上海市黄浦区大同中学2020届高三物理上学期10月月考试题（含解析）

1 上海市黄浦区大同中学上海市黄浦区大同中学 20202020 届高三物理上学期届高三物理上学期 1010 月月考试题 含解月月考试题 含解 析 析 一 单选题 本大题共一 单选题 本大题共 8 8 小题 共小题 共 24 024 0 分 分 1 a b 两车在平直公路上从同一地点沿同方向行驶 其 v t 图象如图所示 下列说法中错 误的是 a t t1时 a b 两车速度的大小相同 方向相反 b t t1时 a b 两车的加速度大小相同 方向相同 c t t1时 a b 两车重新相遇 d 0 t1时间内 a 车的位移是 b 车位移的 3 倍 答案 abc 解析 详解 a t t1时 两图象相交 表示 a b 两车速度的大小相同 方向相同 故 a 错误 b v t 图象的斜率表示加速度 由数学知识可知 a b 两车的加速度的大小相同 方向相 反 故 b 错误 c v t 图象中 面积 表示位移 可知 t t1时 a 车的位移比 b 车的位移大 说明 t t1时 a b 两车没有相遇 故 c 错误 d v t 图象中 面积 表示位移 由几何知识看出 在 t t1时间内 a 车的位移是 b 车位 移的 3 倍 故 d 正确 点睛 在速度图象中 纵轴截距表示初速度 斜率表示加速度 图象与坐标轴围成的 面 积 表示位移 抓住以上特征 灵活分析 2 如图所示 在坡度一定的斜面顶点以大小相同的初速v同时水平向左与水平向右抛出两个 小球a和b 两侧斜坡的倾角分别为 37 和 53 小球均落在坡面上 若不计空气阻力 则 a和b两小球的运动时间之比为 2 a 3 4b 4 3c 9 16d 16 9 答案 c 解析 详解 对于a球有 解得 同理对b有 0 tan37 2 a gth xv 0 2tan37 a v t g 由此解得 故 c 正确 abd 错误 0 2tan53 b v t g 9 16 a b t t 3 一小物块沿斜面向上滑动 然后滑回到原处 物块初动能为 与斜面间的动摩擦因数不变 k0 e 则该过程中 物块的动能与位移x关系的图线是 k e a b c d 答案 c 解析 详解 设斜面的倾角为 物块的质量为m 沿斜面向上为位移正方向 根据动能定理可 得 3 上滑过程 则 kk0 mgxsinmgxcosee kk0 eemgsinmgcosx 下滑过程 则 k 0mgx sinmgx cose k emgsinmgcosx 物块的动能与位移x成线性关系 根据能量守恒定律可得 最后的总动能小于初动能 k e 故 c 正确 abd 错误 故选 c 4 关于万有引力定律 下列说法正确的是 a 牛顿提出了万有引力定律 并测定了引力常量的数值 b 万有引力定律只适用于天体之间 c 万有引力的发现 揭示了自然界一种基本相互作用的规律 d 地球绕太阳在椭圆轨道上运行 在近日点和远日点受到太阳的万有引力大小是相同的 答案 c 解析 试题分析 牛顿提出了万有引力定律 而万有引力恒量是由卡文迪许测定的 故 a 错误 万 有引力定律适用于宇宙万物任意两个物体之间的引力 是自然界一种基本相互作用的规律 故 b 错误 c 正确 根据万有引力公式可知 在近日点的距离比远日点的距离小 2 gmm f r 所以在近日点万有引力大 故 d 错误 考点 万有引力定律及其应用 名师点睛 对于物理学上重要实验 发现和理论 要加强记忆 这也是高考考查内容之 一 从公式的适用条件 物理意义 各量的单位等等全面理解万有引力定律公式 5 如图 一轻质弹簧下端固定在水平地面上 上端与物体a相连接 整个系统处于静止状态 现 用一竖直向下的力f压物体a 使a竖直向下做匀加速直线运动一段距离 上述过程中弹簧一 直处在弹性限度内 下列描述力f的大小和物体a运动距离x之间关系的图象中正确的是 4 a b c d 答案 d 解析 详解 