【开学考】2024年高二上学期开学摸底考试卷物理（山东地区专用）.zip

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（考试时间：100分钟 试卷满分：100分）
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1．甲、乙两辆汽车在同一平直公路上行驶，甲、乙两车运动的图像如图所示，其中甲车运动的图线为过原点的直线，乙车运动图线为部分抛物线，抛物线与t轴相切于10s处，关于甲乙两车的运动，下列说法正确的是（ ）
A．甲车的速度大小为2m/s
B．时刻乙车的速度大小为16m/s
C．时刻甲、乙两车间的距离为40m
D．两车相遇时甲乙两车的速度大小均为4m/s
【答案】B
【解析】A．根据x-t图像中图线的斜率表示速度，可知甲车的速度大小为
故A错误；
BC．依题意，乙车运动图线为部分抛物线，抛物线与t轴相切于10s处，即10s末速度为零，由逆向思维，则有
结合图像，可得
，
联立，解得
，
则时刻乙车的速度大小即为逆向思维加速10s的速度
故B正确；C错误；
D．同理，两车相遇时乙车的速度大小即为逆向思维加速5s的速度可表示为
故D错误。
故选B。
2．如图甲所示为生活中拉旅行箱的方式，可以简化为如图乙所示的模型，一质量为m的物块在拉力F的作用下做匀速直线运动，拉力F与水平方向的夹角为。已知物块与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，则下列说法错误的是（ ）
A．物块受到地面的摩擦力大小为B．物块受到地面的摩擦力大小为
C．物块受到地面的摩擦力大小为D．物块受到地面的支持力大小为
【答案】B
【解析】对物块受力分析如图所示
由于物块做匀速直线运动，根据平衡条件可得，水平方向
竖直方向
解得
故B错误，ACD正确。
本题选说法错误项，故选B。
3．如图所示，倾角θ=37°、高h=1.8m斜面体固定在水平地面上，小球从斜面体顶端A点以v0=4m/s的初速度水平向右抛出。空气阻力忽略不计，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，下列说法正确的是（ ）
A．小球落在斜面上的瞬间，速度与水平面夹角的正切值为
B．小球离开斜面体后，经0.3s离斜面体最远，且最远距离为0.36m
C．若在小球水平抛出的同时，解除斜面固定并使斜面体在水平地面上由静止开始向右做加速度的匀加速直线运动，小球落在斜面上的位置距A点的距离为1m
D．小球在平抛运动过程中动量变化率不断增大
【答案】B
【解析】A．根据平抛运动的推论，速度与水平方向的夹角的正切值等于位移与水平方向夹角正切值的2倍，所以速度与水平面夹角的正切值为
故A错误；
B．将初速度与加速度分解到沿斜面方向和垂直于斜面方向，如图所示
当小球在垂直于斜面方向的速度减为零时，小球距离斜面最远，则
最远距离为
故B正确；
C．如图所示
设小球落在斜面上，斜面体运动的位移为x1，小球做平抛运动竖直位移为h2，水平位移为x2，由平抛运动规律有
由几何知识可得
联立可得
，
所以小球落在斜面的位置距A点的距离为
故C错误；
D．小球在平抛运动过程中，根据动量定理有
所以
即动量变化率不变，故D错误。
故选B。
4．如图所示，质量为m的小球穿在半径为R的光滑圆环上，圆环可绕竖直方向的轴以角速度匀速转动，相对于圆环静止（未在圆环最低点）的小球和圆心的连线与转轴的夹角为（大小未知），重力加速度大小为g．下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．只要圆环转动的角速度足够大，可能为
D．当时，小球仍能在圆环上除最低点外的某位置相对于圆环静止
【答案】B
【解析】AB．对小球受力分析可知
