2022-2023学年湖南省长沙市湖南师范大学附属中学高三上学期月考卷物理试题（五）含解析

这是一份2022-2023学年湖南省长沙市湖南师范大学附属中学高三上学期月考卷物理试题（五）含解析，共30页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
  湖南师大附中2023届高三月考试卷（五）物        理一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的）1. 如图所示，有一倾角的斜面，质量为。质量为的物体A静止在上。现用水平力推物体A，在由零逐渐增加至再逐渐减为零的过程中，A和始终保持静止。对此过程下列说法正确的是（　　）A. 地面对的支持力大于B. 对压力的最小值为，最大值为C. 所受摩擦力的最小值为0，最大值为D. 所受摩擦力的最小值为，最大值为【答案】B【解析】【分析】【详解】A．因为 A和始终保持静止，对A、B整体受力分析可知，地面对B的支持力一直等于，故A错误；B．对A受力分析，如下图所示受到重力、支持力、推力和摩擦力作用，垂直于斜面方向有当时，最小，最小值为当时，最大，最大值为由牛顿第三定律知A对B的压力最小值为，最大值为，所以B正确；CD．对A，沿着斜面方向，当即A受到的摩擦力为0，当时，静摩擦力方向沿斜面向上，大小为当时，f最大，为当时，静摩擦力方向向下，则静摩擦力为当时，最大，为综上可知，A所受摩擦力的最小值为0，最大值为故CD错误。故选B。2. 如图所示，OB是竖直线，OA是水平线，B与O的距离为h（可调节），A与O的距离为x（x为定值）。小球在B点以合适的速度水平抛出，每次都能击中水平面上的A点，不计空气阻力，则（　　）A. h越大，小球水平抛出的速度越大 B. h越大，击中A点时速度与竖直方向夹角越大C. h越大，击中A点时重力的瞬时功率越大 D. 当时，击中A点的动能最小【答案】C【解析】【详解】A．根据平抛运动规律联立解得所以h越大，小球水平抛出的速度越小，则A错误；B．根据平抛运动规律联立解得故h越大，则击中A点时速度与竖直方向夹角越小，则B错误；C．根据瞬时功率计算式则h越大，击中A点时重力的瞬时功率越大，所以C正确；D．由机械能守恒定律又由联立可得所以当时，即时，小球击中A点的动能最小，所以D错误。故选C。3. 一辆汽车在水平平直公路上由静止开始启动，汽车的输出功率与速度的关系如图所示，当汽车速度达到后保持功率不变，汽车能达到的最大速度为。已知汽车的质量为m，运动过程中所受阻力恒为f，速度从达到所用时间为t，下列说法正确的是（　　）A. 汽车速度为v0时，加速度为B. 汽车的最大功率为C. 汽车速度从0到的过程中，加速度逐渐减小D. 汽车速度从0到的过程中，位移为【答案】A【解析】【详解】AB．汽车速度为v0时，牵引力为，汽车速度为时，牵引力为，从到汽车功率恒定，则有解得根据牛顿第二定律可知，汽车速度为v0时，加速度为汽车的最大功率为A正确，B错误；C．牵引力功率为结合图像可知，阶段汽车的牵引力恒定，阶段牵引力逐渐减小，根据牛顿第二定律可知，汽车的加速度表示为由此可以判断，阶段汽车加速度恒定，阶段汽车加速度逐渐减小，C错误；D．阶段汽车做匀加速直线运动，位移为阶段汽车的位移为，对汽车运用动能定理可得解得汽车速度从0到过程中，位移为D错误。故选A。4. 如图所示，在P1、P2处各放一个等电荷量正点电荷，O点为P1、P2连线的中点．一带正电的试探电荷从M点由静止出发，沿直线MON运动到N点，M、N关于O点对称．下列各图关于试探电荷速度v、电场强度E、电势φ、电势能Ep的描述正确的是（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】C【解析】【详解】O点的场强为零，从M到N，场强先减小后反向增大，电荷所受的电场力先减小后增大，加速度先减小后增大，v-t图象切线斜率先减小后增大，故AB错误．