重庆市南开中学高一下学期3月月考物理试卷

重庆南开中学高2027届高一物理试卷本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分120分，考试时间120分钟。第Ⅰ卷和第Ⅱ卷都答在答题卷上。一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。下列各题四个选项中只有一个选项符合题意，请选出，不选、多选或错选不给分。1.关于动量和动能，以下说法中正确的是（）A.物体的动量变化，则动能变化B.物体的动能不变，则动量不变C.动量相同的两个物体，质量大的物体动能大D.动能相同的两个物体，质量大的物体动量大【答案】D【解析】【详解】A．动量是矢量，变化速度方向或大小改变引起，若仅方向变化（如匀速圆周运动），速度大小不变，动能不变，故A错误；B．动能是标量，不变仅说明速度大小不变，但速度方向可能变化（如匀速圆周运动），则动量变化，故B错误；C．由公式，当动量相同时，动能与质量成反比，质量越大动能越小，故C错误；D．由公式，当动能相同时，质量越大，动量越大，故D正确。故选D。2.如图所示，小球在水平拉力F的作用下以恒定速率在竖直平面内由P点运动到Q点。在此过程中（）A.绳子拉力做正功 B.拉力F的瞬时功率逐渐增大C.小球的机械能守恒 D.小球的动量逐渐增大【答案】B【解析】【详解】A．小球在运动过程中，绳子拉力方向与速度方向始终垂直，则绳子拉力不做功，故A错误；B．绳子拉力不做功，根据动能定理有则有水平拉力做的功与克服重力做功相等，则水平拉力的功率等于克服重力做功的功率，令速度重力方向与圆周切线间的锐角为，则有根据功率的定义式有小球做匀速圆周运动由P点运动到Q点，逐渐减小，则拉力F的瞬时功率逐渐增大，故B正确；C．小球在运动过程中，速度大小不变，动能不变，高度升高，重力势能增大，则小球的机械能增大，故C错误；D．根据速度大小一定，则小球的动量大小不变，故D错误。故选B。3.如图所示，两个小球A、B固定在一根轻质直角尺的两端，直角尺的顶点O处有光滑的固定转动轴。开始时直角尺的AO部分处于水平位置而B在O的正下方。让该系统由静止开始自由转动，直到B运动到最高点过程中（）A.释放瞬间杆对A没有作用力B.释放瞬间杆对B的作用力方向水平向左C.在加速阶段，杆对B做功的功率等于A克服杆的作用力做功的功率D.在减速阶段，A、B减小动能等于B增大的重力势能【答案】C【解析】【详解】C．以两个小球A、B为系统，由于只有重力对系统做功，系统满足机械能守恒，则在加速阶段，小球B增加的机械能等于A减少的机械能，根据功能关系可知，杆对B做功的功率等于A克服杆的作用力做功的功率，故C正确；AB．释放瞬间，由于球A的机械能减小，所以杆对A要做负功，杆对A有作用力；释放瞬间杆对B的作用力有水平向左的分力，还有竖直向上的分力，所以杆对B的作用力方向斜向上偏左，故AB错误；D．在减速阶段，根据系统机械能守恒可知，A、B减小的动能等于A、B系统增大的重力势能，故D错误。故选C。4.我国北斗卫星导航系统定位精度可达米级，如图P是纬度为的地球表面上一点，质量相同的北斗导航卫星A、B均绕地心O做匀速圆周运动，卫星B是地球静止轨道卫星（同步地球卫星）。某时刻P、A、B、O在同一平面内，且O、P、A在一条直线上，OA垂直于，，则（）A.卫星A、B的动能之比为4∶5 B.卫星A、B的加速度之比为25∶16C.卫星A、B的角速度之比为 D.卫星B与地面P点的线速度之比为5∶4【答案】B【解析】【详解】A．由图可知由，解得卫星的动能所以卫星A、B的动能之比为5∶4，故A错误；B．