2022-2023学年山东省菏泽市单县第五中学高二年上学期开学考试物理试题 解析版

菏泽市单县第五中学2022-2023学年高二年上学期开学考试物理试题

考生注意：

1、本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分。考试时间：90分钟。

2、请将各题答案填写在答题卡上。

第Ⅰ卷（选择题  共48分）

一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1. 关于下列四幅图表述正确的是（　　）

A. 汽车在水平路面转弯时发生侧滑是因为离心力大于最大静摩擦力

B. 卡文迪什的扭秤实验采用了控制变量法

C. 汽车上坡时采用低速档是为了获得更大的牵引力

D. 避雷针的工作原理是静电屏蔽

【答案】C

【解析】

【详解】A．汽车在水平路面转弯时发生侧滑时，是因为所需向心力大于最大静摩擦力，最大静摩擦力不足以提供向心力导致侧滑，A错误；

B．卡文迪什的扭秤实验装置中采用了放大法，B错误；

C．汽车上坡时，功率一定，根据

当速度小时，所受牵引力更大，C正确；

D．高大建筑_上的避雷针是利用尖端放电的原理，D错误；

故选C。

2. 如图所示，下列四种电场中a、b两点的电场强度和电势均相同的是（　　）

A. 甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点

B. 乙图中，两等量正点电荷连线的中垂线上与连线等距离的a、b两点

C. 丙图中，与无穷大金属板等距离且关于垂线对称a、b两点

D. 丁图中，位于静电平衡的导体内部的a、b两点

【答案】D

【解析】

【详解】A．甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点，场强大小相等，但是方向不同；两点的电势相等，选项A错误；

B．乙图中，两等量正点电荷连线的中垂线上与连线等距离的a、b两点，场强大小相等，但是方向不同；两点的电势相等，选项B错误；

C．丙图中，与无穷大金属板等距离且关于垂线对称的a、b两点，场强大小相等，但是方向不同；两点的电势相等，选项C错误；

D．丁图中，位于静电平衡的导体内部的a、b两点，场强均为零，电势相等，选项D正确。

故选D。

3. 关于重力做功与重力势能变化的关系，下列说法正确的是（　　）

A. 物体除受重力外，只在拉力作用下向上运动，若拉力做的功是10J，则物体重力势能的增加量一定是10J

B. 物体除受重力外，只在拉力作用下向上匀速运动，若拉力做的功是10J，则物体重力势能的增加量一定是10J

C. 若重力对物体做的功是，则物体重力势能的增加量不一定是10J

D. 若没有摩擦时物体由A点沿直线运动到B点，重力做功是10J，则有摩擦时物体由A点沿曲线运动到B点，重力做的功一定大于10J

【答案】B

【解析】

【详解】A．物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是10J，不能确定物体克服重力做功多少，也就不能确定重力势能的增加量，故A错误；

B．物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做功是10J，则物体克服重力做功为10J，物体重力势能的增加量等于10J，故B正确；

C．若重力对物体做的功是，则物体重力势能的增加量一定是10J，故C错误；

D．物体由A沿直线运动到B，重力做的功是10J，与是否存在摩擦力无关，所以，有摩擦时物体由A点沿曲线运动到B点，重力做的功仍等于10J，故D错误。

故选B。

4. 滑雪运动深受人民群众的喜爱，某滑雪运动员及滑板（可视为质点）由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员及滑板沿AB下滑过程中（　　）

