安徽省六安第一中学2023-2024学年高三物理上学期第三次月考试题（Word版附解析）

六安一中2024届高三年级第三次月考物理试卷时间：75分钟分值：100分一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）1.关于做自由落体运动的物体，下列说法正确的是（）A.重力势能随位移x变化的快慢随时间均匀减小B.动量p随时间t变化的快慢不随时间变化C.动能随时间t变化的快慢不随时间变化D.机械能E随位移x变化的快慢随时间均匀减小【答案】B【解析】【详解】A．重力做功为根据功能关系可得整理得重力势能随位移x变化的快慢不随时间变化，故A错误；B．根据可得动量p随时间t变化的快慢不随时间变化，故B正确；C．物体的动能为 可得故动能随时间t变化的快慢随时间均匀增大，故C错误；D．做自由落体运动的物体，只有重力做功，机械能守恒，则机械能E随位移x变化的快慢不随时间变化，故D错误。故选B。2.电荷量大小均为的四个点电荷分别固定在圆心为、半径为的圆周处，电性如图所示，为圆的三等分点，为圆弧的中点，已知静电力常是为，则圆心处电场强度的大小为（）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】点电荷在处产生的电场强度如图所示，根据矢量合成的规律可知处电场强度的大小为 故选C。3.如图所示，一根质量可以忽略不计的刚性轻杆，端为固定转轴，杆可在竖直平面内无摩擦地转动，杆的中心点及另一端各固定一个小球和。已知两球质量相同，现用外力使杆静止在水平方向，然后撒去外力，杆将摆下，从开始运动到杆处于竖直方向的过程中正确的是（　　）A.球下落过程中机械能守恒B.杆的弹力对球做正功，对球做负功C.杆的弹力对球做负功，对球做正功D.杆的弹力对球和球做功之和不为零【答案】C【解析】【详解】BCD．两球同轴转动，角速度相等，由知B球的速度总是等于A球速度的2倍，由于杆在转动过程中无摩擦，故系统机械能守恒，设杆长为，A球运动到竖直方向时的速度为v，则有解得A球获得的动能小于减少的重力势能，其机械能减少，故杆对A球做负功，同理可判定杆对B球做正功，且杆的弹力对球和球做功之和为零，故C正确，BD错误；A．球下落过程中受杆的弹力和重力作用，机械能不守恒，故A错误。故选C。4.用传感器研究质量为2kg的物体由静止开始做直线运动的规律时，在计算机上得到0~6s内物体的加速度随时间变化的关系如图所示。下列说法正确的是（　　） A.0~2s内物体做匀加速直线运动B.0~2s内物体速度增加了4m/sC.2~4s内合外力冲量的大小为8NsD.4~6s内合外力对物体做正功【答案】C【解析】【详解】A．0~2s内物体的加速度变大，做变加速直线运动，故A错误；B．图像下面的面积表示速度的变化量，0~2s内物体速度增加了，故B错误；C．2~4s内合外力冲量的大小故C正确；D．由图可知，4~6s内速度变化量为零，即速度不变，由动能定理可知，合外力对物体做功为零，故D错误。故选C。5.如图1所示，一儿童站在平板小车中间，与小车一起沿水平地面匀速向右运动，儿童突然走向小车一端，此过程儿童和小车的速度—时间关系如图2所示，不计地面的摩擦。以下说法正确的是（　　）A.儿童的质量小于小车的质量B.儿童走向小车左端C.儿童和小车的总动能减少D.小车对儿童的冲量方向水平向右 【答案】B【解析】【分析】【详解】A．由图2可知，小车的加速度大小大于儿童的加速度大小，由于在运动过程中，小车与儿童间的相互作用力大小相等，即合力大小相等，由牛顿第二定律可知，小车的质量小于儿童的质量，故A错误；B．由于儿童走动后，儿童和小车的速度方向相同，由动量守恒可知，儿童和小车都向右运动，只是儿童的速度比小车的小，则儿童相对小车向左运动，故B正确；C．由于儿童走动过程，儿童和小车总动能增加，故C错误；D．由于儿童向右做减速运动，则小车对儿童的摩擦力向左，小车对儿童的支持力竖直向上，所以合力斜向左上方，合力的冲量方向斜向左上方，故D错误。故选B。6.从地面上以一定初速度竖直向上抛出一质量为m的小球，其动能随时间的变化如图。已知小球受到的空气阻力与速率成正比。小球落地时的动能为，且落地前小球已经做匀速运动。重力加速度为g，则小球在整个运动过程中（）A.最大的加速度为5gB.从最高点下降落回到地面所用时间小于C.球上升阶段阻力的冲量大于下落阶段阻力的冲量D.小球上升的最大高度为【答案】A【解析】【详解】A．设小球的初速度为，满足而小球的末速度为，有 小球刚抛出时阻力最大，其加速度最大，有当小球向下匀速时，有联立解得故A正确；B．由于机械能损失，上升和下降经过同一位置时，上升的速度大于下降的速度，故上升过程的平均速度大于下降过程的平均速度，而上升过程与下降过程的位移大小相等，则小球上升的时间小于下降的时间，则从最高点下降落回到地面所用时间大于，故B错误；C．