2024运城康杰中学高二上学期开学考试物理试题含解析

康杰中学2023－2024学年暑期检验测试

高二物理试题

一、选择题（本题共12个小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）

1. 关于曲线运动的物体，下列说法正确的是（　　）

A. 物体所受合力可能为零

B. 物体的速度方向可能与运动轨迹垂直

C. 物体一定是匀变速运动

D. 物体的速度一定发生变化

【答案】D

【解析】

【详解】A．物体所受合力为零，物体将静止或做匀速直线运动，故做曲线运动物体所受合力不可能为零，故A错误；

B．做曲线运动的物体速度沿曲线的切线方向，不可能与运动轨迹垂直，故B错误；

C．做曲线运动的物体，合外力恒定时做匀变速曲线运动，故C错误；

D．做曲线运动物体加速度不为零，故物体的速度一定发生变化，故D正确。

故选D。

2. 如图所示的曲线是某个质点在恒力作用下的一段运动轨迹。质点从M点出发经P点到达N点，已知弧长MP大于弧长PN，质点由M点运动到P点与从P点运动到N点的时间相等。下列说法中正确的是（　　）

A. 质点在曲线MN间的运动是变加速曲线运动

B. 质点从M到N过程中速度大小可能保持不变

C. 质点在这两段时间内的速度变化量一定相同

D. 质点在这两段时间内的速度变化量大小可能相等，方向可能不同

【答案】C

【解析】

【详解】A．质点在恒力作用下做曲线运动，可知质点在曲线MN间的运动是匀变速曲线运动，故A错误；

B． 质点从M点出发经P点到达N点，弧长MP大于弧长PN，根据速率公式

可知质点从M到N过程中速度大小变化，故B错误；

CD．质点的加速度不变，且由M点运动到P点与从P点运动到N点的时间相等，根据

可知质点在这两段时间内的速度变化量一定相同，故C正确，D错误。

故选C。

3. 质量为5kg的物体在光滑平面上运动，其分速度vx和vy随时间变化的图像如图所示。关于物体的运动，下列说法正确的是（　　）

A. 物体2s内的位移大小是100m

B. 物体4s时速度大小为50m/s

C. 物体的速度和加速度都先减小后增大

D. 物体所受合外力大小为20N

【答案】B

【解析】

【详解】A．物体2s内的水平位移大小为

物体2s内的竖直方向的位移大小为

物体2s内的位移大小是

故A错误；

B．根据图象可知

物体4s时竖直方向的速度为

物体4s时速度大小为

故B正确；

C．由图可知，物体水平方向分运动是匀速直线运动，竖直方向的运动是匀变速直线运动，竖直方向的速度先减小后反向增大，根据

可知物体的速度先减小后增大，物体的加速度不变，大小为

故C错误；

D．物体所受合外力大小为

故D错误。

故选B。

4. 假设在宇宙中存在这样三个天体A、B、C，它们在一条直线上，天体A离天体B的高度为某值时，天体A和天体B就会以相同的角速度共同绕天体C运转，且天体A和天体B绕天体C运动的轨道都是圆轨道，如图所示，以下说法正确的是（　　）

A. 天体A做圆周运动的速度小于天体B做圆周运动的速度

B. 天体A做圆周运动的加速度大于天体B做圆周运动的加速度

C. 天体B做圆周运动的向心力大于天体C对它的万有引力

D. 天体B做圆周运动的向心力等于天体C对它的万有引力

【答案】B

【解析】

【详解】A．天体A和天体B以相同的角速度共同绕天体C运转，根据

可知天体A做圆周运动的速度大于天体B做圆周运动的速度，故A错误；

B．根据

可知天体A做圆周运动的加速度大于天体B做圆周运动的加速度，故B正确；

CD．天体C对天体B的万有引力与天体A对天体B的万有引力的合力提供天体B做圆周运动的向心力，由于天体C对天体B的万有引力方向与天体A对天体B的万有引力方向相反，可知天体B做圆周运动的向心力小于天体C对它的万有引力，故CD错误。

故选B。

5. 中国首次火星探测任务“天问一号”已于2021年2月10日成功环绕火星。火星公转轨道半径是地球公转轨道半径的，火星的半径为地球半径的，火星的质量为地球质量的，火星探测器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动（探测器可视为火星的近地卫星），探测器绕火星运行周期为。已知火星和地球绕太阳公转的轨道都可近似为圆轨道，地球和火星可看作均匀球体，地球半径为，则（　　）

