江西省宜春市丰城拖船中学2023-2024学年高二上学期开学考试物理试题

2023-2024学年第一学期开学测试

高二物理试题

时间：90分钟   分值：100分

一、选择题 （共11题，每题4分，共44分，1-7单选，8-11多选。）

1．下列说法不符合史实或认识错误的是（    ）

A．物体所带的电荷量可以是任意的

B．英国科学家法拉第认为电荷的周围存在着电场

C．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的

D．处于静电平衡状态下的导体，其内部的电场强度处处为零

2．关于曲线运动及圆周运动，下列说法正确的是（　　）

A．做曲线运动的物体，速度和加速度都一定发生变化

B．分运动为两个匀变速直线运动，则合运动一定是曲线运动

C．做圆周运动的物体，速度一定变化，向心加速度大小可能不变

D．做圆周运动的物体，如果速度大小不变，则加速度大小为零

3．电场中有一点P，P点电场强度的方向向东，一个点电荷a通过P点，下面哪种情况说明a带负电（不计a受的重力作用）（　　）

A．通过P点时，a的位移向西 B．通过P点时，a的速度向西

C．通过P点时，a的加速度向西 D．以上都不对

4．有科幻作品提及太空电梯，设想中太空电梯可连接地球赤道上的固定基地与其正上方同步轨道上的空间站B，现升降舱A因出现故障被迫留在图示位置，下列说法正确的是（　　）

A．太空电梯上各点线速度大小均相同 B．升降舱A的角速度大于空间站B的角速度

C．升降舱A的周期等于空间站B的周期 D．若升降舱A突然脱离电梯，将做离心运动

5．如图所示是火星绕太阳公转的轨道示意图，由a到b和由c到d过程，火星与太阳连线扫过的面积均为S，则火星（　　）

A．由a到b过程速度先减小后增大

B．由c到d过程速度一直增大

C．由a到b所用的时间等于由c到d所用的时间

D．由a到b所用的时间大于由c到d所用的时间

6．如图所示，用一条绝缘细线悬挂一个带电小球，小球质量为，所带电荷量为，现加一水平方向的匀强电场，平衡时绝缘细线与竖直方向的夹角为，重力加速度为，则匀强电场的电场强度E大小为（　　）

A． B． C． D．

7．如图，圆心为O1的光滑半圆环固定于竖直面，轻弹簧上端固定在O1正上方的O2点，c是O1O2和圆环的交点；将系于弹簧下端且套在圆环上的小球从a点静止释放，此后小球在a、b间做往复运动。若小球在a点时弹簧被拉长，在c点时弹簧被压缩， 。则下列判断正确的是（　　）

A．小球在b点受到的合力为零

B．弹簧在a点的伸长量可能小于弹簧在c点的压缩量

C．弹簧处于原长时，小球的速度最大

D．在a、b之间，小球机械能最大的位置有两处

8．三颗人造地球卫星A、B、C绕地球作匀速圆周运动，如图所示，则对于三个卫星，正确的是（    ）

A．运行线速度关系为vA<vB<vC

B．运行周期关系为TA=TB=TC

C．向心加速度大小关系为aA>aB=aC

D．角速度大小关系为ωA>ωB=ωC

9．如图所示，光滑绝缘水平面上的A、B两点分别固定两个带等量异种电荷的点电荷M、N，O为的中点，为的垂直平分线，a、c为上关于O点对称的两点，b、d为上关于O点对称的两点。下列说法正确的是（    ）

A．b、d两点的电场强度相同

B．a、c两点的电场强度大小相等，方向相反

C．a、b两点的电场强度大小不相等，方向相同

D．将一点电荷由a点沿移动到c点，点电荷受到的库仑力先增大后减小

10．如图所示，水平转盘上沿半径方向放着用细线相连的物体A和B，细线刚好拉直，A和B质量都为m，它们位于圆心两侧，与圆心距离分别为r、，A、B与盘间的动摩擦因数相同。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘从静止开始缓慢加速到两物体恰要与圆盘发生相对滑动的过程中，下列说法正确的是（    ）

