2024-2025学年甘肃省兰州一中高二（上）开学物理试卷（含答案）

这是一份2024-2025学年甘肃省兰州一中高二（上）开学物理试卷（含答案），共9页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐增大．图中分别画出了汽车转弯时受到的合力F的四种方向，可能正确的是( )
A. B. C. D.
2.当篮球在指尖上绕轴转动时，球面上P、Q两点做圆周运动的( )
A. 半径相等
B. 线速度大小相等
C. 向心加速度大小相等
D. 角速度大小相等
3.接地导体球壳外固定放置着一个点电荷，空间电场线的分布如图所示，a、b为点电荷与球壳球心连线上的两点，a点在点电荷左侧，b点在点电荷右侧，a、b两点到点电荷的距离相等。下列说法正确的是( )
A. 该点电荷带负电B. a点的电场强度比b点的大
C. b点的电势小于零D. 导体球壳内的电场强度等于零
4.某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示，虚线是一带电粒子仅在此电场作用下的运动轨迹，M、N分别是运动轨迹与等势面b、a的交点，下列说法错误的是( )
A. 粒子带负电荷
B. M点的电场强度比N点的小
C. 粒子在运动轨迹上存在动能最小的点
D. 粒子在M点的电势能大于在N点的电势能
5.如图，在(a,0)位置放置电荷量为q的正点电荷，在(0,a)位置放置电荷量为q的负点电荷，在距P(a,a)为 2a的某点处放置正点电荷Q，使得P点的电场强度为零。则Q的位置及电荷量分别为( )
A. (0,2a)， 2q
B. (0,2a)，2 2q
C. (2a,0)， 2q
D. (2a,0)，2 2q
6.如图甲所示为粒子直线加速器原理图，它由多个横截面积相同的同轴金属圆筒依次组成，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源相连，交变电源两极间的电势差的变化规律如图乙所示。在t=0时，奇数圆筒比偶数圆筒电势高，此时和偶数圆筒相连的金属圆板(序号为0)的中央有一自由电子由静止开始在各间隙中不断加速。若电子的质量为m，电荷量为e，交变电源的电压为U，周期为T，不考虑电子的重力和相对论效应，忽略电子通过圆筒间隙的时间。下列说法正确的是( )
A. 电子在圆筒中也做加速直线运动
B. 电子离开圆筒1时的速度为2 Uem
C. 第n个圆筒的长度应满足Ln=T nUe2m
D. 保持加速器筒长不变，若要加速比荷更大的粒子，则要调大交变电压的周期
7.如图所示为某景观喷泉的喷射装置结构示意图。它由竖直进水管和均匀分布在同一水平面上的多个喷嘴组成，喷嘴与进水管中心的距离均为r=0.6m，离水面的高度ℎ=3.2m。水泵位于进水管口处，启动后，水泵从水池吸水，并将水压到喷嘴处向水平方向喷出，水在水池面上的落点与进水管中心的水平距离为R=2.2m。水泵的效率为η=80%，水泵出水口在1s内通过的水的质量为m0=10kg，重力加速度g取10m/s2，忽略水在管道和空中运动时的机械能损失。则下列错误的是( )
A. 水从喷嘴喷出时速度的大小2m/s
B. 在水从喷嘴喷出到落至水面的时间内，水泵对水做的功是320J
C. 水泵输出的功率340W
D. 水泵在1ℎ内消耗的电能1.53×106J
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.四个带电粒子的电荷量和质量分别为(+q,m)、(+q,2m)、(+3q,3m)、(−q,m)，它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中，电场方向与y轴平行。不计重力，下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中，可能正确的是( )
A. B. C. D.
9.如图所示，在x轴上的O点(x=0)和b点(x=15cm)分别固定放置两点电荷q1、q2，其静电场的电势ϕ在x轴上分布如图中所示。取无穷远处的电势为零，下列说法正确的是( )
A. a、c两点的电场强度相同
B. q1所带电荷量是q2所带电荷量的4倍
C. 将一负电荷从a点移到c点，电场力做功为零
D. 将一负电荷从c点移到d点，电势能增大
10.如图所示，空间存在竖直向下的匀强电场，电场强度的大小E=mgq(g为重力加速度)，A、B两物体通过劲度系数为k的绝缘竖直轻质弹簧相连放在水平面上，A、B都处于静止状态。A、B质量均为m，其中A带正电，电荷量为+q，B不带电。弹簧始终在弹性限度内，弹簧的弹性势能可表示为Ep=12kx2，k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量。若不计空气阻力，不考虑A物体电荷量的变化，保持电场强度的大小不变，将电场方向改为竖直向上，下列说法正确的是( )
A. 电场换向的瞬间，物体A的加速度大小为2g
B. 从电场换向瞬间到物体B刚要离开地面的过程中，物体A的速度一直增大
C. 从电场换向瞬间到物体B刚要离开地面的过程中，物体A的机械能增加量等于物体A电势能的减少量
D. 物体B刚要离开地面时，A的速度大小为g 3mk
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.小郭同学将电容式位移传感器的两极板接入到电路中进行实验探究电路结构如图所示，电容式位移传感器中的电介质板与被测物体固连在一起，可以左右移动。电介质板插入极板间的深度记为x，电压表和电流表均为理想电表，电源电动势、内阻均恒定，R为定值电阻。经实验可以发现：
(1)当电压表读数不为零时，电介质板插入极板间的深度x ______(选填“增大”、“减小”、“无法确定增减”)；
(2)若x保持不变，则电压表示数______为零(选填“一定”或“不一定”)；
(3)在x增大的过程中，电容器两极板带电量______(选填“增大”或“减小”)，a点电势始终______b点电势(选填“高于”或“低于”)。
12.如图1为某实验小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律的装置，实验的主要步骤有：

