2024-2025学年河北省衡水市故城县郑口中学高二（上）开学物理试卷（含答案）

这是一份2024-2025学年河北省衡水市故城县郑口中学高二（上）开学物理试卷（含答案），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
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
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r1，乙到圆心距离r2，且r1=L4，r2=3L4，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ω转动，当ω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ω= Kgr2时，乙的静摩擦力恰为最大值
B. ω取不同的值时，甲、乙所受静摩擦力都指向圆心
C. ω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ω>2 KgL时，两物体将相对圆盘发生滑动
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400km的近地轨道上做匀速圆周运动，地球半径约为6400km，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7.9km/s
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 2L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 gL
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
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. E2
B. 22E
C. E
D. 2E
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
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
二、多选题：本大题共3小题，共18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θ=37°，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的路程之和为5m
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v−t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，t1、t2时刻的速度分别为v1、v2，则下列说法正确的是( )
A. 汽车所受的阻力f=Pv2
B. 汽车匀加速运动过程阻力做的功Wf=v1t1P2v2
C. 汽车速度为v12时的功率为P′=P4
D. 汽车速度为v1+v22时的加速度大小为a′=(v2−v1)Pm(v2+v1)v2
10.两电荷量分别为q1和q2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φ随坐标x变化的关系图像如图所示，其中P点电势最高，且xAP2 KgL时，两物体将相对圆盘发生滑动，故D正确。
本题选择错误选项；
故选：B。
甲、乙两物体随盘一起做匀速转动，保持相对静止，角速度相等，随着角速度的增大，乙先达到最大静摩擦力，角速度继续增大，绳子的拉力逐渐增大，甲所受的静摩擦力逐渐减小，当P的静摩擦力减小到零，又反向增大，增大到最大值时，角速度再增大，甲、乙与圆盘之间发生相对滑动。
本题是匀速圆周运动中连接体问题，既要隔离研究，也要抓住它们之间的联系：角速度相等、绳子拉力大小相等。
3.B
【解析】解：A、空间站中的航天员只受地球对他的万有引力，航天员处于完全失重状态，故A正确；
B、根据变轨原理，可知航天员乘坐的载人飞船需先进入比空间站低的轨道，再加速追上空同站完成对接，故B错误；
C、由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律得：GMmr2=mr4π2T2，结合密度公式ρ=M43πR3，联立求解可推出地球的平均密度，故C正确；
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不可能大于7.9km/s，则D正确。
本题选择不正确的，
故选：B。
空间站中的航天员处于完全失重状态；根据变轨原理；由万有引力提供向心力结合密度表达式分析能否估算出地球密度；空间站距地面有一定高度，运行速度小于第一宇宙速度。
本题以长征五号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为背景，考查了万有引力定律的应用，要求学生利用万有引力提供向心力对问题进行分析，掌握万有此力提供向心力及如何对接是求解的关键。
4.C
【解析】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，可知a球到达与b球等高位置时，b球速度为零，有
12mva2=mgL
解得
va= 2gL
故B错误；
C.当a球运动到两杆的交点后再往下运动 2L，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，有
12mvb2=mg(L+ 2L)
解得
vb= 2(1+ 2)gL
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。
A.a球和b球所组成的系统只有重力做功，判断机械能是否守恒；
B.根据系统机械能守恒，结合题意可知a球到达与b球等高位置时，b球速度为零，据此可以求解a球到达与b球等高位置时速度大小；
C.当a球运动到两杆的交点后再往下运动 2L，此时b球到达两杆的交点处，a球的速度为0，据此判断b球的速度是否达到最大；
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。
本题要先确定a球和b球所组成的系统机械能守恒，再确定a球速度最大的位置由机械能守恒定律列式求得速度值。
