2024屆天津市南開中學高三上學期12月月考物理試題及答案

南開中學2024屆高三第二次月檢測物理學科試卷考試時間：60分鐘Ⅰ卷（共40分）本試卷分第Ⅰ卷（選擇題）和第Ⅱ卷兩部分，共100分?？荚嚱Y(jié)束后，將答題卡、答題紙與作文紙一并交回。一、單項選擇題（共25分，每題5分）1.在物理發(fā)展史上這么多科學家都作出了不可磨滅的貢獻，下列有關(guān)說法正確的是（??）A.伽利略通過著名的理想斜面實驗研究了守恒量并提出了能量守恒定律B.庫倫通過“油滴法”實驗測定了元電荷電量C.法拉第提出電荷周圍存在著一種“看不見摸不著”的物質(zhì)，最早提出了場的概念D.牛頓提出了萬有引力定律并精確測量出引力常量G2.2018年12月8日，肩負著億萬中華兒女探月飛天夢想的嫦娥四號探測器成功發(fā)射，“實現(xiàn)人類航天器首次在月球背面巡視探測，率先在月背刻上了中國足跡。已知月球的質(zhì)量為M、半徑為R，探測器的質(zhì)m，引力常量為G，嫦娥四號探測器圍繞月球做半徑為r的勻速圓周運動時，探測器的（??）量為4π2r3A.周期為B.動能為2RGMC.角速度為D.向心加速度為3R2r3.強臺風往往造成巨大災難．2018年9月16日17時，第22號臺風“山竹”強臺風級在廣東登陸，登陸時v162/h/m3中心附近最大風力達寬4m的玻璃幕墻時，假定風遇到玻璃幕墻后速度變?yōu)榱?，由此可估算出臺風對玻璃幕墻的沖擊力F大小最接近（，空氣的密度，當這登陸的臺風正對吹向一塊長10m、）A.2.6103NB.5.3104NC.1.1105ND.1.410N64.真空中固定有兩個點電荷，負電荷Q位于坐標原點處，正電荷Q位于x軸上，Q的電荷量大小為Q1122的8倍。若這兩點電荷在x軸正半軸的x=x處產(chǎn)生的合電場強度為0，則Q、Q相距（??）012A.20B.(22x0C.220D.(22x05.如圖所示，質(zhì)量為60kg的某運動員在做俯臥撐運動，運動過程中可將她的身體視為一根直棒，已知重心在C點，其垂線與腳，兩手連線中點間的距離Oa、ob分別為0.9m和0.6m，若她在1min內(nèi)做了30個俯臥撐，每次肩部上升的距離均為0.4m，則克服重力做功和相應(yīng)的功率為（）A.430J，7WB.4300J，70WC720J，12WD.7200J，120W二、多項選擇題（共15分，每題5分，漏選3分）6.如圖，平行板電容器充電后與電源斷開，正極板接地，P為兩板間的一固定點。靜電計的金屬球與電容器的負極板連接，外殼接地。若保持電容器負極板不動，僅將正極板緩慢向左平移一小段距離，則（??）A.電容器的電容減小，靜電計指針的偏角增大B.電容器的電容增大，靜電計指針的偏角減小C.兩板間的電場強度不變，P點的電勢降低D.兩板間的電場強度減小，P點的電勢升高v6m/s7.如圖，質(zhì)量m=2kg的小物塊以水平初速度從左端滑上長L=3m的水平傳送帶，小物塊始終受到一個方向水平向右、大小F=4N的恒力作用，傳送帶在電動機的帶動下沿順時針方向運行、速度大小恒為v0。已知物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)，重力加速度g取10m/s，關(guān)于小物塊在傳送帶20上運動的過程，下列說法中正確的是（）A.小物塊一直做勻速直線運動B.恒力F對小物塊做的功為6JC.小物塊與皮帶間因摩擦而產(chǎn)生的熱量為6JD.因小物塊在傳送帶上運動電動機多消耗的電能為6J8.如圖，一帶正電的點電荷固定于O點，兩虛線圓均以O(shè)為圓心，兩實線分別為帶電粒子M和N先后在()電場中運動的軌跡，a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓的交點不計重力下列說法正確的是??A.M帶負電荷，N帶正電荷B.M在b點的動能小于它在a點的動能C.N在d點的電勢能等于它在e點的電勢能D.N在從c點運動到d點的過程中克服電場力做功Ⅱ卷（共60分）三、實驗題（共12分，每題6分）9.12光條。（1）用游標卡尺測得遮光條的寬度如圖乙所示，其讀數(shù)為______cm。