2024-2025学年河南省信阳市信阳高级中学高二（上）开学考试物理试卷（含解析）

这是一份2024-2025学年河南省信阳市信阳高级中学高二（上）开学考试物理试卷（含解析），共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.关于下列对配图的说法中正确的是( )
A. 图1中“蛟龙号”被吊车吊下水的过程中它的机械能守恒
B. 图2中物块在恒力F作用下沿固定光滑斜面匀速上滑过程中，物块机械能守恒
C. 图3中物块沿固定斜面匀速下滑过程中，物块机械能不守恒
D. 图4中撑杆跳高运动员在上升过程中机械能守恒
2.甲、乙两辆汽车在平直的高速公路上行驶，某时刻两车正好并排行驶，从该时刻起两车的速度—时间图像如下图所示，则下列说法正确的是( )
A. t1时刻两车相遇
B. 0到t1时间内，甲、乙两车的加速度大小均逐渐减小且方向相同
C. 0到t0时间内，甲车的平均速度小于乙车的平均速度
D. t1时刻甲、乙两车一定再次相遇，之后甲车将一直在乙车前方
3.如图，固定在水平地面上的光滑绝缘圆筒内有两个带正电小球A、B，A位于筒底靠在左侧壁处，B在右侧筒壁上受到A的斥力作用处于静止。若筒壁竖直，A的电量保持不变，B由于漏电而下降少许后重新平衡，下列说法中正确的是( )
A. 小球A、B间的库仑力变小
B. 小球A、B间的库仑力不变
C. 小球A对筒壁的压力变小
D. 小球A对筒底的压力不变
4.如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧至最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t的变化图象如图乙所示，则( )
A. t1时刻小球速度最大B. t2至t3时间内，小球速度一直增大
C. t2至t3时间内，小球速度先增大后减小D. t3时刻小球返回出发点
5.如图所示，在某次壁球训练时，运动员在同一位置以不同的角度斜向上发球，最后球都能恰好垂直击打在竖直墙面反弹。若两次发球与水平方向夹角分别为30°和60°，不考虑球在空中受到的阻力，关于两次发球说法正确的是( )
A. 碰到墙面前空中运动时间之比为1:3
B. 碰到墙面前空中运动时间之比为1:2
C. 两球上升高度之比为1:3
D. 两球上升高度之比为1:2
6.如图所示，A是静止在赤道上的物体，B，C是同一平面内两颗人造卫星。B为绕地球表面的近地卫星，C是地球同步卫星。则以下判断正确的是( )
A. 卫星B的速度大于地球的第一宇宙速度
B. A，B的线速度大小关系为vA>vB
C. 周期大小关系为TC>TB>TA
D. 若卫星B要靠近C所在轨道，需要先加速
7.如图所示，可视为质点的物块a放置在足够长的木板b上，a、b均静止在水平面上。已知小物块a的质量为2 kg，长木板b的质量为1 kg，a与b间的动摩擦因数为0.2，b与地面间的动摩擦因数为0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2。现用从零开始逐渐增大的水平外力F拉长木板b，则
A. F=2 N时，小物块a受到的摩擦力大小为2 N
B. F=4 N时，小物块a受到的摩擦力大小为23N
C. F=6 N时，长木板b的加速度大小为2 m/s2
D. F=10 N时，长木板b的加速度大小为1 m/s2
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M点运动到N点，以下说法正确的是( )
A. 粒子必定带正电荷
B. 粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度
C. 粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度
D. 粒子在M点的动能小于它在N点的动能
9.如图所示，平行板电容器与直流电源连接，上极接地，一带负电的油滴位于容器中的P点且处于静止状态，现将下极板竖直向上缓慢地移动一小段距离，则( )
A. 带电油滴将竖直向下运动
B. 带电油滴的机械能将增加
C. P点的电势将降低
D. 通过灵敏电流计有从a往b的电流
10.如图所示，物块a、b通过轻弹簧连接，物块b、c用不可伸长的细线绕过轻质定滑轮连接，将物块c放置于足够长的固定斜面上，细线与斜面平行。移动物块c，当物块b、c之间的细线伸直且无作用力时，将物块c由静止释放。物块a放置在水平面上，a、b间的弹簧及b与定滑轮间的细线均处于竖直方向，物块a、b、c的质量分别为3m、m和4m，斜面倾角为30°，若弹簧的劲度系数k=mgL0。(L0为已知量，g为重力加速度)，整个过程a未离开水平面，不计空气阻力及一切摩擦，弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确的是( )
A. 物块b、c组成的系统机械能守恒
B. 释放物块c瞬间，物块c的加速度大小为2g5
C. 物块b上升L0时速度最大
D. 物块c的最大速度为 4gL05
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律．某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示．
(1)实验时，该同学进行了如下操作：
①将质量均为M(A的含挡光片，B的含挂钩)的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出____________(填“A的上表面”“A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离ℎ．
②在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统(重物A、B以及物块C)中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为Δt．
③测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证机械能守恒定律．
(2)如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒，应满足的关系式为______________(已知重力加速度为g).
