2023-2024学年安徽省滁州市定远县重点中学高二（上）开学物理试卷（含答案）

2023-2024学年第一学期高二开学摸底试卷
物理试题
一、单选题（本大题共7小题，共28分）
1.关于运动和力，下列说法错误的是( )
A. 理想斜面实验否定了“力是维持物体运动的原因”
B. 牛顿第二定律表明物体所受外力越大，物体的惯性越大
C. 物体在恒力作用下，不可能做匀速圆周运动
D. 物体所受合外力的方向与速度方向不在一条直线上时，物体做曲线运动
2.某次实验中，一同学利用打点计时器测出了某物体不同时刻的速度，并在坐标纸上画出了其速度随时间变化的图象，由此可知
( )
A. 物体做曲线运动 B. 物体运动的最大速度约为
C. 物体运动的平均速度约为 D. 物体的最大位移约是
3.质量均为的小球和分别用不可伸长的轻绳悬在等高的和点，球的悬线比球的悬线长。把两球的悬线均拉到水平后将小球无初速释放，小球到达最低点时，其向心力的关系为( )
A. B. C. D.
4.无动力翼装飞机是一种专业的滑翔运动，如图，某翼装飞行者在某次飞行过程中，在同一竖直平面内从到滑出了一段曲线轨迹，下列说法正确的是( )
A. 飞行者速度保持不变
B. 飞行者所受合外力不为零
C. 飞行者在处所受合外力方向竖直向下
D. 飞行者在运动中的某处，速度方向可能和加速度方向共线
5.两物体随水平圆盘绕轴匀速转动如图所示，关于，在水平方向所受的作用力( )
A. 圆盘对有指向圆心的摩擦力
B. 圆盘对没有摩擦力，只受到给的摩擦力
C. 圆盘对的摩擦力指向圆心，对的摩擦力背离圆心
D. 圆盘对没有摩擦力，对也没有摩擦力
6.宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球，经过时间，小球落到星球表面，抛出点与落点之间的距离为若抛出时的初速度增大到倍，则抛出点与落点之间的距离为
，已知该星球半径为，万有引力常数，则该星球的质量为( )
A. B. C. D.
7.下列说法正确的是( )
A. 牛顿发现了万有引力定律，他被称为“称量地球质量”第一人
B. 已知月地距离约为地球半径倍，要检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，只需验证地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的
C. 海王星是通过计算发现的新天体，被人们称为“笔尖下发现的行星”
D. 两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力
二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）
8.如图，、、三个物体放在匀速旋转圆台上，它们由相同材料制成，的质量为 ，、的质量各为，如果，，当圆台旋转时，设，，都没有滑动下述结论中正确的是( )
A. 物体、的线速度之比为：
B. 物体、的向心加速度之比为：
C. 当圆台旋转速度增加时，比先开始滑动
D. 物体所受的静摩擦力方向与线速度方向相反
9.图示水平面上，点左侧光滑，右侧粗糙，质量分别为、、和的个滑块视为指点，用轻质细杆相连，相邻滑块间的距离为滑块恰好位于点，滑块、、依次沿直线水平向左排开。现对滑块施加一水平恒力，在第个滑块进入粗糙水平面后至第个滑块进入粗糙水平面前，滑块做匀速直线运动。已知滑块与粗糙水平面间的动摩擦因数均为，重力加速度为，则下列判断正确的是( )
A. 水平恒力大小为
B. 滑块匀速运动的速度大小为
C. 在第个滑块进入粗糙水平面前，滑块的加速度大小为
D. 在水平恒力的作用下，滑块可以全部进入粗糙水平面
10.质量为的物体从距地面高处从静止开始匀加速落到地面，加速度大小为，在物体下落的过程中( )
A. 物体的重力势能减少 B. 物体的动能增加
C. 物体的动能增加 D. 物体的机械能减少
11.一辆新能源汽车在平直的公路上由静止开始启动，在启动过程中，汽车牵引力的功率及其瞬时速度随时间的变化情况分别如图甲、乙所示，已知汽车所受阻力恒为重力的，重力加速度取。下列说法正确的是( )
