河北省张家口市2024-2025学年高二上学期9月入学摸底考试物理试卷（解析版）

这是一份河北省张家口市2024-2025学年高二上学期9月入学摸底考试物理试卷（解析版），共16页。试卷主要包含了请将各题答案填在答题卡上等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.本试卷共100分，考试时间75分钟。
2.请将各题答案填在答题卡上。
一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 撑竿跳高是一项运动员经过持竿助跑，借助撑竿的支撑腾空，在完成一系列复杂的动作后越过横杆的运动。忽略空气阻力，在运动员腾空上升的过程中，下列说法不正确的是（ ）
A. 运动员的机械能守恒B. 运动员的重力势能一直增大
C. 撑竿的弹力对运动员做正功D. 撑竿的弹性势能始终减小
【答案】A
【解析】AC．运动员腾空上升的过程中，撑竿的弹力对运动员做正功，所以运动员的机械能是变化的，故A错误，C正确；
B．运动员上升过程中重力势能是增大的，故B正确；
D．撑竿由弯曲变伸直，弹性势能始终减小，故D正确。
此题选择不正确的，故选A。
2. 火车在半径为水平弯道处转弯，轨道宽为，外轨比内轨高，（很小时，可以近似认为），重力加速度为，为了使铁轨不受轮缘的挤压，火车的速度应为（ ）
A B. C. D.
【答案】D
【解析】若火车在转弯时铁轨不受挤压，即由重力和支持力的合力提供向心力，火车转弯平面是水平面。火车受力如图所示
由牛顿第二定律得
由于很小，可以近似认为
联立解得
故选D。
3. 若有一颗“宜居”行星，其质量为地球的倍，半径为地球的倍，则该行星表面卫星的环绕周期是近地卫星环绕周期的（ ）
A. 倍B. 倍
C. 倍D. 倍
【答案】D
【解析】卫星绕行星做匀速圆周运动的向心力由行星对卫星的万有引力提供。设地球质量为，半径为，根据
得近地卫星的环绕周期为
同理，可得该“宜居”行星卫星的环绕周期
可得为近地卫星环绕周期的倍。
故选D。
4. 一辆轿车在平直公路上以的额定功率启动，轿车所受阻力恒为，则下列说法正确的是（ ）
A. 轿车行驶的最大速度为
B. 轿车做匀速直线运动时牵引力为0
C. 轿车的速度为时牵引力为
D. 轿车先做匀加速直线运动，后以最大速度做匀速直线运动
【答案】C
【解析】ABD．轿车以不变的额定功率从静止启动，变大，由
知，牵引力减小，故汽车先做加速度减小的加速运动，当时速度达到最大，后以最大速度做匀速运动
故ABD错误；
C．由知，当轿车的速度为时牵引力为，故C正确。
故选C。
5. 如图所示，高速公路上汽车定速巡航（即保持汽车的速率不变）沿拱形路面上坡，空气阻力和摩擦阻力的大小不变。此过程中（ ）
A. 汽车所受合力为零B. 汽车的牵引力不变
C. 汽车所受合力做功为零D. 汽车的输出功率逐渐增大
【答案】C
【解析】A．汽车做曲线运动，故所受合力不为零，故A错误；
B．设坡面与水平面的夹角为，汽车速率不变，有
因上坡过程坡度越来越小，角减小，空气阻力和摩擦阻力的大小不变，则牵引力变小，故B错误；
C．由汽车的速率不变，根据动能定理
可知汽车所受合力做功为零，故C正确；
D．由功率公式可知，汽车的牵引力减小，则输出功率逐渐减小，故D错误。
故选C。
6. 我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行，从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹。“北斗”第49颗卫的发射迈出组网的关键一步。该卫星绕地球做圆周运动，运动周期与地球自转周期相同，轨道平面与地球赤道平面成一定夹角。该卫星（ ）
A. 运动速度大于第一宇宙速度
B. 运动速度大小等于静止在赤道上空的同步卫星
C. 轨道半径大于静止在赤道上空的同步卫星
D. 周期大于静止在赤道上的物体
【答案】B
【解析】A．第一宇宙速度是指绕地球表面做圆周运动的速度，是环绕地球做圆周运动的所有卫星的最大环绕速度，由
