湖南师大附中2021届高三物理上学期月考试题（三）（Word版附答案） 16页

湖南师大附中2021届高三月考试卷（三）物理第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.如图所示，某同学将一篮球斜向上抛出，篮球恰好垂直击中篮板反弹后进入球框，忽略空气阻力，若抛射点远离篮板方向水平移动一小段距离，仍使篮球垂直击中篮板相同位置，且球不会与篮框相撞，那么改变抛射初速度的大小以及初速度与水平方向的夹角，下列方案可行的是（）A.增大抛射速度，同时减小B.减小抛射速度，同时减小C.减小抛射速度，同时增大D.增大抛射速度，同时增大2.图中虚线是某电场中的一簇等势线.两个带电粒子从P点均沿等势线的切线方向向上运动，粒子运动的部分轨迹如图中实线所示.若粒子仅受电场力的作用，下列说法中正确的是（）A.a、b两点的电场强度大小关系，a、b两点的电势关系B.两个带电粒子电性可能相同C.粒子从P运动到a的过程中，电势能增大D.粒子从P运动到b的过程中，动能增大3.如图所示，电荷量为和的点电荷分别位于正方体的顶点，规定无穷远处电势为零，关于正方体范围内各点的电场强度和电势，下列说法正确的是（） A.电场强度为零的点有体中心、各面中心和各边中点，且体中心的电势大于零B.电场强度为零的点有体中心和各边中点，且体中心的电势为零C.电场强度为零的点有各面中心和各边中点，且体中心的电势小于零D.电场强度为零的点有体中心和各面中心，且体中心的电势为零4.将一个小球从水平地面竖直向上抛出，它在运动过程中受到的空气阻力大小恒定，其上升的最大高度为，则运动过程中小球的动能和重力势能相等时，其高度为（规定水平地面为零势能面）（）A.上升时高于，下降时低于B.上升时低于，下降时高于C.上升时高于，下降时高于D.上升时低于，下降时低于5.如图所示，两个物体A、B中间用一轻弹簧相连.A、B的质量分别为、，A、B与固定斜面间的动摩擦因数不相同.稳定时，A、B两物体一起在斜面上匀速下滑，则下列说法正确的是（）A.地面对斜面体可能有水平向左的摩擦力B.弹簧可能处于原长状态C.如果只增大A或B的质量，稳定时A、B一定不能一起匀速下滑D.若A、B与斜面间的动摩擦因数相等，且A、B两物体一起在斜面上匀速下滑，当适当增大斜面倾角，一起沿斜面下滑时，则弹簧可能处于压缩状态6.研究发现，低头玩手机时，就有可能让颈椎承受多达60磅（约）的重量，比一个7岁小孩还重.经常低头玩手机会引起如背痛、体重增加、胃痛、偏头痛和呼吸道疾病等.当人体直立时，颈椎所承受的压力会随之变化.现将人体头颈部简化为如图所示的模型：重心在P点的头部，在可绕O转动的颈椎（轻杆）的支持力和沿方向肌肉拉力的作用下处于静止.当低头时，颈椎与竖直方向的夹角为45°，与竖直方向的夹角为60°，此时，颈椎受到的压力约为直立时颈椎受到压力的（） A.4.2倍B.3.3倍C.2.8倍D.2.0倍7.如图所示，质量为m的物体A与倾角为的斜面间的动摩擦因数为.用力F拉着物体A从斜面底端匀速运动到斜面顶端.要使力F做功最少，则力F与斜面间的夹角应是（）A.0B.C.D.8.用轻绳拴着一质量为m、带正电的小球在竖直面内绕O点做圆周运动，竖直面内加有竖直向下的匀强电场，电场强度为E，如图甲所示，不计一切阻力，小球运动到最高点时的动能与绳中张力F间的关系如图乙所示，当地的重力加速度为g，则（）A.小球所带电荷量为B.轻绳的长度为 C.小球在最高点的最小速度为D.小球在最高点的最小速度为9.2020年3月9日，我国第54颗北斗导航卫星成功发射，该卫星工作在地球静止同步轨道上，可以对地面上的物体实现厘米级的定位服务.已知地球表面的重力加速度为g，半径为R，该卫星绕地球做圆周运动的周期为T.则下列说法正确的是（）A.该卫星的环绕速度小于地球的第一宇宙速度B.该卫星距离地面的高度为C.如果该卫星做圆周运动经过A点时突然点火加速，卫星做椭圆运动，则该卫星运动的周期将大于T，且再次经过A点时的加速度大小为D.