新疆乌鲁木齐市第八中学2020届高三上学期第一次月考物理试题

乌鲁木齐市八中2020届高三第一次月考物理试卷

一、单项选择题

1.用拉力将一个物体从静止开始拉上一个斜坡。在此过程中，拉力对物体做功为W1，物体克服阻力做的功为W2，物体重力势能的增加量为△EP，动能的增加量为△Ek。下列关系式正确的是（　　）

A.

B.

C.

D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据动能定理，有

物体重力势能的变化量等于克服重力做的功，故

故有

故B正确，ACD错误。

故选B。

2.如图所示，一金属环套在固定的光滑杆上．金属环通过跨过定滑轮的轻绳在外力F作用下，沿杆缓慢上滑，该过程中金属环对杆的作用力为N．则（　　）

A. F一直增大，N先减小后增大

B. F一直在增大，N一直增大

C. F先减小后增大，N一直增大

D. F先减小后增大，N先减小后增大

【答案】A

【解析】

【详解】设环的质量为m,对环进行受力分析如图1,环受到竖直向下的重力,与杆垂直的支持力N、以及沿绳子方向的拉力F; 
当环通过跨过定滑轮的轻绳在外力F作用下,沿杆缓慢上滑时,轻绳与竖直方向的夹角逐渐减小,由图可以知道,N逐渐减小,F逐渐增大;当绳子的方向沿竖直方向时,杆对小环的作用力为0. 
 
当环位于滑轮的右侧时,受力如图2,则环向上运动的过程中拉力F仍然增大,此时杆对环的作用力的方向垂直于杆的方向向下,逐渐增大. 故A对；BCD错；

故选A

【点睛】环在力F的作用下缓慢上滑的过程中,与杆之间的夹角增大;画出受力图,然后根据平衡条件研究绳的拉力变化情况.

3.如图所示，飞镖A、B从同一位置水平掷出，打在镖盘上时与竖直镖盘的夹角分别为60°和30°．不计空气阻力，下列说法中正确的是

A. 飞镖A掷出的初速度比B的小

B. 飞镖A、B在空中飞行的时间相等

C. 飞镖A、B打在镖盘上时的速度大小相等

D. 飞镖A、B在空中飞行时间之比1:3

【答案】C

【解析】

【详解】AB.由于飞镖的运动为平抛运动，飞行时间由竖直高度决定，B飞镖的飞行时间较长，B选项错误；又由于两只飞镖的水平位移相同，故A飞镖的初速度较大，A选项错误；

C.对选项C，证明如下：任取一枚飞镖分析，设抛出点到镖盘的距离为s，飞镖与盘面的夹角为，则 s=vsin·t．而飞行时间 t=，得到s=vsin·=，即v=显然当=45°时v最小vmin=，且当1+2= 90°时飞镖击中镖盘时的速度大小相等，C正确．

D.由于vAy=vcos60°=gtA，vBy=vcos30°=gtB，故，选项D错误．

4.一辆机车的质量为m，额定功率为P，在保持额定功率不变的情况下，机车启动时的ν-t图象如图所示．已知t1时刻的速度为v1，t2时刻的速度为v2，且t1时刻的加速度为t2时刻的加速度的2倍．若机车所受阻力大小恒定，则下列说法正确的是

A. 机车在t1~t2时间内的平均速率小于

B. 机车所受的恒定阻力为

C. 机车能达到的最大速度为

D. 若机车以加速度a匀加速启动，则匀加速运动的时间为

【答案】C

【解析】

【详解】A项：时间内汽车做变加速运动，由图象的“面积”表示位移知，其位移大于匀加速直线运动的位移，则平均速度大于，故A错误；

B项：由题意，设时刻的加速度为a，，，联立解得，故B错误；

C项：机车能达到最大速度时，F=f，P=Fv，故，故C正确；

D项：由题意得：Fv=P，F-f=ma，故，故D错误．

故选C．

5.如图所示，水平面上质量相等的两木块A、B用一轻弹簧相连，整个系统处于静止状态，t=0时刻起用一竖直向上的拉力拉动木块，使A向上做匀加速直线运动，t1时刻弹簧恰好恢复原长，t2时刻木块B恰好要离开水平面．以下说法正确的是（　　）

