2024-2025学年湖南省长沙市岳麓实验中学高二（上）开学考试物理试卷（含解析）

2024-2025学年湖南省长沙市岳麓实验中学高二（上）开学考试
物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.一个物体在合外力的作用下，产生了的加速度，若使该物体产生的加速度，所需合外力的大小是( )
A. B. C. D.
2.下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
3.如图所示的皮带传动装置中，甲轮的轴和塔轮丙和乙的轴均为水平轴，其中，甲、丙两轮半径相等，乙轮半径是丙轮半径的一半．、、三点分别是甲、乙、丙三轮的边缘点，若传动中皮带不打滑，则( )
A. A、两点的线速度大小之比为：
B. B、两点的角速度大小之比为：
C. A、两点的向心加速度大小之比为：
D. A、两点的向心加速度大小之比为：
4.“天宫课堂”在年月日正式开讲，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课，王亚平说他们在距离地球表面的空间站中一天内可以看到次日出。已知地球半径为，万有引力常数，同步卫星周期为，忽略地球的自转。若只知上述条件，则不能确定的是( )
A. 地球的的平均密度
B. 地球表面的重力加速度和地球的第一宇宙速度
C. 空间站与地球间的万有引力
D. 地球同步卫星与空间站的线速度大小的比值
5.如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定。木块从弹簧正上方高度处由静止释放。
以木块释放点为原点，取竖直向下为正方向。木块的位移为。所受合外力为，运动
时间为。忽略空气阻力，弹簧在弹性限度内。关于木块从释放到第一次回到原点的过
程中。其图像或图像可能正确的是( )
A. B. C. D.
6.如图所示，为竖直平面内的绝缘光滑轨道，其中部分为倾角为的斜面，部分为半径为的四分之三圆弧轨道，与斜面平滑相切，为轨道最低点，整个轨道放置在电场场强为的水平匀强电场中。现将一带电荷量为、质量为的小滑块从斜面上点由静止释放，小滑块恰能沿圆弧轨道运动到点。已知重力加速度为，且，下列说法正确的是( )
A. 释放点到斜面底端的距离为
B. 小滑块运动到点时对轨道的压力为
C. 小滑块运动过程中最大动能为
D. 小滑块从点抛出后恰好落在轨道上的点
7.如图所示是安装工人移动空调室外机的情境。刚开始，两工人分别在与窗户边缘等高的、两点通过、两根绳子使空调室外机静止在点，然后他们缓慢放绳，使空调室外机竖直向下缓慢运动。已知开始时点到点的距离小于点到点的距离。绳子的质量忽略不计。在空调室外机到达指定位置前的一段时间内关于、两绳的拉力，下列说法正确的是( )
A. 绳的拉力一直小于绳的拉力
B. 、两绳的拉力都在减小
C. 、两绳拉力的合力小于空调室外机的重力
D. 、两绳的拉力之比保持不变
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
8.高速公路某段平直路面上有三块车距判断牌，分别标识为“”“”“”，相邻判断牌间距，某同学乘车时发现通过“”牌时，车速为，经过“”牌时车速为，经过“”牌时车速为，若汽车运动过程中一直做加速直线运动，以下判断正确的是
A. 汽车可能做匀加速直线运动
B. 从“”牌到“”牌过程与“”牌到“”牌过程平均速度可能相同
C. 汽车加速度可能一直增大
D. 从“”牌到“”牌过程与”牌到“”牌过程合外力做功之比为
9.如图所示，、、是半径为的圆的三条直径，为圆心，三条直径互成角。在点和点固定有电量为的点电荷，在点固定有电荷量为的点电荷。以下说法正确的是
A. 点的电场强度大小为 B. 点电场强度等于点电场强度
C. 点的电势大于点的电势 D. 点的电势大于点的电势
10.如图所示，质量为的小球被一根橡皮筋和一根绳系住，当小球静止时，橡皮筋处在水平方向上。下列判断中正确的是( )
A. 在被突然剪断的瞬间，对小球的拉力不变
B. 在被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为
C. 在被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为
D. 在被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为
