物理卷·2017届湖南省师大附中高三上学期第四次月考试（2016-12）

物理卷·2017届湖南省师大附中高三上学期第四次月考试（2016-12）

炎德·英才大联考湖南师大附中2017届高三月考试卷(四)‎ 物　理 命题人：王海波　审稿人：周　曼 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页．时量90分钟，满分110分．‎ 第Ⅰ卷 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分．其中1～8小题为单选题，9～12为多选题．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．结果填到答题卡上)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．关于物理学的研究方法，下列说法中正确的是(C)‎ A．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一段近似看成匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里运用了等效替代法 B．当Δt→0时，称做物体在时刻t的瞬时速度，应用了比值定义物理量的方法 C．用来描述速度变化快慢，采用了比值定义法 D．伽利略利用斜面实验研究自由落体运动时，采用的是微小放大的思想方法 ‎2．每种原子都有自己的特征谱线，所以运用光谱分析可以鉴别物质和进行深入研究．氢原子光谱中巴耳末系的谱线波长公式为：＝(－)，n＝3、4、5…，E1为氢原子基态能量，h为普朗克常量，c为光在真空中的传播速度．锂离子Li＋的光谱中某个线系的波长可归纳成一个公式：＝(－)，m＝9、12、15…，E′1为锂离子Li＋基态能量，经研究发现这个线系光谱与氢原子巴耳末系光谱完全相同．由此可以推算出锂离子Li＋基态能量与氢原子基态能量的比值为(C)‎ A．3 B．‎6 C．9 D．12‎ ‎3．表面光滑、半径为R的半球固定在水平地面上，球心O的正上方O′处有一无摩擦定滑轮，轻质细绳两端各系一个可视为质点的小球挂在定滑轮上，如图所示．两小球平衡时，若滑轮两侧细绳的长度分别为L1＝2.4R和L2＝2.5R，则这两个小球的质量之比为，小球与半球之间的压力之比为，则以下说法正确的是(B)‎ A.＝ B.＝ C.＝1 D.＝ ‎4．如图所示，水平传送带AB距离地面的高度为h，以恒定速率v0顺时针运行．现有甲、乙两相同滑块(视为质点)之间夹着一个压缩轻弹簧(长度不计)，在AB的正中间位置轻放它们时，弹簧瞬间恢复原长，两滑块以相对地面相同的速率分别向左、右运动．下列判断正确的是(D)‎ A．甲、乙滑块不可能落在传送带的左右两侧 B．甲、乙滑块可能落在传送带的左右两侧，但距释放点的水平距离一定相等 C．甲、乙滑块可能落在传送带的同一侧，但距释放点的水平距离一定不相等 D．若甲、乙滑块能落在同一点，则摩擦力对甲、乙做的功一定相等 ‎5．为纪念中国航天事业的成就，发扬航天精神，自2016年起，将每年的‎4月24日设立为“中国航天日”．在46年前的这一天，中国第一颗人造卫星发射成功．若该卫星运行轨道与地面的最近距离为h1，最远距离为h2.已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球做匀速圆周运动的周期为T，引力常量为G，根据以上信息不可求出的物理量有(D)‎ A．地球的质量 B．月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径 C．中国第一颗人造卫星绕地球运动的周期 D．月球表面的重力加速度 ‎6．如图所示，在O点处放置一个正电荷．在过O点的竖直平面内的A点，自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m、电荷量为q.小球落下的轨迹如图中虚线所示，它与以O为圆心、R为半径的圆(图中实线表示)相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，∠BOC＝30°，A距离OC的竖直高度为h.若小球通过B点的速度为v，则下列说法中正确的是(B)‎ A．小球通过C点的速度大小是 B．小球通过C点的速度大小是 C．小球由A到C电场力做功是mv2－mgh D．小球由A到C动能的损失是mg－mv2‎ ‎7．