江西省宜春市2024-2025学年高二下学期第一次段考物理试题（解析版）

这是一份江西省宜春市2024-2025学年高二下学期第一次段考物理试题（解析版），共20页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题：本题共10小题，共46分。1-7小题只有一项符合题目要求，选对得4分；8-10小题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答得0分。
1. 2025年蛇年春晚的舞台上，一群穿着花棉袄的机器人在现场扭起了秧歌，多角度转手绢，其灵活性给人留下深刻的印象，如图甲所示为一智能机械臂用两只机械手指捏着鸡蛋的照片，展示机械手臂的精确抓握能力。如图乙，若两手指对鸡蛋的合力为F，鸡蛋重力为G，下列说法正确的是（ ）
A. 匀速提起鸡蛋过程中，手指对鸡蛋的压力大于鸡蛋对手指的弹力
B. 鸡蛋受到手指的压力，是因为鸡蛋发生了弹性形变
C. 若手指捏着鸡蛋水平匀速移动，则F < G
D. 若手指捏着鸡蛋水平加速移动，则F > G
【答案】D
【解析】A．鸡蛋匀速向上提起过程中，手指对鸡蛋的压力大小等于鸡蛋对手指的弹力大小，故A错误；
B．鸡蛋受到手指的压力，是机械手指发生弹性形变，对与之接触的鸡蛋有压力作用，故B错误；
C．若手指捏着鸡蛋水平匀速移动，根据平衡条件，手指对鸡蛋的合力为F = G，故C错误；
D．若手指捏着鸡蛋水平加速移动，根据牛顿第二定律，手指对鸡蛋的合力为
故D正确。
故选D。
2. 某同学完成课外探究作业时需要测量地铁启动过程中的加速度，他把一根细绳的下端绑上一支圆珠笔，细绳的上端用电工胶布临时固定在地铁的竖直扶手上。在地铁启动后的某段稳定加速过程中，细绳偏离了竖直方向，他用手机拍摄了当时情景的照片如图所示，拍摄方向跟地铁前进方向垂直。为进一步探究，若把圆珠笔更换成两个质量不同的小球并用轻绳连接起来，不计空气阻力，则它们的位置关系可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】以两个小球整体为研究对象，受到重力和拉力，如图所示
根据牛顿第二定律有
解得
以下面小球为研究对象，受到重力和拉力，如图所示
根据牛顿第二定律有
解得
因为两球的加速度相同，则可知两段细线与竖直方向的夹角相同。
故选B。
3. 牛轭是套在牛颈上的曲木，是耕地时的重要农具。如图所示，一轻绳穿过犁前部的铁环后，两端分别系在牛轭上，两段绳子间的夹角为，两段绳子所在平面与水平面夹角为，手轻扶犁保持前进方向，当犁水平匀速耕地时所受的阻力为时，则每段绳子的拉力为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】根据力合成关系可知
解得
故选C。
4. 如图所示，半径为R的光滑半球面固定在水平面上，半球面内的刚性轻质细杆AC长为L，杆上B点套有小球。系统静止时，半球面对细杆A端的弹力是对C端的弹力的2倍，则BC部分的长度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由平衡条件可知，半球面对细杆A端弹力和对C端的弹力过球心O，且与小球B的重力平衡，所以小球B应在O点正下方，受力情况如图所示
根据正弦定理可得，，
结合已知条件
解得
又因为
解得
故选A。
5. 如图所示，一个半球形的碗固定在桌面上，O为球心，碗口水平，碗的内表面及碗口是光滑的。一根轻质细线跨在碗口上，细线的两端分别系有两个小球P和Q，当它们处于平衡状态时，碗内的小球P和O点的连线与竖直方向的夹角，另一小球Q静止于空中。两小球均可视为质点，则碗内小球P与碗外小球Q的质量之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】设碗内小球P的质量为，碗外小球Q的质量为M，根据受力平衡可得，细线的拉力
以碗内小球P为对象，设小球受到碗的支持力为N，根据受力平衡可得 ，
解得
联立可得
即
故选C。
