2022-2023学年山西省太原师范学院附属中学高二（上）分班考试物理试题含解析

太原师院附中21级高二分班考试

物理试题

一、单项选择题（本题包含10小题，每小题3分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在相应位置。）

1. 人站在距地面高为h的阳台上以相同的速率分别把三个小球竖直向下、竖直向上、水平抛出，不计空气阻力，则三个小球落地时的速率（　　）

A. 上抛的小球最大 B. 下抛的小球最大

C. 平抛的小球最大 D. 一样大

【答案】D

【解析】

【详解】由于不计空气阻力，所以三个小球的机械能守恒。由于它们的初速度大小相同，又是从同一位置抛出最后都落在了地面上，所以它们初末位置的高度差相同，由机械能守恒定律可得

可知，由于与质量无关，所以三个小球落地时的速率一样大。

故选D。

2. 如图所示，人在岸上拉船，已知船的质量为m，水的阻力恒为f，当轻绳与水平面的夹角为θ时，船的速度为v，此时人的拉力大小为F，则（　　）

A. 人拉绳行走的速度为 B. 人拉绳行走的速度为

C. 船的加速度为 D. 船的加速度为

【答案】D

【解析】

【详解】AB．将船的速度分解到沿绳和垂直于绳方向，则人和船沿绳子方向的速度大小相等，因此，故A、B错误；

CD．将绳子拉力分解到水平和竖直两个方向，根据牛顿第二定律有

因此船的加速度

故C错误，D正确。

故选D。

3. 一质量为M的航天器正以速度v0在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发动机瞬间向后喷出一定质量的气体，气体喷出时速度大小为v1，加速后航天器的速度大小为v2，则喷出气体的质量m为（　　）

A. M B. M C. M D. M

【答案】C

【解析】

【详解】规定航天器的速度方向为正方向，由动量守恒定律可得

Mv0=（M-m）v2-mv1

解得

m=M

故选C。

4. 如图所示，在斜面顶端的A点以速度v0平抛一小球，经t1时间落到斜面上B点处，若在A点将此小球以速度0.5v0水平抛出，经t2时间落到斜面上的C点处，以下判断正确的是（　　）

A. AB∶AC=2∶1 B. AB∶AC=4∶1

C. t1∶t2=4∶1 D. t1∶t2=∶1

【答案】B

【解析】

【详解】由平抛运动的特点可知

即

可得

平抛运动的位移为

联立

可得

故ACD错误，B正确。

故选B。

5. 若知道太阳的某一颗行星绕太阳运转的轨道半径为r，周期为T，引力常量为G，则可求得（　　）

A. 该行星的质量 B. 太阳的质量 C. 该行星的平均密度 D. 太阳的平均密度

【答案】B

【解析】

【详解】设太阳质量和行星质量分别为M和m，则由万有引力提供向心力可得

解得

即可以求出太阳的质量，而行星的质量被消掉，所以无法求出行星的质量，且不知道太阳和行星的半径，故也无法求出它们的密度。

故选B。

6. 一质量为2kg的物体受水平拉力F作用，在粗糙水平面上做加速直线运动时的图像如图所示，t＝0时其速度大小为2m/s。滑动摩擦力大小恒为2N，则（　　）

A. 在t＝6s时刻，物体的速度为18m/s

B. 在0～6s时间内，合力对物体做的功为400J

C. 在0～6s时间内，拉力对物体的冲量为36N·s

D. 在t＝6s时刻，拉力F的功率为200W

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据图像所围的面积代表速度的变化量，可得

则

故A错误；

B．根据动能定理，得在0～6s时间内，合力对物体做的功为

故B错误；

C．在0～6s时间内，根据动量定理有

可得拉力对物体的冲量为

故C错误；

D．在t＝6s时刻，根据牛顿第二定律有

解得

则此时拉力F的功率为

故D正确。

故选D。

7. 西昌卫星发射中心的火箭发射架上，有一待发射的卫星，它随地球自转的线速度为、加速度为；发射升空后在近地轨道上做匀速圆周运动，线速度为、加速度为；实施变轨后，使其在同步卫星轨道上做匀速圆周运动，运动的线速度为、加速度为。则的大小关系和的大小关系是（　　）

