2022-2023学年黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学高二（上）开学考试物理试题含解析

哈师大附中2021级高二学年上学期开学考试

物理试卷

一、选择题（本题共14小题，每题4分，共56分。其中1-8题为单选，选对得4分，错选、不选或多选得0分；9-14题为多选，全选对得4分，少选得2分，选错、多选或不选得0分）

1. 关于曲线运动，下列说法正确的是（　　）

A. 做曲线运动的物体，速度可以不变，加速度一定变化

B. 做曲线运动的物体，速度一定变化，加速度也一定变化

C. 做曲线运动的物体，加速度方向与速度方向一定不在同一条直线上

D. 做曲线运动的物体，加速度可能为零

【答案】C

【解析】

【详解】ABD．做曲线运动的物体，其合力（加速度）与速度不在同一条直线上，所以加速度一定不为零，但可以变化，也可以不变化。速度一定变化。故ABD错误；

C．由物体做曲线运动的条件可知，做曲线运动的物体，加速度方向与速度方向一定不在同一条直线上。故C正确。

故选C。

2. 关于静电场，下列说法正确的是（　　）

A. 电场中某点电场强度的方向，与电荷在该点所受的电场力方向相同

B. 电场强度公式表明，电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比，若q减半，则该处的电场强度变为原来的2倍

C. 电场中电势为零的位置，电场强度一定为零

D. 带电粒子（只受电场力）在电场中运动，某一点的加速度方向一定和该点的电场力方向相同

【答案】D

【解析】

【详解】A．电场中某点电场强度的方向，与正电荷在该点所受的电场力方向相同，与负电荷在该点所受的电场力方向相反，故A错误；

B．公式为电场强度的定义式，电场强度的大小仅与电场本身有关，故B错误；

C．电场中电势和电场强度的大小没有必然的联系，电场中电势为零的位置，电场强度不一定为零，故C错误；

D．根据牛顿第二定律

带电粒子在电场中运动，某一点的加速度方向一定和该点的电场力方向相同，故D正确。

故选D。

3. 如图所示，A是静止在赤道上的物体，B、C是同一平面内两颗人造卫星，B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星，关于以下判断不正确的是（　　）

A. 卫星B的速度小于地球的第一宇宙速度

B. A、B、C线速度大小关系

C. A、B、C周期大小关系为

D. 若卫星B要靠近C所在轨道，需要先加速

【答案】B

【解析】

【详解】A．第一宇宙速度为近地卫星的环绕速度，为最大环绕速度，所以B的速度小于第一宇宙速度，故A正确；

B．A、C相比较，角速度相等，由，可知

根据

卫星的线速度公式

得

则

故B错误；

C．卫星C为同步地球卫星，所以，再根据

得：卫星的周期

可知

所以

故C正确；

D．卫星要想从低轨道到达高轨道，需要加速做离心运动，故D正确。

本题选不正确项，故选B。

4. 如图所示的光滑斜面长为，宽为b，倾角为θ，一物块(可看成质点)沿斜面左上方顶点P水平射入，恰好从底端Q点离开斜面，则 （    ）

A. P→Q所用的时间 t=2

B. P→Q所用的时间 t=

C. 初速度v0=b

D. 初速度v0=b

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】AB．物体的加速度为

根据

得

故AB错误；

CD．初速度

故C正确，D错误。

故选C

5. 如图所示，质量均为的a、b两小球用不可伸长的等长轻质细线悬挂起来，使小球a在竖直平面内来回摆动，小球b在水平面内做匀速圆周运动，连接小球b的绳子与竖直方向的夹角和小球a摆动时绳子偏离竖直方向的最大夹角都为θ，则下列说法正确的是（　　）

A.  a、b 两小球都是合外力充当向心力

B. a、b两小球圆周运动的半径之比为

C. b小球受到的绳子拉力为

D. a小球运动到最高点时受到的绳子拉力为

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．小球a做变速圆周运动，在最低点是合外力充当向心力，而小球b做匀速圆周运动，是合外力充当向心力，故A错误；

