2024-2025学年湖北省鄂东南三校高二（上）开学考试物理试卷（含解析）

2024-2025学年湖北省鄂东南三校高二（上）开学考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.“千帆星座”首批组网卫星的发射仪式于月日在太原举行，这标志着中国版“星链”计划已全面启动。根据规划，一期将发射颗卫星，未来将构建一个由超过万颗低轨宽频多媒体卫星组成的网络。现如今地球同步静止轨道资源利用已接近饱和，中低轨资源争夺将更趋激烈。下列有关低轨卫星与距地表约公里的同步卫星之性质比较，下列说法正确的是( )
A. 同步卫星的向心加速度比低轨卫星的向心加速度大
B. 低轨卫星的通讯传输时间较长
C. 同步卫星的线速度比低轨卫星的线速度大
D. 在正常运行条件下，每颗低轨卫星覆盖的地表通讯面积较小
2.在击打乒乓球的过程中，球拍对乒乓球的切向摩擦会使得乒乓球旋转起来，若旋转的乒乓球在竖直平面内的运动轨迹如图中曲线所示，点是运动轨迹上的一点，速度方向沿该点的切线方向，乒乓球在该点受到的合外力方向可能是( )
A. 斜向左下
B. 斜向右上
C. 与速度方向相反
D. 与速度方向相同
3.“砷化锯纳米带”是一种高科技新型材料，用它制造的电子元件可以有效减少因发热而损失的电能，据介绍该材料的电导率是石墨烯的倍。已知电导率就是电阻率的倒数，即，下列说法正确的是( )
A. 电导率的单位是
B. 材料的电导率越大，其导电性能越强
C. 材料的电导率大小与材料的长度、横截面积等因素有关
D. 材料的电导率只与材料本身有关，与温度等因素无关
4.如图所示是实验室模拟出的等量异种电荷电场线的显形平面图片，该平面中有、、、四个点，其中、两点处在等量异种电荷连线间的中垂线上，有关下列说法正确的是( )
A. 一个负电荷处在点的电势能要比它处在点处的电势能小
B. 将一个电子从点处静止释放，它可能会沿着电场线运动到点处
C. 点的场强小于点的场强
D. 将一个质子从点移送到点，静电力做功为零
5.如图所示，一长为的轻杆一端固定在点，另一端固定一质量为的小球，在点处给小球一垂直于轻杆方向的初速度，使轻杆绕点在竖直平面内做圆周运动。不计一切阻力及摩擦力。下列说法正确的是( )
A. 小球运动到点时，轻杆对小球的弹力可能为零
B. 小球运动到点时，轻杆对小球的弹力不可能为零
C. 小球运动到点时的最小速度为
D. 若增大小球的初速度，则小球运动到点时，轻杆对小球的弹力可能减小
6.年月日第届夏季奥林匹克运动会在巴黎圆满闭幕，此次奥运会赛事中，比赛项目多样，其中撑杆跳高是一项极具挑战性的运动项目，运动过程可简化为三个阶段：持杆助跑、撑杆起跳、越杆下落。撑杆起跳上升阶段过程可视为从静止开始的竖直方向直线运动不计空气阻力，运动员从最低点运动到最高点的过程中，下列说法正确的是( )
A. 运动员所受合力一直增大 B. 杆的弹性势能一直增加
C. 地面对杆做功为零 D. 运动员的机械能守恒
7.如图甲所示，倾角为的光滑面固定在水平地面上，其空间存在沿斜面方向的匀强电场，以斜面底端为坐标原点，沿斜面向上为正方向建立轴，一带正电的小滑块以一定的初速度从斜面底端处开始上滑。若斜面足够长，上滑过程中小滑块的机械能和动能随位移变化的关系图线如图乙所示，，，则下列说法正确的是( )
A. 电场强度的方向沿斜面向上
B. 在斜面底端小滑块克服重力做功的功率为
C. 在斜面底端小滑块克服电场力做功的功率为
D. 小滑块上滑过程中，重力势能增加了
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.静电计，是一种在静电实验中常用的半定量测量仪器，我们可以通过其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小，某位同学为研究电容器的电容，将电源、开关等一些电学元件按如图所示连接，其中、是平行板电容器的两个金属板，为静电计，为滑动变阻器。开始时开关闭合，静电计指针张开一定角度，关于该实验现象的描述，下列说法正确的是( )
A. 断开开关后，静电计指针张角不变
B. 保持开关闭合，将、两极板分开一些，静电计指针张角增大
C. 断开开关后，将、两极板靠近一些，静电计指针张角变小
D. 保持开关闭合，将滑动变阻器滑动触头向右移动，静电计指针张角增大
9.如图所示，水平地面上有一边长为的正方形地砖，砖上有以为圆心过两点的圆弧。从距离点正上方处的点，沿不同方向水平抛出若干相同的可视为质点的小球。已知点为连线的中点，不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 轨迹过点的小球与轨迹过点的小球初速度之比为