解得
A错误，B正确；
C．当时，弹力方向水平，重力方向沿竖直方向，竖直方向无法平衡，无论如何小球无法做圆周运动，C错误；
D．当时，可知圆环静止（未在圆环最低点）的小球和圆心的连线与转轴的夹角为
显然是不可能的，D错误。
故选B。
5．6月2日，嫦娥六号成功着陆月背南极—艾特肯盆地，它通过早先发射的“鹊桥二号”中继卫星与地球实现信号传输及控制，完成了月球背面采样任务。在地月连线上存在一点“拉格朗日”，“鹊桥二号”在随月球绕地球同步公转的同时，沿“Hal轨道”（与地月连线垂直）绕转动，如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．“鹊桥二号”的发射速度大于
B．“鹊桥二号”的向心力由月球引力提供
C．“鹊桥二号”绕地球运动的周期约等于月球绕地球运动的周期
D．“鹊桥二号”若刚好位于点，能够更好地为嫦娥六号探测器提供通信支持
【答案】C
【解析】A．“鹊桥二号”依然绕地球运动，其发射速度应大于7.9km/s，小于11.2km/s。故A错误；
B．“鹊桥二号”的向心力由月球引力和地球引力共同提供。故B错误；
C．依题意，“鹊桥二号”随月球绕地球同步公转，可知绕地球运动的周期约等于月球绕地球运动的周期。故C正确；
D．“鹊桥二号”若刚好位于点，由几何关系可知，通讯范围较小，不能够更好地为嫦娥六号探测器提供通信支持。故D错误。
故选C。
6．如图所示，真空中孤立的带电绝缘球体，半径为R，电荷均匀分布在球体各个部位，a点距球心距离为r，b点距球心距离为2r，已知。已知电荷分布均匀的球壳在壳内形成的电场强度为零，对外部形成的电场强度可视为集中在球心的点电荷在该处形成的电场强度大小。则b和a两点电场强度大小之比为（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【解析】令球体所带电荷量为，由于b点距球心距离为2r，间距大于球体半径，则有
电荷分布均匀的球壳在壳内形成的电场强度为零，a点距球心距离为r，间距小于球体半径，则以间距r为半径的球体所带电荷量为
a两点电场强度
结合上述解得
故选A。
7．在匀强电场中建立一直角坐标系，如图所示。从坐标原点沿y轴正方向前进0.2m到A点，电势升高了，从坐标原点沿x轴正方向前进0.2m到B点，电势降低了。已知电场方向与坐标平面平行，则匀强电场的电场强度大小和方向为（ ）
A．200V/m；B→AB．200V/m；A→BC．100V/m；B→AD．100V/m；A→B
【答案】D
【解析】根据
可得
方向沿y轴负方向。
方向沿x轴正方向。根据电场强度的叠加原理可得
设电场强度与x轴夹角为，则有
又因为坐标系中AB连线与x轴夹角的正切值
可知
电场强度方向A→B。
故选D。
8．某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。如图所示，来自质子源的质子初速度为零，经加速电压U加速后，沿图中四分之一圆弧虚线通过辐向电场，再从P点竖直向上进入存在水平向右的匀强电场的圆形区域，最终轰击处在圆上Q点的肿瘤细胞。已知四分之一圆弧虚线处的场强大小为E0，方向沿半径指向圆心O，圆O′与OP相切于P点，OP = R0，圆形区域的半径为R，Q点位于OP上方处，质子质量为m、电量为e。不计质子间相互作用，则下列说法正确的是（ ）
A．在辐向电场中做匀速圆周运动，速度大小
B．在加速电场中做匀加速直线运动，电压
C．在匀强电场中做匀变速曲线运动，场强
D．若肿瘤细胞位于圆上S处（OP上方为R），只需将电压调整为就能击中
【答案】C
【解析】A．在辐向电场中做匀速圆周运动，可得
解得
故A错误；
B．在加速电场中做匀加速直线运动，有
联立，解得
故B错误；
C．在匀强电场中做匀变速曲线运动，有
又
联立，解得
故C正确；
D．将电压调整为，则有
