系应以_____________为纵坐标，以_____________为横坐 21 2pE kx= 标，得出图象的斜率为_____________，同样可以验证机械能守恒定律. 三、计算题（本题共 30 分，包括三个小题，其中 15 题 8 分，16 题 10 分，17 题 12 分） 15.质量m=1kg的物体静止放在粗糙水平地面上.现对物体施加一个随位移变化的水平外力F时物体在水平面 上运动.已知物体与地面间的滑动摩擦力与最大静摩擦力相等.若 F-x 图象如图所示，且 4～5m 内物体匀速运 动，x=7m 时撤去外力，取 g=10m/s2，则: （1）物体与地面间的动摩擦因数为多少? （2）物体的最大速度为多少? （3）撤去外力后物体还能滑行多长时间? 16.神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律.天 文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了 LMCX-3 双星系统，它由可见星 A 和不可见的暗星 B 构成.两星 视为质点，不考虑其他星体的影响，A、B 围绕两者连线上的 O 点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不 变，如图所示.引力常量为 G，由观测能够得到可见星 A 的速率 v 和运行周期 T. （1）可见星 A 所受暗星 B 的引力 FA 可等效为位于 O 点处质量为 m′的星体（可视为质点）对它的引力， 设 A 和 B 的质量分别为 m1、m2 试求 m′（用 m1、m2 表示）； （2）求暗星 B 的质量 m2 与可见星 A 的速率 v、运行周期 T 和质量 m1 之间的关系式； （3）恒星演化到末期，如果其质量大于太阳质量 M 的 2 倍，它将有可能成为黑洞.若可见星 A 的速率 v=2.7 ×105m/s，运行周期 T=4.7π×104s，质量 m1=6M，试通过估算来判断暗星 B 有可能是黑洞吗?（G=6.67× 10-11N·m2/kg2，M=2.0×1030kg） 17.如图所示，弹性绳原长等于 ，B 处是光滑的定滑轮，在 M 点穿上一个质量为 m 的球，此时 ABM 在AB 同一水平线上，弹性绳弹力为 mg.小球从 M 点由静止开始经过时间 t 滑到距 M 点为 h 的 N 点时速度恰好 为零，球与杆间的动摩擦因数μ=0.5.试求从 M 到 N 的过程中， （1）摩擦力对小球做的功和弹力对小球做的功； （2）弹力对小球的冲量的大小； （3）小球的最大动能及最大动能时的位置. 四、选考题（共 10 分，请考生任选一题作答，果多做，则按所做的第一题计分） 18.【选修 3-3】（10 分） （1）（4 分）对于热运动和热现象，下列说法正确的是_________.（填正确答案的标号，全部选对计 4 分， 漏选计 2 分，错选计 0 分） A.玻璃裂口放在火上烧熔，其尖端变圆的原因是表面张力的作用 B.云母片导热性能各向异性，是山于该物质的微粒在空间按一定的规则排列 C.未饱和汽在降低温度时也不会变成饱和汽 D.物体放出热量，其分子平均动能可能增大 E.气体压强达到饱和汽压时，蒸发和液化都停止了 （2）（6 分）如图所示，A、B 两个圆柱形汽缸中间连通，B 汽缸正中间有一光滑活塞，用劲度系数为 k 的 轻弹簧与汽缸右侧壁连接，已知 A 汽缸长度为 d，横截面积为 S，B 汽缸的横截面积和长度均为 A 的 2 倍. 最初两汽缸内气体压强均为 p0、温度均为 T0，活塞密闭且厚度不计，弹簧处于原长状态；现用电阻丝缓慢 加热活塞右侧的气体，直至活塞刚好到达 B 汽缸的左端（即活塞与 B 汽缸左侧紧密接触但无弹力，接触部 分之间无气体），此过程中因 A 汽缸壁导热良好，活塞左侧气体的温度保持不变，求此时: （i）活塞左侧气体的压强； （ii）活塞右侧气体的温度. 1 2 19.【选修 3-4】（10 分） （1）（4 分）一列简谐横波在 t=2s 时的波形如图甲所示，图中质点 A 的振动图象如图乙所示.则______. （填正确答案的标号，全部选对计 4 分，漏选计 2 分，错选计 0 分） A.这列波沿 x 轴负方向传播 B.这列波的波速是 25m/s C.质点 A 在任意的 1s 内所通过的路程都是 0.4m D.若此波遇到另一列波并发生稳定干涉现象，则另一列波的频率为 1.25Hz （2）（6 分）一棱镜的截面图如图所示，AE 为四分之一圆弧，B 为圆心，BCDE 为矩形，一细光束从圆弧 中点 F 沿半径射入棱镜，恰好在 B 点发生全反射，在 CD 面只发生一次反射，并从圆弧上的 G 点（未画出） 射出，已知 AB=r，BC=d，真 B 空中光速为 c.求: （i）棱镜的折射率 n； （ii）光在棱镜中传播所用的时间 t. 