2022-2023学年黑龙江省哈尔滨师范大学青冈实验中学高二(上)开学考试物理试题含解析

哈师大青冈实验中学2022高二开学初考试题

物理卷

试卷满分100分  考试时间90分钟

一、选择题（共14题，其中1－9题单选，每题4分，10－14是不定项选择，每题4分，漏选得2分，错选或不选得0分，共计56分）

1. 一质点在某段时间内做曲线运动，则在这段时间内（　　）

A. 速度一定在不断地改变，加速度也一定不断地改变

B. 速度一定在不断地改变，加速度可以不变

C. 速度可以不变，加速度一定不断地改变

D. 速度可以不变，加速度也可以不变

【答案】B

【解析】

【详解】物体做曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，但是速度大小可能不变，如匀速圆周运动；合力不一定改变，加速度不一定改变，如平抛运动。故ACD错误，B正确。

故选B。

2. 如图所示，各电场中A、B两点电场强度相同的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】A．电场线疏密表示电场强度大小，图A 中，电场中A、B两点电场强度大小相同，方向不同。电场强度是矢量，A、B两点电场强度不同。A错误；

B．电场线疏密表示电场强度大小，图B中，电场中A、B两点电场强度大小不相同。B错误；

C．图C 中，电场中A、B两点电场强度大小相同，方向相同C正确；

D．电场线疏密表示电场强度大小，图D中，电场中A、B两点电场强度大小不相同。电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向。A、B两点电场强度方向不同。D错误。

故选C。

3. 一个物体以初速度v0水平抛出，经过时间t时其竖直方向的位移大小与水平方向的位移大小相等，那么t为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】由题意知，物体做平抛运动，根据平抛运动的规律，水平位移，由题意得

解得

故B正确，ACD错误。

故选B。

4. 一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点，小球在水平拉力F作用下，从平衡位置P点缓慢地移动到Q点，如图所示，则力F所做的功为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】对小球受力分析，受到重力、拉力F和绳子的拉力T，如图

根据共点力平衡条件，有

故F随着的增大而不断变大，故F是变力；则对小球运动过程运用动能定理得

解得拉力做的功等于

故选B。

5. 设地球表面的重力加速度为g0， 物体在距地心4R（R 是地球半径）处，由于地球的作用而产生的加速度为g，则为（　　）

A. 1 B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】假设在地球表面上放置一个质量为的物体，则

假设在距离地心4R处放置一个质量为的物体，则

ABC错误，D正确。

故选D。

6. 若地球绕太阳公转周期及公转轨道半径分别为T和R，月球绕地球公转周期和公转轨道半径分别为t和r，则太阳质量与地球质量之比为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】地球绕太阳公转，由太阳的万有引力提供地球的向心力，则

得

月球绕地球公转，由地球的万有引力提供月球的向心力，则得

解得

所以太阳质量与地球质量之比

故选A。

7. 如图，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大圆环上的质量为m的小环（可视为质点），从大圆环的最高处由静止滑下，重力加速度为g．当小圆环滑到大圆环的最低点时，大圆环对轻杆拉力的大小为（ ）

A. Mg-5mg B. Mg+mg C. Mg+5mg D. Mg+10mg

【答案】C

【解析】

【详解】试题分析：小圆环到达大圆环低端时满足：，对小圆环在最低点，有牛顿定律可得：；对大圆环，由平衡可知：，解得，选项C正确．

考点：牛顿定律及物体的平衡．

8. AB和CD为圆上两条相互垂直的直径，圆心为O，将电荷量分别为＋q和-q的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB对称且距离等于圆的半径，如图所示。要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷Q，则该点电荷Q（　　）

A. 应放在A点，Q=2q B. 应放在B点，Q=-2q

C. 应放在C点，Q=-q D. 应放在D点，Q=-q

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】两个点电荷在O点产生的场强大小都为  ，两个场强的方向互成120°，根据平行四边形定则，合场强大小为，方向水平向右，所以最后一个电荷在O点产生的场强大小为，方向水平向左，才能使圆心处的电场强度为零，所以，应在C点放电荷 的电荷。

故选C。

9. 如图所示，在平面直角坐标系中，有方向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐标原点O处的电势为0V，点A处的电势为6V，点B处的电势为3V，则电场强度的大小为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】OA的中点C的电势为3V，将C点与B点连接，如图，电场线与等势线垂直，

根据几何关系得

则OB沿电场线方向上的距离

所以电场强度

故选A。

【点睛】解决本题的关键知道电场线与等势线垂直，掌握匀强电场的电场强度大小与电势差的关系，即，注意d是沿电场线方向上的距离。

10. 如图所示，某段滑雪雪道倾角为30°，总质量为m（包括雪具在内）的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑，加速度为g。在他从上向下滑到底端的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 运动员减少的重力势能全部转化为动能 B. 运动员获得的动能为mgh