B．由几何关系可知，a、b两小球圆周运动的半径之比为，故B错误；

C．根据矢量三角形可得

即

故C正确；

D．而a小球到达最高点时速为零，将重力正交分解有

故D错误。

故选C。

6. 质量为m的人造地球卫星，在圆轨道上运动，它到地面的距离等于地球半径R，已知地面处的重力加速度为g，则（　　）

A. 卫星运动的速度为 B. 卫星运动的加速度为

C. 卫星运动的周期为 D. 卫星运动的角速度为

【答案】C

【解析】

【详解】人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力

解得

根据题意得

根据地球表面物体的万有引力等于重力

联立可得

故选C。

7. 一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其图像如图所示。已知汽车的质量为，汽车受到地面的阻力为车重的倍，g取10m/s2，则（　　）

A. 汽车在前5s内的阻力为200N

B. 汽车在前5s内的牵引力为6×103N

C. 汽车的额定功率为40kW

D. 汽车的最大速度为20m/s

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．汽车受到地面的阻力为车重的倍，则阻力

故A错误；

B．由图可知前5s的加速度

根据牛顿第二定律

故B正确；

CD．经分析可知5s末达到额定功率，根据功率表达式

最大速度

故CD错误。

故选B。

8. 如图所示，半径为R的半圆弧槽固定在水平面上，槽口向上，槽口直径水平，一个质量为m的物块从P点由静止释放刚好从槽口A点无碰撞地进入槽中，并沿圆弧槽匀速率地滑行到B点。不计物块的大小，P点到A点高度为h，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（　　）

A. 物块从P到B过程克服摩擦力做的功为

B. 物块从A到B过程重力的平均功率为

C. 物块在B点时对槽底的压力大小为

D. 物块到B点时重力的瞬时功率为

【答案】C

【解析】

【详解】A．由题意可知，物块从A到B的过程做匀速运动，从P到A做自由落体运动，无摩擦力，由动能定理可得

故A错误；

B．由上述分析可知，物块在A点的速度为

从A到B所运动的时间为

则平均功率为

故B错误；

C．由牛顿定律及上述分析可得

故C正确；

D．B点时，重力方向与速度方向垂直，瞬时功率为零，故D错误。

故选C。

9. 如图所示，轻杆长为L，一端固定在水平轴上的O点，另一端固定一个小球（可视为质点）。小球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动，且能通过最高点，g为重力的加速度，下列说法正确的是（　　）

A. 小球到达最高点时所受轻杆的作用力可能为零

B. 小球通过最低点时所受轻杆的作用力可能向下

C. 小球通过最高点时所受轻杆作用力可能随小球速度的增大而减小

D. 小球通过最低点时所受轻杆的作用力可能随小球速度的增大而减小

【答案】AC

【解析】

【详解】A．若小球在最高点时速度为

重力恰好提供向心力，则轻杆对小球的作用力为零，故A正确；

BD．小球在最低点时，由于重力向下，而向心力指向圆心，即向心力向上，故轻杆对小球的作用力一定向上，此时

当速度增大时，轻杆对小球的作用力增大，故BD错误；

C．若小球在最高点时速度

重力与轻杆的弹力的合力恰好提供向心力，即

当速度增大时，轻杆对小球的作用力减小，故C正确。

故选AC。

10. 卫星是我国高分辨率对地观测重大科技专项规划中唯一一颗陆地环境高光谱观测卫星，也是世界上首颗大气和陆地综合高光谱观测卫星。如图是卫星发射的模拟示意图，先将它送入圆形近地轨道Ⅰ运动，在轨道A处进入椭圆轨道Ⅱ，在轨道B处再次点火进入圆形轨道Ⅲ绕地球做圆周运动，不考虑卫星的质量变化。下列叙述正确的是（　　）

