【精准解析】天津市耀华中学2020届高三下学期第一次月考物理试题

2020天津耀华中学高三年级下学期第一次月考

第I 卷（选择题共40分）

一、单项选择题（每题4分，共32分。每题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）

1.如图，将手电筒竖直向上放置，接通电源开关，旋松后盖使小电珠恰能点亮．手持电筒并保持它在竖直方向运动，要使得小电珠熄灭，可以（ ）

A. 缓慢向上匀速运动

B. 缓慢向下匀速运动

C. 突然向上加速运动

D. 突然向下加速运动

【答案】C 【解析】

【详解】AB ．若电筒缓慢向上、向下匀速运动，电筒处于平衡状态，内部连接状况不变，小电珠能发光，故AB 错误；

C ．若突然向上加速运动，以电池为研究对象，受向上的弹力突然增大，弹簧形变量增大，即压缩量增大，使得电池与电珠断开，小电珠熄灭，所以C 正确；

D ．若突然向下加速，电池受向上的弹力减小，弹簧压缩量减小，电路仍然是通路，所以小灯珠不会熄灭，故D 错误。 故选C 。

2.由于万有引力定律和库仑定律都满足平方反比规律，因此引力场和电场之间有许多相似的性质，在处理有关问题时可以将它们进行类比。例如电场中反映各点电场强弱的物理量是电场强度，其定义式为F

E q

。在引力场中可以有一个类似的物理量用来反映各点引力场的强弱。设地球质量为M ，半径为R ，地球表面处重力加速度为g ，引力常量为G 。如果一个质量为m 的物体位于距地面R 处的某点，则下列表达式中能反映该点引力场强弱的是（ ） A. 2

M G

R B. 2

4m G

R

C. 2

4

M

G

R D. 2

2m G

R 【答案】C 【解析】

【详解】类比电场强度定义式

F E q

=

该点引力场强弱

()

2

g 2

24Mm

G

R F M a G

m

m

R ==

= 故ABD 错误，C 正确。 故选C 。

3.科技的发展正在不断的改变着我们的生活，如图甲是一款手机支架，其表面采用了纳米微吸材料，用手触碰无粘感，接触到凭证光滑的硬性物体时，会牢牢吸附在物体上，如图乙是手机静止吸附在支架上的侧视图，若手机的重力为G ，则下列说法正确的是

A. 手机受到的支持力大小为cos G θ

B. 手机受到的支持力不可能大于G

C. 纳米材料对手机作用力大小为sin G θ

D. 纳米材料对手机的作用力竖直向上 【答案】D 【解析】

【详解】AB ．因为采用了纳米微吸材料，斜面会对手机存在一个吸引力，所以手机受到的支持力大小不可能为cos G θ，其大小可能大于G ，也可能小于G ，取决于吸附力的大小，选项AB 错误；

CD ．手机受到竖直向下的重力和纳米材料的作用力，二力平衡，纳米材料对手机的作用力大小为G ，方向竖直向上，选项C 错误。D 正确。 故选D 。

【名师点睛】本题的关键是需要知道题目中的两个重要信息，一个是“接触到凭证光滑的硬性物体时，会牢牢吸附在物体上，”第二个是会牢牢吸附在物体上，即存在吸引力，不存在摩擦力

4.有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒为v 的大河．小明驾着小船渡河，去程时船头指向始终与河岸垂直，回程时行驶路线与河岸垂直．去程与回程所用时间的比值为k ，船在静水中的速度大小相同，则小船在静水中的速度大小为( )

A.

C.

D.

【答案】B 【解析】

【详解】设河岸宽度为d ，船的静水速度v c ；去程时

t 1＝

c

d v 回程时

t 2

又1

2

t t ＝k ，得 v c

．

A

，与结论不相符，选项A 错误；

B

B 正确；

C ．

2

1-k ，与结论不相符，选项C 错误；

D ．

2

1

k - ，与结论不相符，选项D 错误；

故选B 。

5.某公司为了测试摩托车的性能，让两驾驶员分别驾驶摩托车在一平直路面上行驶，利用速度传感器测出摩托车A 、B 的速度随时间变化的规律并描绘在计算机中，如图所示，发现两摩托车在t =25s 时同时到达目的地．则下列叙述正确的是( )

