内蒙古自治区通辽市第一中学2024-2025学年高二上学期开学考试物理试题（原卷版+解析版）

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注意事项：
1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号涂写在答题卡上。本试卷满分100分，考试时间75分钟。
2、做选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3、回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题5分，共35分。每小题只有一项是符合题目要求。
1. 如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的半径不一样，它们的边缘有三个点A、B、C。在自行车行驶过程中，下列说法中错误的是（ ）
A. A、B两点的线速度大小跟它们的半径成正比
B. A、B两点的角速度大小跟它们的半径成反比
C. B、C两点的线速度大小跟它们的半径成正比
D. B、C两点的向心加速度大小跟它们的半径成正比
【答案】A
【解析】
【详解】A．大齿轮与小齿轮是同缘传动，边缘点线速度大小相等，则A、B两点线速度大小相等，故A错误，满足题意要求；
B．由于A、B两点的线速度大小相等，根据可知，A、B两点的角速度大小跟它们的半径成反比，故B正确，不满足题意要求；
C．B、C两点是同轴转动，所以角速度相等，由公式可知，B、C两点的线速度大小跟它们的半径成正比，故C正确，不满足题意要求；
D．B、C两点是同轴转动，所以角速度相等，由公式可知，B、C两点的向心加速度大小跟它们的半径成正比，故D正确，不满足题意要求。
故选A。
2. 如图所示，汽车通过凹形路面的最低点时 （ ）
A. 汽车对路面的压力等于汽车的重力
B. 汽车对路面的压力小于路面对汽车的支持力
C. 汽车所需的向心力等于路面对汽车的支持力
D. 为了防止爆胎，汽车应低速驶过
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．设路面对汽车的支持力为N，在最低点，根据牛顿第二定律有
N-mg=m
所以
N>mg
根据牛顿第三定律知，汽车对路面压力等于路面对汽车的支持力，所以汽车对路面的压力大于汽车的重力，故ABC错误；
D．为了防止爆胎，应使路面对汽车的支持力N小一些，由
N=m+mg
可知应该减小车速，故D正确。
故选D。
3. 如图所示，AB为圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是R。一质量为m的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都为，当它由轨道顶端A从静止下滑时，恰好运动到C处停止运动，那么摩擦力在AB段对物体做的功为（ ）
A. B.
C. mgRD.
【答案】D
【解析】
【详解】物体从A到C过程中，由动能定理得
解得
故选D。
4. 一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上，其正上方A位置有一只小球，小球从静止开始下落，在B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零。下列关于小球下落阶段的说法中，正确的是（ ）
A. 在B位置，小球动能最大
B. 从A→D位置，小球机械能守恒
C. 从A→D位置，小球重力势能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量
D. 从A→C位置，小球重力势能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量
【答案】D
【解析】
【详解】A．小球从A到B做自由落体运动，从B到C过程，由于弹簧弹力小于小球重力，小球做加速度减小的加速运动，在C位置小球所受弹力大小等于重力，此时小球加速度为零，小球的速度最大，动能最大，故A错误；
B．小球从A→D位置，由于弹力对小球做负功，所以小球的机械能不守恒，故B错误；
C．小球从A→D位置，由于小球在A、D两位置的动能均为零，根据系统机械能守恒可知，从A→D位置，小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量，故C错误；
D．根据系统机械能守恒可知，从A→C位置小球重力势能的减少量等于小球动能与弹簧弹性势能的增加量之和，即小球重力势能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量，故D正确。
故选D。
5. 如图所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧，BC水平，其长度d=0.50 m，盆边缘的高度为h=0.30 m。在A处放一个质量为m的小物块并让其由静止下滑。已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为μ=0.10。小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停止的地点到B的距离为（ ）
