湖南省长沙市长郡中学2021届高三物理上学期月考试题【含答案】

湖南省长沙市长郡中学2021届高三物理上学期月考试题（一）得分:本试题卷分选择题和非选择题两部分，共页.时量90分钟.满分100分.第Ⅰ卷选择题（共45分）一、单项选择题:本题共10小题，每小题3分，共30分在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的.1.如图所示，甲、乙、丙为三个光滑轨道，且左侧均为倾角相同的直轨道.甲右侧是水平轨道，乙右侧是向下凹的圆弧轨道，丙右侧是向上凸的圆弧轨道，三个轨道水平方向距离相同图中虚线在同一水平面上现在三个完全相同的小球分别从相同高度由静止开始滚下，到达轨道的右端时速度大小相等，三个小球运动过程中始终未脱离轨道，下列说法正确的是A.甲轨道上的小球先到达右侧B.乙轨道上的小球先到达右侧C.丙轨道上的小球先到达右侧D.三个轨道上的小球同时到达右侧2.固定斜面上的物体A用跨过滑轮的细线与小砂桶相连，连接A的细线与斜面平行，不计细线与滑轮间的摩擦力，若要使物体A在斜面上保持静止，砂桶中砂的质量有一定的范围，已知其最大值和最小值分别为m1和m2（m2＞0），重力加速度为g，由此可求出A.物体A的质量B.斜面的倾角C.物体A与斜面间的动摩擦因数D.物体A与斜面间的最大静摩擦力3.在光滑的水平面上，质量m=2kg的物块与水平轻弹簧相连，物块在与水平方向成θ=45°角的拉力F作用下处于静止状态，此时水平面对物块的支持力m恰好为零.若重力加速度g取10m/s2，则以下说法正确的是A.此时轻弹簧的弹力为NB.撤去拉力F的瞬间，物块对地面的压力为0C.撤去拉力F的瞬间，物块的加速度大小为10m/s2，方向水平向左D.若剪断弹簧，则剪断的瞬间物块的加速度为m/s2，方向斜向右上，与水平方向成45°角★4.质量为m的物体P置于倾角为θ1的固定光滑斜面上，轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着P与小车，P与滑轮间的细绳平行于斜面，小车以速率v水平向右做匀速直线运动.当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角θ2时（如图），下列判断正确的是A.P的速率为vB.p的速率为vsinθ2C.P处于超重状态D.P处于失重状态5.一长为2L的木板倾斜放置，倾角为45°，今有一弹性小球，自与木板上端等高的某处自由释放，小球落到木板上反弹时，速度大小不变，碰撞前后，速度方向与木板夹角相等，欲使小球经过一次碰撞后恰好落到木板下端，则小球释放点距木板上端的水平距离为LL 6.下列说法正确的是A.是铀核的一种裂变方程23514389192563603U Ba Kr n →++B.β射线来源于原子内层的电子就是阴极射线C.比结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定D.的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，其半衰期可能变短23592U 7.硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，它的工作原理与光电效应类似:光照射硅光电池，回路里就会产生电流.关于光电效应，下列说法正确的是A.任意频率的光照射到金属上，只要光照时间足够长就能产生光电流B.只要吸收了光子的能量，电子一定能从金属表面逸出C.逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关D.逸出的光电子的最大初动能与入射光的光强有关★8.如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上最后打在荧光屏上产生闪烁的光点.下列说法正确的是A.该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C.α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D.