2021-2022学年湖北省武汉市外国语学校高三物理月考试题带解析

2021-2022学年湖北省武汉市外国语学校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. 在光滑水平面上的两个小球发生正碰，小球的质量分别为m1和m2，且m1=0.2kg．取向右为正方向，它们碰撞前后的x﹣t图象如图所示．则（）
A．碰前m2做匀速运动，m1做匀加速运动
B．碰后m2和m1都向右运动
C．碰撞过程中两小球的机械能总量减小
D．碰撞过程中两小球的机械能总量不变
参考答案：
D
【考点】动量守恒定律．
【分析】x﹣t（位移时间）图象的斜率等于速度，由数学知识求出碰撞前后两球的速度，分析碰撞前后两球的运动情况．根据动量守恒定律求解两球质量关系，由能量守恒定律求出碰撞过程中系统损失的机械能．
【解答】解：A、由x﹣t（位移时间）图象的斜率得到，碰前m2的位移不随时间而变化，处于静
止．m1向速度大小为：v1==4m/s，做匀速运动，故A错误．
B、由图示图象可知，碰后m2的速度为正方向，说明向右运动，m1的速度为负方向，说明向左运动，两物体运动方向相反，故B错误．
CD、由图示图象可知，碰后m2和m1的速度分别为v2′=2m/s，v1′=﹣2m/s，根据动量守恒定律得：
m1v1=m2v2′+m1v1′，代入解得：m2=0.6kg．
碰撞过程中系统损失的机械能为：△E=m1v12﹣m1v1′2﹣m2v22，代入解得：△E=0，机械能守恒，故C错误，D正确．故选：D
2. 如图所示，一理想变压器的原线圈接正弦交流电源，副线圈接有可变电阻R。

原线圈
中的电流为I1，输入功率为P1，副线圈中的电流为I2，输出功率为P2。

当可变电阻的滑片向下移动时
A．I2增大，P2增大
B．I2增大，P2减小
C．I1减小，P1增大
D．I1减小，P1减小
参考答案：
A
由于原线圈的输入电压不变，变压器的匝数比也不变，所以副线圈的输出电压不变，当可变电阻的滑片向下移动时，电阻R减小，副线圈的电流I2增大，所以原线圈的电流I1也要增大，由于副线圈的
电压不变，根据可得，当电阻减小时，输出的功率P2将增大，所以原线圈的输入的功率P1也将增大．故选A．
3. 如图所示，一个物体在O点以初速度v开始作曲线运动，已知物体只受到沿x轴方向的恒力F作用，则物体速度大小变化情况是（）
（A）先减小后增大（B）先增大后减小
（C）不断增大（D）不断减小
参考答案：
A
4. 如图所示为一种“滚轮一平盘无极变速器”的示意图，它由固定于主动轴上的平盘和可随从动轴移动的圆柱形滚轮组成。

由于摩擦的作用，当平盘转动时，滚轮就会跟随转动。

如果认为滚轮不会打滑，那么主动轴转速n1、从动轴转速n2、滚轮半径r以及滚轮中心距离主动轴轴线的距离x之间的关系是
A． B．
C． D．
参考答案：
A
5. 在光滑的水平地面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图
所示的PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。

