2022临沂兰山区高二上学期开学检测物理试题含解析

2021-2022学年度第一学期开学考测试高二物理试题

本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分。考试用时90分钟。

注意事项：

1.答题前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、座号、考生号、县区和科类填写到答题卡和试卷规定的位置上。

2.第Ⅰ卷每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。

3.第Ⅱ卷必须用0.5毫米黑色签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应的位置；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不能使用涂改液、胶带纸、修正带。不按以上要求作答的答案无效。

第Ⅰ卷  选择题

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1. 甲、乙两位同学在同一地点，从相同的高度水平射出相同的箭，箭落地时插入泥土中的形状分别如图所示，若空气阻力不计，则甲同学射出的箭（　　）

A. 运动时间短 B. 运动的初速度大 C. 运动的水平距离短 D. 落地时的动能大

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．平抛运动的运动时间只与抛出高度有关，两位同学在同一地点，从相同的高度水平射出相同的箭，则运动时间一样，故A错误；

B．根据题图可知，甲同学射出的箭落地速度与水平方向夹角更大，由

因为运动时间一样，则甲同学射出的箭的运动的初速度更小，故B错误；

C．运动的水平距离

故甲同学射出的箭运动的水平距离短，故C正确；

D．落地时的动能

故甲同学射出的箭落地时的动能小，故D错误。

故选C。

2. 2021年6月17日上午9点22分我国“神舟”十二号载人飞船发射圆满成功，不久前我国自主研发空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行，核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，航天员一天时间内可观察到16次日出，已知引力常量为G，再知道下列那个物理量可计算出地球的质量（　　）

A. 核心舱的质量 B. 核心舱绕地半径

C. 核心舱离地面的高度 D. 核心舱的角速度

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，可得

解得

依题意，航天员一天时间内可观察到16次日出，故核心舱的周期可作为已知条件，所以只需要再知道核心舱绕地半径就可以计算出地球的质量，故ACD错误，B正确。

故选B。

3. 如图所示，在匀强电场中a、b、c为同一直线上的三点，c为中点。a、b两点电势分别为、。下列叙述正确的是（　　）

A. c点处的电势一定为

B. 负电荷在c点的电势能小于在a点的电势能

C. 正电荷由a点无初速释放一定沿直线做匀加速运动

D. 在过c点与垂直的直线上移动电荷电势能不变

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．c点处的电势

故A正确；

B．因为在a点的电势大于c点的电势，而负电荷在电势低的地方电势能大，故负电荷在c点的电势能大于在a点的电势能，故B错误；

C．电场线的方向不一定是沿方向，正电荷由a点无初速释放不一定沿直线做匀加速运动，故C错误；

D．电场线的方向不一定是沿方向，过c点与垂直的直线不一定是等势线，直线上移动电荷电势能可能改变，故D错误。

故选A。

4. 银河系的恒星中大约四分之一是双星。某双星由质量不等的星体和构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C做匀速圆周运动。由天文观察测得其运动周期为T，到C点的距离为，和的距离为r，已知引力常量为G。下列说法正确的是（　　）

A. 星体和的向心力之比为 B. 星体和的加速度之比为

C. 星体的质量为 D. 星体和的线速度之比为

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．双星系统通过相互作用的万有引力提供向心力，所以星体和的向心力之比为1:1。故A错误；

B．依题意，双星系统绕两者连线上某一定点C做匀速圆周运动，可得二者周期或者角速度相同，根据向心加速度公式有

所以星体和的加速度之比为

故B正确；

C．星体S1做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供，有

解得

故C错误；

D．根据线速度与角速度关系，有

星体和的线速度之比为

故D错误。

故选B。

5. 如图所示，为等边三角形，边长为L。在A、B顶点上各固定一个点电荷，电荷量分别为、，静电力常量为k。则中心处的场强大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】如图所示，根据对称性和几何关系可知+q和-q在中心处激发的场强大小均为为

合场强大小为

故选C。

6. 摩天轮是游乐园中常见的大型游乐设施之一、绕中心轴在竖直平面内匀速转动，如图所示为摩天轮的简化示意图，图中a、c分别表示座舱的最低点和最高点，已知小明的质量为m，在游乐园乘坐的摩天轮在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，线速度为v，座椅到中心轴半径为R，重力加速度为g。当小明从a处转动到c处的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 小明始终处于超重状态 B. 在a、c处受到的合力相同

