广东省广州市第六中学2023-2024学年高二上学期开学考试物理试题（解析版）

2023—2024学年上学期高二物理测试（一）

本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题），满分100分，考试时间75分钟。

第Ⅰ卷（选择题，共46分）

一、单选题（在给出的四个选项中，只有一个选项正确，每题4分，共28分）

1. 对下列几个物理现象的解释，正确的有（　　）

A. 击钉时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻

B. 跳高时，在沙坑里填沙，是为了减小人落地时地面对人的冲量

C. 在车内推车推不动，是因为外力冲量为零

D. 初动量相同的两个物体受相同制动力作用，质量小的先停下来

【答案】C

【解析】

【详解】AB．根据动量定理：

可知击钉时不用橡皮锤和跳高时沙坑填沙都是因为在相同的动量变化量下，延长了作用时间，减小了作用力，不是因为橡皮锤太轻和地面对人的冲量减小，AB错误；

C．在车内推车时地，合外力冲量为0，根据动量定理，物体的动量变化量为0，车静止不动，C正确；

D．初动量相同的两个物体受相同制动力作用，根据动量定理可知相同的两个物体动量变化量相同，作用力相同，所以作用时间相同，D错误。

故选C。

2. 在空中相同高度处以相同速率分别抛出质量相同的三个小球。一个竖直上抛，一个竖直下抛，一个平抛。若不计空气阻力，三个小球从抛出到落地的过程中（　　）

A. 三个小球落地时的动量相同

B. 三个小球动量的变化量相同

C. 上抛球动量的变化量最大

D. 下抛球动量的变化量最大

【答案】C

【解析】

【详解】A．由机械能守恒定律可得

可知三个小球落地时的速度大小相等，由于做平抛运动的小球落地时的速度方向与竖直上抛和竖直下抛小球的落地速度方向不同，因此    三个小球落地时的动量不相同，A错误；

BCD．在相同高度处三个小球以相同的速率分别抛出，可知做竖直上抛运动小球运动的时间大于做平抛运动小球的运动时间，做平抛运动小球的运动时间大于做竖直下抛运动小球的运动时间，由动量定理可得

可知三个小球动量的变化量不相同；上抛球动量的变化量最大；下抛球动量的变化量最小，BD错误，C正确。     

故选C。

3. 静止在光滑水平面上的物体，受到水平拉力F的作用，拉力F随时间t变化的图像如图所示，则下列说法中错误的是（    ）

A. 4s末物体的速度为零 B. 0~4s内物体的位移为零

C. 0~4s内拉力对物体做功为零 D. 0~4s内物体的动量变化量为零

【答案】B

【解析】

【详解】AB．设水平向右为正方向，根据图像可知，在0~2s内物体向左做匀加速直线运动，在2~4s内物体向左做匀减速直线运动，由于匀加速与匀减速的加速度大小与经历时间均相等，则4s末物体的速度为零；由于0~4s内物体的速度一直向左，则0~4s内物体的位移不为零；故A正确，不满足题意要求，B错误，满足题意要求；

C．由于0时刻和4s末物体的速度均为零，可知0~4s内物体的动能变化为零，根据动能定理可知，0~4s内拉力对物体做功为零，故C正确，不满足题意要求；

D．由于0时刻和4s末物体的速度均为零，可知0~4s内物体的动量变化量为零，故D正确，不满足题意要求。

故选B。

4. 据中国载人航天工程办公室消息，搭载费俊龙、邓清明、张陆三名航天员神舟十五号载人飞船入轨后，于北京时间2022年11月30日05时42分，成功对接于空间站天和核心舱前向端口，整个对接过程历时约6.5小时。某同学设计了一种测量空间站质量的方法，原理如图所示。若已知神舟十五载人飞船质量为，其推进器的平均推力为1800N，在飞船与空间站对接后，推进器工作5s内，测出飞船和空间站速度变化是0.05m/s。则空间站的质量约为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】根据动量定理

代入数据可得空间站的质量

故选C。

5. 如图，斜面与水平面之间的夹角为45°，在斜面底端A点正上方高度为10m处的O点，以5m/s的速度水平抛出一个小球，飞行一段时间后撞在斜面上，这段飞行所用的时间为（      ）（g=10m/s2）