A. ； B. ；

C. ； D. ；

【答案】B

【解析】

【详解】对于近地卫星和地球同步卫星，有

解得

，

可知

，

待发射卫星和地球同步卫星的角速度相等，根据

可知

根据

可知

综合以上分析可知

，

故选B。

8. 据报道，山东将持续加大高铁建设力度，规划到2022年，全省高铁建成和在建里程达到3900千米，不仅让老百姓的出行更加方便，也将推动各地经济文化技术交流。现有一列质量为m的动车，从静止开始，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度vm，设动车行驶过程所受到的阻力f保持不变。动车在时间t内（　　）

A 动车启动过程所受合外力不变

B. 动车位移为s＝

C. 平均速度为

D. 动车先做匀加速运动后做加速度减小的加速运动

【答案】B

【解析】

【详解】A．动车的功率恒定，根据

P＝Fv

可知v增大，动车的牵引力减小，受到的合力

F合＝F﹣f

将减小，A错误；

B．在整个运动过程中，根据动能定理可得

解得

B正确；

CD．根据牛顿第二定律可知

F﹣f＝ma

由于牵引力F减小，则动车的加速度减小，所以动车做加速度减小的变加速运动，其平均速度，CD错误。

故选B。

9. 关圆周运动的基本模型如图所示，下列说法正确的是（　　）

A. 如图a，汽车通过拱桥的最高点处于超重状

B. 如图b，两个圆锥摆，摆线与竖直方向夹角不同，但圆锥的高相同，则两圆锥摆的角速度相同

C. 如图c，同一小球在光滑固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球的角速度大小相等

D. 如图c，同一小球在光滑固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A位置小球的半径较大，所以在A位置所需向心力较大

【答案】B

【解析】

【详解】A．如图a，汽车通过拱桥最高点，加速度向下，则处于失重状态，选项A错误；

B．如图b，两个圆锥摆，摆线与竖直方向夹角不同，但圆锥的高相同，根据

可得

则两圆锥摆的角速度相同，选项B正确；

CD．如图c，同一小球在光滑固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A、B两位置，根据受力分析知两球受力情况相同，即向心力相同，由

F=mω2r

知r不同角速度不同，故CD错误；

故选B。

10. 如图（a）所示，一物块以一定初速度沿倾角为30°的固定斜面上滑，运动过程中摩擦力大小f恒定，物块动能Ek与运动路程s的关系如图（b）所示。重力加速度大小取10 m/s2，物块质量m和所受摩擦力大小f分别为（　　）

A. m=0.7 kg，f=0.5 N B. m=0.7 kg，f=1.0N

C. m=0.8kg，f=0.5 N D. m=0.8 kg，f=1.0N

【答案】A

【解析】

【分析】本题结合图像考查动能定理。

【详解】0~10m内物块上滑，由动能定理得

整理得

结合0~10m内的图像得，斜率的绝对值

10~20 m内物块下滑，由动能定理得

整理得

结合10~20 m内的图像得，斜率

联立解得

故选A。

二、多项选择题（本题包含5小题，每小题3分，共15分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，全部选对的得3分，选不全的得2分，有错者或不答的得0分。请将正确选项前的字母填在相应位置。）

11. 质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离s，如图所示，物体m相对斜面静止。则下列说法正确的是（　　）