(3)引起该实验系统误差的原因有__________________________(写一条即可)．
12.某物理兴趣小组利用图(甲)所示的装置研究平抛运动的规律。
实验时该小组使用每隔120s曝光一次的频闪照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，某次拍摄后得到的照片如图(乙)所示(图中未包括小球刚离开轨道的图像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5cm。该小组在实验中测得的小球影像的高度差如图(乙)所示。请完成下列填空：
(1)如图(甲)所示，将斜槽固定在桌面上，反复调节使斜槽末端_____；
(2)小球做平抛运动的初速度v0=_____m/s(结果保留三位有效数字)；
(3)小球经过图(乙)中位置A时竖直方向的速度vy=_____m/s，当地的重力加速度g=_____m/s2(结果均保留三位有效数字)。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.我国计划2030年前后实现载人登月。假设未来的某一天，我国的宇航员登月成功，他在月球上做了如下实验：他站在月球上，将一个小球从距月球表面ℎ高度以v0水平抛出，测得水平距离为x，若月球视为质
量分布均匀的球体，月球的半径为R(其中R>ℎ)，引力常量为G，求：
(1)月球表面的重力加速度；
(2)月球的平均密度(不考虑月球的自转)；
(3)月球的第一宇宙速度。
14.如图所示，水平放置、相距为d的两块平行金属板M、N与电源相连，开关S闭合后，M、N间产生了匀强电场，一个重力不计的带负电粒子垂直于电场方向从M板边缘射入电场，粒子恰好打在N板中央。
(1)若开关S闭合，为了让粒子恰能飞出电场，应将N板向下平移多少？
(2)若开关S断开且粒子初速度大小变为原来的3倍，为了让粒子恰能飞出电场，应将N板向上平移多少？
15.如图所示，AB为半径R=1m的四分之一光滑绝缘竖直圆弧轨道，在四分之一圆弧区域内存在着、竖直向上的匀强电场，在BC的上方存在、水平向右的匀强电场，有一质量m=1kg，带电量q=+1.4×10−5C的物体(可视为质点)，从A点的正上方距离A点H=0.85m处由静止开始自由下落(不计空气阻力)，BC段为长L=2m、与物体间动摩擦因数为μ=0.4的粗糙绝缘水平面，CD段为倾角θ=53∘且离地面DE高ℎ=0.8m的斜面。(取
(1)物体能沿轨道AB到达最低点B，求它到达B点时轨道对物体的弹力大小(B点不考虑水平电场的影响)；
(2)求物体运动到C点时的速度；
(3)运动从C点射出后，求C点至落点的水平位移(已知sin53∘=0.8，cs53∘=0.6，不考虑物体反弹以后的情况)
答案解析
1.C
【解析】A.图1中“蛟龙号”被吊车吊下水的过程中，钢绳对它做负功，所以机械能不守恒，故A错误；
B.图2中物块在F作用下沿固定光滑斜面匀速上滑，力F做正功，物块机械能增加，故B错误；
C.图3中物块沿固定斜面匀速下滑，在斜面上物块受力平衡，重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡，摩擦力做负功，物块机械能减少，故C正确；
D.图4中撑杆跳高运动员在上升过程中撑杆的弹性势能转化为运动员的机械能，所以运动员的机械能不守恒，故D错误。
故选C。
2.C
【解析】AD.因图像与坐标轴围成的面积等于位移，可知0到t1时间内甲的位移大于乙，可知t1时刻两车没有相遇，此时甲车在乙车前方，并且之后甲车将一直在乙车前方，选项AD错误；