由题意知，小球受到的空气阻力与速率的关系为是比例系数，则阻力的冲量大小为因为上升过程和下降过程位移大小相同，所以上升和下降过程阻力的冲量大小相等，故C错误；D．上升时加速度为，由牛顿第二定律得解得取极短时间，速度变化为，有又上升全程，有则 联立可得故D错误。故选A。7.如图甲所示，在光滑水平面上，轻质弹簧一端固定，物体A以速度向右运动压缩弹簧，测得弹簧的最大压缩量为x；现让该弹簧一端连接另一质量为m的物体B（如图乙所示），静止在光滑水平面上。物体A以的速度向右运动压缩弹簧，测得弹簧的最大压缩量仍为x。已知整个过程弹簧处于弹性限度内，则（）A.物体A的质量为3mB.弹簧压缩量为最大值x时的弹性势能为C.乙图中，弹簧重新恢复原长时，物体A的动量大小为D.乙图中，弹簧重新恢复原长时，物体B的动量大小为【答案】A【解析】【详解】AB．图甲中，根据能量守恒得图乙中，弹簧最大压缩量相同，此时弹性势能等于图甲中弹性势能，以为正方向，对图乙中AB物体有，由动量守恒定律得由能量守恒定律得 解得，故A正确，B错误；CD．A、B组成的系统动量守恒，设弹簧重新恢复原长时A的速度大小为，B的速度大小为，以向右为正方向，由动量守恒定律得由机械能守恒定律得解得，物体A、B的动量大小为故CD错误。故选A。二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）8.某电场的电场线分布如图所示，则(　　)A.电荷P带正电B.电荷P带负电C.a点的电场强度大于b点的电场强度D.正试探电荷在c点受到的电场力大于在d点受到的电场力【答案】AD 【解析】【详解】由图可知电场线从正电荷出发，所以电荷P带正电，故A正确，B错误；从电场线的分布情况可知，b的电场线比a的密，所以b点的电场强度大于a点的电场强度，故C错误；根据电场线越密的地方电场强度越大，所以c点的场强大于d点场强，所以正试探电荷在c点受到的电场力大于在d点受到的电场力，故D正确．所以AD正确，BC错误．9.向空中发射一炮弹，不计空气阻力，当炮弹的速度恰好沿水平方向时，炮弹炸裂为质量相等的、两块。若的速度方向仍沿原来的方向，且速度小于炸裂前瞬间的速度，则（　　）A.的速度方向一定与炸裂前瞬间的速度方向相反B.炸裂的过程中，、动量的变化量大小一定相等C.、一定同时到达地面D.从炸裂到落地这段时间内，飞行的水平距离一定比的大【答案】BC【解析】【详解】A．在炸裂过程中由于重力远小于内力系统的动量守恒，炸裂前物体的速度沿水平方向，炸裂后a的速度沿原来的水平方向，根据动量守恒定律判断出来的速度一定沿水平方向，但不一定与原速度方向相反，取决于a的动量与物体原来动量的大小关系，故A错误；B．在炸裂过程中a、b受到爆炸力大小相等，作用时间相同，则爆炸力冲量大小一定相等动量的变化量一定相等，故B正确；C．a、b都做平抛运动，竖直方向做自由落体运动由于高度相同，飞行时间一定相同a、b一定同时到达水平地面故C正确；D．a、b都做平抛运动，飞行时间相同，由于初速度大小关系无法判断，所以a飞行的水平距离不一定比b的大，故D错误。故选BC。10.质量为的物体在拉力的作用下由静止开始沿斜面向上运动，拉力平行于斜面向上，拉力做功W与物体位移x的关系如图所示。已知斜面倾角为30°，物体与斜面间的动摩擦因数重力加速度大小。下列说法正确的是（  ） A.在处，拉力的大小为12NB.从运动到，物体克服摩擦力做的功为6JC.在处，物体的动能为10JD.从运动到的过程中，物体的动量最大为：【答案】AB【解析】【详解】A．由拉力做的功为可看出，图像的斜率代表拉力，所以在时，拉力为故A正确；B．从运动到，物体克服摩擦力做的功为故B正确；C．在物体运动的过程中根据动能定理有则时物体的动能为故C错误；D．根据图像可知在的过程中，的过程中，由于物体受到的摩擦力恒为重力沿斜面向下的分力为则物体在处速度最大，此时的速度 物体的动量故D错误。故选AB三、实验题（每空3分，共9分）11.小明用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律，该装置由水平长木板及固定在木板左端的硬币发射器组成，硬币发射器包括支架、弹片及弹片释放装置，释放弹片可将硬币以某一初速度弹出。已知五角硬币和一元硬币与长木板间动摩擦因数近似相等，主要实验步骤如下：①将五角硬币置于发射槽口，释放弹片将硬币发射出去，硬币沿着长木板中心线运动，在长木板中心线的适当位置取一点O，测出硬币停止滑动时硬币右侧到O点的距离。再从同一位置释放弹片将硬币发射出去，重复多次，取该距离的平均值记为，如图乙所示；②将一元硬币放在长木板上，使其左侧位于O点，并使其直径与中心线重合，按步骤①从同一位置释放弹片，重新弹射五角硬币，使两硬币对心正碰，重复多次，分别测出两硬币碰后停止滑行时距O点距离的平均值和，如图丙所示。（1）实验中还需要测量的量有____________A.五角硬币和一元硬币的质量、B.