可知
该卫星的轨道半径大于地球的半径，可知运动速度小于第一宇宙速度，故A错误；
BCD．根据
可知
因为该卫星的运动周期与地球自转周期相同，所以该卫星的周期等于“静止”在赤道上空的同步卫星的周期，可知该卫星的轨道半径等于“静止”在赤道上空的同步卫星的轨道半径，该卫星的运动速度等于同步卫星的运动速度，故B正确，CD错误。
故选B。
7. 人们用滑道从高处向低处运送货物。如图所示，可看作质点的货物从圆弧滑道顶端点静止释放，沿滑道运动到圆弧末端点时速度大小为。已知货物质量为，滑道高度为，且过点的切线水平，重力加速度。关于货物从点运动到点的过程，下列说法正确的是（ ）
A. 机械能损失
B. 经过点时重力的功率为0
C. 重力势能减少
D. 经过点时对轨道的压力大小为
【答案】B
【解析】AC．重力做的功为
下滑过程根据动能定理可得
代入数据解得克服阻力做的功为
故机械能损失，重力势能减少800J，故AC错误；
B．由可知经过点时重力的功率
故B正确；
D．经过点时，根据牛顿第二定律可得
解得货物受到的支持力大小为
据牛顿第三定律可知，货物对轨道的压力大小为，故D错误。
故选B。
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，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。
8. 在杂技表演中，猴子沿竖直杆向上做初速度为零、加速度为的匀加速运动，同时人顶着直杆以速度水平匀速移动，经过时间，猴子沿杆向上移动的高度为，人顶杆沿水平地面移动的距离为，如图所示。关于猴子的运动情况，下列说法中正确的（ ）
A. 相对地面做匀速直线运动
B. 相对地面做匀变速曲线运动
C. 时间内猴子对地的位移大小为
D. 时刻猴子对地的速度大小为
【答案】BD
【解析】猴子在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，所以相对地面猴子做的是匀变速曲线运动；时刻猴子对地的速度大小为
时间内猴子对地的位移大小为
故选BD。
9. 如图，我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次抛出的谷粒中有两颗质量相同的谷粒，其运动轨迹如图（b）所示，轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为，且轨迹交于点，抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为和，其中方向水平，方向斜向上。忽略空气阻力，关于两谷粒在空中从点运动到点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 谷粒2在最高点的速度小于
B. 谷粒1重力势能的变化量小于谷粒2重力势能的变化量
C. 谷粒1速度的变化量小于谷粒2速度的变化量
D. 谷粒1动能的变化量小于谷粒2动能的变化量
【答案】AC
【解析】A．在竖直方向上谷粒2做竖直上抛运动，谷粒1做自由落体运动，竖直方向上位移相同故谷粒2运动时间较长，谷粒2做斜抛运动，水平方向上为匀速直线运动，故运动到最高点的速度即为水平方向上的分速度。与谷粒1比较水平位移相同，但运动时间较长，故谷粒2水平方向上的速度较小即最高点的速度小于，故A正确；
B．因竖直方向上位移相同，两谷粒重力相同，故重力做功相同，重力势能变化量相同，故B错误；
C．根据得谷粒1速度的变化量小于谷粒2速度的变化量，故C正确；
D．因重力做功相等，由动能定理可知谷粒1动能的变化量等于谷粒2动能的变化量，故D错误。
故选AC。
10. 质量的小车静止在光滑的水平面上，车长，现有一质量为（可视为质点）的物块，以水平向右的速度从左端滑上小车，如图所示，最后在小车上某处与小车保持相对静止，物块与小车间的动摩擦因数，，下列说法正确的是（ ）
A. 在此过程中摩擦力对物块做的功为
