内容正文:
高三年级10月月考
物理学科
一、单项选择题:共11题,每题4分,共44分。每题只有一个选项最符合题意。
1. “热值”(Heating)是衡量燃料质量的一个重要指标,它表示化学推进器(如火箭)所用燃料单位质量释放的能量,其单位为焦每千克(J/kg),则用国际单位制的基本单位表示为( )
A. J/kg B. N·m/kg C. kg·m2/s2 D. m2/s2
【答案】D
【解析】
【详解】热值的单位是J/kg,需将其转换为国际单位制的基本单位(米m、千克kg、秒s)。
1焦耳(J)可分解为基本单位:
因此,J/kg的单位为:
故选D。
2. 利用智能手机中传感器可绘制出手机的加速度与时间的图像。手机沿竖直方向运动时,得到如图所示的图像,向下为正方向,手机处于失重状态的时刻为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】失重的条件是加速度方向向下,题目规定“向下为正方向”,因此加速度时为失重,时为超重。结合图像分析各时刻的加速度方向可知、时刻,加速度等于0;时刻,加速度为正,方向向下,手机处于失重状态;时刻,加速度为负,方向向上,手机处于超重状态。
故选B。
3. 2025年7月“浙BA”在浙江全省火爆开打,如图所示为频率一定的频闪相机拍下的某运动员罚篮命中的场景,则( )
A. 篮球在运动过程中加速度不变
B. 研究运动员投篮动作时可将篮球视为质点
C. 篮球被投出瞬间的速度一定比入框时大
D. 图中篮球运动轨迹关于最高点对称
【答案】C
【解析】
【详解】AD.由题图篮球的轨迹可知,篮球运动过程受到一定的空气阻力作用,所以篮球在运动过程中加速度发生变化,图中篮球运动轨迹关于最高点不对称,故AD错误;
B.研究运动员投篮动作时,篮球的形状大小不能忽略不计,不可以将篮球视为质点,故B错误;
C.篮球被投出到入框,重力和空气阻力都做负功,根据动能定理可知,篮球的动能减小,则篮球被投出瞬间的速度一定比入框时大,故C正确。
故选C。
4. 如图所示,拉格朗日点位于地球和月球连线上,处在该点的空间站在地球和月球引力的共同作用下,可与月球以相同的周期绕地球做匀速圆周运动。则( )
A. 空间站的线速度比月球的小
B. 空间站的加速度比月球的大
C. 空间站、月球分别与地球的连线在相等时间内扫过的面积相等
D. 空间站、月球轨道半径的三次方跟周期的二次方的比值相等
【答案】A
【解析】
【详解】A.由题可知,空间站和月球具有相同的周期,根据可知,它们具有相同的角速度,结合可知,由于空间站的轨道半径小于月球的轨道半径,因此空间站的线速度小于月球的线速度,故A正确;
B.根据可知,空间站和月球具有相等的角速度,由于空间站的轨道半径小于月球的轨道半径,因此空间站的加速度比月球的小,故B错误;
C.根据开普勒第二定律可知,对于任意一个行星(卫星),它与中心天体的连线在相等的时间内扫过的面积相等,而空间站和月球是两个不同的行星(卫星),同时,空间站还受到月球的影响(中心天体还有月球),故C错误;
D.开普勒第三定律仅适用于受中心天体引力作用的天体运行,空间站受到地球和月球的共同作用,不满足开普勒第三定律的条件,因此空间站、月球轨道半径的三次方跟周期的二次方的比值不相等,故D错误。
故选A。
5. 如图甲所示,从竖直墙壁上的M点到地面上的N点有Ⅰ、Ⅱ两条光滑轨道,轨道Ⅰ为直线,轨道Ⅱ为M、N两点间的最速降线(用时最短),两轨道均在同一竖直面内,小物块从M点由静止分别沿轨道Ⅰ、Ⅱ滑到N点的速率v与时间t的关系图像如图乙所示。由图可知( )
A. 小物块沿轨道Ⅱ做匀加速曲线运动
B. 图乙中两图线与横轴围成的面积相等
C. 小物块沿两条轨道下滑的过程中,某时刻沿接触面切向方向的加速度相同
D. 小物块沿两条轨道下滑的过程中,重力的平均功率相等
【答案】C
【解析】
【详解】A.对Ⅱ轨道分析可知,沿轨道Ⅱ下滑时合力大小、方向都在变化,做变加速曲线运动。故A错误;
B.图乙速率时间图像中面积表示路程,两轨迹路程不同,面积不等。故B错误;
