2023-2024学年辽宁省六校高二（上）期初物理试卷（含解析）

2023-2024学年辽宁省六校高二（上）期初物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 下列叙述中正确的是( )
A. 库仑提出了用电场线描述电场的方法
B. 牛顿利用月一地检验验证了万有引力定律并测量了万有引力常量
C. 重心、运动的合成与分解等概念的建立都体现了等效替代的思想
D. 比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，如电阻，加速度都是采用比值法定义的
2. 卷扬机可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。因操作简单、移置方便，在建筑施工、水利工程、林业、矿山、码头等有着广泛应用。如图乙所示，利用卷扬机将套在光滑竖直杆上的重物提升到高处。当卷扬机缠绕钢丝绳的速度为时，连接重物的钢丝绳与竖直杆夹角为，则当重物运动到图示位置时重物的速度与关系为( )
A. B. C. D.
3. 图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹，粒子先经过点，再经过点。可以判定( )
A. 点的电势小于点的电势
B. 粒子带正电，点的电势大于点的电势
C. 粒子在点受到的电场力大于在点受到的电场力
D. 粒子在点的电势能小于在点的电势能
4. 天文学家发现了一对被称为“灾难变星”的罕见双星系统，约每分钟彼此绕行一圈，通过天文观测的数据，模拟该双星系统的运动，推测在接下来的万年里，这对双星彼此绕行的周期逐渐减小至分钟。如果将该双星系统简化为理想的圆周运动模型，如图所示，两星球在万有引力作用下，绕点做匀速圆周运动。不考虑其他天体的影响，两颗星球的质量不变，在彼此绕行的周期逐渐减小的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 每颗星球的角速度都在逐渐变小 B. 两颗星球的距离在逐渐的变大
C. 两颗星球的轨道半径之比保持不变 D. 每颗星球的加速度都在变小
5. 如图所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出，现在使电子入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的( )
A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍
6. 一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前内做匀加速直线运动，末达到额定功率之后保持以额定功率运动。图象如图所示，已知汽车的质量汽车受到地面的阻力为车重的倍，则以下说法正确的是( )
A. 汽车在前内的牵引力 B. 汽车的额定功率为
C. 汽车速度为时的加速度 D. 汽车的最大速度为
7. 如图，、为水平正对放置的平行板电容器的两极板，极板接地。闭合开关，一带电液滴在两极板间的点处于静止状态。下列说法正确的是( )
A. 该液滴带正电
B. 将一块有机玻璃插到两极板之间，电容器的电容将变小
C. 保持开关闭合，将极板向左移动一小段距离，液滴将加速向上运动
D. 断开开关，将极板向下移动一小段距离，点的电势将升高
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8. 如图所示，有一条柔软的质量为、长为的均匀链条，开始时链条的长在水平桌面上，而长垂于桌外，用外力使链条静止。不计一切摩擦，桌子足够高。下列说法中正确的是( )
A. 若自由释放链条，则链条刚离开桌面时的速度
B. 若自由释放链条，则链条刚离开桌面时的速度
C. 若要把链条全部拉回桌面上，至少要对链条做功
D. 若要把链条全部拉回桌面上，至少要对链条做功
9. 如图所示，位于匀强电场中的直角三角形与电场强度方向平行，为直角，为中点，直角边的长度为，，。已知、、三点的电势分别为、和，则下列说法正确的是( )
A. 点和点位于同一等势面
B. 匀强电场的方向为由指向
C. 匀强电场的电场强度大小为
D. 将一电子由点移至点，电子的电势能增加
10. 如图所示，将一质量、半径为的光滑半圆形槽静置于光滑水平面上，今让一质量为小球自左侧槽口从点静止开始落下，则以下结论中正确的是( )
A. 小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽构成的系统动量守恒
B. 小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽构成的系统机械能守恒
C. 小球到达最低点时，小球的速度大小是
D. 小球到达右边最高点时，小球通过的水平位移是
三、实验题（本大题共1小题，共6.0分）