B. 物块与小车的共同速度大小
C. 在此过程中系统产生的内能
D. 若物块不滑离小车，物块的速度不能超过
【答案】BC
【解析】B．设物块与小车的共同速度为，以水平向右为正方向，根据动量守恒定律有
解得
故B正确；
A．对物块，根据动能定理有
解得
故A错误；
C．根据
可知在此过程中系统产生的内能为0.24J，故C正确；
D．设物块恰好不滑离小车时的初速度为，物块到达木板最右端时的速度为。由动量守恒定律及能量守恒可得
联立解得
故D错误。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答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得分；有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某实验小组利用如图甲所示的实验装置进行“验证动量守恒定律”的实验，入射球与被碰球半径相同、质量不等，且入射球的质量大于被碰球的质量。
（1）关于本实验，下列要求和操作正确的是（ ）
A. 轨道末端必须水平
B. 小球落到的地面要水平
C. 测量小球抛出点距地面的高度
D. 同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放
（2）先使A球从斜槽上固定位置由静止释放，在水平地面的记录纸上留下落点痕迹，重复10次，得到10个落点。再把B球放在水平槽上的末端处，让A球仍从位置由静止释放，与B球碰撞，碰后A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复10次。A、B两球在记录纸上留下的落点痕迹如图乙所示，其中米尺的零点与点对齐。碰撞后A球的水平射程应取_________。
（3）小球A、B的质量分别为，用刻度尺分别测量三个落点的平均位置离点的距离，即线段的长度，当满足关系式_________时，说明碰撞过程中动量守恒。
【答案】（1）ABD （2） （3）
【解析】（1）A．为了保证小球做平抛运动，斜槽末端需要调节水平，故A正确；
B．本实验需要测量小球做平抛运动的水平位移，故小球落到的地面要水平，故B正确；
CD．平抛竖直位移相同，故由
可知，小球的水平位移，故可用水平位移的大小关系表示速度的大小关系，因此不需要测量及入射小球开始的释放高度，只要保持和不变就可以了，并不需要测量出来，故C错误，D正确。
故选ABD。
（2）小球和B小球相撞后，B小球的速度增大，小球的速度减小，碰撞前后都做平抛运动，高度相同，所以运动时间相同，所以速度大的水平位移就大，而碰后的速度小于B的速度，所以碰撞后球的落地点距离点最近，所以碰撞后球的水平射程应取。
（3）根据平抛运动规律可知，落地高度相同，则运动时间相同，设下落时间为则，则
而动量守恒表达式为
则当满足关系式
说明碰撞过程中动量守恒。
12. 某实验小组利用重物自由下落来“验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示。已知重物质量为，当地重力加速度为。
（1）在“验证机械能守恒定律”的实验中，以下步骤不必要或者错误的是（ ）
A. 用天平称出重物和夹子的质量
B. 接通电源，松开纸带，开始打点，并如此重复多次，以得到几条打点的纸带
C. 固定好打点计时器，将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器
D. 测出各计数点到起始点点的距离，即得到重物下落的高度
（2）某同学多次实验后，挑选一条点迹清晰的纸带，测量出纸带上连续四个点到起始点的距离如图乙所示。已知打点计时器的打点频率为，则从点到点的这段时间内，重物动能的增加量为________。
（3）该同学利用纸带上各点到起始点点的距离，计算出各点的速度，以为横轴、为纵轴，根据实验数据绘出图像，其图线的斜率表示的物理量为________。