A. 重力对物体m做正功

B. 合力对物体m做功为零

C. 摩擦力对物体m做负功

D. 支持力对物体m不做正功

【答案】BC

【解析】

【详解】A．物体在水平方向移动，在重力方向上没有位移，所以重力对物体m做功为零，故A错误；

B．物体匀速运动时，合力为零，合力对物体m做功为零，故B正确；

C．摩擦力f与位移的夹角为钝角，所以摩擦力对物体m做负功，故C正确；

D．由图看出，弹力N与位移s的夹角小于90°，则弹力对物体m做正功，故D错误。

故选BC。

12. 如图甲所示，物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图乙、丙所示。取，则（　　）

A. 第内推力做功为

B. 第内物体克服摩擦力做的功为

C. 在时推力F功率为

D. 第内推力F做功平均功率

【答案】BC

【解析】

【详解】A．由v-t图可知第1s内物体速度为零没有运动，所以推力做的功为零。故A错误；

B．由v-t图和F-t图可知第3s内物体匀速则

第2s内位移为1m，由

故B正确；

C．1.5s是的瞬时速度为1m/s，推力为3N，则由

故C正确；

D．第2s内的推力为3N，第2s内物体做匀加速直线运动平均速度为1m/s，由

故D错误。

故选BC。

13. 在一颗半径为地球半径0.8倍的行星表面，将一个物体竖直向上抛出，不计空气阻力。从抛出开始计时，物体运动的位移随时间关系如图（可能用到的数据：地球的半径为6400km，地球的第一宇宙速度取8km/s，地球表面的重力加速度10m/s2），则（　　）

A. 该行星表面的重力加速度为8m/s2 B. 该行星的质量比地球的质量大

C. 该行星的第一宇宙速度为6.4km/s D. 该物体落到行星表面时的速率为30m/s

【答案】AC

【解析】

【详解】A．由图读出，物体上升的最大高度为h＝64m上升的时间为t＝4s，对于上升过程，由

得初速度为

物体上升的加速度大小为

A正确；

B．物体在行星表面受到的重力等于万有引力

物体在地球表面受到的重力等于万有引力

解得

故行星的质量小于地球的质量， B错误；

C．根据

地球表面

得该行星的第一宇宙速度为

C正确；

D．根据对称性可知，该物体落到行星表面时的速度大小与初速度大小相等，也为32m/s， D错误。

故选AC。

14. 如图所示，三小球a、b、c的质量都是m，都放于光滑的水平面上，小球b、c与水平轻弹簧相连且静止，小球a以速度v0冲向小球b，碰后与小球b黏在一起运动。在整个运动过程中，下列说法中正确的是（　　）

A. 三球与弹簧组成的系统总动量守恒，总机械能不守恒

B. 三球与弹簧组成的系统总动量守恒，总机械能也守恒

C. 当小球b、c速度相等时，弹簧弹性势能最大

D. 当弹簧第一次恢复原长时，小球c的动能一定最大，小球b的动能一定不为零

【答案】ACD

【解析】

【详解】AB．在整个运动过程中，系统的合外力为零，系统的动量守恒，小球a与b碰撞后粘在一起，动能减小，机械能减小， B错误，A正确；  

C．a与b碰撞后，弹簧被压缩，弹簧对b产生向左的弹力，对c产生向右的弹力，ab做减速运动，c做加速运动，当c的速度大于ab的速度后，弹簧压缩量减小，则当小球b、c速度相等时，弹簧压缩量最大，弹性势能最大，C正确；

D．当弹簧恢复原长时，小球c的加速度减为零，此时小球c的速度最大，动能一定最大，根据动量守恒和机械能守恒分析可知，设ab黏在一起速度为v，当弹簧再次恢复原长时ab与c的速度分别为v1和v2，则

解得

小球b的动能一定不为零，选项D正确。

故选ACD。

15. 如图所示为一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从B点脱离后做平抛运动，经过0.3s后又恰好与倾角为45°的斜面垂直相碰。已知半圆形管道的半径为R=1m，小球可看作质点且其质量为m=1kg，g取10m/s2。则（　　）

