湖南省长沙市长郡中学2023届高三物理上学期第三次月考试卷（Word版附解析）

英才大联考长郡中学2023届高三月考试卷（三）

物理

时量75分钟。满分100分。

第I卷  选择题（共44分）

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共计24分。每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 场是物理学中的重要概念，地球附近就存在重力场。若用定义电场强度的方法来定义“重力场强度”，即地球附近某点的“重力场强度”为放在该点的物体所受的重力G与其质量m的比值。下列说法正确的是（　　）

A. 某点的“重力场强度”的大小与放在该点物体的质量成反比

B. 某点的“重力场强度”的大小与放在该点物体的质量无关

C. 某点的“重力场强度”的大小与放在该点物体的重力成反比

D. 某点的“重力场强度”的大小与放在该点物体的重力成正比

【答案】B

【解析】

【详解】地球附近某点的“重力场强度”为放在该点的物体所受的重力G与其质量m的比值。即该定义方法为比值定义法，即某点的“重力场强度”的大小只与该点的位置决定，与放在该点物体的质量及重力均无关。故选项ACD错误，B正确。

故选B。

2. 如图所示，一辆装满石块的货车在水平道路上运动，货箱中质量为m的石块B受到周围石块对它的作用力为F，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（   ）

A. 货车匀速运动时，F = 0

B. 石块B随货车转弯时，F = mg

C. 货车运动的速度越大，F就越大

D. 货车的加速度越大，F与水平方向的夹角越小

【答案】D

【解析】

【详解】A．货车匀速运动时，有平衡条件有F = mg，A错误；

C．由上述分析可知，当车做匀速直线运动时，始终与重力大小相等，与速度大小无关，C错误；

B．石块B随货车在水平道路上转弯时，由作用力F与重力的合力提供圆周运动的向心力，有

可知作用力F大小大于重力，其大小由转弯速度与圆周运动的半径决定，B错误；

D．货车做加速运动时，令作用力与水平方向夹角为θ，则有

matanθ = mg

可知，货车的加速度越大，F与水平方向的夹角越小，D正确。

故选D。

3. 北京2022年冬奥会跳台滑雪比赛在张家口赛区的国家跳台滑雪中心进行，跳台由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成，如图所示。跳台滑雪运动员在助滑道路段获得速度后从起跳区水平飞出，不计空气阻力，起跳后的飞行路线可以看作是抛物线的一部分，用、E、Ek、P表示运动员在空中运动的速度变化量、机械能、动能、重力的瞬时功率大小，用v0表示从起跳区水平飞出时的速度，用t表示运动员在空中的运动时间，下列图像中可能正确的是（   ）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】A．滑雪运动员从起跳区飞出后做平抛运动，根据速度改变量

可知与时间t成正比，A错误；

B．不计空气阻力，运动员的机械能是守恒的，其机械能与时间的关系图像应是一条平行于t轴的直线，B错误；

C．运动员从水平飞出开始，经过时间t，根据动能定理得

解得此时运动员的动能

据此可知C正确；

D．根据

可知重力的瞬时功率P与t成正比。

D错误。

故选C。

4. 内陆盐矿中开采的氯化钠称为岩盐。如图所示，岩盐晶体结构中相邻的四个离子处在正方形的四个顶点，O点为正方形中心，A、B为两边中点，取无穷远处电势为零，关于这四个离子形成的电场，下列说法错误的是（　　）

A. O点电场强度零

B. A点电势不为零

C. A、B两点电场强度大小相等

D. 将电子从A点移动到B点，电场力不做功

【答案】B

【解析】

【详解】A．两等量正离子在O点的合场强为0，两等量负离子在O点的合场强为0，则四个离子的合场强为0，故A正确，不符合题意；

B．由于等量异种电荷的连线的中垂线为等势线，则A、O、B都在同一等势线上各点电势相同，都为0，故B错误，符合题意；

C．A、B两点电场强度大小相等，方向相反，故C正确，不符合题意；

D．沿等势线移动电荷，电场力不做功，故D正确，不符合题意。

故选B

5. A、B两辆列车在能见度很低的雾天里在同一轨道上同向行驶，A车在前，速度，B车在后，速度，当B车发现A车时就立刻刹车。已知B车在进行刹车测试时发现，若车以30m/s的速度行驶时，刹车后至少要前进1800m才能停下，假设B车刹车过程中加速度恒定。为保证两辆列车不相撞，则能见度至少要达到（   ）