6. 如图所示，一个半径为r、重为mg的光滑均匀球，用长度为r的轻质细绳系在倾角为30°的光滑斜面上的A点，则斜面对球的弹力N和绳子的拉力F的大小分别是（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】D
【解析】由题意知，OA是球半径的2倍，则轻质细绳与斜面夹角也是30°，故轻绳水平。球的重力产生两个效果：使球拉紧细绳和压紧斜面，因此可以把重力分解为垂直斜向下的分力和水平向左的分力，如图所示
由图可知两分力的大小，
所以球对斜面的压力和绳子的拉力大小分别为
故选D。
7. 用两轻绳a、c和轻弹簧b将两个相同的小球1和2连接并悬挂，如图所示。两小球质量均为m，处于静止状态，轻绳a与竖直方向的夹角为30°，轻绳c水平。下列分析正确的是（ ）
A. 此时轻绳c的拉力大小为
B. 剪断轻绳a瞬间，小球1的加速度大小为
C. 剪断轻绳c瞬间，小球2加速度大小为
D. 保持轻绳a与竖直方向的夹角为30°不变，使轻绳c沿逆时针缓慢转动60°的过程中，轻绳c的拉力大小一直减小
【答案】C
【解析】A．对1、2整体分析可得，
故A错误；
B．剪断轻绳a的瞬间，弹簧弹力不能突变，则小球1受合力大小为Ta，根据牛顿第二定律可得
所以加速度大小为
故B错误；
C．剪断轻绳c的瞬间，弹簧弹力不能突变，小球2受合力大小为Tc，则
解得加速度大小为
故C正确；
D．对1、2整体分析，如图所示
若保持轻绳a与竖直方向的夹角为30°不变，使轻绳c沿逆时针缓慢转动60°的过程中，轻绳c的拉力大小先减小后增大，故D错误。
故选C。
8. 如图甲所示，我国古建屋顶多采用蝴蝶瓦方式铺设。图乙是两片底瓦和一片盖瓦的铺设示意图，三根相同且平行的椽子所在平面与水平面夹角为。图丙为截面示意图，弧形底瓦放置在两根相邻的椽子正中间，盖瓦的底边恰与底瓦的凹槽中线接触。已知相邻两椽子与底瓦接触点间的距离和瓦的半径都为，盖瓦和底瓦形状相同，厚度不计，质量均为、最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小取，在无扰动的情况下，底瓦与盖瓦均保持静止。若仅铺设这三片瓦进行研究，则（ ）
A. 底瓦与椽子间的动摩擦因数
B. 底瓦与椽子间的动摩擦因数
C. 适当增大两椽子间的距离，底瓦更不容易下滑
D. 适当减小两椽子间的距离，底瓦更不容易下滑
【答案】AC
【解析】AB．以两片底瓦和盖瓦整体为研究对象，易得这个整体的重力在垂直椽子所在平面方向上的分力为3mgcs37°，垂直椽子所在平面方向上整体处于平衡状态，可知
相邻两椽子与底瓦接触点间的距离和瓦的半径都为，根据几何关系
可得椽子与底瓦接触部位之间的弹力
在无外界干扰的情况下，为使底瓦与盖瓦不下滑，应使
解得
故A正确B错误；
C．适当增大两椽子间的距离，增大，弹力增大，最大静摩擦力增大，底瓦更不容易下滑，故C正确；
D．适当减小两椽子间的距离，减小，弹力减小，最大静摩擦力减小，底瓦容易下滑，故D错误。
故选AC。
9. 2024是我国新能源汽车销量持续爆发的一年，火爆的销量离不开车企的严谨务实的前期测试。某国产新能源汽车上市之前在一直线跑道上进行“单踏板模式”性能测试，测试过程分为三个阶段。阶段Ⅰ：驾驶员踩下电门至某一位置，汽车由静止启动，其加速度的倒数与速度v的关系如图所示，当汽车加速至时进入阶段Ⅱ。阶段Ⅱ：驾驶员通过适当调节电门，使汽车做匀加速直线运动，以加速度加速至时进入阶段Ⅲ。阶段Ⅲ：驾驶员松开电门，汽车的能量回收制动系统启动，汽车开始减速直至停下，该减速过程中汽车的加速度与速度v满足关系式（其中）。则下列说法正确的是（ ）
A. 阶段Ⅱ汽车运动的时间为10s
B. 阶段Ⅱ汽车运动的位移大小为125m
C. 阶段Ⅰ经历的时间为20s
D. 阶段Ⅲ汽车的位移大小为30m
【答案】BCD
【解析】AB．由题意可计算阶段Ⅱ汽车运动的时间为
位移为
故A错误，B正确；
C．根据图像可知，关系式
根据加速度的定义式
整理可得
故图线与坐标轴所围面积为加速时间，则阶段Ⅰ经历的时间为
故C正确；
D．阶段Ⅲ汽车加速度
因此其图像与坐标轴围成的面积是图像与坐标轴围成的面积的k倍，故速度改变量的大小是位移大小的k倍，则有
解得
故D正确。