MO间的电场线方向由M→O，电势逐渐降低，根据φ-x图象切线斜率等于场强，知φ-x图象切线斜率逐渐减小，x=0时φ-x图象切线斜率等于零．根据对称性知C图是正确的．根据对称性知，电荷在关于O点对称的位置电势能相等，图象应关于纵轴对称，故D错误．故选C．【点睛】解决本题时，要求同学们掌握等量同种电荷电场的分布及特点，抓住对称性．对于图象，要注意分析图象斜率的物理意义.5. 输电能耗演示电路如图所示。左侧ab之间正弦交流电电压不变，输电线的电阻r为10Ω。开关S接2时，理想变压器原、副线圈匝数比为1:3，负载R上的功率为10W；开关S接1时，原、副线圈匝数比为2:1，R上的功率也为10W，则负载R的阻值为（　　）A. 15Ω B. 5Ω C. 30Ω D. 10Ω【答案】A【解析】【详解】因为R的功率不变，所以R的电流不变，设R 的电流为I；当开关接2时，原线圈的电流为3I，副线圈电压为IR，原线圈电压为 ，r电压为3Ir，电源电压为开关接1时，原线圈的电流为，副线圈电压为IR，原线圈电压为2IR ，r电压为，电源电压为解得故选A。6. 激光陀螺仪是很多现代导航仪器中的关键部件，广泛应用于民航飞机等交通工具。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，其原理结构比较复杂，我们简化为如图所示模型：由激光器发出的A、B两束激光，经完全对称的两个通道（图中未画出）在光电探测器处相遇，产生干涉条纹。如果整个装置本身具有绕垂直纸面的对称轴转动的角速度，那么沿两个通道的光的路程差就会发生变化，同时光电探测器能检测出干涉条纹的变化，根据此变化就可以测出整个装置的旋转角速度。某次测试，整个装置从静止开始，绕垂直纸面的对称轴，顺时针方向逐渐加速旋转，最后转速稳定，这个过程中光电探测器的中央位置C处检测出光强经过了强弱强弱强的变化过程。根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是（　　）A. A束激光的频率大于B束激光的频率B. 整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐变大C. 整个装置加速转动过程中，C处始终没有出现干涉明条纹D. 整个装置加速转动过程中，两束激光的路程差变化了2个波长【答案】D【解析】【详解】A．由于两束激光出现干涉现象，说明两个光束的频率相等，A错误；B．由于整个装置顺时针方向转动，因此整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐变小，B错误；C．整个装置加速转动过程中，当C处出现强光时就是干涉明条纹，C错误；D．由于C处出现了强弱强弱强的变化，因此两束激光的路程差依次为，因此变化了2个波长，D正确。故选D。二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，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. 中国科学院紫金山天文台于202年7月发现两颗小行星20220S1和20220N1。小行星20220S1预估直径约为230m，小行星20220N1预估直径约为45m。若两小行星在同一平面内绕太阳的运动可视为匀速圆周运动（仅考虑两小行星与太阳之间的引力），测得两小行星之间的距离△r随时间变化的关系如图所示，已知小行星20220S1距太阳的距离大于小行星20220N1距太阳的距离。则关于小行星20220S1和20220N1的说法正确的是（　　）A. 20220N1运动的周期为TB. 半径之比为2：1C. 线速度之比为1：D. 角速度分别为和【答案】BD【解析】【详解】B．因小行星20220S1距太阳的距离大于小行星20220N1距太阳的距离，可设小行星20220S1距太阳的距离为r1，小行星20220N1距太阳的距离为r2。