天津市南开中学2024-2025学年高三上学期10月月考物理试题（解析版）

这是一份天津市南开中学2024-2025学年高三上学期10月月考物理试题（解析版），共17页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分。考试结束后，将答题卡交回。
Ⅰ卷（选择题共40分）
一、单项选择题（共5题，每题5分，共25分）
1. 下列关于物理学史的史实中，正确的是（ ）
A. 伽利略认为力是维持物体运动的原因
B. 牛顿对引力常量G进行了准确测定，并于1687年发表在《自然哲学的数学原理》中
C. 爱因斯坦提出光子假设并建立了光电效应方程
D. 卢瑟福α散射实验证明了原子核是由质子与中子组成的
【答案】C
【解析】
A．亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，故A错误；
B．卡文迪什对引力常量G进行了准确测定，故B错误；
C．爱因斯坦提出光子假设并建立了光电效应方程，故C正确；
D．卢瑟福的散射实验证明了原子是由原子核与核外电子组成的，故D错误。
故选C。
2. 某潜水员携带两个氧气瓶潜水，其中一个氧气瓶备用，在潜水员下潜的过程中，备用氧气瓶里气体（视为理想气体）的质量不变，体积不变，温度降低。在潜水员下潜的过程中，备用氧气瓶里的气体（ ）
A. 对外界做正功B. 内能增大
C. 向外界放出热量D. 压强增大
【答案】C
【解析】
A．根据题意，由于气体的体积不变，所以气体没有对外界做功，也没有外界对气体做功，故A错误；
B．温度降低导致气体的内能减小，故B错误；
C．根据热力学第一定律
由于气体没有对外界做功
得
因为温度降低导致内能减小，所以气体必须向外界放出热量，故C正确；
D．根据理想气体的状态方程
已知质量不变，体积不变，温度降低，所以压强减小，故D错误。
故选C。
3. 工程建设中经常用到较大的水泥圆管，装卸工人为保证圆管从较高的车斗上卸下时不被损坏，在车斗边缘平行固定两根木棍，将圆管纵向架在两根木棍之间，让圆管沿木棍缓慢滑下，此过程可简化为如图所示的模型。在其他条件不变的情况下，可以进一步减缓圆管下滑的方法是（ ）
A. 适当增大两根木棍的间距
B. 适当增大木棍与水平面的夹角θ
C. 换成两根表面更光滑的木棍
D. 换成两根更短的木棍
【答案】A
【解析】
A．由对称可知，两木棍给圆管的支持力相等，设为N，它们方向的夹角为。则
解得
适当增大两根木棍的间距，则增大，可知N增大。在下滑方向上，由牛顿第二定律得
N增大，则a减小，可减缓圆管下滑，故A正确；
BD．换成两根更短的木棍，实际就是适当增大木棍与水平面的夹角θ，由
得
不变，增大，可知a增大，不能减缓圆管下滑，故BD错误；
C．换成两根表面更光滑的木棍，摩擦力减小，则合力增大，即加速度增大不能减缓圆管下滑，故C错误。
故选A。
4. 在某行星表面附近有一卫星，绕该行星做匀速圆周运动，测得其周期为T，引力常量G已知，则可算出
A. 该行星的质量B. 该行星的直径
C. 该行星表面的重力加速度D. 该行星的平均密度
【答案】D
【解析】
AB．根据得，行星的质量
由于行星的直径未知，故无法求出行星的质量。故AB错误。
C．根据
行星表面的重力加速度
由于行星的直径未知，故无法求出行星表面的重力加速度。故C错误。
D．行星的密度
周期T已知，可以求出行星的平均密度。故D正确。