C.小物块沿两条轨道下滑的过程中,轨道Ⅱ上存在某处的切线方向平行于轨道Ⅰ,故C正确;
D.小物块沿两轨道下滑过程中重力做功相等,但时间不同,所以重力的平均功率不等,故D错误。
故选C。
6. 在实验室中,同学将两根相同的轻弹簧串接在一起,下面挂两个相同的钩码,如图甲所示,若该同学将两个钩码按照图乙方式挂在两轻弹簧上,则甲、乙图中两根轻弹簧的总伸长量之比( )
A. 1∶1 B. 2∶1 C. 2∶3 D. 4∶3
【答案】D
【解析】
【详解】根据胡克定律可得,按图甲所示连接时,两根轻弹簧的伸长量为
按图乙所示连接时,两根轻弹簧的伸长量为
联立解得甲、乙图中两根轻弹簧的总伸长量之比
故选D。
7. 如图所示,一个人推磨,推磨杆的力的大小始终为F,方向与磨杆始终垂直。磨的半径为r,磨杆长L,磨绕轴匀速转动一周时间为t,转动一周的过程中,推力F所做功为W、冲量为I,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】F的方向始终与瞬时速度方向在一条直线上,故F作的功等于F的大小乘以路程,故
根据动量定理可知,一圈下来动量不变,动量变化量为零,则一圈下来外力冲量为零。
故选D。
8. 一颗速度较大的子弹,水平击穿原来静止在光滑水平面上的木块,设木块对子弹的阻力恒定,当子弹入射速度增大时,下列说法正确的是( )
A. 木块速度变化量不变 B. 木块速度变化量变小
C. 子弹速度变化量不变 D. 子弹速度变化量变大
【答案】B
【解析】
【详解】设阻力大小为f,木块质量为M,子弹质量m,木块的长度为L,当子弹入射速度增大时,子弹与木块相互作用时间t减小,对木块,根据动量定理有
木块速度减小,则木块速度变化量变小,对子弹
速度变化量也变小。
故选B。
9. 如图甲所示,某物流车间用电动机传动的匀速运动的传送带运送包裹。一包裹被轻放在传送带底端,在整个运动过程中,包裹的机械能E随位移x变化的图像如图乙所示。则( )
A. 包裹在整个过程中受到的摩擦力恒定
B. 包裹在整个过程中动能一直增加
C. 包裹与传送带相对滑动产生的内能等于
D. 电机因传送包裹多消耗的能量等于
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由题可知,包裹与传送带间动摩擦因数,包裹在整个过程中先做匀加速后做匀速运动,共速前,包裹受到的摩擦力大小为
方向沿传送带向上,共速后,摩擦力的大小为
方向沿传送带向上,包裹的动能先增大后不变,故AB错误;
C.设传送带速度v,包裹受到滑动摩擦力f,从滑上传送带到共速时间t,根据功能关系可知,包裹与传送带相对滑动产生的内能
包裹的机械能E变化量
因此包裹与传送带相对滑动产生的内能,故C正确;
D.电机因传送包裹多消耗的能量等于包裹机械能增加量和摩擦生热之和,即,故D错误。
故选C。
10. 在地面上一小球以初速度竖直上抛,落地速度为。若小球运动过程中受到的空气阻力与速率成正比,则小球在空中运动的时间为( )
A. 0.7s B. 0.6s C. 0.5s D. 3.5s
【答案】A
【解析】
【详解】取竖直向下为正方向,对小球应用动量定理。小球上升和下落的总位移为零,因此空气阻力的总冲量
重力冲量为,动量变化为
由动量定理得
解得
故选A。
11. 如图所示,质量为的圆弧槽置于粗糙水平面上,圆弧光滑,质量为m小球从A点静止释放沿圆弧运动到C,圆弧槽由于受到地面摩擦力f始终保持静止状态,O为圆心,C为圆弧的最低点,整体对地面压力为N。该过程中,已知重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 摩擦力f的最大值为 B. 摩擦力f的最大值为
C. 压力N的最大值为 D. 压力N的最大值为
【答案】B
【解析】
【详解】小球质量为,圆弧半径为,当小球运动到与圆心O连线和竖直方向成角位置时,根据机械能守恒
物块对小球的支持力,由牛顿第二定律
解得
物块对圆弧的压力为
地面对整体的支持力为