该卫星运行的线速度大小为10.某质点做匀减速直线运动，依次经过A、B、C点，最后停在D点，如图所示.已知，，从A点运动到B点和从B点运动到C点两个过程速度变化量都为，下列说法正确的是（）A.质点到达B点时速度大小为B.质点的加速度大小为C.质点从A点运动到C点的时间为D.A、D两点间的距离为11.如图所示，在光滑水平面上，质量为m的小球A和质量为的小球B通过轻弹簧拴接并处于静止状态，弹簧处于原长；质量为m的小球C以初速度，沿A、B连线向右匀速运动，并与小球A发生弹性碰撞.在小球B的右侧某位置固定一块弹性挡板（图中未画出），当小球B与挡板发生正碰后立刻将挡板撤走.不计所有碰撞过程中的机械能损失，弹簧始终处于弹性限度内，小球B与挡板的碰撞时间极短，碰后小球B的速度大小不变，但方向相反.则B与挡板碰后弹簧弹性势能的最大值可能（） A.B.C.D.12.如图所示，一光滑斜面固定在水平面上，斜面上放置一长度大于的质量不计的柔软薄纸带.现将质量为的A物体和质量的B物体轻放在纸带上.两物体可视为质点，初始位置如图所示，同时由静止释放.A、B与纸带间的动摩擦因数分别为、，（，，g取），则（）A.物体A离开纸带前匀加速下滑，物体B静止不动B.两物体同时由静止释放后，A物体滑离纸带需要的时间是C.物体A离开纸带后，物体B匀加速下滑D.两物体同时由静止释放后，B物体经到达水平地面上第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，将答案填写在答题卡中）13.通常情况下，地球上两个物体之间的万有引力是极其微小以至于很难被直接测量的，人们在长时间内无法得到万有引力常量的精确值.在牛顿发现万有引力定律一百多年以后的1789年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用如图1所示的扭秤装置，才第一次在实验室里比较精确地测出了万有引力常量.（1）在图2所示的几个实验中，与“卡文迪许扭秤实验”中测量微小量的思想方法最相近的是______.（选填“甲”“乙”或“丙”）.（2）万有引力常量的得出具有重大意义，比如：______（说出一条即可）14.为测量弹簧压缩时具有的弹性势能和滑块B的质量，某同学用如图的装置进行实验.气垫导轨上有A、B两个滑块，A上固定一遮光片，左侧与被压缩且锁定的弹簧接触，右侧带有橡皮泥.已知A的质量为，遮光片的宽度为d；打开电源，调节气垫导轨使滑块A和B能静止在导轨上.解锁弹簧，滑块A被弹出后向右运动，通过光电门1前已经与弹簧脱离，通过光电门1后与B相碰，碰后粘在一起通过光电门2.两光电门 显示的遮光时间分别为和，可知碰撞前滑块A的速度为______，锁定时弹簧具有的弹性势能为______，B的质量______（用已知和测得物理量的符号表示）.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.如图所示，相距足够远的完全相同的质量均为3m的两个木块静止放置在光滑水平面上，质量为m的子弹（可视为质点）以初速度，水平向右射入木块，穿出第一块木块时的速度为，已知木块的长为L，设子弹在木块中所受的阻力恒定，求：（1）子弹穿出第一块木块后，第一块木块的速度大小v；（2）子弹在木块中所受的阻力大小；（3）子弹在第二块木块中与该木块发生相对运动的时间t.16.如图所示，固定的光滑半圆弧的直径，且水平（虚线所示），有一个可视为质点的质量为m的小球，从A点以竖直向下的最小初速度释放，已知小球始终受到一个水平向右的恒力作用，并一直沿圆弧运动，g为重力加速度，求：（1）小球初速度的值；（2）小球在圆弧轨道运动过程中的最大动能；（3）当小球离开B点时，水平力立即反向，大小变为，作用时间后，力的大小不变，方向再次反向，小球恰好从A点切入圆弧，试求、的大小.17.