2024-2025学年湖南师大附中高三（上）第二次月考物理试卷（含答案）

2024-2025学年湖南师大附中高三（上）第二次月考物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.北京时间年月日，在巴黎奥运会游泳男子米混合泳接力决赛中，由徐嘉余、覃海洋、孙佳俊、潘展乐组成的中国队以分秒的成绩夺得金牌，打破了美国队在该项目长达年的垄断。下列说法中正确的是( )
A. 分秒表示时刻
B. 各队中中国队的平均速率最大
C. 潘展乐在加速冲刺过程中惯性增大
D. 研究潘展乐的入水动作时可以将其看成质点
2.如图所示，光滑的凸轮绕轴匀速转动，、是凸轮边缘上的两点，杆被限制在竖直方向移动，杆的下端在点正上方与凸轮边缘接触且被托住。凸轮位于图示位置时，杆正在上升。则( )
A. 凸轮绕轴沿逆时针方向旋转
B. 凸轮上、两点线速度大小相等
C. 凸轮上、两点角速度大小相等
D. 凸轮上、两点向心加速度大小相等
3.如图所示，某同学从点将同一个飞镖可视为质点先后沿着和斜向上两个方向掷出，两次掷出的速度大小均为。飞镖的运动轨迹分别如图中、所示，并分别击中靶心点正下方处的点和靶心。已知点和点在同一水平面上，忽略空气阻力，重力加速度取，下列说法正确的是( )
A. 的距离为
B. 沿轨迹运动的飞镖运动时间比要长
C. 沿轨迹运动的飞镖动量变化量小于
D. 沿轨迹运动的飞镖的初速度方向与水平方向的夹角为
4.光滑水平面上平行放置两根完全相同的软绳，两人分别握住绳的一端，在水平面上沿垂直于绳的方向摆动，形成沿轴正方向传播的两列简谐波。某时刻两列波的波动图像分别如图甲、乙所示，此时两列波分别传到离手和处。下列说法正确的是( )
A. 两列波的周期相等
B. 两列波的波源同时开始振动
C. 两列波的波源起振方向相同
D. 此时图乙所示的波中处质点的加速度方向沿轴负方向
5.如图，质量为，半径为的圆弧槽，置于光滑水平面上。将一可视为质点的滑块从与圆心等高处无初速度地释放，滑块的质量为，且，重力加速度大小为。下列说法正确的是( )
A. 若圆弧面光滑，则圆弧槽与滑块组成的系统动量守恒
B. 若圆弧面光滑，则滑块运动至水平面时速度大小为
C. 若圆弧面粗糙，滑块能运动至水平面，则圆弧槽的位移大小为
D. 若圆弧面粗糙，滑块能运动至水平面，则滑块的位移大小为
6.如图所示，滑块以一定初速度从粗糙斜面体的底端沿向上滑，然后又返回，整个过程中斜面体与地面之间没有相对滑动，那么在滑块向上滑和下滑的两个过程中( )
A. 滑块向上滑动的时间大于向下滑动的时间
B. 斜面体受地面的摩擦力大小改变、方向不变
C. 滑块上滑时地面受到的压力大于滑块下滑时
D. 滑块上滑时地面受到的压力等于滑块下滑时
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.现在人们业余生活都喜欢打气排球，气排球轻，很适合老年人锻炼身体。某退休工人在打气排球时将一质量为的气排球以大小为的初速度竖直向上抛出，落回抛出点时的速度大小为。已知气排球在运动过程中所受空气阻力的大小与其运动速度大小成正比。则下列说法正确的是( )
A. 气排球上升过程中加速度逐渐减小 B. 气排球下降过程中加速度逐渐增大
C. 气排球上升过程中损失的机械能小于 D. 气排球下降过程中损失的机械能小于