由，解得所以卫星A、B的加速度之比为25∶16，故B正确；C．由，解得所以卫星A、B的角速度之比为，故C错误；D．卫星B与地面P点的角速度相等，卫星A的轨道半径大于地球半径，由，可知卫星B与地面P点的线速度之比大于，故D错误。故选B。5.物体以60J的初动能，从A点出发作竖直上抛运动，在它上升到某一高度时，动能损失了30J，而机械能损失了10J，则该物体在落回到A点的动能为：（空气阻力大小恒定）（）A.50J B.40J C.30J D.20J【答案】D【解析】【分析】【详解】由题可知上升到某一高度时，重力、阻力均做负功，所以根据功能关系有WG+Wf=△Ek阻力做功对应着机械能的变化，则有Wf=△E将△EK=30J，△E=10J，带入可得WG=20JWf=10J由于上升过程中重力、阻力大小都恒定，而且是直线运动，因此重力和阻力做功关系为：WG=2Wf物体上升到最高点时由功能关系可得WG总+Wf总=Ek联立解得上升过程中阻力做功Wf总=20J当物体落回原地时由动能定理得2Wf总=Ek1Ek带入数据得Ek1=20J落回原地时动能为20J。故选D。【名师点睛】弄清运动过程中物体受力做功特点，熟练应用功能关系求解，注意一种功和一种能量的转化是对应的，不能混淆．6.如图所示，有一夹角恒为可绕光滑固定轴O转动的轻质细杆，杆的末端固定有质量分别为3m和m的小球A、B，A到O的距离为，B到O的距离为，球的大小可忽略不计，已知重力加速度为g。现让B球从最低位置由静止释放，在两小球顺时针转动的过程中，下列说法正确的是（）A.当系统顺时针转过时，B小球的速度大小为B.A小球转到最低位置时，A小球的速度大小为C.A小球转到最低位置的过程中杆对A小球所做的功为D.B小球恰好可以转到竖直位置的最高点【答案】B【解析】【详解】转动过程中，两球的角速度相等，根据可知同一时刻，两球的速度关系总满足A．当系统顺时针转过时，根据系统机械能守恒可知联立解得故A错误；BC．A小球转到最低位置时，根据系统机械能守恒可知联立解得此过程，以A小球为对象，根据动能定理可得解得杆对A小球所做的功为故B正确，C错误；D．设B小球可以转到竖直位置的最高点，则A小球减少的重力势能为B小球增加的重力势能为由于可知B小球不可以转到竖直位置的最高点，故D错误。故选B。7.若宇航员在月球表面附近自高h处以初速度v0水平抛出一个小球，测出小球从抛出到落地的位移为L。已知月球半径为R，万有引力常量为G，则下列说法正确的是（）A.月球表面的重力加速度B.月球的质量C.月球的第一宇宙速度D.月球的平均密度【答案】C【解析】【详解】A．由小球平抛，依题意有则故A错误；B．由则故B错误；C．第一宇宙速度故C正确；D．根据则月球平均密度故D错误。故选C。8.用起重机将质量为200kg的重物由静止沿竖直方向吊起，重物先匀加速上升，起重机输出功率达到额定功率4.4kW后保持不变，整个过程中起重机输出功率P随时间t的变化如图所示，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s²，下列说法正确的是（）A.t=1s时，重物的速率为1.1m/sB.t=1s时，重物的重力势能增加了1000JC.t=2s时，重物受到竖直向上的拉力大小为2000ND.t=3s时，重物的加速度大小为1m/s²【答案】B【解析】【详解】A．重物先由静止做匀加速直线运动，则有根据牛顿第二定律有解得根据功率联立得对图像其斜率为代入，可得解得，（舍去）时重物的速率为故A错误；B．内的位移重力势能的增加量为故B正确；C．达到额定功率后保持不变，时仍有的加速度，根据牛顿第二定律有解得故C错误；D．