2022-2023学年山东省菏泽市单县第五中学高二年上学期开学考试物理试题 解析版

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菏泽市单县第五中学2022-2023学年高二年上学期开学考试物理试题考生注意：1、本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分。考试时间：90分钟。2、请将各题答案填写在答题卡上。第Ⅰ卷（选择题  共48分）一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。1. 关于下列四幅图表述正确的是（　　）A. 汽车在水平路面转弯时发生侧滑是因为离心力大于最大静摩擦力B. 卡文迪什的扭秤实验采用了控制变量法C. 汽车上坡时采用低速档是为了获得更大的牵引力D. 避雷针的工作原理是静电屏蔽【答案】C【解析】【详解】A．汽车在水平路面转弯时发生侧滑时，是因为所需向心力大于最大静摩擦力，最大静摩擦力不足以提供向心力导致侧滑，A错误；B．卡文迪什的扭秤实验装置中采用了放大法，B错误；C．汽车上坡时，功率一定，根据
 当速度小时，所受牵引力更大，C正确；D．高大建筑_上的避雷针是利用尖端放电的原理，D错误；故选C。2. 如图所示，下列四种电场中a、b两点的电场强度和电势均相同的是（　　）A. 甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点B. 乙图中，两等量正点电荷连线的中垂线上与连线等距离的a、b两点C. 丙图中，与无穷大金属板等距离且关于垂线对称a、b两点D. 丁图中，位于静电平衡的导体内部的a、b两点【答案】D【解析】【详解】A．甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点，场强大小相等，但是方向不同；两点的电势相等，选项A错误；B．乙图中，两等量正点电荷连线的中垂线上与连线等距离的a、b两点，场强大小相等，但是方向不同；两点的电势相等，选项B错误；C．丙图中，与无穷大金属板等距离且关于垂线对称的a、b两点，场强大小相等，但是方向不同；两点的电势相等，选项C错误；D．丁图中，位于静电平衡的导体内部的a、b两点，场强均为零，电势相等，选项D正确。故选D。3. 关于重力做功与重力势能变化的关系，下列说法正确的是（　　）A. 物体除受重力外，只在拉力作用下向上运动，若拉力做的功是10J，则物体重力势能的增加量一定是10JB. 物体除受重力外，只在拉力作用下向上匀速运动，若拉力做的功是10J，则物体重力势能的增加量一定是10JC. 若重力对物体做的功是，则物体重力势能的增加量不一定是10JD. 若没有摩擦时物体由A点沿直线运动到B点，重力做功是10J，则有摩擦时物体由A点沿曲线运动到B点，重力做的功一定大于10J【答案】B【解析】【详解】A．物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是10J，不能确定物体克服重力做功多少，也就不能确定重力势能的增加量，故A错误；B．物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做功是10J，则物体克服重力做功为10J，物体重力势能的增加量等于10J，故B正确；C．若重力对物体做的功是，则物体重力势能的增加量一定是10J，故C错误；D．物体由A沿直线运动到B，重力做的功是10J，与是否存在摩擦力无关，所以，有摩擦时物体由A点沿曲线运动到B点，重力做的功仍等于10J，故D错误。故选B。4. 滑雪运动深受人民群众的喜爱，某滑雪运动员及滑板（可视为质点）由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员及滑板沿AB下滑过程中（　　）