A. 0.50 mB. 0.25 mC. 0.10 mD. 0
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】小物块从A点出发到最后停下来，设小物块在BC面上运动的总路程为s，小物块在盆底BC面上所受的滑动摩擦力大小不变，整个过程由动能定理有
mgh−μmgs=0
所以小物块在BC面上运动的总路程为
s=
因d=0.50 m，s=6d，所以小物块在BC面上来回运动共6次，刚好3个来回，所以最终停在B点，即距离B点为0 m，ABC错误，D正确。
故选D。
6. 四个完全相同的小球A、B、C、D均在水平面内做圆锥摆运动。如图甲所示，小球A、B在同一水平面内做圆锥摆运动（连接B球的绳较长）；如图乙所示，小球C、D在不同水平面内做圆锥摆运动，但是连接C、D的绳与竖直方向之间的夹角相等（连接D球的绳较长），则下列说法错误的是（ ）
A. 小球A、B角速度相等
B. 小球A、B线速度大小相等
C. 小球C、D所需的向心加速度大小相等
D. 小球D受到绳的拉力与小球C受到绳的拉力大小相等
【答案】B
【解析】
【详解】AB．对题图甲中A、B分析，设绳与竖直方向的夹角为，绳长为l，小球的质量为m，小球A、B到悬点O的竖直距离为h，则
解得
所以小球A、B的角速度相等，线速度大小不相等，故A正确，不符合题意；B错误，符合题意；
CD．对题图乙中C、D分析，设绳与竖直方向的夹角为，小球的质量为m，绳上拉力为FT，则有
，
得
，
所以小球C、D所需的向心加速度大小相等，小球C、D受到绳的拉力大小也相等，故CD正确，不符合题意。
故选B。
7. 如图（b）所示，一质量的物体静置在粗糙的水平地面上，物体与地而的摩擦因数，从时刻开始对物体施加一水平力F，其大小如图（a）所示。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，则在物体的速度大小为（ ）
A 1.25m/sB. 2.25m/sC. 2.75m/sD. 6.25m/s
【答案】B
【解析】
【详解】最大静摩擦力为
当时，物体静止不动，故0.4s到1.0s的过程中合外力产生的冲量为
由动量定理得
B正确，ACD错误。
故选B。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 下列叙述的情况中，系统动量守恒的是（ ）
A. 斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时
B. 如图甲所示，小车停在光滑水平面上，车上人在车上走动时，人与车组成的系统
C. 子弹射入紧靠墙角的木块中，子弹与木块组成的系统
D. 如图乙所示，子弹射入放在光滑水平面上的木块中，子弹与木块组成的系统
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．手榴弹在空中炸开时，系统内力远大于外力，因此动量守恒，故A正确；
B．小车停在光滑水平面上，车上的人在车上走动时，人与车组成的系统所受合外力为零，因此动量守恒，故B正确；
C．子弹射入紧靠墙角的木块中，子弹与木块组成的系统所受合外力不为零，因此动量不守恒，故C错误；
D．子弹射入放在光滑水平面上的木块中，子弹与木块组成的系统所受合外力为零，因此动量守恒，故D正确。
故选ABD。
9. 一行星绕某恒星做匀速圆周运动，由天文观测可得，恒星的半径为R，行星的运行周期为T，线速度大小为v，引力常量为G。下列说法正确的是（ ）
A. 恒星的质量为
B. 恒星的质量为
C. 行星的轨道半径为
D. 行星的向心加速度为
【答案】BD
【解析】
【详解】ABC．设行星绕恒星运动的轨道半径为r，根据万有引力提供向心力，有
G=m
其中
v=
解得
r=，M=
A、C错误，B正确；
D．行星的向心加速度为
a=ωv=
D正确。
故选BD。
10. 如图所示，固定的光滑细杆与水平面的夹角为53°，质量m的圆环套在杆上，圆环用不可伸长的轻绳通过光滑定滑轮与质量M的物块相连，M=2m。开始时圆环位于A位置，连接圆环的轻绳OA水平，OA长为5m，C为杆上一点，OC垂直于杆。现将圆环由静止释放，圆环向下运动并经过C至最低点B（图中未画出）。重力加速度g取10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6，则（ ）
A. 圆环运动到C点时，绳子拉力等于Mg
B. 圆环到达C位置时的速度为m/s
C. AC间距离小于BC间距离
D. 圆环从A运动到C的过程中，物块动能一直增大
【答案】BC
【解析】
【详解】A．因为OC垂直于杆，所以在C点圆环沿着绳的方向速度等于零，则物块的速度等于零，但是有向上的加速度，所以绳子拉力大于Mg，故A错误；
B．根据机械能守恒得
根据几何知识有
，
解得圆环到达C位置时，圆环的速度为
m/s
故B正确；
