2023北京一零一中学高三上学期10月月考物理试卷含答案

北京101中学2023届上学期高三年级10月月考物理试卷

一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。

1. 下列关于能量的单位（焦耳）与基本单位千克、米、秒之间关系正确的是

A. 1J＝1kg·m·s-1     B. 1J＝1kg·m·s-2

C. 1J＝1kg·m2·s-1     D. 1J＝1kg·m2. s-2

2. 质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示。用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中

A. F逐渐变大     B. F逐渐变小

C. T逐渐变大     D. T逐渐变小

3. 如图，物块a、b和c的质量相同，a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，通过系在a上的细线悬挂于固定点O；整个系统处于静止状态；现将细绳剪断，将物块a的加速度记为a1，S1和S2相对原长的伸长分别为△l1和△l2，重力加速度大小为g，在剪断瞬间

A. a1＝3g   B. a1＝2g   C. △l1＝2△l2   D. △l1＝△l2

4. 某人将重物由静止开始举高h，并使物体获得速度v，不计空气阻力。则下列说法中哪些是正确的

A. 物体所受合外力对它做的功等于物体动能的增量

B. 人的举力对物体做的功等于物体机械能的增量

C. 物体所受合外力对它做的功等于动能、重力势能的增量之和

D. 重力对重物做的功等于物体重力势能的增量

5. 在2017年6月，我国又成功发射一颗“墨子号”量子科学实验卫星，实现远距离光子纠缠，刷新世界纪录。“墨子号”的轨道低于地球同步卫星的轨道，关于“墨子号”科学实验卫星，下列说法中正确的是

A. “墨子号”科学实验卫星相对于地面是静止的

B. “墨子号”科学实验卫星的轨道平面一定通过地球的球心

C. “墨子号”科学实验卫星运行的线速度大于地球通讯卫星的线速度

D. “墨子号”科学实验卫星运行的质量一定大于地球通讯卫星的质量

6. 如图甲所示，两小球a、b在足够长的光滑水平面上发生正碰。小球a、b质量分别为m1和m2，且m1＝200g。取水平向右为正方向，两小球碰撞前后位移随时间变化的x-t图像如图乙所示。下列说法正确的是

A. 碰撞前球a做加速运动，球b做匀速运动

B. 碰撞后球a做匀速运动，球b做匀速运动

C. 碰撞前后两小球的机械能总量减小

D. 碰撞前后两小球的机械能总量不变

7. 如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，运行的周期为T0，图中P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中

A. 从P到M所用的时间小于T0/4

B. 从Q到N阶段，机械能逐渐变大

C. 从P到Q阶段，速率逐渐变小

D. 从P到M阶段，万有引力对它做正功

8. 蹦床是体操运动的一种，有“空中芭蕾”之称。为了能够更好地完成空中动作，在网上准备阶段运动员要设法使自己弹得足够高。如图所示，蹦床的中心由弹性网面组成，若运动员从离水平网面3m高处由静止自由下落，着网后沿竖直方向回到离水平网面5m高处，则在此过程中

A. 只有重力对运动员做功，运动员的机械能守恒

B. 运动员的机械能增加，是因为弹性网弹力对运动员做正功

C. 弹性网弹力对运动员的冲量大小等于运动员重力的冲量大小

D. 弹性网弹力对运动员的冲量大小大于运动员重力的冲量大小

9. 如图所示，质量均为m的小球A、B用长为L的细线相连，放在高为h的光滑水平桌面上（L＞2h），A球刚好在桌边。从静止释放两球，不计空气阻力，若A、B两球落地后均不再弹起，则下面说法中正确的是

A. A球落地前的加速度为

B. B球到达桌边的速度为

C. A、B两落地的水平距离为h

D. 绳L对B球做的功为mgh

10. 光滑斜面上，某物体在沿斜面向上的恒力作用下从静止开始沿斜面运动，一段时间后撤去恒力，不计空气阻力，设斜面足够长。物体的速度用v表示，物体的动能用Ek表示，物体和地球组成系统的重力势能用Ep表示、机械能用E表示，运动时间用t表示、路程用l表示。对整个运动过程，下图表示的可能是