A. 卫星在A处的加速度大于在B处的加速度

B. 卫星在轨道Ⅱ上运动时速度每时每刻均大于

C. 卫星在轨道Ⅰ上运动时的机械能小于在轨道Ⅲ上的机械能

D. 若想将卫星直接发射到轨道Ⅲ上，发射速度需大于

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】A．根据牛顿第二定律得

离地球越近，加速度越大，A正确；

B．卫星在近地轨道上的线速度大小为，在轨道Ⅱ上，由近地点向远地点运动的过程中，速度减小。B错误；

C．卫星由轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅲ上，需要给卫星加速，所以卫星在轨道Ⅰ上运动时的机械能小于在轨道Ⅲ上的机械能。C正确；

D．如果卫星发生速度大于，卫星将离开地球的束缚，不再围绕地球旋转。D错误。

故选AC。

11. 如图所示为x轴位于某电场中，x轴正方向上各点电势随x坐标变化的关系，段为曲线，段为直线，一带负电粒子只在电场力作用下沿x轴正方向由O点运动至位置，则（　　）

A. 处电场强度零

B. 粒子在段运动的加速度先减小后增大

C. 粒子在段做匀速直线运动

D. 粒子在处的电势能最小，在段的动能随x均匀减小

【答案】BD

【解析】

【详解】A．在图像中，斜率代表电场强度，处斜率不为零，故处电场强度不为零，A错误；

B．带负电粒子只在电场力作用下运动，在段，斜率先减小后增大，即电场强度先减小后增大，由粒子受到电场力及牛顿第二定律得，加速度先减小后增大，B正确；

C．在段，粒子受电场强度不为零，即受到电场力不变且不为零，粒子做匀变速运动，C错误；

D．由图像可得，电势先增大后减小，由电势能与电势的关系

粒子电荷量为负，电势能先减小后增大，即粒子在处的电势能最小，电场力先做正功后做负功。粒子仅在电场力作用下运动，由动能定理得，粒子在段的动能随x均匀减小，D正确；

故选BD。

12. 图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷。一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在静电力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点。则该粒子（　　）

A. 带负电

B. 在c点受力最小

C. 在b点的电势能大于在c点的电势能

D. 由a点到b点的动能变化小于于由b点到c点的动能变化

【答案】BC

【解析】

【详解】A．根据粒子运动轨迹可判断，粒子受到斥力，故可分析粒子带正电，A错误；

B．由点电荷电场分布特点，可得离场源电荷越远受力越小，故3点中，c点受力最小，B正确；

C．由功能关系可得，正粒子由b点到c点，电场力做正功，电势能减小，C正确；

D．由点电荷电场分布特点知，a点到b点平均电场强度大于b点到c点的平均电场强度，即a点到b点电场力做功大于b点到c点的电场力做功，由动能定理得a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化，D错误；

故选BC。

13. 如图所示，半径为R的竖直光滑圆轨道与光滑水平面相切，质量均为m的小球A、B与轻杆连接，置于圆轨道上，A位于圆心O的正下方，B与O等高。它们由静止释放，最终在水平面上运动。下列说法正确的是（　　）

A. 下滑过程中B的重力做功的功率先增大后减小

B. 当B滑到圆轨道最低点时，轨道对B的支持力大小为

C. 下滑过程中B的机械能减小mgR

D. 整个过程中轻杆对A做的功为

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．因为初位置速度为零，则重力对B做功的功率为0，最低点速度方向与重力的方向垂直，重力对B做功的功率也为零，可知重力的功率先增大后减小，故A正确；

B．A、B两小球组成的系统，在运动过程中机械能守恒，设B到达轨道最低点时速度为v，根据机械能守恒定律得

解得

在最低点，根据牛顿第二定律得

解得

故B正确；

C．下滑过程中，B的重力势能减小

动能增加量

，

所以B的机械能减小，故C错误；

D．整个过程中对A，根据动能定理得

故D正确。

故选ABD

14. 如图甲所示，倾角为的传送带以恒定速率逆时针转动，在t=0时，将质量的物体（可视为质点）轻放在传送带上，物体的速度随时间变化的图像如图乙所示，重力加速度。则（　　）