根据
可得
即质子不能沿图中四分之一圆弧虚线通过辐向电场，更不可能击中肿瘤细胞，故D错误。
故选C。
9．如图甲所示，质量的物块在平行斜面向上的拉力F作用下从静止开始沿斜面向上运动，时撤去拉力，其内的速度随时间变化的关系如图乙所示，g取。则下列判断正确的是（ ）
A．物块和斜面间的动摩擦因数为0.1
B．拉力大小为
C．后物块一定静止
D．物块沿斜面上滑的距离为
【答案】BD
【解析】AB．由题图乙知，各阶段加速度的大小为
a1＝4m/s2
a2＝2m/s2
设斜面倾角为θ，斜面与物块间的动摩擦因数为μ，根据牛顿第二定律，0～0.5s内
F－μmgcsθ－mgsinθ＝ma1
0.5～1.5s内
μmgcsθ＋mgsinθ＝ma2
联立解得
F＝12N
但无法求出μ和θ，故A错误，B正确；
C．不清楚tanθ与μ的大小关系，故无法判断物块能否静止在斜面上，故C错误；
D．由v-t图像，图线与坐标轴围成的面积表示位移，则物块沿斜面上滑的距离为
故D正确。
故选BD。
10．“天问一号”环绕器在火星探测任务中，分饰了飞行器、通信器和探测器三大角色，创下多项国内外首次记录。若已知环绕器绕火星做匀速圆周运动的轨道半径为r、周期为T，火星的半径为R，引力常量为G，则可以推算出（ ）
A．火星的质量为
B．环绕器的质量为
C．火星表面的重力加速度大小为
D．火星的密度为
【答案】AC
【解析】AB．环绕器绕火星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，可得
解得火星的质量为
因此环绕器的质量无法求出，故A正确，B错误；
C．由黄金代换，可得
联立解得
故C正确；
D．火星的密度为
联立解得
故D错误。
故选AC。
11．如图所示，轻质定滑轮固定在天花板上，物体 P 和Q 用不可伸长的轻绳相连，悬挂在定滑轮上，物体Q的质量为m，且物体Q的质量大于物体P 的质量。t=0时刻将两物体由静止释放，物体Q 的加速度大小为g，t0时刻轻绳突然断裂，物体 P能够达到的最高点恰与物体Q释放位置处于同一高度。重力加速度大小为g，不计摩擦和空气阻力，两物体均可视为质点。下列说法正确的是（ ）
A．物体P 和Q 的质量之比为1：2
B．t=0时刻，P、Q两物体相距
C．2t0时刻，物体P重力的功率为
D．从开始到绳突然断裂过程中，物体Q 克服绳的拉力所做的功为
【答案】BD
【解析】A．两物体刚释放瞬间，对P、Q分别由牛顿第二定律有
mQg-FT=mQa
FT-mPg=mPa
其中
联立方程可得
故A错误；
B．在t0时刻两物体的速度
P上升的高度
细绳断裂后P上升的高度
t=0时刻，P、Q两物体相距
故B正确；
C．2t0时刻，即绳子断裂后再经过t0时间，则此时物体P的速度
方向向下，则此时物体P重力的功率为
故C错误；
D．从开始到绳突然断裂过程中，物体Q 克服绳的拉力所做的功为
故D正确。
故选BD。
12．如图所示，倾角的斜面固定在水平地面上，斜面顶端固定一轻质的定滑轮，质量分别为m、的物块A、B通过细绳及轻质弹簧连接在滑轮两侧，物块B静止在底端挡板处，开始时细绳伸直，用手托着物块A使弹簧处于原长，这时物块A距离地面的高度为h，放手后物块A下落，当A刚好接触地面时，B对挡板恰好无压力，此时A的速度大小为v，已知弹簧的弹性势能与其形变量的平方成正比，不计一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g，，则在上述过程中（ ）
A．物块A刚好要接触地面时加速度大小为
B．弹簧的最大弹性势能为
C．物块A速度最大时离地面的高度为
D．物块A的最大速度为
【答案】AC
【解析】A．根据题意，当A刚好接触地面时，B对挡板恰好无压力，弹簧的弹力为
对A分析由牛顿第二定律
联立解得物块A刚好要接触地面时加速度大小为