一个半径为a、质量为m、电阻为R的金属圆环垂直磁场方向，以速度从如图位置运动，当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时，
圆环的速度为，则下列说法正确的是（）
A．此时圆环中的电功率为 B．此时圆环的加速度为
C．此过程中通过圆环截面的电量为 D．此过程中回路产生的电能为
参考答案：
AC
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 如图1所示，寒假前，某同学利用DIS系统对封闭在注射器内的一定质量的气体作了两次等温过程的研究．第一次是在室温下通过推、拉活塞改变气体体积，并记录体积和相应的压强；第二次在较高温度环境下重复这一过程．（1）结束操作后，该同学绘制了这两个等温过程的p﹣1/V关系图线，如图．则反映气体在第二次实验中的p﹣1/V关系图线的是1（选填“1”或“2”）；
（2）该同学是通过开启室内暖风空调实现环境温度升高的．在这一过程中，注射器水平地放置在桌面上，活塞可以自由伸缩，管内的气体经历了一个等压（选填“等压”“等温”或“等容”）的变化过程．
参考答案：
分析：
（1）由图看出p﹣图象是过原点的倾斜直线，斜率一定，根据数学知识研究出斜率等于
pV，即可根据气态方程分析．
（2）注射器水平地放置在桌面上，以活塞为研究对象，受力分析，根据平衡条件列方程，进而分析作何种变化．
解答：
解：（1）由图2看出p﹣图象是过原点的倾斜直线，其斜率等于pV，斜率不变，则pV不变，根据气态方程=c，可知气体的温度不变，均作等温变化．
由气态方程得知T与pV正比，即T与图线的斜率成正比，所以可知反映气体在第二次实验中的p﹣关系图线的是1．
（2）注射器水平地放置在桌面上，设注射器内的压强为P，大气压强为P0，活塞横截面积为S，
活塞移动过程中速度缓慢，认为活塞处于平衡状态，则：
7. (5分)
竖直放置的两块平行金属板A
、
B ，分别跟电源的正负极连接，将电源正极接地，
如图所示。

在A 、B 中间固定一个带正电的电荷q ，现保持A 板不动，使B 板向右平移一小段距离后，电荷q 所在位置的电势U 将 ，电荷q 的电势能将 。

（填：变大、变小或不变。

）
参考答案：
答案：变大、变大
8. 在研究电磁感应现象实验中
(1)下图给出了可供使用的实验器材，某同学选择了带铁芯的原副线圈和滑动变阻器，还需选择的器材有： 。

(2) （多选）下面四幅图中，“＋”和“－”分别表示灵敏电流计的正、负接线柱。

已知电流从正接线柱流入灵敏电流计时，指针向正接线柱一侧偏转，电流从负接线柱流入时，指针向负接线柱一侧偏转。

图中给出了条形磁铁运动的方向、指针偏转方向或螺线管的绕线方向，以下判断正确的是_________。

A ．甲图中电流计的指针偏转方向向右
B ．乙图中螺线管内部的磁场方向向下
C ．丙图中条形磁铁的向下运动
D ．丁图中螺线管的绕线方向从上往下看为顺时针方向 参考答案：
（1）电源、开关、灵敏电流计 ；（2）ABD ；
9. 客运电梯简化模型如图甲所示，电梯的加速度a 随时间t 变化的关系如图乙所示。

