天津市南開中學2024-2025學年高三上學期10月月考物理試題（解析版）

天津市南開中學高三物理學科第一次月考考試時間：60分鐘本試卷分第Ⅰ卷（選擇題）和第Ⅱ卷（非選擇題）兩部分，共100分?？荚嚱Y束后，將答題卡交回。Ⅰ卷（選擇題共40分）一、單項選擇題（共5題，每題5分，共25分）1.下列關于物理學史的史實中，正確的是（）A.伽利略認為力是維持物體運動的原因B.牛頓對引力常量G進行了準確測定，并于1687年發(fā)表在《自然哲學的數(shù)學原理》中C.愛因斯坦提出光子假設并建立了光電效應方程D.盧瑟福α散射實驗證明了原子核是由質子與中子組成的【答案】C【解析】A．亞里士多德認為力是維持物體運動的原因，故A錯誤；B．卡文迪什對引力常量G進行了準確測定，故B錯誤；C．愛因斯坦提出光子假設并建立了光電效應方程，故C正確；D．盧瑟福的散射實驗證明了原子是由原子核與核外電子組成的，故D錯誤。故選C。2.某潛水員攜帶兩個氧氣瓶潛水，其中一個氧氣瓶備用，在潛水員下潛的過程中，備用氧氣瓶里氣體（視為理想氣體）的質量不變，體積不變，溫度降低。在潛水員下潛的過程中，備用氧氣瓶里的氣體（）A.對外界做正功 B.內能增大C.向外界放出熱量 D.壓強增大【答案】C【解析】A．根據(jù)題意，由于氣體的體積不變，所以氣體沒有對外界做功，也沒有外界對氣體做功，故A錯誤；B．溫度降低導致氣體的內能減小，故B錯誤；C．根據(jù)熱力學第一定律由于氣體沒有對外界做功得因為溫度降低導致內能減小，所以氣體必須向外界放出熱量，故C正確；D．根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程已知質量不變，體積不變，溫度降低，所以壓強減小，故D錯誤。故選C。3.工程建設中經常用到較大的水泥圓管，裝卸工人為保證圓管從較高的車斗上卸下時不被損壞，在車斗邊緣平行固定兩根木棍，將圓管縱向架在兩根木棍之間，讓圓管沿木棍緩慢滑下，此過程可簡化為如圖所示的模型。在其他條件不變的情況下，可以進一步減緩圓管下滑的方法是（）A.適當增大兩根木棍的間距B.適當增大木棍與水平面的夾角θC.換成兩根表面更光滑的木棍D.換成兩根更短的木棍【答案】A【解析】A．由對稱可知，兩木棍給圓管的支持力相等，設為N，它們方向的夾角為。則解得適當增大兩根木棍的間距，則增大，可知N增大。在下滑方向上，由牛頓第二定律得N增大，則a減小，可減緩圓管下滑，故A正確；BD．換成兩根更短的木棍，實際就是適當增大木棍與水平面的夾角θ，由得不變，增大，可知a增大，不能減緩圓管下滑，故BD錯誤；C．換成兩根表面更光滑的木棍，摩擦力減小，則合力增大，即加速度增大不能減緩圓管下滑，故C錯誤。故選A。4.在某行星表面附近有一衛(wèi)星，繞該行星做勻速圓周運動，測得其周期為T，引力常量G已知，則可算出A.該行星的質量 B.該行星的直徑C.該行星表面的重力加速度 D.該行星的平均密度【答案】D【解析】AB．根據(jù)得，行星的質量由于行星的直徑未知，故無法求出行星的質量。故AB錯誤。C．根據(jù)行星表面的重力加速度由于行星的直徑未知，故無法求出行星表面的重力加速度。故C錯誤。D．行星的密度周期T已知，可以求出行星的平均密度。故D正確。5.某高中學校的兩處不同地型的草坪上分別安裝了相同的自動旋轉噴灌裝置，如圖甲、乙所示。兩個噴嘴分別對稱的安裝固定在水平彎管的兩端，當噴嘴將水流水平射出時，水平彎管在水流的反作用下可繞O在水平面內旋轉，噴水速度可在限定的最大噴水速度內自動調節(jié)。