绝大多数的α粒子发生大角度偏转9.如图，水平粗糙的桌面上有个光滑的小孔S，一轻绳穿过小孔，两端各系着质量分别为2m、m的两个小方块A、B，B以S正下方的点O为圆心做角速度为ω的匀速圆周运动，A恰好处于静止状态.已知SB=L，重力加速度大小为g，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，现将质量为m的小物块C放在A上，A仍然保持静止，B以最大的角速度ωm做匀速圆周运动，则A.C受到向左的静摩擦力B.A与桌面间的动摩擦因数为2 32L g ωC.角速度为ωm时，BD.mω=10.如图所示，质量分别为m1、m2的物块A、B用一轻质绳相连置于粗糙水平面上，用一水平外力F（F=kt，k为大于零的常数）向右拉A.已知A、B与水平面间的动摩擦因数相等，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，绳子能够承受足够大的拉力，开始绳中拉力为0，则下列关于绳中弹力T随时间t变化的关系图中正确的是A. B.C. D.二、多项选择题:本题共5小题，每小题3分，共15分在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分.★11.如图所示，用一根轻质细绳跨过固定光滑的挂钉O将一个画框悬挂在墙壁上，细绳的两端分别拴接在画框上两根挂钉1、2上.画框静止时，O点两侧细绳与竖直方向的夹角分别为α、β对应细绳中的张力大小分别为F1、F2，悬挂时，挂钉1、2不一定等高，下列说法正确的是A.若1更高，则α＞βB.若2更高，则F1＞F2C.无论1、2是否等高:总有α=β成立D.无论1、2是否等高，总有F 1=F 2成立12.如图所示，上表面光滑、右端固定有立柱的木板平放在水平地面上，总质量为M ，木板上放有质量分别为m 1和m 2的物块A 和B ，物块A 用一根不可伸长的水平轻绳拴在立柱上，A 、B 间接触面与木板平行，A 与B 之间的动摩擦因数为μ；现将木板的左端固定，用一始终竖直向上的力F 缓慢抬起木板的右端，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，以下说法正确的是A.B 开始滑动前，A 对B 的摩擦力先增大后减小B.B 开始滑动前，轻绳中的拉力逐渐增大C.当木板与地面的夹角的正切值等于时，B 开始滑动12m m μD.当木板与地面的夹角的正切值等于μ时，B 开始滑动13.a 、b 两车在平直的公路上沿同一方向行驶，两车运动的v-t 图象如图所示.在t=0时刻，b 车在a 车前方s 0处，在0～t 1时间内，b 车的位移为s ，则A.若a 、b 在t 1时刻相遇，则s 0=3sB.若a 、b 在时刻相遇，则12t 032s s =C.若a 、b 在时刻相遇，则下次相遇时刻为13t 153tD.若a 、b 在时刻相遇，则下次相遇时a 车速度为14t 13v 14.如图所示，固定斜面倾角为θ，一质量为m=0.4kg 的小球用两轻绳AC 、BC 悬挂在木箱内.木箱锁定时，AC 与斜面垂直，BC 与斜面的夹角为.已知g=10m/s 2，sinθ=0.6，cosθ=0.8.木箱解锁后沿斜面下滑.关于木箱下滑过程，下列说法正确的是A.若斜面光滑，则AC 上的张力大小可能为零B.若斜面光滑，则BC 上的张力为零C.若木箱与斜面间的动摩擦因数为0.5，则AC 上的张力大小为0.8ND.若木箱与斜面间的动摩擦因数为0.5，则BC 上的张力大小为2N15.如图所示，质量均为m 的a 、b 两小球在内壁光滑的半球形碗内做圆周运动，碗的球心为O 、半径为0.1m ，Oa 、Ob 与竖直方向间的夹角分别为53°、37°，两球运动过程中，碗始终静止在水平地面上，已知sin37°=0.6，g 取10m/s 2.则下列说法正确的是A.a 、b 两球做圆周运动的线速度之比为:3B.a 、b 两球做圆周运动的角速度之比为C.a 、b 两球所受支持力的大小之比为3:4D.a 、b 两球运动过程中，碗对地面始终有摩擦力作用第Ⅰ卷答题卡题号123456789101112131415得分答案第Ⅱ卷 非选择题（共55分）三、实验题（本题共2个小题，共15分）16.