2023-2024学年广东省江门重点中学高二（上）开学物理试卷（含解析）

2023-2024学年广东省江门重点中学高二（上）开学物理试卷
一、选择题（本大题共11小题，共44分）
1.许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列表述正确的是( )
A. 牛顿运动定律既适应于物体的低速运动，也适应于物体的高速运动
B. 伽利略通过著名的扭秤实验测出了引力常量的数值
C. 卡文迪许发现了万有引力定律，被称为“称量地球的质量”的人
D. 开普勒行星运动三大定律揭示了行星的运动规律，为万有引力定律的发现奠定了基础
2.如图所示，小物体与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则受力情况是( )
A. 重力、支持力 B. 重力、向心力
C. 重力、支持力、指向圆心的摩擦力 D. 重力、支持力、向心力、摩擦力
3.火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知( )
A. 太阳位于木星运行轨道的中心
B. 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
C. 火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
D. 相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
4.年，英国物理学家卡文迪许测出引力常量，因此被人们称为“能称出地球质量的人”若已知引力常量为，地球表面处的重力加速度为，地球半径为，地球上一个昼夜的时间为，地球自转周期，一年的时间为地球公转周期，地球中心到月球中心的距离为，地球中心到太阳中心的距离为，则下列说法正确的是( )
A. 太阳的质量 B. 地球的质量
C. 月球的质量 D. 由题中数据可求出月球的密度
5.一质量为的物体从倾角为的固定光滑斜面顶端由静止开始下滑，斜面高为，当物体滑至斜面底端时，重力做功的瞬时功率为( )
A. B. C. D.
6.一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由向行驶，速度逐渐增大。小王分别画出汽车转弯时的四种加速度方向，则正确的是( )
A. B.
C. D.
7.在较大的平直木板上相隔一定距离钉几个钉子，将三合板弯曲成拱桥形卡入钉子内形成拱形桥，三合板上表面事先铺上一层牛仔布以增加摩擦，这样玩具惯性车就可以在桥面上跑起来了。把这套系统放在电子秤上做实验，如图所示，关于实验中电子秤的示数，下列说法正确的是( )
A. 玩具车静止在拱桥顶端时的示数小一些
B. 玩具车运动通过拱桥顶端时的示数大一些
C. 玩具车运动通过拱桥顶端时处于超重状态
D. 玩具车运动通过拱桥顶端时速度越大未离开拱桥，示数越小
8.如图所示，两个圆锥内壁光滑，竖直放置在在同一水平面上，圆锥母线与竖直方向夹角分别为和，有、两个质量相同的小球在两圆锥内壁等高处做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A. A、球受到的支持力之比为： B. A、球的向心力之比为：
C. A、球运动的角速度之比为： D. A、球运动的线速度之比为：
9.如图所示，竖直平面内固定有一个半径为的光滑圆环形细管，现给小球直径略小于管内径一个初速度，使小球在管内做圆周运动，小球通过最高点时的速度为，已知重力加速度为，则下列叙述中正确的是( )
A. 的最小值为
B. 当时，小球处于完全失重状态，不受力的作用
C. 当时，轨道对小球的弹力方向竖直向下
D. 当由逐渐减小的过程中，轨道对小球的弹力也逐渐减小
10.如图所示为两滑块、之间压缩一轻弹簧，滑块与弹簧不连接，用一细绳将两滑块拴接，使弹簧处于锁定状态，并将整个装置放在光滑的水平面上．烧断细绳后到两滑块与弹簧分离的过程中，下列说法正确的是( )
A. 两滑块的动量之和变大
B. 两滑块与弹簧分离后动量等大反向
C. 如果两滑块的质量相等，则分离后两滑块的速率也相等
