2020-2021学年上海市思源中学高三物理月考试题带解析

2020-2021学年上海市思源中学高三物理月考试题含解析
一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意
1. 一皮带传送装置如图所示，皮带的速度v足够大，轻弹簧一端固定，另一端连接一个质量为m的滑块，已知滑块与皮带之间存在摩擦，当滑块放在皮带上时，弹簧的轴线恰好水平，若滑块放到皮带的瞬间，滑块的速度为零，且弹簧正好处于自由长度，则当弹簧从自由长度到第一次达最长这一过程中，滑块的速度和加速度变化的情况是
A．速度增大 B．加速度先减小后增大
C．速度先增大后减小 D．加速度先增大后减小
参考答案：
BC
2. （单选）如图所示：一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U 和I 分别表示此时电压表和电流表的读数，则( )
A．U=110V ，I=0.2A B．U=110V ，I=0.05A
C．U=110V ，I=0.2A D．U=110V ，I=0.2 A
参考答案：
A
3. （多选）为减少二氧化碳排放，我市已推出新型节能环保电动车。

在检测某款电动车性能的实验中，质量8×102 kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15 m,/s，利用传感器测
得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出如图所示的图像（图中AB、BO均为直线），假设电动车行驶中所受阻力恒为车重的0．05倍，重力加速度取10m／s2。

则
A．该车起动后，先做匀加速运动，然后做匀速运动
B．该车起动后，先做匀加速运动、然后做加速度减小的加速运动，接着傲匀速运动
C．该车做匀加速运动的时间是1．2 s
D．该车加速度为0．25m/s2时，动能是4×l04 J
参考答案：
BD
4. 功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当．根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰．假设每户家庭有2只60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近()
A．8×108 kW·h B．8×1010 kW·h
C．8×1011 kW·h D．8×1013 kW·h
参考答案：
B
5. 下列说法正确的是（）
A．图甲中，当弧光灯发出的光照射到锌板上时，与锌板相连的验电器铝箔有张角，证明光具有粒子性
B．如图乙所示为某金属在光的照射下，光电子最大初动能E k与入射光频率v的关系图象，当入射光的频率为2v0时，产生的光电子的最大初动能为
E
C．图丙中，用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂，不能发生光电效应
D．丁图中由原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系可知，若D和E能结合成F，结合过程一定会释放能量
E．图戊是放射线在磁场中偏转示意图，射线c是β粒子流，它是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
参考答案：
ABD
【考点】光电效应；氢原子的能级公式和跃迁；原子核的结合能．
【分析】弧光灯照射锌板发生光电效应现象，飞出的光电子对应着一种波，这种波叫物质波，光电效应现象说明光具有粒子性；根据E K=hv﹣hV c，入射光的频率为2V c时，即可求出最大初动能；根据左手定则判断出β粒子，然后由β衰变的本质解答．
【解答】解：A、与锌板相连的验电器的铝箔相互张开，说明光照射到锌板上发生光电效应，从锌板上有光电子逸出，光电效应说明光具有粒子性．故A正确；
B、根据光电效应方程有：E K=hv﹣W
其中W为金属的逸出功：W=hv0
所以有：E K=hv﹣hv0，由此结合图象可知，该金属的逸出功为E，或者W=hv0，
当入射光的频率为2v0时，带入方程可知产生的光电子的最大初动能为E，故B正确；
C、图丙中，用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂，光子的能量为：△E=E2﹣E1=﹣3.4﹣（﹣13.6）=10.2eV大于金属铂的逸出功，所以能发生光电效应．故C错误；
D、丁图中由原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系可知，若D和E能结合成F，核子的平均质量减小，则总质量减小，所以结合过程一定会释放能量．故D正确；
E、图戊是放射线在磁场中偏转示意图，根据左手定则可知，射线c是β粒子流，它是原子核发生β衰变的过程中，由中子转化为一个质子与一个电子时形成的．故E错误．
故选：ABD
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 超导磁悬浮列车（图甲）推进原理可以简化为图乙所示的模型：在水平面上相距为L的两根平行直导轨间有竖直方向等距离分布的匀强磁场B1和B2，且B1=B2=B，每个磁场的宽度都是l，相间排列。