已知电梯在t=0时由静止开始上升，电梯总质最m=2.0×103kg ，忽略一切阻力。

电梯在上升过程中受到的最大拉力F = N ，电梯在前2s 内的速度改变量△v = m/s 。

参考答案： 2.2×104， 1.5
10. 在探究物体的加速度a 与物体所受外力F 、物体质量M 间的关系时，采用如下图所示的实验装置小车及车中的砝码质量用M 表示，盘及盘中的砝码质量用m 表示．
(1)当M 与m 的大小关系满足________时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力．
(2)另两组同学保持小车及车中的砝码质量M一定，探究加速度a与所受外力F的关系，由于
他们操作不当，这两组同学得到的a－F关系图象分别如图1和图2所示，其原因分别是：图1： ________________________________________
图2： ________________________________________
参考答案：
m?M 、
m过大(或M过小)，造成m不是远小于M 、
没有平衡摩擦力或木板的倾角过小
11. 蛟龙号载人潜水艇是一艘由中国自行设计的载人潜水器．2012年6月27日潜水深度7062.68m，这标志着我国具备了载人到达全球99%以上海域深处进行作业的能力．潜水艇外壳是国产钛合金做成的，呈鸡蛋形状，舱内空间约为80m3与外界导热良好．开始潜入时，舱内空气（看成理想气体）的压强为latm，温度为27℃，水深7062.68m处的温度为4℃．求：
①当蛟龙号载人潜水艇在水深7062.68m处停留足够长的时间后，舱内气体的压强为多少atm；
②在上述过程中舱内气体放热（填“放热”或“吸热”）；
③从微观的角度解释舱内压强的变化：舱内空气的体积不变，分子数密度不变，温度降低，分子的平均动能减小，所以压强降低．．
参考答案：
【考点】：热力学第一定律；理想气体的状态方程．
【专题】：热力学定理专题．
【分析】：①舱内空气为等容变化，列出初态和末态的压强和温度，由查理定律求解．
②舱内空气看成理想气体，其内能只跟温度有关，根据温度变化分析内能的变化，放热还是吸热．
③气体的压强与分子的平均动能和分子数密度有关，根据气体压强微观意义进行分析．
：解：①舱内空气为等容变化，初态：p1=1atm，T1=300K；末态：p2=？，T1=277K 由查理定律得：=
代入数据解得：p2==×1atm=0.92atm，
②在上述过程中舱内气体的温度降低，内能减小，而体积不变，气体不做功，由热力学第一定律判断得知，气体放热．
③舱内空气的体积不变，分子数密度不变，温度降低，分子的平均动能减小，所以压强降低．
答：
①舱内气体的压强为0.92atm．
②放热．
③舱内空气的体积不变，分子数密度不变，温度降低，分子的平均动能减小，所以压强降低．
【点评】：对于气体问题，往往是气态方程和热力学第一定律的综合，关键要正确分析不变量，灵活选择状态方程．
12. 为了测量两张纸之间的动摩擦因数，某同学设计了一个实验：如图甲所示，在木块A和木板B上贴上待测的纸，将木板B固定在水平桌面上，沙桶通过细线与木块A相连。

(1)调节沙桶中沙的多少，使木块A匀速向左运动。

测出沙桶和沙的总质量为m以及贴纸木块A的质量M，则两纸间的动摩擦因数μ=；
(2)在实际操作中，发现要保证木块A做匀速运动比较困难，有同学对该实验进行了改进：实验装置如图乙所示，木块A的右端接在力传感器上(传感器与计算机相连接，从计算机上可读出对木块的拉力)，使木板B向左运动时，质量为M的木块A能够保持静止。

若木板B向左匀速拉动时，传感器的读数为F1，则两纸间的动摩擦因数μ= ；当木板B向左加速运动时，传感器的读数为F2，则有F2 F1(填“>”、“=”或“<”)；
参考答案：
m/M F1/Mg =
（1）木块A匀速向左运动，由牛顿第二定律得，解得。

（2）质量为M的木块A能够保持静止，说明木块受到的摩擦力和传感器对物块的拉力是一对平衡力。

不管木板B向左如何拉动，传感器的拉力都跟AB之间的摩擦力大小相等，方向相反，即
= F2。

13. （1）为研究某一电学元件的导电规律，将该元件两端的电压、元件中的电流及通电时间记录在下表中，通过分析表中数据可以判断出该元件所用的材料是（填“金属”或“半导体”）。

(2) 如图甲是某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图象，图中R0表示0℃时的电
阻，k表示图线的斜率．若用该电阻与电池（电动势E、内阻r）、电流表A（内阻Rg）、滑
动变阻器R′ 串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻
度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”．使用“金属电阻温度计”
前，先要把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值，若温度t1＜t2，则t1的刻度应在t2
的侧（填“左”或“右”）；在标识“金属电阻温度计”的温度刻度时，需要弄清所测温度和
电流的对应关系．请用E、R0、k等物理量表示所测温度t与电流I的关系式t＝。

