2024-2025学年山西省太原新希望双语学校高二（上）开学考物理试卷（含解析）

这是一份2024-2025学年山西省太原新希望双语学校高二（上）开学考物理试卷（含解析），共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.下列说法正确的是( )
A. 物体做变速运动，动能一定变化
B. 物体的动能不变，所受合力一定为零
C. 如果物体所受合力为零，则合力对物体做的功一定为零
D. 如果合力对物体所做的功为零，则合力一定为零
2.对于库仑定律，下列说法中正确的是( )
A. 凡计算两个电荷间的作用力，都可以使用公式F=kq1q2r2
B. 相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间相互作用的库仑力大小一定相等
C. 由F=kq1q2r2可知，两个带电小球距离非常近时，库仑力变得无穷大
D. 若两个点电荷的电荷量各减为原来的一半，彼此间的距离减半，则它们之间的库仑力大小减为原来的二分之一
3.下列说法中正确的是( )
A. 电场中某点的电场强度方向即试探电荷在该点的受力方向
B. 公式E=Fq和E=kQr2只适用点电荷形成的电场
C. 根据E=Fq可知，电场中某点的电场强度与试探电荷的受力大小及带电荷量无关
D. 在真空中以点电荷为圆心，半径为r的球面上，电场强度处处相等
4.科学家发现距离地球2764光年的宇宙空间存在适合生命居住的双星系统，这星球绕它们连线上的某一点在二者万有引力作用下做匀速圆周运动，它们运动周期为T，轨道半径分别为RA、RB，且RA>RB，则下列选项错误的是( )
A. 星球A的质量小于星球B的质量
B. 星球B的质量为mB=4π2RARA+RB2GT2
C. 星球A的线速度小于星球B的线速度
D. 若A、B各有一颗质量很小的低轨卫星，卫星的轨道高度远小于A、B间的距离，卫星的周期均为T′，则A的卫星的轨道半径小于B的卫星的轨道半径
5.如图所示，A、B为两块竖直放置的平行金属板，G是静电计，开关S闭合后，静电计指针张开一定角度。下述做法可使静电计指针张角增大的是( )
A. 使A板向左平移以增大板间距离
B. 在A、B两板之间插入一块陶瓷板
C. 断开S后，使B板向左平移以减小板间距离
D. 断开S后，使B板向上平移以减小极板正对面积
6.如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下面结论正确的是( )
A. 电源的电动势为6.0 V
B. 电源的内阻为12 Ω
C. 电源的短路电流为0.5 A
D. 电流为0.3 A时外电阻是1.8 Ω
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
7.以恒力F推物体使它在粗糙水平面上移动一段距离s，力F所做的功为W1，平均功率为P1。以相同的恒力F推该物体使它在光滑水平面上移动相同的距离s，此时力F所做的功为W2，平均功率为P2，则下列结论中正确的是( )
A. W18.如图，水平面上质量为m的玩具车在发动机牵引力F的作用下开始加速运动，牵引力F的功率P保持恒定，运动过程中玩具车所受的阻力Ff大小不变，玩具车速度最终达到最大值vmax。图乙为玩具车速度的倒数1v与加速度a的关系图像，根据图像所给信息可知以下说法正确的是( )
A. P=30m
B. vmax=10m/s
C. P=0.1Ff
D. 图像的斜率为FfP
9.用长为1.25m的轻绳把质量为0.5kg铁球悬挂起来，将球拉到与悬点等高且绳刚好伸直后由静止释放，球摆到最低点时速度的大小为v、绳对球拉力的大小为F，不计空气阻力，取g=10m/s2。则( )
A. v=5m/s
B. v=2m/s
C. F=20N
D. F=15N
10.如图，光滑的水平面上长木板A静止放置，质量为m=2 kg的物体B(可看成质点)以水平速度v0=2 m/s滑上静止的长木板A的上表面。A、 B速度随时间变化情况如图(g取10 m/s2)。正确的是( )
A. 系统损失的机械能为2 JB. 木板A获得的动能为2 J
C. 木板A的最小长度为1 mD. A、B间的动摩擦因数为0.1