11. 用如图甲实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从高处由静止开始下落，上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒。图乙给出的是实验中获取的一条纸带：是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有个点图中未标出，计数点间的距离如图乙所示，已知电源频率为，、，取，结果均保留三位有效数字则：
在纸带上打下计数点时的速度 ______ ；
在打点过程中系统动能的增加量 ______ ，系统势能的减少量 ______ 。
四、简答题（本大题共3小题，共30.0分）
12. 用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示。图乙中点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让质量为的入射球多次从斜轨上同一位置由静止释放，其平均落地点的位置为，测得然后，把质量为的被碰小球静止置于轨道的水平部分，再将入射小球从斜轨上同一位置由静止释放，与小球相撞，并重复实验、相碰后平均落地点的位置分别为、，测得，．
小球、质量之间的关系是______填“”“”或“”。
若两球相碰前后动量守恒，其表达式可表示为______。
若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为______。
13. “蹦极”是一项勇敢者的运动，如图所示，某人用弹性橡皮绳拴住身体从高空处自由下落，在空中感受完全失重的滋味。此人质量为，橡皮绳原长，人可看成质点，且此人从点自静止下落到最低点所用时间。
此人下落到橡皮绳刚伸直原长时，人的动量是多少？
从橡皮绳开始伸直到人下落到最低点的过程中橡皮绳对人平均作用力为多大？
14. 如图所示，两滑块、位于光滑水平面上，已知的质量，的质量，滑块的左端连有轻质弹簧，弹簧开始处于自然伸长状态。现使滑块以的速度水平向右运动，通过弹簧与静止的滑块相互作用整个过程弹簧没有超过弹性限度，直至分开，求：
滑块通过弹簧相互作用过程中弹簧的最大弹性势能；
滑块与分开时，两者的速度分别为多少？
五、计算题（本大题共1小题，共18.0分）
15. 如图所示，竖直平面内有一水平向右的匀强电场，电场强度大小为，，其中有一个半径为的竖直光滑圆环，点所在的半径与竖直直径成角。现给质量为、电荷量为的带正电小球可视为质点一个初速度，让小球恰能在圆环内做完整的圆周运动，不考虑小球运动过程中电荷量的变化。取求：
小球在点时的速度大小；
小球做圆周运动过程中对环的压力最大值；
当小球再次经过点时，空间中突然增加一方向竖直向上，电场强度大小为的匀强电场，试说明小球能否继续沿圆环做完整的圆周运动。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、根据物理学史可知，是法拉第提出了用电场线描述电场的方法，故A错误；
B、牛顿利用月一地检验验证了万有引力定律，卡文迪许测量了万有引力常量，故B错误；
C、重心是物体重力的等效作用点，分运动与合运动也是等效的，可知重心、运动的合成与分解等概念的建立都体现了等效替代的思想，故C正确；
D、比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，如电阻是采用比值法定义的，而是牛顿第二定律的表达式，不是比值定义式，故D错误。
故选：。
法拉第提出了用电场线描述电场的方法；卡文迪许测量了万有引力常量；重心、分运动、合运动等概念的建立都体现了等效替代的思想；根据比值定义法判断。
在高中物理学习中，我们会遇到多种不同的物理分析方法，这些方法对我们理解物理有很大的帮助；故在理解概念和规律的基础上，更要注意科学方法的积累与学习．
2.【答案】
【解析】解：将重物速度沿绳和垂直于绳方向进行分解，如图所示
根据运动的分解可知重物沿绳方向的速度分量等于卷扬机缠绕钢丝绳的速度，即
所以
故ACD错误，B正确。
故选：。
卷扬机通过钢丝绳提升重物，重物实际上升的速度为合速度，重物沿钢丝绳方向的速度为分速度，且大小等于钢丝绳速度。由几何关系可求。
本题主要考查关联速度问题，主要把握物体实际的速度为合速度，物体沿钢丝绳的速度大小等于钢丝绳速度大小。
3.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了电场线、电场能的性质；本题的关键是根据运动轨迹来判定电场力方向，由曲线运动条件可知合力偏向曲线内侧。根据电场力来确定电场力做功的正负，从而判定电势能增加与否。
沿着电场线的方向电势降低；根据过、两点的等势线分析电势。由电场线的疏密表示电场强度的强弱，判断电场力的大小；不计重力的粒子在电场力作用下从到，运动与力关系可知，电场力指向轨迹的内侧，分析出电场力做功正负，判断电势能的变化。
【解答】
粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，斜向左下方，与电场方向一致，粒子带正电，根据顺着电场线的方向电势降低，可知过点的等势面的电势高于过点的等势面的电势，则点的电势高于点的电势，故B正确，A错误；