故A正确；
B．当A刚好接触地面时，弹簧的伸长量最大，弹簧有最大弹性势能，由能量守恒
解得弹簧的最大弹性势能为
故B错误；
CD．物块A速度最大时受力平衡
根据题意，当A刚好接触地面时，B对挡板恰好无压力，有
联立解得
从物块A速度最大到落地过程，由能量守恒
联立解得
故C正确，D错误。
故选AC。
二、实验题：本题共2小题，共15分。
13．（7分）某同学用如图甲所示电路研究电容器的放电规律，先将开关S合向1，待电路稳定后再将开关S合向2，通过电流传感器描绘出电容器放电电流I随时间t变化的规律如图乙所示。图甲中电源两端提供稳定电压U=6V，数出图乙中图线与两坐标轴所围区域方格数约为42。（电流I表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，即）
(1)放电过程中，通过定值电阻R的电量为Q= C，由此求得电容器的电容为C= F。
(2)若仅将定值电阻换用更大阻值的电阻重新实验，则电容器放电的时间会 （填“变长”、“变短”或“不变”），在放电过程中，电容器两端的电压的减少量与电容器的带电量减少量的比值会 （填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】(1)
(2) 变长 不变
【解析】（1）[1]图像与横坐标所围几何图形的面积表示电荷量，则放电过程中，通过定值电阻R的电量为
[2]根据电容器电容的定义式有
解得
（2）[1]充电时，电容器极板所带电荷量不变，若仅将定值电阻换用更大阻值的电阻重新实验，放电时的最大电流减小，可知，电容器放电的时间会变长；
[2]根据电容器电容的定义式有
可知，在放电过程中，电容器两端的电压的减少量与电容器的带电量减少量的比值不变。
14．（8分）研究小组的同学利用DIS实验装置验证机械能守恒。装置如图甲所示，图乙为简化装置图。摆锤通过连杆与转轴相连，摆锤不是普通的小球，此摆锤内置光电门，摆锤通过遮光片时可以记录挡光的时间，实验时可以在最低点及其它不同的位置放上挡光片，即可以测出摆锤运动到不同位置的速度。实验时摆锤从某一高度由静止释放，依次记录通过每一个遮光片的时间，用刻度尺测出每一个遮光片距最低点的竖直高度为，摆锤的质量为，重力加速度为。
(1)实验前，某同学用游标卡尺测量挡光片的宽度，如图丙所示，则的长度是 。
(2)研究小组以摆锤运动的最低点所在的平面为零势能面，在离开最低点一定高度处由静止释放摆锤，测量出摆锤到达最低点时挡光的时间为，由此可以估算出摆锤下落的高度为 （保留两位有效数字）。
(3)以摆锤运动的最低点所在的平面为零势能面，则摆锤经过某个挡光片时，摆锤的机械能的表达式为 （选用字母表示），通过对比各挡光片处摆锤的机械能是否相等，可以判断机械能是否守恒。
(4)研究小组又绘制了摆锤下摆过程中动能、重力势能、机械能随高度变化的图像，如图丁所示，其中动能的图线为 （选填“A”“B”或“C”）。
【答案】(1)0.800
(2)0.20
(3)
(4)C
【解析】（1）根据游标卡尺读数规则，可读出图中的长度为
（2）由
其中
求得
（3）小球下落过程中的机械能为
把
代入得
（4）摆锤下摆过程中，小球的重力势能转化为动能，随着的减小，动能越来越大，故选C。
三、计算题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．（11分）人们用传送带从低处向高处运送货物，如图，一长L=5m的倾斜传送带在电动机带动下以速度v0=2m/s沿顺时针方向匀速转动，传送带与水平方向的夹角θ=37°。某时刻将质量为的货物A轻轻放在传送带底端，已知货物A与传送带间的动摩擦因数μ=0.8。取，，重力加速度，求∶
（1）货物A刚开始运动时的加速度大小及在传送带上运动的时间；