时，功率保持不变，根据可知随着速度增大，在减小；根据牛顿第二定律有可知加速度在减小，所以时加速度小于，故D错误。故选B。9.如图是“深穴打夯机”示意图，电动机带动两个滚轮匀速转动将夯杆从深坑提上来，当夯杆底端刚到达坑口时，两个滚轮彼此分开，将夯杆释放，夯杆在自身重力作用下，落回深坑，夯实坑底。然后两个滚轮再次压紧，夯杆被提上来，如此周而复始（夯杆被滚轮提升过程中，经历匀加速和匀速运动过程）。已知两个滚轮边缘的线速度恒为，每个滚轮对夯杆的正压力均为，滚轮与夯杆间的动摩擦因数，夯杆质量，坑深，假定在打夯的过程中坑的深度变化很小，取，下列说法正确的是（）A.夯杆被滚轮带动加速上升的过程中，加速度的大小为B.每个打夯周期中，电动机多消耗的电能为C.每个打夯周期中滚轮与夯杆间因摩擦产生的热量为D.增加滚轮对夯杆的正压力，每个打夯周期中滚轮与夯杆间因摩擦产生的热量将增加【答案】C【解析】【详解】A．夯杆被滚轮带动加速上升的过程中，对夯杆进行分析，根据牛顿第二定律有解得故A错误；BC．夯杆被滚轮带动加速上升的过程中，若匀加速至，根据速度位移关系有解得之后夯杆匀速运动至到达坑口，此过程夯杆所受左右两轮静摩擦力的合力大小等于夯杆的重力，匀加速过程经历时间为每个打夯周期中滚轮与夯杆间的相对位移大小为则因摩擦产生的热量为根据能量守恒可知，每个打夯周期中，电动机多消耗的电能为故B错误，故C正确；D．若增加滚轮对夯杆的正压力，结合上述可知，在匀加速过程中有夯杆匀加速至的相对位移其中产生的热量解得可知，当增加滚轮对夯杆的正压力，每个打夯周期中滚轮与夯杆间因摩擦产生的热量将减小，故D错误。故选C。10.重庆江北机场的行李自动运输系统可简化为一段水平和倾斜传送带（如图乙），两个传送带之间由非常短的一段圆弧连接，其中水平传送带长度为100m、速度大小为4m/s，倾斜传送带倾角为、长度为70m、速度大小为6m/s，两个传送带由一个电动机提供电能均沿着顺时针方向稳定转动。机场地勤人员每隔1s将一个货箱从A点无初速度放在传送带上，所有货箱（可视为质点）完全相同，质量为20kg，与水平、倾斜传送带间的动摩擦因数分别为0.1和0.875，重力加速度，，，下列说法正确的是（）A.每个货箱在水平传送带上因摩擦产生的热量均为120JB.水平传送带上相邻货箱间的最大距离为最小距离的8倍C.因运输货物，电动机多消耗的电能全部用于增加货物的机械能D.每将一个货箱由C运输至D处，电动机需要多消耗9850J的能量【答案】B【解析】【详解】A．货箱与水平传送带有假设经过时间其与水平传送带共速，有该时间内货箱的位移为所以货箱可以与水平传送带共速，则其与传送带之间的相对位移为所以其产生的热量为故A项错误；B．在水平传送带上，货箱要经过4s才能达到和传送带一样的速度，而货箱是每隔1s就放上去一个，所以当下一个货箱刚放上去时，它与前一个货箱的距离最小，当它的速度达到传送带的速度时，它与前一个货箱的距离最大，则有所以有故B项正确；C．因运输货箱，电动机多消耗的电能除了转换成货箱增加的机械能，还有热量，故C项错误；D．货箱刚运动到倾斜传送带上时，有设经历时间共速，有该时间内的位移为所以货箱可以与传送带共速，则该时间内的相对位移为产生的热为则多消耗的电能转化为了货箱的重力势能增加量，动能增加量以及产生的热量，所以有故D项错误。故选B。二、多项选择题：本题共5小题，每小题5分，共25分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个答案符合题目要求，全部选对得5分，漏选得3分，选错得0分。11.