2025-2026学年河北省保定市唐县第一中学高二（上）开学考试物理试卷（含解析）

这是一份2025-2026学年河北省保定市唐县第一中学高二（上）开学考试物理试卷（含解析），共11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。
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.下列说法正确的是( )
A. 做平抛运动的物体的动量保持不变
B. 在水平面内做匀速圆周运动的物体的动量保持不变
C. 在水平面内做匀速圆周运动的物体的机械能保持不变
D. 沿粗糙斜面匀速下滑的物体的机械能保持不变
2.下列关于万有引力的说法正确的是( )
A. 两个物体间的万有引力大小与两个物体的质量之和成正比
B. 两个物体间的万有引力大小与两个物体间的距离成正比
C. 两个物体间的万有引力大小与两个物体间的距离成反比
D. 引力常量具有普适性，适用于任何两个物体间的万有引力计算
3.某塔式起重机某次提升建材时，建材沿竖直方向做匀速直线运动，沿水平方向运动的速度−时间(vx−t)图像如图所示，则下列说法正确的是( )
A. 建材在做直线运动
B. 建材的速度方向时刻在改变
C. 建材的加速度方向时刻在改变
D. 建材受到的合力随时间逐渐增大
4.如图所示，洗衣机脱水时，衣服贴在筒壁上随脱水筒一起绕竖直转轴匀速转动而未滑动，则下列说法正确的是( )
A. 衣服受到筒壁的弹力与向心力是一对平衡力
B. 衣服受到筒壁的摩擦力会随转速的增大而增大
C. 衣服受到的合力沿水平方向
D. 衣服受到的合力为0
5.在两岸平行且宽度为240m的河流中，河水流速处处相同且大小为3m/s。某艘小船的静水速度大小为6m/s，则该小船渡河的最短时间和最短位移分别为( )
A. 40s和240mB. 80s和240mC. 40s和300mD. 80s和300m
6.北京时间2025年7月15日8时52分，天舟九号货运飞船(以下简称飞船)成功对接于空间站天和核心舱(以下简称核心舱)后向端口。如图所示，对接前飞船、核心舱分别在轨道Ⅰ、Ⅱ上绕地球做匀速圆周运动，且两者均沿顺时针方向运行。飞船通过变轨与核心舱对接最终两者一起在轨道Ⅱ上运动，不计飞船的质量变化。下列说法正确的是( )
A. 对接前飞船的线速度小于核心舱的线速度
B. 对接前飞船的周期小于核心舱的周期
C. 飞船可通过减速变轨至轨道Ⅱ上与核心舱对接
D. 飞船在轨道Ⅰ上运行时的机械能大于在轨道Ⅱ上运行时的机械能
7.如图所示，质量为0.5kg的小球(视为质点)通过长为0.5m的轻绳连接在O点。小球在竖直平面内做完整的圆周运动，A、B点分别为小球经过的最高点、最低点。已知小球经过A点时受到轻绳的拉力大小为11N，取重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力，则小球从A点运动到B点受到的合力冲量大小为( )
A. 1N·s
B. 3N·s
C. 4N·s
D. 5N·s
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.物理量中的正负号是有不同含义的，下列负号表示物理量方向的是( )
A. 物体的速度为−6m/sB. 物体的重力势能为−10J
C. 物体受到的合力为−5ND. 摩擦力对物体做的功为−4J
9.某辆电动玩具车的质量为1kg、额定功率为15W。该玩具车在平直道路上由静止开始做加速度大小为1m/s2的匀加速直线运动，经5s玩具车的功率恰好达到额定功率，之后玩具车维持额定功率继续运动。该玩具车受到的阻力恒定，下列说法正确的是( )
A. 玩具车受到的阻力大小为1NB. 玩具车受到的阻力大小为2N
C. 玩具车的最大速度为5m/sD. 玩具车的最大速度为7.5m/s
10.如图所示，质量为4kg的木板静止在光滑的水平地面上，质量为0.99kg，可视为质点的木块静止在木板左端。质量为0.01kg的子弹以500m/s的速度水平向右击中木块并留在木块中(子弹击中木块的时间极短)，木块最终未滑离木板。下列说法正确的是( )
A. 木板做匀速直线运动的速度大小为1m/s B. 木板做匀速直线运动的速度大小为5m/s
C. 木块与木板间因摩擦产生的热量为1247.5J D. 木块与木板间因摩擦产生的热量为10J
