2024-2025学年湖北省随州市广水市第二高级中学高三（上）月考物理试卷（9月）（含解析）

2024-2025学年湖北省随州市广水市第二高级中学高三（上）月考
物理试卷（9月）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.汽车中的系统是汽车制动时，自动控制制动器的刹车系统，能防止车轮抱死，可以减小刹车距离，增强刹车效果。实验小组通过实验，研究有系统和无系统两种情况下的匀减速制动距离，测试的初速度均为。根据图中的图线及数据，可以推断出两种情况下汽车刹车的加速度大小之比：等于：( )
A. ：
B. ：
C. ：
D. ：
2.如图所示，质量为、中空为半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上，光滑凹槽内有一质量为的小铁球，现用一水平向右的推力推动凹槽，小铁球与光滑凹槽相对静止时，凹槽圆心和小铁球的连线与竖直方向成角重力加速度为，则下列说法正确的是( )
A. 小铁球受到的合外力方向水平向左 B. 凹槽对小铁球的支持力为
C. 系统的加速度为 D. 推力
3.风力发电机是由风力带动叶片转动，叶片再带动转子磁极转动，使定子线圈，不计电阻中产生电流，实现风能向电能的转化．若叶片长为，设定的额定风速为，空气的密度为，额定风速下发电机的输出功率为，则风能转化为电能的效率为( )
A. B. C. D.
4.如图所示，传送带在电动机带动下，始终以速度做匀速运动，现将质量为的某物块由静止释放在传送带的左端，设传送带足够长，设物块与传送带间的动摩擦因数为，重力加速度为，对于物块从静止释放到与传送带相对静止这一过程( )
A. 物块做匀速直线运动 B. 所用时间
C. 摩擦产生的热量为 D. 电动机多做的功等于
5.如图所示，虚线下方存在着方向水平向左、范围足够大的匀强电场。为绝缘光滑且固定的四分之一圆弧轨道，轨道半径为，为圆心，位于点正下方。一质量为、电荷量为的带正电小球，以初速度竖直向下从点沿切线进入四分之一圆弧轨道内侧，沿轨道运动到处以速度射出。已知重力加速度为，电场强度大小为，，空气阻力不计，下列说法正确的是( )
A. 从到过程中，小球的机械能先增大后减小
B. 从到过程中，小球对轨道的压力先减小后增大
C. 在、两点的速度大小满足
D. 从点抛出后，小球速度的最小值为
6.用电流表内阻约和电压表内阻约测量电阻的阻匠。某次按照如图所示电路的测量情况：电流表的示数是，电压表的示数是。正确的说法是( )
A. 电阻的值为
B. 电阻的值略大于
C. 电阻的值略小于
D. 如果采用电流表外接法测量，结果更加精确
7.如图所示，质量为、电阻为、长为的导体棒，通过两根长均为、质量不计的导电细杆连在等高的两固定点上，固定点间距也为。细杆通过开关可与直流电源或理想二极管串接。在导体棒所在空间存在磁感应强度方向竖直向上、大小为的匀强磁场，不计空气阻力和其它电阻。开关接，当导体棒静止时，细杆与竖直方向的夹角固定点；然后开关接，棒从右侧开始运动完成一次振动的过程中( )
A. 电源电动势
B. 棒消耗的焦耳热
C. 从左向右运动时，最大摆角小于
D. 棒两次过最低点时感应电动势大小相等
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图所示，三颗质量均为的星位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为，忽略其他星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心做匀速圆周运动，万有引力量为，则( )
A. 每颗星做圆周运动的线速度为
B. 每颗星做圆周运动的角速度为
C. 每颗星做圆周运动的周期为
D. 每颗星做圆周运动的加速度与三星的质量无关
9.一带负电的粒子只在电场力作用下沿轴正方向运动，其电势能随位移变化的关系如图所示，其中段是对称的曲线，段是直线，则下列说法正确的是( )
A. 处电场强度为零
B. 、、处电势、、的关系为
C. 粒子在段速度随均匀减小
D. 段是匀强电场
10.如图所示，某同学为探究带电粒子“约束”问题。构想了向里的匀强磁场区域，磁感应强度为，边界分别是半径为和的同心圆，为圆心，为磁场内在圆弧上的点且。若有一粒子源垂直磁场方向在纸面内的发射出比荷为的带负电粒子，速度连续分布且无相互作用，不计其重力，。对粒子源的位置和被约束相关量的说法正确的是( )
A. 在时，被磁场约束的粒子速度最大值
B. 在时，被磁场约束的粒子速度最大值
C. 在时，被磁场约束的粒子每次经过磁场时间最大值
D. 在时，被磁场约束的粒子速度最大值