如图，绝缘平板S放在水平地面上，S与水平面间的动摩擦因数，两足够大的平行金属板P、Q通过绝缘撑架相连，Q板固定在平板S上，P、Q间存在竖直向上的匀强电场，整个装置总质量 ，P、Q间距为，P板的中央有一小孔.给装置某一初速度，装置向右运动.现有一质量、电量的小球，从离P板高处静止下落，恰好能进入孔内.小球进入电场时，装置的速度为.小球进入电场后，恰能运动到Q板且不与Q板接触.忽略平行金属板外部的电场对小球运动的影响，不计空气阻力，g取.（1）求匀强电场的场强大小E；（2）求当小球第一次返回到P板时，装置的速度；（3）小球第一次与P板碰撞时间极短，碰后速度大小不变，方向反向，碰后电量变为.求从小球进人电场到第二次到达Q板过程中，绝缘平板S与地面因为摩擦而产生的热量.（由于小球带电量很小，碰撞过程对P、Q上的电荷分布的影响可以忽略，可认为碰撞前后两金属板间的电场保持不变）四、选考题（共10分，请考生任选一题作答，如果多做，则按所做的第一题计分）18.【选修3—3】（10分）（1）（4分）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.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸分子的直径（也就是单层油酸分子组成的油膜的厚度）等于一小滴溶液中纯油酸的体积与它在水面上摊开的面积之比B.两个分子之间同时存在着引力和斥力，它们都随距离的增大而减小，且当两个分子的引力与斥力大小相等时，分子势能最小C.物质是晶体还是非晶体，比较可靠的办法是从各向异性或各向同性来判断D.如果用Q表示物体吸收的能量，用W表示物体对外界所做的功，表示物体内能的增加，那么热力学第一定律可以表达为E.如果没有漏气没有摩擦，也没有机体热量的损失，这样的热机的效率可以达到100%（2）扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象，如图所示，截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上，开始时内部封闭气体的温度为，压强为大气压强.当气体温度上升至时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部压强立即减为，温度仍为.再过一段时间，内部气体温度恢复到.整个过程中封闭气体均可视为理想气体.求： ①当温度上升且尚未放气时，封闭气体的压强多大?杯盖的重力多大?②放出气体后，当温度恢复到时，封闭气体的压强多大?19.【选修3—4】（10分）（1）（4分）一列横波在某介质中沿x轴传播，如图甲所示为时的波形图，如图乙所示为处的质点P的振动图象，则下列说法正确的是______（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.图甲中质点N速度方向沿y轴正方向B.图甲中质点M的速度与加速度均为零C.再经过质点L与质点N位移相同D.再经过质点P第一次到达波峰E.该波在传播的过程中，遇到宽度为的障碍物能发生明显的衍射现象（2）（6分）如图所示，有一圆柱形容器，底面半径为R，在底面的中心O处有一红色点光源S，它发出的红光经时间t可以传到容器的边缘P.若容器内倒满某液体，S发出的红光经时间2t可以传到容器的边缘P，且恰好在P点发生全反射.求：①该液体的折射率；②容器的高度.参考答案：湖南师大附中2021届高三月考试卷（三） 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123456789101112答案ADDACBCCADBDBCBD1.A【解析】应用逆向思维，把篮球的运动看作平抛运动，由于竖直高度不变，水平位移增大，篮球反弹到抛射点的时间不变，竖直分速度不变，水平方向由知x增大，增大，抛射速度增大，与水平方向的夹角，减小，可知A正确，B、C、D错误；故选A.2.D【解析】由运动轨迹可知，两粒子的受力方向相反，故两个带电粒子电性必定相反，选项B错误；由等势面的分布可知，该电场是点电荷产生的，由场强公式可知，a点的场强小于b点的场强.