A. 2s B.  C. 1s D. 0.5s

【答案】C

【解析】

【详解】设小球撞到斜面AB间的一点D上，则小球的水平运动的时间与竖直下落的时间相等，设飞行时间为t，则根据几何关系可得

代入数据解之得

故选C。

6. 如图，用水平力F将重力等于G的木块压在竖直墙面上，使木块静止．下列判断正确的是

A. 由于木块静止，所以 F＝G

B. 若撤去F，木块沿墙壁下滑时，木块受滑动摩擦力大小等于mg

C. 减小压力F，墙和木块间的静摩擦一定减小

D. 增大压力F，墙和木块间的静摩擦力不变

【答案】D

【解析】

【详解】ACD．对物体受力分析，受推力F、重力G，由于物体保持静止，处于平衡状态，合力为零，故受墙壁对其垂直向外的支持力N，还有竖直向上的静摩擦力f，根据平衡条件，有

F=N

f=G

即静摩擦力与重力平衡，与推力无关，重力与F也无关，故AC错误，D正确；

B．若撤去F，木块沿墙壁下滑时，木块受滑动摩擦力大小等于0，选项B错误．

7. 如图甲所示，在升降机的顶部安装了一个能够显示拉力大小的传感器，传感器下方挂上一轻质弹簧，弹簧下端挂一质量为m的小球，若升降机在匀速运行过程中突然停止，并以此时为零时刻，在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力的大小F随时间t变化的图像如图乙所示，g为重力加速度，则（   ）

A. 升降机停止前在向下运动

B. 0 ~ t1时间内小球处于失重状态，t1 ~ t2时间内小球处于超重状态

C. t1 ~ t3时间内小球向下运动，速度先增大后减小

D. t3 ~ t4时间内小球向下运动，速度一直增大

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．从0时刻开始，弹簧弹力减小，知小球向上运动，可知升降机停止前向上运动，A错误；

B．0 ~ t1时间内，重力大于弹力，加速度向下，处于失重状态，t1 ~ t2时间内，重力大于弹力，加速度向下，也处于失重状态，B错误；

C．0 ~ t1时间内，小球向上运动，t1 ~ t3时间内，小球向下运动，加速度先向下后向上，则速度先增大后减小，C正确；

D．t3时刻处于最低点，t3 ~ t4时间内，小球向上运动，D错误。

故选C。

【点睛】本题考查力和运动的关系，知道加速度方向与速度方向相同，做加速运动，加速度方向与速度方向相反，做减速运动。掌握判断超失重的方法，关键看加速度的方向。

二、多选题（在给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分，共18分）

8. 如图所示，关于下列各图受力情况说法正确的是（　　）

A. 甲图中原木PM、N两点各受一个弹力，方向均竖直向上

B. 乙图中BC杆对滑轮的弹力不一定由B指向C

C. 丙图中静止的铁块只受重力和支持力的作用

D. 丁图中弹簧一定处于压缩状态

【答案】BD

【解析】

【详解】A．原木P在M 点受到的弹力方向竖直向上，在N点受到的弹力方向垂直于原木间的接触面斜向上，A错误；

B．乙图中BC杆插入墙中，受力分析可得BC杆对滑轮的弹力与两侧绳子拉力的合力平衡，方向不一定由B指向C，B正确；

C．铁块静止，受力分析可得此时除了受重力和支持力的作用外还受到摩擦力的作用，C错误；

D．丁图中对小球受力平衡分析，受到斜向上的绳子的拉力，竖直向下的重力，可得此时弹簧对小球一定有水平向右的弹力，所以弹簧一定处于压缩状态，D正确。

故选BD。

9. 在水平地面上一滑板运动员以一定速度向前滑行,在横竿前起跳,人与滑板分离后,分别从竿的上、下通过,运动员越过竿后仍落在滑板上,忽略人和滑板运动中受到的阻力．则下列说法中正确的是(  )

A. 运动员起跳后做斜抛运动,滑板做匀速运动

B. 运动员与滑板分离后,在水平方向的分速度与滑板的速度总相同

C. 运动员起跳时脚对滑板的作用力应斜向后下方

D. 运动员起跳时脚对滑板的作用力应竖直向下

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．运动员竖直起跳，由于本身就有水平初速度，所以运动员既参与了水平方向上的匀速直线运动，又参与了竖直上抛运动．所以运动员起跳后做斜抛运动，滑板做匀速运动，故A正确．

