河北省秦皇岛市青龙满族自治县实验中学2023-2024学年高二上学期开学考试物理试题（含答案）

青龙实验中学2023-2024学年度上学期高二开学考试

物  理  试题

分值：100分 考试时间：75分钟

一、选选题（本大题共11小题，共52分。其中1-7题只有一个选项符合题意，每小题4分，8-11题有多个选项符合题意，全选对的给6分，选对选不全给3分，有错选的不给分。）

1．如图所示，一小球在光滑的水平面上以速度v0向右运动，运动中要穿过一段有水平向北的风带ab，经过风带时风会给小球一个向北的水平恒力，其余区域无风力，则小球穿过风带的运动轨迹及穿出风带时的速度方向正确的是（　　）

A． B．

C． D．

2．一水平抛出的小球落到一倾角为的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如右图中虚线所示．小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为（     ）

A． B． C． D．

3．如图，xOy平面直角坐标系所在空间有沿x轴负方向的匀强电场（图中未画出），电场强度大小为E。坐标系上的A、B、C三点构成边长为L的等边三角形。若将两电荷量相等的正点电荷分别固定在A、B两点时，C点处的电场强度恰好为零。则A处的点电荷在C点产生的电场强度大小为

A．E B．E C．E D．E

4．探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较大的轨道上仍做匀速圆周运动，变轨后与变轨前相比（　　）

A．轨道半径变小 B．向心加速度变小

C．线速度变大 D．角速度变大

5．如图所示，竖直墙面上有一只壁虎从A点沿水平直线加速运动到B点，此过程中壁虎受到摩擦力的方向是

A．斜向右上方

B．斜向左上方

C．水平向左

D．竖直向上

6．一学校物理项目学习小组研究悬索桥的受力特点，实际的悬索桥在工程上是复杂的，他们进行了合理简化，悬索桥的简化模型如下：吊桥六对钢杆悬吊，六对钢杆在桥面上分列两排，其上端挂在两根钢缆上，如图为其一侧面图。已知图中相邻两钢杆间距离为，靠桥面中心的钢杆长度为2m（即），，，又已知两端钢缆、与水平方向成角，若钢杆钢缆自重不计，每根钢杆承受拉力相同，桥面总质量，每根钢杆拉力均为。以下说法正确的是（　　）

A．每根钢杆拉力大小为

B．每对钢缆中拉力大小为

C．每对钢缆中拉力大小为

D．的长度为6m

7．2023年8月，受台风“杜苏芮”影响，我国京津冀等地发生了极端强降雨，导致部分地区被淹，中部战区组织官兵紧急救援。如图所示，在一次救援中，某河道水流速度大小恒为v，A处的下游C处有个半径为r的漩涡，其与河岸相切于B点，AB两点距离为。若解放军战士驾驶冲锋舟把被困群众从河岸的A处沿直线避开漩涡送到对岸，冲锋舟相对河岸的速度最小值为（    ）

A． B． C． D．

8．如图所示，一质量为m、带负电且电荷量为Q的小球A系在长为l的绝缘轻绳下端，另一带电的小球B固定在位于悬挂点的正下方（A、B均视为点电荷），轻绳与竖直方向成30°角，小球A、B静止于同一高度。已知重力加速度为g，静电力常量为k，则B球的带电情况是（　　）

A．带正电

B．带负电

C．电荷量大小为

D．电荷量大小为

9．如图，从斜面上的点以速度v0水平抛出一个物体，飞行一段时间后，落到斜面上的B点，已知AB＝75m，α＝37°，（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2．）不计空气阻力，下列正确的是（　　）

A．物体的位移大小为60m

B．物体飞行的时间为6s

C．物体在B点的速度大小为30m/s

D．物体的初速度v0大小为20m/s

10．质量为2 kg的物体置于水平面上，在运动方向上受到水平拉力F的作用，沿水平方向做匀变速运动，拉力F作用2 s后撤去，物体运动的速度图象如图所示，则下列说法正确的是(取g＝10 m/s2)(　　)

A．拉力F做功350 J

B．拉力F做功150 J

C．物体克服摩擦力做功100 J

D．物体克服摩擦力做功175 J

二、实验题（本大题共2个小题，共18分）

11．某实验小组用如图（a）所示装置测量重力加速度。将小球A和手机B分别系在一条跨过定滑轮的不可伸长的软绳两端。打开手机B的phyphox软件，令小球A和手机B静止，细绳拉紧，然后释放小球A和手机B，通过phyphox软件测得手机的加速度随时间变化的图线如图（b），实验室提供的物理量有：小球A的质量，手机B的质量，当地实际重力加速度。