为了防止高空坠物对路上行人造成伤害，我国已将高空抛物纳入了法律追责范畴。假设质量为m，长度为l的铝筷从距离地面高h的平台由静止竖直下落，到达地面后刚好全部没入泥土中。不计空气阻力，重力加速度为g。关于筷子下落的整个过程，下列说法正确的是（）A.筷子所受阻力的冲量大小等于B.筷子动量的改变量为0C.筷子克服阻力做功为mglD.筷子的机械能减小了【答案】BD【解析】【详解】A．筷子先做自由落体运动落地的速度为，可得筷子刚好全部没入泥土中，取向下为正，由动量定理有解得故A错误；B．筷子从初速度为零，到全部没入泥土中速度减为零，全过程的动量变化量为零，故B正确；C．对全过程由动能定理有则筷子克服阻力做功为，故C错误；D．根据能量守恒定律可知，筷子克服阻力做功表示机械能减少了，故D正确。故选BD。12.如图所示，ABCD为菱形的四个顶点，O为其中心，AC两点各固定有一个质量为M的球体，球心分别与AC两点重合，将一个质量为m的小球从B点由静止释放，只考虑M对m的引力作用，以下说法正确的有：（）A.m将在BD之间往复运动B.从B到O的过程当中，做匀加速运动C.从B到O的过程当中，左侧的M对m的引力越来越小D.m在整个运动过程中有三个位置所受合力的功率为零【答案】AD【解析】【分析】【详解】C．设A、C两球间距为2L，AB与AC夹角为α．小球沿BD运动，与A、C两球距离相等，万有引力相等．M与m间距万有引力A、C两球对m的合力m在BO之间运动时，M与m间距离减小，万有引力F0增大，故C错误；B．万有引力的合力F沿BO方向，α角减小，F为变力，m做变加速运动，故B错误；A．m在BO之间运动时，合力做正功，m加速，B、D关于O点对称，m在OD之间运动时，合力做负功，m减速，运动到D点速度减小到零，此后在合力作用下沿DO加速运动，在OB间减速运动，运动到B点速度减小到零，然后重复上述运动过程，故A正确；D．合力功率m在B、D两点速度为零，则合力功率为零，在O点合力为零，合力功率也为零，故D正确．故选AD。13.在倾角为37°的斜面底端给小物块一初动能，使小物块在足够长的粗糙斜面上运动。若小物块在上滑和下滑过程中其动能Ek随高度h的变化如图乙所示，g=10m/s2，sin37°=0.6，则小物块（）A.小物块质量为0.5kgB.上滑的最大距离为5mC.所受的摩擦力大小为2ND.在最高点的重力势能一定为25J【答案】BC【解析】【详解】C．全程根据动能定理得解得C正确；A．上滑过程中根据动能定理得解得A错误；B．上滑的最大距离为B正确；D．取最低点为零势能面，在最高点的机械能为零势能面未知，因此机械能也不确定，D错误。故选BC。14.如图a，顺时针匀速转动的倾斜传送带上放有相对其静止的长木板，一滑块以沿木板向下的初速度滑上木板后，木板的速度v随时间t变化的图像如图b所示，若木板的位移、滑块相对木板的位移、木板与传送带间产生的内能分别用x、和Q表示，则下列相关图像可能正确的是（）A. B.C. D.【答案】AD【解析】【详解】A．由图b可知，木板先做匀变速直线运动，有对应的xt图线为一段抛物线，之后做匀速直线运动，对应的xt图线为一段倾斜直线，故A正确；B．同理，可得可知x图像中x=0时，，故B错误；C．依题意，滑块一直匀减速直到与木板共速，其vt图像如图由图像可得是不断减小的，根据可知图像最初并非线性关系，故C错误；D．根据可得木板减速上滑过程，有木板加速下滑过程，有其Qt图像为二次函数，即抛物线。木板匀速下滑过程，有其Qt图像倾斜直线，故D正确。故选AD。15.