D. 整个过程中两滑块的机械能增大
11.如图所示，两个质量和速度均相同的子弹分别水平射入静止在光滑水平地面上质量相同、材料不同的两矩形滑块、中，射入中的深度是射入中深度的两倍．上述两种射入过程相比较( )
A. 射入滑块的子弹速度变化大
B. 整个射入过程中两滑块受的冲量一样大
C. 射入滑块中时阻力对子弹做功是射入滑块中时的两倍
D. 两个过程中系统产生的热量相同
二、非选择题（共56分）
12.图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图
实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线______，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了使每次小球平抛的______相同。
图乙是正确实验取得的数据，其中为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为______。取，保留三位有效数字
在“研究平抛物体运动”的实验中，如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则下列说法中正确的是______。
A.小球平抛的初速度相同
B.小球每次做不同的抛物线运动
C.小球平抛飞出后在空中下落相同高度的时间不同
D.小球通过相同的水平位移所用时间相同
13.某实验小组设计了如图甲所示的实验装置来验证碰撞中的动量守恒定律，图中、是两个质量相同的小车。实验前，先平衡摩擦力，只将小车放在长木板上，并与纸带相连，将长木板装有打点计时器的一端适当垫高，打点计时器接通电源，给小车一个沿斜面向左的初速度，如果纸带上打出的点间隔均匀，则表明摩擦力已平衡。回答下列问题：
将小车放在长木板上并在小车上放上适当的砝码，接通打点计时器的电源，给小车一个初速度，小车与小车发生碰撞并粘在一起向前运动，打出的纸带如图乙所示，纸带上的点为连续打出的点，测出纸带上两段连续个间隔的长度分别为、。纸带的左端与打点计时器相连，若打点计时器连接的交流电的频率为，小车与小车相碰前的速度为______，碰撞后两车的共同速度为______。
测得小车包括橡皮泥质量为，小车和车中砝码的总质量为，若表达式______成立，则、两车碰撞过程动量守恒。
如果打点计时器连接交流电的频率实际小于，则对实验结果______填“有”或“无”影响。
14.如图所示，轻弹簧一端与墙相连，处于自然状态，质量为的木块沿光滑的水平面以的速度运动并开始挤压弹簧，求弹簧的最大弹性势能及木块被弹回速度增大到时弹簧的弹性势能。
15.动画片中有这样一个情节：某天和中了设计的陷阱，被挂在了树上如图甲所示，聪明的想出了一个办法，让自己和荡起来使绳子断裂从而得救。其过程可简化如图乙所示，设悬点为，离地高度为，熊可视为质点且总质量为，绳长为且保持不变，绳子能承受的最大张力为，不计一切阻力，重力加速度为。
设和刚好能在向右摆到最低点时绳子断裂，求他们的落地点离点的水平距离；
由于操作不当，两熊在水平面内做圆锥摆动，如图丙，若想成功脱困，两熊在做圆锥摆动时速度至少达到多大？
16.如图，一滑板的上表面由长度为的粗糙水平部分和半径为的四分之一光滑圆弧组成，滑板静止于光滑的水平地面上，物体可视为质点置于滑板上面的点，物体与滑板水平部分的动摩擦因数为已知，但具体大小未知一根长度为、不可伸长的细线，一端固定于点，另一端系一质量为的小球小球位于最低点时与物体处于同一高度并恰好接触现将小球拉至与同一高度细线处于水平拉直状态，然后由静止释放，小球向下摆动并与物体发生弹性碰撞碰撞时间极短已知物体的质量为，滑板的质量为，，重力加速度为，
求：
小球与物体碰撞前瞬间，细线对小球拉力的大小；
小球与物体碰撞后瞬间，物体速度的大小；
若要保证物体既能到达圆弧，同时不会从点滑出，求物体与滑板水平部分的动摩擦因数的取值范围．
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、牛顿运动定律适应于物体的低速运动，不适应于物体的高速运动，故A错误；