二、综合题：本大题共5小题，共54分。
11.（6分）实验小组在探究“加速度与物体的受力、物体质量的关系”时，用图甲所示的装置让滑块做匀加速直线运动来进行。

实验前，接通气源后，在导轨上轻放滑块，轻推一下滑块，使其从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门的时间大于通过光电门的时间。为使导轨水平，可调节旋钮使轨道右端___________选填“升高”或“降低”一些。
现用游标卡尺测量遮光条宽度。测量结果如图乙所示，则___________。 实验时，由气垫导轨侧面的刻度尺测出光电门、之间的距离为，游标卡尺测量遮光条宽度为由计时器分别读出遮光片通过光电门、的时间分别为、，则滑块的加速度___________用、、、来表示。
12.（8分）如图所示，静止放置在光滑水平面上的、、三个滑块，滑块、间通过一轻弹簧相连，滑块左侧紧靠一固定挡板，某时刻给滑块施加一个水平冲量使其以初速度水平向左运动，滑块撞上滑块的瞬间二者粘在一起共同向左运动，弹簧被压缩至最短的瞬间具有的弹性势能为，此时撤掉固定挡板，之后弹簧弹开释放势能，已知滑块、、的质量分别为，，取，求：
滑块的初速度的大小；
当弹簧弹开至恢复到原长的瞬时，滑块、的速度大小；
从滑块压缩弹簧至弹簧恢复到原长的过程中，弹簧对滑块整体的冲量．
13.（12分）如图，水平轨道、分别与高为、倾角的斜面轨道两端平滑连接，质量为的小物块静止在水平轨道上，质量大于的小物块位于的左侧，的初动能为为重力加速度大小，初速度方向向右；与发生碰撞后，沿斜面上滑高度后返回，在水平轨道上与再次发生碰撞，所有轨道均是光滑的，每次碰撞均为弹性碰撞。
求的质量；
求第次碰撞后沿斜面上滑到点时的速度大小；
为保证第次碰撞能在水平轨道上发生，求初始时离斜面底端的最小距离。
14.（12分）为测量电阻的阻值，某同学设计了如图所示的电路图，是标准电流表，和分别是滑动变阻器和电阻箱，和分别是单刀双掷开关和单刀开关，是电池。完成下列实验步骤中的填空：
将拨向接点，接通，调节，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时电流表的读数；
然后将拨向接点，保持不变，调节，使_______，记下此时的读数；
某次读数如图所示，则读数为__________，多次重复上述过程，计算读数的平均值，此即为电阻的测量值；
写出一条你认为存在误差的原因_______________________。
15.（16分）如图所示，水平放置的平行金属板、间加直流电压，板正上方有“”字型足够长的绝缘弹性挡板．在挡板间加垂直纸面的交变磁场，磁感应强度随时间变化如图，垂直纸面向里为磁场正方向，其中，未知．现有一比荷为、不计重力的带正电粒子从点静止释放，时刻，粒子刚好从小孔进入上方磁场中，在 时刻粒子第一次撞到左挡板，紧接着在时刻粒子撞到右挡板，然后粒子又从点竖直向下返回平行金属板间．粒子与挡板碰撞前后电量不变，沿板的分速度不变，垂直板的分速度大小不变、方向相反，不计碰撞的时间及磁场变化产生的感应影响．求：
粒子第一次到达点时的速率；
图中的大小；
金属板和间的距离．
答案解析
1.
【解析】有系统时，有
无系统时，有
联立得。
故选A。
2.
【解析】A.小铁球的加速度方向水平向右，根据牛顿第二定律知小铁球受到的合外力方向水平向右，故A错误；
B.对小球进行受力分析，如图，则凹槽对小铁球的支持力为：，故B错误；
C.对小球进行受力分析得：，解得：，所以系统的加速度为：，故C正确；
D.对整体进行受力分析，根据牛顿第二定律得：，故D错误；
故选C。
3.
【解析】建立一个“风柱”模型如图所示，风柱的横截面积为叶片旋转扫出的面积，
经过风柱长度，所形成的风柱体积，
风柱的质量，
根据动能定理，风力在这一段位移做的功，
风柱的功率，
风能转化为电能的效率。
故A正确，BCD错误。
4.
【解析】解：物块由静止释放在传送带上时，传送带会给物块一个向前的摩擦力，促使物块向前做匀加速运动，，解得，故A错误；
B.物块最终和传送带相对静止，即和传动带达到共速，所用时间为，故B正确；
C.期间传送带运动的位移为，则可知克服摩擦力所做的功为，物块获得的动能为，则可得摩擦产生的热量为，解得，故C错误；
D.电动机多做的功转化为物块的动能和系统内能，，，故D错误。
故选：。
物块放上传送带后，由于和传送带有相对滑动，因此受传送带给的摩擦力作用开始匀加速运动直到共速，此过程电动机多做的功即为传送带克服摩擦力做的功，转化为物块的动能和系统内能。
本题借助水平传送带模型，考查学生对功能关系的分析和理解，对学生分析能力有一定要求。
5.