（6分）利用图示装置可以测物块与桌面间的动摩擦因数.水平粗糙桌面左端固定着定滑轮，B 点固定着光电门，跨过定滑轮的细线两端分别拴接质量为m 的重物和质量为M 的物块（含宽度为d 的遮光条）实验时每次都由静止释放物块，多次改变物块释放点A 的位置，记录每次A 、B 间的距离x 和遮光条通过光电门的时间t.（细线与滑轮间的摩擦及空气阻力均不计，重力加速度为g ）（1）物块通过B 点的速度v B =_________.（用题中的字母表示）（2）下列各图中，能够正确反映运动过程中x 与t 之间关系的图象是__________.A. B.C. D.（3）若（2）问中正确图线的斜率为k ，则物块与水平桌面间的动摩擦因数μ=__________.A. B.22()2kmg M m d kMg -+22()2kmg M m d kMg++C. D.222()kMg kmg M m d -+22()2kMg M m d kmg-+17.（9分）为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如图所示的实验装置，他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计（不计质量及长度）固定在相距为D 的两立柱上，固定点分别为P 和Q ，P 低于Q ，绳长为L （L ＞）他们首先在绳上距离P 点10cm 处（标记为C ）系上质量为m 的重物PQ （不滑动），由测力计读出绳PC 、QC 的拉力大小T P 和T Q ，随后改变重物悬挂点的位置，每次将P 到C 点的距离增加10cm ，并读出测力计的示数，最后得到T P 、T Q 与绳长之间的关系曲线如图所示，由实验可知:PC（1）曲线Ⅱ中拉力最大时，C 与P 点的距离为_________cm ，该曲线为_________（选填“T P ”或“T Q ”）的曲线.（2）在曲线Ⅰ、Ⅱ相交处，可读出绳的拉力T Q =_________N ，此时它与L 、D 、m 和重力加速度g 的关系为T Q =_________.四、计算题（本题共4小题，共计40分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位）18.（6分）如图所示为氢原子最低的四个能级，当一群氢原子处于n=4的能级上向低能级跃迁时:（1）有可能放出几种能量的光子?（2）在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长?（3）已知金属钠的截止频率为5.53×1014Hz，普朗克常量h=6.63×10-34J·s.请通过计算判断，所有放出的光子中能使钠发生光电效应的光子有几种.l19.（9分）如图所示，长为（未知）的细线上端固定在O点，下端连着一小球（可视为质点），悬点O 距地面的高度H=5.4m，开始时将小球提到O点由静止释放，小球经时间t（未知）白由下落到使细线被拉直的位置后，在很短的时间（可忽略）内将细线拉断，拉断后瞬间小球速度为细线刚被拉直瞬间速度的一半，再经过时间t小球落到地面，不计空气阻力，取g=10m/s2，求:l（1）细线的长度；（2）小球从O点由静止释放到落地的总时间.★20.（11分）在高速路上经常可以看到大货车拉着钢板而后车厢是敞开的，这种情况下如果出现钢板从车厢上滑落，将对后面的车辆造成致命的危险.在紧急刹车的情况下钢板对驾驶空也极易造成破坏，危及驾驶员的生命.假设该货车车厢的长度为L，车厢内载有一块质量分布均匀、长度也为L的钢板，钢板的质量为m.已知钢板前端与车厢壁接触，钢板与车厢底板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.忽略空气阻力的影响.（1）若货车突然加速，为了使钢板不掉下来，货车的加速度最大值为多少?（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力大小）（2）若车厢的前端能承受的最大水平力为F，为了安全，则货车刹车的最大加速度为多少?