根据图像可知r1-r2=1.5rr1+r2=4.5r联立解得r1=3rr2=1.5r即半径之比为2：1，选项B正确；A．因经过时间T两星再次相距最近，设小行星20220S1与小行星20220N1绕太阳运动的周期分别为T1、T2，则根据开普勒第三定律可知解得选项A错误；CD．根据可得角速度分别为根据v=ωr可得线速度之比为选项C错误D正确。故选BD。8. 如图，电源电动势为E、内阻为r，R是定值电阻，热敏电阻RT的阻值随温度升高而减小，C是水平放置的平行板电容器，电路中的电表均为理想电表。闭合开关S，带电液滴刚好在两板间静止。在温度升高过程中，分别用I、U1、U2和U3表示电流表A、电压表V1、V2和V3的示数，用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3分别表示电流表A、电压表V1、V2和V3示数变化量的绝对值。在温度升高过程中，下列说法正确的是（　　）A. 都保持不变 B. 都保持不变C. 带电液滴将向下加速运动 D. 电源的效率将减小【答案】BCD【解析】【详解】A．由题意可知，，当温度升高时，RT减小，则不变，减小，减小，故A错误；B．根据题意得，，R，r不变，则都保持不变。故B正确；C．RT减小时，其两端电压减小，平行板电容器两端的电压也减小，液滴向下加速运动，故C正确；D．RT减小，则外电阻减小，根据可知，电源的效率减小，故D正确。故选BCD。9. 如图所示，绝缘的水平面上固定有两条平行的光滑金属导轨，导轨电阻不计，两条相同金属棒a、b垂直导轨放置，其右侧矩形区域内存在恒定的匀强磁场，磁场方向竖直向上。现两金属棒a、b分别以初速度和同时沿导轨自由运动，先后进入磁场区域。已知a棒离开磁场区域时b棒已经进入磁场区域，则a棒从进入到离开磁场区域的过程中，电流i随时间t的变化图像可能正确的有（　　）A  B. C.  D. 【答案】A【解析】【详解】AC．a棒以速度2v0先进入磁场切割磁感线产生的感应电流为a棒受安培阻力做变加速直线运动，感应电流也随之减小，安培力随之减小，速度大小的变化率减小，i的变化率减小，即图像的斜率逐渐变小；设当b棒刚进入磁场时a棒减速的速度为，此时的瞬时电流为若，即此时双棒双电源反接，电流为零，不受安培力，两棒均匀速运动离开，图像中无电流的图像，故A正确，C错误；BD．若，即此时双棒双电源的电动势不等要抵消一部分，因b棒的速度大，电流方向以b棒的流向，与原a棒的流向相反，即为负，大小为b棒通电受安培力要减速，a棒受安培力而加速，则电流从小于的值逐渐减小，故BD错误。故选A。10. 如图所示，光滑的水平面上有P、Q两个固定挡板，A、B是两挡板连线的三等分点。A点处有一质量为m2的静止小球，紧贴P挡板的右侧有一质量为m1的等大小球以速度v0向右运动并与m2相碰。小球与小球、小球与挡板间的碰撞均为弹性正碰，两小球均可视为质点。已知两小球之间的第二次碰撞恰好发生在B点处，且，则两小球的质量之比可能为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】BD【解析】【详解】设球1的质量为m1，球2的质量为m2，设初速度方向为正方向，碰后球1的速度大小为，球2的速度大小为，由动量守恒定律可知根据机械能守恒定律可知解得 由于则小球1一定反弹，若碰后球1与挡板碰P后反弹，在B点追上球2，碰后球1的速度大小为，球2的速度大小为，则即由动量守恒定律可知根据机械能守恒定律可知解得即若碰后球1与挡板P碰后反弹后，且球2与挡板Q碰后反弹，两球在B点相遇，则即由动量守恒定律可知根据机械能守恒定律可知解得即故选BD。第Ⅱ卷三、实验题（11题6分，12题9分）11. 在用DIS（数字化信息系统）研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组先使用如图（a）所示的实验装置，重物通过滑轮用细线拉小车，位移传感器（发射器）随小车一起沿倾斜轨道运动，位移传感器（接收器）固定在轨道一端。