2024-2025学年湖南省长沙市周南中学高三（上）月考物理试卷（10月份）（含答案）

2024-2025学年湖南省长沙市周南中学高三（上）月考
物理试卷（10月份）
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.物理学的巨大发展得益于科学家们创造和应用了许多物理学方法，比如比值法、微元法、控制变量法、建立物理模型法等，以下关于物理学研究方法的叙述中正确的是( )
A. 伽利略在研究物体的运动与力的关系时，利用了“理想斜面实验”，由于摩擦力不可能完全消失，所以这个结论只是“理想中”成立，实际上并不成立
B. 根据速度定义式，当时，就可以表示物体在时刻的瞬时速度，该定义应用了控制变量法
C. 在研究匀变速直线运动的图像中，用图线与坐标轴围成的面积代表物体运动过程中的位移，主要是利用了等效原则
D. 在不需要考虑物体本身大小和形状对研究问题的影响时，用质点代替物体属于理想化模型
2.一物块沿直线运动的速度时间图象如图所示，下列说法正确的是( )
A. 内的位移大小为 B. 末与末的速度相同
C. 第内与第内的加速度相同 D. 前的平均速度大小为
3.如图所示，、两篮球从相同高度以相同方向抛出后直接落入篮筐，下列判断正确的是( )
A. A、运动的最大高度相同 B. A、落入篮筐时的速度方向相同
C. 抛出到落入篮筐比的运动时间长 D. 在最高点的速度比在最高点的速度小
4.用轻质弹簧连接的质量均为的、两物体，静止在光滑的水平地面上，弹簧处于原长，的左端靠在竖直墙壁上，现让突然获得一个水平向左的速度，规定水平向左为正方向，下列说法正确的是( )
A. 从弹簧开始压缩到第一次压缩量最大时，墙壁对的冲量为
B. 弹簧从压缩量最大到第一次恢复到原长的过程中，、组成的系统动量守恒
C. 从获得速度到刚要离开墙壁，弹簧对做的功为
D. 从获得速度到刚要离开墙壁，弹簧对的冲量为
5.在空间技术发展过程中，喷气背包曾经作为宇航员舱外活动的主要动力装置，它能让宇航员保持较高的机动性。如图所示，宇航员在距离空间站舱门为的位置与空间站保持相对静止，启动喷气背包，压缩气体通过横截面积为的喷口以速度持续喷出，宇航员到达舱门时的速度为。若宇航员连同整套舱外太空服的质量为，不计喷出气体后宇航员和装备质量的变化，忽略宇航员的速度对喷气速度的影响以及喷气过程中压缩气体密度的变化，则喷出压缩气体的密度为( )
A. B.
C. D.
6.长为，质量为的木块静止在光滑水平面上。质量为的子弹以水平速度射入木块并从中射出。已知从子弹射入到射出木块移动的距离为，则子弹穿过木块所用的时间为( )
A. B.
C. D.
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.一列沿轴传播的简谐横波，从某时刻开始，介质中位置在处的质点和在处的质点的振动图像分别如图甲和图乙。下列说法正确的是( )
A. 质点的振动方程为
B. 质点处在平衡位置时，质点一定在波谷且向轴正方向振动
C. 若波沿轴正方向传播，这列波的最大传播速度为
D. 若波沿轴负方向传播，这列波的最大传播速度为
8.年月日，我国在酒泉卫星发射中心利用长征二号运载火箭成功发射一型可重复使用的试验航天器，下图为此发射过程的简化示意图。航天器先进入圆轨道做匀速圆周运动，再经椭圆轨道，最终进入圆轨道做匀速圆周运动。轨道分别与轨道、轨道相切于点、点。下列说法正确的是( )
A. 航天器在轨道的运行周期小于其在轨道的运行周期
B. 航天器在轨道上从点运动到点过程中，速度越来越大
C. 航天器在轨道上从点运动到点过程中，地球的万有引力对其做负功
D. 航天器在轨道上运行的加速度小于其在轨道上运行的加速度
9.如图，将一质量为的重物悬挂在轻绳一端，轻绳的另一端系一质量为的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为，杆上的点与定滑轮等高，杆上的点在点正下方，距离为。现将环从点由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法中正确的是( )
A. 环到达处时，重物上升的高度
B. 环能下降的最大距离为
C. 环到达处时，环与重物的速度大小之比为
D. 环从到减少的机械能等于重物增加的机械能
10.如图所示，在光滑的水平面上，质量为、长为的木板右端紧靠竖直墙壁，与墙壁不粘连。质量为的滑块可视为质点以水平向右的速度滑上木板左端，滑到木板右端时速度恰好为零。现滑块以水平速度未知滑上木板左端，滑到木板右端时与竖直墙壁发生弹性碰撞，滑块以原速率弹回，刚好能够滑到木板左端而不从木板上落下，重力加速度大小为。下列说法正确的是( )
A. 滑块向右运动的过程中，加速度大小为
B. 滑块与木板间的动摩擦因数为
C.