如图甲所示，质量为‎1 kg的小物块以初速度v0＝‎11 m/s，从θ＝53°固定斜面底端先后两次滑上斜面，第一次对小物块施加一沿斜面向上的恒力F，第二次无恒力，图乙中的两条线段a、b分别表示存在恒力F和无恒力F时小物块沿斜面向上运动的v－t图像，不考虑空气阻力，g＝‎10 m/s2，下列说法正确的是(sin 53°＝0.6，sin 53°＝0.8)(B)‎ A．恒力F大小为21 N B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5‎ C．有恒力F时，小物块在上升过程机械能的减少量较大 D．有恒力F时，小物块在上升过程产生的热量较小 ‎8．如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为M的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面平滑连接，一个质量为m(m＜M)的小球从槽高h处开始自由下滑，下列说法正确的是(D)‎ A．在以后的运动过程中，小球和槽的水平方向动量始终守恒 B．在下滑过程中小球和槽之间的相互作用力始终不做功 C．全过程小球和槽、弹簧所组成的系统机械能守恒，且水平方向动量守恒 D．被弹簧反弹后，小球和槽的机械能守恒，但小球不能回到槽高h处 ‎9．如图所示，在方向竖直向下的匀强电场中，一绝缘轻细线一端固定于O点，另一端系一带正电的小球在竖直平面内做圆周运动．小球的电荷量为q，质量为m，绝缘细线长为L，电场的场强为E.若带电小球恰好能通过最高点A，则(BCD)‎ A．在A点时小球的速度v1＝ B．在A点时小球的速度v1＝ C．运动到B点时细线对小球的拉力为6 D．小球运动到最低点B时的速度v2＝ ‎【解析】小球在电场中受到重力、电场力和细线的拉力作用，恰好能通过最高点A，由重力和电场力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得qE＋mg＝，解得，v1＝，选项B正确，A错误；小球由A运动到B的过程中，绳子拉力不做功，‎ 根据动能定理得(qE＋mg)·‎2L＝mv－mv，解得，v2＝，选项D正确；在B点：T－mg－Eq＝m解得，T＝6(mg＋Eq)，选项C正确；故选BCD.‎ ‎10．下列四幅图的有关说法中，正确的是(BD)‎ A．甲图中，球m1以速度v碰静止球m2，若两球质量相等，碰后m2的速度一定为v B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大 C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由α粒子组成 D．链式反应属于重核的裂变 ‎【解析】甲图中，两球碰撞过程动量守恒，碰撞过程机械能不增加，如果两球质量相等，则碰撞后m2的速度不大于v，故A错误；乙图中，图中光的颜色保持不变的情况下，光照越强，光电子数目越多，则饱和光电流越大，故B正确；丙图中，由左手定则可知，甲带正电，则甲射线由α粒子组成，乙不带电，射线乙是γ射线，丙射线粒子带负电，则丙射线由电子组成，故C错误；图丁中链式反应属于重核裂变，故D正确；故选BD.‎ ‎11．我国高铁技术处于世界领先水平，和谐号动车组是由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车．假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比，某列动车组由8节车厢组成，其中第1和5节车厢为动车，其余为拖车，则该动车组(AD)‎ A．做匀加速运动时，第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3∶2‎ B．进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比 C．启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反 D．与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1∶2‎ ‎【解析】设每节动车的功率为P，牵引力为F，每一节车厢的质量是m，阻力为kmg，启动时乘客的加速度的方向与车厢运动的方向是相同的，所以乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相同．