河南省信阳市信阳高级中学2024-2025学年高二上学期开学考试物理试题（解析版）

这是一份河南省信阳市信阳高级中学2024-2025学年高二上学期开学考试物理试题（解析版），共16页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一个正确远项，每小题4分；第8-10题有多个正确选项，全部选对得6分，选对但不全得3分，有错选得0分）
1. 关于下列对配图的说法中正确的是（ ）
A. 图1中“蛟龙号”被吊车匀速吊下水的过程中它的机械能守恒
B. 图2中物块在恒力F作用下沿固定光滑斜面匀加速上滑过程中，物块机械能守恒
C. 图3中物块沿固定斜面匀速下滑过程中，物块机械能不守恒
D. 图4中撑杆跳高运动员在上升过程中机械能守恒
【答案】C
【解析】
【详解】A．图1中“蛟龙号”被吊车匀速吊下水过程中，重力势能不断减小，动能不变。所以机械能不守恒，故A错误；
B．图2中物块在恒力F作用下沿固定光滑斜面匀加速上滑过程中，重力势能和动能均增大，则其机械能增大，故B错误；
C．图4中物块沿固定斜面匀速下滑过程中，重力势能减小，动能不变，故机械能不守恒。故C正确；
D．图4中撑杆跳高运动员在上升过程中，撑杆的弹性势能转化为运动员的机械能，所以运动员的机械能不守恒，故D错误。
故选C。
2. 甲、乙两辆汽车在平直的高速公路上行驶，某时刻两车正好并排行驶，从该时刻起两车的速度—时间图像如下图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. t1时刻两车相遇
B. 0到t1时间内，甲、乙两车的加速度大小均逐渐减小且方向相同
C. 0到t0时间内，甲车的平均速度小于乙车的平均速度
D. t1时刻甲、乙两车一定再次相遇，之后甲车将一直在乙车前方
【答案】C
【解析】
【详解】AD．因图像与坐标轴围成的面积等于位移，可知0到t1时间内甲的位移大于乙，可知t1时刻两车没有相遇，此时甲车在乙车前方，并且之后甲车将一直在乙车前方，选项AD错误；
B．图像的斜率等于加速度，可知0到t1时间内，甲、乙两车的加速度大小均逐渐减小但是方向相反，选项B错误；
C．0到t0时间内，甲车的位移小于乙车的位移，可知甲车的平均速度小于乙车的平均速度，选项C正确；
故选C。
3. 如图，固定在水平地面上的光滑绝缘圆筒内有两个带正电小球A、B，A位于筒底靠在左侧壁处，B在右侧筒壁上受到A的斥力作用处于静止。若筒壁竖直，A的电量保持不变，B由于漏电而下降少许后重新平衡，下列说法中正确的是（ ）
A. 小球A、B间的库仑力变小B. 小球A、B间的库仑力不变
C. 小球A对筒壁的压力变小D. 小球A对筒底的压力不变
【答案】D
【解析】
【详解】AB．根据题意，对B受力分析，如图所示
由平衡条件有
解得，小球A、B间的库仑力
下降，角变大，变小，库仑力变大，AB错误；
C．根据题意，对A受力分析，如图所示
由平衡条件有，筒壁对小球A的支持力为
由于和都变大，则变大，由牛顿第三定律可知，小球A对筒壁的压力变大；
D．以整体为研究对象可知，筒底对A球的支持力大小等于A、B两球的重力，由牛顿第三定律可知，A对筒底的压力也等于A、B两球的重力，保持不变，故D正确。
故选D。
4. 如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧至最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t的变化图像如图乙所示，则（ ）

A. t1时刻小球速度最大
B. t2至t3时间内，小球速度一直增大
C. t2至t3时间内，小球速度先增大后减小
D. t3时刻小球返回出发点
【答案】C
【解析】
【详解】A．小球落到弹簧表面后，开始压缩弹簧，此后弹簧的弹力开始增大，小球受到的合力减小，但方向仍然向下，当重力等于弹力时合力为零，速度达最大，故t1时刻小球速度没有达到最大，故A错误；
BC．t2至t3这段时间内，小球受到的弹力逐渐变小，开始弹力大于重力，小球做加速运动，当弹力等于重力时，速度最大，当弹力小于重力时，小球做减速运动，故小球的速度先变大后变小，故C正确，B错误；
D．t3时刻弹力为0，则此时小球刚脱离弹簧，故D错误。
故选C。
5. 如图所示，在某次壁球训练时，运动员在同一位置以不同的角度斜向上发球，最后球都能恰好垂直击打在竖直墙面反弹。若两次发球与水平方向夹角分别为30°和60°，不考虑球在空中受到的阻力，关于两次发球说法正确的是（ ）