金属框abcd（悬浮在导轨上方）跨在两导轨间，其长和宽分别为L、l。

当所有这些磁场都以速度v向右匀速运动时，金属框abcd在磁场力作用下将向________（填“左”或“右”）运动。

若金属框电阻为R，运动中所受阻力恒为f，则金属框的最大速度为_________________ 参考答案：
右
磁场向右匀速运动，金属框中产生的感应电流所受安培力向右，金属框向右加速运动，当金属框匀速运动时速度设为vm，感应电动势为E=2BL（v-vm），感应电流为，安培力为F=2BLI，安培力与阻力平衡，F=f，解得vm=
7. 为了“探究动能改变与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：
A.第一步:把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为M的滑块通过细绳与质量为m 的带夹重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤夹后连一纸带，穿过打点计时器，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板向下匀速运动，如图甲所示.
B.第二步:保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之从静止开始向下加速运动，打出纸带，如图乙所示.
打出的纸带如图：
试回答下列问题：
①已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数的时间间隔为△t，根据纸带求滑块速度，当打点计时器打A点时滑块速度vA=________,打点计时器打B点时滑块速度
vB=__________.
②已知重锤质量m，当地的重加速度g，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块________(写出物理名称及符号,只写一个物理量)，合外力对滑块做功的表达式W 合=__________.
③测出滑块运动OA段、OB段、OC段、OD段、OE段合外力对滑块所做的功，WA、WB、WC、WD、WE，以v2为纵轴,以W为横轴建坐标系,描点作出v2-W图像,可知它是一条过坐标原点的倾斜直线,若直线斜率为k，则滑块质量M=_______.
参考答案：
①VA= x1/2⊿t 、VB=(x3- x1)/2⊿t ②x， mgx. ③M=2/k.
8. 质量为的小球在距地面高为处以某一初速度水平抛出，落地时速度方向与水平方向之间的夹角为。

则小球落地时速度大小为，小球落地时重力的功率为。

（不计空气阻力，重力加速度
）
参考答案：
① 5 (2分) 40
9. 某同学用如图所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系。

图中A为小
车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔，它们均置于水平放置的一端带有定
滑轮的足够长的木板上，C为弹簧测力计，不计绳与滑轮的摩擦。

实验时，先接通电源再松
开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点。

(1)该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为0点，再顺次选取5个点，
分别测量这5个点到0之间的距离L，并计算出各点速度平方与0点速度平方之差△v2
（△v2=v2－v02），填入下表：
请以△v2为纵坐标，以L为横坐标在方格纸中作出△v2-L图象。

若测出小车质量为0.2kg，结合图象可求得小车所受合外力的大小为 _______ N。

(2)若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数，明显超出实验误差的正常范围。

你认为主要原因是_________________________________________。

实验操作中改进的措施是__________________________________________。

参考答案：
（1）△v2-s图象如右图。

（4分）0.25±0.01 N（2分）
（2）小车滑行时所受摩擦阻力较大。

（2分）
（3）将导轨左端垫起一定的高度以平衡摩擦力。

（2分）
10. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，波速大小为0.6m/s，t =0时刻波形如图所示。

质点P的
横坐标为x = 0.96m，则质点P起动时向_______方向运动（选填“上”
或“下”），t =______s时
质点P第二次到达波谷。

参考答案：
下，1.7s
11. 如图，由a、b、c三个粗细不同的部分连接而成的圆筒固定在水平面上，截面积分别为2S、S和
S．已知大气压强为p0，温度为T0．两活塞A和B用一根长为4L的不可伸长的轻线相连，把温度为
T 0的空气密封在两活塞之间，此时两活塞的位置静止在图中位置．则此时轻线的拉力为 0
．现对
被密封的气体加热，使其温度缓慢上升到T 时两活塞之间气体的压强可能为 p 0或 （忽略活
塞与圆筒壁之间的摩擦）．
参考答案：
解答： 解：设加热前，被密封气体的压强为p 1，轻线的张力为f ，根据平衡条件可得：
对活塞A ：2p 0S ﹣2p 1S+f=0，对活塞B ：p 1S ﹣p 0S ﹣f=0，解得：p 1=p 0，f=0； 即被密封气体的压强与大气压强相等，轻线处在拉直的松弛状态， 这时气体的体积为：V 1=2Sl+Sl+Sl=4Sl ，
对气体加热时，被密封气体温度缓慢升高，两活塞一起向左缓慢移动，气体体积增大， 压强保持p 1不变，若持续加热，此过程会一直持续到活塞向左移动的距离等于l 为止， 这时气体的体积为：V 2=4Sl+Sl=5Sl ，
由盖?吕萨克定律得：=
，解得：T 2=T 0，
由此可知，当T ≤T 2=T 0，
时，气体的压强为：p 2=p 0
当T ＞T 2时，活塞已无法移动，被密封气体的体积保持V 2不变，
由查理定律得：=，解得：p=，
即当T ＞T 2=T 0时，气体的压强为：p=；
故答案为：0；p 0或
．
12. （4分）从某金属表面逸出光电子的最大初动能与入射光的频率的图像如下图所
示，则这种金属的截止频率是__________HZ ；普朗克常量是____________J/HZ 。

参考答案：
4.3(±0.1)×1014Hz ( 6.2～6.8)×10-34Js
13. 北京时间2011年3月11日在日本海域发生强烈地震，强震引发了福岛核电站危机．核电中的U 发生着裂变反应，试完成下列反应方程式U ＋n →Ba ＋Kr ＋______；已知U 、Ba 、Kr 和中子的质量分别是mU 、mBa 、mKr 、mn ，该反应中一个235U 裂变时放出的能量为__________．(已知光速为c) 参考答案：
3n(2分) (mu －mBa －mKr －2mn)c2(
三、 实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 在使用伏安法测量小灯泡在不同电压下的电阻值的实验中，采用如图所示的电路可以方便地调节灯泡两端的电压值。

