2023-2024学年山西省阳泉市第一中学校高二上学期开学考试物理试题含答案

这是一份2023-2024学年山西省阳泉市第一中学校高二上学期开学考试物理试题含答案，共10页。试卷主要包含了4sB等内容，欢迎下载使用。

学科： 物理 考试时间 75 分钟 分值 100 分
客观题
一．单项选择题（每道题只有一个正确选项，选对得6分，错选或不选不得分，共计30分）
1. 如图所示，质量为m的物块在倾角为的斜面上加速下滑，物块与斜面间的动摩擦因数为。下列说法正确的是（ ）
A. 斜面对物块的支持力大小为B. 斜面对物块的摩擦力大小为
C. 斜面对物块作用力合力大小为D. 物块所受的合力大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A．对物块受力分析可知，沿垂直斜面方向根据平衡条件，可得支持力为
故A错误；
B．斜面对物块的摩擦力大小为
故B正确；
CD．因物块沿斜面加速下滑，根据牛顿第二定律得
可知
则斜面对物块的作用力为
故CD错误
故选B。
2. 2019年，我国运动员陈芋汐获得国际泳联世锦赛女子单人10米跳台冠军。某轮比赛中，陈芋汐在跳台上倒立静止，然后下落，前5m完成技术动作，随后5m完成姿态调整。假设整个下落过程近似为自由落体运动，重力加速度大小取10m/s2，则她用于姿态调整的时间约为（ ）
A. 0.4sB. 0.7sC. 1.0 sD. 1.4s
【答案】A
【解析】
【详解】依题意，根据可得，整个过程运动员所用时间为
她前5m完成技术动作所用时间为
所以，她用于姿态调整的时间约为
故选A。
3. 火星探测项目是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目．假设火星探测器在火星表面附近圆轨道运行的周期为，神舟飞船在地球表面附近的圆形轨道运行周期为，火星质量与地球质量之比为，火星半径与地球半径之比为，则与之比为
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】试题分析:研究探测器和飞船做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，得：
=
得
T=
其中M为中心体的质量，r为轨道半径，所以
=
故选D.
4. 如图所示，在O、P两点上，分别固定着+q和-q的等量异种点电荷，AB为OP的中垂线，B为垂足，C为BP上的一点，则A、B、C三点场强大小的关系为（ ）

A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据等量异种电场分布可知，在两电荷连线上C点的场强大于B点的场强；在两点荷连线的垂直平分线上，B点的场强大于A点的场强，即
故选A。
5. 由于高度限制，车库出入口采用图所示的曲杆道闸，道闸由转动杆与横杆链接而成，P、Q为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中，杆始终保持水平。杆绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. P点的线速度大小不变
B. P点的加速度方向不变
C. Q点在竖直方向做匀速运动
D. Q点在水平方向做匀速运动
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A．由题知杆OP绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°，则P点绕O点做匀速圆周运动，则P点线速度大小不变，A正确；
B．由题知杆OP绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°，则P点绕O点做匀速圆周运动，P点的加速度方向时刻指向O点，B错误；
C．Q点在竖直方向的运动与P点相同，相对于O点在竖直方向的位置y关于时间t的关系为
y = lOPsin( + ωt)
则可看出Q点在竖直方向不是匀速运动，C错误；
D．Q点相对于O点在水平方向的位置x关于时间t的关系为
x = lOPcs( + ωt) + lPQ
则可看出Q点在水平方向也不是匀速运动，D错误。
故选A。
【点睛】
二．多项选择题（每道题至少有两个正确选项，全部选对得6分，漏选得3分，错选或不选不得分，共计18分）
6. 用水平拉力使质量分别为、的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动，两物体与桌面间的动摩擦因数分别为和。甲、乙两物体运动后，所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示。由图可知（ ）

A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】根据牛顿第二定律有
F－μmg=ma
整理后有
F=ma＋μmg
则可知F—a图像的斜率为m，纵截距为μmg，则由题图可看出
m甲>m乙，μ甲m甲g=μ乙m乙g
则
μ甲<μ乙
故选BC。
7. 甲、乙两人骑车沿同一平直公路运动，时经过路边的同一路标，下列位移-时间图像和速度-时间图像对应的运动中，甲、乙两人在时刻之前能再次相遇的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】A．该图中，甲乙在t0时刻之前位移没有相等的时刻，即两人在t0时刻之前不能相遇，选项A错误；
B．该图中，甲乙在t0时刻之前图像有交点，即此时位移相等，即两人在t0时刻之前能再次相遇，选项B正确；
C．因v-t图像的面积等于位移，则甲乙在t0时刻之前位移有相等的时刻，即两人能再次相遇，选项C正确；
D．因v-t图像的面积等于位移，由图像可知甲乙在t0时刻之前，甲的位移始终大于乙的位移，则两人不能相遇，选项D错误。
故选BC。
8. 如图所示，在竖直平面内固定一半径为R的圆弧轨道AB，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。已知，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中（ ）

