2024-2025学年河南省驻马店市新蔡县第一高级中学高二（上）开学物理试卷（含解析）

2024-2025学年河南省驻马店市新蔡县第一高级中学高二（上）开学物理试卷
一、单选题：本大题共5小题，共20分。
1.如图甲所示是某人在湖边打水漂的图片，图乙是石块运动轨迹的示意图，石块从水面弹起到触水算一个水漂。若要产生水漂现象，石块接触水面的瞬间，石块的速度与水面之间的夹角不能大于。某次打水漂过程中，将石块从点水平抛出，点与水面之间的距离为。若石块可视为质点，不计空气阻力，取重力加速度。若要产生水漂现象，石块从点抛出的最小速率为( )
A. B. C. D.
2.如图所示，轻质细绳拉着小球在光滑水平面上沿顺时针方向做匀速圆周运动，若运动到点时绳子突然断裂，此后小球的运动轨迹将会是图中的( )
A. 轨迹 B. 轨迹 C. 轨迹 D. 轨迹
3.“神舟号”飞行到第圈时，在地面指挥控制中心的控制下，由近地点圆形轨道经椭圆轨道转变到远地点的圆轨道。设轨道与相切于点，与轨道相切于点，如图所示，则飞船分别在、、轨道上运行时( )
A. 飞船在轨道上的速率大于在轨道上的速率
B. 飞船在轨道上的角速度小于在轨道上的角速度
C. 飞船在轨道上经过点时的速度等于在轨道上经过点的速度
D. 飞船在轨道上经过点时的加速度大于在轨道上经过点的加速度
4.彩虹滑道在各游乐园和景区非常受欢迎。质量为的游客坐在质量为的橡胶圈上，一起从滑道顶端无初速滑下，最后停在滑道水平末端。若滑道顶端到末端的高度差为，取重力加速度大小，则此过程中橡胶圈的重力势能减小量为( )
A. B. C. D.
5.水车是我国最古老的农业灌溉工具，体现了中华民族高超的劳动技艺和创造力，是中国农耕文化的重要组成部分。如图所示，水车最外层圆型支架上固定多个水斗，内部有两个圆形支架固定木辐条，在流水的冲力作用下，水车匀速转动。下列说法正确的是( )
A. 所有水斗的角速度都相同 B. 所有水斗的向心加速度都相同
C. 水斗的周期比木辐条中点的周期大 D. 在最低点的水斗向心加速度最大
二、多选题：本大题共5小题，共28分。
6.如图所示，平面内直线和垂直相交于点，、关于点对称。、关于点对称，是的中点，是的中点，则下列说法正确的是( )
A. 若将电荷量为的点电荷放置在点，则、、、四点的电场强度相同
B. 若将电荷量为和的点电荷分别放置在点和点，则C、两点电场强度方向相反
C.若在点和点分别放置等量同种点电荷，一电子从点沿直线运动到点的过程中所受静电力的大小是一直减小的
D. 若在点和点分别放置等量正点电荷，一电子从点由静止释放，电子将在、间做往返运动
7.如图所示，用一条绝缘轻绳悬挂一个质量为电荷量为且可视为质点的小球。悬点的正下方固定一体积较大的金属球，其所带电荷量为，小球与金属球的球心等高，两球心的距离为，悬线与竖直方向的夹角为，已知静电力常量为，重力加速度为，球半径相对于两球心距离不可忽略，则( )
A. 悬线对小球的拉力大小为 B. 金属球对小球的库仑力大小为
C. 悬线对小球的拉力大小为 D. 金属球对小球的库仑力大小为
8.“风洞实验”指在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。如图所示，质量为的小球以水平向右的速度抛入范围足够大的风洞实验区域，受到水平向左、大小恒为的风力作用。已知重力加速度为，小球只受到风力和重力作用，则小球速度由变为最小值的过程中，下列说法正确的是( )
A. 经历时间为 B. 动能最小值为
C. 机械能减少 D. 重力势能减小
9.如图所示为自行车气嘴灯，气嘴灯由接触式开关控制。其结构为弹簧一端固定在顶部，另一端与重物连接，当车轮转动的角速度达到一定值时，重物拉伸弹簧后使他点、接触，从而接通电路使气嘴灯发光，触点与车轮圆心距离为，车轮静止且气嘴灯在最低点时触点、距离为、已知重物与触点的总质量为，弹簧劲度系数为，重力加速度大小为。不计接触式开关中的一切摩擦，重物和触点、均视为质点，则( )
A. 增大重物质量可使灯在较低转速下也能发光
B. 要使气嘴灯能发光，车轮匀速转动的最小角速度为
C. 要使气嘴灯能发光，车轮匀速转动的最小角速度为
D. 要使气嘴灯一直发光，车轮匀速转动的最小角速度为
10.如图所示为一个简易足球场，球门宽为。一个同学在球门中线距离球门处采用头球将足球顶入球门的左下方死角图中点。同学顶球点的高度为。从头顶球到球落地的过程，忽略空气阻力，足球做平抛运动，取，则( )
A. 足球的位移小于 B. 足球运动的时间为
C. 足球初速度的大小约为 D. 足球在竖直方向上速度增加了
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学设计实验验证机械能守恒定律，装置如图所示。一质量为、直径为的小球固定于释放装置上，在小球正下方固定四个光电门，调节各光电门的中心，使其与小球的球心均在同一竖直线上。由静止释放小球，记录小球通过每个光电门的挡光时间，重力加速度为。
若测得某光电门的中心与释放点的竖直距离为，小球通过此光电门的挡光时间为，则小球从释放点下落至此光电门中心时重力势能减小量，动能增加量 用题中字母表示；
根据实验数据，作出的图像，如图所示。若图中虚线的斜率 ，则可验证机械能守恒定律；结果取一位有效数字
经过多次重复实验，发现小球经过第三个光电门时，总是大于，下列哪一项会造成以上情况___ _________。
A.选用的小球的密度和质量小
B.小球下落过程中受到空气阻力的作用
C.第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线
D.第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大
12.用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探究平抛运动的特点。
关于实验，下列做法正确的是 选填选项前的字母。
A.选择体积小、质量大的小球 借助重垂线确定竖直方向
C.先抛出小球，再打开频闪仪 水平抛出小球
