2024乐山沫若中学高二上学期开学考试物理试题含解析

乐山沫若中学2023年秋季高二入学考试物理试题

本试卷共2页，16小题，满分100分。考试用时75分钟。

第I卷（选择题44分）

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 若已知物体运动的初速度v0的方向及它受到的恒定的合外力F的方向，图a，b，c，d表示物体运动的轨迹，其中正确的是（　　）

A.    B.  

C.    D.  

【答案】B

【解析】

【详解】ABD．物体的运动轨迹向合外力F方向偏转，且介于F与v0的方向之间，故AD错误，B正确；

C．合外力F与初速度v0不共线，物体一定做曲线运动，故C错误。

故选B。

2. 如图所示，一条小船位于200 m宽的河正中A点处，从这里向下游处有一危险区，当时水流速度为5 m/s。小船以最小船速行驶恰好能避开危险区沿直线到达河岸，则（　　）

A.

B.

C. 小船船头方向与上游河岸夹角为

D. 小船船头方向与上游河岸夹角为

【答案】D

【解析】

【详解】CD．小船以最小船速行驶恰好能避开危险区沿直线到达河岸，设小船合速度与水流速度的夹角为，如图

即有

解得

小船船头方向与上游河岸夹角为

故D正确，C错误；

AB．由

解得小船的最小速度大小

故AB错误。

故选D。

3. 小彤同学体验糕点制作“裱花”环节，如图示意，她在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径20cm的蛋糕，在蛋糕边缘上“点”一滴奶油，在奶油与圆心连线上距离圆心5cm处放上樱桃装饰。下列说法正确的是（　　）

A. 所点奶油与所放樱桃的角速度之比为 2：1

B. 所点奶油与所放樱桃的线速度之比为 4：1

C. 所点奶油与所放樱桃做圆周运动的周期之比为1：1

D. 所点奶油与所放樱桃的向心加速度之比为 4：1

【答案】C

【解析】

【详解】A．同一圆盘上各点角速度相同，即所点奶油与所放樱桃的角速度之比为1：1，A错误；

B．据可知，所点奶油与所放樱桃的线速度之比等于半径比，即2：1，B错误；

C．据

可知，所点奶油与所放樱桃做圆周运动的周期之比为1：1， C正确；

D．据

可知，向心加速度与半径成正比，即所点奶油与所放樱桃的向心加速度之比为 2：1，D错误。

故选C。

4. 天文单位是天文学中计量天体之间距离的一种单位，其数值取地球和太阳之间的平均距离。已知哈雷彗星近日距离大约为5.2个天文单位，其周期为76年，只考虑太阳对其引力，而忽略其它星体对其影响，则其远日距离约为（　　）

A 3个天文单位 B. 30个天文单位

C. 35个天文单位 D. 42个天文单位

【答案】B

【解析】

【详解】设地球与太阳之间的距离为R，即一个天文单位，则彗星近日点距离太阳约5.2R，设远日点距离为r，根据开普勒第三定律，对于地球和彗星有

其中

代入解得

即30个天文单位。

故选B。

5. 如图所示，两位同学穿旱冰鞋，面对面站立不动，互推后向相反的方向运动，不计摩擦阻力，下列判断正确的是（　　）

A. 互推后两同学总动量增加 B. 互推后两同学动量相等

C. 分离时质量大的同学的速度小一些 D. 互推过程中机械能守恒

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】AB．在冰面上，不计摩擦阻力，两人组成的系统动量守恒，原来静止，故总动量为零，相互推后，两人的动量等大、反向，AB错误；

C．由可知，分离时质量大的同学的速度小一些，C正确；

D．互推过程中两人速度均增大，故机械能增大，D错误。

故选C。

6. 如图所示，用不可伸长的轻绳一端拴着一个小金属球，另一端固定于点，在点正下方有一颗钉子，把轻绳沿水平方向拉直，无初速度释放后，当轻绳碰到钉子的瞬间，下列说法中错误的是（　　）

A. 小球的角速度突然增大

B. 小球的线速度突然增大

C. 小球的向心加速度突然增大

D. 小球的向心力突然增大

【答案】B

【解析】

【详解】B．轻绳碰到钉子的瞬间，小球的线速度不发生改变，B错误；

A．当轻绳碰到钉子的瞬间，小球做圆周运动的半径减小，由

可知，小球的角速度增大，A正确；

C．由

可知，半径减小，小球的向心加速度增大，C正确；

D．由

可知小球的向心力增大，D正确；

此题选择错误的选项，故选B。

7. 如图所示，由电动机带动着倾角的足够长的传送带以速率顺时针匀速转动。一质量的小滑块以平行于传送带向下的速率滑上传送带，已知小滑块与传送带间的动摩擦因数，取，，，则小滑块从接触传送带到与传送带相对静止的时间内（　　）

A. 小滑块的加速度大小为

B. 小滑块的重力势能增加了

C. 小滑块与传送带因摩擦产生的内能为

D. 电动机多消耗的电能为

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据题意，对小滑块受力分析，沿传送带方向上，由牛顿第二定律有