所以C错误；做加速运动时，有两节动力车厢，对整个的车进行受力分析得：‎2F－8kmg＝8ma，把6、7、8车厢看成一个整体，第5、6节车厢间的作用力为F1，由牛顿第二定律得：F1－3kmg＝3ma，对7、8车厢看成一个整体，第6、7节车厢间的作用力为F2，由牛顿第二定律得：F2－2kmg＝2ma，联立可得＝，所以A正确；设进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离为s，则由动能定理：－8kmgs＝0－8×mv2，可得：s＝，可知进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度的平方成正比．所以B错误；当只有两节动力车时，最大速率为v，由瞬时功率表达式：2P＝8kmg·v，改为4‎ 节动车带4节拖车的动车组时最大速率为v′，由瞬时功率表达式： 4P＝8kmg·v′，可得：v′＝2v，所以D正确．‎ ‎12．如图所示，光滑水平地面上静止放置由弹簧相连的木块A和B，开始时弹簧处于原长，现给A一个向右的瞬时冲量，让A开始以速度v0向右运动，若mA>mB，则(BC)‎ A．当弹簧压缩最短时，B的速度达到最大值 B．当弹簧再次恢复原长时，A的速度一定向右 C．当弹簧再次恢复原长时，A的速度一定小于B的速度 D．当弹簧再次恢复原长时，A的速度可能大于B的速度 ‎【解析】A开始压缩弹簧时做减速运动，B做加速运动，当两者速度相等时，弹簧压缩最短，然后B继续做加速运动，A继续做减速运动，所以弹簧压缩到最短时，B的速度不是达到最大，故选项A错误；弹簧压缩到最短时，两者速度相等，然后B继续做加速，A继续做减速运动，直到弹簧恢复原长，此时B的速度达到最大，且大于A的速度，根据动量守恒有：mAv0＝mAvA＋mBvB，若A的速度方向向左，则mBvB＞mAv0，动能Ep＝，可知EkB＞Ek0，违背了能量守恒定律，所以A的速度一定向右．故选项BC正确，D错误．故选BC.‎ 答题卡 题　号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ ‎11‎ ‎12‎ 答　案 C C B D D B B D BCD BD AD BC 第Ⅱ卷 二、实验题(本题包括2小题.13题8分，14题6分，每空2分，共14分)‎ ‎13．右图所示是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点正下方桌子的边沿有一竖直立柱．实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2接触且两球等高．将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上．释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞．碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点．测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒．现已测出弹性球1和2的质量m1、m2，A点离水平桌面的距离为a，B点离水平桌面的距离为b.此外：‎ ‎(1)还需要测量的量是__C点与桌子边沿间的水平距离c__、__立柱高h__和__桌面高H__．‎ ‎(2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为__‎2m1＝‎2m1＋m2__．(忽略小球的大小)‎ ‎【解析】要验证动量守恒，就需要知道碰撞前后的动量，要通过平抛运动的分位移公式求解碰撞后球2的速度，所以要测量C点与桌子边沿间的水平距离c、立柱高h，桌面高 H；球1从A处下摆过程只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律，有m‎1g(a－h)＝m1v，‎ 碰撞后球1上升到最高点的过程中，机械能守恒，根据机械能守恒定律，有 m‎1g(b－h)＝m1v，‎ 所以该实验中动量守恒的表达式为：m1v1＝m2v3＋m1v2，‎ 碰后球2有h＋H＝gt2，c＝v3t.‎ 联立解得‎2m1＝‎2m1＋m2.‎ ‎14．某同学验证动能定理的实验装置如图所示．水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一易拉罐相连，易拉罐和里面的细沙总质量为m；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间为t，d表示遮光片的宽度，L表示A、B两点间的距离．滑块与导轨间没有摩擦，用g表示重力加速度．‎ ‎(1)该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如下图所示，遮光片的宽度d＝__1.14__ cm.