5.B
【解析】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+x方向夹角为45°，右侧圆弧产生的场强方向斜向左下方，与−x方向夹角为45°，它们大小均为E1，可得E2=E12+E12
解得E1= 22E
撤去其中一棒后，O点的电场强度大小变为 22E。故B正确，ACD错误；
故选：B。
把带电圆弧绝缘棒等效成点电荷，利用点电荷产生的场强进行矢量求解即可。
本题主要考查了电场强度的计算，解题关键是带电体电荷的等效，然后利用电场的矢量性即可求得。场强是矢量，其运算利用平行四边形定则。
6.C
【解析】解：假定粒子由M到N运动；
A、由图可知，粒子运动轨迹向左偏，则说明粒子在M、N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M、N两处所受的电场力向左，从M到N的过程电场力做负功，则电势能增加，粒子在M点的电势能小于在N点的电势能，动能减小，所以粒子在M点的速度大于在N点的速度，故C正确D错误；
故选：C。
由粒子的偏转方向可得出粒子的受力方向，由力的方向与速度方向的夹角可得出电场力做功的正负，由动能定理可得出粒子动能的变化；由电场力做功与电势能的关系可得出电势能的变化。
本题是电场中轨迹问题，关键要能根据轨迹弯曲方向判断出电场力的方向，掌握电场力做正功，电势能减小，判断电势能的大小。
7.C
【解析】解：AB间是电源、CD间是电流表的等效电路如图所示：
设电源电压U=6V，R1=3Ω，R2=2Ω，R3=6Ω，
则总电阻为：
R总=R1+R2R3R2+R3=3Ω+2Ω×6Ω2Ω+6Ω=4.5Ω，
干路电流为：
I总=UR总=6V4.5Ω=43A
根据并联分流可知电流表的示数为：
I=I总×R2R2+R3=43A×2Ω2Ω+6Ω=13A；
AB间是电流表，CD间是电源的等效电路如图所示：
设电源电压U=6V，R1=3Ω，R2=2Ω，R3=6Ω，
则总电阻为：
R总′=R3+R1R2R1+R2=6Ω+3Ω×2Ω3Ω+2Ω=365Ω
干路电流为：
I总′=UR总′=6V365Ω=56A
根据并联分流可知电流表的示数为：
I′=I总′×R2R1+R2=56A×2Ω3Ω+2Ω=13A
故将电源、电流表的位置互调之后，电流表的示数不变。
故选：C。
首先对电路进行分析，可画出AB间是电源、CD间是电流表的电路图，以及AB间是电流表、CD间是电源的等效电路图，之后采用赋值法分别对这两种情况下电流表的示数进行分析比较。
本题难度略大，可考虑采用赋值法进行分析，对串并联电路中分压分流的原理也要熟练掌握并能够灵活运用。
8.BD
【解析】解：A.物块第一次下滑到B点时由动能定理
mgH−μmgcsθ⋅Hsinθ=12mvB2
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，故A错误；
B.物块在传送带上做减速运动的加速度大小为
a=μg
解得
a=5m/s2
减速到零的时间
t=vBa
解得
t=0.8s
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
Q=μmg(v传t+vB2t)
解得
Q=28J
故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
12mvB2=mgxsinθ+μmgxcsθ
解得
x=0.8m
再次下滑到斜面底端时的速度
12mv′B2=mgxsinθ−μmgxcsθ
解得
v′B= 3.2m/s
滑上传送带后再次返回到B点时速度仍为v′B= 3.2m/s，再次沿斜面上滑时向上运动的最大距离
12mv′B2=mgx′sinθ+μmgx′csθ
解得
x′=0.16m
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
s=4m+0.8m+0.16m+……=5m
故C错误，D正确。
故选：BD。
A、根据动能定理求解小物块第一次滑过B点时的速度大小，与传送带速度大小比较，进一步判断小物块的运动情况以及第二次回到B点时的速度；
B、小物块滑上传送带后先向左做匀减速直线运动，然后向右做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律和运动学公式相结合求小物块第一次在传送带上往返运动的时间t，根据运动学公式求出相对运动的距离，再由摩擦力乘以相对距离求解出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；
CD、小物块再次滑上斜面，然后再次滑到斜面底端，再次滑上传送带做匀减速直线运动，然后做匀加速直线运动，回到P点速度不变，经过多次在斜面上往返运动，最终停在斜面底端。根据动能定理结合数学归纳求小物块在斜面上运动的总路程。
解决本题的关键要理清小物块的运动过程，把握能量转化情况，分段运用牛顿第二定律和动能定理；要知道摩擦生热与相对路程有关。
9.AD
【解析】解：A、由图可知，汽车最大速度为v2，当汽车达到最大速度后由
P=fv2
可知f=Pv2
故A正确；
B、0～t1时间内汽车做匀加速运动，由图像可得位移
x=v1t12
阻力做负功，所以Wf=−v1t1P2v2
故B错误；
C、0～t1内牵引力F不变，t1时刻P=Fv1
当汽车速度为v12时，
功率P′=F⋅v12=P2
故C错误；
D、汽车速度为v1+v22时，
牵引力大小为F=Pv1+v22=2Pv1+v2
根据牛顿第二定律，
有a=F′−fm=(v2−v1)P(v1+v2)mv2
故D正确。
故选：AD。
根据牛顿第二定律和功率公式求匀加速阶段的最大速度；
根据功的公式计算阻力做功；
当汽车受到的合力为零时，速度最大，结合平衡条件和功率公式求最大速度；
根据功率公式求速度减半时汽车的功率或加速度。
这是一道综合应用牛顿第二定律，动能定理和机车启动问题的题，知识点繁多，需要熟练掌握基础知识，灵活运用。
10.AB
【解析】解：A、由题图知，电势都是负的，则q1和q2都带负电荷，故A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错误；
B、φ−x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
kq1xAP2=kq2xBP2
又因为
xAP