B.图像的斜率等于加速度，可知0到t1时间内，甲、乙两车的加速度大小均逐渐减小但是方向相反，选项B错误；
C.0到t0时间内，甲车的位移小于乙车的位移，可知甲车的平均速度小于乙车的平均速度，选项C正确；
故选C。
3.D
【解析】解：AB、对B球受力分析，做出力的矢量三角形，如图所示，B由于漏电而下降少许后重新平衡，可知θ角变大，重力为恒力，筒壁对小球弹力方向不变，所以小球A、B间的库仑力F变大，故AB错误
CD、对AB球整体受力分析可知筒底对A球的支持力大小等于两球的重力之和，根据牛顿第三定律，A对筒底的压力与筒底的支持力等大反向故C错误，D正确。
故选：D。
做出B球的受力的矢量三角形，根据图解法即可，然后整体受理分析即可求解。
本题考查受力分析与研究对象的灵活选用，解题关键是作图。
4.C
【解析】A.t1时刻小球刚与弹簧接触；当弹簧弹力与重力平衡时速度最大，故A错误；
BC.t2至t3时间内，小球反弹，受到的合力先减小后增大，由牛顿第二定律可知加速度先减小后增大，加速度方向先与小球运动方向一致，后与小球运动方向相反，小球速度先增大后减小，故B错误，C正确；
D.t3时刻小球与弹簧脱离，故D错误。
故选C。
5.C
【解析】CD.斜抛运动的小球可以看成逆向的平抛运动，由推论有tan30∘=2⋅ℎ1x， tan60∘=2⋅ℎ2x，可得 ℎ1ℎ2=13 故C正确；
AB.由ℎ=12gt2可得 t= 2ℎg，两球碰到墙面前空中运动时间之比t1t2= ℎ1ℎ2=1 3，故AB错误；
故选C。
6.D
【解析】A.卫星B的运行速度大小等于地球的第一宇宙速度。对于B绕地球表面的近地卫星B和地球同步卫星C，根据万有引力提供向心力，得GMmr2=mv2r，得v= GMr，则知卫星C的运行速度大小小于卫星B的运行速度大小，可知，卫星C的运行速度大小小于地球的第一宇宙速度，故A错误；
B.卫星C的运行速度大小小于卫星B的运行速度大小，即vCC.地球同步卫星C和地球赤道上的物体A的角速度相等，周期一样，TC=TA；绕地球表面的近地卫星B和地球同步卫星C，根据开普勒第三定律r3T2=k，结合rBTB，可得TC=TA>TB，故C错误；
D.若卫星B要靠近C所在轨道，需要先加速，做离心运动，故D正确。
故选：D。
7.B
【解析】 A.根据已知条件，a与b之间最大静摩擦力Fa=μ1mag=4N，b与地面之间最大静摩擦力Fb=μ2(ma+
mb)g=3N，F=2N时，a与b均不动，小物块a受到的摩擦力大小为零，选项A错误;
B.设F=F1时a、b恰好相对滑动，根据牛顿第二定律，对a有Fa=maa，对b有F−Fa−Fb=mba，联立可得F1=9N，当F=4N时，a、b相对静止一起加速，由整体法可得F1−Fb=(ma+mb)a1，隔离a可得Ff=maa1，解得a受到的摩擦力大小为23N，选项B正确;
C.F=6N时，还未相对滑动，由分析可知长木板b的加速度大小为1m/s2，选项C错误;
D.F超过9N之后，出现相对滑动，对a有Fa=maa2，对b有F−Fa−Fb=mba3，a2=2m/s2，a3=3m/s2，D错误。
故选B。
8.ACD
【解析】A.由运动轨迹可知，粒子受力方向指向运动曲线凹的一侧，故可判定该粒子带正电荷，所以A正确；
BC.电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，由图可知，N点的场强大于M点的场强的大小，在N点的受力大于在M的受力，所以粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度，所以B错误，C正确；