（2）實驗前，接通氣源后，在導軌上輕放一個滑塊，給滑塊一初速度，使它從軌道左端向右運動，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門2的時間。為使導軌水平，可調(diào)節(jié)Q使軌道右端______（選填“升高”或“降低）一些；（3）實驗開始前滑塊A置于光電門1的左側(cè)，滑塊B靜置于兩光電門間的某一適當位置。給A一個向右的初速度，通過光電門1的時間為t?，A與B碰撞后A通過光電門1的時間為t?，B通過光電門2的時間為t?。為完成該實驗，還必需測量的物理量有______。A．滑塊A的總質(zhì)量m?B.滑塊B的總質(zhì)量m?C.光電門1到光電門2的間距LD.滑塊A兩次經(jīng)過光電門1的時間t10.圖1是某同學驗證機械能守恒定律實驗裝置，提供的器材如下：鐵架臺、電磁打點計時器、學生電源、導線若干、紙帶、重錘、夾子，已知重錘的質(zhì)量為1kg，當?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.8m/s2(1)該同學還應(yīng)補充的實驗器材是________(2)該同學正確操作得到的一條紙帶如圖2所示，O點對應(yīng)重錘做自由下落的初始位置，該同學從合適位置開始選取了三個連續(xù)的計數(shù)點A、B、C，OB距離已在圖中標出，該同學選擇OB段來驗證重錘的機械能是否守恒，則他還需________A.僅測量AC段的長度?B.僅測量AB段的長度C.僅測量OC段的長度?D.僅測量OA段的長度(3)根據(jù)圖2中的紙帶，可求得重錘在OB段重力勢能減少了________J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)四、計算題（共48分）11.學生李華研發(fā)了一款名字叫做“AD-case”的手機殼，從外觀上可以看到這個手機殼長有8個觸角，當手機墜落時，接觸地面瞬間8個觸角會瞬間彈出來，起到很好的緩沖作用。研究緩沖效果的實驗中，總質(zhì)量為200g的手機從距離地面1.8m的高度跌落，平摔在地面上，保護器撞擊地面的時間為0.2s，然后手機保持靜止，不計空氣阻力，g=10m/s2，試求：（1）手機從開始掉落到恰好速度變?yōu)榱愕倪^程中重力沖量的大?。唬?）地面對手機的平均作用力大小。12.如圖為某同學在蕩秋千，秋千上懸掛平板的兩繩平行且繩長為L，平板運動到最高點時繩子與豎直方向夾角為。已知該同學的質(zhì)量為且視為重心在平板上，重力加速度為，不計繩子和平板的質(zhì)量，忽mg略一切阻力。求：（1）該同學運動到最低點時的速度大小v；a（2）該同學運動到最低點時的加速度大小；（3）該同學運動到最低點時每根繩子的拉力大小F。v13.如圖所示，質(zhì)量為m=4×10-8kg的帶電微粒（重力不能忽略）以=1m/s速度從水平放置的平行金屬板0A、B的中央飛入板間。已知板長L=10cm，板間距離d=2cm，當UAB=103V時，帶電微粒恰好沿直線穿過板間。（1）求帶電微粒所帶電荷量q；（2）AB間所加電壓在什么范圍內(nèi)帶電微粒能從板間飛出？14.如圖所示，一光滑圓弧軌道固定在水平地面上，軌道半徑為R6m，其圓心角為的滑板C靜止在水平地面上，其左端與圓弧軌道末端平滑連接，質(zhì)量為1kg的物塊B靜止在C上，B至2kg。質(zhì)量為2kgL1.2m滑板左端的距離為?，F(xiàn)將質(zhì)量為的物塊由圓弧軌道頂端靜止釋放。已知物塊、均可0.5，C，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取g10m/s2，cos530.6，AAB視為質(zhì)點，二者碰撞時間極短且碰撞過程無機械能損失，A、B與C之間的動摩擦因數(shù)均為與地面之間的動摩擦因數(shù)為物塊B始終在滑板上。求：（1）A滑上C瞬間，A的速度大??；（2）A與B碰后瞬間，B的速度大??；（3）整個過程C運動的位移大小。南開中學2024屆高三第二次月檢測物理學科試卷考試時間：60分鐘Ⅰ卷（共40分）本試卷分第Ⅰ卷（選擇題）和第Ⅱ卷兩部分，共100分。考試結(jié)束后，將答題卡、答題紙與作文紙一并交回。