2024-2025学年海南省海口市琼山中学高三上学期第四次月考物理试题（解析版）

这是一份2024-2025学年海南省海口市琼山中学高三上学期第四次月考物理试题（解析版），共25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。
考试时间：90分钟满分100分
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.“析万物之理，判天地之美”，了解物理规律的发现过程，领略建立物理概念、规律的思想方法，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要，以下关于物理学史与物理研究的思想方法正确的是（ ）
A.在推导v-t图像面积表示位移时用到了极限法
B.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中主要用到了控制变量法
C.卡文迪什应用扭秤实验测出万有引力常量G，体现了理想模型法
D.哥白尼提出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
【答案】B
【解析】
【详解】A．在推导v-t图像面积表示位移时用到了微元法，故A错误；
B．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中需要在保持小车质量不变的情况下，不断改变小桶内砝码的质量，主要用到了控制变量法，故B正确；
C．卡文迪什利用扭秤实验测出万有引力常量G，体现了放大思想，故C错误；
D．开普勒提出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，故D错误。
故选B。
2.某物体在5个共点力作用下处于平衡状态，若将其中一个力F的方向沿顺时针方向转过90°，但其大小保持不变，其余4个力的大小和方向均保持不变，此时物体受到的合力的大小为（ ）
A.0B.FC.2FD.
【答案】D
【解析】
【详解】由于物体处于平衡状态，所以其余4个力的合力与方向偏转之前的力F等大反向；当力F沿顺时针方向转过90°后，就与其余4个力的合力大小相等、相互垂直，则物体受到的合力大小为
故选D。
3.如图所示，物块A、B间用轻质弹簧相连，物块A、B质量均为，系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出的瞬间，物块A、B的加速度大小分别为，重力加速度为，则有（ ）
A.B.
C.D.
【答案】D
【解析】
【详解】开始时，弹簧对A、B的弹力大小均为mg，抽出木板的瞬间，弹簧弹力不会发生突变，则A此时所受合力仍为零，加速度为零。B所受合力大小为2mg，则加速度大小为2g，故选D。
4.2024年6月25日，嫦娥六号返回器准确着陆于内蒙古四子王旗预定区域，工作正常，实现世界首次月球背面采样返回。据中国探月工程总设计师吴伟仁院士介绍：我国航天员有望在十年内登上月球。如果将来宇航员在月球（视为质量分布均匀的球体）表面以大小为的初速度竖直上抛一物体（视为质点），经时间返回手中。已知引力常量为，月球的半径为，则（ ）
A.月球表面的重力加速度为
B.月球的质量为
C.在月球上发射卫星的最小发射速度为
D.月球卫星的最小环绕速度为
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据题意可知，设月球表面的重力加速度为，由运动学规律有
可得，月球表面的重力加速度为
故A错误；
B．由万有引力等于重力有
解得
故B错误；
CD．由万有引力提供向心力有
解得
即在月球上发射卫星的最小发射速度、最大环绕速度为，故C正确，D错误。
故选C。
5.如图甲所示，质量为0.2kg的物块在水平向右的拉力F的作用下从A点静止开始向右运动，F随位移x变化的图像如图乙所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.3，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2，在运动过程中物体的最大速度为（ ）

A.B.C.D.6m/s
【答案】C
【解析】
【详解】物块的最大静摩擦力为
根据图乙可知，当拉力大于最大静摩擦力时，物体向右加速运动，当拉力与最大静摩擦力平衡时，合力为0，物体速度达到最大值，此时物体的位移大小为8m，根据动能定理可得，
解得
故选C。
6.在场强大小为2E的匀强电场中，A、B、C三个点构成等边三角形。在B、C两点各放一个等量的正点电荷，A点的场强刚好为零。若把B点的正电荷换成等量的负点电荷，则A点的场强大小为（ ）
A.B.C.2ED.