8.如图，某侦察卫星在赤道平面内自西向东绕地球做匀速圆周运动，对该卫星监测发现，该卫星离我国北斗三号系统中的地球同步轨道卫星的最近距离为，最远距离为。则下列判断正确的是( )
A. 该侦察卫星的轨道半径为
B. 该侦察卫星的运行周期为
C. 该侦察卫星和某地球同步卫星前后两次相距最近的时间间隔为
D. 该侦察卫星与地心连线和地球同步卫星与地心连线在相等时间内扫过的面积之比为
9.如图，光滑的细杆固定放置，与水平方向的夹角为，质量均为的小球与物块通过轻质细线连接，细线跨过天花板上的两个轻质定滑轮。小球套在细杆上从某处由静止开始上滑，细线一直处于伸直状态，当
小球运动到点时，速度沿着杆斜向上大小为，细线与细杆之间的夹角为，当小球运动到点时，细线与细杆垂直。已知、两点之间的距离为，重力加速度大小为，小球与物块均视为质点总在同一竖直平面内运动，，，下列说法正确的是( )
A. 当小球在点时，物块的速度大小为
B. 当小球运动到点时，物块的速度达到最大值
C. 小球从点运动到点，系统总重力势能的增加量为
D. 当小球运动到点时，速度的大小为
10.如图甲所示的“笑脸弹簧小人”由头部、弹簧及底部组成，将弹簧小人静置于桌面上，轻压头部后静止释放，小人不停上下振动，非常有趣。可将其抽象成如图乙所示的模型，头部质量为，弹簧质量不计，劲度系数为，底部质量为。已知当弹簧形变量为时，其弹性势能，不计一切摩擦和空气阻力，重力加速度为，弹簧始终在弹性限度内，则下列判断中正确的是( )
A. 将弹簧小人静置于桌面上，轻压头部后静止释放，底部不离开桌面，下压最大距离为
B. 将弹簧小人静置于桌面上，轻压头部后静止释放，底部不离开桌面压力做功最大值为
C. 若弹簧小人在振动过程中底部恰好不离开桌面，则弹簧的最大弹性势能为
D. 若刚释放时头部的加速度大小为，则小人在运动过程中头部的最大速度为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某实验小组的同学利用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律，调节气垫导轨的充气源，轻推滑块使其能在气垫导轨上做匀速直线运动；然后将固定有遮光条的滑块在倾斜轨道上由静止释放，经过气垫导轨左侧的光电门后与滑块发生碰撞，并粘合在一起，最终通过光电门。已知滑块、的质量分别为、。请回答下列问题。
用螺旋测微器测量遮光条的宽度如图乙所示，则宽度 ______。
如果滑块经过光电门、光电门时，遮光条的挡光时间分别为、。若碰撞过程，系统的动量守恒，则关系式 ______成立；该碰撞过程损失的机械能与初动能之比为 ______。用测量的物理量表示
12.小明利用如图甲所示的电路进行了电流表的改装，改装后的电流表有两个量程，分别为、，其中表头的满偏电流、内阻。
电路图甲中，定值电阻 ______、定值电阻 ______。结果请均保留位有效数字
现将改装后的量程为的电流表的接线柱接入电路，且用表示，然后设计了如图乙所示的电路，测量了某蓄电池的电动势和内阻，其中当电阻箱的阻值为时、表头的示数为，当电阻箱的阻值为时，表头的示数为，则该蓄电池的电动势 ______、内阻 ______。结果请均保留位小数
小明为了对改装后量程为的电流表进行校对，设计的电路如图丙所示，电路中选用了中的蓄电池作为电源，其中电路中标准电流表的量程为、内阻为，校对时标准电流表的示数调节范围从，则电路中定值电阻，滑动变阻器应选最大阻值为______的。填字母
A.
B.
C.
D.