B．运动员与滑板分离后，在水平方向的分速度与滑板的速度总相同，故B正确．

CD．运动员既参与了水平方向上的匀速直线运动，又参与了竖直上抛运动．各分运动具有等时性，水平方向的分运动与滑板的运动情况一样，最终落在滑板的原位置．所以竖直起跳时，对滑板的作用力应该是竖直向下．故C错误，D正确．

故选ABD．

【点睛】运动员顺利完成该动作，可知运动员所做的运动在水平方向的分运动应与滑板的运动相同，所以运动员在起跳时竖直起跳，由于本身就有水平初速度，所以运动员既参与了水平方向上的匀速直线运动，又参与了竖直上抛运动．

10. 如图所示，在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。关于该情境，下列说法正确的有（　　）

A. 当水平抛出的物体速度较小时，物体沿直线运动至地面

B. 如果在高山顶向上抛出物体，速度足够大时，物体将不会回到地球

C. 不断增大物体的初速度，物体在运动过程中受到的引力将不能视为恒力

D. 不断增大物体的初速度，直至使物体成为人造地球卫星，在此之前每次抛出物体的运动轨迹都是抛物线

【答案】BC

【解析】

【详解】A．物体从高山上水平抛出，当速度较小时，做平抛运动（轨迹是曲线）至地面，故A错误；

B．如果在高山顶向上抛出物体，当物体的速度足够大，物体运动到离地球足够远的地方，地球引力为零，物体就不会回到地球上，故B正确；

C．不断增大物体的初速度，物体在运动过程中受到的引力方向在变化，不能视为恒力，故C正确；

D．当物体抛出初速度较小时，物体在空中运动时间短，不考虑引力方向变化，物体做平抛运动，轨迹是抛物线；当初速度较大时（成为人造卫星之前），物体在空中水平位移较大，引力方向在变化，物体的运动不是匀变速曲线运动，轨迹不是抛物线，故D错误。

故选BC。

第Ⅱ卷（非选择题，共64分）

三、实验题

11. 一同学用如图甲所示的装置探究向心力与角速度的关系。将力传感器固定在铁架台上，将细线一端固定在力传感器上，另一端固定一个直径为的金属小球，该同学测出小球重心到悬点的距离为，然后拉起小球，使细线伸直与竖直方向成一角度，静止释放小球，让小球在竖直平面内做圆周运动，当小球摆到最低点时，小球中心恰好经过光电门，该同学在一次实验中测得小球通过光电门的时间为。

（1）小球通过光电门时的角速度为_________。

（2）多次拉起小球，每次拉起小球时细线与竖直方向的夹角不同，每次都记录小球通过光电门的时间，做出悬线拉力与的关系图像如图乙所示，已知图像的斜率为，截距为，则小球的质量为_________，当地的重力加速度为_________。（用题中给出的字母表示）

【答案】    ①.     ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）[1]小球通过最低点时的线速度

由

可得角速度

。

（2）[2] [3]对小球受力分析可得

把代入，可得

可得

解得

四、计算题（共46分，共4小题。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案的不给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值的单位。）

12. 如图所示，人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。设某次打夯符合以下模型：两人通过绳子将重物从地面提升，当重物重心上升20cm时，两人同时释放绳子，让重物由静止开始自由下落，最终重物落地将地面夯实。已知重物的质量为50kg，重物与地而接触0.02s后停止运动，不计空气阻力，g取10m/s2。试求：

（1）重物在空中自由下落过程中重力的冲量大小；

（2）地面对重物的平均作用力的大小。

【答案】（1）；（2）F=5500N

【解析】

【详解】（1）重物在空中下落过程为自由落体运动，则

重物在空中自由下落过程中重力的冲量大小

解得

（2）以竖直向下为正方向，重物与地面相互作用过程中，根据动量定理

解得

F=5500N

13. 某天文爱好者在观测某行星时，测得绕该行星的卫星做圆周运动的半径r的三次方与运动的平方满足如图所示的关系，图中a、b、R已知，且R为该行星的半径，万有引力常量为G。