如图所示，煤矿车间有两个相互垂直且等高的水平传送带M和N（均在匀速传动），煤块与两传送带间的动摩擦因数均为，每隔在传送带M左端轻放上一个质量为的相同煤块（可视为质点），煤块离开传送带M前已经与M速度相等，且相邻煤块（已匀速）间的距离为，随后煤块平稳地传到传送带N上，N的宽度足够大、以0.8m/s匀速传动，g取，则下列说法正确的是（）A.小煤块传送到传送带N前的瞬间，相对传送带N的速度大小为1.4m/sB.每个小煤块在传送带N上滑动的过程中，因摩擦产生的热量为0.5JC.驱动M的电动机的平均输出功率为0.036WD.驱动N的电动机的平均输出功率为0.064W【答案】BCD【解析】【详解】A．小煤块在传送带M上，先做匀加速运动后做匀速运动，每隔T=10s在传送带M左端轻放一小煤块，且相邻煤块（已匀速）间的距离为x=6m，可知小煤块的速度即为传送带M的速度，则有可得小煤块传送到传送带N前的瞬间，相对传送带N的速度大小为故A错误；B．小煤块传送到传送带N上后，其所受摩擦力大小为方向如图所示小煤块相对传送带N做匀减速运动，其加速度大小小煤块相对传送带以1m/s的速度在N上做匀减速直线运动到静止，这段位移就是煤块在N传送带上留下的痕迹，因此小煤块在传送带N上滑动的划痕是直线，设小煤块在传送带N上滑动的划痕长度为s，由运动学公式可得小煤块在传送带N上滑动的过程中，因摩擦产生的热量为故B正确；C．在传送带M上，小煤块与传送带相对静止时间内驱动M的电动机所需的能量为驱动M的电动机平均输出功率为故C正确；D．在传送带N上，根据动能定理则内驱动N的电动机所需的能量为驱动N的电动机平均输出功率为故D正确。故选BCD。三、实验题：本题共2小题，14题6分，15题8分。16.2023年《三体》电视剧异常火爆，这正展示了人类想了解未知世界的渴望，为延续人类文明防患于未然，人类也需要寻找适宜人类居住的新家园。假设多年后宇航员找到了一类地星球，为了探究星球的相关情况，宇航员降落在星球表面，并做了以下实验（假设该星球为匀质球体，星球半径为R）：实验Ⅰ：让一石子和一片羽毛分别从相同高度由静止同时释放多次，发现两者总沿竖直方向向下运动并同时落在水平地面上。由此可以判断该星球表面___________（填“有”或“无”）大气。实验Ⅱ：在赤道的水平地面上，以一定的水平速度抛出物体，并记录下抛出点的高度h及相应的从抛出到落地过程中的水平位移x，保持不变，改变高度，重复实验多次。并用描点法做出了图像，你认为宇航员做___________图像最为合理。（选填选项前的相应字母）A．

B．

C．若求出图线的斜率为，则赤道处的重力加速度g=___________。实验Ⅲ：到达极地后，在抛出速度与实验Ⅱ中一样的情况下，重复实验Ⅱ，若得到图像的斜率为。据此宇航员推出了该类地星球的自转周期T=___________。（用、、R、表示）【答案】①.无②.C③.④.【解析】【详解】[1]实验Ⅰ，因只有没有空气阻力影响，石子和羽毛才能总是同时落地，可以判断该星球表面无大气。[2]实验Ⅱ，在实验Ⅰ的基础上可确定保证石子做的是平抛运动，由两个方向上的规律可得可得即h与成正比关系，做此图像可以有效减小实验数据处理偶然误差，则宇航员做C图像最为合理。[3]由斜率可得[4]实验Ⅲ，跟实验Ⅱ的原理相同，可得又赤道极地联立可得17.某同学利用如图甲所示的装置“验证动能定理”，并完成了如下的操作：①按如图甲所示的装置组装实验器材，调整滑轮的高度使细线与长木板平行；②取下砂桶，将长木板的右端适当垫高，纸带穿过打点计时器，开启电源释放小车，直到在纸带上打下一系列均匀的点为止；③挂上砂桶，并在砂桶中放入适量的沙子，用天平测出砂桶和沙的总质量为m，然后将装置由静止释放，重复操作，从其中选择一条点迹比较清晰的纸带，如图乙所示。