B. 轨迹过点的小球与轨迹过点的小球从抛出到下落到地砖上所用时间不相同
C. 能落到地砖上的小球刚要落到地砖上时重力的瞬时功率均相同
D. 落在圆弧上的小球，初速度最大值与最小值之比为
10.如图，直角三角形位于竖直平面内，沿水平方向，长度为，。空间存在一匀强电场，场强方向与所在平面平行，将一带正电的微粒不计重力、空气阻力从点移动到点，电场力做功为，从点移动至点，电场力做功为。下列说法正确的是( )
A. 电场强度的大小是
B. 将该带电微粒从点无初速度释放，其不沿的角平分线所在直线运动
C. 将该带电微粒从点抛出，要使其通过点，微粒在点的动能应为
D. 将该带电微粒从点沿抛出，要使其到达时，其位移方向垂直于电场强度方向，微粒在点的动能的应为
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
11.为了探究小车加速度与外力的关系，小明同学设计了如图甲所示的实验装置，长木板水平放置在实验台上，细绳一端与力传感器相连，另一端跨过轻质的动滑轮和定滑轮与砂桶相连，小车一端连接纸带，纸带穿过打点计时器，打点计时器所接交流电源的频率为，力传感器可测出轻绳中的拉力大小，记小车的质量为，砂和砂桶的总质量为，已知重力加速度为。
关于该实验的操作，下列说法正确的是( )
A.在实验操作过程中，需要调整长木板左端定滑轮的高度，使细绳与长木板平行
B.为减小实验误差，在细绳一端不挂砂桶的前提下，将带有滑轮的长木板右端用小木块垫高，以平衡小车运动过程中受到的阻力
C.实验时小车尽量靠近长木板左端，先释放小车，再接通电源
D.本实验要保证小车的质量要远大于沙和砂桶的总质量
小明同学进行正确实验操作时某次得到的纸带如图乙所示，从点开始每隔个点取一个计数点，、、、、均为计数点，部分实验数据在图中已标注，则可以从图乙中看出纸带_________填“左”或“右”端与小车相连，小车运动的加速度是_________计算结果保留两位有效数字。
保持小车的质量不变，记录多次实验的数据，以力传感器的示数为横坐标，以加速度为纵坐标，通过实验数据做出的图像是一条直线，如图丙所示，图线的斜率为，则小车的质量为_________。
12.物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验器材、实验操作、数据分析等。
用电压表内阻约为和电流表内阻约为测量一个电阻的阻值约为。为了尽量提高测量精度，应该选择的测量电路是图中的_________选填“甲”或“乙”。
用如下图甲的螺旋测微器测量电阻丝直径，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋转_________选填“”“”或“”，直到听见“喀喀”的声音为止。可读直径_________。
用图乙电路图测电阻丝的电阻，为一定阻值的电阻。请用笔画线代替导线，把丙图实物电路中补充完整____。
第一次测量按乙图的电路，调节滑动变阻器测得多组电压和电流值；第二次测量将电压表改接在、两端，测得多组电压和电流值，并作出如图丁的关系图象。由此可知第一次测量得到图线是_________填“”或“”，电阻丝的电阻_________保留两位有效数字，根据电阻定律可得电阻丝的电阻率为_________用、、电阻丝长度和常量表示
四、计算题：本大题共3小题，共34分。
13.年中国航天全年预计实施次左右发射任务，有望创造新的纪录。我国在某发射场成功将卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。已知该卫星在距地面高度为的轨道做圆周运动。将地球视为半径为的球体，地球自转周期为。某物体在地球北极表面时的重力加速度为求：
该卫星绕地球做圆周运动的向心加速度
若考虑地球自转的影响，在地球赤道处的重力加速度为多少．
14.如图所示，足够长的水平传送带以速率逆时针传动，左端与倾角为、长的光滑斜面平滑相接，现有质量为的滑块视为质点在传送带右端由静止释放，滑块与传送带共速后自点处的小圆弧以大小不变的速度进入斜面，斜面底部点与光滑地面平滑相连，滑块经过处时速度大小不变，地面上一根轻弹簧一端固定在点，自然状态下另一端恰好在点，取，，，不计空气阻力。
求滑块在运动过程中弹簧的最大弹性势能；
求滑块释放至第一次运动到点过程中与传送带之间因摩擦产生的热量。
15.如图所示，为绝缘光滑水平平台的右边缘竖直分界线，两侧分布由图示水平方向的匀强电场和。平台上一质量为，电荷量为可视为质点的滑块，在左侧电场力的作用下，自距离为的点由静止开始加速，从点进入电场，恰好垂直落在水平地面上的点未画出。已知，滑块飞离平台的速度，重力加速度为，从滑块离开平台到其动能最小所经历的时间，求：
电场强度的大小；
电场强度的大小；
平台的高。
答案解析
1.