C.由电场线的疏密表示电场强度的大小，可知，点的电场强度比点的小。由知，粒子在点受到的电场力小于在点受到的电场力，故C错误；
D.从到，粒子的所受电场力斜向左下方，则电场力对粒子做正功，电势能减少，所以粒子在点的电势能大于在点的电势能，故D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】解：根据题意，由公式可知，每颗星球的角速度都在逐渐变大，设双星转动的角速度为，双星间距离为，星球的质量分别为、，由万有引力提供向心力有
解得
可知，角速度增大，则距离逐渐的变小，故AB错误；
C.根据万有引力提供向心力有
解得
则两颗星球的轨道半径之比保持不变，故C正确；
D.由万有引力公式提供向心力有
可知，由于距离逐渐的变小，每颗星球的加速度都在变大，故D错误。
故选：。
双星系统角速度或周期相等，根据万有引力提供向心力，结合向心力的表达式分析出两颗星的角速度、加速度和轨道半径之比的变化。
本题主要考查了双星系统的相关应用，理解两颗恒星的特点，结合万有引力定律和牛顿第二定律即可完成分析。
5.【答案】
【解析】解：对于电子以平行极板的速度从负极板边缘飞入匀强电场，恰能从右侧擦极板边缘飞出电场这个过程，设电子的带电量，质量为，入射速度为，极板的长度为，极板的宽度为，电场强度为。
由于电子做类平抛运动，所以水平方向：
竖直方向：
因为
所以
若速度变为原来的两倍，则仍从正极板边沿飞出，则两极板的间距应变为原来倍，故A正确，BCD错误。故选：。
根据类平抛运动的规律解出粒子恰能从右侧擦极板边缘飞出电场的临界条件，结合分析即可求解。
根据题目所给的信息，找到粒子在竖直方向位移表达式，讨论速度的变化对竖直方向的位移的影响即可解决本题。
6.【答案】
【解析】解：、由速度时间图线知，匀加速运动的加速度大小，根据牛顿第二定律得，，解得牵引力，故A错误。
B、汽车的额定功率，故B错误；
C、汽车在时的牵引力，根据牛顿第二定律得，加速度，故C正确。
D、当牵引力等于阻力时，速度最大，则最大速度，故D错误。
故选：。
根据速度时间图线的斜率求出匀加速运动的加速度，结合牛顿第二定律求出匀加速运动的牵引力。根据匀加速运动的最大速度和牵引力的大小求出汽车的额定功率。结合求出速度为时的牵引力，根据牛顿第二定律求出此时的加速度。当牵引力等于阻力时，速度最大，根据求出最大速度。
本题考查了汽车恒定加速度启动的问题，理清整个过程中的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解，知道牵引力等于阻力时，汽车的速度最大。
7.【答案】
【解析】解：、由图可知，电容器上极板带正电，带电液滴处于静止状态，可知带电液滴带负电，故A错误；
B、将一块有机玻璃插到两极板之间，由可知电容器的电容将变大，故B错误；
C、保持开关闭合，将极板向左移动一小段距离，电容器两极板间电压不变，板间距离也不变，由可知极板间电场强度不变，液滴所受电场力不变，所以液滴将仍将保持静止，故C错误；
D、断开开关，电容器带电量不变，根据、、可得：
可知上下移动极板时电场强度不变，将极板向下移动一小段距离，点与下极板的距离变大，由可知与下极板之间的电势差变大，下极板电势为零，电场方向竖直向下，所以点的电势将升高，故D正确。
故选：。
A.带电液滴静止，根据液滴所受电场力方向与电场方向的关系判断液滴的电性；
B.根据电容的决定式分析电容的变化；
C.保持开关闭合，将极板向左移动一小段距离，根据分析极板间电场强度的变化，再判断液滴的运动方向；
D.断开开关，电容器带电量不变，根据、、相结合推导出的表达式，再分析的变化，由判断与下极板之间的电势差如何变化，即可判断点电势的变化情况。
本题是电容器的动态分析问题，根据、、相结合进行分析，分析时要注意抓住不变量。
8.【答案】
【解析】解：若自由释放链条，以桌面为零重力势能参考平面，根据机械能守恒可得
解得链条刚离开桌面时的速度为，故B正确，A错误；
若要把链条全部拉回桌面上，至少要对链条做的功等于垂于桌外链条增加的重力势能，则有，故D正确，C错误。
故选：。
根据机械能守恒定律列式计算出链条离开桌面时的速度；
根据功能关系分析出对链条做的功。
本题主要考查了机械能守恒定律，在分析重力势能的变化时，要注意先设定零势能面，结合功能关系即可完成分析。
9.【答案】
【解析】解：、为的中点，则有，解得，所以点和点位于同一等势面中，匀强电场的方向为由指向，故A正确，B错误；
C、由几何关系可知，其中，得；
根据匀强电场中电势差与电场强度的关系可得匀强电场的电场强度，代入数据得，故C正确；
D、将一电子由点移至点，由于电子带负电，电势升高，，，代入数据得，因此电子的电势能减少，故D错误。
故选：。
根据电场力做功和电势差公式分别得出两点电势差和两点电势差。进一步确定等势线，结合电场线垂直于等势线且有高电势处指向低电势处得出电场线的方向，再根据匀强电场中电场强度和电势差的关系式得出电场强度的大小。
本题考查匀强电场中常见的电场力做功和电势差的关系，及电场强度的求解题目，中等难度。