（2）为了提高运送货物的效率，人们采用了“配重法”，即将货物A用跨过定滑轮的轻绳与质量为重物B连接，如图中虚线所示，A与定滑轮间的绳子与传送带平行，不可伸长的轻绳足够长，不计滑轮的质量与摩擦，在A运动到传送带顶端前重物B都没有落地，求货物A在传送带上运动的时间。
【答案】（1），5s；（2）3.5s
【解析】（1）货物A刚开始向上做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有
解得
令货物加速至与传送带速度相等，则有
解得
表明货物恰好运动到初速度顶端，经历时间
（2）配重后A开始向上做匀加速直线运动，则有
解得
令货物加速至与传送带速度相等，则有
解得
此过程经历的时间
表明此时A还没有达到顶端，之后，A与传送带保持相对静止向上做匀速直线运动，则有
则货物A在传送带上运动的时间
16. （12分）如图所示，足够长的光滑水平桌面左端固定一立柱，质量为的小球置于桌面上，它与立柱之间有一压缩的轻弹簧，轻弹簧与立柱之间栓接与小球不栓接。某时刻释放小球，它被弹出从桌面右端A点飞出，恰好能没有碰撞地落到粗糙倾斜轨道的顶端B点（B点速度与BC平行），并沿轨道滑下，图中右端为固定在竖直面内半径的单圆弧轨道，水平轨道CD将倾斜轨道与圆弧轨道连接在一起。已知B点与桌面间的竖直高度，倾斜轨道BC长为，倾角，小球与倾斜轨道间的动摩擦因数；不计水平轨道与圆弧轨道的摩擦与小球经过C点时的能量损失，，，取，求：
（1）被释放前弹簧的弹性势能；
（2）小球第一次经过圆弧轨道最低点D时速度大小，对D点的压力F；
（3）小球第一次在圆弧轨道上运动的最高点离CD水平面的高度。
【答案】（1）；（2），，方向竖直向下；（3）
【解析】（1）小球从A点到B点做平抛运动，竖直方向小球做自由落体运动
代入数据解得
在B点，根据速度的分解有
解得
被释放前弹簧的弹性势能
（2）小球在B点的速度
小球从B到D的过程，由动能定理可得
代入数据解得
设此时轨道的支持力为N，根据牛顿第二定律
解得
根据牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力等于轨道对小球的支持力
方向竖直向下；
（3）若小球恰好能上升到最高点，则有
小球从D点上升到最高点，根据动能定理有
解得
说明小球不能上升到D点。设小球第一次上升到圆弧轨道最高点与圆心的连线和竖直方向的夹角为，则有
小球从D点上升到最高点，根据动能定理有
解得
最高点时离CD水平面的高度为
17. （14分）如题图1所示，边长为的正方形ABCD区域内存在平行于纸面竖直方向的匀强电场，在CD边右侧3处平行CD放置荧光屏，是通过正方形中心和荧光屏中心的轴线。电子由静止经加速电压加速后以一定速度沿轴线连续射入电场。整个系统置于真空中，不计电子重力，已知电子电荷量为、质量为。
（1）若加速电压为，电子恰好从点飞出，求电子从进入正方形区域到打到荧光屏上的时间；
（2）若电子均以速度沿轴线射入正方形区域，正方形区域所加偏转电场如题图2所示，偏转电场变化周期为，且远大于电子在偏转电场中的运动时间，电子偏转后恰好全部从CD边射出偏转电场并能全部打在荧光屏上形成运动的光点，求最大电场强度以及荧光屏的最小长度；
（3）求在（2）的条件下求荧光屏上光点经过的速度大小。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】（1）电子从进入正方形区域到打到荧光屏，水平方向做匀速直线运动，设电子进入正方形区域的速度为，则
解得
时间为
（2）电子在正方形区域中运动的时间
当电场强度为时，电子出电场时在CD方向上的位移为，则
解得
设电子打到荧光屏上的最小长度，电子离开正方形区域时速度偏转的角度为，则
解得
（3）当电场强度为时，电子出电场时在CD方向上的位移为
在荧光屏上偏转的位移y，则
解得
光点通过O2时的速度