10. 图甲是正在送餐的“机器人服务员”，其质量，该机器人正在沿图乙中ABCD曲线给16号桌送餐，圆弧BC与直线AB、CD相切，AB段长度为5m，CD段长度为12m．圆弧BC对应的圆心角为60°，机器人从A点由静止匀加速出发，到达B点时速率达到1m/s，接着以1m/s的速率匀速通过BC段，通过C点后仍以1m/s的速率运动到某位置才开始做匀减速直线运动，最终修在16号桌旁的D点。已知餐盘与水平托盘间的动摩擦因数，餐盘与托盘之间未发生相对滑动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。下列说法正确的是（ ）
A. 从B点运动到C点过程中机器人的动量变化量为
B. 从A点运动到B点过程中机器人的加速度为
C. 圆弧BC的半径可以设计为0.45m
D. 机器人从C点运动到D点的最短时间为12.25s
【答案】ABD
【解析】A．根据矢量三角形，从点运动到点过程中机器人的速度变化量为，从而求出动量变化量为
故A正确；
B．从点运动到点过程中，有
解得机器人的加速度为
故B正确；
C．餐盘与托盘之间恰好不发生相对滑动时，最大静摩擦力提供向心力有
解得
所以圆弧BC的半径不可以小于0.5m，不可以设计为0.45m，故C错误；
D．机器人以的速度匀减速至点的最大加速度为
则匀减速的时间为
匀减速的位移为
故从点开始匀速运动的时间为
所以机器人从点运动到点的最短时间为
故D正确。
二、非选择题：共54分。考生根据要求作答，计算题需写出必要的解题过程。
11. 某同学设计了两个挡位的电阻表，如图甲所示。图中电池电动势为是定值电阻，是可变电阻；表头G的满偏电流为，内阻为。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该电阻表的2个挡位分别为“”挡和“”挡。中值刻度为15，如图乙所示。
（1）A端应与_____________（填“红”或“黑”）色表笔相连接。
（2）图甲中换挡开关接_____________（填“a”或“b”）为“”挡。
（3）测电阻前，先将两表笔短接，调整使电表指针指在表盘_____________。
（4）根据题给条件可得__________________________。（均用分数表示）
（5）若选电阻“”挡，则图乙中读数为_____________。
【答案】（1）红 （2）a （3）0刻度处 （4） （5）110
【解析】（1）根据欧姆表原理可知，内部电源的正极应接黑表笔，红笔接红表笔，这样才能保证在测电阻时电流表中电流“红进黑出”，故A端应与红色表笔相连接。
（2）挡位为“”挡时，多用电表的内阻为15，根据电流表的改装可知B端连接a时电阻最小。
（3）测电阻前，先将两表笔短接，调整使电表指针指在表盘0刻度处；
（4）[1][2]由上述分析知B端连接a时，满偏电流为A=100mA
B端连接b时，满偏电流为A=10mA
根据电表改装原理可知，
解得，
（5）指针位于11处，读数为110
12. 某同学利用粗细均匀的细杆做成一个矩形框，并结合光电门的多组计时功能，设计了一个测量当地重力加速度g的实验。
（1）实验步骤如下：
①用螺旋测微器测出细杆的直径d如图甲所示，则________mm；
②用刻度尺测出矩形框的长度为L；
③如图乙所示，将光电门固定在铁架台上并伸出桌面，将矩形框竖直放在光电门正上方，其中短杆1、2保持水平；
④静止释放矩形框，短杆1、2经过光电门时，分别得到挡光时间、；
（2）求得当地重力加速度________（用d，L，，表示）；
（3）如图丙所示，若释放的时候矩形框短杆部分未水平放置，与水平方向成一小角度，则g的测量值________真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。
【答案】（1）3.800##3.801##3.799 （2） （3）小于
【解析】（1）[1]细杆直径
（2）[2]由
重力加速度为
（3）[3]矩形框倾斜时，
则g的测量值小于真实值。