A. 摩托车B 的加速度为摩托车A 的4倍

B. 两辆摩托车从同一地点出发，且摩托车B 晚出发10s

C. 在0～25s 时间内，两辆摩托车间的最远距离为180m

D. 在0～25s 时间内，两辆摩托车间的最远距离为400m 【答案】D 【解析】

试题分析：速度-时间图象的斜率表示该时刻的加速度大小，图线与时间轴包围的面积表示对应时间内的位移大小，据此分析即可． 速度时间图像的斜率表示加速度大小，故

223020/0.4/25A a m s m s -=

=，22300

/2/5

B a m s m s -==，5A B a a =，A 错误；图像与坐标轴围成的面积表示位移，故

()130********A x m m =?+?=，1

30152252

A x m m =??=，因为两者在25s 相遇，而发

生的位移不同，故两者不是从同一地点出发的，B 错误；在t=25 s 时两车达到相同的速度，在此之前摩托车A 速度一直大于摩托车B 速度，两辆摩托车距离一直在缩小，所以在t=0时刻，两辆摩托车距离最远，故400A B x x x m ?=-=，D 正确．

6.飞机飞行时除受到发动机的推力和空气阻力外，还受到重力和机翼的升力，机翼的升力垂直于机翼所在平面向上，当飞机在空中盘旋时机翼倾斜（如图所示），以保证重力和机翼升力的

合力提供向心力。设飞机以速率v 在水平面内做半径为R 的匀速圆周运动时机翼与水平面成θ角，飞行周期为T 。则下列说法正确的是（ ）

A. 若飞行速率v 不变，θ增大，则半径R 增大

B. 若飞行速率v 不变，θ增大，则周期T 增大

C. 若θ不变，飞行速率v 增大，则半径R 减小

D. 若飞行速率v 增大，θ增大，只要满足tan v

θ

不变，周期T 一定不变 【答案】D 【解析】

【详解】A ．对飞机进行受力分析，如图所示

根据重力和机翼升力的合力提供向心力，得

22

24tan v mg m m R R T

πθ==

得

tan v gR θ=2tan R

T g θ

=

若飞行速率v 不变，θ增大，由

tan v gR θ=可知，R 减小，故A 错误；

B ．若飞行速率v 不变，θ增大，R 减小，由

2tan R

T g π

θ

=

可知，T 减小，故B 错误； C ．若θ不变，飞行速率v 增大，由

tan v gR θ=

可知，R 增大，故C 错误； D ．若飞行速率v 增大，θ增大，满足

tan v θ不变，则tan gR θ

不变，根据 2tan R

T g π

θ

=

可知，周期一定不变，故D 正确。 故选D 。

7.“儿童蹦极”是近期兴起的一项游戏项目。为保证儿童在游戏过程中的安全，需在腰间左、右两侧栓与悬点等高、完全相同的两根橡皮绳。质量为m 的小朋友如图所示静止悬挂时，两橡皮绳与水平方向的夹角均为30°，则（ ）

A. 每根橡皮绳上的拉力为

1

2

mg B. 若将悬点间距离变小，则每根橡皮绳所受拉力将变大

C. 若此时左侧橡皮绳在腰间突然断裂，则小朋友此时刻加速度a =g

D. 若将橡皮绳换成不可伸长的轻绳，在左侧轻绳在腰间突然断裂时，小朋友此时刻的加速度a =g 【答案】CD 【解析】

【详解】A ．小朋友的受力情况如下图所示

小孩受重力和两个拉力而平衡，根据平衡条件，有

2sin30T mg ?=

解得

T mg =

故A 错误；

B ．设两橡皮绳与水平方向的夹角均为θ，根据共点力平衡条件得

2sin F mg θ=

当悬点间的距离变小，则θ变大， sin θ变大，可知悬绳的拉力将变小，故B 错误； C ．当左侧橡皮绳断裂，断裂的瞬间，右侧弹性绳的拉力不变，则重力和右侧绳拉力的合力与左侧绳初始时拉力大小相等，方向相反，根据平行四边形定则知，则合力大小为mg ，加速度为g ，故C 正确；

D ．由于是两根轻绳，当断裂时，绳子的力立刻消失，则小朋友的加速度

a g =

故D 正确。 故选CD 。

8.如图所示，一劲度系为k 的轻度弹簧，上端固定，下端连一质量为m 的物块A ，A 放在质量也为m 的托盘B 上，以F N 表示B 对A 的作用力，x 表示弹簧的伸长量。初始时，在竖直向上的力F 作用下系统静止，且弹簧处于自然状态(x =0)，现改变力F 的大小，使B 以

2

g

的加速度匀加速向下运动(f 为重力加速度，空气阻力不计），此过程中F N 或F 随x 变化的图象正确的是（ ）

A.

