天津市南开区南开大学附属中学2021届高三年级上学期10月份月考物理试卷 PDF版含解析版 17页

第 1页（共 17页） 2020－2021 学年南开大学附属中学高三年级上学期 10 月份月考物理试卷 一．选择题（共 5 小题） 1．如图所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空，现将隔板抽掉，让 左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡，在此过程中（ ） A．气体对外界做功，温度降低，内能减少 B．气体对外界做功，温度不变，内能不变 C．气体不做功，温度不变，内能不变 D．气体不做功，温度不变，内能减少 2．下列说法中正确的是（ ） A．光电效应说明光具有粒子性，它是爱因斯坦首先发现并加以理论解释的 B． U235 的半衰期约为 7 亿年，随着地球环境的变化，半衰期可能变短 C．卢瑟福通过对 粒子散射实验的研究，揭示了原子核的结构 D．据波尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的动能 增大 3．如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴 OO′匀速转动，从某时 刻开始计时，产生的感应电动势 e 随时间 t 的变化曲线如图乙所示，若线圈匝数 N＝100， 外接电阻 R＝70 Ω ，线圈电阻 r＝10 Ω ，则下列说法正确的是（ ） A．通过线圈的最大电流为 1.25A B．线圈的角速度为 50rad/s C．电压表的示数为 50 V 第 2页（共 17页） D．穿过线圈的最大磁通量为 Wb 4．如图所示，放在固定斜面上的物块以加速度 a 沿斜面匀加速下滑，若在物块上再施加一 竖直向下的恒力 F，则（ ） A．物块可能匀速下滑 B．物块仍以加速度 a 匀加速下滑 C．物块将以大于 a 的加速度匀加速下滑 D．物块将以小于 a 的加速度匀加速下滑 5．如图为一物体做直线运动的 v﹣t 图象，由图象可得到的正确结果是（ ） A．t＝1s 时物体的加速度大小为 1.0m/s2 B．t＝5s 时物体的加速度大小为 0.75m/s2 C．第 3s 内物体的位移为 1.5m D．物体在加速过程的位移比减速过程的位移大 二．多选题（共 3 小题） 6．下列说法中正确的是（ ） A．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器 壁的作用力增大，从而气体的压强不一定增大 B．气体体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内撞到器壁单位面积上的分子数 增多，从而气体的压强一定增大 C．压缩一定质量的气体，气体的内能一定增加 D．分子 a 只在分子 b 的分子力作用下，从无穷远处向固定不动的分子 b 运动的过程中， 当 a 到达受 b 的作用力为零的位置时，a 的动能一定最大 7．如图所示，在一端封闭的玻璃管中，用一段水银将管内气体与外界隔绝，管口向下放置， 若将管倾斜，待稳定后则呈现的物理现象是（ ） 第 3页（共 17页） A．封闭端内气体的压强减小 B．封闭端内气体的压强增大 C．封闭端内气体的压强不变 D．封闭端内气体的体积减小 8．由 a、b 两种单色光构成的复色光束从半圆形玻璃砖斜射入空气中的光路图如图所示，只 有 a 光从玻璃砖下表面射出，关于 a、b 两种单色光，下列说法正确的是（ ） A．若 a、b 光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则 a 光的遏止电压高于 b 光的遏 止电压 B．a 光的频率小于 b 光的频率 C．a 光在玻璃砖中传播速度大于 b 光 D．相同条件的双缝干涉实验中，a 光的相邻明条纹间距，比 b 光的相邻明条纹间距小 三．填空题（共 4 小题） 9．如图所示，一定质量的理想气体从状态 A 经等压过程到状态 B．此过程中，气体压强 p ＝1.0×105Pa，吸收的热量 Q＝7.0×102J，求此过程中气体内能的增量 ． 10．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，当作用力一定时（悬挂的重物或者沙桶重 力不变），探究加速度与质量的关系，下列做法正确的是 B A．平衡摩擦力时，应将装沙的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上 B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源 第 4页（共 17页） D．小车运动的加速度可从天平测出装沙小桶和沙的质量 m 以及小车质量 M，直接用公 式 求出． 