【解析】A、同步卫星的轨道半径大，由公式分析得知，低轨卫星的向心加速度大。故A错误。
B、电磁波在空中匀速传播，传播时间由于低轨道卫星距离地球表面更近，因此低轨卫星的通讯传输时间较短，故 B错误
C、同步卫星的轨道半径大，由公式分析知道，是常量，是地球的质量不变，则低轨卫星的线速度大，故 C错误
D、在正常运作条件下，卫星通信的张角相同，低轨卫星距离地球表面近，因此每颗低轨卫星覆盖的地表通讯面积较小，故 D正确
故选D。
2.
【解析】解：从图中轨迹可知乒乓球做曲线运动，则乒乓球在点受到的合外力方向位于轨迹的凹侧，所以受到的合外力方向可能斜向右上。故B正确，ACD错误。
故选：。
曲线运动受力指向曲线的轨迹的凹侧。
本题解题关键是掌握知识点曲线运动受力指向曲线的轨迹的凹侧。
3.
【解析】A.根据电阻定律 可得
其中已知电导率 就是电阻率 的倒数，故电导率的单位是 ，故A错误；
B.材料的电导率越大，电阻率越小，电阻越小，对电流的阻碍作用越小，则其导电性能越强，故B正确；
材料的电导率大小与材料本身，温度等因素有关，与材料的长度、横截面积等因素无关，故CD错误。
故选B。
4.
【解析】A.根据沿电场方向电势降低可知，点的电势低于点的电势，根据 可知，一个负电荷处在点的电势能要比它处在点处的电势能大，故A错误；
B.由于点处的电场线为曲线，所以将一个电子从点处静止释放，它不可能会沿着电场线运动到点处，故B错误；
C.根据电场线的疏密程度可知，点的场强大于点的场强，故C错误；
D.、两点处在等量异种电荷连线间的中垂线上，由于中垂线为等势面，所以、两点电势相等，则将一个质子从点移送到点，静电力做功为零，故D正确。
故选D。
5.
【解析】A.由题意可知，小球运动到点时，由牛顿第二定律
可知，轻杆对小球的弹力方向一定竖直向上，且大小一定大于小球的重力，故A错误；
由题意可知，小球运动到点时，由牛顿第二定律
当小球运动到点时的速度为 时，轻杆对小球的弹力为零；当杆对小球的弹力为时，小球的速度最小为零；若增大小球的初速度，则小球运动到点时，轻杆对小球的弹力可能减小，故BC错误，D正确。
故选D。
6.
【解析】A、合力是重力与支持力的矢量和。在上升初期，撑杆的支持力大于重力，合力向上，运动员加速上升，当运动员接近最高点时，撑杆的支持力都会减小到与重力相等，此时合力为零，故A错误；
B、运动员在撑杆起跳上升过程中，撑杆从开始形变到撑杆恢复形变时，先是运动员部分动能转化为杆的弹性势能，后弹性势能转化为运动员的动能与重力势能，所以杆的弹性势能先增加后减小，故 B错误
C、地面对杆有作用力，但是没有位移，故不做功，故C正确；
D、在整个跳高过程中杆的弹力对运动员做功，机械能不守恒，故D错误；
故选C。
7.
【解析】小滑块的机械能减小，由功能关系知电场力做负功，又因为小滑块带正电，故电场强度的方向沿斜面向下。选项错误。
对于小滑块的上滑过程，设电场力做的功为，重力做的功为，由动能定理
由功能关系联立以上两式解得，。
故小滑块上滑过程中，重力势能增加了，故D选项错误。
小滑块在上滑过程中所要克服的重力沿斜面的分力为
故在斜面底端小滑块克服重力做功的功率
故 B选项错误。
小滑块在上滑过程中所受的电场力为恒力，故在其上滑过程中所要克服的电场力为
在斜面底端小滑块克服电场力做功的功率为
故C选项正确。
8.