当,支持力最大为5mg。
小球对物块的压力水平分力
当时,
这是小球对物块的水平力,物块受到的摩擦力与这个水平力平衡,所以最大值为小球重力的1.5倍即1.5mg。
故选B。
二、非选择题:共5题,共56分。请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 轨道舱与返回舱的组合体,绕质量为M的行星做半径为r的圆周运动,轨道舱与返回舱的质量比为5∶1。如图所示,轨道舱在P点沿运动方向向前弹射返回舱,分开瞬间返回舱相对行星的速度大小为,G为引力常量。求:
(1)分开前组合体的速度大小;
(2)分开瞬间轨道舱相对行星的速度大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
轨道舱与返回舱的质量比为,设返回舱的质量为m,则轨道舱的质量为5m,总质量为6m;根据题意组合体绕行星做圆周运动,根据万有引力定律有
可得做圆周运动的线速度为
【小问2详解】
弹射返回舱的过程中组合体动量守恒,有
由题意
带入解得
13. 如图甲所示,一个轻质的光滑圆环Q,上端连接一固定在旋转轴上的竖直轻质旋转刚性杆。一条长为的轻绳穿过圆环Q,两端连接球A和B。当球A绕竖直转轴转动时,绳与竖直方向的夹角为53°,球A到Q距离,球B恰好静止,,取,不计一切摩擦和阻力。求:
(1)球A、B的质量之比;
(2)球A的角速度;
(3)图乙所示,使两球以相同的角速度绕竖直轴转动,则与长度之比。
【答案】(1)3:5 (2)
(3)5:3
【解析】
【小问1详解】
对B受力分析,可得
对A受力分析,可得
所以
球A、B的质量之比3:5。
【小问2详解】
A在水平面内做匀速圆周运动,则
解得
【小问3详解】
由题意可知,球A、球B的角速度相等,设绳AQ长为l,与竖直方向的夹角为α,绳BQ与竖直方向的夹角为β,由两球竖直方向的受力可得,
可得
由两球匀速圆周运动可得,
整理得,
所以
则与长度之比5:3。
14. 如图所示,质量为完全相同的小球A、B分别用长为、(未知)轻绳悬挂在O、点,静止时两球恰好接触。现将小球A拉至悬点右上方与水平方向成30°位置,轻绳伸直但无张力。由静止释放小球A,当它运动到绳绷紧时,沿轻绳方向的速度减为零,垂直于轻绳方向的速度不变。继续运动到最低点时与小球B发生弹性碰撞碰后通过切断装置K剪断绳,取。求:
(1)小球A从释放到最低点的过程中轻绳对它做的功;
(2)小球A、B球碰撞后B的速度大小;
(3)小球B运动过程中要使轻绳不松弛,的取值范围。
【答案】(1)-2.5J
(2)5m/s (3)或
【解析】
【小问1详解】
小球A做自由落体运动,位移为,则有
解得
轻绳绷直后,小球A沿径向的速度减为零,只有沿切线方向的速度,则有
绷直前轻绳松弛不做功,绷直后拉力与运动方向垂直不做功,根据动能定理有
【小问2详解】
小球A从绳绷直到最低点,根据机械能守恒有
解得
A、B弹性碰撞,在水平方向动量守恒,则有
又根据机械能守恒有
联立解得
【小问3详解】
情景①小球B最多到等高处,根据机械能守恒有
解得
即要大于等于1.25m。
情景②小球B能够过最高点(做完整的圆周运动),则过最高点有
解得
根据机械能守恒有
解得
即要小于等于0.5m
所以要使小球B在运动过程中,轻绳不松弛,取值范围为或
15. 如图所示,传送带与水平面夹角,传送带在电动机的带动下,始终保持的速率顺时针运行,传送带下端A点与上端B点间的距离。现将一质量的小工件无初速地放于A点,已知工件与传送带间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取,,。求:
(1)工件刚放上传送带时加速度的大小;
(2)工件从A点至B点的过程中传送带对工件做的功;
(3)若每隔1s把一个工件无初速地放于A点,工件至B点时即脱离传送带。则满载与空载相比,电动机需要增加的功率。
【答案】(1)
(2)74J (3)88W
【解析】
【小问1详解】
工件放在传送带上后,根据牛顿第二定律有
解得
【小问2详解】