D.正电荷沿着电场的方向运动，所以电场力做正功，电荷的电势能减小，动能增加，所以粒子在M点的动能小于它在N点的动能，所以D正确。
故选ACD。
9.BC
【解析】A.依题意知，电容器保持与电源连接，则电容器极板间电压U不变，由E=Ud可知，若将下极板竖直向上缓慢地移动一小段距离，d减小，则板间场强E增大，则油滴所受电场力增大，油滴将沿竖直向上运动，故A错误；
BC．P点到上极板的距离Δd不变，场强E增大，由ΔU=EΔd知，P点与上极板间电势差增大，P点的电势小于零，则P点的电势降低，由于油滴带负电，因向上运动，电场力做正功，则带电油滴的电势能将减小，机械能增大，故BC正确；
D.将下极板竖直向上缓慢移动时，d减小，根据C=εS4πkd可知电容器电容C增大；电容器的电压U不变；
故根据Q=CU可知电量Q增大，故电容器充电，电流计中有从b到a的电流，故D错误。
故选BC。
10.BD
【解析】A.物块b、c组成的系统，由于弹簧弹力做功，则系统机械能不守恒，选项A错误；
B.开始时对b可得 mg=kx1 释放物块c瞬间，对bc整体由牛顿第二定律4mgsin30∘−mg+kx1=(4m+m)a，解得物块c的加速度大小为a=2g5，选项B正确；
C.由 k=mgL0 可知物块b上升 L0 时弹簧在原长，此时4mgsin30∘>mg
可知bc整体加速度不为零，此时速度不是最大，选项C错误；
D.物块c的速度最大时加速度为零，对C分析可得，4mgsin 30∘=F绳，F绳=2mg，此时对B分析可得，F绳=mg+kx2，解得x2=mgk=L0，即此时弹簧伸长量等于刚开始时的压缩量，则由动能定理可知4mgsin30∘×2L0−mg×2L0=12⋅5mv2，解得为v= 4gL05，选项D正确。
故选BD。
11.(1)①挡光片中心 (2)mgℎ=12(2M+m)dΔt2(3)绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等
【解析】解：(1、2)需要测量系统重力势能的变化量，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的距离，系统的末速度为：v=d△t，
则系统重力势能的减小量△Ep=mgℎ，系统动能的增加量为：
△Ek=12(2M+m)v2=12(2M+m)·(d△t)2，
若系统机械能守恒，则有：mgℎ=12(2M+m)·(d△t)2．
(3)系统机械能守恒的条件是只有重力做功，引起实验误差的原因可能有：绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等．
故答案为：(1)①挡光片的中心；(2)mgℎ=12(2M+m)·(d△t)2；
(3)绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等；
根据系统机械能守恒，得出系统重力势能的减小量和系统动能的增加量，根据极短时间内的平均速度表示瞬时速度求出系统末动能．
依据实验过程中受到各种阻力，即可求解．
解决本题的关键知道实验的原理，知道误差产生的原因，掌握整体法在牛顿第二定律中的运用．
12.(1)水平
(2)1.00
(3) 1.97 9.76

【解析】(1)为使小球做平抛运动的初速度水平，如图(甲)所示，将斜槽固定在桌面上，反复调节使斜槽末端水平。
(2)小球水平方向做匀速直线运动，小球做平抛运动的初速度为