B

C.

D.

【答案】D 【解析】

【详解】设物块和托盘间的压力为零时弹簧的伸长量为x ，则有

mg kx ma -=

解得

2mg

x k

=

在此之前，根据

N mg F kx ma --=

可知，二者之间压力由开始运动时的

2

mg

线性减小到零，而力F 由开始时的mg 线性减小到2mg ，此后托盘与物块分离，力F 保持2

mg

不变。

二、不定项选择题（每题6分，共24分。每题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）

9.关于原子和原子核，下列说法正确的是（ ）

A. 卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型

B. 原子核发生β衰变后，原子核的质子数会增加

C. 外界的温度越高，原子核的半衰期越短

D. 由玻尔理论可知，氢原子从高能级向低能级跃迁时可以辐射出任意不同频率的光子 【答案】AB 【解析】

【详解】A ．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出原子的核式结构模型，故A 正确； B ．经过一次β衰变，电荷数多1，质量数不变，质子数等于电荷数，则质子数增加1个，故B 正确；

C ．原子核发生衰变的半衰期与外界因素无关，故C 错误；

D ．据玻尔理论可知，氢原子从高能级向低能级跃迁时，可以辐射特定频率的光子，故D 错误。 故选AB 。

10.如图所示，一个内壁光滑的

3

4

圆管轨道ABC 竖直放置，轨道半径为R ；

O 、A 、D 位于同一水平线上，A 、D 间的距离为R ；质量为m 的小球(球的直径略小于圆管直径)，从管口A 正上方由静止释放，要使小球能通过C 点落到AD 区，则球经过C 点时( )

A. 速度大小满足

22

c gR

v gR ≤≤B. 速度大小满足0≤v C gR C. 对管的作用力大小满足

1

2

mg ≤F C ≤mg D. 对管的作用力大小满足0≤F C ≤mg

【解析】

【详解】AB ．小球离开C 点做平抛运动，落到A 点时水平位移为R ，竖直下落高度为R ，根据运动学公式可得：竖直方向有

R =

12

gt 2

水平方向有

R =v C1t

解得

v C1= 小球落到D 点时水平位移为2R ，则有

2R =v C2t

解得

v C2=故速度大小满足

v c ≤故A 正确，B 错误．

CD ．由于球的直径略小于圆管直径，所以过C 点时，管壁对小球的作用力可能向下，也可能向上，当

v C1=向心力

212

C mv mg

F R ==

＜mg 所以管壁对小球的作用力向上，根据牛顿第二定律得

mg-F c1=21C mv R

解得

N =

12

mg

当v C ′=

F ′=21C mv R

=2mg ＞mg

所以管壁对小球的作用力向下，根据牛顿第二定律得

mg +F c2=2

2C mv R

解得

N ′=mg

假设在C 点管壁对小球的作用力为0时的速度大小为v C3，则由向心力公式可得

mg =2

3C mv R

解得

v C3=

v C3在v c ≤C 点时对管的作用力大小满足 0≤F c ≤mg

故C 错误，D 正确。 故选AD 。

11.据报道，2016年2月18日嫦娥三号着陆器玉兔号成功自主“醒来”，嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建院士介绍说，自2013年12月14日月面软着陆以来，中国嫦娥三号月球探测器创造了全世界在月工作时间最长纪录．假如月球探测器在月球表面以初速度v 0竖直向上抛出一个小球，经时间t 后小球回到出发点．已知月球的半径为R ，引力常量为G ，下列说法正确的是( )

A. 月球表面的重力加速度为

v t

B. 月球的质量为2

02v R Gt

C. 探测器在月球表面获得

02v R

t

的速度就可能离开月球表面围绕月球做圆周运动 D. 探测器在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的绕行周期为0