B、卡文迪许通过著名的扭秤实验测出了引力常量的数值，故B错误；
C、牛顿发现万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量的数值，使万有引力定律具有实际的应用意义，被称为“称量地球的质量”的人，故C错误；
D、开普勒通过对第谷的观测资料的研究，提出行星运动三大定律揭示了行星的运动规律，为万有引力定律的发现奠定了基础，故D正确。
故选：。
牛顿运动定律适应于宏观、低速运动的物体；根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
2.【答案】
【解析】【分析】
向心力是根据效果命名的力，只能由其它力的合力或者分力来充当，不是真实存在的力，不能说物体受到向心力．
本题学生很容易错误的认为物体受到向心力作用，要明确向心力的特点，同时受力分析时注意分析力先后顺序，即受力分析步骤．
【解答】
物体在水平面上，一定受到重力和支持力作用，物体在转动过程中，有背离圆心的运动趋势，因此受到指向圆心的静摩擦力，且静摩擦力提供向心力，故ABD错误，C正确。
故选：。
3.【答案】
【解析】解：、根据开普勒第一定律的内容为：所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，太阳处于椭圆的一个焦点上，不是中心上，故A错误；
B、根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等。行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化，故B错误；
C、根据开普勒第三定律，，为常数，火星与木星公转周期之比等于，故C正确；
D、根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳与行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，是对同一个行星而言，对不同的行星，太阳与其连线在相同时间内扫过的面积不相等，故D错误；
故选：。
熟记理解开普勒的行星运动三定律：
第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。
第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等。
第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
正确理解开普勒的行星运动三定律是解答本题的关键。注意第三定律椭圆运动中，是半长轴，是行星的公转周期，若看成匀速圆周运动则为轨道半径。与中心天体有关，中心天体不一样，不一样。
4.【答案】
【解析】解：、根据万有引力提供向心力有：，解得：，故A错误；
B、根据万有引力等于重力，有：则，故B错误；
、月球是环绕天体，质量和密度无法求出，故CD错误。
故选：。
根据万有引力等于重力求出地球的质量。
根据地球绕太阳公转，靠万有引力提供向心力，求出太阳的质量。
月球是环绕天体，质量和密度无法求出。
该题考查了万有引力定律及其应用，解决本题的关键掌握万有引力等于重力，以及万有引力提供向心力这两大理论，并能熟练运运用。
5.【答案】
【解析】解：物体下滑过程中机械能守恒，所以有：
物体滑到底端重力功率为：
联立解得：，故ABD错误，C正确。
故选：。
应用公式求某力的瞬时功率时，注意公式要求力和速度的方向在一条线上，在本题中应用机械能守恒求出物体滑到斜面底端时的速度，然后将速度沿竖直方向分解即可求出重力功率。
物理公式不仅给出了公式中各个物理量的数学运算关系，更重要的是给出了公式需要遵循的规律和适用条件，在做题时不能盲目的带公式，要弄清公式是否适用。
6.【答案】
【解析】【分析】
由曲线运动的合外力特点及加速度方向与合外力方向关系分析加速度的大致指向；根据速度的大小变化情况判断出加速度与速度的夹角大小。
本题的关键是掌握物体做曲线运动的条件及速度是增大还是减小的条件。
【解答】