A. 地球的质量为

B. 火星的公转周期和地球的公转周期之比为

C. 火星表面的重力加速度为

D. 探测器环绕火星表面运行速度与环绕地球表面运行速度之比为

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据万有引力提供向心力

解得火星的质量为

地球的质量为

故A正确；

B．根据开普勒第三定律

解得火星的公转周期和地球的公转周期之比为

故B错误；

C．根据万有引力与重力的关系有

解得火星表面的重力加速度为

故C错误；

D．根据万有引力提供向心力

可得

探测器环绕火星表面运行速度与环绕地球表面运行速度之比为

故D错误。

故选A。

6. 距离北京冬奥会只有一年多的时间，我国跳台滑雪国家集训队比往年更早开始了新赛季的备战。如图所示，一位跳台滑雪运动员从平台末端a点以某一初速度水平滑出，在空中运动一段时间后落在斜坡b点，不计空气阻力，对运动员下列说法正确的是（　　）

A. 若增大初速度，则运动员落在斜坡上时速度方向与水平方向的夹角变大

B. 在相等的时间间隔内，重力势能的改变量总是相同的

C. 若初速度变成原来的2倍，则运动员落在斜坡上时的速度也变为原来的2倍

D. 在下落相等的高度的过程中，速度的改变量总是相同的

【答案】C

【解析】

【详解】A．设斜面的倾斜角为，运动员落在斜坡上时速度方向与水平方向的夹角为，速运动员落在斜坡上时有

运动员落在斜坡上时速度方向与水平方向的夹角的正切值为

可知运动员落在斜坡上时速度方向与水平方向的夹角与初速度无关，故若增大初速度，则运动员落在斜坡上时速度方向与水平方向的夹角不变，故A错误；

B．运动员在竖直方向做自由落体运动，在相等的时间间隔内，运动员竖直方向上的位移不相等，故重力势能的改变量不相同的，故B错误；

C．运动员落在斜坡上时速度大小为

可知若初速度变成原来的2倍，则运动员落在斜坡上时的速度也变为原来的2倍，故C正确；

D．运动员在竖直方向做自由落体运动，在下落相等的高度过程中，通过每段高度的时间不相等，根据

可知速度的改变量不相同的，故D错误。

故选C。

7. 如图所示为自行车的传动装置示意图，已知链轮的半径r1=10cm，飞轮的半径r2=5cm，后轮的半径r3=30cm，A、B、C（图中未画出）分别为链轮、飞轮和后轮边缘上的点。若脚蹬匀速转动一圈所需要的时间为1s，则在自行车匀速前进的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. A、B、C三点的向心加速度大小之比为1：2：12

B. A、B、C三点的线速度大小之比为2：1：6

C. 链轮、飞轮和后轮角速度大小之比为2：1：1

D. 自行车前进的速度大小约为1.2m/s

【答案】A

【解析】

【详解】C．飞轮和后轮边缘上点同轴转动有

链轮、飞轮通过链条连接有

根据

可得

故C错误；

A．向心加速度大小为

且

可得A、B、C三点的向心加速度大小之比为

故A正确；

B．线速度大小为

可得A、B、C三点的线速度大小之比为

故B错误；

D．脚蹬匀速转动一圈所需要的时间为1s，可得

根据角速度关系可得

自行车前进的速度大小约为

故D错误。

故选A。

8. 一位同学玩飞镖游戏，已知飞镖距圆盘为L对准圆盘上边缘的A点水平抛出，初速度为v0，飞镖抛出的同时，圆盘以垂直圆盘且过盘心O点的水平轴匀速转动。若飞镖恰好击中A点，下列说法正确的是（　　）

