2024-2025学年黑龙江省佳木斯市第一中学高二（上）暑假开学验收考试物理试卷（含解析）

2024-2025学年佳木斯市第一中学高二（上）暑假开学验收考试
物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球运动半径的，设月球绕地球运动的周期为天，则此卫星的运行周期为( )
A. 天 B. 天 C. 天 D. 天
2.一个质量为的小球做自由落体运动，那么，在前秒内重力对它做功的平均功率及在秒末重力做功的瞬时功率分别为秒末小球未着地( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
3.如图所示为游乐园中空中转椅的理论示意图，长度不同的两根细绳悬挂于同一点，另一端各系一个质量相同的小球，使它们在不同的水平面内做圆锥摆运动，则对于、两个圆锥摆周期的说法正确的是( )
A. 的周期大 B. 的周期大
C. A、的周期一样大 D. A、的周期无法比较
4.如图所示，等长的、、绝缘细棒上均匀分布着等量正电荷，它们在三角形中心产生的电场强度大小为电势为。在棒的中点截去非常小的一段，此时点的场强大小为、电势为，则( )
A. B. C. D.
5.如图所示，与水平面成角的传送带，在电动机的带动下以恒定的速率顺时针运行。现将质量为的小物块从传送带下端点无初速度地放到传送带上，经时间物块与传送带达到共同速度，再经时间物块到达传送带的上端点，已知、间的距离为，重力加速度为，则在物块从运动到的过程中，以下说法正确的是( )
A. 在时间内摩擦力对物块做的功等于
B. 在时间内物块和传送带间因摩擦而产生的内能小于物块机械能的增加量
C. 在时间内传送带对物块做的功等于
D. 在时间内因运送物块，电动机至少多消耗的电能
6.沿空间某直线建立轴，该直线上的静电场方向沿轴，其电电势的随位置变化的图像如图所示，一电荷都为带负电的试探电荷，经过点时动能为，速度沿轴正方向若该电荷仅受电场力。则其将( )
A. 不能通过点 B. 在点两侧往复运动
C. 能通过点 D. 在点两侧往复运动
多选题
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
7.如图所示，从水平地面上不同位置斜抛出的三个小球沿三条不同的路径运动最终落在同一点，三条路径的最高点是等高的。若忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是( )
A. 沿路径抛出的小球落地的速率最大 B. 沿路径抛出的小球在空中运动时间最长
C. 三个小球抛出的初速度的竖直分量相等 D. 三个小球抛出的初速度的水平分量相等
8.如图甲所示，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为的小球，从离弹簧上端高处由静止释放。以小球开始下落的位置为坐标原点，沿竖直向下方向建立坐标轴，小球所受弹力的大小随小球位置坐标的变化关系如图乙所示。小球向下运动过程中，弹簧始终处于弹性限度内。小球可视为质点。不计空气阻力的影响。重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 处，小球的速度最大
B. 处与处，小球的加速度相同
C. 处，小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和最小
D. 从到过程中，小球所受弹力做功为
9.竖直平面内半径为的外侧光滑的圆轨道，一小球受到微小扰动从轨道的顶点点由静止开始沿圆轨道下滑，至点时脱离轨道，最终落在水平面上的点，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 在点时，小球对圆轨道的压力为零
B. 点离水平面的高度为
C. 到过程，小球水平方向的加速度不断增大
D. 到过程，小球做平抛运动
10.如图甲所示，两平行金属板水平放置，间距为，金属板长为，两金属板间加如图乙所示的电压时上金属板带正电，其中。一粒子源连续均匀发射质量为、电荷量为的带电粒子初速度，重力忽略不计，该粒子源射出的带电粒子恰好从上板左端的下边缘水平进入两金属板间，若粒子碰到两金属板即被吸收不再反弹且对极板的电量几乎无影响，则( )
A. 能从板间飞出的粒子在板间运动的时间为
B. 时刻进入两极板间的粒子能够从极板右侧飞出
C. 能从极板右侧飞出的粒子电场力对其做功一定为
D. 能从极板右侧飞出的粒子数占入射粒子总数的
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.“探究电容器充放电”的实验装置如图乙所示。将开关扳到，待电容器充电结束后，向电容器中间插入一块有机玻璃板，则在插入过程中，电容器的电容_________“增大”“减小”或“不变”，电流方向为________；电容器充电结束后，将开关扳到放电的过程中，电流方向为________。选填“至”或“至”
12.某实验小组用如图甲所示的装置来完成“验证机械能守恒定律”实验，其中为铁架台，为固定在铁架台上的轻质滑轮，为光电门，为固定在物块上、宽度为的遮光条，物块与物块用跨过滑轮的细绳连接。铁架台上标记一位置，并测得该位置与光电门之间的距离为。让遮光条与位置对齐，让物块由静止开始下降，测得遮光条通过光电门时的遮光时间为。实验时测得物块含遮光条、的质量分别为、，重力加速度大小为。
遮光条经过光电门时物块的速度大小_________，从物块开始下落到遮光条经过光电门的过程中，物块、构成的系统增加的动能_________，系统减少的重力势能_________。均用题目中给定的物理量符号表示
改变距离，重复实验，测得各次遮光条的挡光时间，以为横轴、为纵轴建立平面直角坐标系，在坐标系中作出图像，如图乙所示，该图像的斜率为，在实验误差允许范围内，若_________用题目中给定的物理量符号表示成立，说明系统机械能守恒。
实验时总是测得系统增加的动能略小于减少的重力势能，造成该误差的原因可能是_________任写一种即可。
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.在一个点电荷的电场中，让轴与它的一条电场线重合，坐标轴上、两点的坐标分别为和图甲。在、两点分别放置带正电的试探电荷，它们受到的静电力均沿轴正方向，静电力大小跟试探电荷的电荷量的关系，如图乙中直线、所示。求：
点和点的电场强度的大小；