解：汽车从点运动到，做曲线运动，合外力必定指向曲线的凹侧，则加速度也指曲线的凹侧；又汽车同时速度增大，所以加速度与速度的夹角小于，则可画出汽车转弯时的加速度方向与速度方向关系大致如图所示：
故BCD错误，A正确。
故选A。
7.【答案】
【解析】解：玩具车运动到最高点时，受向下的重力和向上的支持力作用，根据牛顿第二定律有
即
可知玩具车此时处于失重状态，C错误；
玩具车静止在拱桥顶端时，示数即总重力，运动通过拱桥顶端时，系统有向下的加速度向心加速度，支持力小于总重力，即示数小于总重力，且速度越大，向心加速度越大，示数越小，AB错误，D正确。
故选：。
对玩具车分析，根据牛顿第二定律求出支持力和玩具车重力的关系，从而得出玩具车对桥面的压力，判断出示数的变化．
解决本题的关键知道玩具车通过桥顶时，重力和支持力的合力提供向心力，对桥顶的压力小于自身的重力．
8.【答案】
【解析】解：对小球受力分析，受到重力和支持力，在竖直方向合力为零： ，
则有：
解得：：，故A错误；
B、受到重力和支持力，合力提供向心力：
解得：：：，故B错误；
C、小球运动轨道高度相同，则半径 ，根据
可知，解得：：：，故C正确；
D、根据 ，，由得：：：：，故D正确。
故选：。
对物体受力分析，只受到重力和支持力，其合力提供向心力，根据力的合成和分解求得支持力和向心力大小，利用向心力公式求得线速度和角速度即可。
本题主要考查了匀速圆周运动，解决此题的关键是要正确进行受力分析，明确向心力的来源，熟练应用向心力公式。
9.【答案】
【解析】解：、小球通过最高点时细管可以提供竖直向上的支持力，当支持力的大小等于小球重力的大小，小球的最小速度为零，故A正确；
B、根据公式可知，当时，小球的加速度为
方向竖直向下，则小球处于完全失重状态，只受重力作用，故B错误；
C、当时，小球需要的向心力为
则可知，轨道对小球的弹力大小为，方向竖直向下，故C正确；
D、当时，小球需要的向心力
可知，小球受轨道竖直向上的弹力，由牛顿第二定律有
可得
则逐渐减小的过程中，轨道对小球的弹力逐渐增大，故D错误。
故选：。
轻杆管道模型最高点有支撑，小球的最小速度为零；合力提供小球做圆周运动的向心力，牛顿第二定律与向心力公式相结合可以求解。
轻杆管道模型恰好能通过最高点的临界条件是，管道恰好对小球无作用力的条件是，也是管道对小球施加支持力和压力的分界点。
10.【答案】
【解析】解：、对于两个两个滑块组成的系统，合外力为零，系统的动量守恒，原来的总动量为零，由动量守恒定律可知两滑块的动量之和仍为零，没有变化，故A错误．
B、系统的总动量保持为零，则两滑块与弹簧分离后动量等大反向，故B正确．
C、两滑块与弹簧分离后动量等大反向，若两滑块的质量相等，则分离后两滑块的速率也相等，故C正确．
D、在弹簧将两滑块弹开的过程中，弹簧的弹性势能减小，转化为两滑块的机械能，则两滑块的机械能增大，故D正确．
故选：
对于两个滑块组成的系统，合外力为零，遵守动量守恒定律，由动量守恒定律分析总动量的变化情况，进一步判断两滑块与弹簧分离后动量关系、速率关系．由系统的机械能守恒分析机械能的变化．
解决本题的关键是要明确动量守恒的条件：合外力为零，判断出系统的动量守恒，机械能也守恒．
11.【答案】
【解析】子弹射入滑块过程中，子弹和滑块系统动量守恒，根据动量守恒定律列式求解共同速度，然后根据能量守恒定律列式求解系统产生的内能，根据动量定理列式求解滑块所受的冲量．
解：、设子弹的初速度为，共同速度为，则根据动量守恒定律，有：，
解得：；由于两矩形滑块、的质量相同，故最后子弹与滑块的速度都是相同的，故A错误；
B、滑块、的质量相同，初速度均为零，末速度均为，故动量该变量相等，根据动量定理，冲量相等，故B正确；
C、根据动能定理，射入滑块中时阻力对子弹做功等于动能的增加量，故射入滑块中时阻力对子弹做功是射入滑块中时的倍，故C错误；
D、根据能量守恒定律，两个过程中系统产生的热量等于系统减小的机械能，故两个过程中系统产生的热量相同，故D正确；
故选：。
本题考查子弹射木块模型，关键是根据动量守恒定律、动量定理和能量守恒定律列式分析，不难．
12.【答案】保持水平 初速度
【解析】解：为了保证小球的初速度水平，斜槽末端应切线水平，为了保证小球的初速度相等，每次让小球从同一位置由静止释放。