A. 从飞镖抛出到恰好击中A点，A点一定转动到最低点位置

B. 圆盘转动的角速度一定满足

C. 圆盘的半径为

D. 从飞镖抛出到恰好击中A点的时间为

【答案】AB

【解析】

【详解】A．飞镖抛出后做平抛运动，飞镖抛出到恰好击中A点，故A点一定转动到最低点位置，故A正确；

D．飞镖抛出后在水平方向做匀速直线运动，故从飞镖抛出到恰好击中A点的时间为

故D错误；

B．飞镖抛出到恰好击中A点，圆盘运动的角度应满足

故圆盘转动的角速度一定满足

故B正确；

C．飞镖抛出后在竖直方向做自由落体运动，有

解得圆盘的半径为

故C错误。

故选AB。

9. 如图所示，一只老鹰在水平面内盘旋做匀速圆周运动，质量为m，运动半径为R，角速度大小为ω，重力加速度为g。下列说法正确的有（　　）

A. 老鹰受重力、空气对它的作用力和向心力的作用

B. 老鹰受空气对它的作用力大小为

C. 老鹰线速度的大小为

D. 老鹰运动的周期为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．老鹰受到的重力与空气对它的作用力的合力提供老鹰做圆周运动的向心力，故A错误；

B．老鹰受空气对它的作用力大小为

故B正确；

C．老鹰线速度的大小为

故C正确；

D．老鹰运动的周期为

故D错误。

故选BC。

10. 2020年5月23日消息，巴西滑板少年圭·库里，在半管上完成了空中转体的壮举，创下新的世界纪录，滑板运动可以简化为如图所示的模型，半球形碗固定在水平面上，物块（可看做质点）以某一竖直向下的初速度从碗口左边缘向下滑，物块与碗壁间的动摩擦因数是变化的，因摩擦作用，物块下滑过程中速率不变，则（　　）

A. 物块下滑过程中所受合外力大小恒定方向始终指向圆心

B. 物块下滑的过程中所受摩擦力不变

C. 物块下滑的过程中加速度不变

D. 物块滑到最低点时对碗壁的压力大于物块的重力

【答案】AD

【解析】

【详解】A．根据受力分析可知物块下滑过程中所受合外力提供向心力，物体做匀速圆周运动，加速度大小不变，方向指向圆心，故物块下滑过程中所受合外力大小恒定方向始终指向圆心，故A正确；

B．根据受力分析可知

可知物块下滑的过程中，减小，所受摩擦力减小，故B错误；

C．物块下滑的过程中加速度大小不变，方向时刻改变，指向圆心，故加速度是变化的，故C错误；

D．物块滑到最低点时有

可知物块滑到最低点时对碗壁的压力大于物块的重力，故D正确。

故选AD。

11. 如图所示，质量为1kg的小物块，以初速度v0=11m/s从θ=53°的固定斜面底端先后两次滑上斜面，第一次对小物块施加一沿斜面向上的恒力F，第二次不施加力，图乙中的两条线段a、b分别表示施加力F和无F时小物块沿斜面向上运动的v-t图线，不考虑空气阻力，g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.5

B. 恒力F大小为21N

C. 有恒力F时，小物块在整个上升过程产生的热量较多

D. 有恒力F时，小物块在整个上升过程机械能的减少量少

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．无F时小物块沿斜面向上运动的加速度为

根据牛顿第二定律有

解得物块与斜面间的动摩擦因数为

故A正确；

B．施加F时小物块沿斜面向上运动的加速度为

根据牛顿第二定律有

解得恒力F大小为

故B错误；

C．图象的面积表示位移，由图可知施加F时小物块的位移较大，两过程摩擦力大小相等，故有恒力F时，小物块在整个上升过程产生的热量较多，故C正确；

D．施加F时小物块的位移大，故小物块上升的高度较大，故该过程小物块重力势能增加量较大，小物块上升过程中动能的减小量相等，故有恒力F时，小物块在整个上升过程机械能的减少量少，故D正确。

故选ACD。

12. 在倾角为30°的斜面上，某人用平行于斜面的力把原来静止于斜面上的质量为2kg的物体沿斜面向上拉了2m的距离，并使物体获得1m/s的速度，已知物体与斜面间的动摩擦因数为，g取10m/s2，则在这个过程中（　　）

A. 物体重力势能增加40J B. 摩擦力对物体做功20J

C. 物体机械能增加21J D. 合外力对物体做功1J

【答案】CD

【解析】

【详解】A．物体重力势能增加量为

故A错误；

B．摩擦力对物体做功为

故B错误；

C．物体动能增加量为

物体机械能增加量为

故C正确；

D．根据动能定理可知合外力对物体做功为

故D正确。

故选CD。

二、实验题（本题2小题，共16分）

13. 在“研究小球平抛运动”的实验中：

（1）如图甲所示在实验中，小球每次都从斜面上的同一高度下落，而放有复写纸和白纸的木板离水平桌面的高度依次调为h1、h2、h3，根据小球撞击木板时在白纸上留下的点迹，可得小球平抛时的水平位移分别为x1、x2、x3，则________。

