2024-2025学年安徽省鼎尖教育联考高二（上）开学考试物理试卷（含解析）

2024-2025学年安徽省鼎尖教育联考高二（上）开学考试物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.一物体沿水平面做匀加速直线运动，从某一时刻开始计时，该物体第秒内的位移为，第秒内的位移为，则开始计时时刻该物体的速度大小为( )
A. B. C. D.
2.型复兴号动车组是我国自主研发的高速动车组，主要技术指标如下：自重，牵引电机的额定功率，额定运营时速，且列车以额定运营时速运行时需具备的剩余加速度。根据以上技术指标可以确定列车在以时速运行时受到的阻力大小为( )
A. B. C. D.
3.运载火箭把各种航天器送到目标轨道，随后航天器将沿各自轨道飞行。航天器轨道大致有以下几种：低地球轨道又称近地轨道，距地面约的圆轨道中地球轨道距地面约的圆轨道地球同步轨道又称高地球轨道，距地面约的圆轨道。“中星”卫星是我国自主研发的一颗通信广播同步卫星，我国“天宫”空间站是位于距地面约的近地轨道。已知地球半径为，下列有关说法正确的是( )
A. “中星”卫星为了获得较强信号，应定位于我国上空
B. “天宫”空间站的运行线速度略低于第一宇宙速度
C. “天宫”空间站绕地球一周所需时间约为分钟
D. “中星”卫星与“天宫”空间站相比，角速度较小而线速度较大
4.如图甲所示，一质量的物块可视为质点静止在粗糙水平面上的点，某时刻对物块施加一水平恒力，物块在水平恒力的作用下开始运动，运动的图像如图乙所示。已知物块与水平面段的动摩擦因数，物块与点右侧水平面的动摩擦因数未知，重力加速度取，下列说法正确的是( )
A. 水平恒力的大小为 B. 动摩擦因数
C. 段的长度为 D. 内摩擦力对物块做功为
5.如图所示，竖直光滑固定圆环管道半径为管道内径，一质量为的小球小球直径略小于管道内径以一定速度由点沿切线进入管道，经管道从点水平抛出时，刚好对管道无作用力。已知点和圆心的连线与竖直方向的夹角为，点为管道最低点，重力加速度为，取，下列说法正确的是( )
A. 小球在点的速度为
B. 小球经过点时对管道的压力为
C. 小球经点水平抛出后可能再次经过点
D. 小球在管道内运动过程中，经过某些区段时会对管道内侧产生压力
6.如图所示，足够长粗糙倾斜传送带与水平方向的夹角，传动带正在以恒定速度沿顺时针方向转动。某时刻将一物块以平行于传送带向上的初速度由传送带底端滑上传送带，已知，物块与传送带间的动摩擦因数。设沿传送带向上为正方向，若物块速度、位移、所受摩擦力、摩擦力对物块做功分别用、、、表示，则下列关于物块在传送带上运动过程中的图像描述正确的是( )
A. B.
C. D.
7.年月日，在巴黎奥运会男子蹦床决赛中，中国选手王梓赛、严浪宇分获亚军和季军。蹦床通过钢制弹簧被固定在框架上，它产生的反弹力可以将运动员弹向空中，简化示意图如图所示。运动员在某次下落过程中先后经过竖直方向上的、、三点，点为运动员刚接触蹦床时的点，点为运动员的受力平衡点，点为运动员抵达的最低点。不计空气阻力、蹦床质量及运动员刚接触蹦床时的机械能损失，运动员视为质点。下列关于此过程的说法正确的是( )
A. 运动员从点下降到点的过程中，动能一直减小
B. 运动员从点下降到点的过程中，运动员和蹦床组成的系统机械能一直减小
C. 运动员从点下降到点的过程中，蹦床弹性势能和运动员重力势能的和先减小后增大
D. 运动员从点下降到点的过程中，蹦床弹性势能和运动员重力势能的和先增大后减小
8.如图所示，质量均为的小球、均可视为质点分别穿在光滑竖直杆和光滑水平杆上，并通过长为的刚性直杆质量不计连接。初始时刻，连接小球、的刚性杆与竖直方向夹角。已知重力加速度为，将两小球由此位置静止释放，在两球运动的过程中，下列说法正确的是( )
A. 当刚性杆转动到与竖直方向夹角时，球的速度为
B. 当刚性杆转动到某一位置时，杆上可能没有沿杆方向的力
C. 在球下落到竖直杆末端瞬间即刚性杆处于水平状态，球与水平杆还未产生相互作用力时，球的速度为
D. 在球下落到竖直杆末端瞬间即刚性杆处于水平状态，球与水平杆还未产生相互作用力时，球速度方向水平向右
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图所示为某滑雪运动员进行跳台滑雪的示意图，某时刻运动员从滑道的末端点即斜面的顶端以水平速度跃出，落在倾角为的斜面上的点。已知重力加速度为，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 该运动员落在斜面点瞬间，速度方向与水平方向夹角为
