黑龙江省哈尔滨市尚志市尚志中学2024-2025学年高二上学期开学物理试题（原卷版+解析版）

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1. 下列说法正确的是（ ）
A. 只有重力对物体做功时，物体的机械能一定守恒
B. 合外力对物体做功为零时，物体的机械能一定守恒
C. 点电荷和元电荷都是理想化模型
D. 若带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹与电场线一定重合
【答案】A
【解析】
【详解】A．只有重力对物体做功时，物体的机械能一定守恒，故A正确；
B．合外力对物体做功为零时，物体的动能不变，但物体的重力势能可能发生变化，物体的机械能不一定守恒，故B错误；
C．点电荷是理想化模型，元电荷是指带电体所带电荷量的最小值，元电荷不是理想化模型，故C错误；
D．若带电粒子在电场中仅受电场力作用，由于电场分布不确定，粒子速度方向不确定，所以其运动轨迹与电场线不一定重合，故D错误。
故选A。
2. 某电场的电场线分布如图中实线所示，虚线为某带电粒子只在静电力作用下的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，则（ ）
A. 粒子带负电
B. 粒子一定是从a点运动到b点
C. 粒子在c点的加速度大于在b点的加速度
D. 粒子在c点的动能大于在a点的动能
【答案】C
【解析】
【详解】A．带电粒子只在静电力作用，根据曲线运动特点可知，电场力方向位于轨迹的凹侧，可知粒子受到的电场力与场强方向相同，则粒子带正电，故A错误；
B．粒子不一定是从a点运动到b点，也可能是从b点运动到a点，故B错误；
C．根据电场线的疏密程度可知，c点的场强大于b点的场强，则粒子在c点受到的电场力大于在b点受到的电场力，粒子在c点的加速度大于在b点的加速度，故C正确；
D．根据沿电场线方向电势降低，可知c点的电势高于a点的电势，由于粒子带正电，所以粒子在c点的电势能大于在a点的电势能，由于粒子只受电场力作用，电势能和动能之和保持不变，则粒子在c点的动能小于在a点的动能，故D错误。
故选C。
3. 在如图所示的装置中，木块B与水平面间的接触面是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短。对于木块、弹簧、子弹组成的系统，从子弹开始射入到弹簧压缩到最短的过程中（ ）
A. 动量守恒，机械能守恒B. 动量不守恒，机械能不守恒
C. 动量守恒，机械能不守恒D. 动量不守恒，机械能守恒
【答案】B
【解析】
【详解】整个运动过程中，由于墙壁对弹簧有作用力，系统所受合外力不为零，故动量不守恒，子弹射入木块的过程有摩擦生热，系统机械能不守恒。
故选B。
4. 一个质量为2kg的物体在合力F的作用下从静止开始沿直线运动，F随时间t变化的图像如图所示。则下列说法正确的是（ ）
A. t=1s时，物体的速度为2m/s
B. t =2s时，物体的动量为
C. t=0到t=1s时间内，物体动量的变化量为
D. t=2s到t=3s时间内，力F的冲量为
【答案】B
【解析】
【详解】AC．在内，根据动量定理可得
可得t=0到t=1s时间内，物体动量的变化量为
可得t=1s时，物体的速度为
故AC错误；
B．在内，根据动量定理可得
可得t =2s时，物体的动量为
故B正确；
D．t=2s到t=3s时间内，力F的冲量为
故D错误。
故选B。
5. 如图木块A的右侧为光滑曲面，且下端极薄，其质量为2.0kg，静止于光滑水平面上，一质量为2.0kg的小球B以2.0m/s的速度从右向左运动冲上A的曲面，则B球沿A曲面上升的最大高度是（g取10m/s2）（ ）
A. 0.2mB. 0.1mC. 0.3mD. 0.5m
【答案】B
【解析】
【详解】在小球上升过程中，水平方向系统动量守恒，B球沿A曲面上升到最大高度时，A、B速度相同。同时该过程，系统无外力做功，机械能守恒，则有
解得
故选B。
6. 如图所示，质量为m的木块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边的定滑轮与质量为M的砝码相连，已知M=3m，让绳拉直后使砝码从静止开始下降，不计空气阻力，重力加速度大小为g。若砝码底部与地面的距离为h，砝码刚接触地面时木块仍没离开桌面，则下列说法正确的是（ ）
A. M落地时的速度大小为B. M落地时的速度大小为
C. 绳子的拉力对M做功为D. 绳子的拉力对m做功为
【答案】B
【解析】
【详解】AB．对整体根据机械能守恒
又
M=3m
联立得
故A错误，B正确；
C．对M根据动能定理
得绳子的拉力对M做功为
故C错误；
D．对m根据动能定理，绳子的拉力对m做功为
故D错误。
故选B。
7. 如图所示为汽车在水平路面上启动过程中的速度图像，Oa为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc段是与ab段相切的水平直线，则下述说法正确的是（ ）
A. 时间内汽车做匀加速运动且功率增大
B. 时间内汽车牵引力做功为
C. 时间内的平均速度为
D. 在全过程中时刻的牵引力及其功率都是最大值，时间内牵引力最小
【答案】AD
【解析】
【详解】A．时间内为倾斜的直线，故汽车做匀加速运动，故牵引力恒定，由可知，汽车的牵引力的功率均匀增大，故A正确；
B．时间内动能的变化量为，而在运动中受牵引力及阻力，故牵引力做功一定大于此值，故B错误。
C．时间内，若图像为直线时，平均速度为
而现在图像为曲线，故图像的面积大于直线时的面积，平均速度大于此速度，故C错误。
D．时间内为倾斜的直线，汽车做匀加速运动，故牵引力恒定，由及运动过程可知，时刻物体的牵引力最大，此后功率不变，而速度增大，故牵引力减小，而时间内物体做匀速直线运动，物体的牵引力最小，故D正确。
故选AD。
8. 2023年10月26日17时46分，我国发射的神舟十七号载人飞船与已在轨的空间站组合体完成自主快速交会对接。神舟十七号载人飞船的变轨过程如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 飞船的发射速度可以小于第一宇宙速度