A. 传送带的倾角

B. 物体与传送带间的动摩擦因数

C. 在前2秒内，传送带对物体做的功为64J

D. 在前2秒内，物体与传送带间因摩擦产生的热量为24J

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．物体先做初速度为零的匀加速直线运动，速度达到传送带速度后，由于重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，物块继续向下做匀加速直线运动，从图象可知传送带的速度为10m/s，开始时物体摩擦力方向沿斜面向下，速度相等后摩擦力方向沿斜面向上，则

联立解得

，

故A正确，B错误；

C．第一段匀加速直线运动的位移为

此过程传送带对货物做的功为

第二段匀加速直线运动的位移为

此过程传送带对货物做的功为

则总功为

故C错误；

D．第一阶段物体与传送带间的相对位移为

产生的热量为

第二阶段物体与传送带间的相对位移为

产生的热量为

总热量为

故D正确。

故选AD。

二、实验题（本题共2小题，共15分；其中15题6分，16题9分）

15. 某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置“研究平抛物体运动”，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。

（1）以下实验过程的一些做法，其中合理的有___________。

A．安装斜槽轨道，使其末端保持水平

B．每次小球释放的初始位置可以任意选择

C．每次小球应从同一高度由静止释放

D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接

（2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，如图所示的y-x2图像能说明平抛小球的运动轨迹为抛物线的是___________。

A. B.

C. D.

（3）某同学在做平抛运动实验时得到了如图乙所示的运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出，g取10m/s2，则：

①小球做平抛运动的初速度大小为___________m/s；

②小球抛出点的位置坐标为：x=___________cm，y=___________cm。

【答案】    ①. AC    ②. C    ③. 2    ④. －10    ⑤. －1.25

【解析】

【详解】（1）[1]A．为了使小球从斜槽末端抛出时速度沿水平方向，斜槽末端应保持水平，故A正确；

BC．为了使小球每次从斜槽末端抛出时的速度大小相等，每次小球应从同一高度由静止释放，故B错误，C正确；

D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点应用平滑曲线连接，故D错误。

故选AC

（2）[2]根据数学知识可知，若y-x图线为顶点在原点的抛物线，则y-x2图线应为过原点的倾斜直线。

故选C。

（3）[3]由题图乙可知a、b、c三点中相邻两点的时间间隔相等，设为T，根据运动学公式有

解得

小球做平抛运动的初速度大小为

[4][5]小球运动到b点时的竖直分速度大小为

小球从抛出点运动到b点所用的时间为

故抛出点的横坐标为

抛出点的纵坐标为

16. 用如图甲所示实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，1、2、3、4、5、6为纸带上6个计数点，每两个相邻计数点间还有4个点未画出，计数点间的距离如图乙所示，相邻计数点间的时间间隔为T，已知交流电频率为50Hz。

（1）实验中两个重物的质量关系为m1___________ m2（选填“>”、“=”或“＜”）；

（2）现测得x1=38.40cm，x2=21.60cm，x3=26.40cm，那么纸带上计数点5对应的速度v5=___________m/s（结果保留3位有效数字）；

（3）在打点0~5过程中系统动能的增加量表达式ΔEk=___________，系统势能的减少量表达式ΔEp=___________（用m1、m2、x1、x2、x3、T、重力加速度g表示）；

（4）若某同学作出的图像如图丙所示，则当地的实际重力加速度表达式为g=___________（用m1、m2、a、b表示）。

【答案】    ①. <    ②. 2.40    ③.     ④.     ⑤.