D. 滑块弹回瞬间的速度大小为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某实验小组用如图所示的实验装置验证动量守恒定律，桌面上固定一斜面，斜面末端与桌面平滑连接，小球从斜面上静止释放会运动到桌面上，之后可以从紧贴桌面的边缘开始做平抛运动，如果事先在桌面边缘处放一形状相同的小球，则小球将与小球发生对心碰撞。
按下述步骤进行实验。
用天平测出、两小球的质量，分别为和；
按图安装好实验装置并调整桌面水平，桌面上先不放小球，将小球从斜面上的某位置由静止释放，之后小球从桌面边缘开始做平抛运动，在水平地面的记录纸上留下压痕，重复实验多次，记下平均落地点为；
将小球放在桌面边缘，将小球从斜面上的某一位置由静止释放，之后与小球发生碰撞，碰撞之后两球从桌面边缘开始做平抛运动，在水平地面的记录纸上留下压痕，重复实验多次，记下小球、的平均落地点分别为、；
已知桌面边缘在记录纸上的投影位置为点，用毫米刻度尺量出、和。根据该实验小组的测量，回答下列问题：
在本实验中下列说法正确的是______。
A.每次从斜面上释放小球的位置必须为同一位置
B.小球的质量可小于小球的质量
C.小球与斜面、桌面之间动摩擦因数越小，实验系统误差越小
D.用画圆法确定小球落地点时，需要用尽量小的圆把所有落点圈起来，圆心即为小球的平均落地点
若在误差允许范围内只要满足关系式______用、、、和表示，则说明碰撞中的动量是守恒的，若测得：：：：，则 ______。
若在误差允许范围内只要满足关系式______用、和表示，则说明两球的碰撞是弹性碰撞。
12.某同学利用如图甲所示的装置验证牛顿第二运动定律，装置如图所示，物块质量为，物块质量为；物块、由跨过轻质定滑轮的细绳连接，物块下端与打点计时器纸带相连。初始时，托住物块，两物块保持静止，且纸带竖直绷紧，接通打点计时器的电源，释放物块，两物块开始运动，打点计时器打出的纸带如图所示，已知打点计时器所用的交流电源频率为，每相邻的两个点之间还有四个点未画出。回答下列问题：
对于该实验，下列哪些操作是正确的______。选填选项前的字母
A.物块选用质量和密度较小的物体
B.两限位孔在同一竖直线上
C.实验时，先释放物块，后接通电源
根据图乙中的数据可知，物块匀加速下落时的加速度大小 ______。保留三位有效数字
通过该实验可计算出当地的重力加速度大小 ______。保留两位有效数字
由于空气阻力及纸带的影响，重力加速度的测量值______填“大于”或“小于”真实值。
四、简答题：本大题共1小题，共16分。
13.“鲁布戈德堡机械”是用迂回曲折的连锁机械反应完成一些简单动作的游戏。图为某兴趣小组设计的该类游戏装置：是半径为的光滑四分之一圆弧轨道，其末端水平；在轨道末端等高处有一质量为的“”形小盒可视为质点，小盒与质量为，大小可忽略的物块通过光滑定滑轮用轻绳相连，左侧滑轮与小盒之间的绳长为；物块压在质量为的木板左端，木板上表面光滑、下表面与水平桌面间动摩擦因数最大静摩擦力等于滑动摩擦力，木板右端到桌子右边缘固定挡板厚度不计的距离为；质量为且粗细均匀的细杆通过桌子右边缘的光滑定滑轮用轻绳与木板相连，木板与定滑轮间轻绳水平，细杆下端到地面的距离也为；质量为的圆环可视为质点套在细杆上端，环与杆之间滑动摩擦力和最大静摩擦力相等，大小为。开始时所有装置均静止，现将一质量为的小球可视为质点从圆弧轨道顶端处由静止释放，小球进入小盒时刚好能被卡住作用时间很短可不计，然后带动后面的装置运动，木板与挡板相撞、细杆与地面相撞均以原速率反弹，最终圆环刚好到达细杆的底部。不计空气阻力，重力加速度为，求：
小球与小盒相撞后瞬间，与小盒相连的绳子上的拉力大小；
木板与挡板第一次相撞瞬间的速度大小；
细杆的长度以及木板运动的总路程。
五、计算题：本大题共2小题，共24分。
14.如图所示，一杂技运动员骑摩托车沿一竖直圆轨道做匀速圆周运动摩托车运动的速率恒为，人和摩托车的总质量为，摩托车受到的阻力是摩托车对轨道压力的，摩托车通过与圆心在同一水平面上的点向下运动时牵引力恰好为零，摩托车车身的长度不计，取，求：