5. 某高中学校的两处不同地型的草坪上分别安装了相同的自动旋转喷灌装置，如图甲、乙所示。两个喷嘴分别对称的安装固定在水平弯管的两端，当喷嘴将水流水平射出时，水平弯管在水流的反作用下可绕O在水平面内旋转，喷水速度可在限定的最大喷水速度内自动调节。两种情形O点距水平地面的高度相等，图乙情形中水不会喷出坡面范围，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 甲、乙两种情形中，喷水速度越大，水在空中的时间越长
B. 若两种情形喷水速度大小相同，则水能直接喷到的水平距离相等
C. 若甲情形中喷水的最大速度加倍，则直接喷到草坪的面积加倍
D. 若乙情形中喷水的最大速度加倍，则水能直接喷到的最大水平距离变成原来的4倍
【答案】D
【解析】
A．水做平抛运动，图甲情形中，高度一定，则运动时间一定，与喷水速度无关，图乙中，根据
解得
图乙情形中，喷水速度越大，水在空中的时间越长，故A错误；
B．甲情形中
乙情形中
不一定相同，故B错误；
C．若甲情形中喷水的最大速度加倍
则直接喷到草坪的面积变为4倍，故C错误；
D．若乙情形中喷水的最大速度加倍
可得最大水平距离变成原来的4倍，故D正确。
故选D。
二、多项选择题（共3题，每题5分，共15分）
6. 如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A. 图a中汽车通过凹形桥的最低点时处于超重状态
B. 图b两个小球处于同一水平高度上，则两个小球的角速度相同
C. 图c中脱水桶脱水原理是水滴受到的离心力大于它所受到的向心力从而被甩出
D. 图d中火车转弯超过规定速度行驶时会挤压内轨
【答案】AB
【解析】
A．当汽车通过最低点时，需要向上的向心力，则有
则处于超重状态，故A正确；
B．设绳与竖直方向上的夹角为，小球竖直高度为h，由牛顿第二定律有
得
两物体高度一致，则它们角速度大小相等，故B正确；
C．物体所受合外力不足以提供向心力才会做离心运动，故C错误；
D．超速时重力与支持力的合力不足以提供向心力，会挤压外轨产生向内的力，故D错误。
故选AB。
7. 一辆汽车运载着圆柱形的光滑空油桶。在车厢底，一层油桶平整排列，相互紧贴并被牢牢固定，上一层只有一个桶C，自由地摆放在A、B之间，没有用绳索固定，桶C受到桶A和B的支持力，和汽车一起保持静止，如图所示，下列说法正确的是（重力加速度为g）（ ）
A. 当汽车向左做加速运动时，加速度变大，B对C的支持力变大
B. 当汽车向左做加速运动，且加速度达到时，C将脱离A
C. 汽车向左匀速运动时，速度越大，B对C的支持力越大
D. 当汽车向右做加速运动，且加速度达到时，C将脱离B
【答案】AD
【解析】
A．对桶C受力分析如图
根据牛顿第二定律有
竖直方向根据平衡条件可得
联立可知加速度变大，则B对C的支持力增大，A对C的支持力减小，故A正确；
B．当汽车向左做加速运动，C将要脱离A时，A对C的支持力为零，此时有
其中，解得加速度为
故B错误；
C．汽车向左匀速运动时，C受力平衡，无论速度多大，都有
且满足
则B对C支持力不变，故C错误；
D．当汽车向右做加速运动，C将要脱离B时，B对C的支持力为零，此时有
其中，解得加速度为
故D正确。
故选AD。
8. 某新能源汽车的生产厂家在测试新产品的性能时，由司机驾驶一质量为m的新能源汽车由静止开始沿平直的公路运动，通过传感器在计算机上描绘出了汽车的牵引力F与汽车速度v的关系图像，已知整个过程中汽车所受的阻力恒为F2，汽车达到额定功率后功率就保持不变，图像中F1未知。则下列说法正确的是（ ）
A. 汽车在加速阶段的加速度保持不变
B.