v0=LT=5×10−2120m/s=1.00m/s
(3)[1]竖直方向做自由落体运动，因此A点的竖直速度可由平均速度等于中间时刻的瞬时速度求得，为
vy=y2+y32T=8.64+11.082×120×10−2m/s≈1.97m/s
[2]根据匀变速直线运动相邻相等时间间隔内发生的位移差的关系
y3+y4−y1−y2=g(2T)2
解得当地的重力加速度为
g=9.76m/s2
13.(1)设平抛运动的时间为t，则x=v0t，
ℎ=12gt2，
联立解得g=2ℎv02x2；
(2)设月球的质量为M，设其表面有一个质量为m的物体，则GMmR2=mg，
ρ=M43πR3，
解得ρ=3ℎv022πGRx2；
(3)根据万有引力提供向心力，有GMmR2=mv12R，
解得v1=υ0x 2ℎR。
【解析】解决本题的关键掌握平抛运动的规律、万有引力等于重力GMmR2=mg，以及万有引力提供做卫星做圆周运动的向心力。
(1)平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据平抛运动的知识求出月球表面的重力加速度；
(2)根据万有引力等于重力求出月球的质量，结合密度公式可得月球的平均密度；
(3)根据万有引力提供向心力求出月球的第一宇宙速度。
14.解：(1)设极板间的电压为U、极板间的宽度为d、极板的长度为L，粒子的初速度为v0
所以水平方向：L2=v0t…①
竖直方向：d=12at2=12⋅qUmdt2…②
由②解得：d2=qU2mt2…③
为使粒子刚好能飞出电场，则水平方向：L=v0t2…④
由①④两式解得：t2=2t…⑤
此过程保持电键闭合状态，即上面公式中电压U不变，由③⑤两式可知当时间由t变为2t时，d变为2d，即极板宽度变为原来的两倍，N板向下移动d。
(2)当开关S断开时，两板所带电荷量不变，电场强度E不变，设N板上移距离为x2，则有：
L=3v0t3
d−x2=12⋅qEm⋅t32
联立解得：x2=59d。
答：(1)若开关S闭合，为了让粒子恰能飞出电场，应将N板向下平移d；
(2)若开关S断开且粒子初速度大小变为原来的3倍，为了让粒子恰能飞出电场，应将N板向上平移59d。
【解析】以一定速度垂直进入偏转电场，由于速度与电场力垂直，所以粒子做类平抛运动。这样类平抛运动可将看成沿初速度方向的匀速直线与垂直于初速度方向匀加速直线运动。根据运动学公式解题。
带电粒子在电场中偏转时做匀加速曲线运动。应用处理类平抛运动的方法处理粒子运动，关键在于分析临界条件。
15.解：(1)根据题意，对小物块由释放到B点的过程中，由动能定理有mg(H+R)−EqR=12mvB2，
解得，
在B点，由牛顿第二定律有FN+Eq−mg=mvB2R，
解得FN=5N；
(2)根据题意，对小物块由B点到C点的过程中，由动能定理有EqL−μmgL=12mvC2−12mvB2，
解得vC=7m/s；
(3)小物块从 C 点飞出做平抛运动，假设小物块能落在地面上，竖直方向上有ℎ=12gt2，
解得t=0.4s，
水平方向上有x=vCt=2.8m>ℎtan53∘=0.6m，
假设成立，则C点至落点的水平位移为 2.8m。

【解析】本题考查了动能定理、牛顿第二定律、运动学公式的综合，要分析清楚物体的运动情况，分析物体的受力情况，根据对应运动学公式求解。
(1)根据动能定理，结合牛顿定律求出到达B点时轨道对物体的弹力；
(2)由动能定理求出物体运动到C点时的速度；
(3)根据平抛运动的分位移公式和分位移关系求出抛出点与落点的距离，从而确定出落点的位置。