A. 加速度大小始终不变 B. 所受摩擦力大小不变

C. 重力的功率始终不变 D. 机械能始终保持不变

【答案】A

【解析】

【详解】A．由于运动员在圆弧轨道中匀速下滑，根据圆周运动可知速度大小不变加速度的大小不发生变化，A正确；

B．由于做匀速圆周运动，因此，切向加速度为0，即滑动摩擦力大小和重力沿圆弧切线方向的分力相同，令重力和半径方向的夹角为

由于角度在不断减小，因此摩擦力逐渐减小，B错误；

C．重力的功率为

由于角度不断减小，因此重力功率在不断减小，C错误；

D．由于存在摩擦力，需要克服摩擦力做功，因此机械能在不断减小，D错误。

故选A。

5. 关于静电场，下列说法中正确的是（　　）

A. 元电荷实际上指电子和质子本身

B. 在匀强电场中，电势降低的方向一定就是电场线的方向

C. 在电场中移动电荷，若电场力对该电荷做负功，则该电荷的电势能一定增加

D. 由真空中点电荷的电场强度公式可知，当r趋近于0时，将无穷大

【答案】C

【解析】

【详解】A．元电荷是最小单位电荷量，不是指电子或质子，A错误。

B．电场线方向是电势降低最快的方向，在匀强电场中，电势降低的方向不一定就是电场线的方向，B错误；

C．在电场中移动电荷，若电场力对该电荷做负功，则该电荷的电势能一定增加，C正确；

D．公式只适用点电荷产生的电场，当r趋近于0时，带电体不能看成点电荷，该公式不再成立，所以不能得出r趋近于0时，将无穷大的结论，D错误。

故选C。

6. 某同学设计了一个电容式风力传感器，如图所示，将电容器与静电计组成回路，可动电极在风力作用下向右移动，风力越大，移动距离越大（两电极始终不接触）。若极板上电荷量保持不变，P点为极板间的一点，下列说法正确的是（　　）

A. 风力越大，电容器电容越小 B. 风力越大，极板间电场强度越大

C. 风力越大，P点的电势仍保持不变 D. 风力越大，静电计指针张角越小

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据题意可知，风力越大，则越小，由公式

可得，电容器电容越大，故A错误；

B．由公式

，，

整理可得

根据题意可知，Q保持不变，风力越大，则越小，极板间电场强度不变，故B错误；

C．由

可知，由于不变，可动极板与点的距离减小，则可动极板与点电势差减小，则点电势升高，故C错误；

D．由

可知，由于Q保持不变，C变大，则减小，则静电计指针张角越小，故D正确。

故选D。

7. 在静电除尘器中有一带电荷量为的尘埃，由P点移到Q点，动能增加了，在这过程中，除静电力做功外，其他力做的功为，则P、Q两点间的电势差为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】由动能定理

解得

故选A。

8. 质量为2kg的物体以一定的初速度沿倾角为30°的足够长斜面向上滑行，在向上滑行的过程中，其动能随位移x的变化关系如图所示，取重力加速度g=10m/s2。则物体返回到出发点时的动能为（　　）

A. 10J B. 20J C. 30J D. 50J

【答案】A

【解析】

【详解】物体向上滑行的过程，设阻力大小为，由动能定理得

由图像可知，

带入数据得

物体向上滑行的过程，由动能定理得

带入数据得

BCD错误，A正确。

故选A。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9. 发射北斗导航卫星的过程如图所示，卫星要经过多次变轨，才能准确进入预定轨道。在某卫星发射过程中，先将卫星发射至近地圆轨道1上，然后在P处变轨到椭圆轨道2上，最后在Q处由轨道2变轨进入圆轨道3；轨道1、2相切于P点，轨道2、3相切于Q点。忽略空气阻力和卫星质量的变化，则下列说法正确的是（　　）

A. 要使该卫星从轨道1变轨到轨道2，则应操控卫星在P处减速才行

B. 该卫星在轨道3运行时的动能小于在轨道1运行时的动能

C. 该卫星在轨道3运行时的动能大于在轨道1运行时的动能

D. 该卫星在轨道3上经过Q点的加速度等于在轨道2上经过Q点的加速度

【答案】BD

【解析】

【详解】A．要使该卫星从轨道1变轨到轨道2，则应操控卫星在P处加速做离心运动才行，选项A错误；

BC．根据

可得

则该卫星在轨道3运行时的动能小于在轨道1运行时的动能，选项B正确，C错误；

D．根据

可知

该卫星在轨道3上经过Q点的加速度等于在轨道2上经过Q点的加速度，选项D正确。

故选BD。

10. 如图所示，一根劲度系数足够大的轻质弹簧竖直固定于水平地面上，一质量为m的小球自弹簧的正上方一定高度处由静止开始下落，不计空气阻力。在小球从开始下落至下落到最低点的过程中，下列说法中正确的是（　　）