A. 在0-t2时间内，拉力F与时间t成正比

B. 在0-t2时间内，拉力F与A位移成正比

C. 在0-t2间间内，拉力F做的功等于A的机械能增量

D. 在0-t1时间内，拉力F做的功等于A的动能增量

【答案】C

【解析】

设原来系统静止时弹簧的压缩长度为，当木块A的位移为x时，弹簧的压缩长度为，弹簧的弹力大小为，根据牛顿第二定律得，得到，又，则得到，可见F与x是线性关系，但不成正比，则在时间内，拉力F随木块A的位移均匀增加，由得，F与t不成正比，AB错误；据题时刻弹簧的弹力等于A的重力，时刻弹簧的弹力等于B的重力，而两个物体的重力相等，所以时刻和时刻弹簧的弹力相等，弹性势能相等，根据功能关系可知在间间内，拉力F做的功等于A的机械能增量，C正确；根据动能定理可知：在时间内，拉力F做的功、重力做功与弹力做功之和等于A的动能增量，D错误．

【点睛】对于匀变速直线运动，运用根据牛顿第二定律研究力的大小是常用的思路．分析功能关系时，要注意分析隐含的相等关系，要抓住t=0时刻和时刻弹簧的弹性势能相等进行研究．

二、多项选择题

6.一质量均匀分布的星球，密度为，自转周期为T，引力常量为G。一物块放在星球面，其受到的万有引力为F，星球表面对物块的支持力为，若，则可能等于　　

A F B.  C.  D.

【答案】AB

【解析】

【详解】对物体受力分析，当在赤道上时

又

可计算得出，为最小值。在两极处无向心力，则为最大值。可知AB符合题意，CD不符合题意。

故选AB。

7.某跳伞员在无风的天气做跳伞训练时，从离地面高为H的空中悬停的直升飞机上跳下，然后立即打开降落伞，由于空气阻力（阻力大小与速度成正比）的作用，跳伞员降落的距离后其速度达到最大值，此后开始匀速运动最后到达地面。若加速运动过程中，降落伞克服阻力做的功为W1，运动的时间为t1；匀速运动过程中，降落伞克服阻力做的功为W2，运动的时间为t2，则　　

A. W2>2W1 B. W2<2W1 C. t1>t2 D. t1<t2

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．加速运动过程，由动能定理可得

匀速运动过程，由动能定理可得

则

故A正确，B错误；

CD．如果加速过程是匀加速运动，运动的时间

由于加速过程是加速度减小的加速运动，所以运动时间

匀速运动的时间

可知t1<t2，故C错误，D正确。

故选AD。

8.如图（a），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平．t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4s时撤去外力．细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度v与时间t的关系如图（c）所示．木板与实验台之间的摩擦可以忽略．重力加速度取g=10m/s2．由题给数据可以得出

A. 木板的质量为1kg

B. 2s~4s内，力F的大小为0.4N

C. 0~2s内，力F的大小保持不变

D. 物块与木板之间的动摩擦因数为0.2

【答案】AB

【解析】

【详解】结合两图像可判断出0-2s物块和木板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，此过程力F等于f，故F在此过程中是变力，即C错误；2-5s内木板与物块发生相对滑动，摩擦力转变为滑动摩擦力，由牛顿运动定律，对2-4s和4-5s列运动学方程，可解出质量m为1kg，2-4s内的力F为0.4N，故A、B正确；由于不知道物块的质量，所以无法计算它们之间的动摩擦因数μ,故D错误.