11．如图所示为用打点间隔为 0.02s 的电磁式打点计时器打出的纸带，其中 AB＝4.2cm，AC ＝8.8cm，AD＝13.8cm，则：（结果保留两位有效数字） ①纸带的加速度是 m/s2 ②B 点的瞬时速度是 m/s。 12．某实验小组利用如图所示的装置探究弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系．在实验过程中， 弹簧的形变始终在弹性限度内，弹簧自身质量可忽略不计．根据实验数据，他做出了 F ﹣x 图象，如图所示，据此可知：在弹性限度内，弹簧的弹力F跟弹簧伸长量x成 （选 填“正比”或“反比”）；弹簧的劲度系数 k＝ N/m． 四．计算题（共 3 小题） 13．如图所示，轻弹簧 AB 原长为 35cm，现 A 端固定于一个放在倾角为 30°的斜面、重 40N 的物体上，手执 B 端，使弹簧与斜面平行．当弹簧和物体沿斜面匀速下滑时，弹簧 长变为 40cm；当匀速上滑时，弹簧长度变为 50cm，试求： （1）弹簧的劲度系数 k； （2）物体与斜面间的动摩擦因数 μ ． 第 5页（共 17页） 14．风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆放入风 洞实验室。小球孔径略大于细杆直径。 （1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上作匀速运动，这时小球 所受的风力为小球所受重力的 0.5 倍，求小球与杆间的滑动摩擦因数。 （2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为 37°并固定，如图，则小球从静 止出发在细杆上下滑的加速度大小为多少？ 第 6页（共 17页） 15．如图所示装置由水平轨道与倾角为 θ ＝30°的倾斜轨道连接而成。水平轨道所在空间存 在磁感应强度大小为 B＝0.5T、方向竖直向上的匀强磁场；倾斜轨道所在空间存在磁感 应强度大小为 B＝0.5T、方向垂直于轨道平面向上的匀强磁场。质量 m＝0.1kg、长度 L ＝1m、电阻 R1＝0.1 Ω 的导体棒 ab 置于倾斜轨道上，刚好不下滑；然后将电阻 R2＝0.4 Ω 、 质量、长度与棒 ab 相同的光滑导体棒 cd 置于水平轨道上，用恒力 F＝4N 拉棒 cd，使之 在水平轨道上向右运动。棒 ab、cd 与导轨垂直，且两端与导轨保持良好接触，设最大静 摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为 g＝10m/s2，不计轨道电阻。 （1）求 ab 与导轨间的动摩擦因数 μ ； （2）求当 ab 刚要向上滑动时 cd 速度 v 的大小； （3）若从 cd 刚开始运动到 ab 刚要上滑过程中，cd 在水平轨道上移动的距离为 x＝0.5m， 求此过程中 ab 上产生的热量 Qab。 第 7页（共 17页） 参考答案 一．选择题（共 5 小题） 1．如图所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空，现将隔板抽掉，让 左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡，在此过程中（ ） A．气体对外界做功，温度降低，内能减少 B．气体对外界做功，温度不变，内能不变 C．气体不做功，温度不变，内能不变 D．气体不做功，温度不变，内能减少 【解答】解：右侧为真空，气体自由膨胀做功“没有对象”，当然不做功。 根据热力学第一定律有：△U＝W+Q， 做功 W＝0，因为是绝热容器，所以没有热交换即：Q＝0， 因此内能不变，理想气体，内能由温度决定，所以温度不变； 故选：C。 2．下列说法中正确的是（ ） A．光电效应说明光具有粒子性，它是爱因斯坦首先发现并加以理论解释的 B． U235 的半衰期约为 7 亿年，随着地球环境的变化，半衰期可能变短 C．卢瑟福通过对 粒子散射实验的研究，揭示了原子核的结构 D．据波尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的动能 增大 【解答】解：A、光电效应说明光具有粒子性，它是由赫兹首先发现，不是爱因斯坦。故 A 错误。 第 8页（共 17页） B、半衰期是由原子核内部自身决定的，与地球环境变化无关。故 B 错误。 C、卢瑟福通过对 粒子散射实验的研究，揭示了原子的核式结构，故 C 错误； D、根据波尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，轨道半径减小，电势能减小，核外电 子动能增大，故 D 正确。 故选：D。 3．