江西省八校协作体2023-2024学年高一下学期第二次联考物理试卷(解析版)

这是一份江西省八校协作体2023-2024学年高一下学期第二次联考物理试卷(解析版)，共15页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分，本卷命题范围等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1、本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2、答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3、考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4、本卷命题范围：必修第二册。
一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1. 关于曲线运动的有关描述，下列说法正确的是（ ）
A. 如果物体受到的合力是恒力，则物体一定做直线运动
B. 做曲线运动的物体所受的合外力可以为零
C. 物体做曲线运动时受到的合外力方向指向曲线内侧
D. 做匀速圆周运动的物体的速度大小和加速度大小均不变，所以也叫匀变速运动
【答案】C
【解析】A．物体所受合力为恒力时可以做直线运动，也可以做曲线运动，只有当合力的方向与速度方向在同一直线上时物体才做直线运动，故A错误；
B．曲线运动加速度不为零，所受合力一定不为零，故B错误；
C．物体做曲线运动时所受合力方向指向曲线内侧，故C正确；
D．匀速圆周运动速度和加速度大小不变，但方向变化，是非匀变速运动，故D错误。
故选C。
2. 发电站建设拦河大坝使上游水位升高，提高水的重力势能用于发电。关于重力势能，下列说法正确的是（ ）
A. 羽毛球运动员跳起扣球后身体下落过程中，他的重力势能转化为动能
B. 物体的重力做负功，物体的重力势能一定减小
C. 物体的重力势能是矢量，重力势能有正、负值
D. 重力势能等于零的物体一定在地面上
【答案】A
【解析】A．当运动员所处的高度越来越低，则重力势能减小，动能越来越大，即重力势能转化为动能。故A正确；
B．物体的重力做负功，物体的重力势能一定增大，故B错误；
C．重力势能有正、负值，其正负表示物体重力势能的大小，重力势能是标量，故C错误；
D．物体的重力势能与所选的零势能面有关，当不是取地面为零势能面时，它的重力势能就不等于零，故D错误。
故选A。
3. 汽车在水平路面转弯时可视为做匀速圆周运动，雨雪天气时汽车与路面间的最大径向静摩擦力大小为车重的0.1倍，若转弯半径为36m，重力加速度g取10m/s2，为安全考虑，汽车转弯时的速度应不超过（ ）
A. 3m/sB. 3m/sC. 5m/sD. 6m/s
【答案】D
【解析】当最大静摩擦提供向心力时，对应过弯线速度最大，有
解得
故选D。
4. 已知均匀球体对球外物体的万有引力相当于将球体的质量集中于球心的质点对物体的万有引力，将地球看成均匀球体，假设在紧贴地球表面处挖去一半径为的球体（R为地球半径），如图所示，在图中A点放置一质量为m的可视为质点的物体，则该物体在挖空前后受到的万有引力大小之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】挖去前所受万有引力大小为，挖去后引力大小为，则有
得
故选A。
5. 如图所示，一轻弹簧的下端固定在水平面上，弹簧劲度系数为，上端连接一个物块，物块质量，整个装置处于静止状态。现将物块由弹簧伸长0.10m处释放，弹簧只在竖直方向上运动，整个过程不超过弹簧的弹性限度，重力加速度。则物块的最大速度的大小为（ ）
A. 1m/sB. 1.5m/sC. 2m/sD. 2.5m/s
【答案】C
【解析】当物块的加速度为零时物块具有最大速度，即
此时弹簧形变量为
物块运动过程中，初态和末态弹簧弹性势能不变，由动能定理可知
解得
故选C。
6. 2023年6月7日是全国高考日，如图甲所示为某地消防车为高考学子们准备的最高礼仪“过水门”，寓意着鲤鱼跃龙门，祝所有考生金榜题名！其中一辆消防车喷出的水柱如图乙所示，A点为喷水口，B点为水柱与A等高点，水柱最高点到地面的距离为h，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 水在空中处于超重状态
B. h越大，水在空中运动的时间越短
C. 不论h为多大，水在空中运动的时间相同
D. 水从A点运动到B点的时间为A点运动到最高点时间的2倍
【答案】D
【解析】A．水柱中水在空中处于失重状态，A错误；