兩種情形O點距水平地面的高度相等，圖乙情形中水不會噴出坡面范圍，不計空氣阻力，則下列說法正確的是（）A.甲、乙兩種情形中，噴水速度越大，水在空中的時間越長B.若兩種情形噴水速度大小相同，則水能直接噴到的水平距離相等C.若甲情形中噴水的最大速度加倍，則直接噴到草坪的面積加倍D.若乙情形中噴水的最大速度加倍，則水能直接噴到的最大水平距離變成原來的4倍【答案】D【解析】A．水做平拋運動，圖甲情形中，高度一定，則運動時間一定，與噴水速度無關，圖乙中，根據(jù)解得圖乙情形中，噴水速度越大，水在空中的時間越長，故A錯誤；B．甲情形中乙情形中不一定相同，故B錯誤；C．若甲情形中噴水的最大速度加倍則直接噴到草坪的面積變?yōu)?倍，故C錯誤；D．若乙情形中噴水的最大速度加倍可得最大水平距離變成原來的4倍，故D正確。故選D。二、多項選擇題（共3題，每題5分，共15分）6.如圖所示的四幅圖表示的是有關圓周運動的基本模型，下列說法正確的是（）A.圖a中汽車通過凹形橋的最低點時處于超重狀態(tài)B.圖b兩個小球處于同一水平高度上，則兩個小球的角速度相同C.圖c中脫水桶脫水原理是水滴受到的離心力大于它所受到的向心力從而被甩出D.圖d中火車轉彎超過規(guī)定速度行駛時會擠壓內軌【答案】AB【解析】A．當汽車通過最低點時，需要向上的向心力，則有則處于超重狀態(tài)，故A正確；B．設繩與豎直方向上的夾角為，小球豎直高度為h，由牛頓第二定律有得兩物體高度一致，則它們角速度大小相等，故B正確；C．物體所受合外力不足以提供向心力才會做離心運動，故C錯誤；D．超速時重力與支持力的合力不足以提供向心力，會擠壓外軌產生向內的力，故D錯誤。故選AB。7.一輛汽車運載著圓柱形的光滑空油桶。在車廂底，一層油桶平整排列，相互緊貼并被牢牢固定，上一層只有一個桶C，自由地擺放在A、B之間，沒有用繩索固定，桶C受到桶A和B的支持力，和汽車一起保持靜止，如圖所示，下列說法正確的是（重力加速度為g）（）A.當汽車向左做加速運動時，加速度變大，B對C的支持力變大B.當汽車向左做加速運動，且加速度達到時，C將脫離AC.汽車向左勻速運動時，速度越大，B對C的支持力越大D.當汽車向右做加速運動，且加速度達到時，C將脫離B【答案】AD【解析】A．對桶C受力分析如圖根據(jù)牛頓第二定律有豎直方向根據(jù)平衡條件可得聯(lián)立可知加速度變大，則B對C的支持力增大，A對C的支持力減小，故A正確；B．當汽車向左做加速運動，C將要脫離A時，A對C的支持力為零，此時有其中，解得加速度為故B錯誤；C．汽車向左勻速運動時，C受力平衡，無論速度多大，都有且滿足則B對C支持力不變，故C錯誤；D．當汽車向右做加速運動，C將要脫離B時，B對C的支持力為零，此時有其中，解得加速度為故D正確。故選AD。8.某新能源汽車的生產廠家在測試新產品的性能時，由司機駕駛一質量為m的新能源汽車由靜止開始沿平直的公路運動，通過傳感器在計算機上描繪出了汽車的牽引力F與汽車速度v的關系圖像，已知整個過程中汽車所受的阻力恒為F2，汽車達到額定功率后功率就保持不變，圖像中F1未知。則下列說法正確的是（）A.汽車在加速階段的加速度保持不變B.C.汽車的速度為時，汽車的加速度為D.在的過程中，汽車的平均速度為【答案】BC【解析】A．的過程中，汽車的牽引力保持不變，則該過程中汽車做勻加速直線運動，在的過程中，汽車的牽引力逐漸減小，則汽車的合力逐漸減小，加速度逐漸減小，當牽引力等于F2時，汽車的加速度為零，速度達到最大值，故A錯誤；B．