河北省衡水市故城县郑口中学2024-2025学年高二上学期开学物理试题(解析版)
展开第Ⅰ卷(选择题)
一、单选题(本题共7小题,每小题4分,共28分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1. 关于运动的合成与分解,下列说法中正确的是 ( )
A. 两个速度大小不等的匀速直线运动的合运动一定不是匀速直线运动
B. 两个直线运动的合运动一定是直线运动
C. 合运动是曲线运动时,其分运动中至少有一个是加速运动
D. 合运动是曲线运动时,其分运动中都是加速运动
【答案】C
【解析】
【详解】两个速度大小不等的匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动,选项A错误;两个直线运动的合运动不一定是直线运动,例如平抛运动,选项B错误;合运动是曲线运动时,其分运动中至少有一个是加速运动,不一定都是加速运动.故C正确,D错误;故选C.
2. 如图所示,两个可视为质点的、相同的木块甲和乙放在转盘上,两者用长为L的不计伸长的细绳连接(细绳能够承受足够大的拉力),木块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的K倍,连线过圆心,甲到圆心距离,乙到圆心距离,且,,水平圆盘可绕过圆心的竖直轴OO'转动,两物体随圆盘一起以角速度转动,当从0开始缓慢增加时,甲、乙与转盘始终保持相对静止,则下列说法错误的是(已知重力加速度为g)( )
A. 当时,乙的静摩擦力恰为最大值
B. 取不同的值时,甲、乙所受静摩擦力都指向圆心
C. 取不同值时,乙所受静摩擦力始终指向圆心;甲所受静摩擦力可能指向圆心,也可能背向圆心
D. 如果时,两物体将相对圆盘发生滑动
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据
可得
乙的半径大,知乙先达到最大静摩擦力,故A正确,不符合题意;
BC.甲乙随转盘一起做匀速圆周运动,由于乙的半径较大,故需要的向心力较大,则
解得
即若时,甲、乙所受静摩擦力都指向圆心。当角速度增大,绳子出现张力,乙靠张力和静摩擦力的合力提供向心力,甲也靠拉力和静摩擦力的合力提供向心力,角速度增大,绳子的拉力逐渐增大,甲所受的静摩擦力先减小后反向增大,当反向增大到最大值,角速度再增大,甲乙与圆盘发生相对滑动。所以乙所受的静摩擦力方向始终指向圆心,甲所受的静摩擦力方向先指向圆心,然后背离圆心,故B错误,符合题意,C正确,不符合题意;
D.设角速度为时,此时甲乙发生滑动,此时绳子的拉力为F,则
解得
故时,两物体将相对圆盘发生滑动,故D正确,不符合题意。
故选B。
3. 2022年7月14日下午,长征五号B火箭成功将我国空间站的首个实验舱“问天”实验舱送入太空与天和核心舱进行对接,随后神舟十四号乘组顺利进入问天实验舱,开启了太空实验的新阶段。如图所示,已知空间站在距地球表面高约的近地轨道上做匀速圆周运动,地球半径约为,万有引力常量为G,则下列说法不正确的是( )
A. 空间站中的航天员处于完全失重状态
B. 航天员乘坐的载人飞船需先进入空间站轨道,再加速追上空间站完成对接
C. 若已知空间站的运行周期则可以估算出地球的平均密度
D. 空间站在轨运行速度一定小于
【答案】B
【解析】
【详解】A.空间站中的航天员只受地球的万有引力,处于完全失重状态,A正确,不符合题意;
B.航天员乘坐的载人飞船需先进入比空间站低的轨道,再加速追上空间站完成对接,B错误,符合题意;
C.由
可推出地球的平均密度,C正确,不符合题意;
D.第一宇宙速度是地球卫星的最大运行速度,故空间站在轨运行速度小于,则D正确,不符合题意。
故选B。
4. 如图所示,两个质量相等可视为质点的小球a、b通过铰链用长为的刚性轻杆连接,a球套在竖直杆M上,b球套在水平杆N上,最初刚性轻杆与细杆M的夹角为45°。两根足够长的细杆M、N不接触(a、b球均可无碰撞通过O点),且两杆间的距离忽略不计,将两小球从图示位置由静止释放,不计一切摩擦,重力加速度为g。下列说法中正确的是( )
A. a、b两球组成系统机械能不守恒
B. a球到达与b球等高位置时速度大小为
C. a球运动到最低点时,b球速度最大
D. a球从初位置下降到最低点的过程中,刚性轻杆对a球的弹力一直做负功
【答案】C
【解析】
【详解】A.a球和b球所组成的系统只有重力做功,则机械能守恒,故A错误;
B.根据系统机械能守恒,则a球到达与b球等高位置时,b球速度为零,则
解得
故B错误;
C.当a球运动到两杆的交点后再往下运动,此时b球到达两杆的交点处,a球的速度为0,b球的速度达到最大,则
所以
故C正确;
D.由于系统机械能守恒,a球从初位置下降到最低点的过程中,刚性轻杆对a球的弹力先做负功后做正功再做负功,故D错误。
故选C。
5. 如图所示,两根完全相同的四分之一圆弧绝缘棒分别放置在第一、二象限,其端点在两坐标轴上。两棒带等量同种电荷且电荷均匀分布,此时O点电场强度大小为E。撤去其中一棒后,O点的电场强度大小变为( )