BC．水柱最高点离地越高，水在空中运动的时间越长，B、C错误；
D．根据斜抛运动的对称性，水从A点运动到B点的时间为A点运动到最高点时间的2倍，D正确。
故选D。
7. 一辆汽车以额定功率在倾角为θ的坡面上行驶，上坡时最大速度为，下坡时最大速度为，汽车以额定功率在水平路面上行驶，其最大速度为，假设汽车三次运动过程中受到的摩擦阻力和空气阻力之和相等且恒定不变，则大小为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】设汽车额定功率为P，空气和摩擦阻力为f，上坡时，有
下坡时，有
水平路面，有
联立解得
故选B。
8. 如图所示，木星是太阳系内质量和体积最大的行星，木星绕太阳沿椭圆轨道运动，P点为近日点，Q点为远日点，P点到太阳的距离为距离的四分之一，M、N为轨道短轴的两个端点，木星运行的周期为T，若只考虑木星和太阳之间的引力作用，下列说法正确的是（ ）
A. 木星从P到Q的加速度越来越小
B. 木星与太阳连线和地球与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等
C. 若木星的轨道长轴是地球轨道长轴的4倍，则木星绕太阳一圈的周期为4年
D. 木星经过P、Q两点的速度大小之比为3:1
【答案】AD
【解析】A．根据万有引力定律，从近日点到远日点，万有引力变小，加速度变小，故A正确；
B．由开普勒第二定律可知，木星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，或地球与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，故B错误；
C．根据开普勒第三定律，
可解得木星绕太阳一圈的周期为8年，故C错误；
D．由开普勒第二定律可得，木星经过P、Q两点时，在很短的时间内,与太阳连线扫过的面积相等
其中，、分别为两点到太阳距离，由题意可得，，带入上式解得
木星经过P、Q两点的速度大小之比为3:1，故D正确。
故选AD。
9. 如图所示，两个质量均为m用轻弹簧相连接的物块A、B放在倾角为的固定光滑斜面上，系统保持静止。现给物块A一个沿斜面向上的初速度，使其沿斜面向上运动，当物块A运动到最高点时，物块B刚要离开固定在斜面上的挡板C，已知弹簧的劲度系数为k，弹簧的弹性势能表达式为（其中x表示弹簧的形变量），重力加速度为g，只考虑物块A第一次上升过程，下列说法正确的是（ ）
A. 物块A的机械能先增大后减小
B. 初始时弹簧的弹性势能为
C. 物块A上升到最高点时沿斜面运动的距离为
D. 物块A的加速度先增大后减小
【答案】AC
【解析】A．弹簧的弹力对物块A先做正功后做负功，根据功能关系可知，物块A的机械能先增大后减小，A正确；
B．初始时对物块A受力分析有
解得
所以弹簧的弹性势能为
B错误；
C．由于A、B的质量相等且当A上升到最高点时物块B刚要离开挡板C，所以弹簧初末状态的形变量相等，弹性势能相等，故物块A的动能全部转化为自身的重力势能，则有
解得
C正确；
D．弹簧恢复原长之前对物块A的弹力沿斜面向上，物块A的重力的分力沿斜面向下，随着弹力的减小，物块A的合力增大，加速度增大，弹簧恢复原长之后对物块A的弹力沿斜面向下，物块A的重力的分力沿斜面向下，随着弹力的增大，物块A的合力增大，加速度增大，故物块A的加速度一直增大，D错误。
故选AC。
10. 如图所示，半径为R的光滑圆柱，两个小球a、b（视为质点）通过细线相连，初始时两球与圆柱中心位置等高，释放后b球过圆柱最高点时恰好对圆柱无压力（a未触地），已知小球a的质量大于b的质量，b球质量为m，重力加速度为g，不计摩擦，下列说法正确的是（ ）

A. 小球b过最高点时速度大小为
B. 小球b过最高点时速度大小为
C. 小球a质量为
D. 小球a的质量为
【答案】BD
【解析】A．设小球b经过圆柱最高点速度为v，b球过圆柱最高点时恰好对圆柱无压力，即重力提供向心力，有
得
故A错误，B正确；
CD．设小球a质量为M，选a、b系统为研究对象
得
故C错误，D正确。
故选BD。
二、实验题（本题共2小题，共16分）
11. 甲、乙两同学用不同的方法做探究平抛运动规律的实验。
（1）甲同学用频闪照相法做探究平抛运动规律的实验，记录了平抛物体在不同时刻的位置如图甲所示。若图中每个小方格的边长都是，则由图可求得拍摄时每________s曝光一次，该小球做平抛运动的初速度大小为________m/s（重力加速度g取）。分析可知，图中第一个像点的位置________（选填“是”或“不是”）平抛运动的起点。