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.如图所示的实验装置可用来完成不同实验。在气垫导轨上安装光电门，在滑块上固定一个竖直遮光条，滑块通过绕过定滑轮的细线与砂桶相连，砂桶离地足够高。调节定滑轮位置确保细线与导轨平行。测出滑块和遮光条的总质量为M，砂桶和砂子的总质量为m，遮光条的宽度为d，遮光条到光电门的距离为L。
(1)用该装置来完成“探究匀变速直线运动中速度与位移的关系”实验时，______(填“需要“或“不需要”)调节导轨至水平。
(2)用该装置来完成“探究加速度与力、质量的关系”实验时，为满足砂桶和砂子受到的总重力与滑块受到的合力大小近似相等。______(填“需要”或“不需要”)调节导轨至水平。m要______(填“远大于”“远小于”或“等于”)M。
(3)用该装置来完成“验证机械能守恒定律”实验时，以砂桶和滑块构成的系统为研究对象，调节导轨至水平，测得遮光条经过光电门的时间为t。若关系式mgL=______(用给定的物理量符号表示)在误差允许范围内成立，则可证明系统机械能守恒。
12.某实验小组用如图所示的装置来完成“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的小球1和2的半径相等，用天平测得质量分别为m1、m2。在水平木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下固定在斜槽末端的重垂线所指位置O。先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，落到复写纸上。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从S处由静止滚下。小球1和小球2碰撞后分别落在复写纸上，在白纸上留下各自落点的痕迹。多次实验后获得三个平均落地点M、P、N、测得这三个点到O点的距离分别为x1、x2、x3。
(1)判断斜槽末端水平的依据是______(写出一条合理依据即可)。
(2)实验时应确保m1>m2，这样是为了______。
(3)若关系式m2x3=_______(用m 1 、x1、x2表示)在误差允许范围内成立，则可证明两小球碰撞前后动量守恒。若再有m1m2=2且关系式x12−x12=________(用x3表示)在误差允许范围内也成立，则可证明两小球的碰撞为弹性碰撞。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示，水平地面的上空有一架无人机在进行投弹训练，地面上的目标在做匀速直线运动。水平匀速飞行的无人机经过目标正上方时释放一颗无动力炸弹，炸弹恰好击中目标。已知无人机释放炸弹时到目标的距离ℎ=180m，炸弹击中目标时的速度大小v=75m/s，取重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力。求：
(1)炸弹在空中运动的时间t1。
(2)目标运动的速度大小。
14.如图所示，位于水平面的光滑圆形转盘中心有一个光滑的小孔，一根不可伸长的轻绳穿过小孔，两端分别连接着可视为质点的小球和物块。现给小球一个在水平面内且垂直于绳的初速度，使小球在水平面内绕小孔O做匀速圆周运动，物块恰能保持静止。已知水平部分、竖直部分的绳长分别为L1=0.4m，L2=0.3m,小球在t=0.4s内转过的角度θ=4rad，物块的质量M=0.4kg，取重力加速度大小g=10m/s2,转盘所在水平面为重力势能的参考平面。求：
(1)小球的向心加速度大小a。
(2)小球的质量m。
(3)小球与物块构成的系统的机械能E。
15.如图所示，足够长的光滑水平面上静置着质量M=3kg的光滑14圆轨道，圆轨道最低点与水平面相切。质量m1=1kg的小球A和质量m2=4kg的小球B中间压缩锁定着水平轻质弹簧并静止在水平面上，小球B与弹簧连接，小球A未与弹簧连接。弹簧解除锁定后小球A以v1=8m/s的速度离开弹簧，之后小球A冲上圆轨道，恰好能运动到圆轨道的最高点，取重力加速度大小g=10m/s2，小球A、B均可视为质点，求：
(1)弹簧锁定时的弹性势能E1
(2)圆轨道的半径R；
(3)小球A再次压缩弹簧至最短时弹簧的弹性势能E2。
答案解析
1.【答案】C
【解析】A.平抛运动中，物体速度的竖直分量随时间增大，导致速度矢量方向不断变化。动量是矢量，方向变化即动量变化，故A错误；
B.匀速圆周运动中，速度方向时刻变化，动量方向随之改变，因此动量不断变化，故B错误；