A. 碰到墙面前空中运动时间之比为1:3B. 碰到墙面前空中运动时间之比为1:2
C. 两球上升高度之比为1:3D. 两球上升高度之比为1:2
【答案】C
【解析】
【详解】CD．斜抛运动的小球可以看成逆向的平抛运动，由推论有
联立解得两球上升高度之比为
故C正确，D错误；
AB．由
可得
两球碰到墙面前空中运动时间之比
故AB错误。
故选C。
6. 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为绕地球表面的近地卫星，C是地球同步卫星。则以下判断正确的是（ ）
A. 卫星B的速度大于地球的第一宇宙速度
B. A，B的线速度大小关系为
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】D
【解析】
【详解】A．卫星B的运行速度大小等于地球的第一宇宙速度。第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，故A错误；
B．对于B绕地球表面的近地卫星B和地球同步卫星C，根据万有引力提供向心力，得
得
则知卫星C的运行速度大小小于卫星B的运行速度大小，地球同步卫星C和静止在赤道上的物体A是同步的，角速度相等，根据
v=rω
结合rA＜rC，知
vA＜vC
分析可得
vA＜vB
故B错误；
C．地球同步卫星C和地球赤道上的物体A的角速度相等，周期一样
TC=TA
绕地球表面的近地卫星B和地球同步卫星C，根据开普勒第三定律可知
TC＞TB
故C错误；
D．若卫星B要靠近C所在轨道，需要先加速，做离心运动，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，可视为质点的物块放置在足够长的木板上，均静止在水平面上。已知小物块的质量为，长木板的质量为，与间的动摩擦因数为，与地面间的动摩擦因数为0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取。现用从零开始逐渐增大的水平外力拉长木板，则（ ）
A. 时，小物块受到的摩擦力大小为
B. 时，小物块受到的摩擦力大小为
C. 时，长木板的加速度大小为
D. 时，长木板的加速度大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A．当ab之间恰好发生相对滑动时，设此时拉力为F，则对ab构成的整体有
对a有
联立解得
故当时，ab之间保持相对静止，且
故ab处于静止状态，故ab之间摩擦力为零，故A错误
B．当时，ab之间保持相对静止，则对ab构成的整体有
对a有
联立解得
故B正确；
C．当时，ab之间保持相对静止，则对ab构成的整体有
解得
故C错误；
D．当时，ab之间发生相对滑动，则对b有
解得
故D错误。
故选B。
8. 某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M点运动到N点，以下说法正确的是（ ）
A. 粒子必定带正电荷
B. 粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度
C. 粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度
D. 粒子在M点的动能小于它在N点的动能
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．根据粒子的运动轨迹可知，粒子运动的轨迹大致向上，可知粒子必定带正电荷，选项A正确；
BC．电场线的疏密反映场强大小，可知M点场强小于N点场强，可知粒子在M点受到的电场力小于它在N点的电场力，粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度，选项B错误，C正确；
D．从M点到N点电场力做正功，则动能增加，即粒子在M点的动能小于它在N点的动能，选项D正确。
故选ACD。
9. 如图所示，平行板电容器与直流电源连接，上极接地，一带负电的油滴位于容器中的P点且处于静止状态，现将下极板竖直向上缓慢地移动一小段距离，则（ ）
A. 带电油滴将竖直向下运动B. 带电油滴的机械能将增加
C. P点的电势将降低D. 通过灵敏电流计有从a往b的电流
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】A．依题意知，电容器保持与电源连接，则电容器极板间电压不变，由