图甲所示的实验中，球沿水平方向抛出，同时球自由落下，借助频闪仪拍摄上述运动过程。图乙为某次实验的频闪照片。在误差允许范围内，根据任意时刻、两球的竖直高度相同，可判断球竖直方向做 运动；根据 ，可判断球水平方向做匀速直线运动。
某同学使小球从高为的桌面水平飞出，用频闪仪拍摄小球的平抛运动每秒频闪次，最多可以得到小球在空中运动的 个位置。
实验后，同学得到平抛小球在坐标纸上的部分位置信息，如图丙所示。图中坐标纸的正方形小格的边长为。取。根据实验数据，小球抛出时的水平初速度 ，小球抛出后经过点时的瞬时速度 。
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.如图所示，半径为的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心的对称轴重合。转台以某一角速度匀速转动，一质量为的小物块落入陶罐内，经过一段时间后小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，且它和点的连线与之间的夹角为，重力加速度为。
若此时陶罐对小物块摩擦力恰好为零，求陶罐对小物块的支持力；
若此时陶罐对小物块摩擦力恰好为零，求小物块的线速度大小；
若已知小物块与陶罐间的动摩擦因数，半径，小物块能一直相对陶罐静止认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取，求转台转动的角速度范围。
14.如图所示，把电荷量、质量的带正电小球用绝缘细线悬挂在水平天花板上，带正电的物块放置在倾角的光滑固定斜面上。当小球与物块间的连线水平且细线与水平方向的夹角为时，小球与物块均静止，此时两者之间的距离。已知静电力常量，小球及物块均可视为点电荷，重力加速度大小，，。求：
小球与物块间的库仑力大小；
物块的电荷量大小；
物块的质量。
15.北京时间年月日，“嫦娥六号”月球探测器开启主发动机实施减速制动，进入近月点约、周期的椭圆环月轨道Ⅰ；之后探测器在近月点进行第二次减速制动，进入周期的椭圆环月轨道Ⅱ运行；最后探测器在近月点进行第三次减速制动，进入周期为半径为的圆形环月轨道Ⅲ运行天后开展下降着陆任务。已知引力常量为，月球半径为，求：
轨道Ⅰ的半长轴与轨道Ⅱ的半长轴之比；
月球的质量及月球表面的重力加速度。
答案解析
1.
【解析】石块在竖直方向的分运动为自由落体运动，由自由落体运动的规律可得：，解得，当石块的速度与水面之间的夹角为时，由几何关系有，解得：，故C正确，ABD错误。
2.
【解析】若运动到点时绳子突然断裂，此后小球将沿点的切线方向做匀速直线运动，则运动轨迹将会是图中的。
故选B。
3.
【解析】解：、根据万有引力提供向心力
解得
所以，可知飞船在轨道上的速率小于在轨道上的速率，故A错误；
B、根据万有引力提供向心力
解得
所以，可知飞船在轨道上的角速度小于在轨道上的角速度，故B正确；
D、根据牛顿第二定律
可得
所以，飞船在轨道上经过点时的加速度等于在轨道上经过点的加速度，故D错误；
C、飞船在轨道上经过点变轨到轨道需点火加速，所以飞船在轨道上经过点时的速度大于在轨道上经过点的速度，故C错误。
故选：。
研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式表示出所要比较的物理量即可解题；当万有引力刚好提供卫星所需向心力时卫星正好可以做匀速圆周运动，若是供大于需，则卫星做逐渐靠近圆心的运动，若是供小于需则卫星做逐渐远离圆心的运动。
解决本题的关键是掌握万有引力提供向心力主要考查圆周运动中各种向心力公式的变换，注意题设条件的完整性。
4.
【解析】橡胶圈的重力势能减小量，C正确。
5.
【解析】同轴转动的物体，任意位置的角速度、周期都相同，故A正确，C错误；
做匀速圆周运动的物体，向心加速度大小不变、方向时刻指向圆心，故BD错误。
故选A。
6.
【解析】A.若将电荷量为 的点电荷放置在 点，则、、、四点的电场强度方向不同，故A错误；
B.若在 点和 点两点分别放置等量的异种点电荷，由等量异种点电荷电场中电场线分布的对称性可知，在连线上中点点电场强度最小；在中垂线上点电场强度最大；因此 、 、 三点电场强度最小的是 点，故B正确；
C.若在 点和 点两点分别放置等量的同种点电荷，则点的电场强度是零，从点沿的中垂线经过点到无限远处，电场强度大小从零先增大，再减小到零；则电子从点沿直线运动到点的过程中，所受静电力的大小可能是一直增大的，也可能是先增大后减小的，故C错误；
D.若在 点和 点两点分别放置等量的正的点电荷，则连线的中垂线上，关于点对称的两点电场强度等大反向，所以电子在间与间受力具有对称性，都指向点，所以将一电子从点由静止释放，电子将在间做往返运动，故D正确。
故选BD。
7.
【解析】体积较大的金属球上的正电荷在球的正电荷的电场的作用下，电荷分布发生了重新排布，不能认为电荷集中于的球心，因此，小球受到的库仑力不等于 ，以小球为研究对象，受力分析如图所示
，则，故B错误，D正确；
由受力平衡可得，得，故A正确，C错误。
故选AD。
8.
【解析】B.小球受到的合力为 ，
解得
可知最小速度为
小球的最小动能为
故B正确；
A.竖直方向上有
解得
故A错误；
C.水平方向的位移为
机械能减小量为
故C正确；
D.重力势能减少量
故D错误。
故选BC。
9.
【解析】当气嘴灯运动到最低点时发光，此时车轮匀速转动的角速度最小，则有，得，故A正确，B错误；
当气嘴灯运动到最高点时能发光，则，得，即要使气嘴灯一直发光，车轮匀速转动的最小角速度为 ，故C正确，D错误。
故选AC。
10.
【解析】A.设球门宽为 ，同学顶球点的高度为 ，同学在球门中线距离球门的距离为 ，则足球的水平位移为
则足球的位移
故足球的位移大于，A错误；
B.足球做平抛运动，足球运动的时间由竖直方向决定，竖直方向做自由落体运动，则
代入数据得，B正确；
C.足球初速度的大小，C正确；
D.足球在竖直方向上的末速度 ，竖直方向上的初速度为，足球在竖直方向上速度增加了，D正确。
故选BCD。
11.