A. 小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是0.9 m

B. 小球在斜面上相碰点C与B点的水平距离是1.9 m

C. 小球经过管道的B点时，受到管道的作用力FNB的大小是1 N

D. 小球经过管道的B点时，受到管道的作用力FNB的大小是2 N

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】AB．小球恰好与倾角为45°的斜面垂直相碰，据速度偏角公式可得

解得

小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离为

A正确，B错误；

CD．小球经过管道的B点时，设受到管道的作用力FNB方向向上，据牛顿第二定律可得

解得

故管道对小球的作用力大小为1N，方向竖直向上，C正确，D错误。

故选AC。

三、实验题（本题包含两小题，共12分。请将题目答案填在题中横线上或按要求作答。）

16. 图为“验证碰撞过程中的动量守恒”的实验装置示意图，图中P点是未放靶球时入射球的平均落点。入射球与靶球的直径相同，质量分别为、，且满足。

（1）只要满足关系式___________（填序号），则说明碰撞中的动量是守恒的。

A.    B.

C.    D.

（2）若某次实验中测得、、OP=60.00cm、OM=20.00cm、ON=80.00cm，请分析该次碰撞是___________。（填“弹性”或“非弹性”）碰撞。

【答案】    ①. D    ②. 弹性

【解析】

【详解】（1）[1]如果碰撞过程动量守恒，则

两边同时乘以在空中运动时间t得

即

m1·OP＝m1·OM＋m2·ON

故D正确；

（2）[2]是否为弹性碰撞需要验证

代换后可得

m1·OP2＝m1·OM 2＋m2·ON 2

是否成立；带入题目所给数据可知等式成立，故该次碰撞为弹性碰撞。

17. 用如图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落。

（1）关于本实验﹐下列说法正确的是______（填字母代号）。

A．应选择质量大、体积小的重物进行实验

B．释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态

C．先释放纸带，后接通电源

（2）实验中，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O（O点与下一点的间距接近2 mm）的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。设重物质量为m。从打О点到B点的过程中，重物的重力势能变化量＝______，动能变化量=________。（用已知字母表示）

（3）某同学用如图丙所示装置验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，一端连在力传感器上。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为F0。已知小球质量为m，当地重力加速度为g。在误差允许范围内，当满足关系式_______时，可验证机械能守恒。

【答案】    ①. AB    ②.     ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]A．重物体积小，所受空气阻力小，质量越大，空气阻力引起的相对误差就越小，所以应选择质量大，体积小的重物进行实验，故A正确；

B．为减小纸带与限位孔间的摩擦，释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态，故B正确；

C．由实验步骤可知，应先接通电源，当打点计时器工作稳定后，再释放纸带，故C错误。

故选AB。

（2）由重力做功与重力势能的关系可知，从打O点到B点的过程中，重物的重力势能变化量

由平均速度解得打B点时重物的瞬时速度

该过程的动能增量为

所以

（3）在最低点，由牛第二定律可得

解得此时球的动能为

球由静止释放到达最低点过程中，若满足机械能守恒，则有

联立解得

解得

四、计算题（本题包含5小题，共43分。解答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。

18. “玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想。“玉兔号”月球车在月球表面做了一个自由下落试验，测得物体从静止自由下落h高度的时间为t，已知月球半径为R，引力常量为G。求：