（1）实验测得的重力加速度大小为。（结果保留两位有效数字）

（2）实验测得的重力加速度与实际重力加速度有明显差异，除实验中的偶然误差外，请写出一条可能产生这一结果的原因：。

（3）有同学提出本实验还可以研究机械能是否守恒，在小球A上方h高处安装光电门和配套的数字计时器。令小球A和手机B静止，细绳拉紧，然后释放小球A和手机B，数字计时器记录小球A通过光电门的时间t，除实验室提供的物理量外，还需要测量的物理量有（写出物理量的名称和符号），需要验证的原理式为（用实验室提供的物理量符号和测量的物理量符号表示）。

12．某学习小组用实验探究“平抛运动规律”。

（1）在图1中用小锤敲击铁片，观察到A、B两个小球 ，则说明平抛运动在竖直方向上做运动。

（2）在图2中同时断电后P、Q两个小球同时沿着斜槽滚下，观察到P、Q两个小球撞在一起，则说明平抛运动在方向上做运动。

（3）图3是实验室内研究平抛运动的装置。以下实验过程的一些做法，其中合理的有（多选）。

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．每次小球应从同一位置由静止释放

三．计算题（本大题共3个小题共30分）

13．（8分）假如宇航员乘坐宇宙飞船到达某行星，在该行星“北极”距地面高为L处由静止释放一个小球（引力视为恒力，阻力可忽略），经过时间t落到地面。已知该行星半径为R，自转周期为T，引力常量为G，求：

（1）该行星的质量M为多少？

（2）如果该行星有一颗同步卫星，其距行星表面的高度H为多少？

14．（9分）如图所示，在水平转台上放一个质量M=2.0 kg的木块，它与台面间的最大静摩擦力fm=6.0 N，绳的一端系住木块，另一端穿过转台的光滑中心孔O悬吊一质量m=1.0 kg的小球，当转台以ω=5.0 rad/s的角速度匀速转动时，欲使木块相对转台静止，求木块到O孔的距离范围。（重力加速度g=10 m/s2，木块、小球均视为质点）

15．（13分）如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角θ=30°，传送带在电动机的带动下，始终保持v0=2m/s的速率运行，现把一质量为m=10kg的工件（可看作质点）轻轻放在传送带的底端，经过1.9s，工件被传送到h=1.5m的高处，取g=10m/s2，求：

（1）工件与传送带间的动摩擦因数；

（2）整个过程中，摩擦力对工件做的功：

（3）电动机由于传送工件多消耗的电能（和传送带空转，不运送工件相比）。

 参考答案：

1．B

【详解】小球在光滑的水平面上以v0向右运动，给小球一个向北的水平恒力，根据曲线运动条件，合外力指向物体做曲线运动轨迹的凹的一侧，且速度的方向沿着轨迹的切线方向。B正确，ACD错误。