C.机械能包括动能和势能。在水平面内做匀速圆周运动中，速度大小不变(动能不变)，高度不变(重力势能不变)，且向心力与速度方向垂直不做功，因此机械能总和不变，故C正确；
D.匀速下滑时动能不变，但高度降低导致重力势能减少，机械能转化为内能(摩擦力做功)，机械能不守恒，故D错误。
故选C。
2.【答案】D
【解析】A.根据万有引力定律公式 F=Gm1m2r2 可知，万有引力与两物体质量的乘积成正比，故A错误；
BC.根据万有引力定律公式 F=Gm1m2r2 可知，万有引力与距离的平方成反比，故BC错误；
D.引力常量 G 是普适常量，在经典力学范围内适用于任何两个有质量的物体间的引力计算，故D正确。
故选D。
3.【答案】B
【解析】CD.由题意，建材沿竖直方向做匀速直线运动，则竖直方向合外力为0；由 vx−t 图线知建材在水平方向上做匀加速直线运动，则建材受到的合外力沿水平方向，且大小保持不变。根据牛顿第二定律可知，建材的加速度大小不变，方向沿水平方向，故CD错误；
AB.根据平行四边形定则，可知建材的速度大小和方向随时间在发生变化，合外力的方向与速度方向不在同一直线上，所以建材做曲线运动，不可能做直线运动，故A错误，B正确。
故选B。
4.【答案】C
【解析】衣服受到筒壁的弹力提供衣服做圆周运动所需的向心力，选项A错误;
衣服受到筒壁的摩擦力与衣服受到的重力是一对平衡力，大小始终相等，选项B错误;
衣服受到的合力提供向心力，因此合力方向沿水平方向，大小不为0，选项C正确，D错误。
5.【答案】A
【解析】船头正对岸时，船的静水速度全部用于横向过河，时间仅由河宽和船速决定，即 tmin=2406s=40s
当船速(6m/s)大于水速(3m/s)时，船可调整航向使合速度垂直河岸，即最短位移为240m。
故选A。
6.【答案】B
【解析】AB.由万有引力提供向心力可得 GMmr2=mv2r=m4π2T2r
可得 v= GMr ， T= 4π2r3GM
可知对接前飞船的线速度大于核心舱的线速度，对接前飞船的周期小于核心舱的周期，故A错误，B正确；
C.卫星从低轨道变轨到高轨道，需要在变轨处点火加速，所以飞船可通过加速变轨至轨道Ⅱ上与核心舱对接，故C错误；
D.飞船从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ需要点火加速，飞船的机械能增加，所以飞船在轨道Ⅰ上运行时的机械能小于在轨道Ⅱ上运行时的机械能，故D错误。
故选B。
7.【答案】D
【解析】已知小球经过A点时受到轻绳的拉力大小为11 N，此时根据牛顿第二定律可得 T+mg=mvA2L
解得 vA=4m/s
从A到B，根据动能定理可得 mg×2L=12mvB2−12mvA2
解得 vB=6m/s
根据动量定理可知，小球从A点运动到B点受到的合力冲量大小为 I合=mvB−(−mvA)=5N⋅s
故选D。
8.【答案】AC
【解析】A.物体的速度为−6m/s：速度是矢量，负号表示方向与规定的正方向相反。例如，若规定向右为正，则−6m/s表示向左运动。这里的负号表示方向，故A符合题意；
B.物体的重力势能为−10J：重力势能是标量，其正负表示大小相对参考平面(如零势能面)的位置。负值表示在参考平面以下，故B不符合题意；
C.物体受到的合力为−5N：力是矢量，负号表示方向与规定的正方向相反。例如，若规定向右为正，则−5N表示力向左，这里的负号表示方向，故C符合题意；
D.摩擦力对物体做的功为−4J：功是标量，但正负表示能量传递的方向：正功表示力对物体做功(能量输入)，负功表示物体克服力做功(能量输出)。然而，这并非空间方向，而是能量转移的方向，故D不符合题意。
故选AC。
9.【答案】BD
【解析】AB.5s时，玩具车的速度大小为 v1=at1=1×5m/s=5m/s
此时玩具车的功率恰好达到额定功率，则牵引力大小为 F1=Pv1=155N=3N
根据牛顿第二定律可得 F1−f=ma
解得玩具车受到的阻力大小为 f=2N ，故A错误，B正确；
CD.当牵引力等于阻力时，玩具车的速度达到最大，则有 vm=Pf=152m/s=7.5m/s ，故C错误，D正确。
故选BD。
10.【答案】AD
【解析】AB.子弹击中木块的过程，由于时间极短，子弹和木块组成的系统动量守恒。子弹的质量为 m0=0.01kg ，速度为 v0=500m/s ，木块的质量为 m1=0.99kg ，共同速度为 v1
根据动量守恒定律 m0v0=m0+m1v1
可解得 v1=5m/s
之后木块(含子弹)在木板上滑动，木板的质量为 M=4kg ，最终木块和木板达到共同速度 v ，整个过程(子弹、木块、木板组成的系统)动量守恒。
