四川省宜宾市第四中学2020届高三上学期第一次月考物理试题 17页

高三上学期第一次月考物理试题 一、选择题 1.如图所示，在“托球跑”趣味比赛中，若运动员沿水平面匀加速直线跑．球拍平面与水平 方向的夹角为 θ 时，网球与球拍保持相对静止．球拍和网球的质量分别为 M、m，不计摩擦力 和空气阻力，重力加速度为 g．则下列说法正确的是 A. 球拍对球的作用力太小为 mg B. 运动员对球拍的作用力大小为（M+m)g C. 运动员的加速度大小为 gtanθ D. 若加速度大于 gsinθ，球一定沿球拍向上运动 【答案】C 【解析】 【详解】以小球为研究对象，受力分析如图所示。可求球拍对球的作用力 F=mg/cosθ，所以 A 错误；合外力为 F 合=mgtanθ=ma，可求小球的加速度为 a=gtanθ，小球与运动员的加速度相 同，故运动员的加速度也是 gtanθ，所以 C 正确；把球和球拍视为一个整体，整体加速度为 gtanθ ， 合 外 力 （ M+m)gtanθ ， 根 据 矢 量 三 角 形 法 则 可 求 人 对 球 拍 的 作 用 力 为 F1= （M+m)g/cosθ，所以 B 错误；而 gtanθ＞gsinθ，由题意知，小球没有沿球拍向上运动，D 错误。 2.已知用频率为 γ 的单色光照射某金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为 E，已知普朗 克常量为 h，则要使此金属发生光电效应的极限频率应为 A. γ-Eh B. γ+Eh C. γ- D. γ+ 【答案】C 【解析】 【 详 解 】 根 据 光 电 效 应 方 程 ： ， 又 因 为 ： ， 可 求 极 限 频 率 为 ，所以 A、B、D 错误；C 正确。 3.如图所示，轻绳 AO 绕过光滑的定滑轮，一端与斜面上的物体 A 相连，另一端与轻弹簧右端 及轻绳 BO 上端的结点 O 相连，轻弹簧轴线沿水平方向，斜面体、物块 A 和悬挂的物块 B 均处 于静止状态。轻绳的 OC 段与竖直方向的夹角为 θ，斜面倾角为 α，物块 A 和 B 的质量分别 为 mA、mB。弹簧的劲度系数为 k，下列说法正确的是 A. 弹簧的伸长量为 B. 地面对斜面体的摩擦力大小 ，方向水平向右 C. 若将斜面体向右移动一小段后，调整物块 A 的位置，使轻弹簧的轴线仍然沿水平方向，物 块 A 受到的摩擦力增大 D. 若沿水平方向移动斜面体，保持轻弹簧轴线沿水平方向，系统处于静止状态，则斜面体对 地面的压力与 A 的位置无关 【答案】D 【解析】 【详解】A．对结点 O 处受力分析，设绳的拉力为T，设伸长量为 ，有： ，解 得： ，A 错误 B．通过 A 选项分析： ，解得绳的拉力： ，对斜面体和 A 整体受力分 析：绳的拉力对整体水平分力由摩擦力平衡，所以摩擦力为： ，B 错 E h E h 0W h Eν= − 0 0W hν= 0 E h ν ν= − cotBm g k θ cot cos Bm g α θ x∆ tan B k x m g θ ∆= tanBm gx k θ∆ = cos Bm g T θ = cos Bm gT θ= sin tanBf T m gθ θ= = 误 C．根据 B 选项的分析绳的拉力 ,斜面体右移， 变大，T 变大，但由于两物体质量 未知，所以 A 受摩擦力方向无法判断，故 A 受摩擦力大小变化无法确定，C 错误 D．对 A 与斜面体整体竖直方向受力分析，设地面对斜面体的支持力为 N，斜面体质量 M， ，因为 ，解得： ，与 无关，D 正确 4.某圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，现有两个不同的粒子 a、b，以不同的速度同 时由 A 点沿 AO（O 为圆心）方向射入圆形磁场区域，又同时由 C 点及 B 点分别射出磁场，其 运动轨迹如图所示（虚线 AB 弧长等于磁场圆周长的 ，虚线 AC 弧长等于磁场圆周长的 ）， 粒子始终在纸面内运动，不计粒子重力。