【解析】从到过程中，静电力一直做负功，小球的机械能一直减小，故A错误；
B.设等效重力与竖直线的夹角为，则，故为，等效重力方向与竖直方向成角偏左下方，所以从到过程中，小球速度先增大后减小，对轨道的压力先增大后减小，故B错误；
C.点比点更靠近等效最低点，所以 ，故C错误；
D.从到，由动能定理有，解得，之后小球做类斜抛运动，在垂直于等效场方向上的分速度即为最小速度，则，故D正确。
故选D。
6.
【解析】解：、根据欧姆定律可得：，即电阻的值略小于，故C正确，AB错误；
D、因可知采用电流表内接的方法测量比较精确，故D错误；
故选：。
明确电路结构，根据欧姆定律和串并联电路规律求出实际电阻，从而分析误差情况。
本题关键是熟悉安培表内接法与外接法，明确误差来源，知道安培表内接法电阻测量值等于安培表与待测电阻电阻值之和，外接法电阻测量值等于安培表与待测电阻并联的电阻
7.
【解析】A.当开关接时，对导体棒受力分析如图所示
细杆与竖直方向的夹角固定点，则根据几何关系可得
解得
根据欧姆定律
解得
故A错误；
B.假设棒从右侧开始运动完成一次振动的过程中，达到最低点时速度为零，则棒的重力势能减少：，解得：，根据能量守恒定律可知棒消耗的焦耳热，由于棒达到最低点时的速度不为零，则完成一次振动过程中，棒消耗的焦耳热小于，故B错误；
C.根据选项分析可知，导体棒运动过程中，机械能转化为焦耳热，所以从左向右运动时，最大摆角小于 ，故C正确；
D.根据选项分析，导体棒第二次经过最低点时的速度小于第一次经过最低点时的速度，根据
可知棒两次过最低点时感应电动势大小不相等，故D错误。
故选C。
8.
【解析】解：、任意两个星星之间的万有引力，
每一颗星星受到的合力，，由几何关系知：它们的轨道半径
合力提供它们的向心力：
联立，解得：，故A正确；
B、角速度，故B正确；
C、周期，故C正确；
D、任意两个星之间的万有引力，每一颗星受到的合力就是其向心力，
，故向心加速度与三星的质量有关，故D错误。
故选：。
先写出任意两个星星之间的万有引力，求每一颗星星受到的合力，该合力提供它们的向心力。
然后用表达出它们的轨道半径，最后写出用周期和线速度表达的向心力的公式，整理即可的出结果。
解决该题首先要理解模型所提供的情景，然后能够列出合力提供向心力的公式，才能正确解答题目。
9.
【解析】解：、根据电势能与电势的关系：，场强与电势的关系：，得：，由数学知识可知图象切线的斜率等于，处切线斜率为零，则处电场强度为零，故A正确；
B、根据电势能与电势的关系：，粒子带负电，，则知：电势能越大，粒子所在处的电势越低，所以有：故B错误；
、由图看出在段图象切线的斜率不断减小，由上式知场强减小，粒子所受的电场力减小，加速度减小，做非匀变速运动；段图象切线的斜率不断增大，场强增大，粒子所受的电场力增大，做非匀变速运动；段斜率不变，场强不变，即电场强度大小和方向均不变，是匀强电场，粒子所受的电场力不变，做匀变速直线运动；速度随时间均匀变化，不会随均匀减小的；故C错误，D正确。
故选：。
根据电势能与电势的关系：，场强与电势的关系：，结合分析图象斜率与场强的关系，即可求得处的电场强度；根据能量守恒判断速度的变化；由，分析电势的高低。由牛顿第二定律判断加速度的变化，即可分析粒子的运动性质。根据斜率读出场强的变化，由，分析电场力的变化，
解决本题的关键要分析图象斜率的物理意义，判断电势和场强的变化，再根据力学基本规律：牛顿第二定律进行分析电荷的运动情况。
10.