（1）求该行星的第一宇宙速度；

（2）该行星的密度。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）卫星在轨运行时，根据牛顿第二定律可得

由图像可知

第一宇宙速度，根据牛顿第二定律可得

联立可解得，第一宇宙速度为

（2）根据题意，设绕该行星表面运行的卫星的周期为，由开普勒第三定律，结合图像有

解得绕该行星表面运行的卫星的周期

根据万有引力提供向心力有

解得该行星的质量为

该行星的密度为

14. 如图，杆与不计质量的钢丝及地面构成倾角为37°的斜面，斜面顶点A与半径为的光滑圆弧相接，A为圆弧的最低点，一个质量的石头以的速度经过A点，经后，一小动物从A点，以的速度沿斜面匀速下滑，结果在斜面上石头刚好击中动物，石头、小动物均视为质点，（，，），不计空气阻力。求：

（1）石头在A点时轨道所受压力的大小；

（2）从石头经过A点开始计时，与动物开始运动的时间差等于多少？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）石头在A点时由牛顿第二定律

解得石头受到轨道支持力的大小

FNA=15N

由牛顿第三定律得，石头在A点时轨道所受压力大小

（2）石头平抛运动，落到斜面上时

解得

t2=0.6s

此时石块落点到出发点的距离

动物下滑的时间

则

15. 某闯关项目的简化图如图所示，距离水平地面高为的平台上，A点左侧为光滑平台，一根弹簧左端与固定挡板连接，自然长度时右端不超过A点，一个可以看作质点的滑块靠着弹簧右端（不拴连），滑块质量为。平台段长为，与滑块的动摩擦因数为。B点右侧设置长为的水平传送带，传送带与滑块的动摩擦因数为，传送带的右端设置半径为的半圆弧光滑轨道，为竖直直径的上下两端，C点与传送带末端的空隙很小，但是可以让滑块通过。传送带一旦启动，顺转（即让传送带顺时针方向转动）和逆转的速度都为，在B点的左侧附近设置传送带启动按钮，按钮有两个，一个为顺转，一个为逆转。闯关开始前传送带处于关闭状态。闯关时，选手首先向左推滑块压缩弹簧，使弹簧具有一定的初始弹性势能，然后释放滑块，在滑块进入传送带前，选手必须按照实时情况按下顺转按钮或逆转按钮。闯关规则为：如果滑块最终能始终沿着轨道到达水平地面，则闯关成功；如果滑块最终退回到A点左侧，则可以再次闯关（既不失败，也没有成功）；如果滑块最终停在段上，或者向右出传送带后摔落在段则游戏失败（来不及按下按钮也视为失败，本题假设选手都按了按钮）。g取。

（1）设备调试时，关闭传送带，测得当弹簧的初始弹性势能为时，滑块恰好滑到传送带的右端停止，求传送带与滑块的动摩擦因数的大小；

（2）某选手压缩弹簧使其具有的初始弹性势能，请通过计算说明本次闯关选手（按下任何一个按钮的可能性都会有）是否可能会失败；

（3）求选手按下任意一个按钮都能闯关成功的初始弹簧弹性势能取值范围。

【答案】（1）0.2；（2）选手闯关不会失败；（3）

【解析】

【详解】（1）根据能量守恒有

解得

（2）设滑块到达点的速度为，根据能量守恒有

解得

设滑块能够沿轨道运动的点临界速度为

解得

选择1：若选手按下顺转按钮，设滑块在传送带上能全程加速，到达处的为，有

解得

说明滑块全程加速成立，由于

说明按下顺转按钮可以沿轨道到达水平地面，闯关成功  

选择2：若选手按下逆转按钮，设滑块在传送带上减速到零的对地位移为，有

解得

说明滑块在传送带上减速至零成立，由于   

说明滑块可以按原速率返回点，又

故滑块可以回到点左侧，再闯关一次。

综上分析，本次选手闯关不会失败   

（3）设顺转按钮情景下的最小初始弹性势能为，有

解得

且

能冲上传送带，成立；

设逆转按钮情景下的最小初始弹性势能为，有

解得

综上所述，选手按下任意一个按钮都能闯关成功的初始弹簧弹性势能取值范围为