天津市南开中学2023-2024学年高三年级上册12月月考物理试题含答案

南开中学2024届高三第二次月检测

物理学科试卷

考试时间：60分钟

I卷（共40分）

本试卷分第I卷（选择题）和第n卷两部分，共100分。考试结束后，将答题卡、答题纸与作

文纸一并交回。

一、单项选择题（共25分，每题5分）

1.在物理发展史上这么多科学家都作出了不可磨灭的贡献，下列有关说法正确的是（）

A.伽利略通过著名的理想斜面实验研究了守恒量并提出了能量守恒定律

B.库伦通过“油滴法”实验测定了元电荷电量

C.法拉第提出电荷周围存在着一种“看不见摸不着”的物质，最早提出了场的概念

D.牛顿提出了万有引力定律并精确测量出引力常量G

2.2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器

首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为〃、半径为R,探测器的质

量为加，引力常量为G,嫦娥四号探测器围绕月球做半径为厂的匀速圆周运动时，探测器的（

GM

C.角速度为向心加速度为

3.强台风往往造成巨大灾难.2018年9月16日17时,第22号台风“山竹”强台风级在广东登陆，登陆时

中心附近最大风力达v=162Am/〃，空气的密度夕=1.3左g/万/，当这登陆的台风正对吹向一块长10m、

宽4m的玻璃幕墙时，假定风遇到玻璃幕墙后速度变为零，由此可估算出台风对玻璃幕墙的冲击力F大小

最接近（）

A.2.6X103A^B.5.3X104A^C.1.1X105ND.1.4X106A^

4.真空中固定有两个点电荷，负电荷勒位于坐标原点处，正电荷色位于x轴上，①的电荷量大小为Q

的8倍。若这两点电荷在x轴正半轴的x=x0处产生的合电场强度为0,则0、02相距（）

A.V2x0

B.（2A/2—1）XQ

C.2A/2X0

D.（2^/2+1）XQ

5.如图所示，质量为60kg的某运动员在做俯卧撑运动，运动过程中可将她的身体视为一根直棒，已知重

心在C点，其垂线与脚，两手连线中点间的距离Oa、ob分别为0.9m和0.6m,若她在Imin内做了30个

俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4m,则克服重力做功和相应的功率为（）

A.430J,7W

B.4300J,70W

C.720J,12W

D.7200J,120W

二、多项选择题（共15分，每题5分，漏选3分）

6.如图，平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，P为两板间的一固定点。静电计的金属球与电容

器的负极板连接，外壳接地。若保持电容器负极板不动，仅将正极板缓慢向左平移一小段距离，则（）

A.电容器的电容减小，静电计指针的偏角增大

B.电容器的电容增大，静电计指针的偏角减小

C.两板间的电场强度不变，尸点的电势降低

D.两板间的电场强度减小，尸点的电势升高

7.如图，质量加=2kg的小物块以水平初速度%=6m/s从左端滑上长£=3m的水平传送带，小物块始终

受到一个方向水平向右、大小4=4N的恒力作用，传送带在电动机的带动下沿顺时针方向运行、速度大小

恒为0.5v。。已知物块与传送带间的动摩擦因数〃=0.2,重力加速度g取10m/s2,关于小物块在传送带

上运动的过程，下列说法中正确的是（）

A.小物块一直做匀速直线运动

B.恒力F对小物块做的功为6J

C.小物块与皮带间因摩擦而产生的热量为6J

D.因小物块在传送带上运动电动机多消耗的电能为6J

8.如图，一带正电的点电荷固定于。点，两虚线圆均以。为圆心，两实线分别为带电粒子河和N先后在

电场中运动的轨迹，。、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点•不计重力・下列说法正确的是（）

A.M带负电荷，N带正电荷

B.M在6点的动能小于它在a点的动能

C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能

D.N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功

n卷（共60分）

三、实验题（共12分，每题6分）

9.图甲是验证动量守恒定律的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，两滑块上均固定一相同的竖直遮