五角硬币和一元硬币的直径、C.硬币与木板间的动摩擦因数 D.发射槽口到O点的距离（2）该同学要验证动量守恒定律的表达式为________________（用已知量和测量的量表示），若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，需要判断关系式___________是否成立（用、、表示）。【答案】①.A②.③.【解析】【详解】（1）[1]A．为了得出动量守恒定律的表达式应测量质量，故应分别测出一枚五角硬币和一元硬币的质量、。故A正确；BD．验证碰撞过程动量守恒，需要测出硬币在O点以后滑行的位移，可以不测量五角硬币和一元硬币的直径，发射槽口到O点的距离也不需要测量，故BD错误；C．由于五角硬币和一元硬币与长木板间动摩擦因数近似相等，所以硬币与木板间的动摩擦因数不需要测量，故C错误；故选A。（2）[2]硬币在桌面上均做加速度相同的匀减速运动，根据速度-位移关系可知。其中则由动量守恒定律可知只需验证成立，即可明确动量守恒。[3]如果该碰撞为弹性碰撞，则解得四、解答题：本题共4小题，共45分。解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤。 12.如图所示，当带正电的小球静止在竖直光滑绝缘墙壁上的A点时，带正电的物块恰好能静止在水平粗糙绝缘地面上的B点，A、B点连线与竖直方向的夹角为37°，A、B点间的距离。已知小球的电荷量，物块的电荷量、质量，物块与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小，，，静电力常量，求：（1）小球的质量；（2）物块与地面间的动摩擦因数。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】解：（1）小球受到物块的库仑力大小对小球受力分析有解得（2）对物块受力分析，在竖直方向上有在水平方向上有其中解得 13.如图所示，在竖直平面内固定着半径为R的光滑半圆形轨道，A、B两小球的质量分别为m、4m。小球B静止在轨道的最低点处，小球A从离轨道最低点的高处由静止自由落下，沿圆弧切线进入轨道后，与小球B发生碰撞。碰撞后B球上升的最高点为C，圆心O与C的连线与竖直方向的夹角为，两球均可视为质点。求：（1）第一次与B球相碰后瞬间A球的速度的大小和方向；（2）A、B球第一次碰撞过程系统损失机械能。【答案】（1），方向向右；（2）2mgR【解析】【详解】（1）根据机械能守恒可知可得A球与B球相碰前的速度大小碰撞后，B球上升到C点，根据机械能守恒可得B球碰后的速度球A与B碰撞过程中，满足动量守恒，可得第一次与B球相碰后瞬间A球的速度负号表示碰后A球速度水平向右，大小为。 （2）A、B球第一次碰撞过程损失机械能代入数据可得14.质量为M，半径为R的光滑半圆环，上面套着一个质量为m的小珠子。半圆环竖立在光滑的地面上，运动过程中半圆环总能保持竖立。回答以下问题：（1）如图甲，小珠子静止在最高点，轻微扰动一下小球，使其从最高点下落，求出小珠子落到最低点时半圆环横向移动的距离x；（2）如图乙，将半圆环固定在地面，给小珠子一个初速度，小珠子的位置用对应的圆心角表示，求出小珠子与圆环间弹力恰好为0时对应的角度（可用的余弦值表示）；【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）将M、m视为系统，水平方向不受外力，设M相对地面的位移大小为，此过程在水平方向上系统满足动量守恒，则有解得（2）从初态到角度为的过程中，根据动能定理得二者间弹力为0时，沿半径方向根据牛顿第二定律可得，解得 15.如图甲所示，质量相同的小球A、C穿在足够长的光滑水平直杆上。用长为的细线拴着小物块B，B悬挂在A下方并处于静止状态。时刻，小球A获得沿杆向右的瞬时冲量，小球A的速度时间图像如图乙所示。已知重力加速度取。（1）求物块B的质量；（2）若在小球A运动的过程中，使小球C获得沿杆向右的冲量，某时刻小球C追上小球A并与其发生碰撞，碰后两个小球一起运动，求之后物块B上升的最大高度的范围。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）由乙图可知，小球的初速度当物块再次运动到小球的正下方时，小球的速度对小球，由动量定理对小球与物块，根据动量守恒定律得根据机械能守恒定律得联立解得 ，，（2）不论小球与何时相碰，当三者共速时，物块上升的高度最大、、组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得对小球，由动量定理得解得若与相碰时，的速度为，、碰撞时机械能无损失，由能量守恒定律得解得若C与A相碰时，A的速度、碰撞时机械能损失最大对、碰撞，由动量守恒定律得由能量守恒定律得解得故物块上升的最大高度的范围为