河南省南阳市第一中学校2023-2024学年高二上学期开学考试物理试题

南阳一中2023年秋期高二年级假期质量评估

物理试题

一、单选题（本题共6小题，每小题4分，共24分）

1．小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，动能一直增加。如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力，下列四幅图可能正确的是（）

A． B．

C． D．

2．如图所示，圆锥摆甲、乙的摆长之比为，两摆球的质量相同，今使两摆球做顶角分别为、的圆锥摆运动，则（）

A．甲、乙两摆球的角速度之比为

B．甲、乙两圆锥摆的运动周期之比为

C．甲、乙两摆球的线速度之比为

D．甲、乙两摆球的向心加速度之比为

3．2019年12月27日，长征五号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，2000多秒后“实践二十号”卫星送入预定轨道。该星的发射过程要经过多次变轨方可到达同步轨道，在发射该地球同步卫星的过程中，卫星从圆轨道I的A点先变轨到椭圆轨道II，然后在B点变轨进入地球同步轨道III，则（）

A．若卫星在I、II、III轨道上运行的周期分别为、、，则

B．卫星在轨道II上过A点的速率比卫星在轨道II上过B点的速率小

C．卫星在B点通过减速实现由轨道II进入轨道III

D．该卫星的发射速度应大于且小于

4．如图所示，一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的O点，另一端系一小球。给小球一足够大的初速度，使小球在斜面上做圆周运动。在此过程中（）

A．小球的机械能守恒

B．重力对小球不做功

C．轻绳的张力对小球不做功

D．在任何一段时间内，小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少量

5．如图，真空中电荷量为和的两个点电荷分别位于M点与N点，形成一个以MN延长线上O点为球心，电势为零的等势面（取无穷处电势为零），P为MN连线上的一点，S为等势面与直线MN的交点，T为等势面上的一点，下列说法正确的是（）

A．P点电势低于S点电势

B．T点电场强度方向指向O点

C．除无穷远处外，MN直线上还存在两个电场强度为零的点

D．将正试探电荷从T点移到P点，静电力做正功

6．a、b、c是三个电荷量相同、质量不同的带电粒子，以相同的初速度由同一点垂直场强方向进入偏转电场，不计重力，轨迹如图所示，其中b恰好沿着极板边缘飞出电场。粒子a、b、c在电场中运动的过程中，下列说法正确的是（）

A．a、b运动的时间相同

B．a的质量最大，c的质量最小

C．速度的增量相比，a的最大，c的最小

D．动能的增量相比，c的最大，a和b的一样大

二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对得5分，选对但不全得3分，有错选或不选得0分）

7．关于电场，下列说法正确的是（）

A．电场是物质存在的一种形式

B．电场力一定对正电荷做正功

C．电场线是实际存在的线，反映电场强度的大小和方向

D．静电场的电场线总是与等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面

8．如图所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势线间的电势差相等，实线为一个带负电的质点仅在电场力作用下的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点。下列说法正确的是（）

A．质点在Q点时电势能比P点时大

B．质点在Q点时加速度方向与等势面a垂直

C．Q点的电场强度小于P点的电场强度

D．三个等势面中等势面a的电势最低

9．如图所示，在与纸面平行的匀强电场中有A、B、C三个点构成的直角三角形，，，D点为AC的中点。将电子从A点移动到B点，电场力对电子做的功为，再将电子从B点移动到C点，电子的电势能增加了2eV，已知，则（）

A．

B．

C．匀强电场的电场强度方向与AC边垂直

D．匀强电场的电场强度大小

10．如图所示，两板间距为d的平行板电容器与一电源连接，电键K闭合。电容器两板间有一质量为m，带电量为q的微粒静止不动。下列叙述中正确的是（）

A．微粒带的是正电

B．微粒带的是负电

C．将电键K断开，把电容器两极板距离增大，微粒将向下作加速运动

D．保持电键K闭合，把电容器两极板距离增大，微粒将向下作加速运动

三、填空题（每空2分，共12分）

11．小明利用图中的装置做“电容器充放电”的实验。

已知电源输出电压为15V，电阻箱接入电阻，电流表内阻可忽略不计，电容器选用电容较大的电解电容器。先将开关S与“1”端闭合，对电容器进行充电；稍后再将开关与“2”端闭合，并将此时记为时刻。电容器通过电阻箱R放电，每隔5s记录电流表的读数，电流表读数I随放电时间t变化的曲线如图4所示。

（1）该电容器的电容约为________F（结果保留1位有效数字）。

（2）若仅将电阻箱的电阻R调到，重新完成该实验操作，则电容器放电的图像与下图相比，不同点是________________________________（回答一条即可）。