一、單項選擇題（共25分，每題5分）1.在物理發(fā)展史上這么多科學家都作出了不可磨滅的貢獻，下列有關(guān)說法正確的是（??）A.伽利略通過著名的理想斜面實驗研究了守恒量并提出了能量守恒定律B.庫倫通過“油滴法”實驗測定了元電荷電量C.法拉第提出電荷周圍存在著一種“看不見摸不著”的物質(zhì)，最早提出了場的概念D.牛頓提出了萬有引力定律并精確測量出引力常量G【答案】C【解析】【詳解】A．伽利略研究了自由落體運動，J·邁爾提出了能量守恒定律，故A錯誤；B．密立根油滴法測定了元電荷電量，故B錯誤；C．法拉第提出電場的概念，并提出用場線描述場，故C正確；D．牛頓提出了萬有引力定律，卡文迪許精確測量出引力常量G，故D錯誤。故選C。2.2018年12月8日，肩負著億萬中華兒女探月飛天夢想的嫦娥四號探測器成功發(fā)射，“實現(xiàn)人類航天器首次在月球背面巡視探測，率先在月背刻上了中國足跡。已知月球的質(zhì)量為M、半徑為R，探測器的質(zhì)m，引力常量為G，嫦娥四號探測器圍繞月球做半徑為r的勻速圓周運動時，探測器的（??）量為4π2r3A.周期為B.動能為2RGMC.角速度為D.向心加速度為3R2r【答案】A【解析】【分析】【詳解】由萬有引力提供向心力可得2v2mrrm2r2T2r可得周期、線速度、角速度、向心加速度分別為r3GMGMT，v，a，rr3r2探測器動能1Emv2k22r綜上分析，答案為A。3.強臺風往往造成巨大災難．2018年9月16日17時，第22號臺風“山竹”強臺風級在廣東登陸，登陸時v162/h/m3中心附近最大風力達，空氣的密度，當這登陸的臺風正對吹向一塊長10m、寬4m的玻璃幕墻時，假定風遇到玻璃幕墻后速度變?yōu)榱?，由此可估算出臺風對玻璃幕墻的沖擊力F大小最接近（）A.2.6103NB.5.3104NC.1.1105ND.1.410N6【答案】C【解析】v2ts0，代入數(shù)據(jù)：Fv4.真空中固定有兩個點電荷，負電荷Q位于坐標原點處，正電荷Q位于x軸上，Q的電荷量大小為Q12s1.1105N，故選C【詳解】假設(shè)經(jīng)過t時間，由動量定理得：122的8倍。若這兩點電荷在x軸正半軸的x=x處產(chǎn)生的合電場強度為0，則Q、Q相距（??）012A.20B.(22x0C.220D.(22x0【答案】B【解析】【詳解】依題意，兩點電荷電性相反，且Q2的電荷量較大，所以合場強為0的位置應(yīng)該在x軸的負半軸，設(shè)兩點電荷相距L，根據(jù)點電荷場強公式可得21x22xL00又2Q1解得0L221x故選B。5.如圖所示，質(zhì)量為60kg的某運動員在做俯臥撐運動，運動過程中可將她的身體視為一根直棒，已知重心在C點，其垂線與腳，兩手連線中點間的距離Oa、ob分別為0.9m和0.6m，若她在1min內(nèi)做了30個俯臥撐，每次肩部上升的距離均為0.4m，則克服重力做功和相應(yīng)的功率為（）A.430J，7WB.4300J，70WC.720J，12WD.7200J，120W【答案】B【解析】h0.9【詳解】設(shè)重心上升高度為h，根據(jù)幾何知識可得，解得h=0.24m，故做一次俯臥撐克服0.40.90.6重力做功為mgh=144J，所以一分鐘克服重力做功為W=30×144J=4320J，功率約為Wt432060PW70W，故B正確．二、多項選擇題（共15分，每題5分，漏選3分）6.如圖，平行板電容器充電后與電源斷開，正極板接地，P為兩板間的一固定點。靜電計的金屬球與電容器的負極板連接，外殼接地。若保持電容器負極板不動，僅將正極板緩慢向左平移一小段距離，則（??）A.電容器的電容減小，靜電計指針的偏角增大B.電容器的電容增大，靜電計指針的偏角減小C.兩板間的電場強度不變，P點的電勢降低D.兩板間的電場強度減小，P點的電勢升高【答案】AC【解析】【詳解】AB．根據(jù)SQUC，C根據(jù)題意，極板所帶電荷量不變，極板間距增大，可知電容減小，極板之間的電勢差增大，即靜電計指針的偏角增大，A正確，B錯誤；CD．根據(jù)UEd結(jié)合上述解得SE極板所帶電荷量不變，可知，兩板間的電場強度不變，令P點到左極板間距為x，則有UPEx由于UPP左P解得PEx正極板緩慢向左平移一小段距離，x增大，則P點的電勢降低，C正確，D錯誤。