A. 800m B. 1000m C. 1200m D. 1600m

【答案】A

【解析】

【详解】对B车，由运动学公式有

解得

作出A、B两车运动过程中的速度—时间图像如图所示

图中图线的交点的横坐标即为两车速度相等的时刻，有

当两车速度相等时相距最近，此时两车不相撞，则以后不会相撞，由图像与坐标轴围成的面积表示位移可知，图像中阴影三角形的面积为能见度的最小值，即

故选A。

6. 如图所示，有两个相互垂直且等高的水平传送带M和N，传送带M、N做匀速直线运动的速度大小分别为0.6m/s、0.8m/s，方向均已在图中标出，一小煤块（视为质点）离开传送带M前已经与传送带M的速度相同，并平稳地传送到传送带N上。小煤块的质量为1kg，与传送带N的动摩擦因数为0.2，取重力加速度大小，传送带N的宽度足够大。下列说法正确的是（　　）

A. 小煤块传送到传送带N前的瞬间，相对传送带N的速度大小为1.4m/s

B. 小煤块传送到传送带N上后，经1s与传送带N保持相对静止

C. 小煤块在传送带N上滑动的划痕是直线，其长度为0.25m

D. 小煤块在传送带N上滑动的过程中，因摩擦产生的热量为1J

【答案】C

【解析】

【详解】A．小煤块传送到传送带N前的瞬间，相对传送带N的速度大小

选项A错误；

B．小煤块在传送带N上滑动的过程中，其所受滑动摩擦力大小

方向如图所示。

小煤块相对传送带N做匀减速直线运动，其加速度大小

从小煤块滑上传送带N到小煤块与传送带N保持相对静止的时间

选项B错误；

C．设小煤块在传送带N上滑动的划痕的长度为x，根据匀变速直线运动的规律有

解得

选项C正确：

D．小煤块在传送带N上滑动的过程中，因摩擦产生的热量

选项D错误。

故选C。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7. 如图为自行车气嘴灯及其结构图，弹簧一端固定在A端，另一端栓接重物，当车轮高速旋转时，重物由于离心运动拉伸弹簧后才使触点M、N接触，从而接通电路，LED灯就会发光。下列说法正确的是（　　）

A. 安装时A端比B端更靠近气嘴

B. 转速达到一定值后LED灯才会发光

C. 增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光

D. 匀速行驶时，若LED灯转到最低点时能发光，则在最高点时也一定能发光

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】A．要使重物做离心运动，M、N接触，则A端应靠近圆心，因此安装时A端比B端更远离气嘴，A错误；

B．转速越大，所需向心力越大，弹簧拉伸的越长，M、N接触时灯就会发光，B正确；

C．灯在最低点时

解得

因此增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光，C正确；

D．灯在最低点时

灯在最高点时

匀速行驶时，在最低点时弹簧对重物的弹力大于在最高点时对重物的弹力，因此匀速行驶时，若LED灯转到最低点时能发光，则在最高点时不一定能发光，D错误；

故选BC。

8. 2016年2月11日，科学家们宣布“激光干涉引力波平台（LIGO）”探测到由两个黑洞合并所产生的引力波信号，这是在爱因斯坦提出引力波概念后，引力波被首次直接观测到。两个黑洞在合并过程中，由于彼此间强大的吸力作用，会形成短时间的双星系统。在这段时间内，两个星体在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T，星线速度大小为，星线速度大小为，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的倍，两星之间的距离变为原来的倍，则此时双星系统圆周运动的周期和线速度之和是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】两星做圆周运动的周期为T时，有

对星有

，

对星有

，

距离关系有

解得

，

经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的倍，两星之间的距离变为原来的倍后，则有

双星系统圆周运动的周期为

线速度之和为

所以AC正确；BD错误；

故选AC。

9. 在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，各电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列说法正确的是（　　）

A. 不变，不变 B. 变大，变大

C. 变大，不变 D. 变大，不变

【答案】ACD

【解析】

【分析】

【详解】A．由题图电路图可知，U1、U2分别是R1、R2两端的电压，电流表测通过这个电路的总电流，U3是路端电压，由欧姆定律可知

（因R1是定值电阻）

所以A正确；

BC．由闭合电路欧姆定律有

U2=E-I（R1＋r）（因E、R1、r均是定值）

=R2

R2变大，变大，的大小为R1＋r，保持不变，故B错误；C正确；

D．由欧姆定律有

=R1＋R2

因R2变大，则变大，又由于

U3=E-Ir

可知的大小为r，保持不变，故D正确；

故选ACD。

10. 如图所示，竖直平面内固定一半径为R的光滑圆环，圆心为O，O点正上方固定一根竖直的光滑杆。质量为m的小球A套在圆环上，上端固定在杆上的轻质弹簧与质量为m的滑块B拴接一起套在杆上，小球A和滑块B之间再用长为2R的轻杆通过铰链分别连接。当小球A位于圆环最高点时，弹簧处于原长；当小球A位于圆环最右端时，装置能够保持静止。若将小球A置于圆环的最高点并给它一个微小扰动（初速度可视为0），使小球沿环顺时针滑下，到达圆环最右端时小球A的速度（g为重力加速度），已知弹簧性势能，不计一切摩擦，A、B均可视为质点。下列说法正确的是（   ）