从点运动到点的过程中人和摩托车动量变化量的大小；
运动员完成一次圆周运动所需的时间；结果用来表示
从点运动到点轨道给摩托车的作用力的冲量大小。结果用来表示
15.如图，一倾角的固定斜面的段粗糙，段光滑。斜面上一轻质弹簧的一端固定在底端处，弹簧的原长与长度相同。一小滑块在沿斜面向下的拉力作用下，由处从静止开始下滑，当滑块第一次到达点时撤去。随滑块沿斜面下滑的位移的变化关系如图所示。已知段长度为，滑块质量为，滑块与斜面段的动摩擦因数为，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小取，。求：
从处静止开始下滑到点的过程中，滑块加速度的最大值；
滑块第一次到达点时的速度；
滑块在段运动的总路程。
参考答案
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12. 小于
13.解：设小球滑出圆弧轨道时的速度为，刚被卡住瞬间速度为，与小盒相连的绳子上的拉力大小为。
对小球从到，由动能定理得：
小球撞击瞬间，二者组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得：
对小球和组成的系统，由圆周运动公式可知，与小盒相连的绳子上的拉力大小：
联立代入数据解得：
由知，当小球刚被小盒卡住时，物块对木板压力为零，此时桌面对木板的最大静摩擦力
由知，木板将向右运动；木板向右运动与挡板相撞前，将木板、圆环和细杆视为一个整体，设加速度大小为
由牛顿第二定律：
解得：
对圆环由牛顿第二定律，可知圆环所受摩擦力：
所以木板向右运动与挡板相撞前，圆环与细杆之间未发生相对滑动
假设第一次相撞的速度大小为，则由匀变速直运动推导公式：
故：
由分析知，第一次相撞后细杆与圆环发生相对滑动，设相撞后圆环向下做匀减速直线运动的加速度大小为，木板向左、细杆向上做匀减速直线运动的加速度大小为：
则对圆环由牛顿第二定律：
对木板、细杆整体由牛顿第二定律：
解得：，
因为，大小相等，则圆环与木板、细杆同时减速为零，且圆环与细杆的位移大小相等，方向相反。设第一次相撞后，木板向左的最大位移为，则由匀变速直线运动推导公式：
解得：
同理可得：第二次相撞后，木板向左的最大位移为：
第次碰撞后，木板向左的最大位移为：
则第一次相撞后，圆环与细杆的最大相对位移：
同理可得：第二次相撞后，圆环与细杆的最大相对位移：
第次相撞后，圆环与细杆的最大相对位移：
设细杆的长度为，则：
设木板运动的总路程为，由能量守恒：
联立解得：
答：小球与小盒相撞后瞬间，与小盒相连的绳子上的拉力大小为；
木板与挡板第一次相撞瞬间的速度大小为；
细杆的长度为，木板运动的总路程为。
14.解：以水平向左为正方向，动量变化量为：，解得：；
根据题意可知摩托车通过点时牵引力恰好为零，此时摩托车所受摩擦阻力与重力平衡，
所以有：，
根据圆周运动中，指向圆心方向的支持力提供向心力可知：，
解得：，
运动员完成一次圆周运动所需的时间为：，
解得：；
根据题意摩托车从最低点到最高点动量的变化量，方向水平向左，重力的冲量竖直向下，
轨道对摩托车的冲量为，则：，，
解得：。
答：人和摩托车动量变化量的大小为；
运动员完成一次圆周运动所需的时间为；
轨道给摩托车的作用力的冲量大小为。
15.解：设滑块的质量为，斜面的倾角为，滑块与斜面间的动摩擦因数为，斜面对滑块的的支持力大小为，滑动摩擦力大小为，当拉力为时，滑块的加速度最大，其大小为。由牛顿第二定律有
又
解得
设滑块在段运动的过程中拉力所做的功为，功为图像与轴所围的面积，则
设滑块第一次到达点时的速度，由动能定理得
解得
由能量守恒定律可知
解得
答：从处静止开始下滑到点的过程中，滑块加速度的最大值为；
滑块第一次到达点时的速度为；
滑块在段运动的总路程为。
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