实验时将重物的重力作为拉力F，改变重物重力重复实验四次，列表记录四组数据：1.02.03.04.02.02.94.05.0(1)在图（c）所示的坐标纸上作出小车加速度a随拉力F变化的图线。（     ）(2)从所得图线分析知，该实验小组在操作过程中不当之处是____________。(3)如果实验时，在小车和重物之间接一不计质量的微型力传感器来测量拉力F，实验装置如图（b）所示，从理论上分析，该实验图线的斜率将_______（选填“变大”“变小”或“不变”）。【答案】    ①.     ②. 轨道倾角过大（或平衡摩擦力过度）    ③. 变大【解析】【详解】(1)[1]根据已知数据，画出小车加速度a和拉力F的关系图形，如图所示：(2)[2]由图像可知，当小车所受拉力为零时，小车的加速度大于零，故轨道的倾角过大，平衡摩擦力过度。(3)[3]设小车和重物的质量分别为M、m，挂重物时知图线的斜率表示系统质量的倒数。用力传感器时，加速度图线的斜率表示小车质量M的倒数可知图线的斜率变大。12. 为了测定一节干电池的电动势和内电阻，现准备了下列器材：①待测干电池E（电动势约1.5 V，内阻约1.0 Ω）②电流表G（满偏电流3.0 mA，内阻为10 Ω）③电流表A（量程0~0.60 A，内阻约为0.1 Ω）④电压表V（量程0~15，内阻约为3000Ω）⑤滑动变阻器R1（0~20 Ω，2 A）⑥ 滑动变阻器R2（0~1000 Ω，1 A）⑦定值电阻R3=990 Ω⑧开关和导线若干(1)为了能尽量准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是____。(2)在图甲所示的方框中画出实验电路原理图，并注明器材代号_________；(3)图乙所示为某同学根据正确的电路图作出的I1﹣I2图线（I1为电流表G的示数，I2为安培表A的示数），由该图线可求出被测干电池的电动势E=__V，内电阻r=__Ω。（结果均保留三位有效数字）【答案】    ①. R1    ②.     ③. 1.45      ④. 0.90【解析】【分析】【详解】(1)[1]电源电动势为1.5V较小，电源内阻较小，为多测几组实验数据，方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器，因此滑动变阻器应选R1。(2)[2]上述器材中虽有电压表但量程较大不可用，但给出了两个电流表，将电流表G与定值电阻R3串联，改装成电压表，用电流表A测电路电流，滑动变阻器R1串联接入电路，实验电路图如图所示(3)[3][4] 根据阻值之间的关系，可忽略电流计分流效果对总电流的影响，根据闭合电路欧姆定律整理可得所以根据图象与纵轴横轴的交点得得到四、解答题（13题11分，14题14分，15题16分）13. 如图所示，导热气缸上端开口，竖直固定在地面上，高度，质量均为A、B两个活塞静止时将气缸容积均分为三等份，A、B之间为真空并压缩一根轻质弹簧，弹性系数，A、B与气缸间无摩擦，大气压。密封气体初始温度，重力加速度g取10m/s2，活塞面积，其厚度忽略不计（1）求最初密封气体的压强为多少？（2）若给电阻丝通电加热密封气体，当活塞B缓慢上升到离气缸底部时，求密封气体的温度为多少？【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）对AB整体得（2）给电阻丝通电加热密封气体，当活塞B缓慢上升，当A和气缸顶部接触前，即活塞B缓慢上升到离气缸底部距离为整体分析可知，这段时间气体的压强不变，则气体发生等压升温的过程：状态1状态2由等压过程有解得之后B继续缓慢上升，B压缩弹簧。对B有解得对封闭气体则14. 