12．某同学用图甲所示的实验装置探究线速度与角速度的关系并验证机械能守恒定律。先将两个完全相同的钢球P、Q固定在长为3L的轻质空心纸杆两端，然后在杆长处安装一个阻力非常小的固定转轴O。最后在两个钢球的球心处分别固定一个相同的挡光片，如图乙所示，保证挡光片所在平面和杆垂直。已知重力加速度为g。

实验步骤如下：

（1）该同学将杆抬至水平位置后由静止释放，当P转到最低点时，固定在钢球P、Q球心处的挡光片刚好同时通过光电门1、光电门2；（两个光电门规格相同，均安装在过O点的竖直轴上）

（2）若挡光片通过光电门1、光电门2的时间为和，根据该同学的设计，应为________；

（3）若要验证“机械能守恒定律”，该同学________（选填“需要”或者“不需要”）测量钢球的质量m；

（4）在误差允许范围内，关系式________成立，则可验证机械能守恒定律（关系式用g、L、d、、表示）；

（5）通过多次测量和计算，发现第（2）问的关系式均存在误差，其中一组典型数据为，。造成误差的主要原因可能是________。

A．空气阻力对钢球的影响 B．转轴处阻力的影响

C．钢球半径对线速度计算的影响 D．纸杆质量的影响

三、计算题（本题共3小题，共44分。解答应写出必要的文字说明，方程式何重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。）

13．（12分）如图所示，光滑绝缘的斜面倾角为，一带电量为的小物体质量为m，置于斜面上，当沿水平方向加一如图所示的匀强电场时，小物体恰好处于静止状态，从某时刻开始，电场强度突然减为原来的，重力加速度为g（，，）求：

（1）原来电场强度的大小；

（2）当电场强度减小后物体沿斜面下滑距离为L时的动能。

14．（14分）宇航员站在某质量分布均匀的星球表面上，沿水平方向以初速度从斜坡上P点抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡上另一点Q。已知斜坡的倾角为，该星球的半径为R，引力常量为G，球的体积公式为（r为球的半径），不考虑星球自转的影响。

（1）求该星球表面的重力加速度g；

（2）求该星球的密度；

（3）飞行器绕该星球以周期T做匀速圆周运动时，求飞行器距离星球表面的高度。

15．（18分）如图所示，一圆心为O、半径为R的光滑半圆弧轨道固定在竖直平面内，其下端与光滑水平面在Q点相切。在水平面上，质量为m的小物块A以某一速度向质量也为m的静止小物块B运动。A、B发生正碰后，B到达半圆弧轨道最高点时对轨道压力恰好为零，A沿半圆弧轨道运动到与O点等高的C点时速度为零。已知重力加速度大小为g，忽略空气阻力。

（1）求B从半圆弧轨道飞出后落到水平面的位置到Q点的距离；

（2）当A由C点沿半圆弧轨道下滑到D点时，OD与OQ夹角为，求此时A所受力对A做功的功率；

（3）求碰撞过程中A和B损失的总动能。

高二年级假期质量评估物理试题参考答案

一、单选题（本题共6小题，每小题4分，共24分）

1．D 2．D 3．A 4．C

5．B

【详解】A．在直线MN上，左边正电荷在M右侧电场强度水平向右，右边负电荷在直线MN上电场强度水平向右，根据电场的叠加可知MN间的电场强度水平向右，沿着电场线电势逐渐降低，可知P点电势高于等势面与MN交点处电势，则P点电势高于S点电势，故A错误；

C．由于正电荷的电荷量大于负电荷电荷量，可知在N左侧电场强度不可能为零，则N右侧，设MN距离为L，根据

可知除无穷远处外，直线MN电场强度为零的点只有一个，故C错误；

D．由A选项分析可知：T点电势低于P电势，则正电荷在T点的电势能低于在P电势的电势能，将正试探电荷从T点移到P点，电势能增大，静电力做负功，故D错误；

B．设等势圆的半径为R，AN距离为x，MN距离为L，如图所示

根据结合电势的叠加原理A、S满足

解得

由于电场强度方向垂直等势面，可知T点的场强方向必过等势面的圆心，O点电势

可知可知T点电场方向指向O点，故B正确。

故选B。

6．C

【详解】由题意可知，不计粒子的重力，则粒子在电场中做类平抛运动

A．带电粒子在水平方向上做匀速直线运动，初速度相同，b、c的水平位移相等，则b、c的运动时间相等，a的水平位移小于b的水平位移，则a的运动时间小于b的运动时间，故A错误；

B．带电粒子在竖直方向上做匀加速直线运动，a、b的竖直位移相等，a的时间小于b的时间，则a的加速度大于b的加速度，电荷所受电场力相等，则a的质量小于b的质量；b的竖直位移大于c的竖直位移，b、c的运动时间相等，则b的加速度大于c的加速度，b的质量小于c的质量，可知c的质量最大，a的质量最小，故B错误；