【解析】A.根据电路图可知，电容器与静电计可以等效为并联后与电源正负极连接，电容器极板与静电计金属球电性相同，断开开关后，电容器与静电计可以等效为并联，电容器极板与静电计金属球电性相同，则静电计指针张角不变，故A正确；
B.保持开关闭合，将、两极板分开一些，静电计仍然可以等效为与电源正负极连接，静电计指针张角不变，故B错误；
C.断开开关后，电容器与静电计可以等效为并联，电容器极板与静电计金属球电性相同，根据
将、两极板靠近一些，电容器极板间距减小，电容增大，电压一定，极板所带电荷量增大，则静电计所带电荷量减小，静电计指针张角变小，故C正确；
D.保持开关闭合，电容器与静电计可以等效为并联后与电源正负极连接，此时滑动变阻器可以等效为一根导线，可知滑动触头向右移动，静电计指针张角不变，故D错误。
故选AC。
9.
【解析】A、轨迹过点的小球经过点时与轨迹过点的小球到点时水平位移和竖直位移之比均为，
竖直方向根据可知落到点所用时间和落到点所用时间之比为：，
再水平方向根据可知初速度之比为：，故A错误；
B、轨迹过点的小球与轨迹过点的小球从抛出到下落到地砖上的竖直位移相同，均为，则根据可知时间相同，故B错误；
C、竖直方向根据可知落到地砖上时竖直速度相同，根据可知重力的瞬时功率均相同，故C正确；
D、所有落在圆弧上的小球的竖直位移相同，则运动时间相同，则初速度之比正比于水平位移，最大位移落在点或者点与最小位移落在连线与圆弧交点之比为：，故D正确。
故选CD。
10.
【解析】A.由题意可知， ， ，则
如上图，在边上找点，使点与点电势相等，则连线为等势线，则
设边长为，边长为，为电场方向与方向的夹角，则
解得
在中，由几何关系可知
解得

过点作交于点，且，因为 且微粒带正电，所以点电势大于点电势，故电场方向沿，由指向，且有
解得
故A错误；
B.由选项可知，电场方向由指向，如果将带正电微粒从点无初速度释放，该微粒将沿方向运动，由几何关系可知， ， ，边不是的角平分线，故B正确；
C.如下图，将反向延长交于点，由几何关系可知 ， ，则
如果将带电微粒从点沿抛出，要使其通过点，设微粒在点的动能为，则带电微粒可看成沿方向以速度的匀速直线运动和沿方向的初速度为加速度为的匀加速直线运动合成的结果，则
解得
故C正确；
D.如下图，过点作的垂线交于点，由几何关系可知 ，则
如果将带电微粒从点沿抛出，要使其到达时，其位移方向垂直于电场强度方向，设微粒在点的动能为，则带电微粒可看成沿方向以速度的匀速直线运动和沿方向的初速度为加速度为的匀加速直线运动合成的结果，则
解得
故D正确。
故选BCD。
11.
左


【解析】在实验操作过程中，为保证细绳拉力与小车运动方向一致，需要调整长木板左端定滑轮的高度，使细绳与长木板平行。故A正确；
B.为减小实验误差，在细绳一端不挂砂桶的前提下，将带有滑轮的长木板右端用小木块垫高，以平衡小车运动过程中受到的阻力。故B正确；
C.实验时小车尽量靠近长木板右端，先接通电源，再释放小车。故C错误；
D.本实验利用力传感器测出轻绳中的拉力大小，所以不用保证小车的质量要远大于沙和砂桶的总质量。故D正确。
故选AB。
由乙图可知，纸带左侧相邻点迹间距较小，小车做加速运动，所以纸带左端与小车相连。
依题意，相邻计数点的时间间隔为
由逐差法可知小车运动的加速度大小为
由牛顿第二定律可得
解得
结合丙图，可知
解得
12.甲


【解析】因为待测电阻约为 ，由
可知为了减小误差应该采用电流表的外接法，即选用甲图；
当测微螺杆快接近电阻丝时，再旋转微调旋钮，直到听见“喀喀”的声音为止；
由螺旋测微器的读数规则可知其直径
实物电路图如图所示
第一次测量按乙图的电路，根据姆定律可得
第二次测量将电压表改接在、两端，根据欧姆定律可得
两个图像的斜率关系为
可知第一次测量得到图线是；
由图像数据可得
联立可得
由电阻定律可得
13.解：根据题意，由牛顿第二定律有，
根据万有引力与重力的关系，
联立解得。
在赤道处，该物体
，
得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.由题意可知，滑块到达点时的速度为
由能量守恒定律，滑块从点到弹簧弹性势能最大时有
设滑块与传送带的滑动摩擦力为，共速时间为，滑块的位移
滑块和传送带之间的相对位移
由动能定理可知，摩擦力对滑块做功
整个过程因摩擦产生的热量

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.对于滑块在电场 中时有
解得
对于滑块在电场 中时有
解得
整理可得
当 时， 取得最小值，即
化简得
解得
对于滑块在电场 中时，由得
则有
解得
即

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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