A. v随t变化的v-t图像

B. Ep随t变化的Ep-t图像

C. E随l变化的E-l图像

D. Ek随l变化的Ek-l图像

二、本题共2小题，共16分。

11. 在用打点计时器研究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条纸带如图所示。A、B、C、D、E、F、G为计数点（相邻两计数点间有四个点未画出），相邻计数点间时间间隔为0.10s，x1＝1.20cm，x2＝1.60cm，x3＝1.98cm，x4＝2.38cm，x5＝2.79cm，x6＝3.18cm。

（1）根据图上数据，则打B点时小车的速度是_______m/s，小车的加速度是_______m/s2。（结果保留2位有效数字）

（2）某同学用以下办法绘制了小车运动的v-t图像：先把纸带每隔T=0.1s剪断，得到若干段纸条，长度分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6。再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条的下端对齐，作为时间轴，标出时间。最后根据纸条上端中心位置做一条直线，于是得到v-t图像（如下图所示）。

t1处应标为______s；v1处应标为______（此空用第（2）问中的字母表示）；

12. 用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为g。

（1）除图甲中所示的装置之外，还必须使用的器材是（    ）

A. 直流电源、天平（含砝码）

B. 直流电源、刻度尺

C. 交流电源、天平（含砝码）

D. 交流电源、刻度尺

（2）下面列举了该实验的几个操作步骤：

A. 按照图甲所示安装好实验器材并连接好电源

B. 先打开夹子释放纸带，再接通电源开关打出一条纸带

C. 测量纸带上某些点间的距离

D. 根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能，其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是（    ）（选填步骤前的字母）；

（3）如图乙所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，通过测量并计算出点A距起始点O的距离为s0，点AC间的距离为s1，点CE间的距离为s2，若相邻两点的打点时间间隔为T，重锤质量为m，根据这些条件计算重锤从释放到下落OC距离时的重力势能减少量△Fp＝________，动能增加量△Ek＝________；在实际计算中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能。

（4）某同学利用图乙中纸带，先分别测量出从A点到B、C、D、E、F、G点的距离h（其中F、G点为E点后连续打出的点，图中未画出），再计算打出B、C、D、E、F各点时重锤下落的速度v和v2，绘制v2-h图像，如图丙所示，并求得图线的纵轴截距b和斜率k。

若假设上述实验操作中不受一切阻力影响，此时绘制的v2-h图线的纵轴截距b'和斜率k'与b、k的关系最可能的是（    ）

A. b'>b，k'＞k    B. b'＜b，k'＝k

C. b'＜b，k'＜k    D. b'＝b，k'＞k

（5）某同学认为要验证机械能守恒，必须选择第1、2两点间距离约为2mm的纸带进行数据处理，你认为他的观点是否正确，请说明理由。

三、本题包括6小题，共54分。解答应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，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

13. （8分）如图所示，一质量m＝2kg的木箱静止在粗糙水平面上。从t＝0开始，木箱受到F＝10N、与水平面的夹角为＝37°的恒定拉力，沿水平面匀加速运动。已知木箱与水平面间的动摩擦因数＝0.2，重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。

（1）画出木箱受力的示意图；

（2）求木箱的加速度a的大小；

（3）求0～2s时间内，木箱速度的大小。

14. （8分）北京在2022年举办冬季奥运会，如图所示，一个滑雪运动员，质量m＝75kg，以v0＝2.0m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角＝30°，在t＝5.0s的时间内滑下的路程x＝60m。取重力加速度g＝10m/s2。求：

（1）滑雪运动员受到阻力f的大小

（2）滑雪运动员下滑5s时，重力的瞬时功率

15. （8分）如图甲所示，游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来。我们把这种情形抽象为如图乙所示的模型：弧形轨道的下端与半径为R的竖直圆轨道相接，B、C分别为圆轨道的最低点和最高点。质量为m的小球（可视为质点）从弧形轨道上的A点由静止滚下，到达B点时的速度为vB＝，且恰好能通过C点。已知A、B间的高度差为h＝4R，重力加速度为g。求：

（1）小球运动到B点时，轨道对小球的支持力F的大小；

（2）小球通过C点时的速率vC；

（3）小球从A点运动到C点的过程中，克服摩擦阻力做的功W。

16. （9分）如图甲所示，一光滑杆固定在底座上，构成支架，放置在水平地面上，光滑杆沿竖直方向，一轻弹簧套在光滑杆上。一圆环套在杆上，圆环从距弹簧上端H处由静止释放，接触弹簧后，将弹簧压缩，弹簧的形变始终在弹性限度内。已知圆环的质量为m，支架的质量为3m，弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，不计空气阻力。取圆环刚接触弹簧时的位置为坐标原点O，竖直向下为正方向，建立x轴。