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.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P1、P2、P3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θ，若两次实验中A的电量分别为q1和q2，θ分别为30°和45°，则q1q2为_________。
12.小刚同学用如图实验装置研究“机械能守恒定律”。他进行了如下实验操作并测出如下数值。
①用天平测定小球的质量为0.50 kg；
②用游标卡尺测出小球的直径为10.0 mm；
③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为82.05 cm；
④电磁铁先通电，让小球吸在开始端；
⑤电磁铁断电后，小球自由下落；
⑥在小球经过光电门时间内，计时装置记下小球经过光电门
所用时间为2.50×10−3 s，由此可算得小球经过光电门的速度；
⑦计算得出小球重力势能减小量ΔEp=_____J，
小球的动能变化量ΔEk=_____J。(g取9.8m/s2，结果保留三位有效数字)
从实验结果中发现ΔEp_____ΔEk(填“稍大于”“稍小于”或“等于”)，
试分析可能的原因_____。
四、计算题：本大题共3小题，共44分。
13.如图所示，光滑绝缘斜面AB长L=0.5m，倾角θ=37∘，处于匀强电场中，电场方向平行于斜面向上。质量m=0.01kg、电荷量q=+6×10−5C的带电小球，恰能沿斜面匀速下滑(g=10m/s2,sin37∘=0.6,cs37∘=0.8)。求：
(1)小球所受电场力F的大小；
(2)电场强度E的大小。
14.如图所示，一个小球的质量m=2kg，能沿倾角θ=37°的斜面由顶端B从静止开始下滑，小球滑到底端时与A处的挡板碰触后反弹(小球与挡板碰撞过程中无能量损失)，若小球每次反弹后都能回到原来的23处，已知A、B间距离为s0=2m，sin37°=0.6，cs37°=0.8，g=10m/s2，求：
(1)小球与斜面间的动摩擦因数μ；
(2)小球由开始下滑到最终静止的过程中所通过的总路程和克服摩擦力做的功。
15.如图所示，在竖直平面内有一粗糙斜面轨道AB与光滑圆弧轨道BC在B点平滑连接(滑块经过B点时速度大小不变)，斜面轨道长L=2.5m，斜面倾角θ=37°，O点是圆弧轨道圆心，OB竖直，圆弧轨道半径R=1m，圆心角θ=37°，C点距水平地面的高度ℎ=0.512m，整个轨道是固定的。一质量m=1kg的滑块在A点由静止释放，最终落到水平地面上。滑块可视为质点，滑块与斜面轨道之间的动摩擦因数μ=0.25，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，不计空气阻力，求：
(1)滑块经过圆弧轨道最低点B时，对圆弧轨道的压力；
(2)滑块离开C点后在空中运动的时间t。
答案解析
1.C
【解析】A.物体做变速运动，当速度大小一定，方向改变时，物体动能不变，故A错误；
B.物体的动能不变，则物体速度大小不变，当速度方向改变时，速度的变化量不等于0，加速度不为0，此时所受合力不为零，故B错误；
C.如果物体所受合力为零，根据功的定义式可知，合力对物体做的功一定为零，故C正确；
D.当合力方向始终与速度方向垂直时，合力对物体所做的功为零，此时合力不一定为零，故D错误。
故选C。
2.B
【解析】A.公式 F=kq1q2r2 适用于真空中的点电荷，当两电荷之间的距离较小时，电荷不能够看为点电荷，此时公式不成立，故A错误；
B.两个点电荷之间的库仑力是一对相互作用力，则不论它们的电荷量是否相等，它们之间相互作用的库仑力大小一定相等，故B正确；
C.公式 F=kq1q2r2 适用于真空中的点电荷，当两电荷之间的距离较小时，电荷不能够看为点电荷，此时公式不成立，即两个带电小球距离非常近时，不能够认为库仑力变得无穷大，故C错误；
D.根据库仑定律有
F=kq1q2r2
可知，若两个点电荷的电荷量各减为原来的一半，彼此间的距离减半，则它们之间的库仑力大小不变，故D错误。