则下列说法正确的是 A. a、b 粒子在磁场中的运动半径之比 Ra:Rb=3: B. a、b 粒子在磁场中运动的周期之比 Ta:Tb=3:4 C. a、b 粒子的比荷之比 D. a、b 粒子 速率之比 【答案】C 【解析】 【详解】 的 cos Bm gT θ= θ ( ) cosAm M g T Nθ+ + = cos Bm gT θ= ( )A BN m m M g= + + θ 1 3 1 4 3 : 3: 2a b a b q q m m = a b: 3 : 4vv = A．设磁场半径为 R0，粒子在磁场中做圆周运动，根据题意作出粒子运动轨迹如图所示，根据 几何关系，可以得出 ， ，所以 Ra:Rb= :3，A 错误 B．因为两粒子同时进入，同时射出，所以 ，即： ，B 错误 C．根据 ，所以比荷之比 ，C 正确 D．根据半径关系 Ra:Rb= :3，比荷关系 ，且 ，联立解得 ， D 错误 5.物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列 说法符合事实的是（　　） A. 卢瑟福通过 粒子散射实验，证实了原子核内存在质子和中子 B. 约里奥 居里夫妇用 粒子轰击 发现了人工放射性同位素 C. 普朗克提出了光子说，成功地解释了光电效应现象 D. 密立根通过阴极射线在电场中和在磁场中的偏转实验发现了阴极射线是由带负电的粒子组 成，并测出了该粒子的比荷 【答案】B 【解析】 【详解】卢瑟福通过 α 粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，故 A 错误；1934 年，约里 奥-居里夫妇用 α 粒子轰击 ，发现了人工放射性同位素 ，故 B 正确；爱因斯坦提出 光子说，成功解释了光电效应现象，故 C 错误；1897 年，汤姆孙通过阴极射线在电场中和在 磁场中的偏转实验发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷，故 D 错 误。 6.如图为娱乐场里常见的一种简单的娱乐设施一滑道，它由一个倾斜轨道和水平轨道平滑连 接而成。若一名儿童自轨道顶端由静止开始下滑，到达水平轨道某处停下，儿童与整个轨道 的滑动摩擦因素处处相同，不计空气阻力。则下列关于其路程大小 x、速度大小、加速度大小 a、合カ大小 F 随时间 t 变化的大致规律，可能正确的是（　　） 0aR R= 0 3tan30b RR R= =  3 1 1 6 4b aT T= 2 3 a b T T = 2 mT Bq π= : 3: 2a b a b q q m m = 3 : 3: 2a b a b q q m m = mvR Bq = a b: 3 : 2vv = α - α 27 13 Al 30 15 Al 27 13 Al 30 15 P A. B. C. D. 【答案】BC 【解析】 【详解】儿童在斜面阶段与斜面正压力大小与重力在垂直斜面方向的分量相等，此分量小于 重力，在水平轨道正压力大小等于重力，摩擦力与正压力大小呈正比，两个阶段滑动摩擦力 又相等，故斜面阶段加速度要小于水平轨道阶段，因此在倾斜轨道下滑过程中，由于受力不 平衡会加速下滑 F=ma=mgsinθ-μmgcosθ，会加速下滑的路程为 ，路程大小随时间 变化是曲线，故 A 错误；加速过程 v=at，其中加速度 a=gsinθ-μgcosθ，速度大小随时间 变化是直线，在水平面上根据牛顿第二定律：F′=ma′=μmg，可得：a′=μg，可知做减速 运动，且合外力 F 和 F′大小关系不确定，a 与 a′之间大小关系不确定，故 B 可能正确；两 阶段加速度大小不确定，故 C 可能正确；水平轨道阶段合力与斜面阶段力的方向必然相反， 故 D 错误。 7.