A. B. C. ED.
【答案】B
【解析】
【详解】设两棒均带正电,由点电荷场强特点及场强叠加规律可知,左侧圆弧产生的场强方向斜向右下方,与方向夹角为,右侧圆弧产生的场强方向斜向左下方,与方向夹角为,它们大小均为E1,可得
解得
撤去其中一棒后,O点的电场强度大小变为。
故选B。
6. 如图所示,实线是一簇未标明方向的匀强电场的电场线,虚线是一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,M、N是轨迹上的两点,则( )
A. 粒子带正电
B. M点的电势高于N点的电势
C. 粒子在M点的速度大于在N点的速度
D. 粒子在M点的电势能大于在N点的电势能
【答案】C
【解析】
【详解】A.假定粒子由到运动,由图可知粒子运动轨迹向左偏,则说明粒子在、两处所受的电场力向左,由于不知电场线方向,故无法判断粒子电性,故A错误;
B.由于不知电场线方向,无法判断电势的高低,故B错误;
CD.粒子在、两处所受的电场力向左,从到的过程电场力做负功,则电势能增加,粒子在点的电势能小于在点的电势能,动能减小,所以粒子在点的速度大于在点的速度,故C正确,D错误;
故选C。
7. 如图所示,三个定值电阻R1、R2、R3的电阻值均不相等,在A、B之间接一个电源,在C、D之间接一个电流表,电流表的示数为I.现将电源、电流表的位置互调,则电流表的示数( )
A. 可能增大B. 可能减小C. 一定不变
D. 由于R1、R2、R3大小关系不知,故无法判定
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】两种情况下的电路连接如图所示
设电源电压为U=6V,R1=3Ω,R2=2Ω,R3=6Ω
在甲图中
电流表的示数为
在乙图中
电流表的示数为
故两次示数相同则
故选C。
二、多选题(本题共3小题,每小题6分,共18分,在每小题给出的四个选项中,有多项是符合题目要求的,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 如图,足够长的水平传送带AB与斜面BC在B点平滑连接,斜面倾角,质量为1kg的物块从距传送带高为H=2.4m的C点静止释放,物块与斜面和传送带间的动摩擦因数均为0.5,传送带顺时针运行速度恒为5m/s。已知重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cs37°=0.8。则下列判断正确的是( )
A. 物块第二次经过B点的速度为5m/s
B. 物块第一次到达传送带最左端的过程中与传送带摩擦生热28J
C. 物块在斜面上向下运动的路程之和为6m
D. 物块在斜面上向下运动路程之和为5m
【答案】BD
【解析】
【详解】A.物块第一次下滑到B点时由动能定理
解得
vB=4m/s
冲上传送带后做匀减速运动,速度减到零后反向加速,则第二次回到B点时的速度仍为4m/s,选项A错误;
B.物块在传送带上做减速运动的加速度大小为
减速到零的时间
物块第一次到达传送带最左端的过程中与传送带摩擦生热
选项B正确;
CD.物块从B点再次冲上斜面时,向上运动的最大距离
解得
x=0.8m
再次下滑到斜面底端时的速度
解得
滑上传送带后再次返回到B点时速度仍为,再次沿斜面上滑时向上运动的最大距离
解得
则每次下滑的距离呈等比数列,则物块在斜面上向下运动的路程之和为
选项C错误D正确。
故选BD。
9. 我国新能源汽车发展迅猛,已成为全球最大的新能源汽车产销国。质量为m的某新能源汽车在水平路面上以恒定加速度启动,其图像如图所示,其中OA段和BC段为直线。已知汽车动力系统的额定功率为P,、时刻的速度分别为、,则下列说法正确的是( )
A. 汽车所受的阻力
B. 汽车匀加速运动过程阻力做的功
C. 汽车速度为时的功率为
D. 汽车速度为时的加速度大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由图可知,汽车最大速度为,当汽车达到最大速度后由
可知
故A正确;
B.时间内汽车做匀加速运动,由图像可得位移
阻力做负功,所以
故B错误;
C.内牵引力F不变,时刻
当汽车速度为时,功率
故C错误;
D.汽车速度为时,牵引力大小为
根据牛顿第二定律,有
故D正确。
故选AD。