故选B。
3.C
【解析】A.电场中某点的电场强度方向与正试探电荷在该点的受力方向相同，与负试探电荷在该点的受力方向相反，故A错误；
B.公式 E=Fq 是电场强度的比值定义式，对任意电场均成立， E=kQr2 是真空中点电荷电场强度的决定式，只适用点电荷形成的电场，故B错误；
C.公式 E=Fq 是电场强度的比值定义式，可知，电场中某点的电场强度与试探电荷的受力大小及带电荷量无关，故C正确；
D.根据点电荷的电场分布特征可知，在真空中以点电荷为圆心，半径为 r 的球面上，电场强度大小处处相等，方向不同，故D错误。
故选C。
4.C
【解析】A.两星球运动周期相等，对A、B分别进行分析有
GmBmARA+RB2=mA4π 2RAT2 ， GmAmBRA+RB2=mB4π 2RBT2
由于
RA>RB
可知
mA故A正确，不符合题意；
B.根据上述有
GmBmARA+RB2=mA4π 2RAT2
解得
mB=4π2RARA+RB2GT2
故B正确，不符合题意；
C.根据线速度与周期的关系有
v=2πRT
由于
RA>RB
则有
vA>vB
即星球 A 的线速度大于星球 B 的线速度，故C错误，符合题意；
D.对卫星进行分析有
GmAmrA2=m4π2rAT′2 ， GmBmrB2=m4π2rBT′2
解得
rA=3GmAT′24π2 ， rB=3GmBT′24π2
结合上述有
mA可知 A 的卫星的轨道半径小于 B 的卫星的轨道半径，故D正确，不符合题意。
故选C。
5.D
【解析】
AB .开关S合上后，电容器的电压不变，静电计的张角不变，故AB错误；
C.断开S后，电容器的电量Q不变。使B板向左平移减少板间距离，电容C增大，由C= Q U可知电势差U减小，静电计指针张角减小，故C错误；
D.断开S后，电容器的电量Q不变。使B板向上平移以减小极板正对面积，电容C减小，由C= Q U可知电势差U增大，静电计指针张角增大，故D正确。
故选D。
6.A
【解析】A.由U=E−Ir知，U−I图线在纵轴上的截距等于电源的电动势，即E=6.0 V，故A正确；
BC.因为该电源的U−I图象的纵轴坐标不是从零开始的，所示横轴上的截距0.5 A并不是电源的短路电流，电源的内阻应按斜率的绝对值计算，即r=ΔUΔI=6.0−5.00.5−0Ω=2Ω；短路电流为I短=Er=6.02A=3A，故BC错误；
D.由闭合电路欧姆定律可得电流I=0.3 A时，外电阻R=EI−r=18Ω，故D错误。
故选A。
7.BD
【解析】根据功的定义，由题意可知
W1=W2=Fs
由于在粗糙水平面上，物体在水面上还受到滑动摩擦力的大小，由牛顿第二定律得
F−f=ma1
光滑水平面上
F=ma2
显然
a1根据
s=12at2
可知
t1>t2
根据 P=Wt ，则
P1故选BD。
8.AB
【解析】ACD.根据题意，由牛顿第二定律有
F−Ff=ma
又有
P=Fv
整理得
1v=mP⋅a+FfP
结合图像有，斜率
k=mP=0.13
截距
b=0.1=FfP
解得
P=30m
P=10Ff
故CD错误，A正确。
B.根据题意可知，当加速度为零时，汽车的速度最大，由图乙可知
1vmax=0.1
解得
vmax=10m/s
故B正确；
故选AB。
9.AD
【解析】小球运动到最低点过程，由动能定理：mgL=12mv2−0，解得小球在最低点时的速度大小 v=5m/s，在最低点，由牛顿第二定律：F−mg=mv2L，解得绳对球拉力的大小F=15N。故AD正确，BC错误。
10.ACD
【解析】D.由图乙可知，物块先匀减速，木板匀加速，最后二者达到共速，速度大小为 v共=1m/s 。设它们之间的动摩擦因素为 μ ，根据牛顿第二定律结合 v−t 图像斜率表示加速度，可得
aA=μmgM=1m/s2
aB=μmgm=1m/s2
可得木板质量
M=2kg A、B间的动摩擦因数为
μ=0.1
故D正确；
AB.木板A获得的动能为
Ek=12Mv共2=1J 系统损失的机械能为
ΔE=12mv02−12m+Mv共2=2J
故A正确，B错误；
C.当A、B共速时，B恰好到达A的最右端，此时木板长度最小，为
Lmin=sB−sA=2+12×1−0+12×1=1m
