2024-2025学年山西省太原市翼城中学高二（上）开学测试物理试卷（含解析）

2024-2025学年山西省翼城中学高二（上）开学测试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.下列有关物理学史的说法正确的是( )
A. 伽利略发现了万有引力定律
B. 引力常量是卡文迪什通过实验测量并计算得出的
C. 开普勒提出行星运动规律，并发现了万有引力定律
D. 牛顿发现了万有引力定律并通过实验测量出引力常量
2.在物理学的发展过程中，科学家们运用了许多研究方法。以下关于物理研究方法的叙述错误的是( )

A. “探究向心力大小的表达式”实验中用到了等效替代法
B. 卡文迪什利用扭称实验测量引力常量运用了放大的思想
C. 在研究物体沿曲面运动时重力做功的过程中用到了微元法
D. “探究曲线运动的速度方向”运用了极限的思想
3.在如图所示各电场中，，两点电场强度相同的是
A. B.
C. D.
4.一条小船要从岸边到达宽为的河对岸，河水流速为，小船在静水中的速度为。下列说法正确的是( )
A. 小船渡河的最短时间为
B. 小船渡河的最小位移是
C. 若河水流速变大，小船渡河的最短时间变大
D. 无论如何改变船头朝向，小船都不可能到达正对岸
5.我国嫦娥六号探测器于年月日成功发射，开启世界首次月球背面采样返回之旅。如图所示，假设探测器在圆轨道上的点实施变轨，进入椭圆轨道，再由近月点进入圆轨道。已知探测器在轨道上运动时均只受到月球的引力作用，下列说法正确的是( )
A. 探测器由轨道进入轨道要在点点火加速
B. 探测器在轨道上点和轨道上点的速度不相等
C. 探测器在轨道上点和轨道上点的加速度不相等
D. 若已知引力常量、轨道上的周期和轨道上的半径可求出月球的平均密度
6.如图所示，摆球可视为质点质量为，悬线长为，把悬线拉直至水平位置点后由静止释放摆球。设摆球从运动到最低点的过程中，空气阻力的大小不变，重力加速度为，则摆球运动到最低点时的速率为( )
A.
B.
C.
D.
7.四个完全相同的小球、、、均在水平面内做圆锥摆运动．如图甲所示，小球、在同一水平面内做圆锥摆运动连接球的绳较长；如图乙所示，小球、在不同水平面内做圆锥摆运动，但是连接、的绳与竖直方向之间的夹角相等连接球的绳较长，则下列说法错误的是( )
A. 小球、角速度相等
B. 小球、线速度大小相等
C. 小球、所需的向心加速度大小相等
D. 小球受到绳的拉力与小球受到绳的拉力大小相等
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，篮球在指尖上绕轴转动。关于球面上做圆周运动的、两点，下列说法正确的是( )
A. 点的转动半径大于点的转动半径 B. 点的线速度大于点的线速度
C. 点的角速度大于点的角速度 D. 点的向心加速度大于点的向心加速度
9.如图所示，实线表示某电场中的四个等势面，它们的电势分别为、、和，相邻等势面间的电势差相等，一带负电的粒子，重力不计，在该电场中运动的轨迹如虚线所示，、、、是其运动轨迹与等势面的四个交点，则可以判断( )
A. 等势面上各点场强处处相同
B. 四个等势面的电势关系是
C. 粒子从运动到的过程中静电力一直做负功
D. 粒子在、、、四点的速度大小关系是
10.如图所示，滑雪运动员在倾角为的滑雪道上，从距底端高度为处由静止开始滑下，其运动过程可近似看做加速度大小为的匀加速直线运动。已知运动员的质量为含身上所有装备，重力加速度为，则整个下滑过程中( )
A. 运动员获得的动能为 B. 运动员减少的重力势能全部转化为动能
C. 运动员的机械能减少了 D. 运动员克服摩擦力做的功为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.在“探究平抛运动的特点”的实验中。
某组同学用如图甲所示装置探究平抛运动的特点。多次实验时，让小锤用不同的力击打弹性金属片，可以观察到或听到 ______。
A.、两球总是同时落地
B.、两球的运动路线相同
C.击打的力度越大，、两球落地时间间隔越大
该组同学继续用如图乙所示装置继续探究平抛运动的规律，在该实验中，下列说法正确的是______。
A.斜槽轨道末端切线必须水平
B.斜槽轨道必须光滑
C.将坐标纸上确定的点用直线依次连接