C. 运动员克服摩擦力做功为mgh D. 下滑过程中系统减少的机械能为mgh

【答案】BD

【解析】

【详解】A．若物体不受摩擦力，则加速度应为

a'=gsin30°=g

而现在的加速度为g小于g，故运动员应受到摩擦力，故减少的重力势能有一部分转化为了内能，故A错误；

B．运动员下滑的距离

L==2h

由运动学公式可得

v2=2aL

得动能为

Ek=mv2=mgh

故B正确；

C．由动能定理可知

mgh-Wf=mv2

解得

Wf=mgh

故C错误；

D．机械能的减小量等于阻力所做的功，故下滑过程中系统减少的机械能为mgh，故D正确；

故选BD。

11. 如图所示，用长为L的细线栓一个质量为m的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向间的夹角为θ，关于小球的受力情况，下列说法正确的是（　　）

A. 小球受到重力、线的拉力和向心力三个力

B. 向心力是细线的拉力和小球所受重力的合力

C. 向心力等于细线对小球拉力的水平分量

D. 向心力的大小等于mgtanθ

【答案】BCD

【解析】

【详解】ABC．小球水平面内做匀速圆周运动，对小球受力分析，如图

小球受重力、和绳子的拉力，由于它们的合力总是指向圆心并使得小球在水平面内做圆周运动，故在物理学上，将这个合力就叫做向心力，即向心力是按照力的效果命名的，这里是重力和拉力的合力或绳子的拉力的水平分量，故A错误，BC正确；

D．根据几何关系可知

故D正确。

故选BCD。

12. 假如做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍，仍做圆周运动，则（　　）

A. 根据公式v=ωr可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍

B. 根据公式可知卫星所需的向心力将减小到原来的

C. 根据公式可知地球提供的向心力将减小到原来的

D. 根据上述B和C中给出的公式可知，卫星运行的线速度将减小到原来的

【答案】CD

【解析】

【详解】BCD．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供，有

得

则离地球越远的卫星运行速度越小，当半径增加到原来的2倍时，引力变为原来的，速度变为原来的倍，故B错误， CD正确；

A．由于，故当r增加到原来的2倍时，ω将改变，所以不能用公式v=ωr来判断卫星线速度的变化，故A错误。

故选CD。

13. 图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线，两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等，现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示。点a、b、c为实线与虚线的交点，已知O点电势高于c点。若不计重力，则（　　）

A. M带负电荷，N带正电荷

B. N在a点的速度与M在c点的速度大小相同

C. N从O点运动至a点的过程中电势能减少

D. M在从O点运动至b点过程中，电场力对它做的功等于零

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线，即虚线为等差等势线，O点电势高于c点，沿着电场线的方向电势降低，可知匀强电场的方向如下图所示

结合曲线运动的轨迹可知，M粒子所受电场力方向与电场线方向相同，M粒子带正电，N粒子所受电场力方向与电场线方向相反，N粒子带负电，A错误；

B.a、O、c三点分别在连续等差等势线上，且两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等，M粒子带正电，N粒子带负电，结合曲线可知，N从O点运动至a点和M在从O点运动至c点过程中电场力对N、M粒子做的功相等，粒子以相同速率射出，根据动能定理可知，N在a点的动能与M在c点动能大小相等，即N在a点的速度与M在c点的速度大小相同，B正确；

C．N从O点运动至a点的过程中，电场力做正功，电势能减小，C正确；

D．O点和b点在同一等势线上，M在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零，D正确。

故选BCD。

14. 如右图所示，质量为M、长度为l的小车静止在光滑的水平面上，质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端，现用一水平恒力F作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为f，物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x，在这个过程中，以下结论正确的是 (　　)

A. 物块到达小车最右端时具有的动能为(F－f)(l＋x)

B. 物块到达小车最右端时，小车具有的动能为fx

C. 物块克服摩擦力所做的功为f (l＋x)

D. 物块和小车增加的机械能为fx

【答案】ABC

【解析】

【详解】AB．因动能定理以及功的公式中的位移是指对地的位移，则物块到达小车最右端时具有的动能等于合外力对物块做功，即

Ek=F合s=(F－f)(l＋x)

对小车

E＇k= fx

所以AB正确；

C．摩擦力对小物块所做的功为－f(l＋x)，所以小物块克服摩擦力所做的功为f(l＋x)，选项C正确；

D．根据能量守恒得，外力F做的功转化为小车和物块的机械能和摩擦产生的内能，则有：

F（l+x）=△E+Q

Q=fl

则物块和小车增加的机械能为

△E=F（l+x）-fl

故D错误。

故选ABC。

二、实验题（共12分  15题6分、16题6分）

15. 在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置。先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸。将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C。若测得木板每次移动距离x=10.00cm，A、B间距离y1=5.00cm，B、C间距离y2=14.80cm。请回答以下问题：（g=9.80m/s2）

