2024-2025学年青海省湟川中学高三（上）月考物理试卷（10月份）（含答案）

2024-2025学年青海省湟川中学高三（上）月考物理试卷（10月份）
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.如图所示，子弹水平射入放在光滑水平地面上静止的木块，子弹未穿透木块，此过程木块的动能增加了，那么此过程产生的内能可能为( )
A. B. C. D.
2.世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空的全新领域。现有一艘远离星球在太空中直线飞行的宇宙飞船，为了测量自身质量，启动推进器，测出飞船在短时间内速度的改变为，飞船受到的推力其它星球对它的引力可忽略。飞船在某次航行中，当它飞近一个孤立的星球时，飞船能以速度，在离星球的较高轨道上绕星球做周期为的匀速圆周运动。已知星球的半径为，引力常量用表示。则宇宙飞船和星球的质量分别是( )
A. ， B. ， C. ， D. ，
3.如下图所示，质量分别为和的物体，用轻绳连接后跨过定滑轮均处于静止状态，斜面倾角为已知，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角缓慢增大到，系统仍保持静止，下列说法正确的是：( )
A. 绳子对的拉力将增大 B. 物体受到的静摩擦力不变
C. 物体对斜面的压力将减小 D. 物体受到的合力将增大
4.如图所示，一个质量为的小球在离车底面高度处以一定的初速度向左平抛，落在以的速度沿光滑的水平面向右匀速行驶的敞篷小车中，小车的底面上涂有一层油泥，车与油泥的总质量为，设小球在落到车的底面前瞬间的速度是，则小球与小车相对静止时，小车的速度是
A. B. C. D.
5.在天宫课堂第二课上，航天员叶光富给我们展示了一个“科学实验重器”一“高微重力科学实验柜”。如图甲所示，当柜体受到一个干扰偏离原位置时，柜体通过喷气装置喷气又慢慢回到了原位置。将该过程简化为如图乙所示的模型，物块静止在光滑水平面上的点，左右有两个喷气装置和，当给小物块一个向左的初速度时，喷气装置立即向左喷气，经过一段时间，装置关闭，同时装置向右喷气，直到物块回到出发点且速度为零，假设喷气装置、喷气过程中对物块的作用力大小相等且不变，喷气对物块质量的影响忽略不计，则该过程中、喷气装置喷气的时间之比等于( )
A. B. C. D.
6.如图，半径为的光滑圆形轨道固定在竖直平面内。小球、质量分别为、为待定系数。球从左边与圆心等高处由静止开始沿轨道下滑，与静止于轨道最低点的球相撞，碰撞中无机械能损失，重力加速度为。关于各种情况下的取值。下列各项中正确的是( )
A. 若，则小球第一次碰后将会在某处脱离圆轨道
B. 若，则小球第一次碰后就能够运动到圆轨道的最高点
C. 若，小球可能脱轨
D. 若，小球和小球将在圆轨道的最低点的左轨道发生第二次碰撞
7.如图，一质量为的物块与轻质弹簧连接，静止在光滑水平面上：物块向运动，时与弹簧接触，到时与弹簧分离，碰撞结束，、的图像如图所示。已知从到时间内，物块运动的距离为，则弹簧压缩量的最大值( )