D.小球每次都从斜槽上同一高度由静止释放
一小球做平抛运动，某同学记录了运动轨迹上的三个点、、，如图所示。以点为坐标原点建立坐标系，各点的坐标值已在图丙中标出。小球做平抛运动的初速度大小 ______。取
12.实验小组利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。重力加速度取，据此回答下列问题：
除带夹子的重物、纸带、铁架台含铁夹、电磁打点计时器、交流电源频率为、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是_______。填正确答案前的字母标号
A.秒表 刻度尺 天平含砝码
实验小组让重物带动纸带从静止开始自由下落，按正确操作得到了一条完整的纸带，在纸带上选取连续打出的点、、、、、，测出点、、到起始点的距离，如图乙所示。已知重物的质量为。从打点到打点的过程中，重物的重力势能减少量_______，动能增加量________，在误差范围内，若等于则可验证重物下降过程中机械能守恒。计算结果均保留位有效数字
在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点的距离，计算对应计数点的重物速度，作出图像，若图像是一条过原点的直线，且斜率为_________用表示，也可以验证重物下落过程中机械能守恒。
实验小组选用两个质量相同、材料不同的重物和分别进行实验，多次记录下落高度和相应的速度大小，作出的图像如图丙所示，对比图像分析可知选重物________选填“”或“”进行实验误差更小。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示，电荷量为、质量为的带正电小球，用轻质不可伸长的绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，细线长为。假设电场区域足够大，静止时细线与竖直方向夹角，小球在运动过程中电荷量始终保持不变，，，重力加速度为。
求匀强电场电场强度的大小；
若保持电场强度大小不变，某时刻将电场方向改为竖直向上，求小球运动到最低点时的速度大小。
14.一辆跑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，速度，之后保持额定功率运动。其图像如图所示。已知该跑车受到的阻力恒为，跑车的质量。问：
该车在前内的牵引力为多少？
该车的最大速度为多少？
假设末该车已经达到最大速度，则内汽车牵引力所做功为多少？
15.如图所示，水平轨道的左端有一压缩的弹簧，其储存的弹性势能。弹簧左端固定，右端放一个质量为的物块可视为质点，物块与弹簧不粘连，弹簧恢复原长时，物块仍未到点。传送带的长为，为水平轨道，、是竖直放置的两个半径分别为和的半圆轨道，为固定的光滑长直轨道，其上放置一长为，质量为的木板，木板上表面与点相平，、、、、均平滑连接，轨道足够长，且与轨道相互错开，不影响物块的运动。已知物块与传送带间以及物块与长木板间的动摩擦因数均为，其余轨道均光滑，重力加速度。
当传送带静止时，物块到达传送带右端点时的速度大小；
若传送带沿顺时针方向匀速转动，物块恰好不脱离轨道运动至点，求传送带的速度；
若物块能滑上木板且不滑离木板，求传送带的速度范围。
答案解析
1.
【解析】A.牛顿发现了万有引力定律，故A错误；
B.引力常量是卡文迪什通过实验测量并计算得出的，故B正确；
C.开普勒提出行星运动规律，牛顿发现了万有引力定律，故C错误；
D.牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什通过实验测量出引力常量，故D错误。
故选B。
2.
【解析】解：“探究向心力大小的表达式”实验中用到了控制变量法，故A错误，满足题意要求；
B.卡文迪什利用扭称实验测量引力常量运用了放大的思想，故B正确，不满足题意要求；
C.在研究物体沿曲面运动时重力做功的过程中用到了微元法，故C正确，不满足题意要求；
D.“探究曲线运动的速度方向”运用了极限的思想，故D正确，不满足题意要求。
故选A。
本题考查了物理研究方法，高中物理中经常用到的物理研究方法有：控制变量法、微元法、等效替代法、理想实验法、极限法等，理解这些方法是解题的关键。
3.