由于中心电荷的电性无法判断，电场线方向无法判定，则不能比较a、b的电势高低.故A错误；电场力对两粒子均做正功，则两个粒子的电势能均减小.故C错误；粒子从P运动到b的过程中，电场力做正功，动能增大，故D正确.3.D【解析】根据对称性，正方体的体中心、各面中心和各边中点电势均为零.由等量同种电荷或等量异种电荷的场强对称分布可推断：对正方体的上表面中心，上表面的四个电荷分成两组产生的场强都是零，下表面的四个电荷分成两组产生的场强等大反向，所以正方体的上表面中心处的合场强为零，同理所有各面中心处的合场强都为零；在体中心，可以将八个电荷分成四组，产生的合场强为零；而在各边中心，场强无法抵消，合场强不为零.4.A【解析】我们以10m这一高度作为比较对象.在这一高度.小球的重力势能为在最高点势能的一半，又小球上升过程中受到的合力不变，小球在这一高度的动能也为它在开始位置时动能的一半，但在上升过程中小球要克服空气阻力做功，因此其最大动能要大于最大势能，于是小球在10m这一高度的动能大于势能，所以小球的动能与势能相等的位置应在高于10m处，类似地分析小球在下降时的情况可知小球在下降时其动能和势能相等的位置应在低于10m处.5.C【解析】把物体A、B、弹簧和斜面体看成一个系统，系统处于平衡状态，地面与斜面体之间没有摩擦力，A项错误；因为A、B与斜面的动摩擦因数不相等，但A、B两物体一起在斜面上匀速下滑，由整体法和隔离法可得，弹簧一定不是原长，B项错误；把物体A、B与弹簧看成一个系统，由受力分析可知，如果只增大A或B的质量，系统的合外力不为零，稳定时A、B一定不能一起匀速下滑，C正确；若A、B与斜面的动摩擦因数相等，匀速下滑时，重力沿斜面向下的分力与滑动摩擦力大小相等，.是斜面的倾角. 如果适当增大斜面倾角，A、B必加速下滑，再根据整体法和隔离法，应用牛顿第二定律可知，弹簧仍处于原长，D错.6.B【解析】解法一：力的图示法：取直立时颈椎受到压力G为单位长度，按比倒作出平行四边形，如图所示，则对角线长度稍大于三个单位长度，故选项B正确.解法二：解析法：由正弦定理可知得，故选项B正确.7.C【解析】对该题若先列出力F做功的表达式，然后讨论出现极值的条件，比较难和麻烦，如果从能的转化与守恒这一角度考虑，则拉力做功为，其中，要使拉力做功W最小，应使热量Q最小为零，即物体与斜面间的摩擦力.因此物体只受重力与拉力的作用做匀速运动，此时，与斜面间的夹角为.8.C【解析】在最高点时，绳对小球的拉力、重力和电场力的合力提供向心力，则得：，即，由于，故，由图象可知，图象斜率，即，故B错误；当时，由，，解得.故A错误；当时，重力和电场力提供向心力，此时为最小速度，，解得，故C正确，D错误.9.AD【解析】第一宇宙速度是卫星最大的环绕速度，同步卫星的环绕速度小于第一宇宙速度，故A正确；用M表示地球的质量，在地球表面质量为的物体，有，，m表示卫星的质量， r表示卫星的轨道半径，由万有引力定律和牛顿第二定律得：，联立解得，故卫星距离地面的高度为，故B错误；该卫星运动的周期将大于T，由万有引力定律和牛顿第二定律得：，B项结论，，C项错误；由万有引力定律和牛顿第二定律得：，代入B项结论，，故D正确.10.BD【解析】由题意知，，，设加速度的大小为a，根据速度位移公式得：段：，段：，联立解得：，，，质点从A到C的时间为：之间的距离为：.故BD正确，AC错误；故选BD.11.BC【解析】系统的初动能为，而系统的机械能守恒，则弹簧的弹性势能不可能等于，故A错误；由于小球C与小球A质量相等，发生弹性正碰，则碰撞后交换速度，若在A与B动量相等时，B与挡板碰撞，B碰撞后速度大小不变、方向相反，当两者速度同时减至零时，弹簧的弹性势能最大，最大值为，故B正确；当B的速度很小（约为零）时，B与挡板碰撞时，当两球速度相等弹簧的弹性势能最大，设共同速度为v，则由动量守恒得，，得.