2022-2023学年山西省晋中市榆次第一中学校高二上学期开学考试物理试题 解析版

山西省晋中市榆次第一中学校2022-2023学年高二上学期开学考试物理

一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

1. 如图所示是一辆汽车在平直路上运动速度的平方（v2）与位移（x）的关系图像。则这辆汽车的加速度大小为（　　）

A. 1m/s2 B. 2m/s2

C. 3m/s2 D. 4m/s2

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】由匀变速直线运动的速度与位移的关系式

得

结合图像可知加速度

解得

a=1m/s2

故选A。

2. 2021年12月14日，我国成功将天链二号02星送人预定轨道，发射任务取得圆满成功。若天链二号02星进入离地一定高度的预定轨道后做圆周运动，则下列说法正确的是（　　）

A. 卫星的发射速度应小于第一宇宙速度

B. 卫星在发射升空加速的过程中机械能守恒

C. 卫星在轨道上运行的速度大于地球的第一宇宙速度

D. 开普勒行星运动定律适用于行星绕太阳运动，也适用于卫星绕地球的运动

【答案】D

【解析】

【详解】A．因为第一宇宙速度是最小发射速度，所以卫星的发射速度应大于第一宇宙速度，故A错误；

B．卫星在发射升空加速的过程中重力势能增加，动能增加，所以机械能增加，故B错误；

C．因为第一宇宙速度是最大环绕速度，所以卫星在轨道上运行的速度小于地球的第一宇宙速度，故C错误；

D．开普勒行星运动定律适用于行星绕太阳运动，也适用于卫星绕地球的运动，即适用于所有天体的运动规律，故D正确。

故选D。

3. 如图所示，一不可伸长的轻绳上端悬挂于O点，下端系一小球现对小球施加一水平拉力F，使小球在图示位置保持静止，若保持小球位置不变，将力F方向逆时针缓慢转至与绳垂直的过程中，则（　　）

A. 力F逐渐增大 B. 力F逐渐减小

C 力F先减小后增大 D. 力F先增大后减小

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】受力分析如图

可知该过程力F逐渐减小，故B正确。

故选B。

4. 2022年冬奥会由北京和张家口承办，崇礼县承办雪上项目的比赛，滑雪是冬奥会的比赛项目之一，如图所示，跳台斜坡与水平面的夹角，滑雪运动员从斜坡的起点A点水平飞出，经过落到斜坡上的B点。不计空气阻力，重力加速度大小取，，，则运动员离开A点时的速度大小为（　　）

A. 15m/s B. 20m/s C. 25m/s D. 30m/s

【答案】B

【解析】

【详解】运动员在竖直方向做自由落体运动，设A点与B点的距离为，则有

解得

设运动员离开A点时的速度为，运动员在水平方向的分运动为匀速直线运动，则有

，

解得

B正确，ACD错误。

故选B。

5. 2022年新年小华去外婆家度假，在村里农家乐旅游地发现有驴拉磨磨玉米面，如图甲所示，假设驴拉磨的平均用力大小为800N，运动的半径为1.25m，如图乙所示，则驴拉磨转动一周所做的功为（取3）（　　）

A. 0 B. 3000J C. 6000J D. 12000J

【答案】C

【解析】

【详解】由于F的方向保持与作用点的速度方向一致，因此可把圆周划分成很多小段研究，如图所示

当各小段的弧长足够小时，在这内F的方向几乎与该小段的位移方向重合，故

ABD错误；C正确。

故选C。

6. 水星是最靠近太阳的行星，也是太阳系中最小的行星。已知水星的公转周期约为地球的，假设水星绕太阳做匀速圆周运动，则水星与地球绕太阳运动的线速度大小之比约为（　　）

A. 4∶1 B. 2∶1 C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】根据开普勒第三定律

又

联立以上各式得

故选D。

7. 如图甲所示，质量为m物体放在水平面上，给物体以水平向左的初速度，同时在物体上施加一水平向右的的外力，从该时刻开始计时，外力作用一段时间后撤走，经过一段时间物体停止运动，图乙为整个过程中物体的速度随时间的变化规律，重力加速度g取，不计空气阻力.则下列说法正确的是（　　）