炎德·英才大联考 2021 届高三月考试卷（二） 物理参考答案 一、选择题（本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分.在每小题给出的四个选项中，第 1～8 题只有一项符合 题目要求，第 9～12 题有多项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 B A C B B A D A AC AB AD BD 1.B 【解析】生产生活、自然现象无一例外都遵守能量守恒定律，能量守恒定律是普遍规律，A、C 不符合题意； 牛顿第三定律描述的是作用力与反作用力间的关系，不能体现能量守恒定律，B 符合题意；机械能守恒定 律是能量守恒定律的特殊情况，D 不符合题意. 2.A 【解析】根据 v=v0-gt，将各自初速度代入得:vA=-7m/s，vB=-5m/s，vC=0，vD=5m/s，A 对，B、C、D 错. 3.C 【解析】根据题意可知第 2 节车厢对第 3 节车厢的牵引力为 F，因为每节车厢质量相等，阻力相同，故根据 牛顿第二定律有:F-38Ff=38ma 设倒数第 3 节车厢对倒数第 2 节车厢的牵引力为 F1，则根据牛顿第二定律有: F1-2Ff=2ma，联立解得 F1= ，C 对. 4.B 【解析】甲、乙两鼓高度相同，所以球到达鼓所用时间相同.因为水平距离不同，游戏者离甲鼓的水平距离 较远，所以由 x=vt 可知，击中甲、乙的两球初速度 v 甲＞v 乙，A 错，B 对；由图可知，游戏者与甲、丁两 鼓三者不在同一直线上，则用相同速度发球不可能到达丁鼓，C 错；因为丁与丙两鼓高度相同且丁离游戏 者的水平距离最大，所以丁的初速度一定大于丙的初速度，D 错. 5.B 【解析】两名学员绕同一点做圆周运动，则他们的角速度相等，两名学员离圆心的距离不相等，根据 v=rω可知，他们的线速度大小不相同，A 不符合题意，B 符合题意；摩擦力的一部分分力提供汽车圆周运 动所需向心力，摩擦力的另一部分分力与速度方向反向，所以摩擦力方向不与速度方向相反，C 不符合题 意；学员质量未知，无法比较他们受到汽车的作用力大小，D 不符合题意. 6.A 【解析】物体由静止开始运动，B 项与 C 项描述的运动是一致的，所对应的物体 4s 末的速度为零，根据动 能定理可知，过程中外力做功为零；D 对应的物体先加速再减速到零，再加速再减速到零，根据动能定理 可知，过程中外力做功也为零；A 对应物体 4s 末的速度大小为曲线切线斜率，速度不为零，由动能定理可 知，过程中外力做功不为零. 7.D 【解析】根据 可得，鸡蛋落地前的速度 v=20m/s.设向下为正方向，忽略重力冲量 mgt，则对碰撞 过程由动量定理可得:- t=0-mv，代入数据联立解得: =2500N，D 对. 8.A 【解析】设 L0 为橡皮筋的原长，k 为橡皮筋的劲度系数，小车静止时，对小球受力分析得:F1=mg，弹簧的 19 F 2v gh= F F 伸长量: ，即小球与悬挂点的距离为 .当小车的加速度稳定在一定值时，对小球 进行受力分析如图: 得:F2cosα=mg，F2sinα=ma， 解得: ，弹簧的伸长量: ， 则小球与悬挂点的竖直方向的距离为: ，即小球在竖直方向上到悬挂点的距 离减小，所以小球一定升高，故 A 正确. 9.AC 【解析】由图读出，物体上升的最大高度为:h=64m，上升的时间为:t=4s.对于上升过程，由 h= t，得初速 度为:v0=32m/s，物体上升的加速度大小为: 8m/s2；物体在行星表面受到的重力等于万有引力， ， ， 解得 M=0.512M 地，故行星的质量小于地球的质量，B 错；根据 得该行星的第一宇宙速度为:v=6.4 ×103m/s，C 对；根据竖直上抛运动的对称性可知，该物体落到行星表面时的速度大小与初速度大小相等，D 错. 10.AB 【解析】根据动量守恒知道最后滑块获得的速度（最后滑块和子弹的共速）相同的，即滑块获得的动能是 相同的，根据动能定理，滑块动能的增量是子弹做功的结果，所以两次子弹对滑块做的功一样多，故 A 对，D 错；由动量和动能的关系知道，滑块获得的动量也是相同的，由动量定理知滑块受到的冲量一样大，B 对； 子弹嵌入下层或上层过程中，系统产生的热量都等于系统减少的动能，而子弹减少的动能一样多（子弹初 末速度相等），滑块增加的动能也一样多，则系统减小的动能一样多，故系统产生的热量一样多，C 错. 11.AD 【解析】当小球 B 沿墙下滑距离为 0.5l 时，杆与水平方向的夹角的正弦为 sinθ=0.5，此时 AB 两球的速度 关系满足 ，由机械能守恒定律可得 ，联立解得球 A 的速度 1 1 F mgx k k = = 1 0 mgL L k = + 2 cos mgF α= 2 2 F mgx k k csoα= = ⋅ 2 0 2 1( ) cos mgL L x Lk α= + ⋅ + < 0 2 v 0vg t ′ = = 2 GM m mgr ′ ′= 2 GM m mgR =地 v g r′= cos sinA Bv vθ θ= 2 21 10.5 22 2A Bmgl mv mv= × + 为 ，B 球速度为 ；由动能定理可得 ，代入数据解得，杆对A 做的功为 ； A 增加的动能为 ，B 减小的重力势能为 ，由此可得 . 