【解析】本题考查电场线及电场强度，电场线的疏密表示场强的大小，电场线的切线方向为场强的方向。
A.两点磁场大小相同，方向不同，故A错误；
B.两点磁场方向性同，大小不同，故B错误；
C.因电场线的疏密表示场强的大小，由图可知，只有图中两点的电场线疏密程度相同，且方向也相同，故C图中两点的场强相同，故C正确；
D.两点磁场大小和方向均不同，故D错误。
故选C。
磁感线的疏密代表磁场大小，磁感线切线的方向代表磁场方向。
4.
【解析】当船头垂直河岸时，小船渡河的时间最短，为
可知小船渡河的最短时间与河水流速无关，故A正确，C错误；
由于小船在静水中的速度大于河水流速，则小船的合速度方向可以垂直河岸，小船都可以到达正对岸，小船渡河的最小位移是 ，故BD错误。
故选A。
5.
【解析】解：、探测器由轨道进入轨道，是从高轨道变道到低轨道，万有引力大于所需向心力才能做近心运动，所以需要在点点火减速，故A错误；
、经过轨道上点时要点火减速才能进入轨道，则在轨道上点的速度大于轨道上点时速度。
根据牛顿第二定律有
可得
可知，探测器在轨道上点和轨道上点的加速度相等，故B正确，C错误；
D、轨道上的周期与轨道的半径不是对应关系，故不能求出月球的质量，也就不能求出月球的平均密度，故D错误。
故选：。
探测器由轨道进入轨道，根据变轨原理分析需要在点加速还是减速；采用同样的方法分析探测器在轨道上点和轨道上点的速度关系；根据牛顿第二定律分析加速度关系；轨道上的周期和轨道上的半径不是对应关系，不能求出月球的平均密度。
此题考查了万有引力定律及其应用，掌握要掌握变轨原理，并依据万有引力提供向心力解答。
6.
【解析】解：摆球从运动到最低点的过程中，将运动过程分为无数小段，每一小段的阻力可视为恒力，则克服空气阻力做功为：
摆球从运动到最低点的过程中，由动能定理有：
代入数据可得：，故B正确，ACD错误。
故选：。
利用微元法可得克服空气阻力做的功，从到过程，对摆球利用动能定理可得摆球在点速率。
本题考查了动能定理、变力做功，解题的关键是利用微元法求出克服空气阻力做的功。
7.
【解析】对题图甲中、分析，设绳与竖直方向的夹角为，绳长为，小球的质量为，小球、到悬点的竖直距离为，则 ，解得，所以小球、的角速度相等，根据知，线速度大小不相等，故A正确，B错误；
对题图乙中、分析，设绳与竖直方向的夹角为 ，小球的质量为，绳上拉力为，则有，，得，，所以小球、所需的向心加速度大小相等，小球、受到绳的拉力大小也相等，故C、D正确。
本题选错误的，故选B。
8.
【解析】A.因为 点到转轴的距离大于 点到转轴的距离，所以 点的转动半径大于 点的转动半径，选项A正确；
、 两点的角速度相等，根据 可知， 点的线速度大于 点的线速度，选项B正确、C错误；
D.根据 可知， 点的向心加速度大于 点的向心加速度，选项D正确。
故选ABD。
9.
【解析】解：、由等势面的形状可知该电场不是匀强电场，所以等势面上各点场强并不相同，故A错误；
B、由运动轨迹可知电场力由左向右，电场强度的方向由心向左，沿电场强度方向电势逐渐降低，所以，故B正确；
C、、由图可知，、两点的电势相等，则粒子从运动到的过程中静电力先做负功后做正功，粒子在、、、四点的速度大小关系是，故C错误，D正确。
故选：。
质点只受电场力作用，根据运动轨迹可知电场力指向运动轨迹的内侧即斜向左上方，由于质点带负电，因此电场线方向也指向右下方；电势能变化可以通过电场力做功情况判断；电场线和等势线垂直，且等势线密的地方电场线密，电场场强大。
解决这类带电粒子在电场中运动的思路是：根据运动轨迹判断出所受电场力方向，然后进一步判断电势、电场、电势能、动能等物理量的变化。
10.