如图所示，abed 为粗细均匀的正方形金属框，边长为 L，质量为 m，总阻值为 R，倾角为 O 的斜面光滑，斜面上以 PQ 和 MN 为边界的区域内存在一垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强 度为 B，若将金属框从 ab 边距边界 PQ 的距离等于磁场宽度（磁场宽度大于金属框的边长 L） 的地方由静止开始释放，金属框刚离开磁场时恰好加速度为 0，且从开始释放到完全离开磁场， 金属框产生的电热为 Q，则（　　） 21 2x at= A. 金属框先做匀加速运动再做匀减速运动 B. 磁场的宽度为 C. 金属框刚离开磁场的速度为 D. 金属框刚进入磁场时 ab 两点的电势差为 【答案】BC 【解析】 【详解】假设磁场宽度为 x，dc 边刚好离开磁场 MN 边界时加速度为 0，则 mgsinθ=BIL=BL ，则此时速度为 vm 是此过程中的最大速度，由于磁场宽度大于框边长 L， 所以线框在进入 PQ 边的过程中速度小于 vm，由于下滑过程中安培力 ，随速度增 大而增大，则线框在进入 PQ 边的过程中，根据牛顿第二定律有： ， v 增大，a 减小，所以金属框做加速度减小的加速运动，不会做匀加速运动，全程加速也不会 出 现 减 速 运 动 ， 故 A 错 误 ； 由 能 量 守 恒 有 mgsinθ （ 2x+L ） =Q+ ， 则 得 ，故 B 正确；金属框刚离开磁场时加速度 a=0，则 mgsinθ- =ma=0，可得 ，故 C 正确；金属框进入磁场前，加速度为 a′=gsinθ， 由运动学公式有 v2=2a′x，再结合电势差与闭合电路欧姆定律公式得：金属框刚进入磁场时 ab 两点的电势差为 ，解得 ，故 D 错误。 2 2 2 4 sin 9 2 sin 2 R m g Q L B L mg θ θ+ − 2 2 sinRmg B L θ 2 sinBL gR θ 2 2 max mBLv B L v R R = 2 2B L vF R =安 2 2 sin B L vmg maR θ − = 21 2 mmv 2 2 2 4 sin 9 2 sin 2 R m g Q Lx B L mg θ θ= + − 2 2B L v R 2 2 sinmgRv B L θ= 3 3 4 4abU E BLv= = 3 2 sin4abU BL gx θ= 8.如图所示，一根粗细和质量分布均匀的细绳，两端各系一个质量都为 m 的小环，小环套在 固定水平杆上，两环静止时，绳子过环与细绳结点 P、Q 的切线与竖直方向的夹角均为 θ，已 知绳子的质量也为 m，重力加速度大小为 g，则两环静止时 A. 每个环对杆的压力大小为 mg B. 绳子最低点处的弹力的大小为 C. 水平杆对每个环的摩擦力大小为 mgtanθ D. 两环之间的距离增大，杆对环的摩擦力增大 【答案】BD 【解析】 【分析】 对物体受力分析，受重力、水平拉力和天花板的拉力，物体保持静止，受力平衡，根据平衡 条件并运用正交分解法列式求解即可． 【详解】以左侧绳为研究对象，受力分析如图所示： 根据平衡条件，有水平方向： ； 竖直方向： ；联立解得： ， ，故 B 正确。对环进行受力分析如图： tan 2 mg θ sinF T θ= 1 cos2 mg T θ= 2cos mgT θ= 1 tan2F mg θ= 水平方向： 竖直方向： 故 AC 错误，当两环之间的距离增大， 变大，故 变大，D 正确。 【点睛】本题关键是先对物体受力分析，然后根据平衡条件并运用正交分解法列式求解。 二、非选择题 9.如图 1 所示为验证动量守恒的实验装置，气垫导轨置于水平桌面上，G1 和 G2 为两个光电门， A、B 均为弹性滑块，质量分别为 mA、mB，且选择 mA 大于 mB，两遮光片沿运动方向的宽度均为 d，实验过程如下； （1）调节气垫导轨成水平状态； （2）轻推滑块 A，测得 A 通过光电门 G1 的遮光时间为 t1； （3）A 与 B 相碰后，B 和 A 先后经过光电门 G2 的遮光时间分别为 t2 和 t3。 