山东省德州市武城县第二中学2024-2025学年高二上学期开学考试物理试题（解析版）

这是一份山东省德州市武城县第二中学2024-2025学年高二上学期开学考试物理试题（解析版），共20页。试卷主要包含了8m等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（每题3分）
1. 如图所示，配有调节倾角的简易支架放在水平桌面上，上语文课时，某同学将一本古汉语字典放在支架的斜面上，若字典与支架斜面间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，缓慢地调节倾角θ使得字典与支架始终处于静止状态，则下列说法正确的是（ ）
A. 倾角θ增大，字典受到的摩擦力减小
B. 倾角θ增大，字典受到的支持力增大
C. 若字典始终处于静止状态，支架倾角的最大值θ＝30°
D. 若字典始终处于静止状态，支架倾角的最大值θ＝45°
【答案】C
【解析】
【详解】AB．字典受力情况如图所示
根据受力平衡可得
，
可知随倾角增大，字典受到的摩擦力增大，字典受到的支持力减小，故AB错误；
CD．当字典受到静摩擦力达到最大时，根据受力平衡可知
解得
即
故C正确，D错误。
故选C。
2. 在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为。若电梯运动中的某一段时间内，该同学发现体重计示数为，则在这段时间内（重力加速度为）（ ）
A. 该同学所受的重力变小了
B. 电梯一定在竖直向下运动
C. 该同学对体重计的压力小于体重计对她的支持力
D. 电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下
【答案】D
【解析】
【详解】A．体重计示数减小，表明该同学对体重计压力减小，但该同学所受的重力不变，故A错误；
B．该同学对体重计压力减小，该同学处于失重状态，加速度向下，但不知道速度方向，所以可能竖直向下加速运动，也可能向上做减速运动，故B错误；
C．该同学对体重计的压力与体重计对她的支持力是一对相互作用力，等大反向，故C错误；
D．根据牛顿第二定律得
解得
方向竖直向下，故D正确。
故选D。
3. 如图所示，一固定斜面倾角为θ，将小球A从斜面顶端以速率v0水平向右抛出，小球击中了斜面上的P点；将小球B从空中某点以相同速率v0水平向左抛出，小球恰好垂直斜面击中Q点。不计空气阻力，重力加速度为g，小球A、B在空中运动的时间之比为（ ）
A. 2：1B. ：1
C. 1：2D. 1：
【答案】A
【解析】
【详解】设小球A在空中运动的时间为t1，小球B在空中运动的时间为t2，对小球A，由平抛运动的规律可得
对小球B，结合几何知识，由平抛运动的规律可得
联合可得
故选A。
4. “复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。总质量为m的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为P，若动车组所受的阻力与其速率成正比（F阻＝kv，k为常量），动车组能达到的最大速度为vm下列说法正确的是（ ）
A. 动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变
B. 若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动
C. 若四节动力车厢输出的总功率为2.25P，则动车组匀速行驶的速度为vm
D. 若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间t达到最大速度vm，则这一过程中该动车组克服阻力做的功为或Pt
【答案】C
【解析】
【详解】A．对动车由牛顿第二定律有
若动车组在匀加速启动，即加速度恒定，但F阻＝kv随速度增大而增大，则牵引力也随阻力增大而变大，故A错误；
B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，则总功率为4P，由牛顿第二定律有
可知加速启动的过程，牵引力减小，阻力增大，则加速度逐渐减小，故B错误；
C．若四节动力车厢输出的总功率为2.25P，则动车组匀速行驶时加速度为零，有
而以额定功率匀速时，有
联立解得
故C正确；
D．若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间t达到最大速度，由动能定理可知
解得
故D错误。
故选C
5. 质量分别为的物块A和B，系在一根不可伸长的轻绳两端，细绳跨过固定在倾角为的斜面顶端的轻质定滑轮上，此时物体A离地面的高度为，如图所示，斜面光滑且足够长，始终保持静止，取。下列说法正确的是（ ）
A. 物体A落地的速度为
B. 物体A落地的速度为
C. 物体B沿斜面上滑的最大高度为
D. 物体B沿斜面上滑的最大高度为
【答案】B
【解析】
【详解】AB．根据题意可知，物块A下降过程中，物块A、B组成的系统机械能守恒，由机械能守恒定律有
解得
故A错误，B正确；
CD．根据题意可知，物块A落地之前B沿斜面上滑的距离为
=0.8m
设物块A落地之后B沿斜面上滑的距离为，由机械能守恒定律有
解得
m
则物体B沿斜面上滑的最大距离为
m
物体B沿斜面上滑的最大高度为
m
故CD错误。
故选B。
6. 如图所示，物体A的质量为M，圆环B的质量为m，由绳子通过定滑轮连接在一起，圆环套在光滑的竖直杆上。开始时连接圆环的绳子处于水平，长度l=4m。现从静止释放圆环，不计定滑轮和空气的阻力，g取10m/s2。若圆环下降h=3m时的速度v=5m/s，则A和B的质量关系为（ ）