故選AC。v6m/s7.如圖，質(zhì)量m=2kg的小物塊以水平初速度從左端滑上長L=3m的水平傳送帶，小物塊始終受到一個方向水平向右、大小F=4N的恒力作用，傳送帶在電動機的帶動下沿順時針方向運行、速度大小恒為v0。已知物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)，重力加速度g取10m/s，關(guān)于小物塊在傳送帶20上運動的過程，下列說法中正確的是（）A.小物塊一直做勻速直線運動B.恒力F對小物塊做的功為6JC.小物塊與皮帶間因摩擦而產(chǎn)生的熱量為6JD.因小物塊在傳送帶上運動電動機多消耗的電能為6J【答案】ACD【解析】【詳解】A．由于F則小物塊一直做勻速直線運動，A正確；B．恒力F對小物塊做的功為WFL12JB錯誤；C．小物塊的運動時間為Lt0小物塊與皮帶間因摩擦而產(chǎn)生的熱量為0Qvtvt6J0C正確；D．因小物塊在傳送帶上運動電動機多消耗的電能等于傳送帶克服摩擦力做功，即E0t6JD正確。故選ACD8.如圖，一帶正電的點電荷固定于O點，兩虛線圓均以O(shè)為圓心，兩實線分別為帶電粒子M和N先后在()電場中運動的軌跡，a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓的交點不計重力下列說法正確的是??A.M帶負電荷，N帶正電荷B.M在b點的動能小于它在a點的動能C.N在d點的電勢能等于它在e點的電勢能D.N在從c點運動到d點的過程中克服電場力做功【答案】ABC【解析】M受到的是吸引力，N受到的是排斥力，可知M帶負電荷，NAM從a到bb點的動能小于在a點的動能，故B正確．d點和e點在同一等勢面上，電勢相等，則N在d點的電勢能等于在e點的電勢能，故C正確．D、N從c到d，庫侖斥力做正功，故D錯誤．故選ABC考點：帶電粒子在電場中的運動【名師點睛】本題關(guān)鍵是根據(jù)曲線運動的條件判斷出靜電力的方向，掌握判斷動能和電勢能變化的方向，一般的解題思路是根據(jù)動能定理判斷動能的變化，根據(jù)電場力做功判斷電勢能的變化．Ⅱ卷（共60分）三、實驗題（共12分，每題6分）9.12光條。（1）用游標卡尺測得遮光條的寬度如圖乙所示，其讀數(shù)為______cm。（2）實驗前，接通氣源后，在導軌上輕放一個滑塊，給滑塊一初速度，使它從軌道左端向右運動，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門2的時間。為使導軌水平，可調(diào)節(jié)Q使軌道右端______（選填“升高”或“降低）一些；（3）實驗開始前滑塊A置于光電門1的左側(cè)，滑塊B靜置于兩光電門間的某一適當位置。給A一個向右的初速度，通過光電門1的時間為t?，A與B碰撞后A通過光電門1的時間為t?，B通過光電門2的時間為t?。為完成該實驗，還必需測量的物理量有______。A．滑塊A的總質(zhì)量m?B.滑塊B的總質(zhì)量m?C.光電門1到光電門2的間距LD.滑塊A兩次經(jīng)過光電門1的時間t【答案】【解析】①.1.345②.降低③.AB##BA1）[1]圖中游標卡尺讀數(shù)為1390.051.345（2）[2]滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門2的時間，說明滑塊從光電門1到光電門2為減速運動，則右端較高，因此可調(diào)節(jié)Q使軌道右端降低。dd（3）[3]設(shè)擋光片的寬度為d，碰前A的速度大小為，碰后A的速度大小為，碰后B的速度大小為1t2d，取向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律有3ddd1121t2t3整理可得1211t3t2mm。2故還需要測量滑塊A的總質(zhì)量和滑塊B的總質(zhì)量1故選AB。10.圖1是某同學驗證機械能守恒定律實驗裝置，提供的器材如下：鐵架臺、電磁打點計時器、學生電源、導線若干、紙帶、重錘、夾子，已知重錘的質(zhì)量為1kg，當?