【答案】D
【解析】
【详解】根据点电荷的场强公式
可知B、C处所放正电荷在A处的场强大小相等，设为，两电荷的合场强竖直向上，由于A点的场强刚好为零，故匀强电场竖直向下，满足
若把B点的正电荷换成等量的负点电荷，则两电荷的合场强大小为
方向水平向左；与匀强电场叠加后，A点的场强大小为
联立可解得
故选D。
7.如图甲所示，一物块从足够长的固定粗糙斜面底端以某一速度冲上斜面。从初始位置起物块动能Ek随位移x的变化关系如图乙所示，已知物块质量为1kg，斜面倾角为37°，sin37°=0.6，cs37°=0.8，取重力加速度g=10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A.物块与斜面间的动摩擦因数为0.3
B.物块上升的最大高度为5m
C.整个上滑过程物块机械能减少了40J
D.整个上滑过程物块重力势能增加了30J
【答案】D
【解析】
【详解】B．由图乙可知，图像与x轴的交点的横坐标为5，则x的最大值为5m，则物块上升的最大高度为
故B错误；
A．由动能定理可得
解得
故A错误；
C．由于摩擦力做负功，机械能减少，整个上滑过程物块机械能减少量为
故C错误；
D．整个上滑过程物块重力势能增加量为
故D正确。
故选D。
8.如图为正在热销的水上飞行器的商品展示图，装备质量m，三个喷口直径均为d。表演者质量为M，水的密度为ρ，不计浮力等，重力加速度为g，则当他和装备悬浮在空中时，喷水速度v为（ ）
A.B.
C.D.
【答案】A
【解析】
【详解】设一个喷口在∆t时间内喷出的水质量为∆m，水的速度为v，取向上为正，根据动量定理可得，，
联立可得
故选A。
二、多项选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9.一个质点以O点为平衡位置，在A、B间做简谐运动，如图甲所示，它的振动图像如图乙所示，设向右为正方向，下列说法正确的是（ ）
A.该质点的振动方程为
末质点的速度方向向右
C.0.2~0.4s质点做加速运动
D.0.4~0.6s质点在AO之间，回复力沿正方向不断减小
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由图乙知，质点振动的振幅为5cm，周期为0.8s，则
当t=0时，x=5cm，代入上式可得
故该质点的振动方程为
故A正确；
B．由题知向右为正方向，根据振动图像得0.2s末质点经过平衡位置向负方向振动，所以此时速度方向向左，故B错误；
C．0.2~0.4s内质点由平衡位置向负的最大位移处振动，此过程速度的方向与回复力的方向相反，故质点在做减速运动，故C错误；
D．0.4~0.6s内质点在AO之间，回复力沿正方向不断减小，故D正确。
故选AD。
10.如图所示，某健身爱好者手拉着轻绳，在粗糙的水平地面上缓慢地移动，保持轻绳始终平行于地面。为了锻炼自己的臂力和腿部力量，可以在O点悬挂不同的重物C，若健身者缓慢向右移动，则（ ）
A.绳OB拉力变小
B.绳OA拉力变大
C.绳OA、OB拉力的合力不变
D.健身者与地面间的摩擦力变小
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．设OA的拉力为FA，OB的拉力为FB，重物C的质量为m，因O点始终处于平衡状态，根据平衡条件有，
当健身者缓慢向右移动时，θ角变大，则FA变大，FB变大，即绳OA、OB拉力均变大，故A错误，B正确；
C．绳OA、OB拉力的合力一定等于重物C的重力mg，保持不变，故C正确；
D．因为健身者所受到的摩擦力与OB绳拉力大小相等，故健身者与地面间的摩擦力变大，故D错误。
故选BC。
11.如图所示，在光滑水平面上有一小车，小车上固定一竖直杆，总质量为，杆顶系一长为的轻绳，绳另一端系一质量为的小球，绳被水平拉直处于静止状态，将小球由静止释放，重力加速度为，不计空气阻力，已知小球运动过程中，始终未与杆相撞。则下列说法正确的是（ ）
A.小球向左摆动的过程中，小车向右运动
B.小球不能向左摆到原高度