B. 该运动员在空中运动的时间为
C. 该运动员腾空时距斜面的最大距离为
D. 若该运动员从点跃出的速度提高到，则落到斜面上的速度也相应提高倍
10.火星探测器“天问一号”成功发射，标志着我国已经开启了探索火星之旅。如图所示，地球轨道和火星轨道看成圆形轨道，霍曼转移轨道是近日点和远日点分别与地球轨道、火星轨道相切的椭圆轨道。“天问一号”在地球轨道上运行经近日点时短暂点火后进入霍曼转移轨道，接着沿着这个轨道直至抵达远日点，然后再次点火进入火星轨道。已知万有引力常量为，太阳质量为，地球轨道和火星轨道半径分别为和，地球、火星、“天问一号”运行方向都为逆时针方向。若只考虑太阳对“天问一号”的作用力，下列说法正确的是( )
A. “天问一号”在地球轨道和火星轨道做圆周运动时的速度大小之比为
B. 两次点火喷射方向一次与速度方向相同，一次与速度方向相反
C. “天问一号”整个运行过程中在霍曼转移轨道上过点时速度最大
D. “天问一号”在霍曼转移轨道上连续经过、两点的时间间隔为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某小组利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，重物甲、乙的质量分别为、。先接通打点计时器，后释放重物，图乙为某次实验中打出的纸带，为纸带上打下的第一个点，打点计时器使用的交流电频率为。纸带上每个点取一个计数点，、、为连续取的三个计数点，测得，，。已知当地重力加速度取，以甲乙两个物体为系统，回答下列问题：
重物从释放到打点计时器打出点时，系统总重力势能的减少量为_______。
打点计时器打出点时，重物运动的瞬时速度_______；重物从释放到打点计时器打出点时，系统总动能的增加量为_______。以上结果均保留三位有效数字
通过计算发现，系统总重力势能的减少量_______填“略大于”、“略小于”或“等于”系统总动能的增加量，其原因是_______。
12.某实验小组利用下面三种方法来研究平抛运动。
图甲中两个完全相同的小球、处于同一高度，用锤敲打弹片，球沿水平方向抛出，同时球自由落下，观察到两球同时落地。改变小球距地面的高度和击打力度，多次重复实验，两球仍然同时落地，可判断球竖直方向做_______运动。
图乙中两个完全相同的斜槽、，置于可视为光滑的水平地面上，在正上方且两斜槽在同一竖直平面内，从斜槽最高点同时释放两个完全相同的小球、，球落地时正好与球相碰，可判断球水平方向做_______运动。
小组同学用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，但实验时忘了标记重垂线方向。为解决此问题，他在频闪照片中，以某位置为坐标原点，沿任意两个相互垂直的方向作为轴和轴正方向，建立直角坐标系，并测量出另外两个位置的坐标值、，如图丙所示。已知频闪频率为，根据平抛运动规律，利用运动的合成与分解的方法，可得重垂线方向与轴间夹角的正切值为_______，重力加速度为_______。结果均保留两位有效数字
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图为一秋千的示意图，质量的小明图中未画出正在荡秋千，秋千能到达的最高点为，此时绳与竖直方向的夹角，是秋千的最低点，秋千绳长。不计秋千板及绳的质量，不计空气阻力，重心就在秋千的凳子上，重力加速度取，求：
小明在点时的加速度大小；
小明在点和点时绳的拉力指拉力合力大小。计算结果可用根式表示
14.如图所示，水平轨道与半径的圆弧形轨道相切于点，段水平，竖直平面内倾斜直轨道与长的水平轨道在点平滑连接，水平轨道与圆弧形轨道相切于点，、两点的竖直高度差，与竖直方向夹角未知，整个轨道除直轨段粗糙外，其余轨道均光滑。一质量的物块从点以水平速度向右运动，过点后瞬间刚好对圆弧无压力，且刚好从点无碰撞滑入倾斜直轨。已知物块与直轨段间的动摩擦因数，重力加速度取，求：
物块的初速度；
段长度及段与竖直方向的夹角的正切值；
物块最终静止的位置。
15.如图所示，半径为的光滑圆形轨道固定在竖直平面内，为圆心、、、、为圆形轨道上的点，其中为竖直直径，与圆心等高，和圆心的连线与水平方向的夹角为。一小球静止在圆形轨道底端点，某时刻小球获得一个水平向右的瞬时初速度未知，已知重力加速度为，回答下列问题：
若使小球运动过程中不脱离轨道，求小球的初速度的范围；
若小球在点脱轨，求小球的初速度；
以点为坐标原点，水平方向为轴向右为正，竖直方向为轴向上为正建立平面直角坐标系。若小球仍在点脱轨，求小球脱离轨道后的运动轨迹方程。
答案解析
1.