回答下列问题： ①用螺旋测微器测得遮光片宽度如图 2 所示，读数为：_____mm； ②实验中选择 mA 大于 mB 的目的是：_____； ③利用所测物理量的符号表示动量守恒成立的式子为：_____。 【 答 案 】 (1). 1.195( ) (2). 碰 撞 中 滑 块 A 不 反 弹 (3). 1sin sin tan2cos 2 mgf T mgθ θ θθ= = • = 3cos cos2cos 2 mgN T mg mg mgθ θθ= + = • + = θ f 1.195 1.197− 【解析】 【详解】(1)螺旋测微器的精确度为 0.01mm，转动刻度的格数估读一位，则遮光片宽度为 . (2) A 和 B 发生弹性碰撞，若用质量大的 A 碰质量小的 B，则不会发生反弹. (3 滑块经过光电门时挡住光的时间极短，则平均速度可近似代替代为滑块的瞬时速度，则碰 前 A 的速度 ，碰后 A 的速度 ，碰后 B 的速度 ；由弹性碰撞的系统动量 守恒有： ；化简可得表达式： . 10.某同学用以下电路测量电压表的内阻，R1 是滑动变阻器，R2、R3、R4 是三个电阻箱。实验 操作如下：合上开关 K1 后，适当地调节三个电阻箱的阻值，使开关 K2 反复断开和闭合时待测 电压表的示数不发生变化。 （1）电阻箱 R2 的面板指示如图，其读数为__________Ω； （2）待测电压表的内阻可表示为 Rv=__________；（用电阻箱的电阻符号表示） （3）为了提高测量的准确度，可以采用的方法是_____________ A.适当增大电源的电压 B.适当减小电源的电压 C.调小 R1 的阻值，反复进行上面的操作 D.调大 R1 的阻值，反复进行上面的操作 1 3 2 A A B d d dm m mt t t = + 1mm 19.5 0.01mm 1.195mm(1.195mm~1.197mm)d = + × = 1 A dv t = 3 A dv t ′ = 2 B dv t ′ = AA A A B Bm v m v m v′ ′= + 1 3 2 A A B d d dm m mt t t = + （4）该同学测得电压表的内阻后，继续研究这个电路。即在合上开关 K1 且反复断开和闭合开 关 K2 电压表的示数不发生变化的前提下，进行如下操作：先断开 K2，保持其余电阻保持不变， 减小 R2，则电压表的示数_________（填“增大”或“减小”）；再合上K2，则通过该开关的电 流方向为__________（填“从 a 到 b”或“从 b 到 a”）。 【答案】 (1). 1893 (2). (3). AC (4). 增大 (5). 从 b 到 a 【解析】 【详解】（1）根据图像读数为 1893Ω。 （2）开关 K2 反复断开和闭合时待测电压表的示数不发生变化，所以 K2 两端电势相同，根据 题意设电压表支路电流为 I，R3 支路电流为 ，有： ， ，联立解得： 。 （3）根据电桥法测电阻原理可知，回路电流减小误差增大，所以想提高准确度，增大回路电 流，可采取适当增大电源电压，或者调小 R1 的阻值，反复进行上面的操作，BD 错误 AC 正确。 （4）减小 R2，回路总电阻减小，回路电流增大，根据 ，路端电压减小，而 R1 两端 电压 变大，所以两并联支路电压减小，而 R3、R4 不变，所以 R3 支路电流变小，总电 流变大，所以 R2 支路电流变大，流经电压表电流变大，电压表示数变大；电压表示数变大， 电压表两端电势差增大，R3 支路电流变小，R3 两端电势差变小，所以 a 点电势小于 b 点电势， 电流从 b 到 a。 11.