‎ ‎(2)该同学首先调整导轨倾角，易拉罐内盛上适量细沙，用轻绳通过滑轮连接在滑块上．让滑块恰好在A点静止．剪断细绳后，滑块开始加速下滑，则其受到的合外力为__mg__．‎ ‎(3)为验证从A→B过程中小车合外力做功与滑块动能变化的关系，需要验证的关系式为__mgL＝M__(用题目中所给的物理量符号表示)．‎ ‎【解析】(1)宽度d＝(11＋0.4) mm＝‎11.4 mm＝‎1.14 cm；‎ ‎(2)由于滑块在A点静止，因此滑块的下滑分力等于易拉罐及细沙的总重量mg，又由于斜面与滑块间无摩擦，因此滑块下滑时，其受到的合外力等于mg；‎ ‎(3)本实验应该验证mgL＝Mv2，而到达B点时的速度v＝，代入可得mgL＝M.‎ 三、计算题(本题包括3小题，其中15题10分，16题10分，17题13分．共33分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分)‎ ‎15．(10分)在水平地面上沿直线放置两个完全相同的小物体A和B，它们相距s，在距B为2s的右侧有一坑，如图所示，A以初速度v0向B运动，为使A能与B发生碰撞且碰后又不会落入坑中，求A、B与水平地面间的动摩擦力因数满足的条件，已知A、B碰撞时间很短且碰后粘在一起不再分开，重力加速度为g.‎ ‎【解析】设A、B质量均为m，它们与地面间的动摩擦因数为μ，‎ 若A能与B相碰，则有：mv－μmgs>0　①(2分)‎ 设A与B碰前速度为v1，碰后速度为v2，由动能定理得：‎ mv－mv＝μmgs　②(2分)‎ 碰撞过程中，动量守恒，以A的速度方向为正，‎ 根据动量守恒定律得：mv1＝2mv2　③(2分)‎ A、B粘一起不落入坑中的条件为：×2mv≤μ·2mg·2s　④(2分)‎ 联立并解得：>μ≥(2分)‎ 答：A、B与水平地面间的摩擦因数应满足的条件为>μ≥.‎ ‎16．(10分)在如图所示的竖直平面内，物体A和带正电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，分别静止于倾角θ＝37°的光滑斜面上的M点和粗糙绝缘水平面上，轻绳与对应平面平行．劲度系数k＝5 N/m的轻弹簧一端固定在O点，一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环D与A相连，弹簧处于原长，轻绳恰好拉直，DM垂直于斜面．水平面处于电场强度E＝5×104 N/C、方向水平向右的匀强电场中．已知A、B的质量分别为mA＝‎0.1 kg，mB＝‎0.2 kg，B所带电荷量q＝＋4×10－‎6 C．设两物体均视为质点，不计滑轮质量和摩擦，绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，B电量不变．取g＝‎10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.‎ ‎(1)求B所受摩擦力的大小；‎ ‎(2)现对A施加沿斜面向下的拉力F使A以加速度a＝‎0.6 m/s2开始做匀加速直线运动．A从M到N的过程中，B的电势能增加了ΔEp＝0.06 J．已知DN沿竖直方向，B与水平面间的动摩擦因数为μ＝0.4.求A到达N点时拉力F的瞬时功率？‎ ‎【解析】(1)根据题意，静止时，对两物体受力分析如图所示：‎ 由平衡条件所得：‎ 对A有：mAgsin θ＝FT　①‎ 对B有：qE＋f0＝FT　②‎ 代入数据得f0＝0.4 N　③(4分)‎ ‎(2)根据题意，A到N点时，对两物体受力分析如图所示：‎ 由牛顿第二定律得：‎ 对A有：F＋mAgsin θ－F′T－Fksin θ＝mAa　④‎ 对B有：F′T－qE－f＝mBa　⑤‎ 其中f＝μmBg　⑥‎ Fk＝kx　⑦‎ 由电场力做功与电势能的关系得ΔEp＝qEd　⑧‎ 由几何关系得x＝－　⑨‎ A由M到N，由v－v＝2ax得A运动到N的速度v＝　⑩‎ 拉力F在N点的瞬时功率P＝Fv　⑪‎ 由以上各式，代入数据P＝0.528 W　⑫(6分)‎ ‎17．(13分)如图甲，PNQ为竖直放置的半径为‎0.1 m的半圆形轨道，在轨道的最低点P和最高点Q各安装了一个压力传感器，可测定小球在轨道内侧通过这两点时对轨道的压力FP和FQ.轨道的下端与一光滑水平轨道相切，水平轨道上有一质量为‎0.06 kg的小球A，以不同的初速度v0与静止在轨道最低点P处稍右侧的另一质量为‎0.04 kg的小球B发生碰撞，碰后形成一整体(记为小球C)以共同速度v冲入PNQ轨道．(A、B、C三小球均可视为质点，g取‎10 m/s2)‎ ‎(1)若FP和FQ的关系图线如图乙所示，求：当FP＝13 N时所对应的入射小球A的初速度v0为多大？