9.如图所示，质量为2m、m的小滑块P、Q，P套固定竖直杆上，Q放在水平地面上。P、Q间通过铰链用长为L的刚性轻杆连接，一轻弹簧左端与Q相连，右端固定在竖直杆上，弹簧水平，当α=30°时，弹簧处于原长。当α=30°时，P由静止释放，下降到最低点时α变为60°，整个运动过程中，P、Q始终在同一竖直平面内，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g。则P下降过程中（　　）

A. P、Q组成的系统机械能守恒

B. 弹簧弹性势能最大值为

C. 竖直杆对P的弹力始终大于弹簧弹力

D. P下降过程中动能达到最大前，Q受到地面支持力小于3mg

【答案】BD

【解析】

【详解】A．根据能量守恒可知，P、Q、弹簧组成的系统机械能守恒，故A错误；

B．根据系统机械能守恒可得

弹簧弹性势能最大值为

故B正确；

C．对Q，水平方向的合力

先做加速运动后做减速运动，所以竖直杆对Q的弹力不一定始终大于弹簧弹力，所以竖直杆对P的弹力不一定始终大于弹簧弹力，故C错误；

D．P下降过程中动能达到最大前，P加速下降，以P、Q为整体，在竖直方向上根据牛顿第二定律有

则有

故D正确。

故选BD。

10.如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，其中，和为等温过程，和为绝热过程。该循环过程中，下列说法正确的是　　

A. 过程中，气体对外界做功，吸热

B. 过程中，气体分子的平均动能减少

C. 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少

D. 过程中，外界对气体做功，气体内能增加

【答案】ABD

【解析】

详解】A．A→B过程中，体积增大，气体对外界做功，温度不变，内能不变，气体吸热，故A正确；

B．B→C过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B正确；

C．C→D过程中，等温压缩，体积变小，分子数密度变大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C错误；

D．D→A过程中，绝热压缩，外界对气体做功，内能增加，故D正确。

故选ABD。

三、实验题

11.(1)一课外实验小组设计了如图甲所示的实验装置，用来探究拉力对小车做功跟小车动能的关系。M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。两光滑滑轮质量均不计，木板上的轻质细线与木板平行，不计空气阻力实验时，一定要进行的操作是______。

A.用天平测出砂和砂桶的质量m

B.用天平测出带滑轮的小车的质量M

C.将长木板右端适当垫高，以平衡摩擦力

D.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器示数

E.为减小误差，实验中一定要砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M

如图为实验中打出的纸带，已知打点频率为f，选取某一个打的点为计数点0，然后每隔4个点选一个计数点，依次记为1、2、3、4、5、6，各计数点到0点的距离分别为、、、、、实验中测出小车的质量M，力传感器显示拉力为F，从计数点1到5的过程中，外力对小车做的功为______，小车动能的变化为______。用本问所给的字母表示

【答案】    (1). BCD    (2).     (3).

【解析】

【详解】(1)[1]

AE．本题拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使小桶（包括砂）的质量远小于车的总质量，故A、E错误；

B．探究拉力对小车做功跟小车动能的关系，需要测出带滑轮的小车的质量M，故B正确；

C．实验时需将长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故C正确；

D．实验时，小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，需记录传感器的示数，故D正确。

故填BCD。

(2)[2] 外力对小车的拉力为2F，根据功的定义知外力对小车做的功为。

[3] 相邻两点时间间隔为

计数点1处的速度

计数点5处的速度

小车动能的变化为

12.“阿特伍德机”是物理学家乔治•阿特伍德在1784年研制的一种验证运动定律的机械．其基本结构如图所示，在跨过定滑轮的轻绳两端系着质量均为M的物块A和B，质量为m的金属片C放置在物块B上（不粘连）.铁架台上固定一圆环，圆环在物块B的正下方．系统静止时，金属片C与圆环间的高度差为h1.