如图所示,有一比荷 =2×1010C/kg 的带电粒子,由静止从 Q 板 经电场加速后,从M 板的狭 缝垂直直线边界 a 进入磁感应强度为 B=1.2×10-2T 的有界矩形匀强磁场区域后恰好未飞出直 线边界 b,匀强磁场方向垂直平面向里,a、b 间距 d=2×10-2m(忽略粒子重力与空气阻力)求： (1)带电粒子射入磁场区域时速度 v； (2)Q、M 两板间的电势差 UQM。 2 3 V 4 R RR R = 'I V 3'IR I R= 2 4'IR I R= 2 3 V 4 R RR R = U E Ir= − 1 1U IR= q m 【答案】（1） ；（2） · 【解析】 【详解】（1）粒子从静止开始经加速电场加速后速度为 ，由动能定理： 粒子进入磁场后，洛仑磁力提供向心力： 粒子垂直 边界进入有届磁场区域且恰好未飞出右平行届 ，由几何知识得： 代入数值，联立解得： ； （2）据粒子在磁场中的轨迹，由左手定则知：该粒子带负电，但在加速电场中从 Q 到 M 加速， 说明 M 点比 Q 点电势高，故 12.如图，两个滑块 A 和 B 的质量分别为 4kg 和 2kg，放在静止于水平地面上的足够长的木板 C 上，两者与木板间的动摩擦因数均为 0.4：木板的质量为 2kg，与地面间的动摩擦因数为 0.1．某时刻 A 滑块获得初速度 v0=4m/s，0.5 秒后 A、B 发生碰撞，碰撞过程时间极短 AB 总动 能损失 0.5J，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计滑块大小，取重力加速度大小 g=10ms2．求 (1)求碰撞前滑块 A 和 B 的速度； (2)A，B，C 刚共速时候的速度。 【答案】（1）1.5m/s 2m/s（2） m/s。 64.8 10 /v m s= × 30 4     ， v 21 2qU mv= 2vqBv m R = a b R d= 64.8 10 /v m s= × -25.76 10U V= × 30 4     ， 4 3 【解析】 【详解】（1）碰撞前 A 滑块做匀减速运动，A 受到的滑动摩擦力 fA=μAmAg=0.4×4×10N=16N 根据牛顿第二定律得 aA=- =-μAg=-4m/s2 碰撞前瞬间 A 的速度 vA=v0+aAt=4-4×0.5=2m/s 碰撞前 BC 滑块看作一个整体做匀加速运动，则 f 地=μ 地（mA+mB+mC）g BC 整体的加速度 aBC= 可得 f 地=8N，aBC=2m/s2 则 vBC=aBCt=2×5=1m/s （2）碰撞过程 AB 滑块动量守恒，取向右为正方向，则有： mAvA+mBvB=mAvA′+mBvB′ 碰撞过程 AB 滑块能量守恒，有： mAvA2+ mBvB2= mAvA′2+ mBvB′2 可以解得：vA′=1.5m/s，vB′=2m/s 或者 vA′= m/s，vB′= m/s。由于 A 滑块的速度不能大于 B，所以舍去 碰撞后 A 滑块受到摩擦力不变仍然为 fA=16N 可得：aA=-4m/s2 碰撞后 BC 滑块 B 物体的速度大于 C，不能看成一个整体。 B 受到摩擦力 fB=μBmBg 解得 fB=8N 对 C 有 aC= 解得：aC=8m/s2 AC 滑块相对运动直到共速过程 对 A 有 vAC=vA′+aAt2 对 C 有 vAC=vBC+aCt2。 可得 vAC= m/s，t2= s 然后 B 滑块继续减速（此过程 AC 共同恰好能匀速运动）直到 ABC 速度均为 m/s。 。 A A f m A B C f f m m 地− + 1 2 1 2 1 2 1 2 11 6 4 3 A B C f f f m + − 地 4 3 1 24 4 3 13.下列说法正确的是（ ） A. 晶体都有确定的熔点 B. 用油膜法可以估测分子的质量 C. 一些小昆虫可以停在水面上是由于液体表面张力的作用 D. 饱和汽的压强与温度无关 E. 