（4）在实验中，某同学根据测得的数据，通过计算发现，重物动能的增加量略大于重物重力势能的减少量，若测量与计算均无错误，则出现这一问题的原因可能是（ ）
A. 重物的体积偏大
B. 交流电源的电压偏小
C. 交流电源的频率偏小
D. 纸带与打点计时器之间阻力过大
【答案】（1）AC （2） （3）g（重力加速度或重力加速度g均正确） （4）C
【解析】（1）A．本实验不称量重物的质量也可验证机械能守恒定律，故A错误；
B．实验时需要先接通电源，后松开纸带，开始打点，并如此重复多次，以得到几条打点的纸带，故B正确；
C．固定好打点计时器，将连着重物的纸带穿过限位孔，手应抓住纸带末端，让重物尽量靠近打点计时器，故C错误。
D．用刻度尺测出各计数点到起始点O点的距离，即得到重物下落的高度，故D正确。
由于本题选择错误的，故选AC。
（2）打点周期为
打点时的速度大小
得动能的增加量
（3）由机械能守恒定律得
整理得
描出图像，可得图像斜率
（4）B．机械能是否守恒与交流电源的电压无关，故B错误；
C．交流电源的频率偏小，导致计算所用时间间隔偏小，则瞬时速度偏大，会使重物动能的增加量略大于重力势能的减少量，故C正确；
AD．重物的体积偏大，重物下落时若纸带与打点计时器之间阻力过大，则重物动能的增加量应小于重力势能的减少量，故AD错误。
13. 一小孩把一质量为的篮球由静止释放，释放后篮球的重心下降高度为时与地面相撞，反弹后篮球的重心上升的最大高度为，已知篮球与地面作用的时间为，且该过程中不计空气阻力，重力加速度为，求：
（1）篮球与地面相互作用的过程中，篮球的动量变化量；
（2）篮球与地面相互作用的过程中，篮球对地面的平均作用力。
【答案】（1）3kg·m/s，方向竖直向上 （2）65N，方向竖直向下
【解析】（1）篮球与地面相撞前瞬间的速度为
方向向下
篮球反弹时的初速度
方向向上
规定竖直向下为正方向，篮球的动量变化量为
即篮球的动量变化量大小为，方向竖直向上
（2）设地面对篮球的作用力为，对篮球用动量定理，取竖直向上为正
解得
方向竖直向上；由牛顿第三定律知，篮球对地面的作用力，方向竖直向下
14. 如图所示，半圆形光滑轨道竖直固定在杆上，杆长，半圆与水平方向相切于点，半径，距其右侧一定水平距离处固定一个斜面体。斜面端离地高度端固定一轻弹簧，弹簧原长为，斜面段粗糙而段光滑。现将一质量为的物块（可看作质点）从圆轨道某处静止释放，离开最低点后恰能落到斜面顶端处，且速度方向恰好平行于斜面，物块沿斜面下滑压缩弹簧后又沿斜面向上返回，第一次恰能返回到最高点。斜面倾角，重力加速度。已知，求：
（1）物块从半圆形轨道静止释放的位置距B点的高度；
（2）物块与斜面CD段之间的摩擦因数。
【答案】（1）01125 （2）
【解析】（1）物块从到做平抛运动，则有
在点时有
代入数据解得
物块从释放位置到返回点的过程，根据动能定理得
解得
（2）物块在点的速度为
物块从点下滑到返回点的过程，根据动能定理得
代入数据解得
15. 长为l的轻绳上端固定，下端系着质量为m1的小球A，处于静止状态。A获得一速度vA后在竖直平面内做圆周运动，恰好能通过圆周轨迹的最高点。当A回到最低点时，质量为m2的小球B与之迎面正碰，碰后A、B粘在一起，仍做圆周运动，并也恰好能通过圆周轨迹的最高点。不计空气阻力，重力加速度为g，求：
（1）A获得一速度vA时，轻绳对小球A的拉力大小；
（2）A、B碰撞过程中损失的机械能∆E。
【答案】（1）6m1g （2）
【解析】（1）恰好能通过圆周轨迹的最高点，此时轻绳的拉力刚好为零，设在最高点时的速度大小为，由牛顿第二定律有
从最低点到最高点的过程中，取轨迹最低点处重力势能为零，由机械能守恒定律有
对最低点受力分析可得
解得轻绳对小球的拉力大小
（2）设两球粘在一起时的速度大小为粘在一起后恰能通过圆周轨迹的最高点，需满足
要达到上述条件，碰后两球速度方向必须与碰前的速度方向相同，以此方向为正方向，设碰前瞬间的速度大小为，由动量守恒定律有
根据能量守恒定律可得，两球碰撞过程中损失的机械能