A. 该汽车的质量为
B. 最大速度
C. 在前内，汽车克服阻力做功为
D. 在内，汽车的位移大小约为
12.如图所示，、、三个相同的小球，从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑，同时、从同一高度分别开始自由下落和平抛，最后都落在同一水平面上下列说法正确的有( )
A. 重力做功相等 B. 运动过程中重力的平均功率相等
C. 它们落地时重力的瞬时功率不相等 D. 它们的末动能相同
三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）
13.在“研究平抛物体的运动”的实验中
为了能较准确地描绘小球的运动轨迹，下面操作正确的是______
通过调节使斜槽的末端保持水平
每次必须由静止释放小球
每次释放小球的位置必须不同
将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
某同学在“研究平抛运动”实验中，描绘得到的平抛物体的轨迹的一部分，抛出点的位置没有记录，于是他在曲线上取水平距离相等的三点、、，量得又量出它们之间的竖直距离分别为，，取，利用这些数据，可求得：
物体做平抛运动的初速度是______ ；
物体在点的速度沿竖直方向的分速度为______ ；
抛出点距离点的水平距离为______ ，竖直距离为______
14.用落体法“探究机械能守恒定律”的实验装置如图所示。打点计时器所用电源频率为，当地重力加速度大小为。图是按实验要求正确地选出的纸带，图中点是打下的第一个点。
实验中，下面哪些实验器材是必需的______；选填器材前的字母
A.天平
B.刻度尺
C.直流电源
D.秒表
打点计时器打下计数点时，重物的速度______。计算结果均保留位有效数字
若已知实验所用重物的质量为，则从起点到打下计数点的过程中重物重力势能的减少量______，此过程中重物动能的增加量______。计算结果均保留位有效数字
通过计算，______选填“”“”或“”，这是因为______。写出一条理由即可
实验的结论是：在实验误差允许的范围内，重物的机械能守恒。
四、简答题（本大题共1小题，共11.0分）
15.如图所示，用长度的轻绳拴着质量的小球视为质点在竖直面内做圆周运动，已知绳子能够承受的最大张力，圆心离水平地面的高度。小球在最低点时轻绳恰好断开。不计空气阻力取重力加速度大小。求：
绳断时小球的线速度大小；
绳断后小球的落地点与绳断时小球所在位置间的水平距离。
五、计算题（本大题共2小题，共25.0分）
16.某同学设计了一款益智类的儿童弹射玩具，模型如图所示，段是长度连续可调的竖直伸缩杆，段是半径为的四分之三圆弧穹杆，段是长度为的水平杆，与杆稍稍错开．竖直杆内装有下端固定且劲度系数较大的轻质弹簧，在弹簧上端放置质量为的小球．每次将弹簧的长度压缩至点后锁定，设的高度差为，解除锁定后弹簧可将小球弹出．在弹射器的右侧装有可左右移动的宽为的盒子用于接收小球，盒子的左端最高点和点等高，且与的水平距离为，已知弹簧锁定时的弹性势能，小球与水平杆的动摩擦因数，与其他部分的摩擦不计，不计小球受到的空气阻力及解除锁定时的弹性势能损失，不考虑伸缩竖直杆粗细变化对小球的影响且管的粗细远小于圆的半径，重力加速度为求：
当时，小球到达管道的最高点处时的速度大小；
在问中小球运动到最高点时对管道作用力的大小；
若连续可调，要使该小球能掉入盒中，求的最大值？
17.如图为固定在竖直平面内的轨道，直轨道与光滑圆弧轨道相切，圆弧轨道的圆心角为，半径为，端水平，段的动摩擦因数为竖直墙壁高，紧靠墙壁在地面上固定一个和等高，底边长的斜面．一个质量的小物块视为质点在倾斜轨道上从距离点处由静止释放，从点水平抛出．重力加速度，，求：
小物块运动到点时对轨道的压力的大小；
小物块从点抛出到击中斜面的时间；
改变小物体从轨道上释放的初位置，求小物体击中斜面时动能的最小值．
答案和解析
1.【答案】
【解析】、伽利略的理想斜面实验否定了“力是维持物体运动的原因”，故A正确；