工件沿传送带向上做匀加速直线运动,设加速时间为,加速位移为,则有,
解得,
故传送带对工件做功为
代入数据解得
【小问3详解】
若每隔把一个工件无初速地放于A点,由于加速到与传送带共速所用时间为;共速后相邻工件的距离为
又
可知则满载时传送带上共有7个工件,其中2个受滑动摩擦力,5个受静摩擦力。因此满载与空载时相比,传送带需要增加的功率为
代入数据解得
16. 如图所示,轻杆靠在固定的半圆柱上,O为圆心,半径,杆与水平面的夹角为。质量均为的A、B小球固定在轻杆上,两球间距。在水平外力F的作用下,球A以恒定速度向左运动,运动过程中杆与半圆柱始终不分离。不计一切摩擦,两小球均可看作质点,取。当时,求:(计算结果可保留根号,第(4)问结果保留2位有效数字)
(1)杆上与半圆柱相切的点P的速率;
(2)球A绕P点转动的角速度;
(3)半圆柱上与杆相切的点Q(未画出)的速率;
(4)由30°增大至60°的过程中,外力F做的功。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
球A以恒定速度向左运动,沿杆的速度分量为
可知杆上与半圆柱相切的点P的速率为
【小问2详解】
球A绕P点转动的半径为
球A以恒定速度向左运动,垂直于杆的速度分量为
可得球A绕P点转动的角速度
【小问3详解】
如图所示
和相似,可得
又由正弦定理
联立并取趋于零的极限,可得
解得半圆柱上与杆相切的点Q(未画出)的速率
【小问4详解】
根据能量关系可得外力F做的功
解得
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高三年级10月月考
物理学科
一、单项选择题:共11题,每题4分,共44分。每题只有一个选项最符合题意。
1. “热值”(Heating)是衡量燃料质量的一个重要指标,它表示化学推进器(如火箭)所用燃料单位质量释放的能量,其单位为焦每千克(J/kg),则用国际单位制的基本单位表示为( )
A. J/kg B. N·m/kg C. kg·m2/s2 D. m2/s2
2. 利用智能手机中传感器可绘制出手机的加速度与时间的图像。手机沿竖直方向运动时,得到如图所示的图像,向下为正方向,手机处于失重状态的时刻为( )
A. B. C. D.
3. 2025年7月“浙BA”在浙江全省火爆开打,如图所示为频率一定的频闪相机拍下的某运动员罚篮命中的场景,则( )
A. 篮球在运动过程中加速度不变
B. 研究运动员投篮动作时可将篮球视为质点
C. 篮球被投出瞬间的速度一定比入框时大
D. 图中篮球运动轨迹关于最高点对称
4. 如图所示,拉格朗日点位于地球和月球连线上,处在该点的空间站在地球和月球引力的共同作用下,可与月球以相同的周期绕地球做匀速圆周运动。则( )
A. 空间站的线速度比月球的小
B. 空间站的加速度比月球的大
C. 空间站、月球分别与地球的连线在相等时间内扫过的面积相等
D. 空间站、月球轨道半径的三次方跟周期的二次方的比值相等
5. 如图甲所示,从竖直墙壁上的M点到地面上的N点有Ⅰ、Ⅱ两条光滑轨道,轨道Ⅰ为直线,轨道Ⅱ为M、N两点间的最速降线(用时最短),两轨道均在同一竖直面内,小物块从M点由静止分别沿轨道Ⅰ、Ⅱ滑到N点的速率v与时间t的关系图像如图乙所示。由图可知( )
A. 小物块沿轨道Ⅱ做匀加速曲线运动
B. 图乙中两图线与横轴围成的面积相等
C. 小物块沿两条轨道下滑的过程中,某时刻沿接触面切向方向的加速度相同
D. 小物块沿两条轨道下滑的过程中,重力的平均功率相等
6. 在实验室中,同学将两根相同的轻弹簧串接在一起,下面挂两个相同的钩码,如图甲所示,若该同学将两个钩码按照图乙方式挂在两轻弹簧上,则甲、乙图中两根轻弹簧的总伸长量之比( )
A. 1∶1 B. 2∶1 C. 2∶3 D. 4∶3
7. 如图所示,一个人推磨,推磨杆的力的大小始终为F,方向与磨杆始终垂直。磨的半径为r,磨杆长L,磨绕轴匀速转动一周时间为t,转动一周的过程中,推力F所做功为W、冲量为I,则( )