可知，若将下极板竖直向上缓慢地移动一小段距离，d减小，则板间场强增大，则油滴所受电场力增大，油滴将沿竖直向上运动，故A错误；
BC．P点到上极板的距离不变，场强增大，由
知，P点与上极板间电势差增大，P点的电势小于零，则P点的电势降低，由于油滴带负电，因向上运动，电场力做正功，则带电油滴的电势能将减小，机械能增大，故BC正确；
D．将下极板竖直向上缓慢移动时，d减小，根据
可知电容器电容增大；电容器的电压U不变；故根据
可知电量增大，故电容器充电，电流计中有从b到a的电流，故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，物块a、b通过轻弹簧连接，物块b、c用不可伸长的细线绕过轻质定滑轮连接，将物块c放置于足够长的固定斜面上，细线与斜面平行。移动物块c，当物块b、c之间的细线伸直且无作用力时，将物块c由静止释放。物块a放置在水平面上，a、b间的弹簧及b与定滑轮间的细线均处于竖直方向，物块a、b、c的质量分别为、和，斜面倾角为30°，若弹簧的劲度系数。（为已知量，g为重力加速度），整个过程a未离开水平面，不计空气阻力及一切摩擦，弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确的是（ ）
A. 物块b、c组成的系统机械能守恒
B. 释放物块c瞬间，物块c的加速度大小为
C. 物块b上升时速度最大
D. 物块c的最大速度为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．物块b、c组成的系统，由于弹簧弹力做功，则系统机械能不守恒，选项A错误；
B．开始时对b可得释放物块c瞬间，对bc整体由牛顿第二定律
解得物块c的加速度大小为
选项B正确；
C．由可知物块b上升时弹簧在原长，此时
可知bc整体加速度不为零，此时速度不是最大，选项C错误；
D．物块c的速度最大时加速度为零，此时
解得
即此时弹簧伸长量等于刚开始时的压缩量，则由能量关系可知
解得为
选项D正确。
故选BD。
二、实验题（本题共2小题，共14分，请把答案填写在答题卡对应位置上）
11. 如图甲所示的装置叫作阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示：
（1）实验时，该同学进行了如下操作：
①将质量均为M（A的含挡光片，B的含挂钩）的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态。测量出___________（选填“A的上表面”或“A的下表面”或“挡光片中心”）到光电门中心的竖直距离h。
②在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统（重物A、B以及物块C）中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为Δt。
③测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证机械能守恒定律。
（2）如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为___________（已知重力加速度为g）。
（3）引起该实验系统误差的原因有___________（写一条即可）。
【答案】 ①. 挡光片中心 ②. ③. 绳子有一定的质量、滑轮与轴之间有摩擦、重物运动中受到空气阻力
【解析】
【详解】（1）[1]遮光条经过光电门的平均速度代替物体经过光电门的瞬时速度，所以应测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离h。
（2）[2]重物A经过光电门时速度
v =
系统动能增加量
系统重力势能的减小量为mgh，系统机械能守恒应满足的关系式为
（3）[3]系统机械能守恒的条件是只有重力做功，引起实验误差的原因可能是：绳子有一定的质量、滑轮与轴之间有摩擦、重物运动中受到空气阻力。
12. 某物理兴趣小组利用图（甲）所示的装置研究平抛运动的规律。
实验时该小组使用每隔曝光一次频闪照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，某次拍摄后得到的照片如图（乙）所示（图中未包括小球刚离开轨道的图像）。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5cm。该小组在实验中测得的小球影像的高度差如图（乙）所示。请完成下列填空：