A. 此时滑块B的速度

B. 此过程中弹簧对滑块B所做的功

C. 弹簧劲度系数为

D. 小球A滑到圆环最低点时速度大小为

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．小球A从圆环最高点到达圆环最右侧时，两个小球速度方向都向下，如图所示

根据运动的合成与分解可得

则

选项A错误；

B．当球A到达圆环最右端时，因系统平衡，则对两球的系统在竖直方向

F弹=2mg

小球A从最高点到到达圆环的最右端，弹簧的伸长量

则此过程中弹簧的弹力对B做功为

选项B正确；

C．弹簧的劲度系数

选项C正确；

D．小球A滑到圆环最低点时，根据关联速度，此时B球速度为零，则由系统能量守恒

得

选项D正确。

故选BCD。

第II卷  非选择题（共56分）

三、填空题：本题共2小题，共18分。

11. 一根细长均匀、内芯为绝缘材料的金属管线样品，横截面外缘为正方形，如图甲所示，此金属管线样品长约30cm、电阻约10Ω，已知这种金属的电阻率为，因管芯绝缘材料截面形状不规则，无法直接测量其横截面积。请你设计一个测量管芯横截面积S的电学实验方案，现有如下器材可选：

A.毫米刻度尺

B.螺旋测微器

C.电流表A（量程0~400mA，内阻约为1.0Ω）

D.电压表V（量程0~3V，内阻约为6kΩ）

E.滑动变阻器（5Ω，允许通过的最大电流为2A）

F.蓄电池E（电动势为6V，内阻约为0.05Ω）

G.开关一个、带夹子的导线若干

（1）若某次用螺旋测微器测得样品截而外缘正方形边长如图乙所示，则其值为______mm。

（2）要求尽可能测出多组数据，你认为在图丙、丁、戊、己中选择哪个电路图______。

（3）若样品截面外缘正方形边长为a、样品长为L、电流表示数为I、电压表示数为U，则计算内芯横截面积的表达式为S=______。（用相关物理量符号表示）

【答案】    ①. 0.730    ②. 丙    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]由图乙所示螺旋测微器可知，螺旋测微器的读数为

（2）[2]由于电压表内阻远大于金属管线的电阻，电流表应采用外接法；为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压式接法，故选择丙电路图。

（3）[3]根据欧姆定律有

根据电阻定律有

故截面积为

故金属管线内芯截面积的表达式为

12. 2022年6月5日10时44分，神舟十四号飞船搭载航天员陈冬、刘洋和蔡旭哲，成功发射，并与空间站核心舱顺利对接。神舟十四号飞行乘组将首次利用位于问天实验舱的气闸舱实施两到三次出舱活动，并将继续开展天宫课堂。假设刘洋想用如图所示装置验证碰撞中的动量守恒，粗糙导轨水平放置，挡光板宽度为9.0mm，两滑块A、B被弹簧（图中未画出）弹开后，左侧A滑块通过左侧的光电计时器，记录时间为s，右侧B滑块通过右侧的光电计时器，记录时间为0.060s，A、B质量未知。

质量的测量是通过舱壁上打开的一个支架形状的质量测量仪完成的。由牛顿第二定律可知，如果给物体施加一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加速度，就可以求出物体的质量。这就是动力学测量质量的方法。

（1）如图，假如航天员在A、B两滑块中间夹了一个质量不计的压力传感器，现让舱壁支架给B滑块一个恒力F，此时压力传感器示数为。将A、B对换位置，给A施加相同的恒力F，压力传感器示数为。据此可知A、B两滑块的质量之比_______。（用N、表示）

（2）在计算机设定的恒力F作用下，物体由静止开始运动，用测量装置能够测量出支架作用距离x和时间t，从而计算出加速度a=_________（用x、t表示）。这样，我们就能够计算出A滑块的质量=______（用N1、x、t表示）

（3）若测出左侧A滑块质量为100g，A滑块的大小为________kg•m/s，右侧B滑块质量为150g，两滑块质量与速度的乘积的矢量和__________kg•m/s。