11.中国行星探测任务名称为“天问系列”，首次火星探测任务被命名为“天问一号”。若已知“天问一号”探测器在距离火星中心为的轨道上做匀速圆周运动，其周期为。火星半径为，自转周期为。引力常量为，下列说法正确的是( )
A. 火星的质量为
B. 火星表面两极的重力加速度为
C. 火星的第一宇宙速度为
D. 火星的同步卫星距离星球表面高度为
三、实验题：本大题共2小题，共22分。
12.电线根据其铜芯的横截面积可分为“平方毫米”、“平方毫米”、“平方毫米”等规格。小秦同学家里在做电路改造，为了检验家里购买的“平方毫米”电线铜芯是否合格，他从刚购买的电线中取卷进行检测。该同学手头有以下器材可供选择：
待测电线：铜芯长度为，直径为
电流表：量程为，内阻
电流表：量程为，内阻
电阻箱：最大阻值为
定值电阻：阻值为
滑动变阻器：最大阻值为
电池：电动势，内阻很小
开关一个、导线若干。
剥去部分电线的外皮，用螺旋测微器测铜芯的直径，示数如图所示，则__________。接着，小秦设计电路测量电线铜芯的电阻。为了提高精确度，小秦先用多用电表的欧姆挡估测待测电线的电阻，发现不管使用欧姆挡的哪个倍率挡，指针的偏角都太大，且示数几乎接近，于是小秦将定值电阻与串联后用欧姆挡“”挡进行测量，读数如图所示，则的值约为__________。
小秦设计如图所示的电路精确测量的阻值。为了提高测量的精确度，图中电流表小秦应选__________选填“”或“，请再从以上器材中选出合适的器材，在虚线框内补充完整电路图，并标明所用器材的代号__________。
若电路设计中使用到电流表、电阻箱，某次其示数分别用、、表示，则电线铜芯的电阻率___________用题中物理量的字母表示。然后将计算结果与铜的电阻率进行比较，即可推断该铜线是否合格。判断导线是否合格，还可以采用比较同长度导线电阻的方法。已知长度为的平方毫米标准铜导线的电阻为，若实验中测得待检测电线的电阻值与中值相同，则该待检测电线__________选填“合格”或“不合格”。
13.某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置完成了“向心力与线速度关系”的探究，将小球用质量不计的细线系于固定在铁架台上的力传感器上，小球的下端有一宽度为的遮光片，测得小球的直径为、线长为，重力加速度用表示．
请回答下列问题：
游标卡尺测量遮光片的宽度如图乙所示，则遮光片的宽度为______；如果遮光片经过光电门时的遮光时间为，则小球通过光电门时的速度为______．
小球通过光电门时力传感器的示数为，如果小球及遮光片总质量为，则向心力为______；改变小球释放点的高度，多次操作，记录多组、的数据，作出的图像，如果图线的斜率为，则小球和遮光片的总质量为______用、、表示．
如上操作，结果发现向心力的理论值总大于，则下列说法正确的是______填选项前字母
A.小球的质量偏大 小球不是由静止释放的
C.小球运动过程中受阻力的作用 测量的小球速度偏大
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
14.如图所示，用轻绳与轻绳将质量为的小球悬挂于天花板与竖直墙之间，小球处在静止状态。轻绳与竖直方向的夹角为，轻绳水平，重力加速度为。求：
小球受到轻绳拉力的大小；
小球受到轻绳拉力的大小。
15.如图所示是某科技馆内的空中悬浮的娱乐风洞装置，通过制造和控制向上气流把人“吹”起来，体验太空飘浮的感觉，图为圆柱形竖直管道的简化示意图。现有一位质量为的游客悬浮在点，气流突然消失，游客开始做自由落体运动，当下落到点时立即开启更强的气流，使气流对游客的向上冲击力为游客重力的倍，游客下落到点时速度恰好减为零。已知、两点间的高度差，重力加速度。
求游客体验到完全失重自由落体的时间；
求、过程中游客下降的加速度大小；
求、两点间的高度差；
求游客下落过程的平均速度大小。
16.如图所示，、为两个光滑的平台，一倾角为、长为的传送带与两平台平滑连接。现有一小物体以的速度沿平台向右运动，当传送带静止时，小物体恰好能滑到平台上。取，，
求小物体跟传送带间的动摩擦因数；
当小物体在平台上的运动速度低于某一数值时，无论传送带顺时针运动的速度有多大，小物体都不能到达平台，求这个临界速度；
若小物体以的速度沿平台向右运动，欲使小物体能到达平台，传送带至少以多大的速度顺时针运动？
答案解析
1.