故选B。

2．B

【详解】小球撞在斜面上，速度方向与斜面垂直，则速度方向与水平方向夹角的正切值，竖直位移与水平位移的比值，故B正确．

3．B

【详解】C点三个电场方向如图所示

根据题意可知

又知道

故解得

故选B。

4．B

【详解】探测器绕月球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则有

可得

可见周期变大，轨道半径变大，向心加速度变小，线速度变小，角速度变小，故ACD错误，B正确；

故选B。

5．B

【分析】根据壁虎作加速直线运动可得，合力方向水平向左，再由平行四边形定则即可求解．

【详解】由于壁虎从A到B做匀加速直线运动，即壁虎所受合力水平向左，在竖直平面内壁虎受重力、摩擦力，由平行四边形定则可知，摩擦力方向斜向左上方，故B正确．

故选B．

6．C

【详解】A．桥面总质量m，每根钢杆拉力均为T，由平衡条件可得

解得

故A错误；

C．对整体受力分析如图，由平衡条件可得

解得

故C正确；

B．对左边的悬索受力分析如图所示，由平衡条件可得

故B错误；

D．对A点受力分析如图所示，由平衡条件可得

由几何关系可得

故D错误。

故选C。

7．B

【详解】速度最小且避开漩涡沿直线运动到对岸时和速度方向恰好与漩涡相切，如图所示，

由于水流速不变，合速度与漩涡相切，冲锋舟相对河岸速度为船速末端矢量到合速度上任一点的连线。可知当冲锋舟相对河岸与合速度垂直时速度最小。所以有

联立解之得

故选B。

8．BD

【详解】AB．根据平衡条件可知A所受静电力一定水平向右，所以B与A电性相同，即B带负电，故A错误，B正确；

CD．设B所带电荷量为q，根据库仑定律可得A所受静电力大小为

根据平衡条件有

联立以上两式解得

故C错误，D正确。

故选BD。

9．D

【详解】A．物体的位移等于初末位置的距离，大小为75m，故A错误.

B．平抛运动的竖直位移

h=xABsinα=75×0.6m=45m，

根据得，物体飞行的时间

，

故B错误.

D．物体的初速度

；

故D正确.

C.物体落到B点的竖直分速度

vyB=gt=10×3m/s=30m/s，

根据平行四边形定则知，物体落在B点的速率

;

故C错误.

10．BD【详解】速度图象的斜率等于物体的加速度，则前2秒的加速度

2～6秒的加速度大小

对于两段运动过程，由牛顿第二定律得：F-Ff=ma1，Ff=ma2

解得：F=10 N，Ff=-5N，负号表示与选定的正方向相反

前2秒位移：

2秒～6秒位移：

拉力做功为  WF=Fx1=150 J，整个过程中摩擦力做功为WFf=-Ff（x1+x2）=-175 J，故AC错误，BD正确。

11．     9.4     滑轮的轴不光滑（或滑轮有质量，软绳有质量，物体运动过程中受空气阻力，手机在下落过程中发生摆动等）     小球A的直径d

【详解】（1）[1]由图（b）读出加速度为，根据牛顿第二定律，

代入数据得

（2）[2]测量的重力加速度小于实际值，除偶然误差外，也可能是由于滑轮的轴不光滑，或滑轮有质量，软绳有质量，物体运动过程中受空气阻力，手机在下落过程中发生摆动等原因。

（3）[3]由于还需要算出小球的速度，则还需要测量小球A的直径d。

[4]根据功能关系知需要验证的原理式为

12．     同时落地     自由落体     水平     匀速直线     AC/CA

【详解】（1）[1] [2]由于任意高度，平抛运动和自由落体运动都会同时落地，说明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动；

（2）[3] [4]在图2中同时断电后P、Q两个小球同时沿着斜槽滚下，观察到P、Q两个小球撞在一起，则说明平抛运动在水平方向方向上做匀速直线运动；

（3）[5] A．为保证小球做平抛运动初速度水平，安装斜槽轨道，使其末端保持水平，故A正确；

BC．为保证小球做平抛运动初速度相同，故每次小球应从同一位置由静止释放，故B错误，C正确。

故选AC。

13．（1）；（2）

【详解】（1）设行星表面的重力加速度为g，对小球，有

解得

设行星表面的某一物体质量为m，有

解得

（2）同步卫星的周期与该行星自转周期相同，均为T，设同步卫星的质量为，由牛顿第二定律有

联立解得同步卫星距行星表面的高度

14．8 cm≤r≤32 cm

【详解】转台以一定的角速度ω匀速转动，据

可知：木块所需的向心力与做圆周运动的半径r成正比。

当在离O点最近处 时，木块有靠近O点的运动趋势，这时摩擦力沿半径向外，刚好达到最大静摩擦力fm

得

当木块在离O点最远处r=r2时，有远离O点的运动趋势，这时摩擦力的方向指向O点，且达到最大静摩擦力fm

得

则木块能够相对转台静止，半径应满足关系式

15．（1）；（2）170J；（3）230J

【详解】（1）根据几何关系可得传送带的长度为

若工件一直加速，则有

解得

因此可知工件应先加速后匀速，设加速运动的时间为，位移为，匀速运动的时间为，位移为，则有

，，，

联立解得

，，，

又

解得

而根据牛顿第二定律有

解得

（2）设整个过程中摩擦力对工件做的功为，对整个过程由动能定理有

解得

（3）在时间内传送带的位移为

该时间内传送带与工件之间的相对位移为

则可得摩擦产生的热量为

工件获得的机械能为

则可得电动机由于传送工件多消耗的电能