【解析】

【详解】（1）[1]由甲图可知，m2下降，m1上升，打点计时器才能在纸带上打下一系列点，故m1<m2；

（2）[2]根据匀变速直线运动的推论得

（3）[3]0~5过程中系统动能的增加量为

[4]系统势能的减少量为

（4）[5]若系统机械能守恒，则有

变形可得

由此可知，斜率为

解得

三、计算题（共本题共3小题，共29分；其中17题7分，18题10分，19题12分。解题时应写出必要的文字说明、重要的物理规律，答题时要写出完整的数字和单位；只有结果而没有过程的不能得分）

17. 把带电荷量为2×10-6C的正点电荷从无限远处移到电场中A点，要克服电场力做功8×10-8J，若把该电荷从无限远处移到电场中B点，需克服电场力做功2×10-8J，取无限远处电势为零。求：

(1) A点的电势；

(2) A、B两点的电势差；

(3)把2×10-5C的负电荷由A点移到B点电场力做的功。

【答案】(1)0.04V；(2)0.03V；(3)-6×10-7J

【解析】

【详解】(1)无限远处与A点间的电势差

而

由题意可知

因此

(2)由于电场力做功与路径无关，因此把该电荷从A移动到B，电场力做的功

因此

（3）电场力做功

18. 如图所示，摩托车做腾跃特技表演，沿曲面冲上高0.8m顶部水平高台，接着以v=3m/s水平速度离开平台，落至地面时，恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑．A、B为圆弧两端点，其连线水平．已知圆弧半径为R=1.0m，人和车的总质量为180kg，特技表演的全过程中，阻力忽略不计．（计算中取g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）．求：

（1）从平台飞出到A点，人和车运动的水平距离s．

（2）从平台飞出到达A点时速度大小及圆弧对应圆心角θ．

（3）若已知人和车运动到圆弧轨道最低点O速度，求此时人和车对轨道的压力.

【答案】（1）；（2），；（3）7740N

【解析】

【分析】（1）从平台飞出后，摩托车做的是平抛运动，根据平抛运动规律可以求得水平的位移的大小；

（2）由于摩托车恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道，说明此时摩托车的速度恰好沿着竖直圆弧轨道的切线方向，通过摩托车的水平的速度和竖直速度的大小可以求得摩托车的末速度的方向，从而求得圆弧对应圆心角；

（3）在O点，合外力提供向心力，根据向心力的公式可以求得在A点时车受到的支持力的大小，再根据牛顿第三定律可以求得对轨道的压力的大小；

【详解】（1）车做的是平抛运动，很据平抛运动的规律可得，竖直方向上

水平方向有

解得

（2）摩托车落至A点时，其竖直方向的分速度

到达A点时速度

设摩托车落地时速度方向与水平方向的夹角为，则

即

所以

（3）在O点根据牛顿第二定律可知

解得

由牛顿第三定律可知，人和车在最低点O时对轨道的压力为。

【点睛】本题考查的是平抛运动和圆周运动规律的综合的应用，本题很好的把平抛运动和圆周运动结合在了一起，对学生的分析问题的能力要求较高，能很好的考查学生分析解决问题的能力．

19. 如图所示，固定斜面的倾角，物体A与斜面之间的动摩擦因数为，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于C点，用一根不可伸长的轻弹簧通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B，滑轮右侧绳子与斜面平行，A的质量为，B的质量为，初始时物体A到C点的距离为。现给A、B一初速度，使A开始沿斜面向下运动，B向上运动，物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点。已知重力加速度为，不计空气阻力，整个过程中，轻绳始终处于伸直状态，求此过程中：

(1)物体A向下运动刚到C点时的速度大小；

(2)弹簧的最大压缩量；

(3)弹簧中的最大弹性势能。

【答案】(1)2m/s；(2)0.4m；(3)6J

【解析】

【详解】(1)物体A沿斜面向下运动时，B向上做运动，两者加速度大小相等，以AB整体为研究对象，根据牛顿第二定律得

代入解得

a=2.5m/s2

由v2-v02=2aL得

(2)设弹簧的最大压缩量为x．物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点，整个过程中，弹簧的弹力和重力对A做功均为零．设A的质量为mA，B的质量为mB，根据动能定理得

代入数据解得

x=0.4m

(3)弹簧从压缩最短到恰好能弹到C点的过程中，对系统根据能量关系有

因为

mBgx=mAgxsin θ

所以