A. B. C. D.
8.如图甲所示，一水平弹簧振子以点为平衡位置，在、两点间做简谐运动，以向右为轴正方向，振子的振动图像如图乙所示，已知弹簧劲度系数为，下列说法正确的是( )
A. 振子从任意位置开始，随后内通过的路程均为
B. 时振子受到的回复力指向轴的正方向，大小为
C. 时振子的速度与时的速度相同
D. 振子在内的平均速度与内的平均速度相同
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图所示，一质量为的长木板放在光滑水平地面上，在其右端放一质量为的小木块，给和以大小均为，方向相反的初速度，使开始向左运动，开始向右运动，且始终没有滑离木板，则( )
A. 此过程、系统动量守恒
B. 当速度为零时，的速度大小为
C. 这个过程中产生的热量为
D. A、最终的共同速度大小为
10.粒子以一定的初速度与静止的氧原子核发生正碰。此过程中，粒子的动量随时间变化的部分图像如图所示，时刻图线的切线斜率最大。则( )
A. 时刻的动量为
B. 时刻的加速度达到最大
C. 时刻的动能达到最大
D. 时刻系统的电势能最大
11.图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度随时间变化的曲线为正弦曲线，如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 时，弹簧处于原长
B. 时，手机位于平衡位置上方
C. 从至，手机的动能减小
D. 随变化的关系式为
12.在某装置中的光滑绝缘水平面上，三个完全相同的带电小球，通过不可伸长的绝缘轻质细线，连接成边长为的正三角形，如图甲所示。小球质量为，带电量为，可视为点电荷。初始时，小球均静止，细线拉直。现将球和球间的细线剪断，当三个小球运动到同一条直线上时，速度大小分别为、、，如图乙所示。该过程中三个小球组成的系统电势能减少了，为静电力常量，不计空气阻力。则( )
A. 该过程中小球受到的合力大小始终不变
B. 该过程中小球一定向左做直线运动
C. 从图甲到图乙位置，小球向左运动
D. 在图乙位置，
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
13.如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，是小球抛出时球心在地面上的垂直投影点，实验时，先让入射小球多次从斜轨上位置由静止释放，找到其落地点的平均位置，测量平抛水平射程。然后把被碰小球静置于水平轨道的末端，再将入射小球从斜轨上位置由静止释放，与小球相撞，多次重复实验，找到两小球落地的平均位置、。
图是小球的多次落点痕迹，由此可确定其落点的平均位置对应的读数为______。
下列器材选取或实验操作符合实验要求的是______。
A.可选用半径不同的两小球
B.选用两球的质量应满足
C.小球每次必须从斜轨同一位置释放
D.需用秒表测定小球在空中飞行的时间
在某次实验中，测量出两小球的质量分别为、，三个落点的平均位置与点的距离分别为、、。在实验误差允许范围内，若满足关系式______，即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒。用测量的物理量表示
验证动量守恒的实验也可以在如图所示的水平气垫导轨上完成。实验时让两滑块分别从导轨的左右两侧向中间运动，滑块运动过程所受的阻力可忽略，它们穿过光电门后发生碰撞并粘连一起，实验测得滑块的总质量为、滑块的总质量为，两滑块遮光片的宽度相同，光电门记录的遮光片挡光时间如表所示。
左侧光电门 右侧光电门
碰前
碰后 无
在实验误差允许范围内，若满足关系式______，验证了碰撞前后两滑块组成的系统动量守恒。用测量的物理量表示
14.某同学用如图甲所示的装置，通过小铁球竖直方向上的运动来验证动量定理。
实验步骤如下：
如图甲所示，用电磁铁吸住小铁球，将光电门、分别固定在立柱上，调整位置使小铁球、光电门、光电门在同一竖直线上；
切断电磁铁电源，小铁球自由下落。数字计时器测出小铁球通过光电门、所用的时间分别、，小铁球从光电门运动到光电门的时间。
用游标卡尺测量钢球的直径，如图乙所示，可读出钢球直径 ______。
若要验证动量定理，本实验还需获得的物理量为______用文字和字母表示。本实验需要验证的物理量关系为______用题中给出的字母表示。
根据实验测定的小铁球重力冲量及其动量变化量绘制的下列图像，图中虚线代表理论图线，实线代表实际测量图线。若考虑实验中空气阻力的影响，可能正确的是______。
A. B. C. D.
四、简答题：本大题共1小题，共12分。
15.如图所示，一根长不可伸长的轻绳，一端系一小球，另一端固定于点。长绷紧的水平传送带始终以恒定的速率沿逆时针方向运行，传送带左侧半径的竖直光滑圆轨道在点与水平面平滑连接，现将小球拉至悬线伸直与水平位置成角由静止释放，小球到达最低点时与小物块作弹性碰撞，碰后小物块向左运动到点进入圆轨道，绕行一圈后到达点。已知小球与小物块质量相等均为且均视为质点，小物块与传送带之间的动摩擦因数，其他摩擦均忽略不计，重力加速度大小，求：