 A. 加速度大小始终不变 B. 所受摩擦力大小不变C. 重力的功率始终不变 D. 机械能始终保持不变【答案】A【解析】【详解】A．由于运动员在圆弧轨道中匀速下滑，根据圆周运动可知速度大小不变加速度的大小不发生变化，A正确；B．由于做匀速圆周运动，因此，切向加速度为0，即滑动摩擦力大小和重力沿圆弧切线方向的分力相同，令重力和半径方向的夹角为由于角度在不断减小，因此摩擦力逐渐减小，B错误；C．重力的功率为由于角度不断减小，因此重力功率在不断减小，C错误；D．由于存在摩擦力，需要克服摩擦力做功，因此机械能在不断减小，D错误。故选A。5. 关于静电场，下列说法中正确的是（　　）A. 元电荷实际上指电子和质子本身B. 在匀强电场中，电势降低的方向一定就是电场线的方向C. 在电场中移动电荷，若电场力对该电荷做负功，则该电荷的电势能一定增加D. 由真空中点电荷的电场强度公式可知，当r趋近于0时，将无穷大【答案】C【解析】【详解】A．元电荷是最小单位电荷量，不是指电子或质子，A错误。B．电场线方向是电势降低最快的方向，在匀强电场中，电势降低的方向不一定就是电场线的方向，B错误；C．在电场中移动电荷，若电场力对该电荷做负功，则该电荷的电势能一定增加，C正确；D．公式只适用点电荷产生的电场，当r趋近于0时，带电体不能看成点电荷，该公式不再成立，所以不能得出r趋近于0时，将无穷大的结论，D错误。故选C。6. 某同学设计了一个电容式风力传感器，如图所示，将电容器与静电计组成回路，可动电极在风力作用下向右移动，风力越大，移动距离越大（两电极始终不接触）。若极板上电荷量保持不变，P点为极板间的一点，下列说法正确的是（　　）A. 风力越大，电容器电容越小 B. 风力越大，极板间电场强度越大C. 风力越大，P点的电势仍保持不变 D. 风力越大，静电计指针张角越小【答案】D【解析】【详解】A．根据题意可知，风力越大，则越小，由公式可得，电容器电容越大，故A错误；B．由公式，，整理可得根据题意可知，Q保持不变，风力越大，则越小，极板间电场强度不变，故B错误；C．由可知，由于不变，可动极板与点的距离减小，则可动极板与点电势差减小，则点电势升高，故C错误；D．由可知，由于Q保持不变，C变大，则减小，则静电计指针张角越小，故D正确。故选D。7. 在静电除尘器中有一带电荷量为的尘埃，由P点移到Q点，动能增加了，在这过程中，除静电力做功外，其他力做的功为，则P、Q两点间的电势差为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】【详解】由动能定理解得故选A。8. 质量为2kg的物体以一定的初速度沿倾角为30°的足够长斜面向上滑行，在向上滑行的过程中，其动能随位移x的变化关系如图所示，取重力加速度g=10m/s2。则物体返回到出发点时的动能为（　　）A. 10J B. 20J C. 30J D. 50J【答案】A【解析】【详解】物体向上滑行的过程，设阻力大小为，由动能定理得由图像可知，带入数据得物体向上滑行的过程，由动能定理得 带入数据得BCD错误，A正确。故选A。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9. 发射北斗导航卫星的过程如图所示，卫星要经过多次变轨，才能准确进入预定轨道。在某卫星发射过程中，先将卫星发射至近地圆轨道1上，然后在P处变轨到椭圆轨道2上，最后在Q处由轨道2变轨进入圆轨道3；轨道1、2相切于P点，轨道2、3相切于Q点。忽略空气阻力和卫星质量的变化，则下列说法正确的是（　　）