C.小球向左摆到最低点的过程中，小车向右移动的距离为
D.小球摆到最低点的速率为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．小球向左摆动的过程中，根据水平方向动量守恒，由于初动量为零，则小车速度向右，故A正确；
B．小球与车组成系统水平方向动量守恒，当小球向左摆到最高点瞬间，水平方向速度为零，此时小车速度也为零，由系统机械能守恒，可知小球可以向左摆到原高度，故B错误；
C．当小球到达最低点时，设小球向左移动的距离为s1，小车向右移动的距离为s2，根据水平动量守恒有
且有
解得
故C正确；
D．取水平向右为正方向，设当小球到达最低点时速度大小为v1，此时小车的速度大小为v2。则根据动量守恒和能量守恒定律可知，
解得
故D错误。
故选AC。
12.质量m=200kg的小型电动汽车在平直的公路上由静止启动，图像甲表示汽车运动的速度与时间的关系，图像乙表示汽车牵引力的功率与时间的关系。设汽车在运动过程中阻力不变，在18s末汽车的速度恰好达到最大。则下列说法正确的是（ ）
A.汽车受到的阻力200N
B.汽车的最大牵引力为1000N
C.8s~18s过程中汽车牵引力做的功为3.6×103J
D.汽车做变加速运动过程中的位移大小为95.5m
【答案】BD
【解析】
【详解】A．当牵引力等于阻力时，速度达到最大值，则汽车受到的阻力为
故A错误；
B．0~8s内，汽车的牵引力最大，在8s时汽车的牵引力为
故B正确；
C．8s~18s过程中汽车牵引力做的功为
故C错误；
D．汽车做变加速运动过程中，根据动能定理可得
解得汽车做变加速运动过程中的位移大小为
故D正确。
故选BD。
13.如图所示，在倾角为30°的斜面上，轻质弹簧一端连接固定在斜面底端的挡板C上，另一端连接滑块A，一轻细绳通过斜面顶端的定滑轮（质量忽略不计），一端系在物体A上，另一端与小球B相连，细绳与斜面平行，斜面足够长，用手托住球B，此时弹簧刚好处于原长，滑块A刚要沿斜面向上运动。现在由静止释放球B，不计轻绳与滑轮间的摩擦。已知，弹簧的劲度系数，弹簧的弹性势能,滑块A与斜面间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。下列说法中正确的是（ ）
A.释放B球前绳子的拉力为15N
B.滑块A向上滑行时速度最大
C.滑块A向上滑行时最大速度为
D.滑块A向上滑行的最大距离为0.5m
【答案】AD
【解析】
【详解】A．释放B球前对滑块A受力分析可知，沿斜面方向受力为
可知，故A正确；
B．由运动分析可知A物体向上滑行过程中，先向上加速再向上减速。可以判断当加速度为0时速度最大。
此时，对B受力分析可知
对滑块A受力分析可知沿斜面方向
可知，由胡克定律可知，故B错误；
C．当滑块A速度最大时
由动能定理可知
可得，故C错误；
D．当滑块A运动到最高点时速度为0
由动能定理可知
解得，故D正确
故选AD。
三、实验题:本题共2小题,共20分。把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写出演算过程。
14.某实验小组利用单摆测量当地的重力加速度。
（1）关于本实验下列说法正确的是________。
A.实验所用小球的质量要尽量大，体积要尽量小
B.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动
C.测量周期时，应从摆球到达最高点时开始计时
D.为了方便测量，摆长一定的情况下，摆的振幅越大越好
E.为节约时间，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期
（2）该小组用游标卡尺测量小钢球直径，如图所示，读数为__________mm。
（3）用刻度尺测出摆线长为，在测量周期时，若从摆球运动到最低点开始计时且记数为1，到第次经过最低点所用的时间为，则重力加速度的表达式__________。（用字母、、表示）。
【答案】（1）AB （2）18.6
（3）