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.8m/s2(1)該同學還應(yīng)補充的實驗器材是________(2)該同學正確操作得到的一條紙帶如圖2所示，O點對應(yīng)重錘做自由下落的初始位置，該同學從合適位置開始選取了三個連續(xù)的計數(shù)點A、B、C，OB距離已在圖中標出，該同學選擇OB段來驗證重錘的機械能是否守恒，則他還需________A.僅測量AC段的長度?B.僅測量AB段的長度C.僅測量OC段的長度?D.僅測量OA段的長度(3)根據(jù)圖2中的紙帶，可求得重錘在OB段重力勢能減少了________J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)【答案】【解析】①.刻度尺②.A③.1.20【詳解】(1)[1]在實驗中需要刻度尺測量紙帶上點與點間的距離從而可知道重錘下降的距離，以及通過紙帶上兩點的距離，求出平均速度，從而可知瞬時速度(2)[2]該同學選擇OB段來驗證重錘的機械能是否守恒，需要知道位移的同時還要需要知道末速度，所以根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律，需要測量AC的長度，然后計算出B點的速度即可故選A(3)[3]根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)得，重錘重力勢能減少Emgh19.80.1228J1.20Jp四、計算題（共48分）11.學生李華研發(fā)了一款名字叫做“AD-case”的手機殼，從外觀上可以看到這個手機殼長有8個觸角，當手機墜落時，接觸地面瞬間8個觸角會瞬間彈出來，起到很好的緩沖作用。研究緩沖效果的實驗中，總質(zhì)量為200g的手機從距離地面1.8m的高度跌落，平摔在地面上，保護器撞擊地面的時間為0.2s，然后手機保持靜止，不計空氣阻力，g=10m/s2，試求：（1）手機從開始掉落到恰好速度變?yōu)榱愕倪^程中重力沖量的大??；（2）地面對手機的平均作用力大小?！敬鸢浮浚?）1.6Ns2）8N【解析】1）手機從開始掉落到落地做自由落體運動，由運動學公式得1h22解得t手機從開始掉落到恰好靜止的過程中重力沖量的大小為Imgtt0)0.2100.60.2）Ns1.6Ns（2）手機從開始掉落到恰好靜止的過程中，設(shè)地面對手機的平均作用力大小為F，選向上為正方向，對手機由動量定理得Ftmgtmgt000解得F=8N12.如圖為某同學在蕩秋千，秋千上懸掛平板的兩繩平行且繩長為L，平板運動到最高點時繩子與豎直方向夾角為。已知該同學的質(zhì)量為且視為重心在平板上，重力加速度為，不計繩子和平板的質(zhì)量，忽mg略一切阻力。求：（1）該同學運動到最低點時的速度大小v；a（2）該同學運動到最低點時的加速度大??；（3）該同學運動到最低點時每根繩子的拉力大小F。mg2gL12）2g1mgcos【答案】（1）2）2【解析】1）小明從最高點到最低點的過程由機械能守恒得1mgL1cosmv22得2gL1cosv（2）向心加速度可表示為v2aL聯(lián)立解得a2g1（2）在最低點由牛頓第二定律可得2F解得F2v13.如圖所示，質(zhì)量為m=4×10-8kg帶電微粒（重力不能忽略）以=1m/s速度從水平放置的平行金屬板0A、B的中央飛入板間。已知板長L=10cm，板間距離d=2cm，當UAB=103V時，帶電微粒恰好沿直線穿過板間。（1）求帶電微粒所帶電荷量q；（2）AB間所加電壓在什么范圍內(nèi)帶電微粒能從板間飛出？【答案】（1）81012C2）800V<U<1200V【解析】1）帶電微粒沿直線穿過板間，重力不能忽略時，可知微粒帶負電，由平衡條件有Udq解得70.02mgd410C810CqU103（2）微粒在板間做類平拋運動，有L0td1222代入數(shù)據(jù)解得a=2m/s2當微粒剛好打在下極板右邊緣時，有U1dq代入數(shù)據(jù)解得U1=800V當微粒剛好打在上級板右邊緣時，有U2dqmgma代入數(shù)據(jù)解得U2=1200V要使