B. 飞船进入III轨道后运行速度小于第一宇宙速度
C. 飞船若要与空间站对接，可以在III轨道上点火加速追上空间站
D. 飞船在III轨道上c点的加速度等于在II轨道上c点的加速度
【答案】BD
【解析】
【详解】A．飞船发射速度大于第一宇宙速度，故A错误；
B．卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得
可得
地球第一宇宙速度是卫星贴近地球做匀速圆周运动的线速度，轨道半径为地球半径，飞船在III轨道的运行半径大于地球半径过，因此运行速度小于第一宇宙速度，故B正确；
C．飞船若在III轨道上点火加速，飞船将做离心运动，不可能追上空间站与空间站对接，故C错误；
D．根据牛顿第二定律可得
可得
可知飞船在III轨道上c点的加速度等于在II轨道上c点的加速度，故D正确。
故选BD。
9. 如图所示，在光滑的水平面上有两个滑块P、Q，滑块Q的左端固定一轻质弹簧。两个滑块以大小为的速度沿同一直线相向运动，滑块P的质量为2m，速度方向水平向右，滑块Q的质量为m，速度方向水平向左。不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. P、Q两个滑块（包括弹簧）组成的系统动量守恒
B. 当两个滑块速度相等时，弹簧的弹性势能最大
C. 当两个滑块的速度相等时，弹簧的弹性势能为
D. 两个滑块最终能以的共同速度一起水平向右运动
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．P、Q两个滑块（包括弹簧）组成的系统受合外力为零，则系统的动量守恒，A正确；
B．开始时两物块都做减速运动，弹簧逐渐被压缩，滑块Q速度先减小到零，然后向右反向加速，弹簧继续被压缩，当两个滑块的速度相等时，弹簧的形变量最大，此时弹簧的弹性势能最大，B正确；
C．以向右为正方向，则当两个滑块的速度相等时，由动量守恒定律可知
此时弹簧的弹性势能为
C正确；
D．设最终P、Q两个滑块的速度分别为v1和v2．规定向右为正方向，根据动量守恒定律得：
2mv0-mv0=2mv1+mv2
根据系统的机械能守恒得
解得
，
D错误。
故选ABC。
10. 电场线能直观、方便地反映电场的分布情况。如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点；O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则（ ）
A. E、F两点场强相同
B. A、D两点场强不同
C. B、O、C三点，O点场强最小
D. 从E点向O点运动的电子加速度逐渐减小
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】A．等量异号点电荷连线的中垂线是一条等势线，电场强度方向与等势线垂直，因此E、F两点场强方向相同，由于E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，则其场强大小也相等，故A正确；
B．根据对称性可知，A、D两点处电场线疏密程度相同，则A、D两点场强大小相同，由图看出，A、D两点场强方向相同，故B错误；
C．由图看出，B、O、C三点比较，O点的电场线最稀疏，场强最小，故C正确；
D．由图可知，电子从E点向O点运动过程中，电场强度逐渐增大，则电场力逐渐增大，由牛顿第二定律可知电子的加速度逐渐增大，故D错误。
故选AC。
二、实验题（每空2分，合计14分）
11. 如图所示装置为“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图。
(1)为完成此实验，除了图中所示器材，还必需的器材有________；
A.刻度尺 B.秒表
C.天平 D.交流电源
(2)下列操作正确的是________；
A.打点计时器应接到直流电源上
B.先释放重物，后接通电源
C释放重物前，重物应尽量靠近打点计时器
(3)实验中，某实验小组得到如图所示的一条理想纸带，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，打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp=________，动能变化量ΔEk=________。
【答案】 ①. AD ②. C ③. mghB ④. m()2
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]打点计时器需要交流电源，还需要刻度尺测量纸带上的点距，AD正确。
故选AD。
(2)[2]A．打点计时器应接到交流电源上，A错误；
B．实验时应先接通电源，后释放重物，B错误；
C．释放重物前，重物应尽量靠近打点计时器，C正确。
故选C。
(3)[3][4]从打起始点O到打B点的过程中，重物的重力势能减少量
ΔEp＝mghB
根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，则B点的速度为
故动能的增量为
ΔEk＝mvB2＝m()2
12. 如图所示为实验室中“验证动量守恒定律”的实验装置示意图。

（1）实验中必须要求的条件是___________。
A.斜槽轨道尽量光滑以减少误差
B.斜槽轨道末端的切线必须水平
C.入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同
D.入射球每次必须从轨道的同一位置由静止释放
（2）在某次实验中，测量出两小球的质量分别为、，三个落点的平均位置与O点的距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内，若满足关系式__________，即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒。（用测量的物理量表示）
（3）若两球发生弹性碰撞，则之间一定满足的关系是_________（填选项前的符号）。
A B. C.