A. 重力做功
B. 机械能减少
C. 合外力做功
D. 克服摩擦力做功
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．根据重力做功的特点，可得小球从P到B的运动过程中重力做功为
故A正确；
B．小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力，有
可得该过程中，小球机械能减少量为
故B错误；
C．根据动能定理可得，该过程中合外力做功
故C正确；
D．依题意，可知在该过程中，只有摩擦力和重力对小球做功，根据功能关系关系，可知小球克服摩擦力所做的功等于小球机械能的改变量，为，故D正确。
故选ACD。
主观题
三．实验题（每空3分，共15分）
9. 某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究，一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连:弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图（a）所示．向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放．小球离开桌面后落到水平地面．通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．
回答下列问题：
（1）本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等．已知重力加速度大小为g，为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的 （填正确答案标号）．
E.弹簧原长l0
（2）用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek= ．
（3）图（b）中的直线是实验测量得到的s—△x图线．从理论上可推出，如果h不变．m增加，s—△x图线的斜率会 （填“增大”、“减小”或“不变”）；如果m不变，h增加，s—△x图线的斜率会 （填“增大”、“减小”或“不变”）．由图（b）中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与△x的 次方成正比．
【答案】（1）ABC (2)（3）减小 增大 2
【解析】
【详解】（1）由平抛规律可知，由水平距离和下落高度即可求出平抛时的初速度，进而可求出物体动能，所以本实验至少需要测量小球的质量m、小球抛出点到落地点的水平距离s、桌面到地面的高度h，故选ABC．
（2）由平抛规律可知：竖直方向上：h=gt2，水平方向上：s=vt，而动能Ek=mv2联立可得Ek= ；
（3）由题意可知如果h不变，m增加，则相同的△L对应的速度变小，物体下落的时间不变，对应的水平位移s变小，s-△L图线的斜率会减小；只有h增加，则物体下落的时间增加，则相同的△L下要对应更大的水平位移s，故s-△L图线的斜率会增大．弹簧的弹性势能等于物体抛出时的动能，即Ep=，可知Ep与△s的2次方成正比，而△s与△L成正比，则Ep与△L的2次方成正比．
【点睛】本题的关键是通过测量小球的动能来间接测量弹簧的弹性势能，然后根据平抛规律以及动能表达式即可求出动能的表达式，弹性势能转化为物体的动能，从而得出结论．根据x与△L的图线定性说明m增加或h增加时x的变化，判断斜率的变化．弹簧的弹性势能等于物体抛出时的动能和动能的表达式，得出弹性势能与△x的关系，△x与△L成正比，得出Ep与△L的关系．
四．计算题
10. 宇宙空间有质量相近又相距不远的两颗恒星，在万有引力的作用下，围绕它们连线上的某一个固定点做周期相同的匀速圆周运动，这种系统称为双星系统。设双星的质量分别为、，相距L，万有引力常量为G，求它们的运动周期是多少？

【答案】
【解析】
【详解】设两颗恒星做圆周运动的半径分别为、，则有
根据万有引力定律和牛顿定律，有
，
联立可得
11. 短道速滑世界纪录由我国运动员武大靖创造并保持。在其创造纪录的比赛中：
（1）武大靖从静止出发，先沿直道加速滑行，前用时。该过程可视为匀加速直线运动，求此过程加速度大小；
（2）武大靖途中某次过弯时的运动可视为半径为的匀速圆周运动，速度大小为。已知武大靖的质量为，求此次过弯时所需的向心力大小；
（3）武大靖通过侧身来调整身体与水平冰面的夹角，使场地对其作用力指向身体重心而实现平稳过弯，如图所示。求武大靖在（2）问中过弯时身体与水平面的夹角的正切值大小。（不计空气阻力，重力加速度大小取）
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设武大靖运动过程的加速度大小为a，根据
解得
（2）此次过弯时所需的向心力大小为
（3）设场地对武大靖的作用力大小为F，受力如图所示：
由几何关系可得
12. 从某一高度平抛一物体，当抛出2s后它的速度方向与水平方向成45°角，落地时速度方向与水平方向成60°角．求：
（1）抛出时的速度；
（2）落地时的速度；
（3）抛出点距地面的高度；
（4）水平射程。（g取10m/s2）
【答案】（1）20m/s；（2）40m/s；（3）60m；（4）
【解析】
【分析】
【详解】（1）2s后竖直方向上的分速度为
vy1=gt=10×2=20m/s
由于抛出2s后它速度方向与水平方向成45°角，则根据速度的分解可知
v0=vx=vy=20m/s
故物体抛出时的初速度为20m/s；
（2）落地时速度方向与水平成60°角，所以，则有
故落地时的速度为40m/s；
（3）落地时竖直方向的分速度为
根据

得

（4）平抛运动的时间为
则有水平射程A．小球的质量m
B．小球抛出点到落地点的水平距离s
C．桌面到地面的高度h
D．弹簧的压缩量△x