（3）若货车以加速度a0做匀加速运动，在运动过程中钢板与货车间发生相对滑动，经过多长时间钢板开始往下掉?21.（14分）如图所示，竖直面内有一个光滑的由两个半圆形组成的“S”形细管道，管道半径为R，直径AB、BC在同一竖直线上，圆心分别为O1、O2.现有一半径略小于管道内径的小球从C点进入管道.（已知重力加速度为g）（1）若小球通过A点时与管道间没有作用力，求小球落地点与C点距离；（2）要使小球离开A点后不与管道相碰，则离开A点时初速度至少为多少?长郡中学2021届高三月考试卷（一）物理答案一、单项选择题:本题共10小题，每小题分，共30分在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的.题号12345678910答案BDCCDCCADB1.B【解析】甲轨道上的小球从轨道左侧开始做匀速直线运动；乙轨道上的小球从轨道左侧开始（前端的一段）向下做圆周运动，先加速再减速，水平分速度先增大后减小，水平方向的平均速度比甲轨道上的小球大；丙轨道上的小球从轨道左侧开始（前端的一段）向上做圆周运动，先减速后加速，水平分速度先减小后增大，水平方向的平均速度比甲轨道上的小球小，故乙轨道小球水平方向的平均速度最大，丙轨道小球水平方向的平均速度最小，又三个轨道水平方向长度相同，乙轨道上的小球先到达右侧，选项B 正确.2.D【解析】设物体A 的质量为M ，砂桶的质量为m 0，物体与斜面间的最大静摩擦力为，斜面倾角为θ，m f 由平衡条件可得物体A 将要上滑时，有；物体A 将要下滑时，有01sin m m g m g Mg f θ+=+，可得，D 正确，不能求出其他的物理量，A 、B 、C 错误.02sin m m g m g Mg f θ+=-122m m g m gf -=3.C【解析】对物块受力分析，由平衡条件可得Fsinθ=mg，Fcosθ=F 弹，联立解得F 弹=20N ，N ，选项A 错误；撤去拉力F 的瞬间，物块所受的合外力大小等于F 弹，对地面的压力突变为20N ，B 错误；由牛顿第二定律有F 弹=ma ，解得物块的加速度大小a=10m/s 2，方向水平向左，C 正确；若剪断弹簧，则剪断瞬间物块所受的合外力大小等于Fcosθ，由牛顿第二定律有Fcosθ=ma′，解得物块的加速度大小a′=10m/s 2，方向水平向右，选项D 错误.4.C【解析】将小车的速度v 进行分解如图所示则有:，故AB 错误；小车向右运动，θ2减小，v 2cos P v v θ=不变，则v P 逐渐增大，说明物体P 沿斜面向上做加速运动，因此P 处于超重状态，故C 正确，D 错误.5.D【解析】设小球释放点距木板上端的水平距离为h ，所以自由下落高度为h ，根据自由落体运动规律，末速度，也就等于平抛运动的初速度大小，设平抛运动的水平位移和竖直位移分别为x 和y ，因θ=45°，所以x=y ，由平抛运动规律知x=vt ，，联立解得x=4h ，由题意可知212y gt =，解得，所以选项D 正确.2L +=h =6.C【解析】铀核的裂变是在中子的轰击下进行的，铀核的裂变方程左侧必须有一个中子，所以不是铂核的一种裂变方程，选项A 错误；β射线的电子是由原子核内中子转化23514389192563603U Ba Kr n →++为质子释放出来的，阴极射线与β射线产生的机理不同，不是同一种射线，选项B 错误；比结合能越大，原子核越稳定，C 正确；半衰期与环境无关，D 错误，故选C.7.C【解析】根据光电效应规律可知，只有频率大于金属极限频率的光照射到金属上，才会发生光电效应，产生光电流，选项A 错误；若吸收光子的能量小于金属中电子的逸出功，则电子不能从金属表面逸出，选项B 错误；根据爱因斯坦光电效应方程可知，逸出的光电子的最大初动能，即逸出的光电子的0k E h W ν=-最大初动能与入射光的频率有关，选项C 正确；根据光电效应规律可知，超过截止频率的入射光光强越强，所产生的光电子的数目就越多，饱和光电流就越大，但光电子的最大初动能不变，选项D 错误.8.A 