（4）对于在天宫二号完成这个实验，下列说法正确的是____________。

A.可以用天平测出A、B物块的质量

B.因导轨粗糙，验证碰撞中的动量守恒，先要平衡摩擦力

C.这个实验可以估算出弹簧的弹性势能

D.两滑块的质量与速度乘积的矢量和式中的、都是速度的大小

【答案】    ①.     ②.     ③.     ④. 0.0225    ⑤. 0    ⑥. C

【解析】

【详解】（1）[1]让舱壁支架给B物块一个恒力F，此时压力传感器示数为N1，满足

将A、B对换位置，给A施加相同的恒力F，压力传感器示数为N2

B两物块的质量之比

（2）[2][3]物体由静止开始运动，用测量装置能够测量出支架作用距离x和时间t，从而计算出加速度

A物体的质量

（3）[4][5]以水平向左为正方向，左侧A滑块的速度为

则

B滑块速度为

则

因与等大、反向，则两滑块质量与速度的乘积的矢量和

（4）[6]A．天空二号中所有以重力为工作原理的都不能工作，所以质量用天平测不出来，A错误；

B．轨道虽然粗糙，因无正压力，所以不受摩擦力，不用平衡，B错误；

C．这个实验系统机械能守恒，可以估算出弹簧弹性势能，C正确；

D．两滑块的质量与速度乘积的矢量和式中的、都是速度，D错误。

故选C。

四、计算题：本题共3小题，其中第13题10分，第14题13分，第15题15分，共38分。写出必要的推理过程，仅有结果不得分。

13. 如图所示，已知电源电动势，内阻，保护电阻。

（1）当电阻箱R读数为多少时，保护电阻消耗的电功率最大，并求这个最大值；

（2）当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率最大，并求这个最大值；

（3）求电源的最大输出功率。

【答案】（1） 0，；（2） ，；（3）

【解析】

【详解】（1）保护电阻消耗的电功率为

因和r是常量，而R是变量，故R最小时，最大

即R=0时

（2）把保护电阻与电源内阻r算在一起，当，即时，电阻箱R消耗的功率最大

（3）电功率公式

当时，P出最大，即时

14. 如图所示，将物块（可视为质点）置于长木板正中间，用水平向右的拉力将木板快速抽出，物块的位移很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验。若物块和木板的质量都为m，物块和木板间、木板与桌面间的动摩擦因数分别为和，重力加速度为g。

（1）当物块相对木板运动时，求木板所受摩擦力的大小；

（2）要使物块即将相对木板运动，求所需拉力F的大小；

（3）小李同学上台演示实验时，先对木板施加2F[F为第（2）小问中的结果]的恒定拉力，让木板从静止开始运动起来。但由于心理紧张，拉力作用一段时间后突然脱手，此后未再干预，物块刚好不掉下木板，已知，，，，试求木板的长度L（两物均未离开桌面）。

【答案】（1）；（2）；（3）6m

【解析】

【详解】（1）当物块相对木板运动时，木板上表面受到摩擦力大小为

方向水平向左，木板下表面受到的摩擦力大小为

方向也是水平向左，故木板受到的总的摩擦力大小为

（2）当物块即将相对木板运动相对运动时，对物块有

对物块和木板构成的整体有

联立得

（3）施加拉力2F时，物块加速度大小为

木板加速度大小为

撤去拉力时，物块、木板速度分别为

撤去拉力时，物块、木板位移分别为

撤出拉力时，由于木板的速度大于物块，因此物块的摩擦力方向不变，故物块的加速度不变，而木板加速度大小变为

此时加速度方向与木板运动方向相反，设再历时t物块与木板共速，则有

解得

从撤去拉力到共速物块、木板位移分别为

共速后此后物块与木板共同做减速运动，直至停止，无相对位移，由于物块刚好不掉下木板，因此从开始到共速整个过程满足

故

15. 匀强电场（只分布在0~之间）的电势随x轴分布如图所示，图中和均为已知量。将带正电的质点A从O点由静止释放。A离开电场足够远后，再将另一带正电的质点B放在O点也由静止释放。当B在电场中运动时，A、B间的相互作用力及相互作用能均为零；B离开电场后，AB间的相互作用视为静电作用。已知A的电荷量为Q，A、B的质量分别为m和，不计重力。

（1）求A在电场中的运动时间t；

（2）若B的电荷量为，求两质点相互作用能的最大值；

（3）为使B与A能取得两次最大相互作用能，求B所带电荷量的最小值。

【答案】（1） ；（2） ；（3）

【解析】

【详解】（1）由牛顿第二定律，A的加速度

A在电场中做匀变速直线运动

解得运动时间

（2）设A、B离开电场的速度分别为、，由动能定理，有：

A、B作用过程，动量、能量均守恒，当A、B共速时，相互作用能最大，有：

联立以上四式可得

（3）考虑A、B在区间的运动，由动量守恒、能量守恒，且在初态和末态均无相互作用，有

得

当，且时，符合题目要求，联立解得