根据得：
则初速度为：
、在“研究平抛物体运动”的实验中，如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则小球平抛运动的初速度不同，抛物线的轨迹不同，故A错误，B正确。
、平抛运动的时间与初速度无关，由高度决定，可知小球在空中运动的时间相同，由于初速度不同，则相同水平位移所用的时间不同，故CD错误。
故选：。
故答案为：保持水平，初速度；；。
为了保证小球的初速度水平，斜槽末端需水平，每次让小球从同一位置由静止释放，保证初速度相同；
根据下降的高度求出平抛运动的时间，结合水平位移和时间求出初速度；
小球从斜槽不同的位置滚下，初速度不同，根据高度比较运动的时间，抓住初速度不同，结合水平位移的关系比较相同水平位移的时间。
解决本题的关键知道实验的原理以及注意事项，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解，注意单位的换算与有效数字的保留。
13.【答案】 ；

无
【解析】解：两小车碰撞后速度变小，打点间距变小，因此纸带的左端与小车相连，碰撞前小车的速度
碰撞后两小车、共同的速度
若、两车碰撞过程动量守恒，则，若表达式成立，则、两车碰撞过程动量守恒
由表达式可知打点计时器连接交流电的频率对实验结果无影响。
14.【答案】解：物体和弹簧构成的系统机械能守恒，当弹簧的弹性势能最大时，物体的动能为零，由机械能守恒定律得，弹簧的最大弹性势能为
当物体的速度为时，弹簧的弹性势能为，由机械能守恒定律得
．
答：弹簧的最大弹性势能为，木块被弹回速度增大到时弹簧的弹性势能为。
【解析】以弹簧和木块组成的系统为研究对象，只有弹力做功，系统的机械能守恒．初态时，系统只有木块的动能，当木块被弹回速度增大到时，木块有动能、弹簧有弹性势能，根据机械能守恒定律求解木块被弹回速度增大到时弹簧的弹性势能．
本题考查机械能守恒定律，解题关键掌握物块与弹簧能量的转化，列式解答即可。
15.【答案】解：摆到最低点时绳子刚好断裂时，熊的速度为，此时绳子拉力为，有，
解得
绳子断后熊做平抛运动，有，
联立解得落地点离点的水平距离为
设绳子刚好断时与竖直方向的夹角为，对熊受力分析可得，，
联立解得
答：他们的落地点离点的水平距离；
若想成功脱困，两熊在做圆锥摆动时速度至少达到。
【解析】根据合力提供向心力，结合平抛规律列式，求水平距离；
对熊受力分析，根据合力提供向心力，求速度大小。
本题考查学生对合力提供向心力、平抛运动规律的掌握，是一道基础题。
16.【答案】解：设小球在碰撞前瞬间速度大小为，此时细线对小球拉力的大小为，
由静止释放到碰撞前瞬间的过程，由机械能守恒得：，解得：，
在碰撞前瞬间，由牛顿第二定律得：，解得：；
与发生弹性碰撞，、组成的系统动量守恒，机械能守恒，取水平向左为正方向，
则有：，，
解得：，方向水平向左；
对于物体与滑板组成的系统，因水平地面光滑，故系统水平方向不受力，则与滑板作用过程，系统水平方向动量守恒，取水平向左为正方向，
若要物体能到达圆弧，临界条件为：与滑板共速时恰好达到点，对应的动摩擦因数为最大值，
则有：，
由能量守恒及功能关系得：，
解得：，
若要不会从点滑出，临界条件为：与滑板共速时恰好达到点，对应的动摩擦因数为最小值，
则有：，
由能量守恒及功能关系得：，
其中：，解得：，
综上分析，满足要求的动摩擦因数的取值范围为：。
【解析】先由机械能守恒求出小球在碰撞前瞬间的速度大小，确定向心力的来源，由牛顿第二定律求得所求；
与弹性碰撞过程，、组成的系统动量守恒，机械能守恒，应用弹性碰撞模型，解得所求；
关键在于分析满足要求的临界条件，依据动摩擦因数较小，与滑板相对位移较大来确定临界的相对运动情况，根据系统水平方向动量守恒，能量守恒及功能关系解得所求。
本题为力学综合题目，重点考查功与能的关系，能量及动量守恒定律，弹性碰撞模型要熟记公式，第三问的关键在于找到临界条件，亦可用牛顿第二定律配合运动学公式解答，但是没有能量和动量守恒的角度便捷。
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