图1中变阻器的总电阻值和的大小满足。

①在实验中，为了使被告测电阻的电压在开始时有最小值，在闭合电键前，变阻器和
的滑动端和应分别放在各自的端和端。

②采用这个电路能够达到精细调节两端电压的目的。

其中变阻器
是进行精细调节使用
的。

③按照所给的电路图将如图2所示的实物图连接成测量电路。

参考答案：
15. .下图是一辆连有纸带的小车做匀变速直线运动时，打点计时器所打的纸带的一部分．打点频率为50 Hz ，图中A 、B、C、D、E、F…是按时间顺序先后确定的计数点(每两个计数点间有四个实验点未画出)。

用刻度尺量出AB、DE之间的距离分别是2.40cm和0.84 cm，①
那么小车的加速度大小是______，方向与小车运动的方向相 ________．②若当时电网中交变电流的频率变为60Hz电压变为210V，但该同学并不知道，那么做实验的这个同学测得的物体加速度的测量值与实际值相比__________（选填：“偏大”、“偏小”或“不变”）。

参考答案：
① 0.52 相反②偏小
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 如图所示，质量分别为和的A、B两物块并排放在光滑水平面上，若对A、B分
别施加大小随时间变化的水平外力和，若，则：
（1）经多长时间两物块开始分离?
（2）在同一坐标中画出两物块的加速度和随时间变化的图像?
（3）由加速度和随时间变化图像可求得A、B两物块分离后2s其相对速度为多大?
参考答案：
（1）当两物体分离瞬间加速度相等，A、B间相互作用力为零，，即：①
＝2.5s②ks5u
（2）两物块在前2.5s加速度相等
③
2.5s后m1、m2的加速度的变化率分别为-2m/s2和1m/s2
∴两物块的加速度、随时间的变化图像如答图所示：
（3）等于图中阴影部分的“面积”大小，即＝6m/s
17. （16）设想宇航员完成了对火星表面的科学考察任务，乘坐返回舱返回围绕火星做圆周运动的轨道舱，如图所示。

为了安全，返回舱与轨道舱对接时，必须具有相同的速度。

求该宇航员乘坐的返回舱至少需要获得多少能量，才能返回轨道舱？
已知：返回过程中需克服火星引力做功，返回舱与
人的总质量为m，火星表面重力加速度为g，火星半径为R，轨道舱到
火星中心的距离为r；不计火星表面大气对返回舱的阻力和火星自转的
影响。

参考答案：
解析：
物体m在火星表面附近得①…………3分
设轨道舱的质量为m0，速度大小为v。

则②…………3分
联立①、②解得返回舱与轨道舱对接时，具有动能为
③…………1分
返回舱返回过程克服引力做功④…………1分
返回舱返回时至少需要能量E=E K+W⑤…………4分
将③④代入⑤解得…………4分
18. 如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD组成，AB和BCD相切于B 点，CD连线是圆轨道竖直方向的直径（C、D为圆轨道的最低点和最高点），已知∠BOC=30?．可视为质点的小滑块从轨道AB上高H处的某点由静止滑下，用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点D时对轨道的压力为F，并得到如图乙所示的压力F与高度H的关系图象，取g=10m/s2．求：
（1）滑块的质量和圆轨道的半径；
（2）是否存在某个H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点．若存在，请求出H值；若不存在，请说明理由．
参考答案：
解：（1）滑块从A运动到D的过程，由机械能守恒得：mg（H﹣2R）=mv D2
F+mg=
得：F=﹣
mg
取点（0.50m，0）和（1.00m，5.0N）代入上式解得：m=0.1kg，R=0.2m
（2）假设滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的E点（如图所示）
从D到E过程滑块做平抛运动，则有：
OE=
x=OE=v DP t
R=gt2
得到：v D=2m/s
而滑块过D点的临界速度为：
v DL==m/s
由于：v D＞v DL所以存在一个H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点
mg（H﹣2R）=mv D2
得到：H=0.6m
答：（1）滑块的质量为0.1kg，圆轨道的半径为0.2m．
（2）存在H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点，H值为0.6m．
【考点】动能定理的应用；牛顿第二定律；向心力．
【分析】（1）先根据机械能守恒定律求出滑块经过D点时的速度大小，根据牛顿第二定律求出滑块经过D点时轨道对滑块的压力，即可得到滑块对轨道的压力，结合图象的信息，求解滑块的质量和圆轨道的半径；
（2）假设滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的E点，滑块离开轨道后，做平抛运动，由平抛运动的规律求出滑块经过D点时的速度大小，与临界速度进行比较，判断假设是否成立，若滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点，再根据机械能守恒定律求出H．。