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图所示，热气球由球囊、吊篮和加热装置三部分构成，加热装置固定在吊篮上，用根对称分布的轻绳拴住并与球囊相连，轻绳与竖直方向夹角均为，热气球被锁定在地面上，现缓慢加热球内空气使其密度不断减小。当加热至某温度时，热气球受到竖直向上大小为的浮力，球内气体总质量为，此时解除热气球锁定。若球囊质量为，吊篮和加热装置总质量为，重力加速度大小取，，。求：
解除锁定瞬间每根绳子的拉力大小；
解除锁定后时有个金属零件从吊篮底部脱落，零件脱落后经过多少时间落地忽略零件的空气阻力。
14.如图，长为的轻绳一端固定在点，另一端连接质量为的小球。起始时小球位于点正上方的点，绳子恰好伸直，给小球一向左的水平初速度，当小球运动到最低点时恰好与位于光滑水平面上的小球发生弹性碰撞，的质量为，碰撞时间极短，碰撞后小球恰好能到达右侧光滑半圆形轨道的最高点，图中点、半圆圆心和点在同一竖直线上。已知重力加速度取，不计空气阻力。求：
小球与小球碰撞前瞬间绳子拉力大小；
右侧光滑半圆形轨道半径的大小。
15.如图所示，小滑块、质量分别为和，滑块在半径为的四分之一光滑圆弧最高点处，滑块置于粗糙水平轨道端点处，、间距为。点正下方处固定一劲度系数为的轻弹簧，弹簧右端固定一质量为的滑块，置于光滑水平面上。静止释放滑块，与发生弹性碰撞后恰好静止于点。滑块被碰后做平抛运动的同时给滑块一个向右的初速度，滑块与运动中的在平衡位置相碰后竖直向上运动至与等高的点。已知所有的碰撞时间极短，质量为的弹簧振子振动周期为，重力加速度为，求：
滑块与水平面间的动摩擦因数；
点与滑块的高度差；
滑块与第二次碰撞后弹簧振子的振幅。
参考答案
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13.解：对热气球的整体受力分析，由牛顿第二定律可得：
其中：
解得：
设每根绳子拉力为，则对吊篮和加热装置由牛顿第二定律得：
其中：
解得：；
设零件脱落时离地的高度为，根据位移时间关系可得：
脱落零件的速度为，则：，其中
设经时间落地，设竖直向上为正方向，根据位移时间关系可得：
代入数据解得：。
答：解除锁定瞬间每根绳子的拉力大小为；
解除锁定后时有个金属零件从吊篮底部脱落，零件脱落后经过落地。
14.解：由题意可得：，说明小球抛出后不会做圆周运动，而是做平抛运动。
设经时间绳子恰好绷直，平抛运动的水平方向和竖直方向的位移大小分别为和，如图所示：
由平抛运动规律可得：，
由几何关系得：
解得：，，
因，故绳子绷直时恰好处于水平状态，如图所示：
绳子绷直后水平分速度将减为，竖直分速度为，设运动到点时速度为，则有：
解得：
根据动能定理得：
解得：
小球与小球碰撞前瞬间，对小球由牛顿第二定律得：
解得：
设小球被撞后速度为，碰后的速度为，以向右为正方向，由动量守恒定律与机械能守恒定律得：
解得：
设小球运动到点时速度大小为，小球恰好能到达点，根据牛顿第二定律得：
小球由点运动到点的过程，根据动能定理得：
解得：
答：小球与小球碰撞前瞬间绳子拉力大小为；
右侧光滑半圆形轨道半径的大小为。
15.解：设滑块与碰前速度为，由动能定理
碰后两者速度分别为和，由于弹性碰撞，规定水平向右的方向为正方向，则根据动量守恒定律和机械能守恒定律有
解得
，
碰后滑块恰滑动后能静止在点，滑块只能从点向左匀减速运动至，由动能定理得
联立以上各式得
，
滑块与振子在平衡位置相碰，由于，滑块只能与向左运动的相碰才能碰后竖直向上运动，则碰前运动时间满足
所求高度为
解得
滑块与碰撞过程水平方向动量守恒，规定水平向右的方向为正方向，第次碰撞后的速度设为，则
代入得
设第一次碰撞过程中滑块与接触时间为，则在时间内滑块与间为滑动摩擦力，因为滑块离开瞬间是相对运动的。滑块从竖直上抛后落下与发生第二次碰撞前运动时间为，滑块运动时间正好在平衡位置向左运动时与滑块相撞。假设第二次碰撞过程中滑块离开前能共速，则
解得
由于第一次碰撞摩擦力对滑块的冲量大小
第二次碰撞摩擦力对滑块的冲量大小
由于
第二次滑动摩擦力作用的时间
则假设成立。滑块离开后，振子的速度为。设所求振幅为
解得
答：滑块与水平面间的动摩擦因数为；
点与滑块的高度差为；
滑块与第二次碰撞后弹簧振子的振幅为。
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