小球运动到最低点与小物块碰前的速度大小和对轻质细绳拉力大小；
小物块在传送带上运动时，因相互间摩擦产生的热量；
小物块通过圆轨道最高点时对轨道的压力大小。
五、计算题：本大题共2小题，共24分。
16.有一种内置发条的玩具小车，在推力作用下运动时，发条收紧储存能量，每前进发条储能，最大可储能。无推力作用时，发条释放能量产生动力，每前进释放，直至储能释放完毕。已知玩具小车质量为，在一恒定推力作用下从静止开始在水平地面上沿直线前进了，推力与水平方向夹角指向斜下方、大小为；推力撤去后，小车继续沿直线前进。设小车受到的外界阻力为其给水平地面压力的倍，取，取。求：
从推力开始作用到撤去时外界阻力做的功；
推力撤去时小车的速度大小；
小车运动过程中的最大动能。
17.如图，质量为的滑块套在水平固定的光滑轨道上，质量为的小球视为质点通过长为的轻杆与滑块上的光滑轴连接，可绕点在竖直平面内自由转动。初始时滑块静止，轻杆处于水平状态。小球以竖直向下的初速度开始运动，取，求：
小球通过最低点时杆对小球作用力的大小；
小球从初始位置到第一次到达最大高度的过程中，滑块向右的位移；
以点为坐标原点，竖直向上为轴正方向，水平向右为轴正方向，在竖直平面内建立固定的直角坐标系，取，小球从出发至运动到最高点的过程的轨迹方程。
参考答案
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14. 当地重力加速度
15.解：因开始时轻质细线与水平方向的夹角为，则小球自由下落距离为时，轻绳刚好再次伸直如下图所示，
设此时的速度为。根据自由落体运动规律，可得
轻质细线伸直后瞬间小球速度为
小球与小物块碰前瞬间，设小球的速度大小为，从轻质细绳刚好再次伸直到小球运动到最低点的过程中，由动能定理得：

联立解得：
设小球运动到最低点，轻质细绳对小物块拉力大小为，根据牛顿第二定律可得：
解得：
根据牛顿第三定律可知小物块碰前对轻质细绳拉力大小为。
设小球与小物块进行弹性碰撞后瞬间的速度分别为、，以向左为正方向，由动量守恒定律与机械能守恒定律得：
解得：
小物块冲上传送带后做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律有：
，解得加速度大小为：
设传送带速度为，小物块与传送带共速时对地位移大小为，则由运动学公式可得：
代入数据解得：，则可知小物块与传送带能够共速，之后和传送带一起做匀速运动。
小物块在传送带上减速所用时间为：，解得
这段时间内传送带运动的位移为：
则小物块通过传送带时，由于摩擦产生的热量为：
解得：
设小物块通过圆轨道最高点时的速度为，轨道对小物块的弹力为，则由动能定理有：
解得：
在最高点由牛顿第二定律可得：
联立解得：
根据牛顿第三定律可知，通过最高点时小物块对轨道的压力为。
答：小球运动到最低点与小物块碰前的速度大小为，对轻质细绳拉力大小为；
小物块在传送带上运动时，因相互间摩擦产生的热量为；
小物块通过圆轨道最高点时对轨道的压力大小为。
16.解：将其沿竖直方向和水平方向分解可得：
，
解得：；
则地面的支持力为
外界阻力
外界阻力
推力做功
发条储能
由动能定理可得
解得
推力撤去后，则有
则外界阻力为
因为小车每前进，外界阻力做功为
发条释放能量，因，所以发条储能释放完毕时小车动能最大，发条释放储能对应路程
外界阻力做功为
由动能定理可得
答：从推力开始作用到撤去时外界阻力做的功为；
推力撤去时小车的速度大小为；
小车运动过程中的最大动能为。
17.解：小球从初始位置到第一次到达最低点的过程中，小球和滑块组成的系统在水平方向上动量守恒，取水平向左为正方向，设小球到最低点时小球与滑块的速度大小分别为，，则有：
根据机械能守恒得：
联立解得：，
对小球，根据牛顿第二定律得：
解得小球通过最低点时杆对小球作用力的大小为：
设小球相对于初始位置可以上升的最大高度为，此时小球竖直方向速度为零，水平方向小球和滑块共速，由水平方向动量守恒可得小球和滑块的水平速度也为零。根据机械能守恒定律得：
解得：
小球从初始位置到第一次到达最大高度的过程中，设滑块在水平轨道上向右移动的距离为。由几何关系可得，小球相对于滑块移动的水平距离为：
，解得：
取水平向左为正方向，根据水平方向动量守恒得：
解得滑块向右的位移为：
当小球位置坐标为时，此时滑块运动的位移为，如下图所示：
以水平向右为正方向，由水平方向动量守恒得：
由几何关系得：
解得小球从出发至运动到最高点的过程的轨迹方程为：
由中小球相对于初始位置可以上升的最大高度为，可得：与
答：小球通过最低点时杆对小球作用力的大小为；
小球从初始位置到第一次到达最大高度的过程中，滑块向右的位移为；
小球从出发至运动到最高点的过程的轨迹方程为，，与。
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