A.  B. 物体与水平面间的动摩擦因数为0.1

C. 物体运动的总时间为3s D. 物体的位移为5m

【答案】C

【解析】

【详解】AB．由图乙可知，物体在0~1s内沿正方向做减速运动，1~2s内沿负向做加速运动，2s后沿负方向做减速运动，则外力在2s末撤走，外力F的作用时间为2s，由图知，在0~1s内物体的加速度大小为

由牛顿第二定律得

1s~2s内物体的加速度大小为

由牛顿第二定律得

由以上可解得

AB错误；

C．撤走外力的瞬间，物体的速度沿负方向且大小为2m/s，此后物体在摩擦力的作用下做减速运动，则物体的加速度大小为

则撤走外力后物体运动时间为

所以物体运动的总时间为3s，C正确；

D．图象，图线与横坐标轴围成的面积表示位移，则物体运动的位移为

D错误。

故选C。

8. 一电动公交车从静止开始以恒定加速度启动在平直公路上做直线运动，输出功率达到额定功率后保持不变，其速度一时间图像如图所示，时发动机因故障熄火，此后公交车滑行至停止。已知公交车的总重量为10t，且整个过程中公交车受到的阻力恒定不变，则下列说法正确的是（　　）

5

A. 公交车受到的阻力大小为

B. 在前5s内，发动机提供的牵引力大小为

C. 在第30s末，发动机的输出功率为

D. 公交车匀加速阶段运动的时间为12s

【答案】B

【解析】

【详解】A．由图像可得30s后，公交车加速度大小为

所以公交车受到的阻力大小为

故A错误；

B．由图像得，前5s内的加速度大小为

由牛顿第二定律得

解得牵引力为

故B正确；

C．由图像得，在第30s末公交车的速度为，所以在第30s末，发动机的输出功率为

故C错误；

D．由图像知，公交车匀加速阶段运动的时间为5s，故D错误。

故选B。

9. 2021年8月8日东京奥运会落下帷幕，我国运动健儿奋力拼搏，最终以38枚金牌位列金牌榜第二位。下列关于各种项目中运动员在运动过程中（不计空气阻力）的状态描述说法正确的是（　　）

A. 跳高运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态

B. 蹦床运动员从空中落到蹦床上的过程中惯性越来越大

C. 举重运动员在举杠铃过头停在最高点时，杠铃处于平衡状态

D. 游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】A．跳高运动员空中上升和下落过程中加速度都向下，都处于失重状态，A正确；

B．质量是惯性的唯一量度，在蹦床比赛中，运动员从空中落到蹦床上的过程中惯性不变，B错误；

C．举重运动员在举杠铃过头停在最高点时，杠铃处于静止状态，即平衡状态，C正确；

D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时加速度为零，不是处于失重状态，而是处于静止状态，D错误。

故选AC。

10. 如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，当小车以速度v匀速向右运动且细绳与水平方向夹角为 时，下列说法正确的是（　　）

A. 绳的拉力大于A的重力 B. 绳的拉力等于A的重力

C. 物体A做匀速运动 D. 物体A的速度大小为

【答案】AD

【解析】

【详解】ABC．小车匀速向右运动，将小车的速度沿绳方向和垂直于绳方向正交分解，设绳与水平方向的夹角为 ，沿绳方向分速度 ，垂直于绳方向分速度

，

物块A的速度与沿绳方向分速度相同

小车向右运动绳与水平方向夹角变小，所以物块向上做加速运动，因此拉力

故A正确，B、C错误；

D．当绳与水平方向夹角为时，即

故D正确。

故选AD。

11. 如图所示，倾角的固定斜面顶端安装一轻质光滑定滑轮，质量为的物块A和质量的物块B用轻绳连接并跨过滑轮，一开始，在外力作用下A、B处于静止状态。已知B与斜面间的动摩擦因数，重力加速度g取，不计空气阻力。现撤去外力，当物块A下落高度时，下列说法正确的是（　　）