C. 在a、c处对座椅的压力之差为 D. 在a、c处对座椅的压力之差为

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．小明从a处转动到c处的过程中，竖直方向的速度先增大后减小，则竖直方向先是向上做加速运动后来向上做减速运动，则小明先处于超重状态后处于失重状态，故A错误；

B．小明做匀速圆周运动，在a、c处受到的合力大小相等，方向不相同，故B错误；

CD．在a处，受力分析可得

在c处，受力分析可得

联立，可得

故C错误，D正确

故选D。

7. 2021年5月15日中国“天文一号”探测器成功着陆火星。火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一，一直以来都是人类深空探测的热点。我国的航天科学家为了能使探测器登陆火星，在此之前做了大量的研究工作。如果将地球和火星绕太阳的公转视为匀速圆周运动，并忽略行星自转的影响。根据表中数据，综合所学知识可以判断（　　）

A. 火星的公转周期小于一年

B. 火星的公转速度比地球公转速度大

C. 火星表面的第一宇宙速度大于7.9km/s

D. 太阳对地球的引力比对火星的引力大

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．据

解得

由上式可知，行星的公转周期随半径的增大而增大，则火星的公转周期大于一年，所以A错误；

B．据

解得

由上式可知行星的公转速度随半径的增大而减小，则火星的公转速度比地球公转速度小，所以B错误；

C．星表面的第一宇宙速度为

地球表面的第一宇宙速度为7.9km/s，有

代入数据可知

所以C错误；

D．据

由于地球的质量比火星的质量大，公转半径又比火星的公转半径小，所以太阳对地球的引力比对火星的引力大，则D正确；

故选D。

8. 无缝钢管的制作原理如图所示，竖直平面内，管状模型置于两个支承轮上，支承轮转动时通过摩擦力带动管状模型转动，铁水注入管状模型后，由于离心作用，紧紧地覆盖在模型的内壁上冷却后就得到无缝钢管。已知管状模型内壁半径为R，为使注入铁水后管状模型的各部分均对铁水有弹力，则管状模型转动的角速度至少为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】最高点，重力恰好提供向心力时，为临界条件

解得

故选B。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9. 质量为m的物体，从静止出发以的加速度竖直下降h的过程，下列说法正确的是（　　）

A. 下落的平均速度为 B. 下落用的时间为

C. 物体的机械能减少了 D. 重力的最大功率为

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．物体下降h时的末速度为

下落用的时间为

下落的平均速度为

故A正确，B错误；

C．物体受到竖直向上的外力作用，其大小为

物体机械能的减少量等于克服f所做的功，为

故C正确；

D．重力的最大功率为

故D错误。

故选AC。

10. 如图所示水平面粗糙程度相同，物体A、B经光滑的轻质定滑轮用细线连在一起。当A物体受水平向右的力F在水平面上向右匀速运动时，下列说法正确的是（　　）

A. 物体B的动能不变 B. 力F的功率变大

C. 绳拉力做功大于B物体重力势能的增加 D. 力F做的功等于B物体机械能的增加

【答案】BC

【解析】

【详解】A．设与A连接的绳子与水平方向的夹角为θ，A物体沿绳方向的分速度大小等于物体B的速度大小，即

因为vA不变，但θ变小，所以物体B的速度变大，即动能变大，故A错误；

B．设绳中的张力大小为T，对A根据平衡条件有

当θ趋于0时，有

当θ趋于90°时，有

即

所以在θ逐渐减小的过程中，F逐渐增大，根据

可知力F的功率变大，故B正确；

C．B物体重力势能的增加量等于克服重力所做的功，因为物体B做加速运动，动能增大，根据动能定理可知绳拉力做的功一定大于B物体克服重力所做的功，即绳拉力做功大于B物体重力势能的增加，故C正确；