B、惯性是物体的固有属性，质量是物体惯性大小的唯一量度，惯性大小与外力无关，故B错误；
C、匀速圆周运动的向心力是合外力提供，可知合外力是变力，因此，物体在恒力作用下，不可能做匀速圆周运动，故C正确；
D、物体所受合外力的方向与速度方向不在一条直线上时，物体做曲线运动，故D正确。本题选错误的，故选：。
2.【答案】
【解析】速度时间图象中每一点表示该时刻所对应的速度，图线的每一点的斜率表示物体在该点的加速度，则根据图象的斜率可知加速度的变化；由图象面积表示位移知可求得位移，由速度公式平均速度。
由图可知物体的速度先增大后减小，最大为，加速度先减小后增大的直线运动，故A错误，B正确；
因速度一直沿正方向，故物体的位移越来越大，由图象面积表示位移知可求得位移约为，根据故CD错误。故选B。
3.【答案】
【解析】对于任意一球由最高点摆到最低点的过程，根据机械能守恒得，解得最低点：；再根据向心力公式可得，，则说明向心力与绳长无关，均为，即，故B正确，ACD错误。故选：。
4.【答案】
【解析】、飞行者运动的速度方向不断发生变化，因此速度是改变的，故A错误；
B、飞行者做曲线运动，需要不断改变运动方向，其所受合力不为零，故B正确；
、曲线运动的物体所受合力与速度不共线，且方向指向运动轨迹的内侧，故CD错误。故选：。
5.【答案】
【解析】和一起随圆盘做匀速圆周运动，做圆周运动的向心力由对的静摩擦力提供，所以对的摩擦力方向指向圆心，则对的摩擦力背离圆心；做圆周运动的向心力由对的摩擦力和圆盘对的摩擦力提供，所受的向心力指向圆心，对的摩擦力背离圆心，则圆盘对的摩擦力指向圆心．故C正确，、、D错误．故选：
6.【答案】
【解析】设第一次抛出速度为、高度为，根据题意可得右图： ，，依图可得： ， ，解方程组得： ，质量为的物理在星球表面所受重力等于万有引力，得：
，解得星球质量 ，B正确。故选B。
7.【答案】
【解析】A.牛顿发现了万有引力定律，而卡文迪许通过实验测量并计算得出了万有引力常量，因此卡文迪许被称为“称量地球质量”第一人，故A错误；
B.设月球质量为，地球质量为，地球半径为，月球轨道半径，由万有引力提供向心力有：，对地球表面的物体重力等于万有引力：，联立得：，即需验证月球的向心加速度是地球表面重力加速度的，故B错误；
C.海王星是通过计算发现的新天体，被人们称为“笔尖下发现的行星”，故C正确；
D.两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对作用力与反作用力，故D错误。故选C。
8.【答案】
【解析】A、三个物体都没有滑动，都做匀速圆周运动，角速度相等，由知，，则得：物体、的线速度之比为：；故A正确．
B、向心加速度，相等，则，故物体、的向心加速度之比为：故B错误．
C、三个物体所受的合力都指向圆心，对任意一个物体受力分析，如图
根据题意，；
由向心力公式，得、的向心力分别为：
；

当变大时，两个物体所需要的向心力都变大，当达到最大静摩擦力时，物体开始滑动．所需的向心力与所需的向心力保持：关系．由于和受到的最大静摩擦力始终相等，所以先滑动，后滑动，故C正确．
D、由于做匀速圆周运动，由静摩擦力充当向心力，故物体所受的静摩擦力方向始终指向圆心，与线速度方向始终垂直，故D错误．故选：
9.【答案】
【解析】、在第个滑块进入粗糙水平面后至第个滑块进入粗糙水平面前，滑块做匀速直线运动，对整体分析则有：，解得：，故A正确；
B、根据动能定理有：，解得：，故B错误；
C、根据牛顿第二定律，有：，解得，故C正确；
D、假设在水平恒力作用下，滑块可以全部进入粗糙水平面，则从拉力开始作用到第个滑块刚进入粗糙水平面过程，总功为：
，
即滑块不能滑上粗糙水平面，故D错误。故选：。
10.【答案】
【解析】因物体的加速度为，故说明物体受阻力作用，由牛顿第二定律可知，；
解得
重力做功；阻力做功
A、重力做功多少物体的重力势能就减少多少，所以物体的重力势能减少，故A错误；
、由动能定理可得动能的改变量，所以物体的动能增加，故B错误，C正确；