【解析】A.运动员下滑的距离
由运动学公式可得
得动能为
故A正确；
B.运动员减少的重力势能为 ，增加的动能为 ，所以运动员减少的重力势能一部分转化为动能一部分转化为内能，故B错误；
C.运动员的机械能减少了
故C正确；
D.设运动员克服摩擦力做的功为，根据动能定理
解得
故D错误。
故选AC。
11.
【解析】解：该实验中，球做平抛运动，球做自由落体运动，当两球在同一高度处同时运动，得到的结果是两球同时落地，故A正确，BC错误。
故选：。
、为了让小球在斜槽末端获得水平方向的速度以保证小球做平抛运动，则斜槽末端必须水平，故A正确；
、该实验中只要保证小球每次都从斜槽上同一高度由静止释放，则可保证小球每次做平抛运动的初速度相同，不需要斜槽轨道必须光滑，故B错误，D正确；
C、由于平抛运动的轨迹为抛物线，因此应该用平滑的曲线将坐标是上确定的点连接起来，故C错误。
故选：。
设时间间隔为，小球在竖直方向做自由落体运动；
根据匀变速直线运动的推论：
代入数据解得：
则小球做平抛运动的初速度大小为：
故答案为：；；。
根据实验现象分析作答；
根据实验原理和正确的操作步骤分析作答；
根据匀变速直线运动的推论求时间间隔，根据匀速直线运动规律求水平初速度。
本题考查了“探究平抛运动的特点”的实验，要明确实验的原理，理解平抛运动的规律，根据匀变速直线运动的推论求解时间间隔时解题的关键。
12.；
；；
；

【解析】
实验过程中需要使用刻度尺测量重物下降的高度，因此本实验必须使用的器材还有刻度尺；
故B正确，AC错误。
从打点到打点的过程中，重物的重力势能减少量为
根据匀变速直线运动的规律可得，打点计时器打点时的速度大小为
所以重物动能的增加量为。
若重物下落过程中机械能守恒，则有
化简整理可得
因此作出 图像，若图像是一条过原点的直线，且斜率为 ，也可以验证重物下落过程中机械能守恒。
设重物下落过程中受到的阻力为 ，根据动能定理可得
化简整理可得
因此 图像的斜率
由于重物 质量相同，结合题目图丙可知重物 所受阻力较大，因此选重物 进行实验误差更小。
13.解：对小球进行受力分析，根据平衡条件有
解得
电场方向改为竖直向上，小球运动到最低点过程有
解得
答：匀强电场电场强度的大小为为；
小球运动到最低点时的速度大小为。
【解析】根据共点力平衡求得电场强度；
运用动能定理求出小球摆到最低点速度。
本题主要考查电场强度、平衡条件的应用、动能定理，要求学生综合运用所学知识进行分析求解，难度适中。
14.由题意，根据 图像可知汽车在前内的加速度大小为
根据牛顿第二定律有
得牵引力
额定功率
当牵引力等于阻力，速度最大，则
内汽车牵引力所做功
内汽车牵引力所做功
内汽车牵引力所做功为

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15. ； ；
【解析】到过程，由总能量守恒得
解得
物块恰好不脱离轨道
到过程，由总能量守恒得
解得
弹簧压缩最短到物块运动到点过程，由总能量守恒得
解得
物块在传送带上加速，若物块一直加速
解得
所以传送带速度为 。
物块要能滑上木板，传送带的速度需满足 ，要使物块不滑离木板，临界为物块到达木板的右端时恰好与木板共速
，
可得
所以
得
从点到点，由总能量守恒得
解得
所以传送带的速度 。
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