【解析】A.粒子最大运动半径为：，由运动半径，解得：，故A正确；
设粒子运动半径为，如图甲所示
在，，则，解得：，由运动半径，解得：，由，解得：，故B错误，C正确；
D.如图乙所示
在中，，，，，得：，由运动半径，解得：，故D正确。
11.降低；
；

【解析】由题意可知滑块从右向左做加速运动，为了使滑块做匀速运动，应该使轨道右端降低
根据图可知读数为
滑块经过光电门、的速度分别为：；
两个光电门之间的距离为，则根据匀变速直线运动公式可得：
解得：
12.解：滑块撞上滑块的过程中，组成的系统动量守恒，以水平向左为正，根据动量守恒定律得：
弹簧被压缩至最短时，速度为零，根据能量守恒定律得：
解得：
当弹簧弹开至恢复到原长的瞬时，滑块的速度大小为，滑块的大小为，根据动量守恒定律得：
，
根据能量守恒定律得：
解得：
弹簧对滑块整体的冲量，选向右为正方向，由动量定理得：
解得：，冲量方向水平向右
答：滑块的初速度的大小为；
当弹簧弹开至恢复到原长的瞬时，滑块的速度大小为；
从滑块压缩弹簧至弹簧恢复到原长的过程中，弹簧对滑块整体的冲量大小为，冲量方向水平向右．
【解析】滑块撞上滑块的过程中，组成的系统动量守恒列式，弹簧被压缩至最短时，速度为零，根据能量守恒定律列式，联立方程即可求解；
当弹簧弹开至恢复到原长的瞬时，根据动量守恒定律和能量守恒定律列式，联立方程即可求解；
从滑块压缩弹簧至弹簧恢复到原长的过程中，根据动量定理列式求解即可．
本题注意考查了动量守恒定律以及能量守恒定律的直接应用，要求同学们能正确分析物体得运动情况，注意要规定正方向，难度较大，属于难题．
13.解：设的质量为，初速度大小为，第次碰撞后瞬间、的速度分别为、，以向右为正方向，由动能定义、动量守恒定律和机械能守恒定律有
联立可得
第次碰撞前瞬间的速度大小为，方向向左；设碰撞后瞬间、的速度分别、，沿斜面上滑到点时的速度大小为，由动量守恒定律和机械能守恒定律有
联立可得
设初始时离斜面底端的距离为，第次碰撞后运动到斜面底端所需时间为，运动到斜面底端所需时间为，沿斜面运动时加速度的大小为，在斜面上运动所需总时间为，由运动学公式有
由牛顿第二定律有：
由题意
联立上述各式并由题给条件得
即初始时离斜面底端的最小距离为。
答：的质量为；
第次碰撞后沿斜面上滑到点时的速度大小为；
为保证第次碰撞能在水平轨道上发生，求初始时离斜面底端的最小距离。
【解析】根据动量守恒定律、机械能守恒定律列方程，再结合动能定理、动能的计算公式列方程联立求解；
由动量守恒定律和机械能守恒定律列方程联立求解；
设初始时离斜面底端的距离为，由运动学公式、牛顿第二定律联立求解初始时离斜面底端的最小距离。
本题主要是考查了动量守恒定律和机械能守恒定律；对于动量守恒定律，其守恒条件是：系统不受外力作用或某一方向不受外力作用或合外力为零；解答时要首先确定一个正方向，利用碰撞前系统的动量和碰撞后系统的动量相等列方程，再根据机械能守恒定律列方程求解。
14. 电流表 的读数为 电流表灵敏度不够，电阻箱的阻值在一定范围内变化时，不会引起电流表示数变化。
【解析】该实验为替代法测电阻，通过分别连接电阻箱和待测电阻，使得电路电流相同，则此时电阻箱的电阻与待测电阻相同，故第二步应该是使电流表 的读数为 ；
电阻箱的读数为
该实验的误差主要是电流表的灵敏度对实验的影响。在实际测量的过程中，调节电阻箱在一定范围内变化时，电流表上基本看不出电流的变化。
15.解：粒子从板到板过程中，电场力做正功，根据动能定理有

解得粒子第一次到达点时的速率
粒子进入上方后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由得
则得粒子做匀速圆周运动的半径，
使其在整个装置中做周期性的往返运动，运动轨迹如下图所示，
由图易知：
则得

在时间内，粒子做匀速圆周运动周期
在时间内，粒子做匀速圆周运动的周期
由轨迹图可知

粒子在金属板和间往返时间为，有
且满足，，，，
联立可得金属板和间的距离，，，，
答：
粒子第一次到达点时的速率为；
图中的大小为；
金属板和间的距离为，，，，．
【解析】粒子从板到板过程中，电场力做正功，根据动能定理求粒子第一次到达点时的速率；
粒子进入上方后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得到轨迹半径公式画出粒子的运动轨迹，由几何关系得出粒子在和中轨迹半径之比，得到和的关系，从而求出的大小．
由圆周运动的规律得到粒子在磁场中运动的周期，结合轨迹求出粒子在磁场中运动的时间．粒子在金属板和间往返运动，由平均速度与时间的乘积等于位移，求解．
本题考查了带电粒子在组合场中的运动，要粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动，结合半径公式、周期公式进行求解，第三问要抓住周期性，对数学能力要求较高，属于压轴部分，需加强这方面的训练．
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