解得

故A正确；

B．以平行斜面向上为正，根据速度时间关系公式可得，运动到共速的时间为

则小滑块沿传送带的位移为

则小滑块的重力势能增加了

故B错误；

C．根据题意，由公式可得，传送带运动的位移为

则小滑块与传送带因摩擦产生的内能为

故C错误；

D．根据题意，由能量守恒定律可知，多消耗的电能等于系统增加的机械能和内能之和，则有

故D错误。

故选A。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，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，有选错的得0分。

8. 质量为2kg的质点在xOy平面上做曲线运动，在x方向的速度—时间图像和y方向的位移—时间图像如图所示，下列说法中正确的是（   ）

A. 质点的初速度为3m/s

B. 质点做匀变速曲线运动

C. 2s末质点速度大小为6m/s

D. 2s内质点的位移大小约为12m

【答案】BD

【解析】

【详解】A．根据题查可知，质点在x轴方向做匀加速直线运动，在y轴方向做匀速直线运动，y—t图像的斜率代表速度，故质点的初速度为

故A错误；

B．加速度

故F = 3N，因为合力的方向与初速度方向不共线，所以质点做匀变速曲线运动，故B正确；

C．2s末质点速度大小为

故C错误；

D．x轴方向位移为

2s内质点的位移大小约为

故D正确。

故选BD。

9. 质点做匀速圆周运动，所受向心力F与半径R的关系图线如图所示，关于a、b、c、d四条图线的描述可能正确的是（　　）

A. a表示速度一定时，F与R的关系 B. b表示速度一定时，F与R的关系

C. c表示角速度一定时，F与R的关系 D. d表示角速度一定时，F与R的关系

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．由向心力公式可知，速度一定时，F与R成反比的关系，因此a表示速度一定时，F与R的关系，A正确，B错误；

CD．由向心力公式可知，角速度一定时，F与R成正比的关系，因此c表示角速度一定时，F与R的关系，C正确，D错误。

故选AC

10. 理论上已经证明：质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。现假设地球是一半径为R、质量分布均匀的实心球体，O为球心，以O为原点建立坐标轴Ox，如图所示。一个质量一定的小物体（假设它能够在地球内部移动）在x轴上各位置受到的重力大小用F表示，则如图所示的四个F随x的变化关系图错误的是（    ）

A.  B.

C.  D.

【答案】BCD

【解析】

【详解】设地球的密度为ρ，当x≥R时，物体所受的重力为

当x≤R时，可将地球“分割”为两部分，一部分是厚度为（R-x）的球壳，一部分是半径为x的球体，由题目信息可知，物体所受的重力为

对比可知，A选项的图正确，不符合题意。

故选BCD。

11. 如图所示为我国著名田径运动员巩立姣铅球比赛时的情景，若比赛时巩立姣将质量为的铅球以的动能推出，推出时速度方向与水平方向成角，抛出点离地面的高度为，不计空气阻力，重力加速度取，以地面为重力势能零势能面，下列说法正确的是（　　）

A. 铅球运动到最高点时动能为

B. 铅球运动到最高点时机械能为

C. 铅球运动到地面时的动能为

D. 铅球落地前一瞬间重力的瞬时功率为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．设铅球被抛出时的速度大小为，则

解得

在最高点的速度大小为

则在最高点时铅球的动能

故A错误；

B．铅球运动到最高点时机械能大小为

故B正确；

C．根据机械能守恒定律可知，落地时的动能为，故C错误；

D．设铅球运动到地面时速度大小为，则

解得

落地时沿竖直方向的分速度

因此铅球落地前一瞬间重力的瞬时功率为

故D正确。

故选BD。

第II卷（非选择题56分）

三、实验题

12. 某次实验中用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示，拍摄时，光源的频闪频率为，a球从A点水平抛出的同时，b球从与A点等高的B点开始无初速度下落，背景小方格为相同的正方形，重力加速度g取，不计空气阻力。

（1）比较a、b两小球的运动轨迹能确定平抛运动在竖直方向的运动是________________（填标号）。

A．自由落体运动     B．匀速直线运动

（2）照相机拍摄相邻两张照片的时间间隔为________________s，并结合照片可知背景小方格的边长为________________m．

【答案】    ①. A    ②. 0.1    ③. 0.05

【解析】

【详解】（1）[1]由于a、b两小球同时开始运动，且相同时刻处于同一高度，因此平抛运动在竖直方向的运动是自由落体运动。

故选A。

（2）[2]由于光源的频闪频率为，因此照相机拍摄相邻两张照片的时间间隔为

根据

可得背景小方格的边长为。

13. 用如图所示装置验证机械能守恒定律，装有遮光条的滑块放置在气垫导轨上的A位置，细线绕过固定在导轨右端的定滑轮，一端与滑块连接、另一端悬吊钩码。测出遮光条的宽度d，滑块与遮光条的总质量M，A到光电门中心距离x。调节气垫导轨水平，由静止释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t。将遮光条通过光电门的平均速度看作滑块中心到达光电门中心点时的瞬时速度。已知钩码的质量为m，当地重力加速度为g。