A．B与转盘的摩擦力先达到最大静摩擦力且之后保持不变

B．绳子的最大张力为

C．A与转盘的摩擦力一直增大

D．开始转动时两物块均由指向圆心的静摩擦力提供向心力

11．如图所示，质量为m的小球甲穿过一竖直固定的光滑杆拴在轻弹簧上，质量为的物体乙用轻绳跨过光滑的定滑轮与甲连接，开始用手托住乙，轻绳刚好伸直但无拉力，滑轮左侧绳竖直，右侧绳与水平方向夹角为，某时刻由静止释放乙（足够高），经过一段时间小球运动到Q点，两点的连线水平，，且小球在P、Q两点处时弹簧弹力的大小相等。已知重力加速度为g，，。则下列说法正确的是（    ）

A．弹簧的劲度系数为

B．物体乙重力的功率一直增大

C．物体乙下落时，小球甲和物体乙的机械能之和最大

D．小球甲运动到Q点的速度大小为

二、实验题（共18分）

12．某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间静电力的因素。图甲中，A是一个带正电的小球，系在绝缘丝线上带正电的小球B会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。

（1）他们分别进行了以下操作。

①把系在丝线上的带电小球B先后挂在如图甲中横杆上的等位置，小球B平衡后丝线偏离竖直方向的夹角依次减小，由此可得，两小球所带电量不变时，距离增大，两小球间静电力      。（填“增大”、“减小”或“不变”）

②使小球B处于同一位置，增大小球A所带的电荷量，小球B平衡时丝线偏离竖直方向的夹角增大，由此可得，两小球距离不变时，电荷量增大，两小球间静电力      。（填“增大”、“减小”或“不变”）

（2）以上实验采用的方法是      （填正确选项前的字母）。

A．等效替代法　　B．理想实验法　　C．控制变量法　　D．微小量放大法

（3）接着该组同学又进行了如下实验，如图乙所示，悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球B，在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球A，当A球到达悬点P的正下方并与B在同一水平线上，B处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为，若两次实验中A的电量分别为和，分别为30°和45°，则为         。

13．某实验小组的同学采用图甲所示的装置（实验中，小车碰到制动装置时，钩码未到达地面）来“探究恒力做功与动能改变的关系”。图乙是实验中得到的一条纸带，点O为纸带的起始点，A、B、C、D、E是纸带上的五个连续的计数点，相邻两个计数点间均有4个点未画出，用刻度尺测得五个点到O的距离如图乙所示。已知所用交变电源的频率为50Hz，则：（g取10m/s2）

（1）打B、D两点时小车的速度分别为vB=      m/s，vD=       m/s。（结果保留两位有效数字）

（2）若钩码的质量m=250g，小车的质量M=1kg，则从B至D的过程中，根据实验数据计算的合力对小车做的功W=        J，小车动能的变化ΔEk=          J。（结果保留两位有效数字）

（3）由实验数据，他们发现合外力做的功与小车动能的变化有一定的偏差，产生误差的原因可能是：                     。（至少说出一条）

三、计算题（共38分）

14．双星系统是宇宙中相对独立的系统，它由两颗彼此环绕的恒星构成。已知某双星系统的两颗天体的总质量为，这两颗天体间的距离为L，由于L远大于天体自身的半径，两天体都可看成质点。引力常量为G。求：

（1）双星系统的角速度大小。

（2）双星系统两天体的线速度大小之和。

15．如图所示，直角三角形ABC 的∠B 为直角，∠A=30°， 直角边BC 的长度为a。 分别在A、B两点固定两个点电荷，已知固定在A点的点电荷的电量为-Q（Q>0），   静电力常量为k， 测得C点的电场强度方向与AB平行，如图所示。求；

（1）A点电荷的电场在C点的电场强度大小；

 （2）B点电荷的电性和所带电荷量。

16．如图所示，长木板B放置在光滑水平面上，滑块A在长木板B的左端，木板右端距固定平台距离s=0.6m，木板上表面与光滑平台等高，平台上固定半径R=0.30m的光滑半圆轨道CD，轨道末端与平台相切。滑块与木板上表面间的动摩擦因数μ=0.4，滑块质量m=0.4kg，木板质量M=0.1kg，某时刻，滑块获得一个向右的初速度v0=5m/s，不计空气阻力，重力加速度g取10.0m/s2.求：