【解析】
小问1详解】
A．实验过程中，为了减小空气阻力的影响，所用小球的质量要尽量大，体积要尽量小，故A正确；
B．实验时须使摆球在同一竖直面内摆动，不能做成圆锥摆，减少实验误差，故B正确；
CE．测量周期时，从平衡位置开始计时误差较小，需测量30~50次全振动的时间，再求周期，减少误差，故CE错误；
D．当摆球摆角较小时，摆球运动看成简谐运动，则摆长一定的情况下，摆的振幅不能太大，故D错误。
故选AB。
【小问2详解】
由图中可知，该游标卡尺为10分度游标卡尺，第6条线与主尺对齐，故游标卡尺读数为
【小问3详解】
依题意，单摆的摆长为
单摆的周期为
根据单摆的周期公式
联立，解得
15.图甲为“验证机械能守恒定律”的实验装置，图乙是实验中选出的一条纸带，测得连续三点A、B、C到打点计时器打下的第一个点O的距离如图所示，已知连续两点间的时间间隔为0.02s，重物的质量，。
（1）从起点到点的过程中，重物重力势能的减少量等于__________J，重物在B点的速度为__________m/s。（计算结果保留3位有效数字）
（2）通过计算发现，势能减小量总是略大于动能的增加量，其原因是__________。
【答案】（1）①②
（2）存在空气阻力和摩擦阻力等
【解析】
【小问1详解】
[1]从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是
[2]根据匀变速直线运动的推论可得，B点的瞬时速度等于AC段的平均速度，则有
【小问2详解】
实验中发现，势能的减小量总是略大于动能的增加量 ，其原因是存在空气阻力和摩擦阻力等。
16.实验小组用如图甲所示装置来验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒。A、B为两个直径相同的小球，质量分别为、。实验时，接球板水平放置，让入射球A多次从斜轨上E点静止释放，平均落点为；再把被碰小球B静放在水平轨道末端，再将入射小球A，从斜轨上某一位置静止释放，与小球B相撞，并多次重复，分别记录两个小球碰后的平均落点、。
（1）小球质量的关系应满足____（填“大于”“小于”或“等于”）
（2）关于该实验的要求，说法正确的是__________。
A.斜槽末端必须是水平的
B.斜槽轨道必须是光滑的
C.必须测出斜槽末端的高度
D.放上小球B后，A球必须仍从E点释放
（3）图中O点为斜槽末端在接球板上的投影点，实验中测出、、的长度分别为x1、、，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为____________（用x1、、、、表示）。
（4）图乙中，仅改变接球板的放置，把接球板竖放在斜槽末端的右侧，O点为碰前B球球心在接球板上的投影点。使小球A仍从斜槽上E点由静止释放，重复上述操作，在接球板上得到三个落点、、，测出、、长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为___________（用、、、、表示）。
【答案】（1）大于 （2）AD
（3）
（4）
【解析】
【小问1详解】
为了保证实验过程中，入射球A碰撞后不反弹，小球质量的关系应满足大于。
【小问2详解】
A．为了保证小球抛出的初速度处于水平方向，斜槽末端必须是水平的，故A正确；
BD．为了保证每次碰撞前瞬间入射小球的速度相同，每次入射小球必须从同一位置E点静止释放，但斜槽轨道不需要光滑，故B错误；D正确；
C．两小球做平抛运动，下落高度相同，所用时间相同，可以用平抛运动的水平位移代替抛出时的初速度，所以不需要测出斜槽末端的高度，故C错误。
故选AD。
【小问3详解】
小球从斜槽末端飞出后，做平抛运动，竖直方向上，小球下落的高度相等，则小球在空中运动的时间相等，设为t，碰撞前小球A的速度为
碰撞后小球A、小球B速度分别为，
两球碰撞前后的总动量守恒有
整理可得
【小问4详解】
设OB的距离为x，小球做平抛运动，碰撞前小球A有，
联立，解得
碰撞后小球A有，
联立，解得