9.D【解析】C 静止，只受重力和A 的支持力，不受静摩擦力，选项A 错误；不放C 时，对A 有F=μ·2mg，对B 有Fsinθ=mω2Lsinθ，解得，选项B 错误；B 以大的角速度做匀速圆周运动时，A 受到22Lgωμ=m ω桌面的静摩擦力恰好为最大静摩擦力，则有F′=μ·3mg，又，，解得2sin sin m F m L αωα'=cos mgF α'=，则轨道半径，选项C 错误，选项D 正确.m ω=22cos 3g L αω=sin m R L α==10.B【解析】设A 、B 与水平面间的动摩擦因数为μ，在F 小于μm 1g 时，A 处于静止状态，绳中弹力T=0.当F 大于μm 1g 而小于μ（m 1+m 2）g 时，A 、B 整体处于静止状态，绳中弹力T 随时间t 逐渐增大.当F 大于μ（m 1+m 2）g 时，对A 、B 整体，由牛顿第二定律有F-μ（m 1+m 2）g=（m 1+m 2）a ；对物块B ，由牛顿第二定律有T-μm 2g=m 2a ，联立解得，绳中弹力T 随时间t 变化的图线的反向延长线过坐标原点，212m T kt m m =+选项B 正确.二、多项选择题:本题共5小题，每小题3分，共5分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分.题号1112131415答案CDBCBCBDBD11.CD【解析】因为钉子是光滑的，可知两边绳子的拉力总是相等的，即无论1、2是否等高，总有F 1=F 2成立；对结点O ，水平方向:F 1sinα=F 2sinβ，则α=β，即选项AB 错误，CD 正确；故选CD.12.BC【解析】设木板右端抬起后木板与地面的夹角为θ，对B 受力分析，B 开始滑动前，沿轻绳方向A 对B 的摩擦力.θ逐渐增大，所以A 对B 的摩擦力逐渐增大，选项A 错误；B 开始滑动前，对2sin AB f m g θ=A 、B 组成的整体，沿轻绳方向有:轻绳的拉力T=（m 1+m 2）gsinθ，逐渐增大，选项B 正确；沿轻绳方向，当m 2gsinθ=μm 1gcosθ，即时B 开始滑动，选项C 正确，D 错误.12tan m m μθ=13.B【解析】根据题述，在t=0时刻，b 车在a 车前方s 0处，在0～t 1时间内，b 车的位移为s ，若a 、b 在t 1时刻相遇，根据v 一t 图线与坐标轴所围的面积表示位移，有s 0+s=3s ，即s 0=2s ，选项A 错误；若a 、b在时刻相遇，根据v-t 图线与坐标轴所围图形的面积表示位移，则有，即，选项B 12t 0744s s s +=032s s =正确；若a 、b 在时刻相遇，则下次相遇的时刻是关于t=t1对称的时刻，选项C 正确；若a 、b 在13t 153t时刻相遇，则下次相遇时间为，下次相遇时a 车速度，选项D 错误.14t 174t 1111172=44a v t vv v t =-⋅14.BD【解析】对小球有，，对木箱和小球整体有sin cos CB mg T ma θθ-=sin cos CA CB T T mg θθ+=（M+m ）gsinθ-μ（M+m ）gcosθ=（M+m ）a ，联立解得T CA =mg （cosθ-μsinθ），T CB =μmg.当μ=0时，T CA =mgcosθ=3.2N，T CB =0，选项A 错误，B 正确.当μ=0.5时，T CA =2N ，T CB =2N ，选项C 错误，D 正确.15.BD【解析】两球做圆周运动的向心力由重力与支持力的合力来提供，设小球与球心O 的连线与竖直方向间的夹角为θ，则由，则，则a、b 的线速度之比为2tan sin v mg m R θθ=v=，A 错误；由得a 、b 的角速度之abv v ==2tan sin mg m R θωθ=ω比为B 正确；，，，故C 错误；由于两球a b ωω==cos53Na mg F =︒cos37Nb mg F =︒43Na Nb F F =所受的向心力大小为F=mgtanθ，则a 、b 两球向心力大小之比为16:9，两球和碗组成的系统，无论两球的空间位置如何，整体在水平方向的合力不可能为零，因此地面对碗始终有摩擦力的作用，D 正确.