（1）月球的质量；

（2）月球的第一宇宙速度。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）由自由落体运动规律有

所以有

在月球表面的物体受到的重力等于万有引力，则有

所以

（2）月球的第一宇宙速度为近月卫星的运行速度，根据重力提供向心力

所以

19. 如图所示，一根长为0.5m的轻质细线，一端系着一个质量为0.8kg的小球（可视为质点），另一端固定在光滑圆锥体顶端，圆锥顶角的一半（，），g取。求：

（1）整个系统静止时，小球受到绳子的拉力与圆锥体支持力的大小；

（2）当小球随圆锥体围绕其中心轴线一起以做匀速圆周运动时，小球受到绳子的拉力与圆锥体的支持力。

【答案】（1）6.4N，4.8N；（2）6.76N，4.32N

【解析】

【详解】（1）静止时，小球受力平衡，设绳子对小球的拉力为T，圆锥体对小球的支持力为N，由平衡条件得

，

解得

，

（2）当小球与圆锥体之间的作用力为零时有

由牛顿第二定律有

解得

此时对小球分析有

则有

，

解得

，

20. 如图，长为L的轻杆两端，各固定一个质量分别为m和2m小球AB（均可视为质点），轻杆绕距B球处的光滑转轴O，在竖直平面内沿顺时针方向自由转动。当杆转至图中水平位置时，A球的速度为v0。不计空气阻力，重力加速度为g。求：

（1）A球运动到最低点时速度大小；

（2）如果A球的速度v0=，那么，当A球运动到最低点时，转轴对杆的弹力大小。

【答案】（1）v0；（2）3mg

【解析】

【详解】（1）在A小球下降的运动中，系统重力势能的减少量为

由能量守恒可得

解得A球运动到最低点时速度大小为

（2）当A球在最低点时，由牛顿第二定律可得

解得

FA方向向上。

A、B共轴，转动角速度相同，由，可得此时B球速度为

又

v0=

当B球在最高点时，由牛顿第二定律可得

解得

由计算结果可知FB方向向上，由牛顿第三定律可知A和B对轻杆的弹力均竖直向下，则转轴对杆的弹力大小为

21. 如图所示，竖直平面内一倾角的粗糙倾斜直轨道与光滑圆弧轨道相切于点，长度可忽略，且与传送带水平段平滑连接于点。一质量的小滑块从点静止释放，经点最后从点水平滑上传送带。已知点离地高度，长，滑块与间的动摩擦因数，与传送带间的动摩擦因数，长度，圆弧轨道半径。若滑块可视为质点，不计空气阻力，，，。求：

（1）小滑块经过点时对轨道的压力；

（2）当传送带以顺时针方向的速度转动时，小滑块从水平传送带右端点水平抛出后，落地点到点的水平距离。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据题意，滑块由A运动B的过程，应用动能定理

代入数据解得

由于长度可忽略，则

滑块在C点，受轨道的支持力和本身重力，根据牛顿第二定律

代入数据解得

根据牛顿第三定律，小滑块经过点时对轨道的压力等于轨道对滑块的支持力。

（2）假设滑块划上传送带之后全程加速，根据牛顿第二定律

代入数据解得

设滑块到达传送带右端的速度为，根据公式

代入数据解得

则滑块未达到传送带右端就和传送带共速，则滑块以传送带的速度从D点水平抛出，竖直方向，由于长度可忽略，则

代入数据解得

水平方向，落地点到点的水平距离

22. 如图所示，长为的长木板CD与半径为R的光滑四分之一圆弧轨道DE在D点平滑连接（二者构成一个整体），静止在光滑水平面上，整体的总质量为，质量为m的物块B放在长木板上的C端。一根长度为，不可伸长的细线，一端固定于点，另一端系一质量为m的小球A，小球A位于最低点时与物体B处于同一高度并恰好接触。拉动小球A使细线伸直，当细线与水平方向的夹角为时由静止释放小球A，小球A与物块B沿水平方向发生弹性碰撞（碰撞时间极短），物块B刚好能滑到圆弧轨道的E点，重力加速度为g，不计物块的大小，求：

（1）小球A与物块B碰撞前的速度大小；

（2）物块B与长木板之间的动摩擦因数。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）小球A先做自由落体运动，自由下落的高度为

自由下落的最大速度

细线绷紧后一瞬间速度大小

设小球A与B碰撞前的速度大小为，根据机械能守恒定律有

解得

（2）设碰撞后一瞬间，小球的速度大小为，物块B的速度大小为，根据动量守恒有

根据能量守恒有

解得

设物块B到达E时，物块B与长木板、圆弧体的共同速度为。则根据动量守恒有

根据功能关系

解得