A．若，，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动
 

B．若，，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动

C．若，，则能说明小球在竖直方向做自由落体运动

D．若，，则能说明小球在竖直方向做自由落体运动

（2）如图乙所示，在描绘平抛运动轨迹的实验中，下列说法正确的是______；

A．实验前必须将斜槽末端调节水平，挡板调节竖直

B．小球每次可以从斜槽上相同的位置以不同的速度滚下

C．要准确的描绘出平抛运动的轨迹，接球槽必须等间距的下移

D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些

E．为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来

（3）在做该实验时某同学只记录了物体运动的轨迹上的A、B、C三点，已知相邻两点的时间间隔相等，并以A点为坐标原点建立了直角坐标系，得到如图所示的图像，g取10m/s2。

①据图像求出相邻两点的时间间隔为______s；

②据图像求出物体平抛运动的初速度大小为______m/s；

③物体运动到B点时的速度大小为______m/s。（结果可含根号）

【答案】    ①. D    ②. AD##DA    ③. 0.1    ④. 2    ⑤.

【解析】

【详解】（1）[1] A．小球在竖直方向做自由落体运动，有

当

可得时间比为

根据

可知小球的水平速度不恒定，故小球在水平方向不是匀速直线运动，故A错误；

B．假设小球在水平方向做匀速直线运动，有

可得

小球在竖直方向做自由落体运动，根据

可得

故

假设不成立，故能说明小球在水平方向做匀速直线运动，故B错误；

CD．小球在水平方向做匀速直线运动，有

可得

假设小球在竖直方向做自由落体运动，根据

可得

故C错误，D正确。

故选D。

（2）[2] A．为使小球做平抛运动的初速度水平，实验前必须将斜槽末端调节水平，为使小球做平抛运动，挡板调节竖直，故A正确；

B．为使小球做平抛运动的初速度相同，小球每次可以从斜槽上相同的位置静止滚下，故B错误；

C．要准确的描绘出平抛运动的轨迹，接球槽不需要等间距的下移，故C错误；

D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，故D正确；

E．为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应舍弃误差较大的点，用一条曲线把点平滑地连接起来，故E错误。

故选AD。

（3）[3]根据动力学公式

解得相邻两点的时间间隔为

[4]物体平抛运动的初速度大小为

[5]运动到B点时的竖直方向的速度为

B点时的速度大小为

14. 某实验小组用图1所示的实验装置验证机械能守恒定律，现有的器材：带铁夹的铁架台、电火花打点计时器、电源、纸带、带铁夹的重锺、米尺、天平，回答下列问题：

（1）实验中得到一条点迹清晰的完整纸带如图2所示，纸带上的第一个点记为O，另选连续的三个点A、B、C进行测量，图中给出了这三个点到O点的距离hA、hB和hC的值，已知打点计时器的打点周期为0.02s，重物质量为1kg，当地重力加速度为g＝9.80m/s2。在打点计时器打O点至B点过程中，重物动能增加量＝_______J，重物重力势能减少量＝_______J（计算结果均保留3位有效数字）。