A. 物块A的加速度大小为 B. 绳子的拉力大小为15N

C. 物块A速度大小为4m/s D. 物块B的动能为2J

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．对A、B整体受力分析，由牛顿第二定律得

解得

故A正确；

B．对A受力得

解得

故B正确；

CD．由

得，此时A、B的速度均为

则B的动能为

故C错误，D正确。

故选ABD。

12. 如图所示，在水平圆盘上，放着用细线相连的质量均为m的两个物体A和B，它们位于圆心同侧的一条半径上，与圆心距离RA=r，RB=2r，两个物体与与盘的动摩擦因数均为μ，现让圆盘由静止开始绕通过圆心的竖直轴转动，并逐渐加快到两物体刚好还未发生滑动，在这一过程中，下列说法正确的是（ ）

A. B所受摩擦力一直增大

B. A所受摩擦力先增大后减小再增大

C. 此时绳子张力为T= μmg

D. 此时烧断绳子，A仍相对盘静止，B将做离心运动

【答案】CD

【解析】

【详解】刚开始时，AB都靠静摩擦力提供向心力，根据向心力公式F=mω2r可知，B先达到最大静摩擦力，角速度继续增大，绳中出现拉力，当A所受摩擦力达到最大静摩擦力时，开始滑动，所以B受到的摩擦力方向一直向左，大小是先增大后不变，A所受的摩擦力一直增大，故AB错误；当两物块刚好还没发生相对滑动时，有：μmg-T=mrω2，μmg+T=m•2rω2，解得，故C正确；烧断绳子后，A的最大静摩擦力大于向心力，A仍相对盘静止，B的最大静摩擦力小于向心力，B做离心运动，故D正确．所以CD正确，AB错误．

二、实验题（本题共2小题，共14分）

13. 某同学利用如图甲所示装置做研究平抛运动的实验时，让小球多次沿同一斜槽滑下，通过描点法得到小球做平抛运动的轨迹。

（1）实验前，反复调节实验装置，直到斜槽末端切线水平，其目的是_____________，判断斜槽末端是否水平的方法是_____________；

（2）实验时每次都让小球从____________释放，以保证小球的平抛初速度相同；

（3）该同学通过多次描点，得到了小球做平抛运动的轨迹曲线，并以水平方向为x轴，竖直方向为轴，得到部分轨迹如图乙所示.则小球平抛的初速度大小______m/s，小球在B点的竖直方向速度大小______m/s（重力加速度g取，计算结果保留两位有效数字）；

【答案】    ①. 使小球抛出时的速度水平    ②. 将小球轻放在斜槽末端，观察小球能否静止    ③. 同一位置静止    ④. 1.0    ⑤. 2.5

【解析】

【详解】（1）[1]斜槽末端切线水平是为了保证小球具有水平的初速度，从而使小球做的是平抛运动；

[2]判断斜槽末端是否水平，可将小球轻放在斜槽末端，观察小球能否静止，小球能静止说明水平，不能则说明不水平；

（2）[3]实验时每次都让小球从同一位置静止释放，以保证小球的平抛初速度相同；

（3）[4]小球在竖直方向做自由落体运动，则

水平方向匀速直线运动

代入图乙中相关数据解得

又小球在B点时的竖直方向的速度

代入数据解得

14. 如图甲为验证机械能守恒定律的实验装置图，如图乙为某次实验截取的一段纸带。

（1）在本实验操作中，下列步骤的正确操作顺序为___________。（填选项前的字母）

A.用纸带穿过打点计时器，一端悬挂上重物，调整打点计时器，保证纸带沿竖直方向，并固定好纸带

B.接通电源，打开打点计时器开关，释放纸带

C.将打点计时器固定在铁架台上

D.取下纸带，选择点迹清晰的一条，处理数据

（2）图乙为某次实验中得到的纸带，相邻两点时间间隔为0.1s。则打B点时物体速度大小为___________m/s；加速度大小为a=___________。（均保留三位有效数字）查得当地重力加速度大小为，这也就在误差允许范围内间接验证了机械能守恒定律。