13. 某位游客自驾游西藏，海拔到达4000m时，大气压强为5.6 × 104Pa，环境温度为7°C，该游客出现了高原反应，即刻取出一种便携式加压舱使用，该加压舱主要由舱体、气源箱组成。已知加压舱刚取出时是折叠状态，只打开进气口，气源箱将周围环境中的大气以350L/min的气流量输入到舱体中，充气达到压强1.2 × 105Pa的工作状态后，进气口和出气口都打开，维持舱内空气新鲜，且气压不变，温度维持在27°C，病人在舱内的高压环境中吸氧，实现治疗目的。如图所示，充气后的加压舱舱体可视为长2.1m、底面积0.88m2的圆柱体，舱内外气体均可视为理想气体。
（1）求舱体充气到工作状态的时间；
（2）该游客在舱内治疗一段时间后情况好转，他改设气压1.1 × 105Pa、温度27°C的新模式加压舱会自动调节进出口气流量。已知此时外部的环境温度下降为－3°C，加压舱进气流量为30L/min，舱内环境在10min内达到新模式，求这段时间放出气体质量与进入气体质量之比。
【答案】（1）10.56min；（2）
【解析】（1）设将周围环境中体积为的大气输入到舱体中打到工作状态，根据理想气体状态方程可得
其中
，
，，
解得
则舱体充气到工作状态的时间为
（2）根据
可得
可知工作状态时，舱体内气体的摩尔数为
新模式下舱体内气体的摩尔数为
10min内进入气体的摩尔数为
其中
，
则放出气体的摩尔数为
则这段时间放出气体质量与进入气体质量之比
联立解得
14. 如图所示，倾角的足够长斜面固定在水平地面上，质量、长的木板放置在斜面上，木板的右端放置着质量的物块A（可视为质点），木板右端通过一根跨过定滑轮（固定在斜面顶端）的细绳连接着物块B（始终未与斜面侧壁接触或落地），斜面表面的细绳与斜面平行，用外力托着物块B使物块A、B及木板均静止。当物块B的质量时，撤去外力后物块A、B均静止，木板恰好不下滑。已知物块A与木板间的动摩擦因数，各接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小，，，各处细绳始终绷直。
（1）求木板与斜面间的动摩擦因数；
（2）若撤去外力后，木板恰好不上滑，求物块B的质量；
（3）若物块B的质量，撤去外力后物块A相对于木板滑动，求物块A在木板上运动的时间t。
【答案】（1）0.5 （2）4kg （3）2s
【解析】（1）对物块B受力分析，有
对物块A和木板构成的整体受力分析，平行于斜面方向上有
垂直于斜面方向上有
木板恰好不下滑，有
联立解得，
（2）木板恰好不上滑时，对物块A和木板构成的整体受力分析，平行于斜面方向上有
其中
解得
（3）对物块A受力分析，有
解得
对物块B受力分析有
对木板受力分析有
解得
从物块A开始运动到滑离木板，有
解得
15. 如图所示，底面光滑的滑块静止在光滑水平地面上，滑块上开有光滑的滑槽，滑槽由一段长为的直线段和一段半径为的圆弧组成，它们在点处相切。段与水平方向的夹角为，与竖直方向的夹角也为。现在，让一个质量为的光滑小球（密度极大，可视为质点）从点正上方高处由静止释放，小球落入滑槽与滑槽碰撞后不会弹起，马上相对滑槽沿下滑，碰撞时间忽略不计；此后，从滑槽上的点滑出后经恰好从右边固定斜面的顶端处沿切线落入斜面，斜面与竖直方向的夹角为。两点等高，小球所受空气阻力忽略不计。求：
（1）小球从点落入斜面时的速度大小。（结果可以含根号）
（2）小球释放时之间的水平距离。
（3）小球释放点距离点的高度。
【答案】（1） （2）10.4m （3）15m
【解析】（1）小球离开滑槽到落入斜面，竖直方向
故
小球沿切线落入斜面，有
故
于是
（2）小球离开滑槽到落入斜面，水平方向的位移
小球从点滑出时，相对滑槽的速度沿切线，故
解得
小球从点滑出前，小球与滑槽组成的系统水平方向动量守恒
故
这个过程中，小球和滑块的水平位移大小分别记为和，则
而这个过程的任意时刻，有
故
解得
故
（3）小球做自由落体运动的过程，有
可得
小球与滑槽碰撞后瞬间，小球的水平分速度与竖直分速度分别记为和，滑槽的速度大小记为。碰撞过程，由水平方向动量守恒得
碰撞过程小球所受外力沿的冲量为零，其沿的分速度不变，故
碰撞后小球相对滑槽沿运动，故
解得
，，
碰撞损失的机械能为
解得
从释放小球到小球从点滑出，由能量守恒得
解得