光条。

(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，其读数为cm。

ininiiniini

。1020

乙

(2)实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道左端向右运动，发现滑

块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可调节。使轨道右端(选填“升

高”或“降低”)一些；

(3)实验开始前滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。给A一个向右

的初速度，通过光电门1的时间为3A与B碰撞后A通过光电门1的时间为攵，B通过光电门2的时间

为以为完成该实验，还必需测量的物理量有。

A.滑块A的总质量如

B.滑块B的总质量mi

C.光电门1到光电门2的间距£

D.滑块A两次经过光电门1的时间t

10.图1是某同学验证机械能守恒定律实验装置，提供的器材如下：铁架台、电磁打点计时器、学生电

源、导线若干、纸带、重锤、夹子，已知重锤的质量为1kg,当地的重力加速度g=9.8m/s2

(1)该同学还应补充的实验器材是

(2)该同学正确操作得到的一条纸带如图2所示，O点对应重锤做自由下落的初始位置，该同学从合适位置

开始选取了三个连续的计数点B,C,距离已在图中标出，该同学选择。2段来验证重锤的机械能

是否守恒，则他还需

A.仅测量NC段的长度B.仅测量N2段的长度

C.仅测量OC段的长度D.仅测量04段的长度

(3)根据图2中的纸带，可求得重锤在0B段重力势能减少了J(结果保留三位有效数字)

四、计算题(共48分)

11.学生李华研发了一款名字叫做“AD-case”的手机壳，从外观上可以看到这个手机壳长有8个触角，当

手机坠落时，接触地面瞬间8个触角会瞬间弹出来，起到很好的缓冲作用。研究缓冲效果的实验中，总质

量为200g的手机从距离地面1.8m的高度跌落，平摔在地面上，保护器撞击地面的时间为0.2s,然后手机

保持静止，不计空气阻力，g=10m/s2,试求：

(1)手机从开始掉落到恰好速度变为零的过程中重力冲量的大小；

(2)地面对手机的平均作用力大小。

12.如图为某同学在荡秋千，秋千上悬挂平板的两绳平行且绳长为平板运动到最高点时绳子与竖直方

向夹角为9。已知该同学的质量为冽且视为重心在平板上，重力加速度为g,不计绳子和平板的质量，忽

略一切阻力。求：

(1)该同学运动到最低点时的速度大小V；

(2)该同学运动到最低点时的加速度大小。；

(3)该同学运动到最低点时每根绳子的拉力大小厂。

13.如图所示，质量为加=4xl0-8kg的带电微粒(重力不能忽略)以%=lm/s速度从水平放置的平行金属板

A、2的中央飞入板间。已知板长L=10cm,板间距离d=2cm,当C4B=103V时，带电微粒恰好沿直线穿过

板间。

(1)求带电微粒所带电荷量0

(2)AB间所加电压在什么范围内带电微粒能从板间飞出？

O---►Vo

BI-

14.如图所示，一光滑圆弧轨道固定在水平地面上，轨道半径为R=6m,其圆心角为53°-质量为

2kg的滑板C静止在水平地面上，其左端与圆弧轨道末端平滑连接，质量为1kg的物块B静止在C

上，B至滑板左端的距离为£=1.2mo现将质量为2kg的物块A由圆弧轨道顶端静止释放。已知物

块A、B均可视为质点，二者碰撞时间极短且碰撞过程无机械能损失，A、B与C之间的动摩擦因数

均为〃=0.5,C与地面之间的动摩擦因数为〃=0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取

g=10m/s2,cos53°=0.6,物块B始终在滑板上。求:

(1)A滑上C瞬间，A的速度大小；

(2)A与B碰后瞬间，B的速度大小;

