甘肃省武威市民勤县第一中学2024-2025学年高二上学期开学考试物理试卷

这是一份甘肃省武威市民勤县第一中学2024-2025学年高二上学期开学考试物理试卷，共13页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

（时间：75分钟总分：100分）
一、选择题：本题共10小题，共43分。在每小题给出的四个选项中，1—7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8—10题有多项符合题目要求，每小题5分，全部选对的得5分，选全但不全的得3分，有选错的得0分。
1．一小车沿直线运动，从开始由静止匀加速至时刻，此后做匀减速运动，到时刻速度降为零。在下列小车位移x与时间t的关系曲线中，可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
2．小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，动能一直增加。如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力，下列四幅图可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
3．如图（a），我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图（b）所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为，且轨迹交于点，抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为和，其中方向水平，方向斜向上。忽略空气阻力，关于两谷粒在空中的运动，下列说法正确的是（ ）
A．谷粒1的加速度小于谷粒2的加速度B．谷粒2在最高点的速度小于
C．两谷粒从到的运动时间相等D．两谷粒从到的平均速度相等
4．一质点做匀速圆周运动，若其所受合力的大小与轨道半径的n次方成正比，运动周期与轨道半径成反比，则n等于（ ）
A．1B．2C．3D．4
5．如图所示，水平杆固定在竖直杆上，二者互相垂直，水平杆上两点连接有两轻绳，两绳的另一端都系在质量为m的小球上，，现通过转动竖直杆，使水平杆在水平面内做匀速圆周运动，三角形OAB始终在竖直面内，若转动过程两绳始终处于拉直状态，则下列说法正确的是（ ）
A．OB绳的拉力范围为B．OB绳的拉力范围为
C．绳的拉力范围为D．AB绳的拉力范围为
6．2022年3月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约400km的“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课。通过直播画面可以看到，在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们（ ）
A．所受地球引力的大小近似为零
B．所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零
C．所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等
D．在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小
7．木星的卫星中，木卫一、木卫二、木卫三做圆周运动的周期之比为1∶2∶4。木卫三周期为T，公转轨道半径是月球绕地球轨道半径r的n倍。月球绕地球公转周期为，则（ ）
A．木卫一轨道半径为B．木卫二轨道半径为
C．周期T与TO之比为D．木星质量与地球质量之比为
8．用水平拉力使质量分别为、的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动，两物体与桌面间的动摩擦因数分别为和。甲、乙两物体运动后，所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示。由图可知（ ）
A．B．C．D．
9．如图，广场水平地面上同种盆栽紧密排列在以为圆心、和为半径的同心圆上，圆心处装有竖直细水管，其上端水平喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度均可调节，以保障喷出的水全部落入相应的花盆中。依次给内圈和外圈上的盆栽浇水时，喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度分别用和表示。花盆大小相同，半径远小于同心圆半径，出水口截面积保持不变，忽略喷水嘴水平长度和空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．若，则
B．若，则
C．若，喷水嘴各转动一周，则落入每个花盆的水量相同
D．若，喷水嘴各转动一周且落入每个花盆的水量相同，则
10．质量为m的小车在水平恒力F推动下，从山坡底部A处由静止起运动至高为h的坡顶B，获得速度为的水平距离为s。下列说法正确的是（ ）
A．小车克服重力所做的功是mghB．合力对小车做的功是
C．推力对小车做的功是D．阻力对小车做的功是
二、实验题：本题共1题，共15分。
11．在验证动量守恒定律的实验研究过程中：