(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放?______；

(2)根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0=______；（用题中所给字母表示）

(3)小球初速度的值为v0=______m/s。（结果保留两位小数）

【答案】    ①. 为了保证小球每次做平抛运动初速度相同    ②.     ③. 1.00

【解析】

【详解】(1)[1]每次从斜槽上紧靠挡板处由静止释放小球，是为了使小球离开斜槽末端时有相同的初速度；

(2)[2]根据平抛运动在水平方向上为匀速直线运动，则小球从A到B和从B到C运动时间相等，设为T；竖直方向由匀变速直线运动推论有

且，解得

(3)[3]小球初速度的值为

16. （1）如图所示是通过重物自由下落的实验验证机械能守恒定律。关于本实验下列说法正确的是（      ）

A．从实验装置看，该实验可用4－6伏的直流电源

B．用公式时，要求所选择的纸带第一、二两点间距应接近2毫米

C．本实验中不需要测量重物的质量

D．测纸带上某点的速度时，可先测出该点到起点间的时间间隔，利用公式计算

（2）利用自由落体来验证机械能守恒定律的实验：

若已知打点计时器的电源频率为50Hz，当地的重力加速度，重物质量为1kg，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，其中0为第一个点，A、B、C为另外3个连续点，图中的长度数据单位为cm，根据图中数据可知，重物由0点运动到B点，重力势能减少量______J；动能增加量______J，本实验验证的结论是______。（结果保留三位有效数字）

【答案】    ①. BC##CB    ②. 7.62    ③. 7.59##7.58##7.60    ④. 在误差允许的范围内机械能守恒

【解析】

【详解】（1）[1]A．打点计时器需要在交流电下才能正常工作，A错误；

B．用公式时要求初速度为0，则物体在第一个打点周期的运动距离为

其中，代入数据解得

B正确；

C．通过自由落体运动验证机械能守恒，只要验证，即，不需要测量重物的质量，C正确；

D．利用公式计算某点的速度即默认了机械能守恒，失去了验证的意义，D错误；

故选BC。

（2）[2]重物由0点运动到B点，重力势能减少量为

[3]B点是AC的时间中点，可以用AC段的平均速度表示B点速度大小

增加的动能为

[4]考虑到空气阻力和摩擦阻力的影响，动能的增加量稍小于重力势能的减少量，在误差允许的范围内机械能守恒。

三、论述计算题（本题共3小题，共36分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

17. 一根长60cm的细绳，最多能承受100N的拉力，用它吊起一质量为4kg的物体，当物体摆动起来经过最低点时，绳子恰好被拉断．若绳断处距离地面的高度为0.8m，求物体落地时的速度大小．（不计空气阻力，g=10m/s2）

【答案】5m/s

【解析】

【分析】在圆周运动的最低点，重力和拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解最低点的速度；

物体此后做平抛运动，只有重力做功，根据动能定理列式求解落地速度或由平抛运动的规律求解；

【详解】物体摆到最低点时，绳子刚好被拉断，由向心力公式得：
所以
绳子断了后，物体做平抛运动
落地时竖直速度为：
所以落地速度为：．

【点睛】本题考查平抛运动和圆周运动的综合，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，以及向心力的来源是解决本题的关键．

18. 如图所示，竖直平面内的圆弧形光滑管道半径略大于小球半径，管道中心到圆心距离为R，A端与圆心O等高，AD为水平面，B端在O的正下方，小球自A点正上方由静止释放，自由下落至A点时进入管道，当小球到达B点时，管壁对小球的弹力大小为小球重力大小的9倍。求：

(1)释放点距A点的竖直高度；

(2)落点C与A的水平距离。

【答案】(1)3R；(2)

【解析】

【分析】

【详解】(1)设小球到达B点的速度为，因为到达B点时管壁对小球的弹力大小为小球重力大小的9倍，所以有

又由机械能守恒定律得

解得

(2)设小球到达最高点的速度为v2，落点C与A的水平距离为x，由机械能守恒定律得

由平抛运动规律得

由此可解得

19. 如图所示，AB是倾角为θ的粗糙直轨道，BCD是光滑的圆弧轨道，AB恰好在B点与圆弧相切，圆弧的半径为R，一个质量为m的物体（可以看做质点）从直轨道上的P点由静止释放，结果它能在两轨道之间做往返运动，已知P点与圆弧的圆心O等高，物体与轨道AB的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。求：

（1）物体做往返运动的整个过程中，在AB轨道上通过的总路程；

（2）最终当物体通过圆轨道最低点E时，对圆弧轨道的压力；

（3）为使物体能到达圆弧轨道的最高点D，释放点距B点的距离L至少多大？

【答案】（1）；（2），方向竖直向下；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）对整个过程，由动能定理得

解得

（2）最终物体以B（还有B关于OE的对称点）为最高点，在圆弧底部做往复运动，对B到E的过程，由动能定理得

在E点，由牛顿第二定律得

解得

根据牛顿第三定律，对圆弧轨道的压力大小为，方向竖直向下

（3）物体刚好运动到D点，由牛顿第二定律有

对全过程，由动能定理得

联立解得