(3)整个过程C运动的位移大小。

南开中学2024届高三第二次月检测

物理学科试卷

考试时间：60分钟

I卷（共40分）

本试卷分第I卷（选择题）和第n卷两部分，共100分。考试结束后，将答题卡、答题纸与作

文纸一并交回。

一、单项选择题（共25分，每题5分）

1.在物理发展史上这么多科学家都作出了不可磨灭的贡献，下列有关说法正确的是（）

A.伽利略通过著名的理想斜面实验研究了守恒量并提出了能量守恒定律

B.库伦通过“油滴法”实验测定了元电荷电量

C.法拉第提出电荷周围存在着一种“看不见摸不着”的物质，最早提出了场的概念

D.牛顿提出了万有引力定律并精确测量出引力常量G

【答案】C

【解析】

【详解】A.伽利略研究了自由落体运动，J•迈尔提出了能量守恒定律，故A错误；

B.密立根油滴法测定了元电荷电量，故B错误；

C.法拉第提出电场的概念，并提出用场线描述场，故C正确；

D.牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许精确测量出引力常量G,故D错误。

故选C。

2.2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器

首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为M、半径为R,探测器的质

量为冽，引力常量为G,嫦娥四号探测器围绕月球做半径为厂的匀速圆周运动时，探测器的（）

4兀2r3GMm

A.周期为B.动能为

GM

C.角速度为

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】由万有引力提供向心力可得

GMm4乃22v2

——；-=m——r=mco"r=m—=ma

r2T2r

可得周期、线速度、角速度、向心加速度分别为

探测器动能

综上分析，答案为A。

3.强台风往往造成巨大灾难.2018年9月16日17时，第22号台风“山竹”强台风级在广东登陆，登陆时

中心附近最大风力达v=162初/〃，空气的密度P=1.3饭/机3,当这登陆的台风正对吹向一块长10m、

宽4m的玻璃幕墙时，假定风遇到玻璃幕墙后速度变为零，由此可估算出台风对玻璃幕墙的冲击力F大小

最接近（）

A.2.6X103A^B.5.3X104A^C.1.1X105ND.1.4X106A^

【答案】C

【解析】

【详解】假设经过t时间，由动量定理得：v2tsp-Q=Ft,代入数据：F=v^^l.lxlO5^,故选C

4.真空中固定有两个点电荷，负电荷01位于坐标原点处，正电荷02位于X轴上，02的电荷量大小为

的8倍。若这两点电荷在X轴正半轴的X=Xo处产生的合电场强度为0,则Q、02相距（）

A.V2x0

B.（2-\/2—l）x0

C.2A/2X0

D.（ZA/Z+l）Xg

【答案】B

【解析】

【详解】依题意，两点电荷电性相反，且。2的电荷量较大，所以合场强为0的位置应该在X轴的负半

轴，设两点电荷相距乙根据点电荷场强公式可得

kQ}_kQ2

Xo（Xo+1）2

又

。2=

解得

Z=（2V2-l）x0

故选B。

5.如图所示，质量为60kg的某运动员在做俯卧撑运动，运动过程中可将她的身体视为一根直棒，已知重

心在C点，其垂线与脚，两手连线中点间的距离Oa、ob分别为0.9m和0.6m,若她在Imin内做了30个

俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4m,则克服重力做功和相应的功率为（）

A.430J,7W

B4300J,70W

C.720J,12W

D.7200J,120W

【答案】B

【解析】

h09

【详解】设重心上升高度为h,根据几何知识可得——=一:一，解得h=0.24m,故做一次俯卧撑克服

0.40.9+0.6

重力做功为mgh=144J,所以一分钟克服重力做功为W=30X144J=4320J,功率约为

w4320

P=—=-------W=70W,故B正确.

二、多项选择题（共15分，每题5分，漏选3分）

6.如图，平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，尸为两板间的一固定点。静电计的金属球与电容

器的负极板连接，外壳接地。若保持电容器负极板不动，仅将正极板缓慢向左平移一小段距离，则（）

A.电容器的电容减小，静电计指针的偏角增大

B.电容器的电容增大，静电计指针的偏角减小

C,两板间的电场强度不变，尸点的电势降低

D.两板间的电场强度减小，尸点的电势升高

【答案】AC

【解析】

【详解】AB.根据

£SQ_

―4板，—U

根据题意，极板所带电荷量不变，极板间距增大，可知电容减小，极板之间的电势差增大，即静电计指针

的偏角增大，A正确，B错误；

CD.根据

E工

d

结合上述解得

E—'林。

sS

极板所带电荷量不变，可知，两板间的电场强度不变，令尸点到左极板间距为X,则有

U左p=Ex

由于

U拄p=（P扭一（PP=一（PP

解得

（pp=-Ex

正极板缓慢向左平移一小段距离，x增大，则P点的电势降低，C正确，D错误。

故选AC»

7.如图，质量加=2kg的小物块以水平初速度%=6m/s从左端滑上长£=3m的水平传送带，小物块始终

受到一个方向水平向右、大小尸=4N的恒力作用，传送带在电动机的带动下沿顺时针方向运行、速度大小

恒为0.5v°。已知物块与传送带间的动摩擦因数〃=0.2,重力加速度g取10m/S2,关于小物块在传送带

上运动的过程，下列说法中正确的是（）

A.小物块一直做匀速直线运动

B.恒力产对小物块做的功为6J

C.小物块与皮带间因摩擦而产生的热量为6J

D.因小物块在传送带上运动电动机多消耗的电能为6J

【答案】ACD

【解析】

【详解】A.由于

F=fj.mg

则小物块一直做匀速直线运动，A正确；

B.恒力厂对小物块做的功为

W=FL=12]