10. 两电荷量分别为和的点电荷固定在x轴上的A、B两点,两点电荷连线上各点电势随坐标x变化的关系图像如图所示,其中P点电势最高,且,则( )
A 和都带负电荷
B. 的电荷量小于的电荷量
C. 在A、B之间将一负点电荷沿x轴从P点左侧移到右侧,电势能逐渐减小
D. 一点电荷只在静电力作用下沿x轴从P点运动到B点,加速度逐渐变小
【答案】AB
【解析】
【详解】A.由题图知,电势都是负的,则和都带负电荷,故A项正确;
B.图像的切线斜率表示电场强度,则P点场强为零,根据场强的叠加知两点电荷在P处产生的场强等大反向,即
又因为
所以的电荷量小于的电荷量,故B项正确;
C.由题图知,在A、B之间沿x轴从P点左侧到右侧,电势先增加后减小,则负点电荷的电势能先减小后增大,故C项错误;
D.图像的切线斜率表示电场强度,则沿x轴从P点到B点场强逐渐增大;据
可知,点电荷只在静电力作用下沿x轴从P点运动到B点,加速度逐渐增大,故D项错误。
故选AB。
第Ⅱ卷(非选择题)
三、实验题(本题共2小题,共13分,11题6分,12题7分)
11. 在“探究平抛运动的特点”的实验中,可以描绘平抛运动轨迹和求物体做平抛运动的初速度。
(1)下列器材中必需的测量仪器是___________ 。
A.刻度尺B.秒表C.天平
(2)图中为什么斜槽底端要保持水平?答:___________。
(3)让小球多次从___________(选填“同一”或者“不同”)位置由静止滚下,记下小球穿过卡片孔的一系列位置。取下白纸,以O为原点,以过O点的竖直线、水平线分别为y、x轴建立坐标系,以平滑曲线描出平抛轨迹。
(4)在探究平抛运动的特点时,下列说法中正确的是___________(填选项前的字母)。
A.应使用密度大、体积小的小球
B.必须测出平抛小球质量
C.不需要使木板平面与小球下落的竖直平面平行
(5)若小球的水平初速度为v0,小球落到某点时水平位移为x,竖直位移为y,求小球在这一点的速度表达式v=___________。
【答案】 ①. A ②. 因为平抛运动的初速度方向是沿水平方向 ③. 同一 ④. A ⑤.
【解析】
【详解】(1)[1]AB.探究平抛运动的实验中需要测量小球的速度,原则上需要获取小球运动位移和时间两项数据,但由于小球运动时间很短,用秒表测量其某一段运动的时间误差很大,不可取,所以我们需要根据小球运动的位移和运动学规律来间接获取速度数据,故刻度尺是必需的测量仪器,故A正确,B错误;
C..本实验研究的是运动学规律,不是动力学规律,因此不用测量小球的质量,不需要天平,故C错误。
故选A。
(2)[2]因为平抛运动的初速度方向是沿水平方向。
(3)[3]为了使小球每次从斜槽底端抛出时的速度相等,需让小球多次从同一位置由静止滚下。
(4)[4]A.为了尽量减小小球运动过程中所受空气阻力的影响,应使用密度大、体积小的小球,故A正确;
B.本实验研究的是运动学规律,不是动力学规律,因此不用测量小球的质量,故B错误;
C.本实验中小球每次的运动轨迹相同,都在同一竖直平面内,所以需要使木板平面与小球下落的竖直平面平行,从而使所描绘的轨迹反映小球真实的运动,故C错误。
故选A。
(5)[5]小球运动到该点所用时间为
小球在该点的竖直分速度大小为
故小球在该点的速度表达式为
12. 导电胶具有粘合和导电功能,在医疗辅助中有广泛应用。某研究性学习小组为探究某种导电胶材料电阻率,把导电胶装入玻璃管中,导电胶两端通过电阻不计的金属片与导线相连,如图甲所示。
(1)在装入导电胶之前,先用游标卡尺测量玻璃管的内径,如图乙所示,应该用游标卡尺的______(选填“A”“B”或“C”)进行测量,该玻璃管内径为______cm。
(2)用多用电表粗略测得该导电胶电阻约为30Ω,为精确测量其电阻阻值,现有3.0V的干电池组、开关和若干导线及下列器材:
A.电压表0-3V,内阻约3kΩ
B.电流表0-20mA,内阻Rg=50Ω
C.定值电阻1Ω
D.定值电阻12.5Ω
E.滑动变阻器0~10Ω
①由于电流表量程偏小,需要对电流表进行合理改装,改装时应选______(填器材前面的序号)作为分流电阻R0。
②在答题卡上将图中所示器材符号连线,画出实验电路原理图,要求电压和电流的测量范围尽可能大______。
③测出电压表读数U、电流表读数I,则该导电胶的电阻R=______(用U、I、Rg、R0表示)
【答案】 ①. B ②. 2.25 ③. D ④. ⑤.