小明用“碰撞实验器”验证动量守恒定律，实验装置如图1所示，研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。O是小球抛出时球心在地面上的垂直投影点，实验时，小明先让入射小球多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其落地点的平均位置P，测量平抛的水平射程OP。然后把被碰小球静置于水平轨道的末端，再将入射小球从斜轨上S位置由静止释放，与小球相撞，多次重复实验，找到两小球落地的平均位置M、N。
（1）图2是小球的多次落点痕迹，由此可确定其落点的平均位置对应的读数为______cm。
（2）下列器材选取或实验操作符合实验要求的是______。
A．选用两球的质量应满足B．可选用半径不同的两小球
C．小球每次必须从斜轨同一位置释放D．需用秒表测定小球在空中飞行的时间
（3）在某次实验中，测量出两小球的质量分别为，三个落点的平均位置与O点的距离分别为。在实验误差允许范围内，若满足关系式______，即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒。（用测量的物理量表示）
（4）小华在验证动量守恒定律时，利用在斜面上的两小车碰撞过程来完成：如图3所示，小车a的前端粘有质量不计的橡皮泥，在小车a后连着纸带，纸带通过电磁打点计时器，长木板下垫着小木块，开始时未放小车b，移动长木板下的小木块，轻推小车，直到纸带上打下的点迹______；（填“均匀”或“不均匀”）。然后在小车a的前方放置一个与a材料相同的静止小车b，推动小车a使之运动，之后与小车b相碰并粘合成一体，若测得实验中某条打点的纸带如图4所示，为运动的起点，、分别为的长度，设a的质量为、的质量为，要验证碰撞中的动量守恒定律，则要验证的关系为______（选来表示）。
三、解答题（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。）
12．（9分）如图所示，物块A、木板B的质量均为，不计A的大小，B板长。开始时均静止，现使以某一水平初速度从的最左端开始运动。已知与与水平面之间的动摩擦因数分别为和，取。
（1）若物块A刚好没有从B上滑下来，则A的初速度是多少？
（2）若把木板B放在光滑水平面上，让A仍以（1）问中的初速度从B的最左端开始运动，则A能否与B脱离？最终A和B的速度各是多少？
13．（15分）2023年11月24日，全球首个“海底数据舱”成功安装在海南陵水海域，如图甲所示，起重机吊着“海底数据舱”从海面下沉到水中预定位置。某一阶段该舱竖直下沉15m，此过程其速度v随时间t的变化关系如图乙所示，已知“海底数据舱”质量为，下沉过程中所受水的阻力（含浮力）恒为。重力加速度。求；
（1）内，“海底数据舱”的最大速度；
（2）内，起重机的拉力大小F；
（3）内，起重机拉力的最大功率。
14．（8分）如图所示，竖直固定放置的斜面DE与一光滑的圆弧轨道ABC相连，C为切点，圆弧轨道的半径为R，斜面的倾角为．现有一质量为m的滑块从D点无初速下滑，滑块可在斜面和圆弧轨道之间做往复运动，已知圆弧轨道的圆心O与A、D在同一水平面上，滑块与斜面间的动摩擦因数为，求：
（1）滑块第一次至左侧AC弧上时距A点的最小高度差h．
（2）滑块在斜面上能通过的最大路程s．
15．（10分）如图所示倾角的光滑斜面底端平滑连接着半径的竖直光滑半圆轨道。质量的小物块，从距地面处沿斜面由静止开始下滑，空气阻力不计，求：
（1）物块滑到斜面底端时的速度的大小。
（2）物块运动到圆轨道的最高点A时，对圆轨道的压力的大小。
参考答案：
1．D
【详解】x—t图像的斜率表示速度，小车先做匀加速运动，因此速度变大即0—t1图像斜率变大，t1—t2做匀减速运动则图像的斜率变小，在t2时刻停止图像的斜率变为零。
故选D。
2．D
【详解】AB．小车做曲线运动，所受合外力指向曲线的凹侧，故AB错误；
CD．小车沿轨道从左向右运动，动能一直增加，故合外力与运动方向夹角为锐角，C错误，D正确。
故选D。
3．B
【详解】A．抛出的两谷粒在空中均仅受重力作用，加速度均为重力加速度，故谷粒1的加速度等于谷粒2的加速度，A错误；
C．谷粒2做斜向上抛运动，谷粒1做平抛运动，均从O点运动到P点，故位移相同。在竖直方向上谷粒2做竖直上抛运动，谷粒1做自由落体运动，竖直方向上位移相同故谷粒2运动时间较长，C错误；
B．谷粒2做斜抛运动，水平方向上为匀速直线运动，故运动到最高点的速度即为水平方向上的分速度。与谷粒1比较水平位移相同，但运动时间较长，故谷粒2水平方向上的速度较小即最高点的速度小于，B正确；
D．两谷粒从O点运动到P点的位移相同，运动时间不同，故平均速度不相等，谷粒1的平均速度大于谷粒2的平均速度，D错误。
故选B。
4．C
【详解】质点做匀速圆周运动，根据题意设周期
合外力等于向心力，根据
联立可得
其中为常数，的指数为3，故题中
故选C。
5．C
【详解】AB．转动的角速度为零时，OB绳的拉力最小，AB绳的拉力最大，这时二者的值相同，设为T1，则
2T1cs 30°＝mg
解得
增大转动的角速度，当AB绳的拉力刚好为零时，OB绳的拉力最大，设这时OB绳的拉力为T2，则
T2cs 30°＝mg
解得
因此OB绳的拉力范围
AB错误；
CD．综上所示，AB绳的拉力范围
D错误，C正确。
故选C。
6．C
【详解】ABC．航天员在空间站中所受万有引力完全提供做圆周运动的向心力，飞船对其作用力等于零，故C正确，AB错误；
D．根据万有引力公式