12.BD 【解析】根据题意和牛顿第二定律可得:mgcos37°= ，解得:vE=4 m/s，A 错；由图可知 A、E 两点 高度差为 hAE=40m，从 A 到 E 过程，由几何得 AB=60m，根据动能定理则有:mgh AE-μmgABcos53°-μ mgDEcos37°= ，解得 ，由式中可知等式两边的质量均可约去，故质量变大，皮艇还是可以达 到 E 点，B、D 正确；从 E 到 F 过程中，根据动能定理则有:-mgR（1-cos37°）= ，得: m/s，过 F 的最大速度 vFmax= m/s，所以从 E 到 F 过程中，皮划艇始终没有脱离滑道，故皮艇 能够安全通过 F 点，C 错. 二、实验题（本题共 2 小题，每小空 2 分，共 12 分，将答案填写在答题卡中） 13.（1）AC （2）B 【解析】（1）应使坐标纸上竖线与重垂线平行，样在确定坐标轴和长度的测量更方便、准确，A 符合题意； 斜槽轨道无须选用光滑的，只要每次小球都从同一位置静止释放，就能保证平抛时初速度相同，B 不符合 题意；斜槽轨道末端切线须调整水平，这样才能使小球做平抛运动，C 符合题意；应将坐标纸上确定的点 用光滑的曲线依次连接，D 不符合题意. （2）0.5m 下落所需时间 ，因此拍摄数量 n= =6.3（个），故 B 对. 14.（1） （2）v2（或 v） x2（或 x） （或 ） 三、计算题（本题共 30 分，包括三个小题，其中 15 题 8 分，16 题 10 分，17 题 12 分） 15.【解析】（1）由图象知 4～5m 内外力 F=3N 恒定，又物体匀速运动由 F=μmg 将数据代入得μ=0.3…………（2 分） （2）由图可知前 3m 内物体做加速度逐渐增大的加速运动，3～4m 内做加速度逐渐减小的加速运动，匀速 运动时速度最大. 对位移 x4=4m 的过程，由 F-x 图象所围“面积”的物理意义可得:WF4=16J 5 5 gl 15 5 gl 21 2A A AW m v= 5A mglW = 5kA mglE∆ = 2pB mglE∆ = kA pBE E∆ < ∆ 2 Evm R 10 21 2 Emv 8=13 µ 2 21 1 2 2F Emv mv− 80Fv = 200gR = 2 0.32ht sg = ≈ t T 2 21 1 2 2kx mv= k m k m 由动能定理: ，vmax=2 m/s…………（2 分） （3）前 x7=7m 内外力和阻力共同作用，物体做变速运动，且 F-x 图象围成的面积表示外力所做的功， 即 WF7=22J.由动能定理: …………（2 分） 代入数据得:v7= m/s 撤去 F 后，水平方向只受摩擦力，由动量定理:-μmgt=0-mv7，代入数据: ……（2 分） 16.【解析】（1）设 A、B 的轨道半径分别为 r1、r2，它们做圆周运动的周期 T、角速度ω都相同，根据牛顿 运动定律有： ，即:m1r1=m2r2………（2 分） A、B 之间的距离 r=r1+r2= ， 根据万有引力定律 …（1 分） 得 ……（1 分） （2）对可见星 A 有 …………（1 分） 其中 …………（1 分） 得 ……（1 分） （3）设 m2=nMs（n>0），并根据已知条件 m1=6Ms，及相关数据代入（2）问中得到的关系式得 ，由数学知识知 在 n>0 是增函数……（2 分） 当 n=2 时 ，所以一定存在 n＞2，即 m2＞2Ms，可以判断暗星 B 可能是黑洞 ……………（1 分） 17.【解析】（1）在任意位置 Q 时，弹力为 F=kx，（设 BQ=x，BM=x0，kx0= ）， 2 4 4 max 1 2FW mgx mvµ− = 2 2 7 7 7 1 2FW mgx mvµ− = 2 2 3t s= 2 2 1 1 2 2AF m r m rω ω= = 1 2 1 2 m m rm + 1 2 1 2 2 1 A m m Gm mF G r r ′ = = 2 3 2 1 2( ) mm m m ′ = + 2 1 12 1 1 m m vG mr r ′ = 12 rv T π= 2 3 3 2 1 2 =( ) 2 m v T m m Gπ+ 3 2 3.5( 6) n n =+ 3 2( ) ( 6) nf n n = + 3 2 2 1(2) 3.5(2 6) 8f = =