故C正确。
故选ACD 。
11.(1)减小；增大；(2)C；(3) 36。
【解析】(1)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P1、P2、P3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，两小球间静电力减小。
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，两小球间静电力增大。
(2)图甲中先保持带电小球的电荷量不变，把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，改变两个小球之间的距离，比较库仑力的大小；后来保持小球之间的距离不变，改变小球所带的电荷量大小，分析小球之间的库仑力，所以实验采用的方法是控制变量法，故C正确，ABD错误；
故选：C。
(3)设小球B的质量为m，电量为q，B球的受力情况如图所示；
当A球带电量为q1时，由平衡条件得：kqq1r12=mgtan30°，其中r1=PBsin30°
当A球带电量为q2时，由平衡条件得：kqq2r22=mgtan45°，其中r2=PBsin45°
解得：q1q2= 36。
故答案为：(1)①减小；②增大；(2)C；(3) 36。
12. 4.02 4.00 稍大于 空气阻力的影响，高度测量中忽略了小球的尺度等
【解析】⑦[1]小球重力势能减小量
ΔEp=mgℎ=0.5×9.8×82.05×10−2J≈4.02J
[2]小球经过光电门的速度大小
v=dΔt=10.0×10−32.5×10−3m/s=4m/s
小球的动能变化量
ΔEk=12mv2=12×0.5×42J=4.00J
[3][4]从实验结果中发现 ΔEp 稍大于 ΔEk ，可能的原因空气阻力的影响，高度测量中忽略了小球的尺度等。
13.(1)物体匀速运动
F=mgsinθ ①
代入数据得
F=6×10−2N ②
(2)根据
E=Fq ③
代入数据得
E=1000N/C ④

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.解：(1)设小球与斜面间的动摩擦因数为μ，小球第一次由静止从B点下滑和碰撞弹后上升到速度为零的过程，由动能定理得：
mg(s0−23s0)sin37°−μmg(s0+23s0)cs37°=0，
解得：μ=15tan37°=0.15；
(2)球最终一定停在A处，小球从B处静止下滑到最终停在A处的全过程，由动能定理得：mgs0sin37°−μmgcs37°⋅s=0
所以小球通过的总路程为：s=s0tan37°μ=5s0=10m
所以小球克服摩擦力做的功：Wf=μmgcs37°⋅s=24J。
答：(1)小球与斜面间的动摩擦因数μ为0.15；
(2)小球由开始下滑到最终静止的过程中所通过的总路程为10m，克服摩擦力做的功为24J。
【解析】(1)小球第一次由静止从B点下滑和碰撞弹后上升到速度为零的过程，由动能定理列式求解小球与斜面间的动摩擦因数μ；
(2)小球从B处静止下滑到最终停在A处的全过程由动能定理求解总路程，根据W=fs求解小球克服摩擦力做的功。
解决该题的关键是选择合适的过程用动能定理列式求解相关物理量，知道小球在运动过程中摩擦力做的功等于摩擦力与路程的乘积。
15.解：(1)对滑块在A→B的过程，由动能定理有mgLsin37∘−μmgLcs37∘=12mvB2
解得vB=2 5m/s
对滑块经过B点时，由牛顿第二定律得F−mg=mvB2R
由牛顿第三定律得F′=F，解得F′=30N，方向竖直向下
(2)对滑块在B→C的过程，由动能定理有−mgR(1−cs37∘)=12mvC2−12mvB2
解得vC=4m/s
滑块离开C点后在竖直方向上做抛体运动，以竖直向下为正方向，则ℎ=−vCsin37∘⋅t+12gt2
解得t=0.64s。
【解析】本题考查了动能定理、抛体运动与圆周运动的综合，知道圆周运动向心力的来源。
(1)结合动能定理和牛顿第二、三定律的得到对圆弧轨道的压力；
(2)结合动能定理和运动的分解、匀变速直线运动规律得到滑块离开C点后在空中运动的时间t。