Rt v 【答案】BC 【解析】 【分析】

根据竖直上抛运动求得月球表面的重力加速度，再根据重力与万有引力相等求得月球质量和月球的第一宇宙速度．

【详解】根据竖直上抛运动规律△v ＝gt 可知，月球表面的重力加速度0

2v g t

=

，故A 错误；在月球表面重力与万有引力相等有2Mm G mg R =，可得月球质量2

202v R gR M G Gt

==

，故B 正确；据万有引力提供圆周运动向心力可知，卫星的最大运行速度0

2Rv GM

v R t

=

=，故C 正确；绕月球表面匀速飞行的卫星的周期0

22R Rt

T v v ππ==，故D 错误．所以BC 正确，AD 错误．

【点评】根据竖直上抛求得月球表面的重力加速度，再根据重力与万有引力相等和万有引力提供卫星圆周运动向心力分析求解是关键．

12.如图所示，三根长度均为L 的轻绳分别连接于C 、D 两点，A 、B 两端被悬挂在水平天花板上，相距2L ，现在C 点上悬挂一个质量为m 的重物，为使CD 绳保持水平，在D 点上可施加力的取值可能为（ ）

A. 1

3

mg

B.

33

mg C.

1

2

mg D. 14

mg

【答案】BC

【解析】

【详解】依题得，要想CD水平，则各绳都要紧绷，则AC与水平方向的夹角为60?，结点C 受力平衡，则受力分析如图所示

因此CD的拉力为

tan30

T mg

=?

D点受绳子拉力大小等于T，方向向左。要使CD水平，则D点两绳的拉力与外界的力的合力为零，则绳子对D点的拉力可分解为沿BD绳的1F以及另一分力2F。

由几何关系可知，当2F与BD垂直时，2F最小，而2F的大小即为拉力大小，因此有

2min

1 sin60

2

F T mg

=?=

故BC正确，AD错误。

故选BC。

第II卷（非选择题共60分）

三、实验题

13.未来在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律．悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动，现对小球采用频闪数码相机连续拍摄，在有坐标纸的背景屏前拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后照片如图乙所示，a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1：4，则：

⑴由以上信息，可知a点______________（填“是”或“不是”）小球的抛出点；

⑵由以上信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为__________m/s2

⑶由以上信息可以算出小球平抛的初速度大小是_________m/s; ⑷由以上信息可以算出小球在b 点时的速度大小是_________m/s.

【答案】 (1). 是， (2). 8， (3). 0.8， (4). 42

5

【解析】

【详解】（1）[1]因为竖直方向上相等时间内的位移之比为1：3：5，符合初速度为零的匀变速直线运动特点，因此可知a 点的竖直分速度为零，a 点为小球的抛出点．

（2）[2]由照片的长度与实际背景屏的长度之比为1：4可得乙图中正方形的边长l =4cm ，竖直方向上有：

22y L g T =='

解得：

2

222

22410'8m /s 0.1

L g T -??=== （3）[3]水平方向小球做匀速直线运动，因此小球平抛运动的初速度为：

2

0224100.8m /s 0.1

L v T -??===

（4）[4]b 点竖直方向上的分速度

40.16

m /s 0.8m /s 20.2

yb L v T =

== 所以：

22

042

0.82m /s m /s 5

b yb v v v =+==

14.某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系”实验中，设计出如下图的实验方案，其实

验装置如图所示。已知小车质量M=214.6g，砝码盘质量m0=7.8g，所使用的打点计时器交流电频率f=50Hz。其实验步骤是：

A．按图中所示安装好实验装置；

B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；

C．取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m；

D．将小车置于打点计时器旁，先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度a；

E．重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码的质量，重复B~D步骤，求得小车在不同合外力F作用下的加速度。

回答下列问题：

(1)按上述方案做实验，是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？___________（填“是”或“否”）。

(2)实验中打出

的其中一条纸带如下图所示，由该纸带可求得小车的加速度a=___________m/s2（保留两位有效数字）。

(3)某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中，如下表∶

次数 1 2 3 4 5

砝码盘中砝码

的重力F/N

0.10 0.20 0.29 0.39 0.49

小车的加速度0.88 1.44 1.84 2.38 2.89

a /（m·s -2）

他根据表中的数据画出a —F 图像，如图所示，造成图线不过坐标原点的一条最主要原因是（ ）

A.摩擦力平衡不足

B.摩擦力平衡过度

C.未考虑砝码盘质量的因素

D.砝码和砝码盘的总质量过大 【答案】 (1). 否 (2). 0.88 (3). C 【解析】

【

详解】(1)[1]小车匀速运动时，根据平衡条件可知

()0sin Mg f m m g θ=++

当取下细绳和砝码盘后，小车沿斜面向下加速运动，重力沿斜面向下的分力sin mg θ和沿斜面向上的f 大小均不变，所以小车所受合外力为

()0sin g F m Mg f m θ=+=-

所以实验中不要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量，即否。 (2)[2]由纸带可知，相邻计数点的时间T =0.1s ，根据逐差法

2x aT ?=

解得加速度

()

()

222

0.07750.08640.06870.0600m /s 0.88m /s 40.1a +-+=

=?