A. 小球的重力势能逐渐减小

B. 小球的动能逐渐增大

C. 小球的机械能不守恒

D. 小球的重力势能和弹簧的弹性势能之和保持不变

【答案】AC

【解析】

【详解】A．在小球从开始下落至下落到最低点的过程中，高度不断降低，重力势能也不断降低，A正确；

B．在小球从开始下落至下落到最低点的过程中，速度从零开始增大，当重力与弹簧弹力平衡时，速度达到最大值，小球落到最低点时速度为零，因此，小球的动能先增大后减小，B错误；

C．在小球从开始下落至下落到最低点的过程中，接触弹簧之后，弹簧弹力对小球做负功，小球机械能不守恒，C正确；

D．在小球从开始下落至下落到最低点的过程中，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，即小球的重力势能、动能和弹簧的弹性势能之和保持不变，D错误。

故选AC。

11. 某电场的电场线如图中实线所示。带电粒子仅在电场力作用下由M点运动到N点，其运动轨迹如图中虚线所示，下列判断正确的是（　　）

A. 粒子带负电

B. 粒子在M点的电势能大于在N点的电势能

C. 粒子在M点的电势能小于在N点的电势能

D. 粒子在M点的加速度大于在N点的加速度

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由粒子的运动轨迹可知，粒子的受力沿着电场线的方向，所以粒子为正电荷，选项A错误；

BC．粒子从点到点的过程中，电场力做正功，故粒子在点的电势能大于在点的电势能，选项B正确，C错误；

D．电场线越密的地方电场强度越大，故可得粒子在点的加速度大于在点的加速度，选项D正确。

故选BD。

12. 如图所示，真空中有两个点电荷和，分别固定在坐标轴上，其中位于处，位于处。下列说法正确的是（　　）

A. 坐标轴上（不计无穷远处）电场强度为零的点只有一个

B. 坐标轴上（不计无穷远处）电场强度为零的点有两个

C. 坐标轴上区域电场强度方向是沿轴负方向

D. 坐标轴上区域电场强度方向是沿轴负方向

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．某点的电场强度是正电荷Q1和负电荷Q2在该处产生的电场的叠加，是合场强。根据点电荷的场强公式

所以要使电场强度为零，则正电荷Q1和负电荷Q2在该处产生的场强必须大小相等、方向相反。但该点不会在Q1的左边，因为Q1的电荷量大于Q2，也不会在Q1Q2之间，因为它们电性相反，在中间的电场方向都向右，所以只能在Q2右边，即在x坐标轴上电场强度为零的点只有一个，故A正确，B错误；

CD．根据

解得

r=9cm

即r=9cm处电场强度为零，其右侧电场线是向右的，则在0<x<6cm的区域和x>9cm的区域，场强沿x轴正方向，而在x<0的区域和6cm<x<9cm的区域，场强沿x轴负方向，故C错误，D正确。

故选AD

第Ⅱ卷（非选择题  共52分）

三、实验题：本题共2小题，共14分。

13. 某同学利用重物自由下落做“验证机械能守恒定律”的实验，装置如图甲所示。

（1）实验装置图甲中的明显错误为：______

（2）改正装置甲中的错误后，继续做实验，如图乙所示是实验打出的纸带，打点计时器的打点周期为T。选取纸带上连续打出的1、2、3、4四个点，测出它们到打出的第一个点0的距离分别为；处理所测数据，若能满足关系式=______，则可验证重物下落过程机械能守恒（用题目中已测出的物理量符号表示）。