D、根据功能原理知，物体机械能的减少量等于克服阻力做的功，所以机械能减少，故D正确；
故选：
11.【答案】
【解析】、由图象可得，汽车匀加速阶段的加速度为：
，
汽车匀加速阶段的牵引力为：
，
匀加速阶段由牛顿第二定律得：
，
解得：，
故A正确；
B、已知汽车所受阻力恒为重力的，即
，
当功率为，牵引力等于阻力时，汽车行驶的最大速度为：
，
故B错误；
C、前内汽车的位移为：
，
克服阻力做功为：
，
故C正确；
D、内，由动能定理得：
，
解得：，
故D正确；故选：。
12.【答案】
【解析】设高度为，沿斜面下滑，加速度，根据得，，做自由落体运动，做平抛运动，、的运动时间相等，，则
A.三者下落高度相同，故重力做功相同，故A正确；
B.由前面的分析可知三者运动时间关系，故可知运动过程中重力的平均功率不相等，故B错误；
C.球落地时的竖直分速度与球相同，根据知，、落地时重力的瞬时功率相等，但落地时重力的瞬时功率并不等于和的瞬时功率，故C正确；
C.根据动能定理知，、两球的初动能均为零，重力做功相等，则落地的动能相等，而有初速度，则的末动能大于，故D错误；故选AC。
13.【答案】；；；；
【解析】、通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动，故A正确；
B、因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，故B正确；
C、根据对选项的论述可知，C错误；
D、用描点法描绘运动轨迹时，应将各点连成平滑的曲线，不能连成折线或者直线，故D错误．
在竖直方向上根据，则有：，
所以抛出初速度为：，
经过点时的竖直分速度为，
抛出点到点的时间，
则抛出点距离点的水平距离为，
竖直距离为
故答案为：；，，，．
14.【答案】 重物下落过程要克服阻力做功
【解析】重物下落过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：，整理得：，
实验需要验证的关系式是：，不需要测量质量，实验不需要天平；
实验需要用刻度尺测出计数点间的距离，可以根据打点计时器打出的纸带求出时间，实验不需要秒表；
打点计时器需要使用交流电源，不使用直流电源，故选B。
打点计时器工作频率为，打点时间间隔
做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，
重物在点的速度
重物的质量，从起点到打下计数点的过程中重物重力势能的减少量，
此过程中重物动能的增加量。
通过计算可知，，这是因为重物下落过程要克服阻力做功。
故答案为：；；；；；重物下落过程要克服阻力做功。
15.【答案】小球在最低点时，速度最大，绳子所受的拉力最大，绳子最容易断．
此处由绳子的拉力和重力的合力提供向心力，
根据牛顿第二定律得：
代入数据解得：．
小球平抛运动的高度为：．
根据
得：．
．
答：绳断时小球的线速度大小为；
落地点与抛出点的水平距离为．
16.【答案】小球从到过程只有重力和弹簧弹力做功，机械能守恒，故有：，所以，；
小球在点所需向心力，方向竖直向下；故对小球在点进行受力分析可知：小球受到管道对小球的作用力为，方向竖直向下；
所以，由牛顿第三定律可知：小球运动到最高点时对管道作用力的大小为；
对小球从到应用动能定理可得：，所以，；
小球从点抛出后做平抛运动，故最大可取平抛运动的水平位移，故由平抛运动的位移公式可得：，；
所以，当时，取得最大值；
答：当时，小球到达管道的最高点处时的速度大小为；
在问中小球运动到最高点时对管道作用力的大小为；
若连续可调，要使该小球能掉入盒中，则的最大值为．
17.【答案】小物块从到的过程，由动能定理得：
代入数据解得：
在点，由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
由牛顿第三定律得，小物块运动到点时对轨道的压力的大小为．
如图，设物体落到斜面上时水平位移为，竖直位移为，
代入得：
由平抛运动的规律得：
，
联立得
代入数据解得：
由上知
可得：
小物体击中斜面时动能为：
解得：当，