（1）滑块刚开始滑动时，滑块和木板的加速度大小；

（2）若木板与平台碰撞前滑块没有滑离木板，木板与平台碰撞前的速度多大；

（3）若木板与平台碰撞瞬间即与平台粘合在一起，要使滑块能到达半圆轨道的最高点，木板的长度范围是多少。

1．A

A．物体所带的电荷量不是任意的，只能是元电荷的整数倍，故A错误，满足题意要求；

B．英国科学家法拉第认为电荷的周围存在着电场，故B正确，不满足题意要求；

C．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的，故C正确，不满足题意要求；

D．处于静电平衡状态下的导体，其内部的电场强度处处为零，故D正确，不满足题意要求。

故选A。

2．C

A．曲线运动的速度一定发生变化，但平抛运动的加速度保持不变，A错误；

B．初速度为零的两个匀加速直线运动，合运动也是匀加速直线运动，B错误；

CD．速度大小不变的圆周运动叫做匀速圆周运动，向心加速度大小保持不变，C正确，D错误。

故选C。

3．C

AB．电荷的速度方向、位移方向与所受的电场力都没有直接关系，从而不能确定电荷的电性，故AB错误；

CD．通过P点时，a的加速度向西，根据牛顿第二定律可知a电荷所受的电场力向西，与电场强度方向相反，则说明a带负电，故C正确，D错误。

故选C。

4．C

AB．根据题意可知，太空电梯上各点角速度大小均相同，根据

可知，升降舱A的角速度等于空间站B的角速度，线速度大小不相同，故AB错误；

C．根据

可知，升降舱A的周期等于空间站B的周期，故C正确；

D．根据

可知，升降舱A所在位置的卫星角速度大于现在升降舱A的角速度，所以升降舱A突然脱离电梯，万有引力大于所需向心力，将做近心运动，故D错误。

故选C。

5．C

AB．设火星在近日点的线速度为，距离太阳的距离为，远日点的线速度为，距离太阳的距离为，根据开普勒第二定律，设在极短时间内，则有

可知

即近日点的线速度大于远日点的线速度，结合开普勒第二定律可知，火星从近日点向远日点运动的过程中，线速度在逐渐减小，从远日点向近日点运动的过程中，线速度逐渐增大，因此可知，火星由a到b过程速度先增大后减小，由c到d过程速度减小，故AB错误；

CD．根据开普勒第二定律，行星与中心天体的连线在相同时间内扫过的面积相等，而根据题意，由a到b和由c到d过程，火星与太阳连线扫过的面积均为S，则可知由a到b所用的时间等于由c到d所用的时间，故C正确，D错误。

故选C。

6．C

对带电小球受力分析，有

代入数值解得

故选C。

7．D

A．套在圆环上的小球从a点静止释放，此后小球在a、b间做往复运动，表明小球在a点的合力不等于零，合力的方向沿着a点的切线向上；因为系统的机械能守恒，a点和b点关于O1O2对称，所以小球在b点受到的合力不等于零，合力的方向b点的切线向上，A错误；

B．小球从a点到c点运动的过程中，小球在a点时动能最小等于零，小球在a点时位置最低，小球在a点时的重力势能最小，那么，小球在a点时的机械能最小；又因为小球和弹簧组成的系统机械能守恒，所以小球在a点时，弹簧的弹性势能最大，那么，小球在a点时弹簧的形变量最大，所以弹簧在a点的伸长量一定大于弹簧在c点的压缩量，B错误；

C．小球受到重力、弹簧的拉力、圆环的支持力，这三个力的合力为零时，小球的速度最大，此时弹簧处于伸长状态，C错误；

D．因为系统的机械能守恒，所以弹簧处于原长时，小球的机械能最大；在a、b之间，弹簧处于原长的位置有两处，一处位于a、c之间，另一处位于c、b之间，这两点关于O1O2对称，D正确。

故选D。

8．CD

根据

可得

因

rA<rB=rC

可得

vA>vB=vC

TA<TB=TC

aA>aB=aC

ωA>ωB=ωC

故选CD。

9．AC

A．根据等量异种点电荷产生的电场的性质可知，在两电荷连线的中垂线上，且关于两点电荷连线中点对称位置的电场强度大小相等，方向平行于两点电荷连线并指向负电荷所在一侧，即对称两点的电场强度相同，而b、d两点在两点电荷连线的中垂线上，且关于两点电荷连线中点对称，因此b、d两点的电场强度相同，故A正确；

B．根据等量异种点电荷产生的电场的性质可知，在两点电荷连线上关于中点对称的两点处的场强大小相等，且方向均沿着连线指向负电荷，而a、c两点在两点电荷连线上，关于中点对称，因此a、c两点的电场强度大小相等，方向相同，故B错误；