开始时 物体处于平衡状态 物体受重力和弹力 则有 1 mgkx 物体向下匀加速过程 对物体受力分析 受重力 弹簧向上的弹力 推力f 根据牛顿第二 定律 有 fmgfma 弹 根据胡克定律 有 1 fk xxmgkx 弹 解得 故弹力与x是线性关系 且是增函数 故 abc 错误 fmamgfmakx 弹 d 正确 故选 d 6 如图所示 轻绳 1 的两端分别系着天花板和物块a 物块a的下端连着轻弹簧 轻弹簧的下端 连着框架b 框架b里面用轻绳 2 悬挂着物块c 物块a 框架b 物块c三者质量相等 当剪 断轻绳 1 或轻绳 2 的瞬间 框架b的加速度大小分别为 重力加速度为 g a 0 gb g gc 0d 0 0 1 2 g 5 答案 a 解析 详解 设a b c的质量均为m 开始时 以a b c组成的系统为研究对象 由平 衡条件得 得轻绳 1 的张力为 剪断轻绳 1 的瞬间 弹簧 mgmgmgt 1 3tmg 的弹力不能突变 所以对b 此瞬间的合力为零 加速度为 0 剪断轻绳 2 前 以a b组成 的系统为研究对象 由平衡条件推论可知 剪断轻绳 2 时 弹 12 tmgmgt 2 tmg 簧的弹力不能突变 此瞬间对于b合力大小等于 加速度 方向竖直向上 2 tma ag 故 a 正确 bcd 错误 故选 a 7 质点匀加速直线运动 加速度大小为 2m s2 经过相邻两段距离均为s的路程 第一段用 时 4s 第二段用时 2s 则距离s大小是 a 8mb 16mc 20md 24m 答案 d 解析 设初速度为 v0 根据位移时间关系式 有 2 0 1 2 xv tat 第一段 2 0 1 42 4 2 xv 前两段 2 0 1 262 6 2 xv 解得 v0 2m s x 24m 故选 d 8 如图所示 两个悬于同一悬点o 且在同一水平面内做匀速圆周运动的圆锥摆e和f 它们的 质量相等 摆线长之比 2 则两圆锥摆的周期之比 为 1 l 2 3l 1 t 2 t 6 a 1 1b 1 2c 2 1d 1 3 答案 a 解析 详解 小球做圆周运动所需要的向心力由重力和绳拉力的合力提供 设绳与竖直方向的夹 角为 对任意一球受力分析 由牛顿第二定律有 在竖直方向有 0fcosmg 在水平方向有 2 2 4 fsinmlsin t 由得 2 lcos t g 因连接两小球的绳的悬点距两小球运动平面的距离相等 所以周期相等 所以 1 t 1 1 故 a 正确 bcd 错误 2 t 故选 a 二 多选题 本大题共二 多选题 本大题共 6 6 小题 共小题 共 24 024 0 分 分 9 如图所示 一个球绕中心轴线oo 以角速度 做匀速圆周运动 则 a a b两点的线速度相同 b a b两点的角速度相同 c 若 30 则a b两点的线速度之比va vb 2 3 7 d 若 30 则a b两点的向心加速度之比 3 2 ab aa 答案 bcd 解析 分析 共轴转动的各点角速度相等 再根据 v r 判断线速度的大小关系 根据 a r 2判断加速度 的关系 详解 ab 共轴转动的各点角速度相等 故 a b 两点的角速度相等 但运动半径不等 所以线速度不等 故 a 错误 b 正确 c 设球的半径为 r 当 30 时 a 的转动半径 r rcos30 r b 的半径为 r 根据 3 2 v r 可知 va vb 2 故 c 正确 3 d 设球的半径为 r 当 30 时 a 的转动半径 r rcos30 r b 的半径为 r 根据 3 2 a r 2可知 aa ab 2 故 d 正确 3 故选 bcd 10 如图所示 小球 c 置于光滑的半球形凹槽 b 内 b 放在长木板 a 上 整个装置处于静止状 态 现缓慢减小木板的倾角 过程中 下列说法正确的是 a a 受到的压力逐渐变大 b a 受到的摩擦力逐渐变大 c c 对 b 的压力逐渐变大 d c 受到三个力的作用 答案 a 解析 试题分析 先对 bc 研究 分析 bc 整体的受力 由平衡条件分析 a 对 b 的支持力和摩擦力变 化 即可知道 b 对 a 的压力和摩擦力如何变化 c 球只受两个力 对 b 的压力不变 8 解 a 对 bc 整体 分析受力情况 重力 mg 斜面 a 的支持力 n 和摩擦力 f 由平衡条件得 知 n mgcos f mgsin 减小 n 增大 f 减小 由牛顿第三定律得知 b 对 a 的压 力也增大 故 a 正确 b 错误 c d 由于半球形凹槽光滑 小球只受两个力 重力和支持力 由平衡条件得到 支持力与重 力大小相等 保持不变 则 c 对 b 的压力也保持不变 故 cd 错误 故选 a 点评 本题是三个物体的平衡问题 关键要灵活选择研究的对象 采用整体法和隔离法结 合研究 比较简便 11 2015 年 4 月 科学家通过欧航局天文望远镜在一个河外星系中 发现了一对相互环绕旋 转的超大质量双黑洞系统 如图所示 这也是天文学家首次在正常星系中发现超大质量双黑 洞 这对验证宇宙学与星系演化模型 广义相对论在极端条件下的适应性等都具有十分重要 的意义 若图中双黑洞的质量分别为m1和m2 它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周 运动 根据所学知识 下列选项正确的是 a 双黑洞的角速度之比 1 2 m2 m1 b 双黑洞的轨道半径之比r1 r2 m2 m1 c 双黑洞的线速度之比v1 v2 m1 m2 d 双黑洞的向心加速度之比a1 a2 m2 m1 答案 bd 解析 a 项 双黑洞绕连线的某点做圆周运动的周期相等 所以角速度也相等 故 a 错误 b 项 双黑洞做圆周运动的向心力由它们间的万有引力提供 向心力大小相等 设双黑洞的 距离为 l 由 解得双黑洞的轨道半径之比 22 12 1 12 2 2 m m gm rm r l 1221 r rmm 故 b 正确 c 项 由得双黑洞的线速度之比为 故 c 错误 vr 121221 vvr rmm 9 d 项 由得双黑洞的向心加速度之比为 故 d 正确 2 ar 121221 aar rmm 12 倾角为 37 的斜面与水平面保持静止 斜面上有一重为 g 的物体 a 物体 a 与斜面间 的动摩擦因数 0 5 现给 a 施以一水平力 f 如图所示 设最大静摩擦力与滑动摩擦力相 等 sin 37 0 6 cos 37 0 8 如果物体 a 能在斜面上静止 水平推力 f 与 g 的比值 可能是 a 3 b 2 c 1 d 0 05 答案 bc 解析 分析 若物体刚好不下滑 分析物体受力情况 重力 水平力 f 斜面的支持力和静摩擦力 此时 静摩擦力沿斜面向上 达到最大值 根据平衡条件和摩擦力公式求出 f 与 g 的比值最小值 同理 物体刚好不上滑时求出 f 与 g 的比值最大值 得到 f 与 g 的比值范围 即可选择 详解 设物体刚好不下滑时 f f1 作出受力示意图 如图 则由平衡条件得 f1 cos f1 g sin 10 n1 f1 sin g cos 又 f1 n1 联立得 00 1 00 sin370 5cos372 cos370 5sin3711 f g 设物体刚好不上滑时 f f2 作出受力示意图 如图 则由平衡条件得 f2 cos f 2 g sin n2 f2 sin g cos 又 f 2 n2 解得 00 2 00 sin370 5cos37 2 cos370 5sin37 f g 即 则 ad 错误 bc 正确 2 2 11 f g 故选 bc 点睛 本题关键要正确分析物体的受力情况 作出物体的受力示意图 当物体相对于另一 物体刚要滑动时它们之间的静摩擦力达到最大值 13 如图甲所示 以斜面底端为重力势能零势能面 一物体在平行于斜面的拉力作用下 由 静止开始沿光滑斜面向下运动 运动过程中物体的机械能与物体位移关系的图象 