碰撞后小球B有，
联立，解得
两球碰撞前后总动量守恒
整理，可得
四、计算题:本题共3小题,共36分。把解答写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
17.图甲中的点为某波源的位置，该波源从时刻开始振动，其振动图像如图乙所示，产生的横波在均匀介质中沿轴正方向传播，已知波速。
（1）求该横波的振幅和波长;
（2）求波源在1.5s内通过的路程;
（3）请在图甲中画出时的波动图像。
【答案】（1）4cm，4m
（2）12cm （3）
【解析】
【小问1详解】
由图像得：横波的周期为
波长为
振幅为
【小问2详解】
因
所以波源在1.5s内通过的路程
【小问3详解】
由于
波源的振动方程为
经1.5s，波向前传播3m，开始起振的方向为向上，则波形图如图
18.如图所示，光滑水平台面上放两个相同小物块A、B，右端处与水平传送带理想连接，传送带水平部分长度，沿顺时针方向以恒定速度匀速转动。物块A、B（大小不计，视作质点）与传送带间的动摩擦因数均为，,。开始时A、B静止，A、B间压缩一轻质短弹簧。现解除锁定，弹簧弹开A、B，弹开后B滑上传送带，A掉落到地面上的点，已知水平台面高，点与水平台面间右端间的距离，取。
（1）求物块A脱离弹簧时速度的大小;
（2）求物块B在水平传送带上运动的时间;
（3）传送带的电动机由于传送物块B多消耗的电能;
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知，物块A脱离弹簧后做匀速运动，从点飞出做平抛运动，水平方向上
竖直方向上
联立解得
小问2详解】
弹簧弹开A、B过程中，系统动量守恒，由动量守恒定律有
解得
物块B滑上传送带后，由牛顿第二定律有
解得
假设物块B与传送带共速时未到达传送带右端，则有
解得
假设成立，则有
解得
之后，物块B与传送带一起匀速运动，则有
物块B在水平传送带上运动的时间
【小问3详解】
物块B相对传送带滑动时，产生的热为
物块B增加动能为
则传送带的电动机由于传送物块B多消耗的电能
19.如图甲所示，有一装置由水平轨道BC、竖直台阶CD和足够长的水平直轨道DE组成，表面处处光滑。有一小球用轻绳竖直悬挂在C点的正上方，小球与BC平面相切但无挤压。紧靠台阶右侧停放着一辆小车，车的上表面水平与B点等高且右侧固定一根轻弹簧，弹簧的自由端在Q点，其中PQ段是粗糙的，Q点右侧表面光滑。现有一个滑块以一定的速度滑至C点时与小球发生弹性正碰，然后从小车左端P点滑上小车。碰撞之后小球在竖直平面做圆周运动，轻绳受到的拉力如图乙所示。已知滑块、小球和小车的质量分别为、和，PQ段长度为，轻绳的长度为，滑块、小球均可视为质点，取。求：
（1）滑块与小球碰后瞬间小球和滑块的速度大小；
（2）若，弹簧的最大弹性势能；
（3）要使滑块既能挤压弹簧，又最终没有滑离小车，则滑块与PQ之间的动摩擦因数应在什么范围内？（滑块与弹簧的相互作用始终在弹簧的弹性范围内）
【答案】（1），
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知，碰撞后小球在竖直面内做圆周运动，结合图乙可知，在最高点时，绳子的拉力最小为
由牛顿第二定律有
解得
设滑块与小球碰后瞬间小球和滑块的速度大小分别为、，碰撞后小球由最低点到最高点过程中，由机械能守恒定律有
解得
设滑块与小球碰前，滑块的速度为，滑块与小球碰撞过程中，由动量守恒定律和能量守恒定律有，
解得，
解得，
【小问2详解】
根据题意可知，滑块与小车共速时，弹簧的弹性势能最大，由动量守恒定律有
解得
由能量守恒定律有
代入数据解得
【小问3详解】
滑块与小车组成的系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，滑块最终没有滑离小车，滑块和小车之间必有共同的末速，由动量守恒定律有
若较大，则滑块恰好滑到处，由能量守恒定律有
解得
若较小，则滑块必然挤压弹簧，再被弹簧弹回到之间，设滑块恰好回到小车处，由能量守恒定律有
解得
综上所述。