(1)由静止释放物块A、B，当物块B穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上，此后，物块B继续下落．如果忽略一切阻力，物块B穿过圆环后做______直线运动．（填“匀速”“匀减速”或“匀加速”）

(2)如果在实验误差允许的范围内，物块A、B和金属片C组成的系统，在下落h1高度的过程中，金属片C减少的重力势能等于系统增加的动能，即可验证该系统机械能守恒．测得物块B穿过圆环后下落h2高度所用时间为t，当地的重力加速度为g．则该系统机械能守恒的表达式为___________________．

(3)改变静止释放物块A、B的初始位置，重复试验，记录各次的高度差h1，以及物块B穿过圆环后下落相同高度h2所用的时间t，以h1为纵轴，以_____（填“”“”或“”）为横轴，若作出的图线为一条过原点的直线，则说明了系统的机械能守恒．

【答案】    (1). 匀速    (2). mgh1=    (3).

【解析】

【详解】（1）因AB质量相同，则物块B穿过圆环后做匀速直线运动．

（2）由题意可知，系统ABC减小的重力势能转化为系统的增加的动能，即为：mgh+Mgh-Mgh=（2M+m）v2，

即为：mgh1=（2M+m）v2，又v= 

得：mgh1=（2M+m）()2

（3）将mgh1=（2M+m）v2，变形后，则有：

因此以为横轴；由上式可知，作出的图线是一条过原点的直线，直线的斜率：k=．

四、计算题

13.未来“嫦娥五号”落月后，轨道飞行器将作为中继卫星在绕月轨道上做圆周运动，如图所示．设卫星距离月球表面高为h，绕行周期为T，已知月球绕地球公转的周期为T0，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球半径为r，万有引力常量为G.试分别求出：

(1)地球的质量和月球的质量；

(2)中继卫星向地球发送的信号到达地球，最少需要多长时间？(已知光速为c，此问中设h≪r≪R)

【答案】（1）；；（2）

【解析】

【详解】试题分析：（1）根据万有引力定律即可求出中心天体的质量；（2）由万有引力定律求出月球到地球的距离，即卫星到地球的距离；然后由公式：s=ct即可求出时间．

(1)设地球的质量为，月球的质量为，卫星的质量为，地球表面某一个物体的质量为，地球表面的物体受到的地球的吸引力约等于重力，则：，解得

由万有引力定律及卫星的向心力公式知：

解得：

(2)设月球到地球的距离为L，则：解得：

由于，所以卫星到达地面的距离：

中继卫星向地球发送的信号是电磁波，速度与光速相等，即，所以

时间为：

14.如图所示，A、B为两个完全相同的导热气缸，内壁光滑，长均为30 cm，截面积为20 cm2，C是一质量和厚度均可忽略的活塞，D为阀门，开始时阀门关闭，C位于A气缸的最右端．A内有一个大气压的氢气，B内有2个大气压的氧气，阀门打开后，活塞C向左移动，最后达到平衡．设氢气、氧气均为理想气体，连接管道的体积可忽略不计，一个大气压强值p0＝1.0×105 Pa．

求：①活塞C移动的距离及平衡后A中气体的压强；

②若要使活塞C重新回到原来位置，则需对A气缸加热到多少摄氏度？（假设变化前两缸温度为300 K，取0℃为273 K，B缸气体温度保持不变）

【答案】（i）x=10 cm   p=1.5×105 Pa（ii）327 ℃ 

【解析】

（i）由波尔定律：

 对A部分气体：          

 对B部分气体：        

     代入相关值可得：       

（ii）设A缸需加热至T，由气体状态方程：

  对A气体：             

   对B气体：         

联立可得：

所以：               

15.轻质弹簧原长为2l，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为4m的物体由静止释放。当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为l。现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与小球P接触但不连接。AB是长度为5l的水平轨道，B端与直径为2l的光滑半圆管道BCD相切管道的半径略大于小球的半径，半圆的直径BD竖直，如图所示，小球P与AB间的动摩擦因数用外力推动小球P，将弹簧压缩至长度l，然后放开，P开始沿轨道运动，重力加速度大小为g。若P能滑上圆轨道，且仍能沿着圆轨道滑下，求P的质量的取值范围。