如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴 OO′匀速转动，从某时 刻开始计时，产生的感应电动势 e 随时间 t 的变化曲线如图乙所示，若线圈匝数 N＝100， 外接电阻 R＝70 Ω ，线圈电阻 r＝10 Ω ，则下列说法正确的是（ ） A．通过线圈的最大电流为 1.25A B．线圈的角速度为 50rad/s C．电压表的示数为 50 V D．穿过线圈的最大磁通量为 Wb 【解答】解：A、最大电动势 Em＝100V，最大电流 Im＝ ＝ A＝1.25A，故 A 正确； B、周期 T＝0.04s，线圈角速度 ω ＝ ＝50 π rad/s，故 B 错误； C、电动势的有效值 E＝ ＝50 V，电压表的示数为 R 的电压：U＝ E＝ V， 故 C 错误； D、由 Em＝nBS ω ＝n ∅ω ，得 ∅ ＝ ＝ Wb＝ Wb，故 D 错误。 故选：A。 4．如图所示，放在固定斜面上的物块以加速度 a 沿斜面匀加速下滑，若在物块上再施加一 竖直向下的恒力 F，则（ ） 第 9页（共 17页） A．物块可能匀速下滑 B．物块仍以加速度 a 匀加速下滑 C．物块将以大于 a 的加速度匀加速下滑 D．物块将以小于 a 的加速度匀加速下滑 【解答】解：未加 F 时，物体受重力、支持力和摩擦力，根据牛顿第二定律有：a＝ 。 当施加 F 后，加速度 a′＝ ，因为 gsin θ ＞ μ gcos θ ，所 以 Fsin θ ＞ μ Fcos θ ，可见 a′＞a，即加速度增大。故 C 确，A、B、D 均错误。 故选：C。 5．如图为一物体做直线运动的 v﹣t 图象，由图象可得到的正确结果是（ ） A．t＝1s 时物体的加速度大小为 1.0m/s2 B．t＝5s 时物体的加速度大小为 0.75m/s2 C．第 3s 内物体的位移为 1.5m D．物体在加速过程的位移比减速过程的位移大 【解答】解：A、t＝1s 时物体的加速度大小 a＝ ＝1.5m/s2，故 A 错误。 B、t＝5s 时物体的加速度 a＝ ＝ ＝﹣0.75m/s2，加速度大小为 0.75m/s2． 故 B 正确。 C、第 3s 内物体的位移 x＝vt＝3×1m＝3m。故 C 错误。 D、物体在加速过程的位移 x1＝3m，物体在减速过程的位移 x2＝6m。故 D 错误。 故选：B。 第 10页（共 17页） 二．多选题（共 3 小题） 6．下列说法中正确的是（ ） A．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器 壁的作用力增大，从而气体的压强不一定增大 B．气体体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内撞到器壁单位面积上的分子数 增多，从而气体的压强一定增大 C．压缩一定质量的气体，气体的内能一定增加 D．分子 a 只在分子 b 的分子力作用下，从无穷远处向固定不动的分子 b 运动的过程中， 当 a 到达受 b 的作用力为零的位置时，a 的动能一定最大 【解答】解：A、从微观上看，一定质量被封闭气体的压强取决于分子的平均动能和单位 体积内的分子数目（分子的密集程度）这两个因素，分子平均动能增大，单位体积内的 分子数目如何变化不知，因此压强的变化是不确定的，故 A 正确； B、体积减小，单位体积内的分子数目增多，但是分子平均动能的变化未知，则压强变化 也是不确定的，故 B 错误； C、根据热力学第一定律△U＝W+Q，可知压缩气体，外界对气体做功，但是气体的吸放 热情况不知，故内能不一定增大，故 C 错误； D、分子 a 从远外趋近固定不动的分子 b 时分子力表现为引力，分子力做正功，分子动能 增大，到达 r＝r0 时分子力为零，若再靠近时分子力为斥力，将做负功，分子动能减小， 因此当 a 到达受 b 的作用力为零处时，a 的动能最大，故 D 正确； 故选：AD。 7．如图所示，在一端封闭的玻璃管中，用一段水银将管内气体与外界隔绝，管口向下放置， 若将管倾斜，待稳定后则呈现的物理现象是（ ） A．封闭端内气体的压强减小 B．封闭端内气体的压强增大 C．封闭端内气体的压强不变 第 11页（共 17页） D．封闭端内气体的体积减小 【解答】解：A、B、设水银柱的高度为 h，由图示可知，气体压强间的关系为 p2＝p0﹣h， 如果玻璃管倾斜，h 变小，则玻璃管中的气体压强变大，故 A 错误，B 正确； C、D、气体温度不变，压强增大，由理想气体状态方程 PV＝C 可知，气体体积变小， 气柱长度变短。故 C 错误，D 正确。 故选：BD。 8．由 a、b 两种单色光构成的复色光束从半圆形玻璃砖斜射入空气中的光路图如图所示，只 有 a 光从玻璃砖下表面射出，关于 a、b 两种单色光，下列说法正确的是（ ） A．