【答案】 ①. BD##DB ②. ③. A
【解析】
【详解】（1）[1]A．斜槽不光滑，只要从同一高度释放，两次摩擦力做的负功相同，小球到达轨道末端速度依然相同，所以轨道不需要光滑，故A错误；
B．本实验要通过平抛运动验证动量守恒定律，所以轨道末端必须水平，以保证小球做平抛运动，故B正确；
C．为了避免入射小球反弹，要保证入射球质量大于被碰球质量，故C错误；
D．为了保证两次入射小球到达轨道末端具有相同的速度，两次入射小球需从同一位置由静止释放，故D正确。
故选BD。
（2）[2]根据平抛运动规律有
解得
小球均从相同高度平抛，且要验证的表达式为
整理可得
即满足上式，则验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒。
（3）[3]如果发生的是弹性碰撞，除了满足动量守恒，还满足机械能守恒，即
联立动量守恒方程
整理可得
故选A。
三、计算题（写出必要的文字说明和解题步骤）
13. 如图所示为小朋友在游乐场荡秋千，秋千上悬挂平板的两绳平行且绳长均为1m，平板运动到最高点时绳子与竖直方向夹角θ=37°。已知小朋友的质量为15kg，可视为重心在平板上，取g=10m/s2，不计绳子和平板质量，忽略一切阻力（cs37°=0.8）。求：
（1）小朋友运动到最低点时的速度大小v；
（2）小朋友运动到最低点时每根绳子的拉力大小F。
【答案】（1）；（2）F=105N
【解析】
【详解】（1）小朋友从最高点运动到最低点的过程由机械能守恒得
代入数据得
（2）小朋友在最低点由牛顿第二定律得
代入数据得
F=105N
14. 在圆轨道上运动的质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R，地面上的重力加速度为g，求：
（1）卫星运动的线速度；
（2）卫星运动的周期．
【答案】（1）卫星运动的速度v=，（2）卫星运动的周期T=4π．
【解析】
【详解】人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，有，解得，
根据万有引力等于重力得地球表面重力加速度为：
根据题意得
（1）卫星运动的速度，
（2）卫星运动的周期．
15. 如图所示，质量mC=4.5kg的长木板C静止在光滑的水平面上，长木板C右端与竖直固定挡板相距，左端放一个质量mB=3kg的小物块B（可视为质点），与长木板C间的动摩擦因数为μ=0.05。在小物块B的正上方，用不可伸长、长度L=0.8m的轻绳将质量mA=1kg的小球A悬挂在固定点O。初始时，将轻绳拉直并处于水平状态，使小球A与O点等高，由静止释放。当小球A下摆至最低点时恰好与小物块B发生碰撞（碰撞时间极短），之后二者没有再发生碰撞。已知A、B之间以及C与挡板之间的碰撞均为弹性碰撞，重力加速度取。
（1）小球A与小物块B碰后瞬间，求小物块B的速度大小；
（2）为保证长木板C与竖直挡板第一次碰撞时B、C能共速，求应满足至少为多少米；
（3）为使B始终不滑离C，求长木板C的最短长度。
【答案】（1）2m/s
（2）0.96m （3）3.936m
【解析】
【小问1详解】
小球A由静止到最低点的过程，根据机械能守恒定律有
解得
设小球A与小物块B发生弹性碰撞后的速度分别为、，根据动量守恒定律有
碰撞前后根据机械能守恒定律有
解得
【小问2详解】
设B、C获得共同速度为，以水平向右为正方向，由动量守恒定律有
代入数据解得
若B、C共速时C刚好运动到挡板处，对C应用动能定理有
代入数据解得
则保证C运动到竖直挡板前B、C能够共速，应满足的条件是
【小问3详解】
第一次共速过程中，由能量守恒定律有
长木板C与挡板碰后速度方向反向，设B、C第二次获得共同速度为，以水平向左为正方向，由动量守恒定律有
由能量守恒定律有
长木板的最短长度为
联立解得