（2）关于该实验，下列说法中正确的是_________。

A．电磁打点计时器使用220V交流电

B．重物选用质量较大的大木球

C．实验时先接通电源等打点稳定后再释放纸带

D．实验中用v＝gt，计算重锤的速度

E．释放重物时，重物离打点计时器近些

F．若所选择的纸带前面一小段点迹不清晰，则不能验证机械能守恒定律

【答案】    ① 7.61    ②. 7.63    ③. CE##EC

【解析】

【详解】（1）[1]重物在B点的速度为

重物动能增加量

[2]重物重力势能减少量

（2）[3] A．电磁打点计时器使用8V交流电，故A错误；

B．为减小空气阻力的影响，重物选用体积小、质量较大的物体，故B错误；

C．为充分利用纸带，实验时先接通电源等打点稳定后再释放纸带，故C正确；

D．实验中不可以用计算重锤的速度，否则就认为加速度为重力加速度，重锤机械能守恒，故D错误；

E．为充分利用纸带，释放重物时，重物离打点计时器近些，故E正确；

F．实验中并非一定要选取速度为零的点，选取其他点迹清晰部分的纸带进行测量也能验证机械能守恒定律，故F错误。

故选CE。

三、计算题（本题3小题，共36分）

15. 将一个物体以10m/s的速度从20m的高度水平抛出（不计空气阻力，取g=10m/s2），试计算：

（1）落地时速度的大小和方向（用三角函数表示）；

（2）落地时位移的大小和方向（用三角函数表示）。

【答案】（1），；（2），

【解析】

【详解】（1）根据动力学公式

可得

落地时速度的大小

设速度与水平方向夹角为θ，有

（2）根据动力学公式

可得

物体水平位移为

物体落地时位移的大小

设位移与水平方向夹角为β，有

16. 如图是小型电动打夯机的结构示意图，电动机带动质量为m＝50 kg的重锤（重锤可视为质点）绕转轴O匀速运动，重锤转动半径为R＝0.5 m。电动机连同打夯机底座的质量为M＝25 kg，重锤和转轴O之间连接杆的质量可以忽略不计，重力加速度g取10 m/s2.。求：

(1)重锤转动的角速度为多大时，才能使重锤通过最高点时打夯机底座刚好离开地面？

(2)若重锤以上述的角速度转动，当打夯机的重锤通过最低位置时，打夯机对地面的压力为多大？

【答案】(1)rad/s；(2)1 500 N

【解析】

【详解】(1)当拉力大小等于电动机连同打夯机底座的重力时，才能使打夯机底座刚好离开地面

有

FT＝Mg

对重锤有

mg＋FT＝mω2R

解得

ω＝ ＝ rad/s

(2)在最低点，对重锤有

FT′－mg＝mω2R

则

FT′＝Mg＋2mg

对打夯机有

FN＝FT′＋Mg＝2（M＋m）g＝1500 N

由牛顿第三定律得

FN′＝FN＝1 500 N。

17. 如图甲所示，轻质弹簧原长为0.2m，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将质量的物体由静止释放，当弹簧压缩至最短时，弹簧长度为0.1m。现将该轻质弹簧水平放置，一端固定在点，另一端在A点与一质量为的物块接触但不连接，是长度为1m的水平光滑轨道，端与半径为的光滑竖直半圆轨道相切，如图乙所示。现用力缓慢推物块，将弹簧长度压缩至0.1m，然后由静止释放。重力加速度g=10m/s2。求：

（1）弹簧的劲度系数和弹簧压缩至0.1m时的弹性势能；

（2）物块经过点时对轨道的压力；

（3）若在段铺设某种材料，物块与这种材料之间的动摩擦因数为，使物块在上不脱离轨道，求的取值范围。

【答案】（1）160N/m，0.8J；（2）11N，竖直向上；（3）0.7≤μ≤0.8或0≤μ≤0.55

【解析】

【分析】

【详解】（1）由题意，物体M由静止释放到将弹簧压缩至最短的过程中，根据机械能守恒定律有

①

根据胡克定律作出弹簧弹力F与形变量x的关系图像，由图可知，图线与横轴所围的面积表示弹力所做功的绝对值，即

②

解得

   ③

（2）设物块m释放后所获得的速度大小为v0，根据机械能守恒定律有

   ④

设物块m到达D点时的速度大小为v1，根据动能定理有

⑤

设物块m在D点时所受轨道的压力大小为F，根据牛顿第二定律有

   ⑥

联立④⑤⑥并代入数据解得

F=11N   ⑦

根据牛顿第三定律可知物块经过点时对轨道的压力大小为

F′=F=11N   ⑧

方向竖直向上。

（3）第一种情况：物块m只在BC段圆弧运动且未脱离轨道。当物块m恰好可以运动到B点时，动摩擦因数μ有最大值μ1，对物块m从释放到运动到B点的过程，根据动能定理有

⑨

解得

   ⑩

当物块m恰好可以运动到C点（圆弧中点）时，动摩擦因数μ有最小值μ2，对物块m从释放到运动到C点的过程，根据动能定理有

⑪

解得

   ⑫

所以第一种情况下μ的取值范围是

0.7≤μ≤0.8   ⑬

第二种情况：物块m可以通过D点。当物块m恰好可以运动到D点时，动摩擦因数μ有最大值μ3。设物块m恰好运动到D点时的速度大小为v2，对物块m从释放到运动到D点的过程，根据动能定理有

⑭

在D点根据牛顿第二定律有

   ⑮

联立⑭⑮并代入数据解得

   ⑯

所以第二种情况下μ的取值范围是

0≤μ≤0.55   ⑰

综上所述可知，μ的取值范围是