【答案】

【解析】

【详解】由能量守恒知，当弹簧竖直放置，弹簧长度为l时的弹性势能为

设P的质量为M。使P能滑上圆轨道，它到达B点时时速度不能小于零，由能量守恒

要使P仍能沿圆轨道滑回，P不能到达圆轨道最高点D。由能量守恒有

解得

故P的质量的取值范围为。

16.竖直平面内，长为的水平传送带AB以顺时针传送，其右下方有固定光滑斜面CD，斜面倾角，顶点C与传送带右端B点竖直方向高度差，下端D点固定一挡板。一轻弹簧下端与挡板相连，上端自然伸长至E点，且C、E相距，现让质量的小物块以的水平速度从A点滑上传送带，小物块传送至B点，物块离开B点后所受空气阻力不计，恰好与斜面无碰撞滑上斜面，弹簧的最大压缩是取重力加速度。求：

(1)传送带与小物块间的动摩擦因数；

(2)由于传送物块电动机对传送带所做的功；

(3)弹簧的最大弹簧性势能。

【答案】(1)0.3；(2) 20J；(3)32.2J

【解析】

【详解】(1)将物块在C点的速度沿水平和竖直方向分解，则

则物块通过B点的速度为

由于，所以物块由A到B一直做匀加速运动。在此过程中，物块的加速度

由

解得

(2)物块由A到B的运动时间

此过程传送带的位移

所以由于传送物块电动机对传送带所做的功

(3)物块到C点时的速度为

对物块，由C点运动到最低点的过程，由能量守恒定律

代入解得弹簧的最大弹簧性势能

17.如图所示，质量m1=1kg的木板静止在倾角为θ=30°足够长的、固定的光滑斜面上，木板下端上表而与半径R=m的固定的光滑圆弧轨道相切圆弧轨道最高点B与圆心O等高。一质量m2=2kg、可视为质点的小滑块以v0=15m/s的初速度从长木板顶端沿木板滑下已知滑块与木板之间的动摩擦因数u=，木板每次撞击圆弧轨道时都会立即停下而不反弹，最终滑未从木板上端滑出，取重力加速度g=10m/s2。求

(1)滑块离开圆弧轨道B点后上升的最大高度；

(2)木板的最小长度；

(3)木板与圆弧轨道第二次碰撞时损失的机械能。

【答案】(1)9.75m；   (2)7.5m；   (3)

【解析】

【详解】(1)由滑块与木板之间的动摩擦因数可知，滑块在木板上匀速下滑，即滑块到达A点时速度大小依然为v0=15m/s，设滑块离开圆弧轨道B点后上升的最大高度为h，则由机械能守恒定律可得

解得

h=9.75m

(2) 由机械能守恒定律可得滑块回到木板底端时速度大小为v0=15m/s，

滑上木板后，木板的加速的为a1，由牛顿第二定律可知

滑块的加速度为a2，由牛顿第二定律可知

设经过t1时间后两者共速，共同速度为v1，由运动学公式可知

该过程中木板走过的位移

滑块走过的位移

之后一起匀减速运动至最高点，若滑块最终未从木板上端滑出，则木板的最小长度

L=x2－x1

联立解得

L=7.5m；

(3) 滑块和木板一起匀减速运动至最高点，然后一起滑下，加速度均为a3，由牛顿第二定律可知

一起匀减速向上运动的位移

木板从最高点再次滑至A点时的速度为v2，由运动学公式可知

滑块第三次、第四次到达A点时的速度大小均为v2，第二次冲上木板，设又经过时间t2两者共速，共同速度为v3，由运动学公式可知

v3=v2－a2t2=a1t2

该过程中木板走过的位移

一起匀减速向上运动的位移

设木板第二次滑至A点时的速度为v4，由运动学公式可知

木板与圆弧轨道第二次碰撞时损失的机械能为

联立各式得