若 a、b 光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则 a 光的遏止电压高于 b 光的遏 止电压 B．a 光的频率小于 b 光的频率 C．a 光在玻璃砖中传播速度大于 b 光 D．相同条件的双缝干涉实验中，a 光的相邻明条纹间距，比 b 光的相邻明条纹间距小 【解答】解：AB、由图可知，b 光发生全反射，a 光未发生全反射，说明 b 光临界角小 于 a 光，根据 nC 1sin  可知 ab nn  ，则 ab   ，a、b 光分别照射同一光电管都能发生 光电效应，则 a 光的遏止电压低于 b 光的遏止电压，故 A 错误，B 正确； C、根据 v cn  可知，a 光在玻璃砖中传播速度大于 b 光，故 C 正确； D、通过分析可知， ba   ，相同条件的双缝干涉实验中，a 光的相邻明条纹间距，比 b 光的相邻明条纹间距大，故 D 错误； 故选：BC。 三．填空题（共 4 小题） 第 12页（共 17页） 9．如图所示，一定质量的理想气体从状态 A 经等压过程到状态 B．此过程中，气体压强 p ＝1.0×105Pa，吸收的热量 Q＝7.0×102J，求此过程中气体内能的增量 5.0×102J ． 【解答】解：气体状态 A 为出状态，设为 V1 T1，状态 B 为末状态，设为 V2 T2，由盖﹣ 吕萨克定律得： ， 代人数据，得：V2＝8.0×10﹣3m3 在该过程中，气体对外做功：W＝F•L＝Ps•△L＝P•△V＝2×102J 根据热力学第一定律：△U＝Q+W′其中 W＝﹣W'， 代人数据，得△U＝5.0×102J 故答案为：5.0×102J 10．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，当作用力一定时（悬挂的重物或者沙桶重 力不变），探究加速度与质量的关系，下列做法正确的是 B A．平衡摩擦力时，应将装沙的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上 B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源 D．小车运动的加速度可从天平测出装沙小桶和沙的质量 m 以及小车质量 M，直接用公 式 求出． 【解答】解：A、平衡摩擦力时，平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车， 是小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，故 A 错误； B、每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡 摩擦力，故 B 正确； C、实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出 来的点很少，不利于数据的采集和处理，故 C 错误； D、小车运动的加速度是利用打点计时器测量，如果用天平测出 m 以及小车质量 M，直 第 13页（共 17页） 接用公式 求出，这是在直接运用牛顿第二定律计算的，而我们实验是在探究加速 度与物体所受合外力和质量间的关系，故 D 错误． 故选 B． 11．如图所示为用打点间隔为 0.02s 的电磁式打点计时器打出的纸带，其中 AB＝4.2cm，AC ＝8.8cm，AD＝13.8cm，则：（结果保留两位有效数字） ①纸带的加速度是 10 m/s2 ②B 点的瞬时速度是 2.2 m/s。 【解答】解：（1）图中给出三段纸带，解加速度是只需两段即可得到结果，此时我们常 常舍掉较短的一段纸带，因为较短的纸带测量的相对误差较大，所以图中我们用 BC 段 和 CD 段求解加速度。由图解得 xCD＝5.00cm，xBC＝4.60cm，根据匀变速直线运动的推 论公式△x＝aT2 得：xCD﹣xBC＝aT2， a＝ ＝10m/s2 （2）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度， vB＝ ＝ ＝2.2m/s 故答案为：10；2.2。 12．某实验小组利用如图所示的装置探究弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系．在实验过程中， 弹簧的形变始终在弹性限度内，弹簧自身质量可忽略不计．根据实验数据，他做出了 F ﹣x 图象，如图所示，据此可知：在弹性限度内，弹簧的弹力 F 跟弹簧伸长量 x 成 正 比 （选填“正比”或“反比”）；弹簧的劲度系数 k＝ 100 N/m． 第 14页（共 17页） 【解答】解：依据作出的图象，过原点，则可知，弹簧的弹力 F 跟弹簧伸长量 x 成正比； 图象的斜率表示劲度系数的大小，由此可得 k＝ ． 