C．从A运动到B的过程中，圆环和物体的机械能守恒，圆环沿杆下滑到最低点B，在该点圆环和物块的速度都等于零，圆环的重力势能减少了，物块的重力势能必然增加，所以物块上升，则OAD．因为OC垂直于杆，所以在C点圆环沿着绳的方向速度等于零，则物块的速度等于零，圆环从A运动到C的过程中，物块下降，速度先增大再减小，动能先增大后减小，故D错误。
故选BC。
三、实验题：共10分
11. 某实验小组利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。实验装置安装好后，用手提住纸带上端，接通电源后让重物由静止开始下落。

（1）除图甲所示器材外，还需要的实验器材有__________。
A. 直流电源B. 交流电源
C. 天平及砝码D. 刻度尺
（2）某次实验中所用重物的质量，打出的纸带如图乙所示，0是打下的第一个点，1、2、3、4是连续打的四个点，相邻两点间时间间隔为0.02s，根据纸带上的测量数据，从打下点0至打下点2的过程中，重物动能的增加量为__________J。（结果保留3位有效数字）
（3）小明同学利用计算机软件对实验数据进行处理，得到了重物重力势能减少量和动能增加量分别与重物下降高度h的关系，如图丙所示。图丙中实线表示重物__________（选填“重力势能减少量”或“动能增加量”）。由图丙可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是__________。
【答案】（1）BD （2）0.469
（3） ①. 重力势能减少量 ②. 空气阻力做负功
【解析】
【小问1详解】
AB．打点计时器需连接交流电源，故A错误，B正确；
C．本实验验证机械能守恒定律，即验证
重物的质量两边消掉，故不需测量重物的质量，故C错误；
D．分析纸带需要测量两点之间的长度，需用刻度尺测量，故D正确。
故选BD。
【小问2详解】
打下点2的瞬时速度大小为
重物动能的增加量为
【小问3详解】
[1][2]重物在下落过程中，由于有空气阻力做负功，使重物的机械能减小，所以重物减小的重力势能大于增加的动能，即实线表示重物重力势能减少量。
四、计算题：本题共2个小题，共37分，要有必要的文字说明和解题步骤。
12. 过山车是游乐场中常见的设施。一种过山车的简易模型如图所示，它由水平轨道和在竖直平面内的两个圆形轨道组成，B、C分别是两个圆形轨道的最低点，半径R1=2.0m、R2=1.4m。一个质量为m=1.0kg的小球（视为质点），从轨道的左侧A点以v0=12.0m/s的初速度沿轨道向右运动，A、B间距L1=6.0m。小球与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2，圆形轨道是光滑的。假设水平轨道足够长，圆形轨道间不相互重叠。重力加速度g取10m/s2，计算结果保留1位小数。试求：
（1）小球在经过第一个圆形轨道的最高点时，轨道对小球作用力的大小；
（2）如果小球恰能通过第二个圆形轨道，B、C的间距L。
【答案】（1）10.0N；（2）12.5m
【解析】
【详解】（1）设小球经过第一个圆轨道的最高点时的速度为v1，根据动能定理得
-μmgL1-2mgR1=
小球在最高点受到重力mg和轨道对它的作用力F，根据牛顿第二定律有
F＋mg=
代入数据解得轨道对小球作用力的大小
F=10.0N
（2）设小球在第二个圆轨道的最高点的速度为v2，小球恰能通过第二圆形轨道，根据牛顿第二定律有
mg=
根据动能定理
-μmg（L1＋L）-2mgR2=
代入数据解得B、C间距
L=12.5m
13. 如图所示，光滑圆弧槽静止在足够长的光滑水平面上，圆弧底端与水平面相切，其最低点的右侧相距一定距离处有厚度不计、上表面粗糙程度处处相同的薄木板，薄木板的最左端放置一小滑块，薄木板右端固定一竖直挡板，挡板左侧连有一轻质弹簧。现将一小球从圆弧槽最高点正上方的一定高度处由静止释放一开始圆弧槽被锁定，小球落入圆弧槽后从圆弧槽最低点以大小为的速度滑离。已知小球和圆弧槽的质量均为m，小滑块的质量为2m，薄木板以及固定挡板的总质量为4m，小球和小滑块均可视为质点，重力加速度为g，不计空气阻力。
（1）求释放点距水平地面的高度h；
（2）若小球滑离圆弧槽后，立即解除圆弧槽的锁定，此后与小滑块发生弹性正碰（时间极短），小滑块相对薄木板向右滑动，压缩弹簧后反弹，且恰好能回到薄木板的最左端而不滑落。求：
①小球能否再次冲上圆弧槽，若能，沿圆弧槽上升的最大高度为多少？
②弹簧的最大弹性势能。
【答案】（1）；（2）①，②
【解析】
【详解】（1）小球由静止释放一开始圆弧槽被锁定，由机械能守恒定律得
解得
（2）①规定向右为正方向，小球与滑块发生弹性碰撞，动量守恒，机械能守恒
解得小球速度
方向向左，滑块速度
方向向右。小球能再次冲上圆弧槽，设沿圆弧槽上升的最大高度为，小球和圆弧槽动量守恒，则
解得小球和圆弧槽共速时的速度
小球和圆弧槽组成的系统机械能守恒
解得
②滑块与薄木板共速时弹簧的弹性势能最大，由动量守恒定律得
解得
因滑块恰好回到薄木板的最左端，故薄木板与滑块间一定有摩擦，且相对薄木板向右运动和返回向左运动的摩擦生热相同，设为，则
滑块恰好回到薄木板的最左端时仍共速，速度仍为，故
解得