e s 图象 如图乙所示 其中 0 s1过程的图线为曲线 s1 s2过程的图线为直线 根据该图象 下列 判断正确的是 11 a 0 s1过程中物体所受拉力可能沿斜面向下 b 0 s2过程中物体的动能一定增大 c s1 s2过程中物体做匀加速直线运动 d s1 s2过程中物体可能在做匀减速直线运动 答案 bc 解析 a 0 s1过程中 由于机械能逐渐减小 知拉力做负功 物体向下运动 所以拉力可能沿斜 面向上 不可能沿斜面向下 故 a 错误 b 0 s2过程中 由于物体是从静止开始运动 动能一定增大 b 正确 cd 根据功能原理知 e f s 可知 e s 图线的斜率表示拉力的大小 s1 s2过程中 拉 力不变 设斜面的倾角为 开始时物体加速下滑 f mgsin s1 s2过程中 拉力必定小 于 mgsin 物体应做匀加速运动 不可能做匀速直线运动 也不可能做匀减速直线运动 故 c 正确 d 错误 故选 bc 名师点睛 物体的机械能的变化是通过除重力之外的力做功来量度的 由于除重力之外的其它力做的功 等于物体机械能的增量 所以 e s 图象的斜率的绝对值等于物体所受拉力的大小 根据物体 机械能的变化 判断拉力的方向 根据物体是从静止开始运动 判断动能的变化及拉力的大 小 14 物体沿直线运动的v t关系如图所示 已知在第 1s 末合外力做功的功率大小为p 前 2s 内合外力对物体做的功为w 以下说法正确的是 12 a 在第 2 5s 末合外力做功的功率大小为 0 b 在第 5s 末合外力做功的功率大小为p c 从第 3s 末到第 7s 末合外力做功为 w d 从第 3s 末到第 5s 末合外力做功为 0 5w 答案 ac 解析 由图可知 在 2 3s 内物体做匀速直线运动 受到的合外力为 0 所以在第 2 5s 末合外力做 功的功率大小为 0 a 正确 v t 图象的斜率表示物体的加速度 由图可知 在第 5s 末的加 速度和在第 2s 末的加速度是不同的 根据可知 物体第 5s 末受到的合外力和在第 fma 2s 末受到的合外力不相等 而第 5s 末的速度和在第 1s 末的速度相等 所以第 5s 末的功率 和在第 1s 末的功率不相等 b 错误 根据动能定理合外力对物体做的功等于物体动能的变化 由图可知 从第 3s 末到第 7s 末物体的速度的变化与前 2s 速度的变化大小相等 所以合外 力做的功也大小相等 由于前 2s 内合外力做正功 3 7s 内合外力做负功 所以从第 3s 末到 第 7s 末合外力做功为 w c 正确 由图可知 在第 5s 末物体的速度是最大速度的一半 则 从第 3s 末到第 5s 末合外力做功为 可知从第 3s 末到 222 113 1 2224 2 v wmvmmv 第 5s 末合外力做功为 0 75w d 错误 三 填空题 本大题共三 填空题 本大题共 1 1 小题 共小题 共 10 010 0 分 分 15 某同学设计了一个探究加速度 a 与物体所受合力 f 及质量 m 关系的实验 如图所示为实 验装置简图 交流电的频率为 50hz 1 如图所示为某次实验得到的纸带 根据纸带可求出小车的加速度大小为 m s2 保 留二位有效数字 13 2 为了能用细线的拉力表示小车受到的合外力 实验操作时必须首先 3 若小车质量 m 0 4 kg 改变砂桶和砂的质量 m 的值 进行多次实验 以下 m 的值合适 的是 填选项符号 a m1 5gb m2 10gc m3 400gd m4 1kg 答案 1 3 2 2 平衡摩擦力 3 ab 解析 详解 1 相邻的计数点之间的时间间隔为 根据纸带的数据得出相邻的计数点 0 04ts 之间的位移之差相等 即 根据运动学公式得 0 51xcm 2 xat 2 2 0 0051 3 2 0 04 am s 2 根据力的合成 要想小车受到的合外力等于细线的拉力 则其他力的合力为零 所以 要平衡摩擦力 