D．根据能量守恒定律可知，力F做的功等于B物体机械能的增加与A物体克服摩擦力做功之和，故D错误。

故选BC。

11. 质量为的物体以某一初速度在水平面上滑行，由于摩擦力的作用，其动能随位移变化的关系图线如图所示，重力加速度，以下说法中正确的是（　　）

A. 物体与水平面间的动摩擦因数为0.25 B. 物体与水平面间的动摩擦因数为0.2

C. 物体滑行的总时间为 D. 物体滑行的总时间为

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】AB．根据动能定理

由图像可知

解得

μ=0.2

故A错误，B正确；

CD．物体的初速度

加速度

则物体滑行的总时间为

选项C错误，D正确。

故选BD。

12. 如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略，开关闭合稳定时一带电的油滴静止于两极板间的P点，若打开开关k，将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离，则下列说法正确的是（　　）

A. 静电计指针的张角变小 B. P点电势升高

C. 带电油滴向上运动 D. 带电油滴的电势能不变

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】A．将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离，极板间距减小，根据

可知，电容器的电容增大，当开关打开后，两极板的电荷量不变，又

所以，极板间的电势差减小，则静电计指针的张角变小，A正确；

BCD．根据场强公式，即

当打开开关后，极板的电荷量不变，故可得场强不变，故带电液滴不会移动，根据电势与场强的关系可知，P点的电势不变，电势能不变，BC错误，D正确。

故选AD。

第Ⅱ卷  非选择题

二、非选择题：本题共6小题，共60分。

13. 用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。实验用球分为钢球和铝球，请回答相关问题：

（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时，我们主要用到了物理学中的___________。

A．理想实验法      B．等效替代法      C．控制变量法      D．演绎法

（2）在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，A、C到塔轮中心距离相同，将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。转动手柄，观察左右标出的刻度，此时可研究向心力的大小与___________的关系。

A．质量m      B．角速度 C．半径r

（3）在（2）的实验中，某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出4个格，右边标尺露出1个格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为___________；其他条件不变若增大手柄转动的速度，则左右两标尺的示数将___________，两标尺示数的比值___________（选填：变大、变小或不变）

【答案】    ①. C    ②. B    ③. 1∶2    ④. 变大    ⑤. 不变

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1] 在研究向心力的大小F与质量m的关系时，控制角速度和半径r不变，在研究向心力的大小F与角速度的关系时，控制质量m和半径r不变，在研究向心力的大小F与和半径r之间的关系时，控制角速度和质量m不变，主要用到了物理学中的控制变量法。

故选C。

（2）[2] 把两个质量相等的钢球放在A、C位置时，则控制质量相等、半径相等，研究的目的是向心力的大小与角速度的关系。

故选B。

（3）[3]由题意可知左右两球做圆周运动的向心力之比为

则由

可得

由

可知皮带连接的左、右塔轮半径之比为

[4] [5] 其他条件不变若增大手柄转动的速度，则角速度均增大，由

则左右两标尺的示数将变大，但半径之比不变，由

则角速度比值不变，两标尺的示数比值不变。

14. 某班同学用让重锤自由下落的方法进行“验证机械能守恒定律”的实验。实验装置如图所示。试回答以下问题：

（1）除带夹子的重锤、纸带铁架台（含夹子）、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还需要使用的器材是___________（选填选项前字母）

A．直流电源      B．天平（含砝码）      C．交流电源      D．刻度尺

（2）实验过程中他们进行了如下操作，其中操作不当的步骤是___________（选填选项前字母）

A．将打点计时器竖直固定在铁架台上

B．先释放纸带，后接通电源

C．在纸带上选取适当的数据点，并测量数据点间的距离

D．根据测量结果分别计算重锤下落过程中减少的重力势能及增加的动能

（3）甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，用刻度尺测得，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。打点计时器打点的周期为，当地重力加速度为，经过B点时的速度大小为___________。（结果保留三位有效数字）。

（4）某同学根据另一纸带算出相关各点速度v，量出下落的距离h，以为纵轴，以h为横轴画出的图线如图所示，由图象可知机械能损失占机械能的___________%（保留两位有效数字），得到的结论是在误差范围内___________。

【答案】    ①. CD##DC    ②. B    ③. 1.85    ④. 4.08    ⑤. 机械能守恒

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]需要交流电源为打点计时器供电，需要刻度尺测量点迹间的距离，不需要测出质量，故不需要天平。