A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】圆环下降3m后的速度可以按如图所示分解

可得
A、B和绳子看成一个整体，整体只有重力做功，机械能守恒，当圆环下降h=3m时，根据机械能守恒可得
其中
联立可得
故选A。
7. 某静电场的电场线分布如图所示，M、N为电场中的两点，则（ ）
A. M点的电势比N点的电势高
B. M点的电场强度比N点的电场强度小
C. 负电荷从M点运动到N点，电场力做正功
D. 正电荷在M点的电势能比在N点的电势能大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．沿着电场线方向电势降低，可知N点的电势高于M点的电势，A错误；
B．电场线越密的地方电场强度越大，M点电场线密，所以M点的电场强度比N点的电场强度大，B错误；
C．负电荷受到的电场力方向与电场强度方向相反，所以负电荷从M点运动到N点，受电场力方向与运动方向相同，电场力做正功，C正确；
D．正电荷在电场中具有的电势能EP=qφ，N点的电势高于M点的电势，则正电荷在N点的电势能比在M点的电势能大，D错误。
故选C。
8. 长为L导体棒原来不带电，现将一带电荷量为+q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示。静电力常量为k，当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点Р处产生的电场的电场强度大小是（ ）
A B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】导体棒在点电荷+q的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任意一点都受两个电场的影响，即外电场和附加电场，达到静电平衡状态时
故选A。
二、多选选择题 （每题4分）
9. 如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则（ ）
A. 该卫星在P点的速度大于，且小于
B. 该卫星的发射速度大于
C. 卫星在轨道Ⅰ上任何一点的速度都比轨道Ⅱ上任何一点的速度大
D. 卫星在Q点加速由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，故轨道Ⅱ在Q点的速度大于轨道Ⅰ在Q点的速度
【答案】ABD
【解析】
【详解】试题分析：第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度，也是在地面附近发射人造卫星的最小发射速度，根据离心运动的条件可知，则该卫星在P点的速度大于，而同步卫星仍绕地球做匀速圆周运动，故在P点的速度小于．故AB正确．在轨道Ⅰ上的Q点速度较小，万有引力大于所需要的向心力，会做近心运动，要想进入圆轨道Ⅱ，需加速，使万有引力等于所需要的向心力．所以在轨道I经过Q点的速度小于在轨道Ⅱ上经过Q点时的速度，故C错误，D正确.故选ABD.
【点睛】
10. 如图所示，正六棱柱上下底面的中心为O和，A、D两点分别固定等量异号的点电荷，下列说法正确的是（ ）

A. 点与点的电场强度大小相等
B. 点与点的电场强度方向相同
C. 点与点的电势差小于点与点的电势差
D. 将试探电荷由F点沿直线移动到O点，其电势能先增大后减小
【答案】ACD
【解析】
【详解】D．将六棱柱的上表面拿出

由几何条件可知正电荷在OF中点K的场强方向垂直OF，则K点的合场强与OF的夹角为锐角，在F点的场强和OF的夹角为钝角，因此将正电荷从F移到O点过程中电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，D正确；
C．由等量异种电荷的电势分布可知
，，，
因此
C正确；
AB．由等量异种电荷的对称性可知和电场强度大小相等，和电场强度方向不同，A正确B错误；
故选ACD。
11. 如图，水平放置的平行板电容器上极板带正电，两板间电压为，板间距离为，上极板与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板正中间点有一个静止的带电油滴，所带电荷量绝对值为，下列说法正确的是（ ）
A. 油滴带负电
B. 油滴质量大小为
C. 若仅将上极板向左平移一小段距离，则静电计指针张角变大
D. 若仅将上极板平移到图中虚线位置，则油滴的电势能增大
【答案】ABC
【解析】
【分析】
【详解】A．油滴所受电场力与重力平衡，则电场力方向竖直向上，而根据题意知场强方向竖直向下，可知油滴带负电，故A正确；
B．油滴处于静止状态，根据平衡条件
电场强度为
联立解得
故B正确；
C．电容器电量不变，根据电容的决定式
根据电容定义式
场强为
联立可得
可知场强E增大，根据
U=Ed
可知两极板间电压变大，静电计指针张角变大，故C正确；
D．因下极板接地，电势为零，板间电场强度
与板间距离无关，所以电场强度不变，P点与下极板间距不变，根据
UPO=φP=EdP0
知P点的电势不变，油滴的电势能不变，故D错误。
故选ABC。
12. 一横截面积为S的铜导线，流过的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q，此时电子的定向移动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（ ）