根据动量守恒定律 m0+m1v1=m0+m1+Mv
代入数据可解得 v=1m/s
即木板做匀速直线运动的速度大小为 1m/s ，故A正确，B错误；
CD.根据能量守恒定律，木块与木板间因摩擦产生的热量Q等于子弹和木块组成的系统损失的动能，即 Q=12m0+m1v 12−12m0+m1+Mv2
代入数据可得 Q=10J ，故C错误，D正确。
故选AD。
11.【答案】(1)不需要
(2) 需要 远小于
(3) M+md22t2

【解析】(1)用该装置来完成“探究匀变速直线运动中速度与位移的关系”实验时，只需要保证滑块做匀变速直线运动即可，不需要调节导轨至水平。
(2)[1]用该装置来完成“探究加速度与力、质量的关系”实验时，为满足砂桶和砂子受到的总重力与滑块受到的合力大小近似相等。需要调节导轨至水平。
[2]根据探究“加速度与力、质量的关系”实验原理结合相应的实验装置，用沙桶和沙的总重力充当合外力，对滑块和遮光条由牛顿第二定律可得 F=Ma
对沙桶由牛顿第二定律可得 mg−F=ma
解得 F=MmgM+m=11+mMmg
当 m≪M 时 F=mg
所以需要砂桶的质量远小于滑块的质量。
(3)滑块经过光电门的速度 v=dt
如果系统机械能守恒，则有 mgL=M+md22t2
联立可得 mgL=12M+mdt2
12.【答案】(1)小球能静止在斜槽末端任意位置或斜槽末端与重垂线垂直
(2)避免小球1碰撞后反向弹回斜槽
(3) m1x2−x1 12x32

【解析】1)判断斜槽末端水平的依据是：小球能静止在斜槽末端任意位置或斜槽末端与重垂线垂直。
(2)实验时应确保 m1>m2 ，这样是为了避免小球1碰撞后反向弹回斜槽。
(3)[1]设碰撞前瞬间小球1的速度为 v0 ，碰撞后瞬间小球1、2的速度分别为 v1 、 v2 ，根据动量守恒可得 m1v0=m1v1+m2v2
由于两球在空中下落高度相同，运动时间相等，则有 v0=x2t ， v1=x1t ， v2=x3t
联立可得 m1x2=m1x1+m2x3
若关系式 m2x3=m1(x2−x1) 在误差允许范围内成立，则可证明两小球碰撞前后动量守恒。
[2]若两小球的碰撞为弹性碰撞，根据机械能守恒可得 12m1v02=12m1v12+12m2v22
联立可得 m2x32=m1(x22−x12)
则再有 m1m2=2 且关系式 x22−x12=12x32 ，在误差允许范围内也成立，则可证明两小球的碰撞为弹性碰撞。
13.【答案】解：(1)炸弹在空中做平抛运动，竖直方向上有 ℎ=12gt2
解得 t=6s
(2)炸弹击中目标时竖直分速度大小 vy=gt
炸弹的水平分速度大小 vx= v2−vy2
炸弹恰好击中目标，则有 vx=v0
解得 v0=45m/s

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：(1)小球的角速度大小 ω=θt
小球的向心加速度大小 a=ω2L1
解得 a=40m/s2
(2)小球做匀速圆周运动，有 F绳=ma
又有 F绳=Mg
解得 m=0.1kg
(3)小球的线速度大小 v=ωL1
小球的动能 Ek=12mv2
物块的重力势能 Ep=−MgL2
小球与物块构成的系统的机械能 E=Ek+Ep
解得 E=−0.4J

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：(1)取水平向左为正方向，弹簧解除锁定后，两小球动量守恒，有 0=m1v1+m2v2
解得 v2=−2m/s
则弹簧锁定时的弹性势能为 E1=12m1v12+12m2v22=40J
(2)小球 A 运动到圆轨道的最高点时，小球 A 与圆轨道的速度相同，对小球 A 和圆轨道构成的系统，水平方向上动量守恒，有 m1v1=m1+Mv共
解得 v共=2m/s
由机械能守恒定律有 12m1v12=12m1+Mv共2+m1gR
解得 R=2.4m
(3)从小球 A 冲上圆轨道到小球 A 返回水平面，根据动量守恒有 m1v1=m1v′1+Mv3
又根据能量守恒定律有 12m1v12=12m1v′ 12+12Mv32
解得 v′1=−4m/s
小球 A 再次压缩弹簧至最短时，小球 A 、 B 的速度相同，有 m1v′1+m2v2=m1+m2v′共
弹簧的弹性势能为 E2=12m1v′ 12+12m2v22−12m1+m2v′ 共2=1.6J

【解析】详细解答和解析过程见【答案】