 A. 要使该卫星从轨道1变轨到轨道2，则应操控卫星在P处减速才行B. 该卫星在轨道3运行时的动能小于在轨道1运行时的动能C. 该卫星在轨道3运行时的动能大于在轨道1运行时的动能D. 该卫星在轨道3上经过Q点的加速度等于在轨道2上经过Q点的加速度【答案】BD【解析】【详解】A．要使该卫星从轨道1变轨到轨道2，则应操控卫星在P处加速做离心运动才行，选项A错误；BC．根据可得则该卫星在轨道3运行时的动能小于在轨道1运行时的动能，选项B正确，C错误；D．根据可知该卫星在轨道3上经过Q点的加速度等于在轨道2上经过Q点的加速度，选项D正确。故选BD。10. 如图所示，一根劲度系数足够大的轻质弹簧竖直固定于水平地面上，一质量为m的小球自弹簧的正上方一定高度处由静止开始下落，不计空气阻力。在小球从开始下落至下落到最低点的过程中，下列说法中正确的是（　　）A. 小球的重力势能逐渐减小B. 小球的动能逐渐增大C. 小球的机械能不守恒D. 小球的重力势能和弹簧的弹性势能之和保持不变【答案】AC【解析】【详解】A．在小球从开始下落至下落到最低点的过程中，高度不断降低，重力势能也不断降低，A正确；B．在小球从开始下落至下落到最低点的过程中，速度从零开始增大，当重力与弹簧弹力平衡时，速度达到最大值，小球落到最低点时速度为零，因此，小球的动能先增大后减小，B错误；C．在小球从开始下落至下落到最低点的过程中，接触弹簧之后，弹簧弹力对小球做负功，小球机械能不守恒，C正确；D．在小球从开始下落至下落到最低点的过程中，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，即小球的重力势能、动能和弹簧的弹性势能之和保持不变，D错误。故选AC。11. 某电场的电场线如图中实线所示。带电粒子仅在电场力作用下由M点运动到N点，其运动轨迹如图中虚线所示，下列判断正确的是（　　）
 A. 粒子带负电B. 粒子在M点的电势能大于在N点的电势能C. 粒子在M点的电势能小于在N点的电势能D. 粒子在M点的加速度大于在N点的加速度【答案】BD【解析】【详解】A．由粒子的运动轨迹可知，粒子的受力沿着电场线的方向，所以粒子为正电荷，选项A错误；BC．粒子从点到点的过程中，电场力做正功，故粒子在点的电势能大于在点的电势能，选项B正确，C错误；D．电场线越密的地方电场强度越大，故可得粒子在点的加速度大于在点的加速度，选项D正确。故选BD。12. 如图所示，真空中有两个点电荷和，分别固定在坐标轴上，其中位于处，位于处。下列说法正确的是（　　）A. 坐标轴上（不计无穷远处）电场强度为零的点只有一个B. 坐标轴上（不计无穷远处）电场强度为零的点有两个C. 坐标轴上区域电场强度方向是沿轴负方向D. 坐标轴上区域电场强度方向是沿轴负方向【答案】AD【解析】【详解】AB．某点的电场强度是正电荷Q1和负电荷Q2在该处产生的电场的叠加，是合场强。根据点电荷的场强公式所以要使电场强度为零，则正电荷Q1和负电荷Q2在该处产生的场强必须大小相等、方向相反。但该点不会在Q1的左边，因为Q1的电荷量大于Q2，也不会在Q1Q2之间，因为它们电性相反，在中间的电场方向都向右，所以只能在Q2右边，即在x坐标轴上电场强度为零的点只有一个，故A正确，B错误；CD．根据解得r=9cm即r=9cm处电场强度为零，其右侧电场线是向右的，则在0<x<6cm的区域和x>9cm的区域，场强沿x轴正方向，而在x<0的区域和6cm<x<9cm的区域，场强沿x轴负方向，故C错误，D正确。故选AD第Ⅱ卷（非选择题  共52分）三、实验题：本题共2小题，共14分。13. 某同学利用重物自由下落做“验证机械能守恒定律”的实验，装置如图甲所示。
 （1）实验装置图甲中的明显错误为：______（2）改正装置甲中的错误后，继续做实验，如图乙所示是实验打出的纸带，打点计时器的打点周期为T。选取纸带上连续打出的1、2、3、4四个点，测出它们到打出的第一个点0的距离分别为；处理所测数据，若能满足关系式=______，则可验证重物下落过程机械能守恒（用题目中已测出的物理量符号表示）。（3）某同学计算出各点的瞬时速度v后，作出了图像如图丙所示，则由图像得到的重力加速度________m/s（结果保留三位有效数字）。【答案】    ①. 打点计时器接直流电源    ②.     ③. 9.75【解析】【详解】（1）[1]打点计时器应接交流电源，故错误是：打点计时器接直流电源；（2）[2]打3点时瞬时速度为从释放到打第3个点时重物增加的动能若满足即则可验证重物下落过程机械能守恒；（3）[3]根据可得可知图像的斜率解得14. 