（1）在圆环压缩弹簧的过程中，圆环所受合力为F，请在图乙中画出F随x变化的示意图；

（2）借助F-x图像可以确定合力做功的规律，在此基础上，求圆环在下落过程中最大速度vm的大小。

（3）试论证当圆环运动到最低点时，底座对地面的压力FN＞5mg。

17. （9分）秋千由踏板和绳构成，人在秋千上的摆动过程可以简化为单摆的摆动，等效“摆球”的质量为m，人蹲在踏板上时摆长为l1，人站立时摆长为l2，。不计空气阻力，重力加速度大小为g。

（1）如果摆长为l1，“摆球”通过最低点时的速度为v，求此时“摆球”受到拉力T的大小。

（2）在没有别人帮助的情况下，人可以通过在低处站起、在高处蹲下的方式使“摆球”摆得越来越高。

a. 人蹲在踏板上从最大摆角1开始运动，到最低点时突然站起，此后保持站立姿势摆到另一边的最大摆角为2。假定人在最低点站起前后“摆球”摆动速度大小不变，通过计算证明2＞1。

b. 实际上人在最低点快速站起后“摆球”摆动速度的大小会增大。随着摆动越来越高，达到某个最大摆角后，如果再次经过最低点时，通过一次站起并保持站立姿势就能实现在竖直平面内做完整的圆周运动，求在最低点“摆球”增加的动能△Ek应满足的条件。

18. （12分）雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒，这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关。雨滴间无相互作用且雨滴质量不变，重力加速度为g。

（1）质量为m的雨滴由静止开始，下落高度h时速度为，求这一过程中克服空气阻力所做的功W。

（2）将雨滴看作半径为r的球体，设其竖直落向地面的过程中所受空气阻力f＝kr2v2，其中v是雨滴的速度，k是比例系数。

a. 设雨滴的密度为，推导雨滴下落趋近的最大速度vm与半径r的关系式；

b. 示意图中画出了半径为r1、r2（r1＞r2）的雨滴在空气中无初速下落的v-t图线，其中_______对应半径为r1的雨滴（选填①、②）；若不计空气阻力，请在图中画出雨滴无初速下落的v-t图线。

（3）由于大量气体分子在各方向运动的几率相等，其对静止雨滴的作用力为零。将雨滴简化为垂直于运动方向面积为S的圆盘，证明：圆盘以速度v下落时受到的空气阻力fv2（提示：设单位体积内空气分子数为n，空气分子质量为m0）。

参考答案

一、不定项选择题（30分）

二、实验题（16分）

11. 0.14  0.39     （2）0.10  

12. （1）D   （2）B  （3）       （4）A

（5）观点不正确。选择第1个点到某个需要验证的点之间，利用打第1个点时初速度为0，选择从B到D点也可以验证，mg（hD-hB）=m-m，不需要1、2两点间距离2mm。

13. 8分

（1）如图

（2） 

（3）v=at      v=5.2m/s

14. 8分

（1）      m/s2

（2）    m/s

15. 8分

（1）B点：      F＝7mg

（2）恰好通过C点：  

（3）    

16. 9分

（1）如图

（2）设最大速度时形变量为x

或

（3）A到B   

B到C                        

底座：     F>5mg

牛三        

17. 9分

（1）T-mg＝     T=mg+

(2)a. 人在最低点站起来摆动速度大小分别为v1、v2，

           ∴

b. 由最大摆角摆至最低点时动能为Ek。

Ek＝mgl1（1-cos）

在最高点         （vm：最高点最小速度）

在最低点：  Ek+Ek≥2mgl2＋m

Ek≥mgl2-mgl1（1- cos）

18. 12分

（1）mgh-W＝m2     W＝mgh-m2

（2）a. mg-f＝ma     a＝0 达vm

     m=

=

（2）b．①  

（3）

在t时间内，与圆盘碰撞空气

分子质量：

F表示圆盘对气体分子作用力：

∴

由牛顿第三定律：f=F    ∴

采用不同碰撞模型，也可得到相同结论。