即实验操作时必须首先平衡摩擦力 3 根据实验原理可知当砂和桶的总质量 m 要远小于小车的总质量 m 时 可将砂和桶的总 重力看作小车的拉力 一般认为大于 10 倍为远远大于 所以 ab 合适 cd 不合适 故选 ab 四 实验题 本大题共四 实验题 本大题共 2 2 小题 共小题 共 10 010 0 分 分 16 某学习小组做 探究功与速度变化的关系 的实验如图所示 图中小车是在一条橡皮筋作 用下弹出的 沿木板滑行 这时 橡皮筋对小车做的功记为当用 2 条 3 条完全相同的 w 橡皮筋并在一起进行第 2 次 第 3 次实验时 每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致 每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打在纸带上的点进行计算 14 下列关于实验的说法正确的是 1 a 平衡摩擦力时 应不挂橡皮筋 放开拖着纸带的小车 小车能够匀速下滑即可 b 橡皮筋拉长时要与木板平行 c 先接通电源 后释放小车 d 小车在橡皮筋作用下运动 当小车速度最大时 橡皮筋仍处于伸长状态 将几次实验中橡皮筋对小车所做的功w和小车离开橡皮筋后的速度v 进行数据处理 以 2 w为纵坐标 v或为横坐标作图 其中可能符合实际情况的是 2 v a b c d 答案 1 abc 2 ad 解析 详解 1 1 a 平衡摩擦阻力的正确的做法是 适当抬高木板的一侧 不挂橡皮筋 放 开拖着纸带的小车 能够匀速下滑即可 故 a 正确 b 根据实验要求知橡皮筋拉长时要与木板平行 故 b 正确 c 用打点计时器时要求先接通电源 后释放小车 故 c 正确 d 小车在橡皮筋作用下运动 当小车速度最大时 加速度为零 橡皮筋处于松弛状态 故 d 错误 故选 abc 2 2 小车初速度为零 由动能定理得 小车质量m一定 则w与v是二次 2 1 2 wmv 函数关系 w与成正比 由图示图象可知 ad 正确 bc 错误 2 v 15 故选 ad 故答案为 1 abc 2 ad 17 在 探究求合力的方法 的实验情况如图甲所示 先将橡皮条的一端固定在水平木板上 另一端系上带有绳套的两根细绳 先后两次拉伸橡皮条 一次是用两个弹簧测力计通过两细 绳互成角度地拉橡皮条 另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条 其中a为固定橡皮筋 的图钉 o为橡皮筋与细绳的结点 ob和oc为细绳 图乙是在白纸上根据实验结果画出的图 1 本实验采用的科学方法是 a 理想实验法 等效替代法 b c 控制变量法 建立物理模型法 d 2 实验操作中 下列说法正确的是 a 弹簧测力计 细绳 橡皮条都应贴近木板且与木板平行 b 拉橡皮条的细绳要长些 标记同一细绳方向的两点要远些 c 拉力和的夹角越大越好 1 f 2 f d 先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程 然后只需调节另一个弹簧测力计拉力 的大小和方向 把橡皮条另一端拉到o点 3 图乙中的f与两力中 方向一定沿ao方向的是 f 答案 1 b 2 ab 3 f 解析 详解 1 1 该实验要求两次拉橡皮筋时 要使橡皮筋产生的形变相同 即拉到同一位置 所以本实验采用的科学方法是等效替代法 故 acd 项错误 b 项正确 2 2 a 测量力的实验要求尽量准确 为了减小实验中因摩擦造成的误差 操作中要求弹簧 秤 细绳 橡皮条都应与木板平行 故 a 项正确 b 为了更加准确的记录力的方向 拉橡皮条的细绳要长些 标记同一细绳方向的两点要远些 故 b 项正确 16 c 拉力和的夹角不是越大越好 适当大一些即行 故 c 项错误 1 f 2 f d 实验中 弹簧的读数大小适当 便于做平行四边形即可 不能开始时即达到最大量程 故 