A.将气垫导轨放在水平桌面上并调至水平；
B.测出挡光条的宽度d；
C.分别测出滑块与挡光条的总质量M及托盘与砝码的总质量m；
D.将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门的距离L；
E.由静止释放滑块，读出挡光条通过光电门的时间t；
F.改变挡光条到光电门的距离，重复步骤D、E，测出多组L和t。已知重力加速度为g，请回答下列问题：
(1)本实验中______(填“需要”或“不需要”)满足m远小于M。
(2)若某次测得挡光条到光电门的距离为L，挡光条通过光电门的时间为t，滑块由静止释放至光电门的过程，系统的重力势能减少了______；若系统机械能守恒，应满足______。(用实验步骤中各测量量符号表示)
(3)多次改变挡光条到光电门的距离，重复步骤D、E，测出多组L和t，作出L随1t2的变化图像如图2所示，图线为过坐标原点的直线，如果在误差允许的范围内当地的重力加速度大小为g= ______时，可以判断槽码带动滑块运动过程中机械能守恒。(用题中已知量和测得的物理量符号表示)
四、简答题：本大题共2小题，共22分。
13.电磁炮灭火消防车(图甲)采用电磁弹射技术投射灭火弹进入高层建筑快速灭火。电容器储存的能量通过电磁感应转化成灭火弹的动能，设置储能电容器的工作电压可获得所需的灭火弹出膛速度。如图乙所示，若电磁炮正对高楼，与高楼之间的水平距离L=60m，灭火弹出膛速度v0=50m/s，方向与水平面夹角θ=53°，不计炮口离地面高度及空气阻力，取重力加速度大小g=10m/s2，sin53°=0.8。
(1)求灭火弹击中高楼位置距地面的高度H；
(2)已知电容器储存的电能E=12CU2，转化为灭火弹动能的效率η=15%，灭火弹的质量为3kg，电容C=2.5×104μF，电容器工作电压U应设置为多少？
14.如图所示，用一条绝缘轻绳悬挂一个带正电的小球，小球质量为m，所带电荷量为q。现于水平地面上方整个空间加一水平向右的匀强电场，静止时绝缘绳与竖直方向成θ=45°角，小球离地的竖直高度为ℎ，求：
(1)匀强电场的电场强度大小
(2)轻绳的拉力大小
(3)若突然剪断轻绳，求小球落地时的速度大小。
五、计算题：本大题共1小题，共16分。
15.如图所示，在竖直平面内，粗糙的斜面轨道AB的下端与光滑的圆弧轨道BCD相切于B，C是最低点，圆心角∠BOC=37°，D与圆心O等高，圆弧轨道半径R=1.0m，现有一个质量为m=0.2kg可视为质点的小物体，从D点的正上方E点处自由下落，物体恰好到达斜面顶端A处。已知DE距离ℎ=1.0m，物体与斜面AB之间的动摩擦因数μ0=0.5。取sin37°=0.6，cs37°=0.8，g=10m/s2。求：
(1)物体第一次到达C点时的速度大小和受到的支持力大小；
(2)斜面AB的长度L；
(3)若μ可变，求μ取不同值时，物块在斜面上滑行的路程x。
参考答案
1.B
2.D
3.D
4.A
5.B
6.C
7.B
8.AD
9.BC
10.AD
11.(1)无法确定增减；
(2)一定；
(3)增大；低于。
12.(1)不需要；(2)mgL，mgL=12(M+m)d2t2；(3)a(M+m)d22mb
13.解：(1)炮弹飞出后做抛体运动，将抛出点的速度分解如图所示；

由图可知，水平方向上的分速度vx=v0cs53°=50×0.6m/s=30m/s；
竖直方向上的分速度vy=v0sin53°=50×0.8m/s=40m/s；水平方向上做匀速直线运动，到达高楼时间tx=Lvx=6030s=2s；
竖直方向上做竖直上抛运动，由v=gt可知，到达最高点所用时间t=vyg=4010s=4s，大于水平方向到达高楼的时间，所以此时炮弹没有到达最高点，则上升的高度H=vyt−12gt2=40×2m−12×10×4m=60m，即灭火弹击中高楼的位置高地面高为60m；
(2)电容器的能量转化为灭火弹的动能，则根据能量关系可知，ηE=12mv02；
代入电容器电能公式E=12CU2可得：
U= mv02ηC= 3×5020.15×2.5×10−2V= 2×103V≈1414V；
答：(1)灭火弹击中高楼位置距地面的高度H为60m；
(2)电容器工作电压U应设置1414V。
14.解：小球受力如图所示：
(1)由平衡知识得：
qE=mgtanθ
解得E=mgtanθq=mgq
(2)如右图，由几何知识得：F=mgcsθ= 2mg
(3)剪断细线后，重力和电场力的合力为F合=F= 2mg
根据牛顿第二定律：a=F合m= 2g
S=ℎcsθ= 2ℎ
小球做匀加速直线运动，由v2=2as
解得：v=2 gℎ
答：(1)匀强电场的电场强度大小为mgq
(2)轻绳的拉力大小为 2mg
(3)若突然剪断轻绳，求小球落地时的速度大小为2 gℎ。
15.解：(1)设物体到达B点的速度为v，从E到B，由动能定理，得
mg(ℎ+R)=12mv2−0
代入数据得
v=2 10m/s
在C点，有
F−mg=mv2R
代入数据得
F=10N
(2)从C到A，由动能定理得
−mg(R−Rcs37°+Lsin37°)−μ0mgcs37°⋅L=0−12mv2
代入数据得
L=1.8m
(3)设摩擦因数为μ1时物块刚好能静止在斜面上，则有
mgsin37°=μ1mgcs37°
解得
μ1=0.75
①若0≤μ