（3）某同学计算出各点的瞬时速度v后，作出了图像如图丙所示，则由图像得到的重力加速度________m/s（结果保留三位有效数字）。

【答案】    ①. 打点计时器接直流电源    ②.     ③. 9.75

【解析】

【详解】（1）[1]打点计时器应接交流电源，故错误是：打点计时器接直流电源；

（2）[2]打3点时瞬时速度为

从释放到打第3个点时重物增加的动能

若满足

即

则可验证重物下落过程机械能守恒；

（3）[3]根据

可得

可知图像的斜率

解得

14. 电荷的定向移动形成电流，电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，即。图甲是研究电容器充、放电过程中电压和电流随时间变化规律的实验电路图，按图甲连接好实验器材，根据实验步骤，回答下列问题：

（1）先接通开关K1，给电容器充电，然后断开开关K1，再闭合开关K2，电容器放电，电阻R中电流的方向为___________（选填“a到b”或“b到a”）；

（2）闭合开关K2的同时开始计时，通过计算机在同一坐标系中描绘出电压U和电流I随放电时间t的变化图线，如图乙所示。图中电流I随时间t的变化图线与坐标轴围成的阴影面积的物理意义是___________，图中阴影面积S1与阴影面积S2的比值是___________；

（3）若用计算机测得图中阴影面积S1=916.13mA•s，则该电容器的电容为___________F。（结果保留两位有效数字）

【答案】    ①. a到b    ②. 电容器释放的电荷量    ③. 1.5##    ④. 0.15

【解析】

【详解】（1）[1]接通开关K1时，电容器上极板与正极相连，带正电荷，断开开关K2后，电容器放电，电流从上极板经过R流向下极板，即从a到b。

（2）[2]由电容器放电过程电流计算公式可知

即图线与坐标轴围成的阴影面积表示电容器的电荷量。
 

[3]根据

由上述分析可知，阴影部分面积代表电荷量，由题意可得

（3）[4]由题意及上述分析可知

四、计算题：本题共3小题，共38分。

15. 秋千是我国古代北方少数民族创造的一项运动，因为它设备简单，容易学习，所以深受人们的喜爱，1986年开始被纳入全国少数民族传统体育运动会的比赛项目。如图所示，在两架杆的顶端架起一根横木，横木高12m，在横木上系两根长9m的平行绳索，绳索底部与踏板连接。在某次比赛中，质量为60kg的运动员站在踏板上，重心距踏板1m，且保持不变，绳索偏离竖直方向最大偏角为53°。忽略空气阻力，不计踏板及绳索的质量，取重力加速度。求：

（1）运动员到达最低点时速度的大小；

（2）运动员到达最低点时每根绳拉力的大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据题意可知，运动员在最低点重心距横木的距离为

设在最低点的速度为，从最高点到最低点由机械能守恒定律有

代入数据解得

（2）运动员到达最低点时，设每根绳拉力的大小为，由牛顿第二定律有

解得

16. 2018年6月14日11时06分，探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继星成功实施轨道捕获控制，进入环绕距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道，成为世界首颗运行在地月L2点Halo轨道的卫星。“鹊桥”可为卫星、飞船等飞行器提供数据中继和测控服务，并实现科学数据实时下传至地面。若已知月球的质量为M，引力常量为G，月球的半径为R，“鹊桥”卫星绕月球转n圈所用的时间为t，求：

(1)“鹊桥”卫星的周期T；

(2)“鹊桥”卫星离月球表面的高度h；

(3)“鹊桥”卫星的线速度v。

【答案】(1)；(2)； (3)

【解析】

【详解】(1)由题意知，“鹊桥”卫星绕月球转n圈所用的时间为t，则其周期为

(2)根据万有引力提供向心力，有

解得

(3)根据

解得

17. 如图所示，固定的光滑绝缘斜面倾角为，最高点距地面的高度为，空间中存在水平向右的匀强电场。现有一质量为、电量为的带正电的小滑块（可视为质点）从点沿斜面匀速下滑，已知重力加速度，，。求：

（1）匀强电场的电场强度大小；

（2）最低点与最高点之间的电势差；

（3）若匀速运动的速度为，求小滑块运动到斜面中点时重力的瞬时功率。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）小滑块沿斜面匀速下滑，根据受力平衡可得

解得

（2）小滑块从O点到M点，由动能定理可得

解得

（3）重力做功的功率为

解得