【解析】根据牛顿第二定律得，物体的质量由牛顿第二定律知：若使该物体产生的加速度，所需合外力的大小是
故选：
2.
【解析】A、使接线插板负载过大，电路中保险丝熔断，可能是由于短路或烧坏接线插板，故A错误；
B、电器失火应先断开电源，然后用灭火砂进行灭火，注意不能用水灭火，故B正确；
C、钢丝的电阻小、熔点高，在电流过大时，产生的热量不容易达到熔点，因此不会熔断，起不到保险的作用，故C错误；
D、手抓电线拔出插头的过程中容易将线拉断，正确的做法是捏住插头将插头拔出，故D错误．
点睛：本题考查的是日常生活中的一些安全用电常识，只要同学们牢记安全用电常识，并正确规范操作，就不会有危险发生．
3.
【解析】、由于甲、乙两轮是皮带传动，皮带传动的特点是两轮与皮带接触点的线速度的大小与皮带的线速度大小相同，即所以：：，由于，由知，：：：，由知，向心加速度与半径成反比，即、两点向心加速度大小之比：，故AC错误；
B、由于乙、丙两轮共轴，故两轮角速度相同，即，即、两点的角速度大小之比为：，故B错误；
D、由，：：知，，由于，由知，、两点的向心加速度大小之比，故D正确。
4.
【解析】A.根据一天内可以看到次日出可以求得空间站的周期 ，并且地球半径和空间站轨道高度均已知，根据
可求出地球的质量，地球的半径已知，可求出地球的体积，根据
可求得地球的平均密度，A正确；
B.忽略地球自转，则由代换公式有
设地球的第一宇宙速度为，质量为的物体绕地球表面以第一宇宙速度运行，根据牛顿第二定律有
结合选项，可知能确定地球的第一宇宙速度和地球表面的重力加速度， B正确；
C.由于空间站的质量未知，所以无法求得空间站与地球的万有引力，C错误；
D.空间站的线速度大小为
根据
结合
结合地球的质量联立可求出同步卫星的线速度大小，故地球同步卫星与空间站的线速度大小的比值， D正确。
故选C。
5.
【解析】 木块释放过程中，位移由增加到时未接触弹簧时，木块的合外力为重力，保持不变。当时接触弹簧，根据胡克定律，可知之后弹簧的弹力逐渐增大，且与物块的位移成线性关系，当弹簧弹力等于重力时合力为零，之后弹力大于重力，合力方向反向向上，到达最低点后木块开始向上移动，位移变小，此后木块的受力特点和之前的受力特点呈现对称情况，位移由最大减小到零的过程，图像与之前的重合，故A错误，B正确
木块在未接触弹簧时做自由落体，加速度保持恒定，则图像为抛物线，而后弹簧开始有弹力且逐渐增大，由牛顿第二定律，加速度逐渐减小后反向增大，木块先做加速运动后做减速运动，直到速度为零，而后的运动情况和之前的成对称特点，故在之后到位移最大的过程，图像的斜率先变大后变小到零，故CD错误。
故选：。
6.