可知在地球表面上所受引力的大小大于在飞船所受的万有引力大小，因此地球表面引力大于其随飞船运动所需向心力的大小，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】根据题意可得，木卫3的轨道半径为
AB．根据万有引力提供向心力
可得
木卫一、木卫二、木卫三做圆周运动的周期之比为,可得木卫一轨道半径为
木卫二轨道半径为
故AB错误；
C．木卫三围绕的中心天体是木星，月球的围绕的中心天体是地球，根据题意无法求出周期T与T0之比，故C错误；
D．根据万有引力提供向心力，分别有
联立可得
故D正确。
故选D。
8．BC
【详解】根据牛顿第二定律有
F－μmg=ma
整理后有
F=ma＋μmg
则可知F—a图像的斜率为m，纵截距为μmg，则由题图可看出
m甲>m乙，μ甲m甲g=μ乙m乙g
则
μ甲<μ乙
故选BC。
9．BD
【详解】AB．根据平抛运动的规律

解得
可知若h1=h2，则
v1:v2 =R1:R2
若v1=v2，则
选项A错误，B正确；
C．若，则喷水嘴各转动一周的时间相同，因v1=v2，出水口的截面积相同，可知单位时间喷出水的质量相同，喷水嘴转动一周喷出的水量相同，但因内圈上的花盆总数量较小，可知得到的水量较多，选项C错误；
D．设出水口横截面积为S0，喷水速度为v，若，则喷水管转动一周的时间相等，因h相等，则水落地的时间相等，则
相等；在圆周上单位时间内单位长度的水量为
相等，即一周中每个花盆中的水量相同，选项D正确。
故选BD。
10．ABD
【详解】A．根据功的公式有
故克服重力做功是mgh，故A正确；
B．对小车从A运动到B的过程中运用动能定理得
故B正确；
C．由动能定理得
所以推力对小车做的功是
故C错误；
D．推力做的功为
结合C选项分析可得，阻力对小车做的功为
故D正确。
故选ABD。
11． 55.50 AC/CA 均匀
【详解】（1）[1]确定小球落点平均位置的方法：用尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是小球落点的平均位置，根据图2可得小球落点的平均位置对应的读数为；
（2）[2]A．为了保证入射小球不反弹，入射小球的质量应满足，故A正确；
B．为保证两小球发生正碰，应选用半径相同的两小球，故B错误；
C．为保证入射小球每一次发生碰撞前瞬间的速度都相同，每次入射小球必须从同一高度释放，故C正确；
D．小球在空中做平抛运动的时间是相等的，所以不需用秒表测定小球在空中飞行的时间，故D错误。
故选AC。
（3）[3]本实验需要验证
由于小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中运动的时间相等，上式两边时乘以得
即在实验误差允许范围内，若满足关系式
即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒；
（4）[4]长木板下垫着小木块，直到纸带上打下的点迹均匀，说明小车a所受到的摩擦力与重力沿长木板方向的分力平衡，从而保证小车做匀速运动；
[5]推动小车，小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同时间内通过的位移相同，故AB段为匀速运动阶段，所以选AB段来计算碰撞前小车的速度；碰撞后最终一起匀速运动，应选CD段来计算相碰后的共同速度。设打点计时器的打点周期为，可得碰撞前小车的速度为，碰撞后小车的共同速度为，要验证碰撞中的动量守恒定律，则
即
得要验证的关系为
12．（1）2m/s；（2）没有脱离，m/s， m/s
【详解】（1）A在B上向右匀减速运动，加速度大小
a1＝μ1g＝3m/s2
木板B向右匀加速运动
μ1mg－μ2·2mg＝ma2
解得加速度大小
a2＝1m/s2
由题意知，A刚好没有从B上滑下来，则A滑到B最右端时和B速度相同，设为v，得
时间关系
位移关系
解得
（2）木板B放在光滑水平面上，A在B上向右匀减速运动，加速度大小仍为
a1＝μ1g＝3m/s2
B向右匀加速运动，加速度大小
设A、B达到相同速度v′时A没有脱离B，由时间关系得
解得
A的位移
B的位移
由
xA－xB＝2m可知，A没有与B脱离，最终A和B的速度相等，大小为。
13．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）速度时间图像与时间轴围成的面积表示位移，则根据图乙可知，下沉距离
解得
（2）根据图乙可得10~30s内加速度大小
此过程对数据仓受力分析，设起重机拉力为，水的阻力为，则由牛顿第二定律有
解得
（3）受力分析可知，起重机在内的拉力小于在，在阶段且速度最大时刻，功率最大，则有
代入数据解得
14．(1)μRcsθctθ (2)
【详解】(1)由动能定理得：
mgh－μmgcsθ·R/tanθ＝0
得h＝μRcs2θ/sinθ＝μRcsθctθ
(2)滑块最终至C点的速度为0时对应在斜面上的总路程最大，由动能定理得
mgRcsθ－μmgcsθ·s＝0
得：s＝.
15．(1) ；(2)42.5N
【详解】(1)物块沿斜面下滑的过程，根据动能定理
代入数据解得物块滑到斜面底端B时的速度大小为

(2)设物块运动到圆轨道的最高点A时的速度为vA，在A点受到圆轨道的压力为NA，由动能定理
物块运动到圆轨道的最高点A时，由牛顿第二定律
代入数据解得
NA=42.5N
由牛顿第三定律可知，物块运动到圆轨道的最高点A时，对圆轨道的压力大小42.5N。