（1）如图（甲）所示，将斜槽固定在桌面上，反复调节使斜槽末端______；
（2）小球做平抛运动初速度______m/s（结果保留三位有效数字）；
（3）小球经过图（乙）中位置A时竖直方向的速度______m/s，当地的重力加速度______（结果均保留三位有效数字）。
【答案】（1）水平 （2）1.00
（3） ①. 1.97 ②. 9.76
【解析】
【小问1详解】
为使小球做平抛运动的初速度水平，如图（甲）所示，将斜槽固定在桌面上，反复调节使斜槽末端水平。
【小问2详解】
小球水平方向做匀速直线运动，小球做平抛运动的初速度为
【小问3详解】
[1]竖直方向做自由落体运动，因此A点竖直速度可由平均速度等于中间时刻的瞬时速度求得，为
[2]根据匀变速直线运动相邻相等时间间隔内发生的位移差的关系
解得当地的重力加速度为
三、计算题（本题共3小题，共40分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 我国计划2030年前后实现载人登月。假设未来的某一天，我国的宇航员登月成功，他在月球上做了如下实验：他站在月球上，将一个小球从距月球表面h高度以v0水平抛出，测得水平距离为x，若月球视为质量分布均匀的球体，月球的半径为R（其中R>h），引力常量为G，求：
（1）月球表面的重力加速度；
（2）月球的平均密度（不考虑月球的自转）；
（3）月球的第一宇宙速度。

【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设平抛运动的时间为t，则
联立解得
（2）设月球的质量为M，设其表面有一个质量为m的物体，则
解得
（3）根据万有引力提供向心力，有
解得
14. 如图所示，水平放置、相距为d的两块平行金属板M、N与电源相连，开关S闭合后，M、N间产生了匀强电场，一个重力不计的带负电粒子垂直于电场方向从M板边缘射入电场，粒子恰好打在N板中央．
(1)若开关S闭合，为了让粒子恰能飞出电场，应将N板向下平移多少？
(2)若开关S断开且粒子初速度大小变为原来的3倍，为了让粒子恰能飞出电场，应将N板向上平移多少？
【答案】(1) d (2)
【解析】
【详解】（1）由于一重力不计的带电粒子垂直于电场方向从M边缘射入电场，做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，且恰好打在N板中央，设极板间的电压为U、极板间的宽度为d、极板的长度为L，粒子的初速度为v0．
所以水平方向：=v0t1 ①
竖直方向： ②
由②解得： ③
为使粒子刚好能飞出电场，则水平方向：L=v0t2④
由①④两式解得：t2=2t1 ⑤
此过程保持电键闭合状态，即上面公式中电压U不变，由③⑤两式可知当时间由t1变为2t1时，d变为2d，即极板间距变为原来的两倍，N板向下移动d．
（2）当开关S断开时，两板所带电荷量不变，电场强度E不变，加速度a不变，设N板上移距离为x2，则
L＝3v0t3
d－x2＝at32
与①②联立解得x2＝d.
【点睛】带电粒子在电场中偏转时做匀加速曲线运动．应用处理类平抛运动的方法处理粒子运动，关键在于分析临界条件；注意当电容器电量保持不变时，两极板间场强与两板间距无关．
15. 如图所示，为半径的四分之一光滑绝缘竖直圆弧轨道，在四分之一圆弧区域内存在着、竖直向上的匀强电场，在的上方存在、水平向右的匀强电场，有一质量，带电量的物体（可视为质点），从A点的正上方距离A点处由静止开始自由下落（不计空气阻力），BC段为长、与物体间动摩擦因数为的粗糙绝缘水平面，CD段为倾角且离地面DE高的斜面。（取）
（1）物体能沿轨道到达最低点B，求它到达B点时轨道对物体的弹力大小（B点不考虑水平电场的影响）；
（2）求物体运动到C点时的速度；
（3）运动从C点射出后，求C点至落点的水平位移（已知，，不考虑物体反弹以后的情况）
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意，对小物块由释放到点的过程中，由动能定理有
解得
在点，由牛顿第二定律有
解得
（2）根据题意，对小物块由点到点的过程中，由动能定理有
解得
（3）小物块从点飞出做平抛运动，假设小物块能落在地面上，竖直方向上有
解得
水平方向上有
假设成立，则C点至落点的水平位移为。