故答案为：正比，100． 四．计算题（共 3 小题） 13．如图所示，轻弹簧 AB 原长为 35cm，现 A 端固定于一个放在倾角为 30°的斜面、重 40N 的物体上，手执 B 端，使弹簧与斜面平行．当弹簧和物体沿斜面匀速下滑时，弹簧 长变为 40cm；当匀速上滑时，弹簧长度变为 50cm，试求： （1）弹簧的劲度系数 k； （2）物体与斜面间的动摩擦因数 μ ． 【解答】解：当弹簧和物体沿斜面匀速下滑时，物体受到重力、斜面的支持力和沿斜面 向上的滑动摩擦力．由平衡条件和胡克定律得 k（l1﹣l0）＝Gsin30°﹣ μ Gcos30°… ①当弹簧和物体沿斜面匀速上滑时，物体受到重力、斜面的支持力和沿斜面向下的滑动摩 擦力．由平衡条件和胡克定律得 k（l2﹣l0）＝Gsin30°+ μ Gcos30°… ② 解 ① 、 ② 得： ， 代入数据得：k＝200N/m； ． 答： 第 15页（共 17页） （1）弹簧的劲度系数 k 是 200N/m． （2）物体与斜面间的动摩擦因数 μ 是 ． 14．风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆放入风 洞实验室。小球孔径略大于细杆直径。 （1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上作匀速运动，这时小球 所受的风力为小球所受重力的 0.5 倍，求小球与杆间的滑动摩擦因数。 （2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为 37°并固定，如图，则小球从静 止出发在细杆上下滑的加速度大小为多少？ 【解答】解：（1）小球在水平杆上匀速运动，水平方向受摩擦力 f 和风力 F 由平衡条件得：F 风＝f 竖直方向受重力 mg 和杆对球的支持力 N， 由平衡条件得：N＝mg 因为 f＝ μ mg 联立解得：： μ ＝0.5 （2）小球在倾斜杆上加速下滑，受力分析如图 由牛顿第二定律得：Fcos37°+mgsin37°﹣ μ （mgcos37°﹣Fsin37°）＝ma F＝0.5mg 解得：a＝7.5m/s2 答：（1）小球与杆间的滑动摩擦因数是 0.5。 （2）小球从静止出发在细杆上滑下时的加速度大小为 7.5m/s2。 第 16页（共 17页） 15．如图所示装置由水平轨道与倾角为 θ ＝30°的倾斜轨道连接而成。水平轨道所在空间存 在磁感应强度大小为 B＝0.5T、方向竖直向上的匀强磁场；倾斜轨道所在空间存在磁感 应强度大小为 B＝0.5T、方向垂直于轨道平面向上的匀强磁场。质量 m＝0.1kg、长度 L ＝1m、电阻 R1＝0.1 Ω 的导体棒 ab 置于倾斜轨道上，刚好不下滑；然后将电阻 R2＝0.4 Ω 、 质量、长度与棒 ab 相同的光滑导体棒 cd 置于水平轨道上，用恒力 F＝4N 拉棒 cd，使之 在水平轨道上向右运动。棒 ab、cd 与导轨垂直，且两端与导轨保持良好接触，设最大静 摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为 g＝10m/s2，不计轨道电阻。 （1）求 ab 与导轨间的动摩擦因数 μ ； （2）求当 ab 刚要向上滑动时 cd 速度 v 的大小； （3）若从 cd 刚开始运动到 ab 刚要上滑过程中，cd 在水平轨道上移动的距离为 x＝0.5m， 求此过程中 ab 上产生的热量 Qab。 【解答】解：（1）设 ab 棒受到的最大静摩擦力大小为 fm ab 刚好不下滑，有：mgsin θ ＝fm… ①fm＝ μ mgcos θ … ②由 ①② 式并代入数据得： μ ＝ … ③（2）ab 棒刚要向上滑动时，受力分析如图： 对 ab 棒：mgsin θ +fm＝F 安… ④F 安＝BIL… ⑤ 第 17页（共 17页） I＝ … ⑥E＝BLv… ⑦由 ① ～ ⑦ 式并代入数据得： v＝2m/s… ⑧（3）从 cd 刚开始运动到 ab 刚要上滑过程中，假设系统产生的总焦耳热为 Q 总 对 ab、cd 系统，由能量守恒定律得： Fx＝ mv2+Q 总… ⑨ Qab＝ Q 总… ⑩ 由 ⑧⑨⑩ 式并代入数据得：Qab＝0.36J…（11） 答：（1）求 ab 与导轨间的动摩擦因数 μ 为 ； （2）求当 ab 刚要向上滑动时 cd 速度 v 的大小为 2m/s； （3）若从 cd 刚开始运动到 ab 刚要上滑过程中，cd 在水平轨道上移动的距离为 x＝0.5m， 此过程中 ab 上产生的热量 Qab 为 0.36J。 声明：试 题解析著作权 属菁优网所有 ，未经书面同 意，不得复制 发布 日期：2020/10/14 22:56:58 ；用户： 15022747626 ；邮箱：15022747626 ；学号： 25829051