A. B. C. D.
8. 一颗速度较大的子弹,水平击穿原来静止在光滑水平面上的木块,设木块对子弹的阻力恒定,当子弹入射速度增大时,下列说法正确的是( )
A. 木块速度变化量不变 B. 木块速度变化量变小
C. 子弹速度变化量不变 D. 子弹速度变化量变大
9. 如图甲所示,某物流车间用电动机传动的匀速运动的传送带运送包裹。一包裹被轻放在传送带底端,在整个运动过程中,包裹的机械能E随位移x变化的图像如图乙所示。则( )
A. 包裹在整个过程中受到的摩擦力恒定
B. 包裹在整个过程中动能一直增加
C. 包裹与传送带相对滑动产生的内能等于
D. 电机因传送包裹多消耗的能量等于
10. 在地面上一小球以初速度竖直上抛,落地速度为。若小球运动过程中受到的空气阻力与速率成正比,则小球在空中运动的时间为( )
A. 0.7s B. 0.6s C. 0.5s D. 3.5s
11. 如图所示,质量为的圆弧槽置于粗糙水平面上,圆弧光滑,质量为m小球从A点静止释放沿圆弧运动到C,圆弧槽由于受到地面摩擦力f始终保持静止状态,O为圆心,C为圆弧的最低点,整体对地面压力为N。该过程中,已知重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 摩擦力f的最大值为 B. 摩擦力f的最大值为
C. 压力N的最大值为 D. 压力N的最大值为
二、非选择题:共5题,共56分。请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 轨道舱与返回舱的组合体,绕质量为M的行星做半径为r的圆周运动,轨道舱与返回舱的质量比为5∶1。如图所示,轨道舱在P点沿运动方向向前弹射返回舱,分开瞬间返回舱相对行星的速度大小为,G为引力常量。求:
(1)分开前组合体的速度大小;
(2)分开瞬间轨道舱相对行星的速度大小。
13. 如图甲所示,一个轻质的光滑圆环Q,上端连接一固定在旋转轴上的竖直轻质旋转刚性杆。一条长为的轻绳穿过圆环Q,两端连接球A和B。当球A绕竖直转轴转动时,绳与竖直方向的夹角为53°,球A到Q距离,球B恰好静止,,取,不计一切摩擦和阻力。求:
(1)球A、B的质量之比;
(2)球A的角速度;
(3)图乙所示,使两球以相同的角速度绕竖直轴转动,则与长度之比。
14. 如图所示,质量为完全相同的小球A、B分别用长为、(未知)轻绳悬挂在O、点,静止时两球恰好接触。现将小球A拉至悬点右上方与水平方向成30°位置,轻绳伸直但无张力。由静止释放小球A,当它运动到绳绷紧时,沿轻绳方向的速度减为零,垂直于轻绳方向的速度不变。继续运动到最低点时与小球B发生弹性碰撞碰后通过切断装置K剪断绳,取。求:
(1)小球A从释放到最低点的过程中轻绳对它做的功;
(2)小球A、B球碰撞后B的速度大小;
(3)小球B运动过程中要使轻绳不松弛,的取值范围。
15. 如图所示,传送带与水平面夹角,传送带在电动机的带动下,始终保持的速率顺时针运行,传送带下端A点与上端B点间的距离。现将一质量的小工件无初速地放于A点,已知工件与传送带间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取,,。求:
(1)工件刚放上传送带时加速度的大小;
(2)工件从A点至B点的过程中传送带对工件做的功;
(3)若每隔1s把一个工件无初速地放于A点,工件至B点时即脱离传送带。则满载与空载相比,电动机需要增加的功率。
16. 如图所示,轻杆靠在固定的半圆柱上,O为圆心,半径,杆与水平面的夹角为。质量均为的A、B小球固定在轻杆上,两球间距。在水平外力F的作用下,球A以恒定速度向左运动,运动过程中杆与半圆柱始终不分离。不计一切摩擦,两小球均可看作质点,取。当时,求:(计算结果可保留根号,第(4)问结果保留2位有效数字)
(1)杆上与半圆柱相切的点P的速率;
(2)球A绕P点转动的角速度;
(3)半圆柱上与杆相切的点Q(未画出)的速率;
(4)由30°增大至60°的过程中,外力F做的功。
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