‎ ‎(2)当FP＝13 N时，AB所组成的系统从A球开始向左运动到整体达到轨道最高点Q全过程中所损失的总机械能为多少？‎ ‎(3)若轨道PNQ光滑，小球C均能通过Q点．试推导FP随FQ变化的关系式，并在图丙中画出其图线．‎ ‎【解析】(1)设A球的质量为M，B球的质量为m，由牛顿第三定律可知，小球在P、Q两点所受轨道的弹力大小NP＝FP；NQ＝FQ　①(1分)‎ 在P点由牛顿第二定律得： NP－(M＋m)g＝(M＋m)　②(1分)‎ 解得vP＝‎2 m/s(1分)‎ AB相碰，Mv0＝(M＋m)vP　③(1分)‎ 解得v0＝ m/s(1分)‎ ‎(2)AB相碰所损失的机械能ΔE1＝Mv－(M＋m)v＝0.4 J　④(1分)‎ 球C在Q点由牛顿第二定律得：NQ＋(M＋m)g＝(M＋m)　⑤(1分)‎ 球C从P运动至Q的过程，由动能定理得：‎ Wf－(M＋m)g2R＝(M＋m)v－(M＋m)v　⑥(1分)‎ 联立并代入数据解得Wf＝－0.2 J 故球C上升过程中所损失的机械能ΔE2＝0.2 J 故整个系统在全过程中所损失的机械能ΔE＝ΔE1＋ΔE2＝0.6 J　⑦(2分)‎ ‎(3)因轨道光滑，小球C由P至Q的过程中机械能守恒 ‎ (M＋m)v＝(M＋m)v＋(M＋m)g·2R　⑧(1分)‎ 联立①②⑤⑧得NP－NQ＝6(M＋m)g(1分)‎ 即FQ＝FP－6(N)‎ ‎(1分)‎ 四、选做题(两个题任意选做一个，如果多做或全做的，按18题阅卷，共15分)‎ ‎18．【物理——选修3—3】(15分)‎ ‎(1)(5分)下列说法正确的是__BCE__．(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分)‎ A．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 B．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果 C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 D．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故 E．干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果 ‎(2)(10分)如图所示，一个内壁光滑的圆柱形汽缸，高度为L、底面积为S，缸内有一个质量为m的活塞，封闭了一定质量的理想气体．温度为热力学温标T0时，用绳子系住汽缸底，将汽缸倒过来悬挂起来，汽缸处于竖直状态，缸内气体高为L0.已知重力加速度为g，大气压强为p0，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦，求：‎ ‎(ⅰ)采用缓慢升温的方法使活塞与汽缸脱离，缸内气体的温度至少要升高到多少？‎ ‎(ⅱ)从开始升温到活塞刚要脱离汽缸，缸内气体压力对活塞做功多少？‎ ‎(ⅲ)当活塞刚要脱离汽缸时，缸内气体的内能增加量为ΔU，则气体在活塞下移的过程中吸收的热量为多少？‎ ‎【解析】(ⅰ)T＝T0(3分)‎ ‎(ⅱ)W＝(p0S－mg)(L－L0)(3分)‎ ‎(ⅲ)Q＝ΔU＋(p0S－mg)(L－L0)(4分)‎ ‎19．【物理——选修3—4】(15分)‎ ‎(1)(5分)如图所示，甲图为沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波动图象，乙图为参与波动质点P的振动图象，则下列判断正确的是__ADE__．(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分)‎ A．该波的传播速率为‎4 m/s B．该波的传播方向沿x轴正方向 C．经过0.5 s时间，质点P沿波的传播方向向前传播‎2 m D．该波在传播过程中若遇到‎3 m的障碍物，能发生明显衍射现象 E．经过0.5 s时间，质点P的位移为零，路程为‎0.4 m ‎(2)(10分)如图所示，横截面为矩形ABCD的玻璃砖竖直放置在水平面上，其厚度为d，AD面镀有水银．用一束与BC成45°角的细激光向下照射在BC面上，在水平面上出现两个光斑，距离为d，求玻璃砖的折射率．‎ ‎【解析】作出光路图，由光的反射定律和光路图可逆性可知，反射光线和OH与FG平行，且OH与水平面的夹角为45°.‎ ‎(2分)‎ 则得OF＝GH＝d(2分)‎ IE＝OF＝d(2分)‎ tan r＝＝，可得r＝30°(2分)‎ 所以折射率n＝＝(2分)‎