【解析】小滑块受到的重力与电场力的合力为，
设两个力合力与水平方向的夹角为，则有，所以，
即方向与方向重合，小滑块恰好能到达点，则在点恰好提供向心力，
则有，
解得，
对小滑块从到，因为方向与方向平行，设线段在上的投影为，如图：
根据动能定理有，解得，所以，，故A错误；
B、小滑块运动到的速度为，则从到有，从到，有，
联立解得，，
在点，重力与轨道的支持力的合力提供向心力，则有，解得，
根据牛顿第三定律，小滑块运动到点时对轨道的压力为，故B正确；
C、延长，交圆与点，则点即为等效最低点，在点小滑块动能最大，从到，沿方向的距离为，
则有，故C错误；
D、小滑块从点抛出后做类平抛运动，加速度为，小滑块能落在轨道上某一点时，则沿初速度方向的位移为，
时间为，则沿方向的位移为，故小滑块应该落在的中点位置，故D错误。
故选B。
7.
【解析】A.如图
由几何关系得 ，
由于点到点的距离小于点到点的距离，则
根据平行四边形定则结合正弦定理得
由于 且空调室外机竖直向下缓慢运动，则，故A错误；
B.根据正弦定理可得
化简可得
其中
因此可知 变大，则 变小，同理 也变小，则、两绳的拉力都在减小。故B正确；
C.由于空调室外壳缓慢移动，处于动态平衡，则、两绳拉力的合力等于空调室外机的重力。故C错误；
D.设，。由 得
可见，变化，、两绳的拉力之比也变。故D错误。
故选B。
8.
【解析】B.“”牌到“”的最低速度为，从“”牌到“”牌最高速度为，且汽车在做加速运动，则“”牌到“”的平均速度大于，从“”牌到“”牌的平均速度小于，则“”牌到“”牌过程平均速度大于从“”牌到“”牌过程的平均速度，故B错误；
A.两段位移相同，“”牌到“”牌过程平均速度大于从“”牌到“”牌过程的平均速度，则”牌到“”牌过程所用时间小于从“”牌到“”牌过程的所用时间；速度的变化量相同，根据可知“”牌到“”牌过程的加速度大于从“”牌到“”牌过程的加速度，汽车不是匀加速直线运动，故A错误；
C.由可知，“”牌到“”牌过程的加速度大于从“”牌到“”牌过程的加速度，则汽车加速度可能一直增大，故C正确；
D.通过“”牌时，车速为，经过“”牌时车速为，经过“”牌时车速为，设汽车的质量为，根据动能定理可得：从“”牌到“”牌过程与”牌到“”牌过程合外力做功之比为，故D正确。
9.
【解析】、点的电场强度大小为，点与点电场强度等大，大小为，点的电场强度大小为，故A正确，B错误；
C、一个正的试探电荷由移动到，两个正电荷做的功为零，需克服负电荷做功，故电势能增大，电势升高，C正确；
D、为等量异种点电荷的中垂线，把一个正的试探电荷由点移动到点，电场力做正功，电势能减小，电势降低，，D错误。
10.
【解析】A.在 剪断前，根据平衡条件可知绳子 拉力为
在 剪断瞬间，小球开始做圆周运动，速度为零，如图
向心方向上合力为，即
所以 对绳子的拉力改变，A错误；
B.小球在圆周运动的切向，根据牛顿第二定律
解得
B正确；
剪断 前，小球受力平衡，剪断 后，因为 是橡皮筋，剪断瞬间，橡皮筋拉力不变，与重力的合力和剪断 前绳子的拉力等大反向，根据牛顿第二定律
解得
C正确，D错误。
故选BC。
11.