三、实验题（本题共2个小题，共15分）16.（6分，每空2分）（1）dt（2）C （3）A【解析】（2）经分析可知，物块做匀加速直线运动，设物块的加速度大小为a ，由速度与位移的关系式得v 2=2ax ，整理得，则C 正确，ABD 错误.222122v d x a a t==⋅（3）对重物由牛顿第二定律有mg-F T =ma ，对物块由牛顿第二定律有F T -μMg=Ma，联立得mg-μMg=（M+m ）a ，又由和图象C 可知，解得，A 正确，222122v d x a a t ==⋅22d k a=22()2kmg M m d kMg μ-+=BCD 错误.17.（9分）（1）60（58～62）（2分）T P （3分）（2）4.30（4.25～4.35）（1分）（3分）【解析】（1）由曲线Ⅱ的最高点拉力最大，对应的横坐标=60cm ，设PC 和QC 与水平方向的夹角为αPC 和β，对C 点的平衡可知T P ·cosα=T Q ·cosβ，开始C 点靠近P 点，因α＞β，则，cos 1cos P Q T T βα=>即T P ＞T Q ，结合两曲线左侧部分，Ⅱ曲线靠上则为T P 的曲线.（2）两曲线的交点表示左右的绳拉力大小相等，读出纵坐标为T P =T Q =4.30N ，设CQ 绳与立柱的夹角为θ，延长CQ 线交于另一立柱上，则，两拉力相等，由力的平衡可知2T Q cosθ=mg，则cos θ=2cos Q mg T θ==四、计算题（本题共4小题，共计40分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位）18.（6分）【解析】（1）可能放出=6种能量的光子……………（2分）24C （2）氢原子由第四能级向第三能级跃迁时，能级差最小，射的光子波长最长………（2分）（3）金属钠的逸出功=2.3eV0c W h ν=从n=4能级跃迁到n=3能级及从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子能量小于钠的逸出功，其他光子的能量均大于钠的逸出功，故能使钠发生光电效应的光子有4种………（2分）19.（9分）【解析】（1）小球自由下落过程有，212l gt =22v gl =则（2分）t =v =细线被拉断瞬间小球速度为2v v '==再经时间t 小球落地，位移 ………………（2分）2122l v t gt l ''=+=则2l l H +=得=1.8m……………（2分）3Hl =（2）0.6s………（2分）t ==则从O 点到落地的总时间为2t=1.2s………………（1分）20.（11分）【解析】（1）要使钢板不掉下来，则钢板和货车一起做加速运动，货车加速度最大时，钢板与货车之间达到最大静摩擦力，…………（3分）m mg ma μ=m a g μ=（2）对钢板根据牛顿第二定律得:F+μmg=ma m ………………（2分）解得:………（1分）m Fa g mμ=+（3）对货车:……………（1分）210012x v t a t =+对钢板:……………（1分）22012x v t at =+……（1分）mg ma μ=钢板开始往下掉时满足:………………（1分）122Lx x -=解得:（1分）t =21.（14分）【解析】（1）小球在A 点与管道无作用力，则重力提供向心力2Av mg mR=得（2分）A v =若小球落在O 2所在水平线，则需要的时间t =，则小球不会与BC相碰，会直接落在水平地面上……（2分）A x v t R ==>落地时间…………………（2分）0t =则落地点与C 点距离……………（1分）0A d v t ==（没有判断过程扣3分）（2）要使小球不与管道相碰，则小球做平抛运动的轨迹恰与BC 相切时，小球在A 点具有最小的初速度，设切点为D ，O 2D 与水平方向夹角为θ，则……（1分）0tan v gtθ=又水平方向有Rcosθ=v 0t……………（1分）竖直方向有2R+R （1-sinθ）=……………（1分）212gt联立解得（4分）0v =。