如图所示，竖直平面内有相距为L的平行光滑金属轨道ME、NF，MN之间接有电阻R1，EF之间接有电阻R2，已知R1=R2=2R。在PQ上方（包括PQ）及CD下方（包括CD）有水平方向的匀强磁场I和II，磁感应强度大小均为B。现有质量为m、电阻为R的导体棒ab，从轨道上距离PQ一定高度处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与轨道接触良好，两平行轨道足够长。已知导体棒ab下落到PQ位置时速度的大小为v1。不计轨道电阻，重力加速度为g。（1）求导体棒ab下落到PQ位置时导体棒ab中的电流；（2）导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变，求磁场I和II之间的距离h；（3）若导体棒ab刚进入磁场II时与（2）中具有相同的速度，此时施加一竖直向上的恒定外力F的作用，且F=mg。求导体棒ab从进入磁场II到停止运动的过程中，电阻R2上产生的热量及导体棒ab下落的距离。【答案】(1) (2) (3) 【解析】【详解】（1）导体棒ab上产生的电动势闭合导体回路的外电阻回路的总电阻导体棒ab中的电流（2）导体棒ab进入磁场Ⅱ后，电流大小不变，则ab棒运动速度不变，设速度为v2，导体棒受到平衡力导体棒ab中的电流可得：导体棒ab由PQ到CD只受重力作用可得（3）导体棒ab从进入磁场Ⅱ到停止运动的过程中，由动能定理得可得克服安培力做功，实现电能转换。在纯电阻电路中，电能全部以电热的形式呈现。电路中产生的焦耳热为由电路电阻的连接特点，电阻R2上产生的热量为以竖直向下为正方向，导体棒ab从进入磁场Ⅱ到停止运动的过程中，由定量定理得平均电流下落的距离联立可得导体棒ab下落的距离15. 如图所示，固定斜面倾角θ=37°，斜面底端有与斜面垂直的固定挡板P。A与斜面间的摩擦很小可忽略不计，B与斜面之间的动摩擦因数小物体A从斜面顶端无初速释放，运动m后与静止的小物体B发生正碰，碰撞时B与挡板P之间的距离为。已知B物体的质量是A物体的2倍，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，所有碰撞都是弹性碰撞，重力加速度g取10m/s2，，物体A、B均视为质点。求：（1）物体A与物体B第一次碰撞后的速度；（2）物体B第一次与挡板P相碰时A与挡板的距离；（3）物体A与物体B第二次碰撞前瞬间的速度。【答案】（1），；（2）；（3），【解析】【详解】（1）设沿斜面向下为正方向，对A物体有解得A物体下滑未碰撞前的速度设为，则解得设碰撞后A物体的速度为，B物体的速度为，由于是弹性碰撞，则解得（2）物体A与物体B第一次碰撞后，设B的加速度为，则解得因此第一次碰撞后B物体向下做匀速直线运动，设经过时间物体B与挡板P相撞，则第一次碰撞后物体A斜向上做匀减速运动，加速度依然是，则在时间内A的位移为为因此物体A向上匀减速运动到速度为零后，再沿斜面向下匀加速运动到第一次碰撞位置斜向下处，故物体B第一次与挡板P相碰时A与挡板的距离为（3）物体B第一次与挡板P碰撞，由于是弹性碰撞，因此碰撞后速度大小不变，速度改变方向，即设物体B第一次与挡板P碰撞后加速度为，则解得以物体B第一次与挡板P碰撞为零时刻，则物块B的速度表达式为物体B第一次与挡板P碰撞时物块A的速度为因此以物体B第一次与挡板P碰撞为零时刻，物块A的位移表达式为由于物块B的摩擦力等于重力斜向下的分力，因此当物块B斜向上匀减速运动到速度为零后会静止，假设物块B斜向上匀减速运动到速度为零时还未与物块B第二次碰撞，设运动到速度为零的时间为，则则时间内的位移物体B为则时间内物体A的位移为因此假设成立，即物块B斜向上匀减速运动到静止时，物块A与物块B还未第二次碰撞，因此从物体B第一次与挡板P碰撞到物块A与物块B第二次碰撞物块A的位移为设物体B第一次与挡板P碰撞到物块A与物块B第二次碰撞时间为，则解得因此物块A与物块B第二次碰撞前物块A的速度为