（3）在实验操作规范、数据测量及数据处理均正确的前提下，实验求得的重物减小的重力势能通常略大于增加的动能，这是因为___________。

【答案】    ①. CABD    ②. 0.967    ③. 9.64    ④. 存在空气阻力和摩擦阻力

【解析】

【详解】（1）[1]实验时，将打点计时器固定在铁架台上；再用纸带穿过打点计时器，一端悬挂上重物，调整打点计时器，保证纸带沿竖直方向，并固定好纸带；然后接通电源，打开打点计时器开关，释放纸带，最后取下纸带，选择点迹清晰的一条，处理数据。

故正确操作顺序为CABD。

（2）[2][3]由

得

由逐差法得

解得

（3）[4]即使在实验操作规范、数据测量及数据处理均正确的前提下，实验求得的重物减小的重力势能通常略大于增加的动能，这是因为存在空气阻力和摩擦阻力。

三、计算题（本题共3小题，共计38分。解答时应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，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

15. 沿直线运动的木块在水平地面以v1=12m/s的速度经过A点时，在其正上方h=20m高处的B点，有一个小球同时被水平抛出，其平抛速度v0与v1方向相同．若木块停止运动时，恰好被落下的小球击中，不计空气阻力，取g=10m/s2,求：

（1）木块与地面间的动摩擦因数μ

（2）小球平抛速度v0的大小

【答案】（1）μ=0.6；（2）6m/s。

【解析】

【详解】（1）设木块运动时间为t，则对小球下落高度

解得

s

对木块有

m，，

木块与地面间的动摩擦因数

μ=0.6

（2）小球水平位移

小球平抛速度的大小

16. 如图所示，一质量m=1kg的物块从足够长的倾斜传送带顶端以开始下滑，传送带以速度v=5m/s运转，转动方向如图所示。已知传送带与水平面的夹角，物块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度g取，不计空气阻力。求：

（1）物块下滑的最大距离L；

（2）物块从开始下滑至返回传送带顶端时所花的时间；

（3）物块从开始滑下至返回传送带顶端过程中因摩擦产生的热量。

【答案】（1）20m；（2）9s；（3）337.5J

【解析】

【详解】（1）下滑过程中，由牛顿第二定律有

由运动学规律有

联立解得

L=20m

（2）物块下滑时，由运动学规律有

上滑时，若滑至顶端前物块与传送带共速，则有

解得

说明已共速

由运动学知

且

联立解得

t=9s

（3）物块下滑过程中，传送带运动的距离为

物块上滑过程中，相对发生的位移

则整个过程中摩擦力做的功

联立解得

Q=337.5J

17. 如图所示，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径为r的细圆管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数为的轻弹簧，轻弹簧一端固定，另一端恰好与管口D端平齐，一质量为m的滑块（可视为质点）从曲面上距BC的高度为2r处由静止开始下滑，通过CD后压缩弹簧，将弹簧压缩至最低点后竖直向上反弹，沿CD返回滑上BC冲上曲面AB后再次滑下，最后刚好停在C点。已知BC的距离为L，重力加速度为g，弹簧的弹性势能与形变量之间的关系，求：

（1）滑块与水平面BC间的动摩擦因数μ；

（2）滑块第一次运动到C点时对圆管的压力大小；

（3）弹簧被压缩至最低点时弹簧的形变量。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）滑块全程运动过程中，根据动能定理

动摩擦因数为

（2）滑块第一次运动到C点的过程中，根据动能定理

根据牛顿第二定律

得

细圆管外壁对滑块有竖直向下的弹力作用，根据牛顿第三定律，滑块第一次运动到C点时对圆管外壁的压力大小为

（3）从释放滑块到弹簧被压缩至最低点的过程中，根据功能关系

得