最大的弹性势能为则最大的弹性势能的范围为，C正确，D错误，故选B、C.12.BD【解析】因为纸带不计质量，由，，可知A会相对纸带滑动，B会相对纸带静止.因为A对纸带的摩擦力大于B的重力沿斜面的分力，则A加速下滑同时B被纸带拉着沿斜面加速向上，故A错误；A的加速度 ，B的加速度，根据，解得，知A物体滑离纸带所需的时间为，故B正确；A离开纸带后B先向上做匀减速运动再向下做匀加速运动，C错误；A物体滑离纸带时，B有向上的速度，此时，B距右斜面低端的距离，所以与纸带一起先向上减速再向下加速，由，解得.则B物体到达水平地面的时间，故D正确.二、实验题（本题共2小题，共12分，将答案填写在答题卡中）13.（4分）（1）乙（2分）（2）引力常量的普适性证明了万有引力定律的正确性；引力常量的得出可以正确地计算万有引力的大小；可以使得人们可以方便地计算出地球的质量（答对一条就给分）（2分）【解析】（1）“卡文迪许扭秤实验”中测量微小量的思想方法为放大法，而甲中采用的等效替代法，乙采用的放大法，丙采用的控制变量法，故答案为乙；（2）引力常量的普适性证明了万有引力定律的正确性；同时引力常量的得出使得可以正确计算万有引力的大小；同时可以使得人们可以方便地计算出地球的质量.14.（8分）（2分）（3分）（3分）【解析】（1）由A通过光电门1的运动时间可知，碰撞前滑块A的速度.（2）解簧后，弹簧的弹性势能转化为A碰撞前的动能，故弹性势能.（3）碰后，由整体通过光电门2的时间，可求得碰撞后整体的速度为，A、B碰撞过程中动量守恒，则有，联立解得三、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題12分）15.【解析】（1）子弹打穿第一块木块过程，由动量守恒定律有： 解得（2）对子弹与第一块木块组成的相互作用系统，由能量守恒有：解得子弹受到木块阻力（3）对子弹与第二块木块组成的相互作用系统，由于，则子弹不能打穿第二块木块，设子弹与第二块木块的共同速度为，由动量守恒定律有：解得对第二块木块，由动量定理有：子弹在第二块木块中的运动时间16【解析】（1）在A点：，所以（2）在图示位置的C点动能最大，根据动能定理：（3）设到达B点的速度为 所以上升到最高点的时间为（下落时间一样），所以所以17.【解析】（1）小球下落到Q板时速度为零，从最高点到最低点过程，由动能定理得：，解得：（2）小球在电场中的加速度：小球在电场中运动的时间：小球进入电场后，装置的加速度：当小球第一次返回到P板时，装置的速度：（3）小球从进入电场到小球返回到P板过程中装置的位移：热量：，解得：小球与P板碰撞之后速度，在之后的运动过程中：小球的加速度：小球从P板运动至Q板的时间为，则：，解得：装置的加速度：装置在这段时间内的位移：热量：，解得：，，产生的总热量：四、选考题（共10分，请考生任选一题作答，如果多做，则按所做的第一题计分） 18.（10分）（1）（4分）ABD（2）（6分）【解析】①以开始封闭的气体为研究对象，由题意可知，初状态温度，压强为，末状态温度，压强设为，由查理定律得：数据得：盖的重力为G，刚好被顶起时，由平衡条件得：解得②放出少许气体后，以杯盖内的剩余气体为研究对象，由题意可知，初状态温度，压强，末状态温度，压强设为，由查理定律得解得19.（10分）（1）（4分）ADE【解析】由振动图象可知质点P在时沿y轴负方向运动，结合上下坡法可得该波沿x轴负方向运动，故图甲中N点速度方向沿y轴正方向，A正确；图甲中质点M的速度为零，加速度最大，B错误；再经过质点L与质点N分别位于波谷与波峰，C错误；P点距离最近的波峰：，波速，故传播到P点的时间为：，D正确；波长大于障碍物的线度时可发生明显的衍射现象，E正确.（2）（6分）【解析】①设之间的距离为l，光在空气中的传播速度为c，光在该液体中的传播速度为v，则有：，液体的折射率所以②如图所示，光线在P处恰好发生全反射时，入射角设为C，则有： 所以（1分）故：