电荷的定向移动形成电流，电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，即。图甲是研究电容器充、放电过程中电压和电流随时间变化规律的实验电路图，按图甲连接好实验器材，根据实验步骤，回答下列问题：（1）先接通开关K1，给电容器充电，然后断开开关K1，再闭合开关K2，电容器放电，电阻R中电流的方向为___________（选填“a到b”或“b到a”）；（2）闭合开关K2的同时开始计时，通过计算机在同一坐标系中描绘出电压U和电流I随放电时间t的变化图线，如图乙所示。图中电流I随时间t的变化图线与坐标轴围成的阴影面积的物理意义是___________，图中阴影面积S1与阴影面积S2的比值是___________；（3）若用计算机测得图中阴影面积S1=916.13mA•s，则该电容器的电容为___________F。（结果保留两位有效数字）【答案】    ①. a到b    ②. 电容器释放的电荷量    ③. 1.5##    ④. 0.15【解析】【详解】（1）[1]接通开关K1时，电容器上极板与正极相连，带正电荷，断开开关K2后，电容器放电，电流从上极板经过R流向下极板，即从a到b。（2）[2]由电容器放电过程电流计算公式可知即图线与坐标轴围成的阴影面积表示电容器的电荷量。
 [3]根据
 由上述分析可知，阴影部分面积代表电荷量，由题意可得
 
 （3）[4]由题意及上述分析可知
 
 
 四、计算题：本题共3小题，共38分。15. 秋千是我国古代北方少数民族创造的一项运动，因为它设备简单，容易学习，所以深受人们的喜爱，1986年开始被纳入全国少数民族传统体育运动会的比赛项目。如图所示，在两架杆的顶端架起一根横木，横木高12m，在横木上系两根长9m的平行绳索，绳索底部与踏板连接。在某次比赛中，质量为60kg的运动员站在踏板上，重心距踏板1m，且保持不变，绳索偏离竖直方向最大偏角为53°。忽略空气阻力，不计踏板及绳索的质量，取重力加速度。求：（1）运动员到达最低点时速度的大小；（2）运动员到达最低点时每根绳拉力的大小。
 【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据题意可知，运动员在最低点重心距横木的距离为设在最低点的速度为，从最高点到最低点由机械能守恒定律有代入数据解得（2）运动员到达最低点时，设每根绳拉力的大小为，由牛顿第二定律有解得16. 2018年6月14日11时06分，探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继星成功实施轨道捕获控制，进入环绕距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道，成为世界首颗运行在地月L2点Halo轨道的卫星。“鹊桥”可为卫星、飞船等飞行器提供数据中继和测控服务，并实现科学数据实时下传至地面。若已知月球的质量为M，引力常量为G，月球的半径为R，“鹊桥”卫星绕月球转n圈所用的时间为t，求：(1)“鹊桥”卫星的周期T；(2)“鹊桥”卫星离月球表面的高度h；(3)“鹊桥”卫星的线速度v。【答案】(1)；(2)； (3)【解析】【详解】(1)由题意知，“鹊桥”卫星绕月球转n圈所用的时间为t，则其周期为(2)根据万有引力提供向心力，有解得(3)根据解得17. 如图所示，固定的光滑绝缘斜面倾角为，最高点距地面的高度为，空间中存在水平向右的匀强电场。现有一质量为、电量为的带正电的小滑块（可视为质点）从点沿斜面匀速下滑，已知重力加速度，，。求：（1）匀强电场的电场强度大小；（2）最低点与最高点之间的电势差；（3）若匀速运动的速度为，求小滑块运动到斜面中点时重力的瞬时功率。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）小滑块沿斜面匀速下滑，根据受力平衡可得解得（2）小滑块从O点到M点，由动能定理可得解得（3）重力做功的功率为解得