C．由结合，，可知三个粒子加速度关系为

粒子的速度变化量为

可知，a粒子的速度变化量最大，c粒子的速度变化量最小，故C正确；

D．根据动能定理知，a、b竖直位移相等，则a、b电场力做功相等，动能增量相等，c的竖直位移最小，电场力做功最小，则c的动能增量最小，故D错误。

故选C。

二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对得5分，选对但不全得3分，有错选或不选得0分）

7．AD

【详解】A．电场是存在于电荷周围的一种特殊媒介物质，A正确；

B．如果正电荷的速度方向与电场力的夹角大于，则电场力做负功，等于电场力不做功，小于电场力做正功，B错误；

C．电场线是为了形象地描绘电场而人为引入的一簇曲线，该曲线的疏密程度反映场强的大小，C错误；

D．静电场的电场线在空间上与等势面垂直，且沿电场线的方向电势降低，即由高等势面指向低等势面，D正确。

故选AD。

8．BC

【详解】A．由于质点所受合力，即电场力垂直于等势线且指向轨迹的内侧，即质点所受电场力方向垂直于等势线向下，质点由Q到P电场力做负功，电势能增大，即质点在Q点时电势能比P点时小，故A错误；

B．根据上述可知，质点在Q点时的电场力方向与等势线垂直，方向指向轨迹内侧，根据牛顿第二定律可知，质点在Q点时加速度方向与等势面a垂直，故B正确；

C．等差等势线分布的疏密程度能够间接反映电场的强弱，根据图像可知，Q点位置等势线分布比P点位置要稀疏一些，则Q点的电场强度小于P点的电场强度，故C正确。

D．根据上述质点所受电场力方向垂直于等势线向下，质点带负电，可知，电场线方向垂直于等势线整体向上，根据沿电场线电势降低，可知三个等势面中等势面a的电势最高，故D错误；故选BD。

9．AD

【详解】AB．电子从B点移动到C点，电子的电势能增加了2eV，即电场力对电子做的功为，

因此故

D点为AC的中点，且故故A正确，B错误；

C．由AB选项分析可得而

因此BD为等势线，由几何知识可得故匀强电场电场强度方向为沿AC方向，故C错误；

D．由几何知识得匀强电场的电场强度大小为故D正确。故选AD。

10．BD

【详解】AB．微粒受到的重力竖直向下，根据平衡条件可知微粒受到的电场力竖直向上，电容器中场强方向竖直向下，故可知微粒带负电，A错误，B正确；

C．将电键K断开，电容器带电量不变，根据公式，，

联立可得故当电容器带电量不变时，把电容器两极板距离增大，场强大小不变，微粒仍然受力平衡，静止不动，C错误；

D．保持电键K闭合，电容器极板间电压不变，把电容器两极板距离增大，根据公式可得场强变小，受到的电场力变小，故微粒所受合力竖直向下，将向下作加速运动，D正确。故选BD。

三、填空题（每空2分，共12分）

11．见解析

【详解】（1）[1]根据图像面积代表电量，格数约60个，每个格子代表电量

该电容器的电容约为

（2）[2]因为放电电阻变大，则电流减小，放电时间变长，但总电量不变，所以图像面积不变。

12．不需要C

【详解】（2）[1]由圆周运动规律又

解得

（3）[2]本实验验证机械能守恒定律时，由于钢球P、Q的质量相等，则验证机械能表达式中质量可以约掉，所以不需要测量钢球的质量。

（4）[4]当系统转动过程中满足机械能守恒定律，有

即

（5）[5]造成误差的主要原因可能是钢球半径对线速度计算的影响．故选C。

三、计算题（本题共3小题，共44分。解答应写出必要的文字说明，方程式何重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。）

13．（1）；（2）

【详解】（1）对小物块进行受力分析，由平衡条件得即

（2）当场强减半，小物体沿斜面下滑距离为L时，根据动能定理得

解得

14．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）小球做平抛运动过程中，水平方向有竖直方向有

由几何知识可得联立解得

（2）对于星球表面质量为的物体，有星球的体积

星球的密度解得

（3）根据万有引力提供向心力有

解得

15．（1）；（2）；（3）

【详解】解：（1）设B到半圆弧轨道最高点时速度为，由于B对轨道最高点的压力为零，则由牛顿第二定律得

B离开最高点后做平抛运动，则在竖直方向上有

在水平方向上有联立解得

（2）对A由C到D的过程，由机械能守恒定律得

由于对A做功的力只有重力，则A所受力对A做功的功率为解得

（3）设A、B碰后瞬间的速度分别为，，对B由Q到最高点的过程，由机械能守恒定律得解得对A由Q到C的过程，由机械能守恒定律得

解得设碰前瞬间A的速度为，对A、B碰撞的过程，由动量守恒定律得解得碰撞过程中A和B损失的总动能为

解得