【解析】
【详解】(1)[1]在装入导电胶之前,先用游标卡尺测量玻璃管的内径,应该用游标卡尺的B测量爪进行测量。
[2]该玻璃管内径为
(2)①[1] 估测电路可达到的最大电流为
应并联一个分流电阻,其阻值为
故选D。
②[2]由于改装后的电流表内阻已知,直接与导电胶串联,电压表测量他们的总电压,由于滑动变阻器最大阻值较小,同时要满足电压和电流的测量范围尽可能大,故应采用分压式接法,电路如图所示
③[3] 测出电压表读数U、电流表读数I,流经的电流为
流经导电胶的电流
导电胶两端电压
故该导电胶的电阻
四、解答题要求写出必要的文字说明,规范列式。(共41分;13题12分,14题14分,15题15分)
13. 如图所示,电源电压恒定不变,小灯泡L上标有“6V 3W”字样,滑动变阻器R最大阻值为36Ω,灯泡电阻不随温度变化.闭合S、S1、S2,当滑动变阻器滑片位于最右端时,电压表示数为3V;闭合S、S1,断开S2,当滑动变阻器滑片位于最左端时,灯泡正常发光.求:
(1)电源电压;
(2)R0的阻值.
【答案】(1)12V(2)
【解析】
【详解】(1)灯泡的电阻:;
当闭合S、S1、S2,当滑动变阻器滑片位于最右端时,
电路中的电流
电源电压U=I(RL+R)=0.25A×(12Ω+36Ω)=12V;
(2)闭合S、S1,断开S2,当滑动变阻器滑片位于最左端时,
∵灯泡正常发光,
∴电路中的电流
R0两端电压U0=U-UL=12V-6V=6V,
【点睛】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率的应用,关键是开关闭合、断开时电路变化的判断和知道额定电压下灯泡正常发光.
14. 如图所示,倾角为、足够长的粗糙斜面固定在水平地面上,轻绳一端连接质量为的物体A,另一端跨过光滑的定滑轮连接质量为的物体B,斜面上方轻绳始终与斜面平行且处于伸直状态,已知物体A与斜面间的动摩擦因数,物体B距地面高度。现将物体A、B由静止释放,B落地后不再弹起,A不会与滑轮相撞,物体A、B可视为质点,重力加速度g取,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计空气阻力,求:
(1)物体B刚要接触地面时的速度大小;
(2)物体A向上滑动的整个过程中与斜面间因摩擦产生的热量。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)从物体A、B由静止释放到物体B刚要接触地面时速度大小为v的过程。设绳子拉力做功为W,对于B,根据动能定理
对于A,根据动能定理
解得
(2)从物体A速度大小为v到0的过程
解得
物体A向上滑动的整个过程中与斜面间产生的热量Q
解得
15. 固定的光滑绝缘半球槽的半径为R,处在水平向右的匀强电场中,一个质量为m的带电小球从槽的右端A处(与球心等高)无初速度沿轨道滑下,滑到最低点B时,球对轨道的压力为2mg。求:
(1)小球从A到B的过程中受到的电场力做的功
(2)带电小球通过B点时的加速度大小;
(3)带电小球在滑动过程中的最大速度。
【答案】(1) ;(2) ;(3)
【解析】
【详解】(1)小球从A到B的过程中受到的电场力做的功
解得
(2)带电小球通过B点时的加速度大小
解得
(3)由上面的式子得
设电场力与重力的合力与竖直方向的夹角为θ
当小球的位置与球心连线与竖直方向成θ角时速度最大,由动能定理
解得
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