在完全失重的环境中，空中的水滴是个标准的球体 【答案】ACE 【解析】 【详解】晶体都有确定 熔点，选项 A 正确；用油膜法可以估测分子的体积，选项 B 错误； 一些小昆虫可以停在水面上是由于液体表面张力的作用，选项 C 正确；饱和汽的压强与温度 有关，选项 D 错误；在完全失重的环境中，空中的水滴由于表面张力的作用呈现标准的球体， 选项 E 正确. 14.如图 1 所示，竖直放置、粗细均匀的玻璃管开口向上，管里一段高为 h=15cm 的水银柱封 闭一段长为 L=14cm 的气体，水银柱的截面积为 S，若将玻璃管按如图 2 所示倾斜放置，倾角 为 θ=37°，重力加速度 g=10m/s2，大气压强 p0=75cmHg，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求： ①倾斜后气柱的长度； ②如果将图 2 所示的玻璃管以一定的加速度向右加速运动，如果空气柱的长度又变成 L，则加 速度 a 为多大？ 【答案】①x=15cm②5m/s2 【解析】 详解】①玻璃管竖直时，管内气体压强： P1=75+15=90cmHg 当玻璃管倾斜时，管内气体压强：P2=P0+ρghsin37°=84cmHg 气体发生等温变化，则有：P1LS=P2xS 的 【 解得：x=15cm ②如果玻璃管向右做加速运动，使管中气体的长度仍为 L，则管内气体的压强仍为 P1，对水银 柱研究，受力如图所示，有： （P1-P0）Scos -Nsin =ma （P1-P0）Ssin +Ncos =mg 其中 m=ρSh 解得：a=0.5g=5m/s2 15.在某一均匀介质中由波源 O 发出的简谐横波沿 x 轴传播，某时刻的波形如图所示，其波速 为 5m/s，则下列说法正确的是( ) A. 此时 P、Q 两点运动方向相同 B. 再经过 0.5s 质点 N 刚好位于(－5m，20cm)位置 C. 该波只有遇到 2m 的障碍物才能发生明显衍射 D. 波的频率与波源的振动频率无关 E. 能与该波发生干涉的横波的频率一定为 2.5Hz 【答案】ABE 【解析】 【详解】A．波同时向两侧传播，根据对称性可知，此时 P(-2m，0cm)、Q(2m，0cm)两点运动 方向相同，故 A 正确； B．由图可知，N 到波的前沿的距离为 2m，波传播的 N 的时间： ，由图知波 θ θ θ θ 1 2 s 0.4s5 st v = = = 长 λ=2m，周期为 ，经过时间 ，波传到 N 点时间为 T，波 传到 N 点时，N 点向上运动，则经过 0.5s 质点 N 刚好到达波峰位置，其坐标为（-5m，20cm）， 故 B 正确； C．由图可知波长为 ，则障碍物的尺寸为 2m 或比 2m 更小，都能发生明显的衍射现象； 故 C 错误. D．波的频率等于波源的振动频率，由波源的振动频率决定；故 D 错误. E．该波的频率为： ，所以能与该波发生干涉的横波的频率一定为 2.5 Hz， 故 E 正确； 16.如图所示，一束光从空气沿与玻璃球直径 BA 延长线成 60°角的方向射入玻璃球．已知 玻璃球的折射率为 n=3，直径为 D=20cm 光在真空中的速度为 c=3×108m/s 求： （1）光线刚进入玻璃球时与直径 AB 的夹角； （2）光线从刚进入玻璃球并在玻璃球内部经过一次反射而离开坟璃球经历的时间。 【答案】① ② 【解析】 ①由折射定律得： -------------- （2 分） -------------- （2 分） ②光线进入玻璃球经一次反射运动路程 s＝4Rcos30°＝2D cos30° --------- （2 分） 光线进入玻璃球运动速度 ----------------------------- （2 分） 光线进入玻璃球运动时间 ---------------------------- （2 分） 本题考查光的折射现象，根据题目所给入射角和折射角，以及折射定律可求得第一问，由公 的 2 s 0.4s5T v λ= = = 10.5s 14t T= = 2mλ = 1 1 2.5Hz0.4f T = = = 式 n=c/v 可求得在玻璃中的速度