已知纸带中相邻两计数点间还有4个计时点未画出，计数点间的距离如图乙所示，打点计时器的打点频率，重力加速度大小为g。（1）打下计数点4时，小车的速度大小_______m/s。（2）若小车的质量为M，取打下计数点1~5的过程研究，若打下计数点1、5时小车的速度大小分别为和，则验证系统动能定理的表达式为_______。（用题中所给物理量符号表示）（3）若砂桶和桶中沙的总质量远小于小车的质量，根据得出的实验数据，描绘出了图像如图丙所示，其中，则小车的质量_______kg。（4）假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若砂桶和桶中沙的总质量不满足远小于小车的质量，且。则从理论上分析，下列各图能正确反映关系的是_______；此时若图线直线部分的斜率为k，则从理论上分析，可知小车的质量_______。【答案】（1）0.192（2）（3）0.4（4）①.A②.【解析】【小问1详解】相邻两计数点间是时间间隔为则打下计数点4时，小车的速度大小为【小问2详解】根据动能定理可知【小问3详解】若砂桶和桶中沙的总质量远小于小车的质量，根据动能定理化简可得结合图像可知可得小车的质量为【小问4详解】[1]若砂桶和桶中沙的总质量不满足远小于小车的质量，根据动能定理化简可得结合图像可知，选项A符合。故选A。[2]由上式可知可得小车的质量为四、计算题：本题共4小题，18题10分，19题12分，20题14分，21题15分。请写出列式依据、重要的演算步骤等，只写出最后结果计0分。18.如图所示，月球探测器登月前，要从椭圆环月轨道Ⅰ转移至近月圆轨道Ⅱ、已知月球半径为R，椭圆轨道Ⅰ上的近月点P与远月点Q之间的距离为4R，探测器在近月圆轨道Ⅱ上的运行周期为T，万有引力常量为G。求：（1）月球的质量M；（2）探测器在椭圆轨道Ⅰ上的运行周期T'。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）设探测器质量为m，探测器在近月圆轨道Ⅱ上做匀速圆周运动，万有引力提供向心力解得（2）椭圆轨道Ⅰ的半长轴为根据开普勒第三定律得解得19.机车牵引列车在平直轨道上从静止开始启动，机车发动机的输出功率P保持不变，列车总质量为m，所受阻力为f：(1)求列车行驶的最大速度vm；(2)若列车从启动至达到最大速度所用的时间为t，求此过程中列车行驶的距离x。【答案】(1)；(2)【解析】【详解】(1)当牵引力等于阻力时，列车的速度最大，此时(2)对列车，从静止到最大速度，根据动能定理有解得20.如图所示，从A点以v0的水平速度抛出一质量m=2kg的小物块（可视为质点），当小物块运动至B点时，恰好沿切线方向进入固定的光滑圆弧轨道BC，圆弧轨道BC的圆心角α=37°，C点在O点的正下方，圆弧轨道C端切线水平与水平面平滑连接。C点右侧水平面粗糙，在水平面上固定一个弹簧，弹簧的左端D距C点的水平距离为L=0.4m，小物块离开C点后继续在水平面上向弹簧滑去，将弹簧压缩了x=0.1m后停止滑行。小物块和水平面间的动摩擦因数μ=0.2，A、B两点距C点的高度分别为H=0.6m、h=0.15m，圆弧半径R=0.75m，cos37°=0.8，sin37°=0.6，g=10m/s2。求：（1）小物块水平抛出时，初速度v0的大小；（2）小物块滑动至C点时的速度；（3）小物块停止滑行时弹簧具有的弹性势能大小。【答案】（1）4m/s（2）（3）26J【解析】【小问1详解】设小物块做平抛运动的时间为t，则有设小物块到达B点时竖直分速度