C. 汽车的速度为时，汽车的加速度为
D. 在的过程中，汽车的平均速度为
【答案】BC
【解析】
A．的过程中，汽车的牵引力保持不变，则该过程中汽车做匀加速直线运动，在的过程中，汽车的牵引力逐渐减小，则汽车的合力逐渐减小，加速度逐渐减小，当牵引力等于F2时，汽车的加速度为零，速度达到最大值，故A错误；
B．在的过程中，汽车的功率保持不变，则有
解得
故B正确；
C．汽车的速度为时，汽车的牵引力为
由牛顿第二定律得
解得
故C正确；
D．在的过程中，汽车做加速度减小的加速运动，其速度—时间图像如图所示
显然该过程中汽车的平均速度满足
故D错误。
故选BC。
II卷（共60分）
三、实验题（共2小题，共12分）
9. 某实验小组用如图所示装置验证牛顿第二定律，水平轨道上安装两个光电门，两个光电门中心距离为L，小车上的挡光板宽度为d，小车上装有力的传感器，小车和力的传感器总质量为M，细线一端与力传感器连接，另一端跨过滑轮挂上物块。实验时，保持轨道水平，当物块质量为m时，小车恰好匀速运动。
（1）该实验过程中，__________（填“不需要”或“需要”）物块质量远小于车的质量；
（2）某次实验测得小车通过光电门1、2时，挡光时间分别为t1和t2，计算出小车的加速度a=___________
（3）保持M不变，改变物块质量，得到多组力的传感器示数F，通过计算求得各组加速度，描出a-F图像，下列图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】（1）不需要（2）（3）A
【解析】
【小问1】
由于实验中已经给出力传感器可以直接得到拉力的大小无需满足物块质量远小于车的质量。
【小问2】
通过光电门1的速度为
通过光电门2的速度为
根据
解得
【小问3】
当物块质量为m时，小车恰好匀速运动可得此时拉力为
此时拉力与阻力大小相等即
改变物块质量根据牛顿第二定律可知
整理为
根据函数关系可知图像应为直线且在F轴上有截距。
故选A。
10. 一同学利用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。一长木板被铁架台竖直固定，其上固定一张白纸。甲、乙两个力传感器分别固定在木板上的A、B两点，A、B两点可在木板上移动。
（1）如图（a）所示，将质量未知的重物用细绳竖直悬挂在力传感器甲上，重物静止时，记录力传感器甲的示数F1；
（2）如图（b）所示，三根细绳通过结点O连接在一起，另一端分别与力传感器或重物相连，调节A、B两点的位置，重物静止时，记录结点O的位置、竖直细绳方向、甲、乙力传感器的示数F2、F3和连接甲、乙力传感器细绳的_________；
（3）在O点根据F1、F2、F3的大小和方向作力的图示；
（4）改变A、B两点的位置重复步骤（2）、（3），此过程_________（填“需要”或“不需要”）保持结点O位置不变；
（5）初始时三根细绳互成120°，若保持结点O的位置和连接甲、乙力传感器的两细绳间的夹角∠AOB不变，当A、B绕O点逆时针缓慢转动60°的过程中，力传感器乙的示数会_________。
A．一直增大 B．先增大后减小
C．一直减小 D．先减小后增大
【答案】 ①. 方向 ②. 不需要 ③. B
【解析】
（2）[1]该题目的为验证“力的平行四边形定则”所以不仅需要力的大小，还需要力的方向，所以需要记录连接甲、乙力传感器细绳的方向。
（4）[2]A、B两点的位置重复步骤（2）、（3）的过程中可以改变O点的位置，不需要保持不变；
（5）初始时三个力有如下关系，当A、B绕O点逆时针缓慢转动60°过程中，根据矢量三角形（或辅助圆）可知F3先增大，后减小。故B正确。
四、计算题（共3小题，11题14分，12题16分，13题18分，共48分）
11. 如图所示，M和N为平行金属板，质量为m，电荷量为q的带电粒子从M由静止开始被两板间的电场加速后，从N上的小孔穿出，以速度v由C点射入圆形匀强磁场区域，经D点穿出磁场，CD为圆形区域的直径。已知磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外，粒子速度方向与磁场方向垂直，重力略不计。