【解析】A.对探测器有，得火星质量，故A错误；
B.由，得火星表面两极的重力加速度为，故B正确；
C.由，得火星的第一宇宙速度为，故C正确；
D.对同步卫星和探测器，由开普勒第三定律有，火星的同步卫星距离星球表面高度为，故D错误。
12.
均可

合格

【解析】螺旋测微器读数为
欧姆表读数为
可得
根据
若选电流表 ，则通过电流表的最大电流为
若选电流表 ，则通过电流表的最大电流为
结合两个电流表的量程，为了提高测量的精确度，电流表选择 。
虚线框内应该是电压表，选项中无电压表所以需要用电流表进行改装，电流表直接改装成电压表量程为
小于电源的电动势，所以应使电流表串联一个电阻，根据题目给的仪器，应使电流表串联电阻箱，设将电阻箱阻值调到有 ，则
解得
在电阻箱的阻值调节范围内，所以补充的电路图为
根据欧姆定律，可得
根据电阻定律，有
联立解得
长度为标准铜导线电阻为
长度为的待测导线电阻为
所以该待检测电线合格。
13.；；；；。
【解析】由游标卡尺的读数规则可知图示遮光片的宽度为；
小球经过光电门时的遮光时间极短，则该过程的平均速度近似等于瞬时速度，则小球的速度大小为；
小球通过最低点时的向心力为细线的拉力与小球重力的合力，即；
由牛顿第二定律得，整理得，则，解得；
因为遮光片做圆周运动的速度大于小球做圆周运动的速度，实验中用遮光片速度代替小球速度进行的计算由
可知理论值总大于，说明测量的小球速度偏大，D正确，ABC错误。
14.小球处于静止状态，受力平衡，对小球受力分析，设绳的拉力为 ，绳的拉力为 ，由平衡条件有
，

15.解：设旅客做自由落体运动的时间，由运动学公式：
代入数据得：；
设旅客做减速运动的加速度大小为，由题可知：
；
由运动学公式有：
得：；
设旅客做减速的时间为，根据，得：
则平均速度：
代入数据：。
【解析】此题考查牛顿第二定律应用、自由落体运动以及匀变速运动的规律，注意分阶段分析，弄清楚两过程的连接点的物理量。
自由落体运动时间为完全失重时间，根据自由落体运动规律求解完全失重的时间；
根据牛顿第二定律求解减速阶段的加速度；
根据速度位移关系求解、间的高度差；
根据速度时间关系求总时间，根据平均速度定义求解全程平均速度。
16.解：传送带静止时，小物体在传送带上受力如图甲所示，
根据牛顿第二定律得：
过程，有：
解得： ，。
当小物体在传送带上受到的摩擦力始终向上时，最容易到达传送带顶端，此时，小物体受力如图乙所示，
根据牛顿第二定律得：
若恰好能到达平台，有：
解得： ，
即当小物体在平台上向右运动的速度小于 时，无论传送带顺时针运动的速度有多大，小物体都不能到达平台。
设小物体在平台上的运动速度为，传送带顺时针运动的速度大小为。
从小物体滑上传送带至小物体速度减小到传送带速度过程，有：
从小物体速度减小到传送带速度至恰好到达平台过程，有：，
解得： ，
即传送带至少以 的速度顺时针运动，小物体才能到达平台。
答：小物体跟传送带间的动摩擦因数是；
这个临界速度是；
若小物体以的速度沿平台向右运动，欲使小物体能到达平台，传送带至少以的速度顺时针运动。
【解析】由速度位移公式可求解物体的加速度，根据牛顿第二定律可求得小物体跟传送带间的动摩擦因数；
当小物体受到的摩擦力始终向上时，最容易到达传送带顶端，对小物体受力分析，据牛顿第二定律得加速度，由位移速度关系知临界速度；
物体在传送带上与传送带相对滑动过程中，分别由运动学公式求出物体和传送带发生的位移列式求解。
本题关键分析物体的运动状态，由牛顿第二定律和运动学公式联立列式求解，难度较大。
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