（2）乙同学利用实验室的器材研究平抛运动时，得到了小球运动过程中的多个位置，根据画出的平抛运动轨迹测出小球多个位置的坐标，画出图像如图乙所示，图线是一条过原点的直线，说明小球运动的轨迹形状是________；已知该直线的斜率为k，重力加速度大小为g，则小球从轨道末端飞出的速度大小为________。（用题目给定的字母表示）
【答案】（1）0.02 0.4 不是 （2）抛物线
【解析】
【小问1详解】
根据平抛运动的规律，结合图甲可得
代入数据解得
，
如果第一个像点的位置是平抛运动的起点，根据初速度为零的匀变速直线运动的特点，在竖直方向上在相等的时间内位移大小之比为1：3：5：7，由图可知实际为1：2：3，所以第一个像点的位置不是抛出点。
【小问2详解】
画出图像是一条过原点的直线，则
故是抛物线。
由平抛运动的规律可知
，
则
所以
所以初速度为
12. 某同学用气垫导轨验证机械能守恒定律。装置如图所示，气垫导轨上A处安装了一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块和遮光条的总质量为M。滑块每次在气垫导轨上B点由静止释放，测出A、B间距离为L，遮光条的宽度为d，当地重力加速度为g。

（1）实验前要调节气垫导轨水平．开通气源，不挂钩码，将滑块放在气垫导轨上，如果滑块向左加速滑动，应将气垫导轨右端调_________（填“高”或“低”），直到滑块放在气垫导轨上能处于静止状态
（2）挂上钩码，调节定滑轮使连接滑块的细线_________，将滑块在B处由静止释放，滑块通过光电门时遮光条遮光时间为，钩码的质量为，从B处到达光电门中心处时，和M组成的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）。
【答案】（1）低 （2）水平
【解析】（1）如果滑块向左加速滑动，说明右端偏高，应将气垫导轨右端调低；
（2）挂上钩码，调节定滑轮使连接滑块的细线水平；
和组成的系统动能增加量可表示为
重力势能减少量
三、计算题（本题共3小题，共计38分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 如图所示，半径为R的圆形光滑轨道竖直固定在水平地面上，其中A、B分别为圆轨道的最低点和最高点。一质量为m的小球（视为质点）以某一速率滑上A点，到达B点时的速率恰好为在A点时的一半，重力加速度为g，求：
（1）小球在A点时的速率；
（2）小球在B点时对轨道的压力大小。
【答案】（1），；（2）
【解析】（1）设小球在A点的速率为，在B点的速率为，由题意有
小球从A点到B点的过程中，由动能定理有
解得
，
（2）小球在B点时，由牛顿第二定律有
由牛顿第三定律有
解得
14. 假如你将来成为一名航天员并成功登陆火星，你驾驶一艘宇宙飞船飞临火星表面轨道，当你关闭动力装置后，你的飞船紧贴着火星表面做匀速圆周运动飞行一周的间为T，已知火星的半径为R，引力常量为G，火星可视为质量分布均匀的球体，不考虑火星自转影响。求：
（1）飞船绕火星表面做匀速圆周运动向心加速度大小；
（2）火星的密度；
（3）火星表面重力加速度g。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由向心加速度公式、联立解得飞船绕火星表面做匀速圆周运动的向心加速度
（2）由万有引力定律及牛顿第二定律得
解得火星的质量
由、得火星的密度
（3）由万有引力等于重力得
解得
15. 如图所示，一弹簧左端固定在墙面上，右端在水平地面的A点上，A点左侧地面光滑，AB段长且粗糙，B点右侧有长的水平传送带，以的速度顺时针匀速转动，C点与倾角的足够长斜面平滑相连。现推动滑块（视为质点）压缩弹簧一段长度后释放。已知滑块与AB段、传送带、斜面间的动摩擦因数分别，，滑块的质量，重力加速度g取10，不计空气阻力。，。
（1）若滑块未滑上传送带，并最终静止在B点，求弹簧被压缩到最大时具有的弹性势能；
（2）若滑块滑上传送带并经过C点两次，最终静止在A点，求：
①滑块第二次经过C点时的速度大小；
②滑块第一次在传送带上运动过程中因摩擦产生的热量。
【答案】（1）0.2J；（2）①；②0.6J
【解析】（1）若滑块从被释放到停在B点，由能量守恒有
解得
（2）①滑块只经过C点两次最终停在A点，则滑块第二次在传送带上一直做减速运动，则从C点到A点过程中，由动能定理
解得
②设滑块在最高点到C点的距离为s，滑块从斜面最高点滑至C点过程中，由牛顿第二定律有
由运动学有
滑块第一次过C点滑至斜面最高点过程中，由牛顿第二定律有
由运动学有
解得
说明滑块第一次在传送带运动过程中一直做匀加速运动，第一次从B点到C点过程中，由牛顿第二定律有
由运动学有
且
滑块在传送带发生的相对位移
滑块第一次在传送带上运动过程因摩擦产生的热量
解得