故选CD。

（2）[2] A．将打点计时器竖直固定在铁架台上，符合实验操作要求，故A正确，不符合题意；

B．为充分利用纸带，应先接通电源，后释放纸带，故B错误，符合题意；

C．在纸带上选取适当的数据点，并测量数据点间的距离，符合实验操作要求，故C正确，不符合题意；

D．根据测量结果分别计算重锤下落过程中减少的重力势能及增加的动能，符合实验要求，故D正确，不符合题意。

故选B。

（3）[3]根据题意，相邻计数点间时间间隔为

经过B点时速度大小为

（4）[4]根据动能定理有

故物体下落加速度为

机械能损失占机械能的

（5）[5]在误差允许范围内，机械能损失可忽略不计，重力势能减少量等于动能增加量，机械能守恒。

15. 一行星探测器从所探测的行星表面垂直升空，探测器的质量是，发动机推力为恒力，升空途中发动机突发故障关闭。探测器速度随时间的变化图象如图所示，此行星半径为。求：

（1）发动机突发故障后探测器落回该行星表面所需时间；

（2）该行星的卫星其第一宇宙速度大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】探测器上升的最大高度为

该星球表面重力加速度大小为

最高点开始做自由落体运动，自由落体运动时间为t，则有

解得

发动机故障后探测器落回地面总时间

（2）行星表面的万有引力等于重力，有

卫星所受万有引力提供向心力，有

解得

16. 游乐场里的“飞天秋千”游戏开始前，座椅由钢丝绳竖直悬吊在半空，钢丝绳的长度为l，座椅和人的质量为m，绳到转轴的距离为。秋千由静止开始转动，匀速转动时钢丝绳摆离竖直方向，座椅比静止时升高，人和座椅可视为质点，其简化模型如图所示。已知重力加速度为g，求：

（1）匀速转动时绳的拉力大小；

（2）人运动的线速大小；

（3）由静止到稳定转动过程绳对座椅做的功。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设匀速转动时绳的拉力大小为T，绳与竖直方向的夹角为θ，在竖直方向上根据平衡条件有

由题意并根据几何关系可得

解得

（2）座椅做匀速圆周运动的半径为

设人运动的线速大小为v，在水平方向上根据牛顿第二定律可得

解得

（3）由功能关系可知，绳对座椅做功等于人和座椅机械能的增加量，即

17. 如图所示，质量的金属小球从距水平面高的光滑斜面上由静止开始释放，运动到A点时无能量损耗，水平面是长的粗糙平面，与半径的光滑的半圆形轨道相切于B点，其中半圆形轨道在竖直平面内，D为轨道的最高点，小球恰能通过最高点D，取。求：

（1）小球与面间的摩擦因数；

（2）若改变释放点高度，要使小球从D点飞出后能落到斜面上，释放点离地高度H应为多大。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】（1）小球下滑至B点过程中，由动能定理得

由B到D过程机械能守恒

在D点由向心力公式

解得

（2）要使小球从D点抛出后能落到斜面上，从D射出的最小速度为

小球从D点飞出后做平抛运动，有

水平位移为

由释放点到D的过程，由动能定理

18. 如图所示，水平面内有一直角坐标系，在第二、三象限内存在沿x轴正方向、场强大小为E的匀强电场Ⅰ，在第一、四象限的至区间内存在沿y轴正方向的有理想边界的匀强电场Ⅱ，场强大小未知。一带正电的粒子（可视为点电荷）从P点由静止开始仅在电场力作用下运动，从Q点离开电场Ⅱ。带电粒子的质量为m，电荷量为q，不计带电粒子的重力。求：

（1）粒子从释放到射出场区的时间；

（2）电场Ⅱ的场强的大小；

（3）若将带电粒子从x轴负半轴上某一位置由静止释放，可使粒子飞出电场Ⅱ时动能最小，求该粒子飞出电场Ⅱ时的最小动能。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）粒子在电场Ⅰ中做初速度为0匀加速运动，从P点到O点，则有

射入电场Ⅱ的速度为v，则有

粒子在电场Ⅱ中做类平抛运动，由运动学公式可得

粒子在电场中的运动时间

（2）粒子在电场Ⅱ中的加速度为

解得

（3）设粒子在电场Ⅰ中x轴上距原点O为x的位置释放，从释放到O点，由动能定理得

解得

粒子进入电场Ⅱ中做类平抛运动，设偏移量为y，则有

解得

由全过程动能定理得

带入y整理后得

当

即时，动能有最小值。且最小值为