B错误；

C.小物块的运动时间为

t=—=0.5s

%

小物块与皮带间因摩擦而产生的热量为

Q=jumg^vot-O.5vo^)=6J

C正确；

D.因小物块在传送带上运动电动机多消耗的电能等于传送带克服摩擦力做功，即

E=fjmg-0.5%/=6J

D正确。

故选ACDo

8.如图，一带正电的点电荷固定于。点，两虚线圆均以。为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在

电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点•不计重力・下列说法正确的是（）

A.M带负电荷，N带正电荷

B.〃在b点的动能小于它在a点的动能

C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能

D.N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功

【答案】ABC

【解析】

【详解】试题分析：由粒子运动轨迹可知，M受到的是吸引力，N受到的是排斥力，可知M带负电荷，N

带正电荷，故A正确.M从a到b点，库仑力做负功，根据动能定理知，动能减小，则b点的动能小于在a

点的动能，故B正确.d点和e点在同一等势面上，电势相等，则N在d点的电势能等于在e点的电势能,

故C正确.

D、N从c到d,库仑斥力做正功，故D错误.故选ABC

考点：带电粒子在电场中的运动

【名师点睛】本题关键是根据曲线运动的条件判断出静电力的方向，掌握判断动能和电势能变化的方向，

一般的解题思路是根据动能定理判断动能的变化，根据电场力做功判断电势能的变化.

n卷（共60分）

三、实验题（共12分，每题6分）

9.图甲是验证动量守恒定律的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，两滑块上均固定一相同的竖直遮

光条。

(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，其读数为cm。

(2)实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道左端向右运动，发现滑

块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可调节。使轨道右端(选填“升

高”或“降低”)一些；

(3)实验开始前滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。给A一个向右

的初速度，通过光电门1的时间为A,A与B碰撞后A通过光电门1的时间为'B通过光电门2的时间

为以为完成该实验，还必需测量的物理量有o

A.滑块A的总质量加1

B.滑块B的总质量加2

C.光电门1到光电门2的间距£

D.滑块A两次经过光电门1的时间，

【答案】①.1.345②.降低③.AB##BA

【解析】

【详解】(1)[1]图中游标卡尺读数为

13mm+9x0.05mm=1.345cm

(2)[2]滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，说明滑块从光电门1到光电门2为减速运动,

则右端较高，因此可调节0使轨道右端降低。

dd

(3)[3]设挡光片的宽度为d,碰前A的速度大小为丁，碰后A的速度大小为丁，碰后B的速度大小为

d

丁，取向右为正方向，根据动量守恒定律有

ddd

m,­—=-m]----•—

txt2t3

整理可得

mxm2mx

*1’3’2

故还需要测量滑块A的总质量加i和滑块B的总质量加2。

故选ABo

10.图1是某同学验证机械能守恒定律实验装置，提供的器材如下：铁架台、电磁打点计时器、学生电

源、导线若干、纸带、重锤、夹子，已知重锤的质量为1kg,当地的重力加速度g=9.8m/s2

f图]

(1)该同学还应补充的实验器材是

(2)该同学正确操作得到的一条纸带如图2所示，。点对应重锤做自由下落的初始位置，该同学从合适位置

开始选取了三个连续的计数点/、B,C,距离已在图中标出，该同学选择。5段来验证重锤的机械能

是否守恒，则他还需

cc.cm<

S2

A.仅测量/C段的长度B.仅测量AB段的长度

C.仅测量0C段的长度D.仅测量CM段的长度

(3)根据图2中的纸带，可求得重锤在OB段重力势能减少了J(结果保留三位有效数字)

【答案】①.刻度尺②.A③.1.20

【解析】

【详解】⑴口]在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离，以及通过纸带

上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度

(2)[2]该同学选择。B段来验证重锤的机械能是否守恒，需要知道位移的同时还要需要知道末速度，所以根

据匀变速直线运动的规律，需要测量NC的长度，然后计算出8点的速度即可

故选A

(3)[3]根据纸带的数据得，重锤重力势能减少

AEp=mghOB=lx9.8x0.1228J“1.20J

四、计算题(共48分)