（1）滑块从A处到达光电门中心处时，m和M组成系统动能增加量可表示为______，系统的重力势能减少量可表示为______，在误差允许的范围内，若，则可认为系统的机械能守恒：（用题中字母表示）

（2）某同学实验时，保持光电门的位置不变，改变滑块的位置A，测出多组对应的x与t的数值，经过计算发现系统动能的增加量大于钩码重力势能的减少量，其原因可能是______。

A．钩码质量太大

B．气垫导轨未完全调水平，左端高于右端

C．系统受到空气阻力

D．气垫导轨未完全调水平，左端低于右端

（3）某同学为了减小误差，通过调整A的位置来改变x，测出对应的通过光电门的时间t得到若干组（x、t）后，在坐标纸上描点，拟合出直线，则他描绘的是______图像。

A．    B．    C．    D．

（4）某同学实验时，气泵不能工作，他想到用使轨道倾斜方法来平衡摩擦力，如果已经平衡了摩擦力，______（填“能”或“不能”）用此装置验证统机械能守恒。

【答案】    ①.     ②.     ③. B    ④. C    ⑤. 不能

【解析】

【详解】（1）[1]到达光电门的速度为

则

[2] 系统的重力势能减少量可表示为

（2）[3]A．钩码质量大小对实验不产生影响，故A错误；

C．若存在空气阻力，则会略大于，故C错误；

BD．若气垫导轨左端的滑轮调节过高，使得拉动滑块的绳子与气垫之间存在夹角，不考虑其它影响，滑块自A点由静止释放，则滑块在运动过程中，由速度关联可知钩码下滑的速度为

其中角度为细线和水平气垫导轨的夹角，故此时机械能守恒应写成

故重力势能的减少量小于动能的增加量，故B正确，D错误。

故选B。

（3）[4]根据

可得

整理得

故描绘是图像。

故选C。

（4）[5]已经平衡了摩擦力，对整个系统，该装置不能验证统机械能守恒，因为由摩擦力做功，没有满足只有重力做功，故机械能不守恒。

四、解答题（本答题共3个小题，14题12分，15题14分，16题18分，共44分）

14. 最近几十年，人们对探测火星十分感兴趣，先后曾发射过许多探测器。称为“火星探路者”的火星探测器曾于1997年登上火星。2004年，又有“勇气”号和“机遇”号探测器登上火星。已知地球质量约是火星质量的9.3倍，地球直径约是火星直径的1.9倍。探测器在地球表面和火星表面所受引力大小的比值是多少？

【答案】2.6

【解析】

【分析】

【详解】设探测器的质量为m，根据万有引力定律，它在地面和火星表面分别受到地球和火星的引力大小为

和

所以

即探测器在地球表面受到的引力大小是在火星表面所受到的2.6倍。

15. 在平直路面上运动的汽车的额定功率为60kW，若其总质量为，在水平路面上所受的阻力为。

（1）求汽车所能达到的最大速度；

（2）若汽车以额定功率启动，则汽车车速时其加速度为多大？

（3）若汽车以的加速度由静止开始做匀加速运动，则这一过程能维持多长时间？

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）当汽车以额定功率行驶，且牵引力等于阻力时，汽车的速度达到最大，则有

解得

（2）若汽车以额定功率启动，则汽车车速时，牵引力大小为

根据牛顿第二定律可得

解得加速度大小为

（3）若汽车以的加速度由静止开始做匀加速运动，根据牛顿第二定律可得

解得牵引力大小为

当功率达到额定功率时，汽车的速度大小为

这一过程能维持的时间为

16. 如图，竖直平面内的轨道由高为4R、倾角为的粗糙直轨道AB和半径为R的圆光滑轨道BC组成。在C正上方有一离地高度为2R的匀速旋转平台，沿平台直径方向开有两个到轴心距离相等的小孔P、Q，旋转时两孔均能到达C点正上方。一质量为m的小滑块从A点由静止出发，在沿AB向下的恒力F作用下以加速度（g为重力加速度）沿AB向下运动，至B点时撤去F。已知滑块与AB间的动摩擦因数，不计滑块在B处的机械能损失。滑块沿轨道通过C点，恰从P孔第一次向上穿过平台又从P孔落下，返回轨道运动至AB轨道上D点后再次沿轨道通过C点，求：

（1）求F的大小，判断滑块在AB上运动机械能是否守恒，并说明理由。

（2）小球第一次从P孔穿过时的速度

（3）平台转动的角速度大小；

（4）D点的高度h。

【答案】（1），机械能守恒，理由见解析；（2）；（3）（n=1，2，3）；（4）

【解析】

【详解】（1）小滑块在F作用下滑时，根据牛顿第二定律有

解得

根据上面分析易知F和滑块所受滑动摩擦力大小相等，所以这两个力做功的代数和为零，因此滑块在AB上运动时机械能守恒。

（2）对滑块从A到P的过程根据机械能守恒定律有

解得

（3）由题意可知滑块第一次在旋转平台上方运动的时间为

（n=1，2，3）

解得

（n=1，2，3）

（4）根据能量守恒

解得