（1）判断粒子的电性，并求M、N间的电压U；
（2）求粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径r；
（3）若粒子的轨道半径与磁场区域的直径相等，求粒子在磁场中运动的时间t。
【答案】（1）正电，；（2）；（3）
【解析】
（1）带电粒子在磁场中运动，根据左手定则可知粒子带正电。粒子在电场中运动由动能定理可知
解得
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，所受洛伦兹力提供向心力，有
解得
（3）设粒子运动轨道圆弧对应的圆心角为，如图
依题意粒子的轨道半径与磁场区域的直径相等，由几何关系，得
设粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为T，有
带电粒子在磁场中运动的时间
联立各式解得
12. 如图所示，间距为的水平导轨右端接有的定值电阻。虚线与导轨垂直，其左侧有方向竖直向上、大小为的匀强磁场。一质量的金属棒垂直于导轨放置在距右侧处，一重物通过绕过轻质定滑轮的绝缘轻绳与金属棒连接。时，将金属棒由静止释放，在时，金属棒恰好经过边界进入磁场。已知导轨足够长，不计导轨与金属棒电阻，金属棒始终垂直导轨且与导轨接触良好，重物始终未落地，重力加速度g取，不计一切摩擦，求：
（1）金属棒进入磁场前的加速度大小及重物的质量；
（2）金属棒刚进入磁场时，电阻的热功率P；
（3）金属棒匀速运动时的速度v。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】
（1）时间内，根据运动学公式得
解得
对重物及金属棒整体分析，根据牛顿第二定律得
解得
（2）时刻，金属棒速度
金属棒刚进入磁场产生的电动势为
感应电流为
电阻的热功率为
（3）金属棒匀速运动时，根据平衡条件
又
联立解得
13. 某同学正在参与一种游戏，下图中甲为俯视图，乙为侧视图，图乙中A为可视作质点的煤块，B为一块长为的工程泡沫板（煤块能够在板上留下划迹，且若板上的划痕有重叠时，会出现颜色更深的痕迹）。将A置于B表面，一起放在一足够长的台面上。现对B施加一水平向右、大小变化的力，该力满足（随时间均匀改变）。已知A、B之间的动摩擦因数为，B与台面的动摩擦因数为，质量，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。求：
（1）从开始施加力到泡沫板刚开始运动，经历了多长时间？
（2）当泡沫板上即将出现划痕时，煤块的速度大小是多少？
（3）该游戏获胜的依据是：煤块初始位置可在图甲中虚线上任意摆放，全程不能掉落出板，在板上留下的痕迹越长越好，颜色越深越好。某同学对泡沫板重新施加一个水平向右大小为的恒力，该力作用一段时间后可撤去，为了帮助他成为超级大赢家，请分析求出该力应作用多长时间？煤块初始位置应摆在距左端多远处？
【答案】（1）10s；（2）2.5m/s；（3），3m
【解析】
（1）设经过时间板开始运动，此时
联立解得
（2）设经过时间，煤块与板发生相对运动
对煤块，根据牛顿第二定律
解得
同理对板：
联立解得
，
由（1）可知，煤块和板整体一起运动的时间
对整体：
（3）假设如下情景:初始摆在右端，且相对运动过程中刚好能到达左端，最终又恰好停到右端，即划痕又长又深。设煤块放置的初始位置与板左端的距离为x，外力作用时间为，撤去外力前，板的加速度大小为，煤块加速度大小仍为a
解得
撤去外力后，速度相等之前，板匀减速，加速度大小为，煤块加速度大小仍为a，根据牛顿第二定律
解得
速度相等之后，二者各自匀减速运动，板加速度大小为，煤块加速度大小仍为a
根据牛顿第二定律
解得
设煤块与板速度相等时的速度为，因煤块恰不从左端滑出，也恰好不从右端滑出，有
代入数据解得
设煤块从启动到与板速度相等经历的时间为，因为加速与减速的加速度大小相等，所以速度相等到煤块停止的时间也为
解得
速度相等之前，对板
代入可得
所以
代入解得
假设的情景成立【点睛】