d 项错误 3 3 图乙中的f与中 f是由平行四边形得出的 而是有一个弹簧秤拉时得到的 其方 f f 向一定与橡皮筋的方向相同 一定与ao共线的是 f 五 计算题 本大题共五 计算题 本大题共 4 4 小题 共小题 共 52 052 0 分 分 18 一颗在赤道上空运行的人造卫星 其轨道半径为 r 2r r 为地球半径 卫星的转动方向 与地球自转方向相同 已知地球自转的角速度为 地球表面处的重力加速度为 g 求 0 1 该卫星所在处的重力加速度 g 2 该卫星绕地球转动的角速度 3 该卫星相邻两次经过赤道上同一建筑物正上方的时间间隔 t 答案 1 2 3 1 4 g 8 g r 0 2 8r g 解析 详解 1 在地球表面处物体受到的重力等于万有引力 mg 2 gmm r 在轨道半径为 r 2r 处 仍有万有引力等于重力 mg 2 2 gmm r 解得 g g 4 2 根据万有引力提供向心力 2 2 2 2 gmm mr r mg 2 gmm r 联立可得 g 8r 3 卫星绕地球做匀速圆周运动 建筑物随地球自转做匀速圆周运动 当卫星转过的角度与 建筑物转过的角度之差等于 2 时 卫星再次出现在建筑物上空 17 以地面为参照物 卫星再次出现在建筑物上方时 建筑物随地球转过的弧度比卫星转过弧度 少 2 即 t 0 t 2 解得 3 y vm s 点睛 1 在地球表面处物体受到的重力等于万有引力 mg 在轨道半径为 2r 处 2 gmm r 仍有万有引力等于重力 mg 化简可得在轨道半径为 2r 处的重力加速度 2 2 gmm r 2 人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动 由地球的万有引力提供向心力 结合黄金代换计算人造卫星绕地球转动的角速度 2 2 2 2 gmm mr r 3 卫星绕地球做匀速圆周运动 建筑物随地球自转做匀速圆周运动 当卫星转过的角度 与建筑物转过的角度之差等于 2 时 卫星再次出现在建筑物上空 19 如图所示 粗糙的斜面ab下端与光滑的圆弧轨道bcd相切于b 整个装置竖直放置 c 是最低点 圆心角 37 d与圆心o等高 圆弧轨道半径r 1 m 斜面长l 4 m 现 有一个质量m 0 1 kg 的小物体p从斜面ab上端a点无初速度下滑 物体p与斜面ab之间 的动摩擦因数 0 25 不计空气阻力 g 10 m s2 sin 37 0 6 cos 37 0 8 求 1 物体p第一次通过c点时的速度大小vc 2 物体p第一次通过c点时对轨道的压力大小fn 3 物体p从d点向上到达最高点为e 求e到d的高度 答案 1 6m s 2 4 6n 3 0 8m 解析 18 详解 1 物体从a到c点过程 根据动能定理得 2 1 sin 1 cos cos0 2 c mglmgrmglmv 代入数据解得 6m s c v 2 在c点 由牛顿第二定律得 2 n c mv fmg r 代入数据解得 n 4 6nf 由牛顿第三定律得 物体p第一次通过c点时对轨道的压力大小为 4 6n 3 设d点到e点的高度为h 从c点到e点 由动能定理可得 2 1 0 2 c mg rhmv 解得 0 8mh 20 如图所示为一水平的转台 转台上固定一长直杆 质量分别为 的可视为质点的小球 1 m 2 m m n穿过长直杆并用质量不计的轻绳 始终处于伸直状态 拴接 环绕轴转动 当稳定时 oo 小球m n距离转轴的距离分别为 已知 两球与长直杆之间的动摩擦 1 r 2 r 12 mm 12 rr 因数均为 且最大静摩擦力等于滑动摩擦力 当转台的角速度大小为时拴接两球的轻绳 1 刚好产生作用力 当转台的角速度大小为时 其中的一个小球所受的摩擦力刚好为零 2 1 轻绳刚好产生作用力时的角速度应为多大 此时两球所受的摩擦力分别为多大 1 2 其中的一个小球所受的摩擦力刚好为零时的角速度应为多大 此时拴接两球