在的過程中，汽車的功率保持不變，則有解得故B正確；C．汽車的速度為時，汽車的牽引力為由牛頓第二定律得解得故C正確；D．在的過程中，汽車做加速度減小的加速運動，其速度—時間圖像如圖所示顯然該過程中汽車的平均速度滿足故D錯誤。故選BC。II卷（共60分）三、實驗題（共2小題，共12分）9.某實驗小組用如圖所示裝置驗證牛頓第二定律，水平軌道上安裝兩個光電門，兩個光電門中心距離為L，小車上的擋光板寬度為d，小車上裝有力的傳感器，小車和力的傳感器總質量為M，細線一端與力傳感器連接，另一端跨過滑輪掛上物塊。實驗時，保持軌道水平，當物塊質量為m時，小車恰好勻速運動。（1）該實驗過程中，__________（填“不需要”或“需要”）物塊質量遠小于車的質量；（2）某次實驗測得小車通過光電門1、2時，擋光時間分別為t1和t2，計算出小車的加速度a=___________（3）保持M不變，改變物塊質量，得到多組力的傳感器示數(shù)F，通過計算求得各組加速度，描出a-F圖像，下列圖像可能正確的是（）A. B.C. D.【答案】（1）不需要（2）（3）A【解析】【小問1】由于實驗中已經給出力傳感器可以直接得到拉力的大小無需滿足物塊質量遠小于車的質量。【小問2】通過光電門1的速度為通過光電門2的速度為根據(jù)解得【小問3】當物塊質量為m時，小車恰好勻速運動可得此時拉力為此時拉力與阻力大小相等即改變物塊質量根據(jù)牛頓第二定律可知整理為根據(jù)函數(shù)關系可知圖像應為直線且在F軸上有截距。故選A。10.一同學利用如圖所示的實驗裝置來驗證“力的平行四邊形定則”。一長木板被鐵架臺豎直固定，其上固定一張白紙。甲、乙兩個力傳感器分別固定在木板上的A、B兩點，A、B兩點可在木板上移動。（1）如圖（a）所示，將質量未知的重物用細繩豎直懸掛在力傳感器甲上，重物靜止時，記錄力傳感器甲的示數(shù)F1；（2）如圖（b）所示，三根細繩通過結點O連接在一起，另一端分別與力傳感器或重物相連，調節(jié)A、B兩點的位置，重物靜止時，記錄結點O的位置、豎直細繩方向、甲、乙力傳感器的示數(shù)F2、F3和連接甲、乙力傳感器細繩的_________；（3）在O點根據(jù)F1、F2、F3的大小和方向作力的圖示；（4）改變A、B兩點的位置重復步驟（2）、（3），此過程_________（填“需要”或“不需要”）保持結點O位置不變；（5）初始時三根細繩互成120°，若保持結點O的位置和連接甲、乙力傳感器的兩細繩間的夾角∠AOB不變，當A、B繞O點逆時針緩慢轉動60°的過程中，力傳感器乙的示數(shù)會_________。A．一直增大B．先增大后減小C．一直減小D．先減小后增大【答案】①.方向②.不需要③.B【解析】（2）[1]該題目的為驗證“力的平行四邊形定則”所以不僅需要力的大小，還需要力的方向，所以需要記錄連接甲、乙力傳感器細繩的方向。（4）[2]A、B兩點的位置重復步驟（2）、（3）的過程中可以改變O點的位置，不需要保持不變；（5）初始時三個力有如下關系，當A、B繞O點逆時針緩慢轉動60°過程中，根據(jù)矢量三角形（或輔助圓）可知F3先增大，后減小。故B正確。四、計算題（共3小題，11題14分，12題16分，13題18分，共48分）11.如圖所示，M和N為平行金屬板，質量為m，電荷量為q的帶電粒子從M由靜止開始被兩板間的電場加速后，從N上的小孔穿出，以速度v由C點射入圓形勻強磁場區(qū)域，經D點穿出磁場，CD為圓形區(qū)域的直徑。