请理论分析点电荷在点左侧或、之间或点右侧，然后计算点电荷所在位置的坐标。
14.某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，质子先被加速到具有较高的能量，然后被引向轰击肿瘤并杀死靶细胞。“质子疗法”可简化为如图所示的模型，真空中的平行金属板、间的电压为，平行金属板、之间的距离为、金属板长也为。质子源发射质量为、电荷量为的质子，质子从板上的小孔进入不计初速度平行板、间，经加速后从板上的小孔穿出，匀速运动一段距离后以平行于金属板、方向的初速度大小未知进入板间，质子射出平行金属板、时末速度方向与初速度方向的夹角之后质子恰好击中靶细胞。已知平行金属板、之间，平行金属板、之间均可视为匀强电场，质子的重力和质子间的相互作用力均可忽略，取，求：
质子从板上的小孔穿出时的速度大小；
质子射出金属板、间时沿垂直于板面方向偏移的距离；
平行金属板、间的电压大小。
15.如图所示，空间存在水平向右、电场强度大小为的匀强电场。一个半径为的竖直光滑圆弧轨道与水平面相切于点。现将一质量为、带电荷量为的小球从点由静止释放，已知、间距离，小球与水平面间的动摩擦因数为，取重力加速度。求：
小球运动到点时的速度大小
小球对圆弧轨道压力的最大值
小球在竖直平面内上升的最大高度。
答案解析
1.
【解析】由于，，由开普勒第三定律，可得。
故选：。
2.
【解析】秒内物体平均速度为：，则平均功率为：，秒末的速度，故秒末的瞬时功率为：，故C正确，ABD错误。
故选C。
3.
【解析】、设细绳与竖直方向的夹角为，绳长为，小球受到的重力和绳子的拉力提供向心力，则，解得，为球到悬点在竖直方向的距离，由图可知球的摆长大于球的摆长，故A球的周期较大，故A正确，BCD错误。
4.
【解析】根据对称性可知原来在三角形中心产生的电场强度大小为 ，在棒的中点截去非常小的一段，此时点的场强不为，故 ，故AB错误；
电势是标量，根据电势的计算公式
可知 ，故C正确，D错误；
故选C。
5.
【解析】A、在时间内，物块的位移为：，对物块，根据动能定理得：，可得摩擦力对物块做的功为：故A错误；
B、物块和传送带间因摩擦而产生的内能为：，
物块机械能的增加量等于摩擦力对物块做的功，为：，
可知，在时间内物块和传送带间因摩擦而产生的内能等于物块机械能的增加量，故B错误；、在时间内，设传送带对物块做的功为根据动能定理得：，得：，故C正确；
D、由上可得，在时间内，摩擦力对物块做的功为：，
因摩擦而产生的内能为：，
在时间内因运送物块，电动机至少多消耗的电能为：，故D错误。
故选：。
6.
【解析】带负电的试探电荷在处动能为，电势能为，总能量为，且试探电荷速度沿轴正方向，在 区域试探电荷受到沿轴正方向的静电力，做加速运动，在处速度最大，试探电荷继续运动到右侧，做减速运动，当速度为零时，电势能为，即运动到电势为处减速到零，开始向轴负方向运动，后反向回到处动能仍为，继续向左运动，在电势为处减速到零又反向，不会运动到、处，即试探电荷在点两侧往复运动。
故选B。
7.
【解析】设任一小球初速度大小为，初速度的竖直分量为，水平分量为，初速度与水平方向的夹角为，上升的最大高度为，运动时间为，落地速度大小为。
C、取竖直向上方向为正方向，小球竖直方向上做竖直上抛运动，加速度为，由，得：，相同，相同，则三个小球初速度的竖直分量相同，C正确。
B、由运动学公式有：，则得：，则知三个球运动的时间相等，故B错误；
D、三个小球水平方向的位移不相等，由可知三个小球抛出的初速度的水平分量不相等，沿路径抛出时的小球的初速度水平分量最大，故D错误；
A、三个小球初速度的竖直分量相同，沿路径抛出时的小球的初速度水平分量最大，则沿路径抛出时的小球的初速度最大，根据机械能守恒定律得知，小球落地时与抛出时速率相等，所以可知三个小球落地时的速率不等，也是沿路径抛出的小球落地的速率最大 ，故A正确。
故选：。
8.
【解析】由图乙可知， 处，小球开始压缩弹簧，一开始弹力小于重力，小球继续向下加速运动，当小球处于 处，弹力等于重力，小球速度达到最大，之后弹力大于重力，小球向下减速运动；根据对称性可知， 处与 处，小球的加速度大小相等，但方向相反，故AB错误；
C.由于小球和弹簧组成的系统满足机械能守恒，在 处，小球的速度最大，动能最大，则小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和最小，故C正确；
D.根据对称性可知，小球在 处和 处速度相等，则从 到 过程，小球的动能变化为，根据动能定理可得
可得小球所受弹力做功为
故D正确。
故选CD。
9.
【解析】在点时，小球脱离轨道，则小球对圆轨道的压力为零，选项A正确；
B.设点与圆心连线与水平方向夹角为 ，则在点时
从到点机械能守恒，则
解得
则点离水平面的高度为 ，选项B正确；
C.到过程，小球在两点时受水平力均为零，而在中间过程水平方向有加速度，则小球水平方向上受力先增加后减小，小球水平方向的加速度先增加后减小，选项C错误；
D.到过程，小球做斜下抛运动，选项D错误。
故选AB。
10.
【解析】能从板间飞出的粒子，水平方向做匀速直线运动，则有
故A正确；
B.假设 时刻进入两极板间的粒子能够从极板右侧飞出，则它在竖直方向上先加速向下，经过 时间后电场反向，开始在竖直方向上减速向下，又经过 时间，竖直分速度减为零，则有
由牛顿第二定律，可得
联立，解得
则假设不成立， 时刻进入两金属板间的粒子将打在金属板上。故B错误；
C.根据对称性，能从极板右侧飞出的粒子在电场中运动时间为，则出电场时竖直速度一定为零，则电场力对其做功为零，故C正确；
D.考虑 射入的粒子，当粒子射出位置最低时，可以假设释放的时间为 ，在释放后的 时间内，竖直位移应恰好为，
解得
随后的 内，由于 竖直上升高度为
假设成立，此为一临界位置；
当粒子射出位置最高时，根据对称性可知从 时刻射入粒子恰好从上边缘射出，此为一临界位置，则能从极板右侧飞出的粒子数占入射粒子总数
故D错误。
故选AC。
11. 增大 至 至
【解析】将开关扳到，待电容器充电结束后，向电容器中间插入一块有机玻璃板，根据
在插入过程中，相对介电常量增大，则电容器的电容增大；
根据
可知，不变，增大，则增大，即电容器充电，电流方向至；
电容器充电结束后，将开关扳到放电的过程中，由于电容器上极板带正电，下极板带负电，所以电流方向为至。
12. ；；；
；
空气阻力的影响或滑轮轮轴摩擦阻力的影响；滑轮的质量不可忽略，有转动动能等