参考答案：
①,由表中数据U、I比值随温度升高而明显减小，可知元件所用材料为半导体。

②温度t1<t2金属温度升高电阻增大，电流计电流值减小，可知t1刻度应在t2的右侧。

③由甲可知由电路图闭合电路欧姆定律得：
整理得 t=
三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 某实验小组利用如图实验装置测定滑块与木板间的摩擦因数，一表面粗糙的木板固定在水
平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一
端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。

打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz。

开始实
验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点。

（1）下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，
每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。

根据图中数据
计算的加速度a= (保留三位有效数字)。

(2)为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有。

（填入所选物理量前的字母）
A.木板的长度l
B. 滑块的质量m1
C. 木板的质量m2
D.托盘和砝码的总质量m3
E.滑块运动的时间t
（3）滑块与木板间的动摩擦因数＝（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）。

参考答案：
15. 某同学用如图所示装置做“研究平抛运动的规律”的实验，
有下列实验步骤：
①用图钉把白纸订在竖直木板上；
②把斜槽固定在紧靠木板的左上角，且使其末端切线水平；
③记下小球飞出时初始位置O，并凭眼观测过O画水平线作为x轴；
④把水平木条靠在竖直木板上，让小球从斜槽适当的位置由静止滚下，观察小球在木条上的
落点，并在白纸上标出相应的点，得到小球运动过程中的一个位置；
⑤把水平木条向下移动，重复④的操作，让小球从斜槽上相同位置由静止滚下，得到小球运动过程中的多个位置；
⑥从木板上取下白纸：
............
上述①到⑥的步骤中，有错误的是步骤_______________，
应改为________________________________________________。

根据画出的轨迹测出小球多个位置的坐标（x，y），画出图像如图（2）所示，图线是一条过原点的直线，说明小球运动的轨迹形状是_______；设该直线的斜率为，重力加速度为，则小铁块从轨道末端飞出的速度_______。

参考答案：
③过O点做重锤线的垂线为x轴
（2）抛物线
水平方向：①竖直方向：②
由①②可得：又知
所以
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. （16分）从阴极K发射的电子经电势差U0=4500V的阳极加速后，沿平行于板面的方向从中央射入两块长L1=10cm，间距d=4cm的平行金属板AB之后，在离金属板边缘
L2=75cm处放置一个直径D=20cm的带有记录纸的圆筒（如图所示），整个装置放在真空内，电子发射的初速度不计。

已知电子质量m=0.9×10-30 kg。

（1）若在两金属板上加上U1=1000V的直流电压（A>B），为使电子沿入射方向做匀速直线运动，应加怎样的磁场？
（2）若在两金属板上加上U2=1000cos2πt（V）的交流电压，并使圆筒绕中心轴按图示方向以=4πrad/s的角速度匀速转动，确定电子在记录纸上的轨迹形状并画出1s钟内所记录的图形。

（要求算出记录纸上的最大偏移距离）
参考答案：
解析：由eU0=
得电子入射速度
m/s m/s
（1）加直流电压时，板间场强V/m
电子做直线运动时，由条件eE1=ev0B，
得应加磁场的磁感应强度T，
方向垂直纸面向里。

（2）加交流电压时，A、B两极间场强（V/m）电子飞出板间时偏距
电子飞出板间时竖直速度
从飞离板到达圆筒时偏距
在纸上记录落点的总偏距
（m）
可见，在记录纸上的点以振幅0.20m，周期T=1s作简谐运动，
因圆筒每秒钟转2周，故在1s内，纸上图形如图所示。

17. 如图18所示是一种测量通电螺线管中磁场的装置，把一个很小的测量线圈A放在待测处，线圈与测量电量的冲击电流计G串联，当用双刀双掷开关S使螺线管的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，从而引起电荷的迁移，由表G测出电量Q，就可以算出线圈所在处的磁感应强度B。

已知测量线圈共有N匝，直径为d，它和表G串联电路的总电阻为R，则被测处的磁感强度B为多大？
参考答案：
：当双刀双掷开关S使螺线管的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律可得：
（5分）
由欧姆定律得：（5分）
由上述二式可得：
18. （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。