10.【答案】
【解析】解：、小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽构成的系统水平方向受力为零，所以水平方向动量守恒，故A错误；
B、小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽构成的系统只有重力做功，且无机械能与其他能的转化，所以系统机械能守恒，故B正确；
C、以向右方向为正，根据系统水平方向动量守恒可得：
由系统机械能守恒，可得：
联立解得：，故C错误；
D、根据人船模型结论，根据水平方向的平均动量守恒可得：
又
解得：，故D正确。
故选：。
根据动量守恒定律的条件完成分析；
根据动量守恒定律和能量守恒定律联立等式计算出小球的速度；
根据人船模型的特点得出两个物体的位移。
本题主要考查了动量守恒定律的相关应用，根据能量守恒定律结合人船模型的特点完成分析。
11.【答案】
【解析】解：系统为匀变速直线运动，中间时刻的速度等于平均速度，所以计数点的瞬时速度为：
；
和一起运动，速度大小相同，所以系统增加的动能为：
系统减少的重力势能包括增加的重力势能和减少的重力势能，
即为：。
故答案为：；、。
根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可以求出打下计数点时的速度大小；
根据物体的初末动能大小可以求出动能的增加量，根据物体重力做功和重力势能之间的关系可以求出系统重力势能的减小量。
本题全面的考查了验证机械能守恒定律中的数据处理问题，要熟练掌握匀变速直线运动的规律以及功能关系，增强数据处理能力。
12.【答案】
【解析】解：根据题目分析，要验证动量守恒定律定律，为防止发生反弹现象，小球、的质量之间的关系是；
由动量守恒定律可得，而速度可以用平抛运动相应的水平位移代替，所以动量守恒表达式可表示为；
若碰撞是弹性碰撞，碰撞前后动能相等，有，而速度可以用相应的水平位移代替，所以碰撞前后动能相等的表达式可表示为；
故答案为：
根据题意可知，要验证动量守恒定律定律，为防止发生反弹现象，要求；验证：，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间相等，上式两边同时乘以得：，得：；再根据发生弹性碰撞可列式求解。
在实验的过程当中把本来需要测量的速度改为测量平抛过程当中水平方向发生的位移，可见掌握了实验原理才能顺利解决此类题目。
13.【答案】解：人做自由落体运动，下落高度时，根据
解得
所以此时人的动量大小
人从下落到橡皮绳正好拉直的时间设为，则
橡皮绳作用时间
取向上为正方向，由动量定理得
橡皮绳对人的平均作用力大小为
答：此人下落到橡皮绳刚伸直时，人的动量是；
从橡皮绳开始伸直到人下落到最低点的过程中橡皮绳对人平均作用力为。
【解析】根据由自由落体运动规律求物体末速度，由动量的定义得到动量；
根据动量定理解答。
本题主要考查了自由落体运动位移公式及动量定理的应用，知道动量的矢量性。
14.【答案】解：当滑块、的速度相等时，弹簧压缩到最短，弹簧的弹性势能最大，设此时、的速度为。
取向右为正方向，由动量守恒定律得
解得：
由系统机械能守恒得
解得弹簧的最大弹性势能为：
当、分离时，由动量守恒定律得
由系统机械能守恒得
解得：，
答：滑块通过弹簧相互作用过程中弹簧的最大弹性势能为；
滑块与分开时，两者的速度分别为和。
【解析】当弹簧压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，此时滑块、的速度相等，根据动量守恒定律列式求出系统的速度，再根据系统机械能守恒列式，即可求得弹簧的最大弹性势能；
根据动量守恒定律和机械能守恒定律分别列式，即可求解滑块与分开时、的速度。
本题的关键要明确两物体的运动情况，知道和的速度相等时，弹簧的弹性势能最大，然后根据动量守恒定律和机械能守恒定律列式研究。
15.【答案】解：小球在点时， ，其合力方向恰好指向圆心，因为重力与电场力均为恒力，所以二者的合力大小为，解得：
小球做圆周运动，则其等效最高点为点，有
解得
小球从等效最高点至等效最低点过程中，由动能定理得
在等效最低点小球对圆环压力最大，速度最大，动能最大，而非经过点时动能最大。
由牛顿第二定律得
代入数据解得
由牛顿第三定律可知小球做圆周运动的过程中对环的最大压力是
由题得此时小球做圆周运动等效最高点为圆环最左端，从点到最左端，由动能定理得
此时小球向心力
联立解得：
可知故小球不能做完整的圆周运动；
答：小球在点时的速度大小为；
小球做圆周运动过程中对环的压力最大值为；
小球不能做完整的圆周运动。
【解析】计算小球受合力大小，根据牛顿第二定律解得；
根据等效重力场可知在等效最低点小球对圆环压力最大，根据动能定理结合牛顿第二定律解得；
分析小球的受力情况，从而判断是否能做完整的圆周运动。
本题考查带电粒子在电场中的综合应用，解题关键掌握做完整圆周运动的临界条件，注意等效重力场的应用。
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