A. nvSΔtB. nvΔtC. D.
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．因单位体积的导线中有n个自由电子，则在Δt时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为
故A正确，B错误；
CD．由
解得
故C正确，D错误。
故选AC。
三、实验题
13. 某兴趣小组用如图甲所示的实验装置来测物块与木板间的动摩擦因数。PQ为一块倾斜放置的木板，在木板底端Q处固定一个光电门，光电门与数字计时器相连（图中未画）。实验时通过改变木板倾角θ，使物块（其上固定有宽度为d的遮光条）从O点正上方不同高度h处的斜面上由静止释放，实验中保持OQ间距离m不变，重力加速度。（设物块与木板间的动摩擦因数处处相同）
（1）实验中，不需要测量的物理量有__________。
A.遮光条的宽度d B.遮光条的挡光时间t
C.物块（带遮光条）的质量m D.物块释放点到地面的高度h
（2）该小组根据实验数据，计算得到物体经过光电门的速度v，并作出了如图乙所示的图像，其图像与横轴的交点为0.20。则物块与木板间的动摩擦因数___________；
（3）若更换动摩擦因数更小的木板，重复上述实验并在乙图中画出图像，其图像的斜率将___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】 ①. C ②. 0.25 ③. 不变
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]该实验中计算摩擦因数时，质量可以约去，所以在实验中不需要测量的物理量为物块（带遮光条）的质量m 。
故选C。
(2)[2]根据动能定理
解得
当
则
(3)[3]由
得
图像斜率为
所以若更换动摩擦因数更小的木板，重复上述实验并在乙图中画出图像，其图像的斜率将不变。
14. 某实验小组利用如图甲所示的电路来探究某电容器的充、放电规律。
（1）开关接1，电源给电容器充电，观察到电流表指针偏转情况为（ ）
A 逐渐偏转到某一刻度后保持不变
B. 逐渐偏转到某一刻度后迅速回到0
C. 迅速偏转到某一刻度后保持不变
D. 迅速偏转到某一刻度后逐渐减小到0
（2）将开关接2，电容器放电，在放电过程中电流大小为i，电容器所带电荷量为，电容器两极板电势差为，电容器的电容为。下面关于i、、、随时间的变化的图像，正确的是（ ）
A. B.
C. D.
（3）图丙为电容器放电时的图像。已知电容器放电之前的电压为8V，I-t图线与坐标轴围成的面积可以用所围小方格的总面积近似代替。数出小方格数为82，据此则可求得电容器电荷量Q值为________C ，该电容器的实测电容值为________。（结果均保留3位有效数字）
【答案】（1）D （2）B
（3） ①. 4.10×10-3 ②. 513
【解析】
【小问1详解】
开关S接1，电源给电容器充电，电路瞬间有了充电电流，随着电容器所带电荷量逐渐增大，电容器两极板间的电压逐渐增大，充电电流逐渐减小，所以此过程中观察到的电流表指针迅速偏转到某一刻度后逐渐减小到0。故ABC错误；D正确。
故选D。
【小问2详解】
ABC．放电过程中，电容器所带电荷量逐渐减小，根据电容的定义式
可知电容器极板间电压逐渐减小，则放电电流逐渐减小，根据电流的定义式
可知Q-t图像的斜率绝对值逐渐减小。故AC错误；B正确；
D．电容器的电容在充放电过程中是不变的，电容只跟电容器的构造有关。故D错误。
故选B。
【小问3详解】
由
可知，电荷量为曲线与坐标轴所围成的面积
由
解得
四、解答题
15. 火星半径是地球半径的，火星质量大约是地球质量的，那么地球表面上质量为50kg的宇航员（地球表面的重力加速度g取10m/s2）
(1)在火星表面上受到的重力是多少？
(2)若宇航员在地球表面能跳1.5m高，那他在火星表面能跳多高？
【答案】（1）222.2N；（2）3.375m
【解析】
【详解】(1)在地球表面有
mg=G
在火星表面上有
mg′=G
代入数据，联立解得
g′=m/s2
则宇航员在火星表面上受到的重力
G′=mg′=50×N≈222.2N.