11.学生李华研发了一款名字叫做“AD-case”的手机壳，从外观上可以看到这个手机壳长有8个触角，当

手机坠落时，接触地面瞬间8个触角会瞬间弹出来，起到很好的缓冲作用。研究缓冲效果的实验中，总质

量为200g的手机从距离地面1.8m的高度跌落，平摔在地面上，保护器撞击地面的时间为0.2s,然后手机

保持静止，不计空气阻力，g=10m/s2,试求：

(1)手机从开始掉落到恰好速度变为零的过程中重力冲量的大小；

(2)地面对手机的平均作用力大小。

【答案】(1)1.6N-S；(2)8N

【解析】

【详解】(1)手机从开始掉落到落地做自由落体运动，由运动学公式得

,12

h=]gt

解得

t-0.6s

手机从开始掉落到恰好静止的过程中重力冲量的大小为

I=mg(t+t0)=0.2xl0x(0.6+0.2)N-s=1.6N-S

(2)手机从开始掉落到恰好静止的过程中，设地面对手机的平均作用力大小为尸，选向上为正方向，对手

机由动量定理得

Ft0—mgt0-mgt=0

解得

F=8N

12.如图为某同学在荡秋千，秋千上悬挂平板的两绳平行且绳长为平板运动到最高点时绳子与竖直方

向夹角为8。已知该同学的质量为切且视为重心在平板上,重力加速度为g,不计绳子和平板的质量，忽

略一切阻力。求:

(1)该同学运动到最低点时的速度大小V;

(2)该同学运动到最低点时的加速度大小。;

(3)该同学运动到最低点时每根绳子的拉力大小厂。

【答案】(1)J2g£(1-cos。)；(2)2g(1-cosJ)；(2)^^--mgcosd

【解析】

【详解】(1)小明从最高点到最低点的过程由机械能守恒得

mgL(l-cos^)=^mv2

得

v=J2gL(1-cos。)

(2)向心加速度可表示为

V2

Q------

L

联立解得

a=2g(1-cos。)

(2)在最低点由牛顿第二定律可得

2F-mg=ma

解得

F=3；g-mgcos。

13.如图所示，质量为加=4xl（y8kg的带电微粒（重力不能忽略）以%=lm/s速度从水平放置的平行金属板

A、8的中央飞入板间。已知板长2>10cm,板间距离d=2cm,当“B=1（）3V时，带电微粒恰好沿直线穿过

板间。

（1）求带电微粒所带电荷量q；

（2）AB间所加电压在什么范围内带电微粒能从板间飞出？

A+

o------►Vo

BI-

【答案】（1）8X10-12C;（2）800V<{7<1200V

【解析】

【详解】（1）带电微粒沿直线穿过板间，重力不能忽略时，可知微粒带负电，由平衡条件有

UAB

mg=q^~

a

解得

（2）微粒在板间做类平抛运动，有

A

BA-

A

B

L=vo(

d12

——=-at

22

代入数据解得

tz=2m/s2

当微粒刚好打在下极板右边缘时，有

mg-q^=ma

代入数据解得

{7i=800V

当微粒刚好打在上级板右边缘时，有

代入数据解得

{72=1200V

要使带电微粒能穿出极板，则两板间的电压应满足800V<C^1200Vo

14.如图所示，一光滑圆弧轨道固定在水平地面上，轨道半径为R=6m,其圆心角为53。。质量为

2kg的滑板C静止在水平地面上，其左端与圆弧轨道末端平滑连接，质量为1kg的物块B静止在C

上，B至滑板左端的距离为Z=1.2m«现将质量为2kg的物块A由圆弧轨道顶端静止释放。己知物

块A、B均可视为质点，二者碰撞时间极短且碰撞过程无机械能损失，A、B与C之间的动摩擦因数

均为〃=0.5,C与地面之间的动摩擦因数为〃=0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取

g=10m/s2,cos53°=0.6,物块B始终在滑板上。求:

（1）A滑上C瞬间，A的速度大小；

(2)A与B碰后瞬间，B的速度大小;

(3)整个过程C运动的位移大小。

【解析】

【详解】(1)对A从开始运动至刚滑上C阶段由动能定理得

1,

mAg(7?-7?cos530)=—WVQ

解得

v0=4Gm/s

(2)A所受摩擦力的大小为

4=〃I机Ag=l°N

C所受地面的最大静摩擦力

0N