(3)[3]根据图像可知，在0F =时，小车加速度不为零，说明此时小车所受合外力不为0，这说明在计算小车所受合外力时未计入砝码盘的重力，故C 符合题意，ABD 不符合题意。 故选C 。

四、计算题（要求写出必要的文字说明、方程式和推导过程，只有结果的不给分）

15.机场经常使用传送带和转盘组合完成乘客行李箱的传送，图为机场水平传输装置的俯视图。行李从A 处无初速放到传送带上，运动到B 处后进入匀速转动的转盘，转盘上行李箱所在处的线速度与传送带速度始终大小相等。行李箱随转盘一起运动（无打滑）半个圆周到C 处被乘客取走。已知A 、B 两处的距离L =10m ，传送带的传输速度v =2.0m/s ，行李箱在转盘上与轴O 的距离R =4.0m ，已知行李箱与传送带之间的动摩擦因数μ1=0.1，行李箱与转盘之间的动摩擦因数μ2=0.4，g=10m/s 2。（π值取3.14）

（1）行李箱从A 处被放上传送带到C 处被取走所用时间为多少；

（2）如果要使行李箱能最快到达C 点，传送带和转盘的共同速度应调整为多大。

【答案】（1）12.28s ；（2）4m/s 【解析】

【详解】（1）设行李箱的质量为m ，放在传送带上，受到滑动摩擦力而做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：

1mg ma μ=

由速度公式得：

1v at =

由位移公式得：

2

112

s at =

联立代入数据解得：12s t =，2m

2102

()s 4s 2

L x t v --=

==

从B 到C 做匀速圆周运动用时为：

3R

t v

π=

代入数据求得：

3 6.28s t =

故行李箱从A 处传送到C 处用时为：

123(24 6.28)s=12.28s t t t t =++=++

（2）当行李箱在转盘上时受到的摩擦力为最大静摩擦力时，则由牛顿第二定律有：

2mg ma μ=

又有

22v a R

=

代入数据求得：

24m/s v =

当行李箱在传送带上一直做加速运动的速度为1v ，则有：

212v aL =

求得：

125m/s>4m/s v =

故最大速度应取4m/s ，即传送带和转盘的共同速度应调整为4m/s 。

16.如图所示，倾角α＝30°的足够长光滑斜面固定在水平面上，斜面上放一长L ＝1．8 m 、质量M ＝3 kg 的薄木板，木板的最上端叠放一质量m ＝1 kg 的小物块，物块与木板间的动摩擦因数μ＝

3

．对木板施加沿斜面向上的恒力F ，使木板沿斜面由静止开始做匀加速直线运动．设物块与木板间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g ＝10 m/s 2

．

（1）为使物块不滑离木板，求力F 应满足的条件；

（2）若F ＝37．5 N ，物块能否滑离木板？若不能，请说明理由；若能，求出物块滑离木板所用的时间及滑离木板后沿斜面上升的最大距离．

【答案】（1） F≤30N ；（2） 物块能滑离木板，1.2s ，s=0.9m ． 【解析】

试题分析：（1）对M 、m ，由牛顿第二定律-?F M m gsin M m a （）（）α+=

+ 对m ，有f mgsin ma α=－，f mgcos α≤，代入数据得：30F N ≤．

（2）37.530F N N =>，物块能滑离木板 ，对于M ，有F mgcos Mgsin Ma －－μαα= 1 对m ，有 2

mgcos mgsin ma μαα=－，设物块滑离木板所用的时间为t ， 由运动学公式：2

2

121

1 2

2

a t a t L =－，代入数据得： 1.2t s =，物块离开木板时的速度 2

v a t =， 由公式：2

2sin g s v α-=-，代入数据得0.9s m =．

考点：牛顿运动定律的综合应用、匀变速直线运动的位移与时间的关系

【名师点睛】解决本题的关键理清物块和木板的运动情况，结合牛顿第二定律和运动学公式联合求解，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁．