2022-2023学年广西壮族自治区北海市市营盘中学高三物理月考试题含解析

2022-2023学年广西壮族自治区北海市市营盘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. （多选题）一宇航员到达半径为R、密度均匀的某星球表面，做如下实验：用不可伸长的轻绳拴一质量为m的小球，上端固定在O点，如图甲所示，在最低点给小球某一初速度，使其绕O点的竖直面内做圆周运动，测得绳的拉力F大小随时间t的变化规律如图乙所示．F1=7F2，设R、m、引力常量G以及F1为已知量，忽略各种阻力．以下说法正确的是（    ） A．该星球表面的重力加速度为 B．卫星绕该星球的第一宇宙速度为 C．星球的质量为 D．小球在最高点的速度为零 参考答案： AC 考点：万有引力定律；圆周运动 【名师点睛】根据砝码做圆周运动时在最高点和最低点的运动规律，找出向心力的大小，可以求得重力加速度；知道在星球表面时，万有引力和重力近似相等，而贴着星球的表面做圆周运动时，物体的重力就作为做圆周运动的向心力. 2. （多选题）“磁单极子”是指只有S极或只有N极的磁性物质，其磁感线分布类似于点电荷的电场分布．假设地面附近空中有一N极磁单极子，在竖直平面内的磁感线如图所示，一质量为m、电荷量为q的带正电粒子正在该磁单极子上方附近做速度大小为v、半径为R的匀速圆周运动，其轨迹如虚线所示，轨迹平面为水平面，若不考虑地磁场的影响，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（　　） A．粒子受到的洛伦兹力与所在处的磁感线方向垂直且斜向上 B．从轨迹上方朝下看，该粒子沿顺时针方向运动 C．该粒子受到的洛伦兹力全部提供做匀速圆周运动的向心力 D．该粒子所在处磁感应强度大小为 参考答案： ABD 【考点】带电粒子在混合场中的运动；洛仑兹力． 【分析】这是一道关于“磁单极子”的信息题，“磁单极子”是指只有S极或只有N极的磁性物质，其磁感线分布类似于点电荷的电场线分布．问题是带电粒子在“磁单极子”的磁场中做匀速圆周运动衍生出求B、向心力等问题．由于受到两个力的作用，所以从竖直和水平两个方向去考虑． 【解答】解：A、C、粒子做匀速圆周运动，可知粒子受到的洛伦兹力与所在处的磁感线方向垂直且斜向上，只是其水平分量提供向心力，或者说是洛仑兹力与重力的合力提供向心力．故A正确，C错误； B、粒子带正电，根据由左手定则：手心向下，大拇指指圆心，这样四指方向就是运动的方向，可知从轨迹上方朝下看，该粒子沿顺时针方向运动，故B正确． D、由洛仑兹力与重力的合力提供做匀速圆周运动向心力，结合勾股定理，有，得该粒子所在处磁感应强度大小=，故D正确． 故选：ABD 3. （单选）一颗人造地球卫星在距地球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动，运动周期为T，若地球半径为R，则（   ）  A.该卫星运行时的线速度为       B.该卫星运行时的向心加速度为 C.物体在地球表面自由下落的加速度为   D.地球的第一宇宙速度为 参考答案： D   解析：A、根据线速度公式v＝=故A错误； B、根据向心加速器度表达式，a＝=故B错误； C、根据公式mg＝，结合mg=，即可求解地球表面重力加速度，g=，故C错误； D、地球的第一宇宙速度为v＝且=，因此v=，故D正确；故选：D． 4. 下列运动过程中，在任何相等的两段时间内，物体速度的变化量均相同的一组是（       ） A. 简谐振动，平抛运动        B. 匀速圆周运动，匀变速直线运动 C. 平抛运动，匀变速直线运动        D. 匀速圆周运动，简谐振动 参考答案： C 5. （多选题）2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家．如图所示，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动．则此飞行器的（　　） A．线速度大于地球的线速度 B．向心加速度大于地球的向心加速度 C．向心力仅有太阳的引力提供 D．向心力仅由地球的引力提供 参考答案： AB 【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用． 【分析】飞行器与地球同步绕太阳运动，角速度相等，飞行器靠太阳和地球引力的合力提供向心力，根据v=rω，a=rω2比较线速度和向心加速度的大小． 【解答】解：A、飞行器与地球同步绕太阳运动，角速度相等，根据v=rω，知探测器的线速度大于地球的线速度．故A正确． B、根据a=rω2知，探测器的向心加速度大于地球的向心加速度．故B正确． C、探测器的向心力由太阳和地球引力的合力提供．故C、D错误． 故选AB． 二、 填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分 6. 一个质量为m、直径为d、电阻为R的金属圆环，在范围很大的磁场中沿竖直方向下落，磁场的分布情况如图所示，已知磁感应强度竖直方向的分量By的大小只随高度变化，其随高度y变化关系为（此处k为比例常数，且），其中沿圆环轴线的磁场方向始终竖直向上，在下落过程中金属圆环所在的平面始终保持水平，速度越来越大，最终稳定为某一数值，称为收尾速度．俯视观察，圆环中的感应电流方向为　　　　　（顺时针，逆时针）；圆环收尾速度的大小为　　　　　． 参考答案： 顺时针  ; 7. 在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为，该金属的逸出功为______。若用波长为（<0）单色光做实验，则其截止电压为______。已知电子的电荷量，真空中的光速和布朗克常量分别为e、c和h. 参考答案： （1）  （2） （1）由和得 （2）由爱因斯坦质能方程和得 8. 图中图线①表示某电池组的输出电压——电流关系，图线②表示其输出功率——电流关系。该电池组的内阻为＿＿＿＿＿Ω。当电池组的输出功率为120W时，电池组的输出电压是＿＿＿＿＿V。 参考答案： 答案： 5，30 9. 平行四边形定则”实验中，若由于F1的误差使F1与F2的合力F方向略向左偏，如图实所示，但F大于等于F′，引起这一结果的原因可能是F1的大小比真实值偏________，F1的方向使它与F2的夹角比真实值偏________． 参考答案：   大    大 10. 如图，用细绳一端系着质量为M = 0.6 kg的物体A，物体A 静止在水平转盘上。细绳的另一端通过圆盘中心的光滑小孔O吊着系着质量为m = 0.3 kg的小球B。物体A 到O 点 的距离为 0.2 m.物体A与转盘间的最大静摩擦力为 2 N，为使物体A与圆盘之间保持相对静止，圆盘转动的角速度范围为                   。（g = 10 m/s2） 参考答案： 11. （4分）一根电阻丝接入100V的恒定电流电路中，在1min内产生的热量为Q，同样的电阻丝接入正弦交变电流的电路中，在2min内产生的热量也为Q，则该交流电压的峰值是            。     参考答案：     答案：100V12.     （4分）某脉冲激光器的耗电功率为2×103瓦，每秒钟输出10个光脉冲，每个脉冲持续的时间为10－8秒，携带的能量为0.2焦耳，则每个脉冲的功率为 瓦，该激光器将电能转化为激光能量的效率为                  。 参考答案： 答案： 2×103，0.001 13. 如图甲，在xoy平面内有两个沿z方向（垂直xoy平面）做简谐振动的点波源S1（0，4m）和S2（0，-2m），两波源的振动图线分别如图乙和图丙所示，所产生的两列横波的波速均为1.0m/s，则波源S1发出的波在介质中的波长为_______m，两列波引起的点A（8m，-2m）处质点的振动相互__________（选填加强、减弱或不能形成干涉）。 参考答案：     (1). 2m；    (2). 加强 波源S1振动的周期为T1=2s，则波源S1发出的波在介质中的波长为；同理可知；因，则，可知两列波引起的点A（8m，-2m）处质点的振动相互加强。 三、 实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分 14. 用游标卡尺和螺旋测微器测量一根金属丝的长度和直径，测量的结果如图所示，则此金属丝的长度L=___________mm，直径d=_______________mm。 参考答案： 39.30　　1.650　 15. 一辆汽车以速度行驶了全程的一半，然后匀减速行驶了后一半，恰好停止，全程 的平均速度为 A．v/2 B．2v/3 C．v/2 D．v/3 参考答案： B 四、计算题：本题共3小题，共计47分 16. 如图所示的竖直平面内有范围足够大、水平向左的匀强电场，在虚线的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感强度大小为B，一绝缘轨道由两段直杆和一半径为R的半圆环组成，固定在纸面所在的竖直平面内，PQ、MN水平且足够长，半圆环MAP在磁场边界左侧，P、M点在磁场边界线上，NMAP段光滑，PQ段粗糙。现在有一质量为m、带电荷量为+q的小环套在MN杆上，它所受电场力为重力的倍。现将小环从M点右侧的D点由静止释放，小环刚好能到达P点。 （1）求DM间距离x0； （2）求上述过程中小环第一次通过与O等高的A点时半圆环对小环作用力的大小； （3）若小环与PQ间动摩擦因数为μ（设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等），现将小环移至M点右侧4R处由静止开始释放，求小环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功。 参考答案： 解：（1）小环刚好到达P点时速度vP=0，由动能定理得 qEx0－2mgR＝0                                            （2分）      而        所以                            （2分） （2）设小环在A点时的速度为vA，由动能定理得                                （2分）      因此                                                （1分）      设小环在A点时所受半圆环轨道的作用力大小为N，由牛顿第二定律得         （2分）  所以得      （2分） （3）若f=μmg≥qE，即。小环第一次到达P点右侧s1距离处静止，由动能定理得      qE（4R－s1）－2mgR－fs1=0                                        （2分） 而f=μmg，因此得                                     （2分） 设克服摩擦力所做的功为W，则                   （2分） 若f=μmg≤qE，即。环经过来回往复运动，最后只能在PD之间往复运动，设克服摩擦力所做的功为W，则 qE（4R）－mg（2R）－W=0                                        （2分） 解得W=mgR    17. 如图所示的装置由水平弹簧发射器及两个轨道组成：轨道Ⅰ是光滑轨道AB，AB间高度差h1=0.20m；轨道Ⅱ由AE和螺旋圆形EFG两段光滑轨道和粗糙轨道GB平滑连接而成，且A点与F点等高．轨道最低点与AF所在直线的高度差h2=0.40m．当弹簧压缩量为d时，恰能使质量m=0.05kg的滑块沿轨道Ⅰ上升到B点，当弹簧压缩量为2d时，恰能使滑块沿轨道Ⅱ上升到B点，滑块两次到达B点处均被装置锁定不再运动．已知弹簧弹性势能Ep与弹簧压缩量x的平方成正比，弹簧始终处于弹性限度范围内，不考虑滑块与发射器之间的摩擦，重力加速度g=10m/s2． （1）当弹簧压缩量为d时，求弹簧的弹性势能及滑块离开弹簧瞬间的速度大小； （2）求滑块经过最高点F处时对轨道的压力大