【解析】遮光条经过光电门时物块的速度大小为，系统增加的动能为，系统减小的重力势能为。
若系统机械能守恒，则，即，整理得，所以，图线的斜率为。
实验时总是测得系统增加的动能略小于减少的重力势能，即机械能减小，造成该误差的原因可能是：空气阻力的影响；滑轮轮轴摩擦阻力的影响；滑轮的质量不可忽略，有转动动能等。
13.根据图线的斜率可得：点的电场强度大小
点的电场强度大小
由于 ，且点和点的电场方向均沿轴正方向，所以点电荷在点左侧。设点电荷与点距离为，则有
其中
联立解得
则点的位置坐标为 。

14.解：质子在平行金属板、间做加速运动，有，解得；
质子在平行金属板、间做类平抛运动，平行于金属板方向上有，
射出金属板、间时有，
沿垂直于板面方向偏移的距离，
解得 ， ， ；
质子在平行金属板、间运动时有，
根据牛顿第二定律有，，
解得。

15.段对小球运用动能定理
设小球运动到轨道上的点时对轨道的压力最大，
小球在轨道上的等效重力
设等效重力与竖直方向的夹角为，
则
所以
段对小球运用动能定理
设小球运动到点时，轨道对小球的支持力为，则
解得
由牛顿第三定律，小球对圆弧轨道压力的最大值为；
设小球在竖直平面内上升的最大高度为，
段对小球运用动能定理
设小球离开点后上升的距离为

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