已知磁場的磁感應強度大小為B、方向垂直于紙面向外，粒子速度方向與磁場方向垂直，重力略不計。（1）判斷粒子的電性，并求M、N間的電壓U；（2）求粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑r；（3）若粒子的軌道半徑與磁場區(qū)域的直徑相等，求粒子在磁場中運動的時間t。【答案】（1）正電，；（2）；（3）【解析】（1）帶電粒子在磁場中運動，根據(jù)左手定則可知粒子帶正電。粒子在電場中運動由動能定理可知解得（2）粒子在磁場中做勻速圓周運動，所受洛倫茲力提供向心力，有解得（3）設粒子運動軌道圓弧對應的圓心角為，如圖依題意粒子的軌道半徑與磁場區(qū)域的直徑相等，由幾何關系，得設粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期為T，有帶電粒子在磁場中運動的時間聯(lián)立各式解得12.如圖所示，間距為的水平導軌右端接有的定值電阻。虛線與導軌垂直，其左側有方向豎直向上、大小為的勻強磁場。一質量的金屬棒垂直于導軌放置在距右側處，一重物通過繞過輕質定滑輪的絕緣輕繩與金屬棒連接。時，將金屬棒由靜止釋放，在時，金屬棒恰好經過邊界進入磁場。已知導軌足夠長，不計導軌與金屬棒電阻，金屬棒始終垂直導軌且與導軌接觸良好，重物始終未落地，重力加速度g取，不計一切摩擦，求：（1）金屬棒進入磁場前的加速度大小及重物的質量；（2）金屬棒剛進入磁場時，電阻的熱功率P；（3）金屬棒勻速運動時的速度v?！敬鸢浮浚?），；（2）；（3）【解析】（1）時間內，根據(jù)運動學公式得解得對重物及金屬棒整體分析，根據(jù)牛頓第二定律得解得（2）時刻，金屬棒速度金屬棒剛進入磁場產生的電動勢為感應電流為電阻的熱功率為（3）金屬棒勻速運動時，根據(jù)平衡條件又聯(lián)立解得13.某同學正在參與一種游戲，下圖中甲為俯視圖，乙為側視圖，圖乙中A為可視作質點的煤塊，B為一塊長為的工程泡沫板（煤塊能夠在板上留下劃跡，且若板上的劃痕有重疊時，會出現(xiàn)顏色更深的痕跡）。將A置于B表面，一起放在一足夠長的臺面上?，F(xiàn)對B施加一水平向右、大小變化的力，該力滿足（隨時間均勻改變）。已知A、B之間的動摩擦因數(shù)為，B與臺面的動摩擦因數(shù)為，質量，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取。求：（1）從開始施加力到泡沫板剛開始運動，經歷了多長時間？（2）當泡沫板上即將出現(xiàn)劃痕時，煤塊的速度大小是多少？（3）該游戲獲勝的依據(jù)是：煤塊初始位置可在圖甲中虛線上任意擺放，全程不能掉落出板，在板上留下的痕跡越長越好，顏色越深越好。某同學對泡沫板重新施加一個水平向右大小為的恒力，該力作用一段時間后可撤去，為了幫助他成為超級大贏家，請分析求出該力應作用多長時間？煤塊初始位置應擺在距左端多遠處？【答案】（1）10s；（2）2.5m/s；（3），3m【解析】（1）設經過時間板開始運動，此時聯(lián)立解得（2）設經過時間，煤塊與板發(fā)生相對運動對煤塊，根據(jù)牛頓第二定律解得同理對板：聯(lián)立解得，由（1）可知，煤塊和板整體一起運動的時間對整體：（3）假設如下情景:初始擺在右端，且相對運動過程中剛好能到達左端