C．根据等量异种点电荷产生的电场的性质可知，两点电荷连线中点处的场强最小，而在其连线的中垂线上，中点处的场强最大，因此可知a点的场强大于b点的场强，而根据以上分析可知，a、b两点的电场强度的方向相同，故C正确；

D．等量异种点电荷连线上中点处的场强最小，因此，当将一点电荷由a点沿移动到c点的过程中，点电荷受到的库仑力先减小后增大，故D错误。

故选AC。

10．AD

AC．物体在随转盘在转动过程中，摩擦力提供向心力，有

可得

当摩擦力达到最大时有

显然，离圆心越远，相对于转盘不发生滑动的角速度越小，则可知物体B与转盘的摩擦力先达到最大静摩擦力，之后将保持不变，继续增大转盘的转速，物体A、B之间的绳子上将出现拉力，设拉力为,之后有对物体B有

对物体A有

随着转速的继续增大，物体A所受静摩擦力将逐渐减小为零，继而反向增大（背离圆心），此时对于物体A有

直至物体A所受静摩擦力达到最大值，之后若继续增大转速，A、B将相对于转盘发生滑动，故A正确，C错误；

B．当A、B将要相对于转盘开始滑动时绳子上的张力最大，对A、B分别由牛顿第二定律得

，

联立解得

故B错误；

D．开始转动时两物块均由指向圆心的静摩擦力提供向心力，故D正确。

故选AD。

11．AC

A．设弹簧的劲度系数为，根据题意，小球在P、Q两点处时弹簧弹力的大小相等，可知小球在P处时弹簧处于压缩状态，在Q处时弹簧处于拉升状态，而根据几何关系可得

解得

由此可知压缩量等于伸长量，为，则在小球位于P处时的初始状态，根据胡克定律可得

解得

故A正确；

B．物体乙与小球甲为绳子相连的连接体，当小球甲运动到Q点时，绳子的速度减为零，即物体乙的速度减为零，因此可知，物体乙在小球甲从P点运动到Q点的过程中必定经历了先加速再减速的运动过程，因此可知物体乙的速度先增加后减小，从而可知物体乙重力的功率先增加后减小，故B错误；

C．在弹簧恢复原长的过程中，弹力对物体甲和物体乙组成的系统做正功，该系统机械能增加，当弹簧恢复原长之后要被拉伸，弹簧的弹力将开始对该系统做负功，因此可知，小球甲和物体乙组成的系统在弹簧恢复原长时机械能最大，此时小球甲上升了，根据几何关系可知，此时物体乙下降的距离为

故C正确；

D．由于小球在P、Q两点处时弹簧的弹力大小相等，对于小球甲、物块乙以及弹簧组成的系统而言，弹簧弹力先对该系统做正功，后做负功，且所做功的代数和为零，而当小球甲运动到Q点时，绳子的速度减为零，即物块乙的速度减为零，因此对该系统，由动能定理可得

解得

故D错误。

故选AC。

12．（1）减小     增大     （2）C     （3）

13．（1）0.60     1.0     （2）0.40     0.32     （3）未完全平衡摩擦力

14．（1）；（2）

（1）设两颗天体的轨道半径分别是、，由万有引力提供向心力得

又

联立可得

解得

（2）由线速度与角速度的关系

可得

解得双星系统两天体的线速度大小之和为

15．（1）；（2）

（1）设AC长度为L，根据几何关系有

则A点电荷在C点的电场强度大小为

（2）由C点的电场强度方向可知B点的电荷带正电，B点电荷在C点的电场强度大小为

解得

16．（1），；（2）4m/s；（3）

（1）对滑块A，由牛顿第二定律有

对木板B，由牛顿第二定律有

解得

（2）假设木板与平台碰撞前已经与滑块共速，设经时间t1两者共速，有

解得

此时木板的位移

＜s=0.6m

故假设成立，木板与平台碰撞前的速度为

（3）在时间t1滑块A运动的位移为

此时物块A相对木板B滑动的位移为

滑块恰能到达半圆轨道的最高点，由牛顿第二定律有

解得

从木板与平台碰撞后，设滑块在木板上滑动的距离为x3，滑块从木板与平台碰后至运动在圆轨道的最高点的过程中，由动能定理有

解得

木板的长度最长为

为满足题意，木板的长度范围为