(2)在地球表面宇航员跳起的高度
H=
在火星表面宇航员能够跳起的高度
h=
联立解得
h=H=×1.5m=3.375m
16. 如图所示为汽车的加速度a与车速倒数的关系图像，若汽车质量为4×103 kg，它由静止开始沿平直公路行驶，且行驶中阻力恒定，最大车速为30 m/s，求：
（1）汽车的额定功率；
（2）汽车的速度为20 m/s时汽车的加速度的大小。
【答案】（1）1.2×105 W
（2）0.5 m/s2
【解析】
【小问1详解】
设汽车的额定功率为P，所受的阻力大小为f，由题图知，汽车的最大速度为30 m/s，此时汽车做匀速直线运动，有
F＝f
代入得
P＝Fvm
当＝ m-1·s时，a＝2 m/s2，根据牛顿第二定律得
由以上关系式可得
f＝4×103 N，P＝1.2×105 W
【小问2详解】
当汽车的速度为＝20 m/s时，根据牛顿第二定律有
又
P＝
联立解得
＝0.5 m/s2
17. XCT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，可用于对多种病情的探测。图甲是某种XCT机主要部分的剖面图，其产生X射线部分的示意图如图乙所示。图乙中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内为偏转元件中的匀强偏转场S；经调节后电子从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到水平圆形靶台上的中心点P，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）。已知电子的质量为m，带电荷量为e，MN两端的电压为，偏转场区域水平宽度为，竖直高度足够长，MN中电子束距离靶台竖直高度为H，电子束射出偏转场S时速度方向与水平方向夹角为30°，忽略电子的重力影响，不考虑电子间的相互作用及电子进入加速电场时的初速度，不计空气阻力。求
（1）求电子刚进入偏转场时的速度大小；
（2）求匀强电场的电场强度E的大小；
（3）求P点距离偏转场右边界的水平距离L的大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据动能定理有
电子刚进入偏转场时的速度大小为
（2）电子在偏转场运动的时间为
电子射出偏转场S时速度方向与水平方向夹角为30°，可得
电子在偏转场的加速度为
匀强电场的电场强度的大小为
（3）作电子离开偏转电场的速度反向延长线，由电子束离开偏转场时速度偏转角正切值
速度偏转角正切值
则
所以电子离开偏转场时速度反向延长线与进入偏转场时的速度方向交于偏转电场宽度的中点，可知
可得
18. 如图所示，一段光滑圆弧轨道CD右端连接一长木板，一起固定在水平面上。有一个可视为质点的质量为小物块，从光滑平台上的A点以的初速度水平抛出，到达C点时，恰好沿C点的切线方向进入圆弧轨道，最后小物块滑上长木板。已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平，小物块与长木板间的动摩擦因数，圆弧轨道的半径为，C点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角为。（不计空气阻力，，，）求：
（1）AC两点的高度差；
（2）小物块到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力大小；
（3）要使小物块不滑出长木板，木板的最小长度。
【答案】（1）0.45m
（2）78N （3）14.5m
【解析】
【小问1详解】
小物块恰好沿C点的切线方向进入圆弧轨道，则有
解得
其竖直方向分速度为
设两点的高度差为，则
解得
【小问2详解】
小物块从的过程中，由动能定理得
解得
小物块在点时，由牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律可知，小物块在点时对轨道的压力大小为。
【小问3详解】
要使小物块不滑出长木板，设木板最小长度为，由动能定理得
解得