【解析】小球通过此光电门的瞬时速度为
动能增加量为
若小球机械能守恒，则
即斜率为
选用的小球的密度和质量小，则小球受到的空气阻力较大，使得减少的重力势能有一部分转化为内能，则 小于 ，故A错误；
B.小球下落过程中受到空气阻力的作用，使得减少的重力势能有一部分转化为内能，则 小于 ，故B错误；
C.第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线，使得挡光宽度小于小球的直径，则速度测量值偏大，动能的测量值偏大，使得 大于 ，故C正确；
D.第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大，则 的测量值偏大，使得 小于 ，故D错误。
故选C。
12.
自由落体
球任意相等时间内水平位移相等
或
【解析】选择体积小、质量大的小球，以减小阻力的影响，选项A正确；
B.借助重垂线确定竖直方向，选项B正确；
C.先打开频闪仪，再抛出小球，选项C错误；
D.水平抛出小球，选项D正确。
故选ABD。
在误差允许范围内，根据任意时刻、两球的竖直高度相同，说明两球在竖直方向的运动完全相同，可判断球竖直方向做自由落体运动；根据相等时间内水平位移相等，可判断球水平方向做匀速直线运动。
某同学使小球从高为的桌面水平飞出，则落地的时间为
频闪周期为
最多可以得到小球在空中运动的或个位置。
竖直方向根据
解得
水平速度
点的竖直速度
点的速度。
13.当摩擦力为零，支持力和重力的合力提供向心力，有
解得
，
重力和支持力的合力不够提供向心力，当物块刚好不上滑时，最大静摩擦力沿切线向下，设此最大角速度为 ，受力如图
水平方向有
竖直方向
且
代入数据解得

当物块刚好不下滑时，最大静摩擦力沿切线向上，此时水平方向有
竖直方向
且
代入数据解得

则转台转动的角速度范围为

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【详解】闭合后，电动机正常工作，通过电池组的电流为，由
解得
灯泡的电压等于电动机电压，则流过灯泡的电流为
流过电动机的电流为
电动机的发热功率
电动机的输出功率

【解析】解析及详细解答过程见答案
15.由开普勒第三定律可知
解得轨道Ⅰ的半长轴 与轨道Ⅱ的半长轴 之比
由万有引力提供向心力
解得月球的质量为
在月球表面有
联立可得，月球表面的重力加速度为

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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