【解析】由得，时的速度，所以开始计时时的速度，故选A。
2.
【解析】由，得，故选C。
3.
【解析】同步卫星均定位于赤道上空，A错误
第一宇宙速度是贴近地面运行速度，天宫离地球，速度略低于第一宇宙速度，B正确
由开普勒第三定律，，，C错误
根据高轨低速长周期，近地卫星的角速度和线速度均大于同步卫星，D错误。
4.
【解析】A、物块在段运动时，，解得：，代入数据得，A错误
B、通过点后物块做匀速直线运动，，解得：，B正确
C、由图像得，通过段用时，所以，C错误
D、，物块位移，则，D错误。
5.
【解析】A.由于小球在点对轨道无作用力

从到，由动能定理得
联立两式，解得
A正确；
B.从到，由动能定理得
又
解得
B错误；
C.从点以
水平抛出，水平射程
不可能再次经过点，C错误；
D.小球在点的速度最小，需要的向心力最小，刚好等于重力，其他任一点需要的向心力都大于，需要管道外侧的支持力为小球提供向心力，故小球在整个运动过程中不会对管道内侧产生压力，D错误。
故选A。
6.
【解析】由题意，可得共速前，物块受到的摩擦力
方向为负，对物块做负功，加速度为负；共速后，由于
所以物块相对传送带静止，受到的摩擦力
方向为正，对物块做正功，加速度为，又
根据 图像的斜率表示加速度， 图像的斜率表示 ，结合选项图像。
故选D。
7.
【解析】运动员从点下降到点的过程中，点是受力平衡点，从到运动员做加速运动，从到运动员做减速运动，整个过程运动员动能先增大后减小，人和蹦床系统机械能守恒，蹦床弹性势能和运动员重力势能的和先减小后增大。
故选C。
8.
【解析】A.当刚性杆转动到与竖直方向夹角 时，如图所示
由系统机械能守恒得
联立得
故A错误；
B.由于球初末速度均为，即先做加速运动再做减速运动，故杆上的法向力先给球以推力，再变为拉力，变化瞬间法向力为，故B正确；
C.球下落到竖直杆末端瞬间，由、系统机械能守恒得
解得
故C错误；
球落地瞬间，合速度竖直向下，沿杆方向速度为，故球此时合速度为，故D错误。
故选B。
9.
【解析】A、平抛运动落在斜面上时，合速度方向与水平方向夹角与斜面倾角的关系满足，A错误
B、因为，所以运动员落在斜面上时，所以，B正确
C、当运动员轨迹上某点的切线与斜面平行时，该点距斜面的距离最大，将运动沿斜面方向、垂直斜面方向分解，，方向垂直斜面向上，，方向垂直斜面向下，
垂直斜面方向的最大位移，C错误
D、根据，斜面上的平抛运动，落在斜面上时，速度方向恒定，根据比例关系，初速度提高到原来的倍，落在斜面上的速度也相应提高到原落地速度的倍，D正确。
10.
【解析】A.由题意，设“天问一号”的质量为 ，在地球轨道运行时，有
得
同理可得，在火星轨道运行时，有
则地球与火星的速度大小之比为
故A正确；
B.两次点火喷射都需要使“天问一号”加速，从而从低轨道变为高轨道，所以喷射方向都与速度方向相反，故B错误；
C.“天问一号”在霍曼转移轨道上的整个运行过程中，根据开普勒第二定律：卫星与其所绕中心天体的连线在相同时间内扫过的面积相等。可知其过点时速度最大，故C正确；
D.设霍曼转移轨道周期为 ，地球公转周期为，由开普勒第三定律
和地球公转与周期关系
解得两次点火之间的时间间隔为
故D正确。
故选ACD。
11.
略大于 系统需克服空气阻力、打点计时器阻力等

【解析】重物从释放到打点计时器打出点时，系统总重力势能的减少量为
打点计时器打出点时，重物运动的瞬时速度
重物从释放到打点计时器打出点时，系统总动能的增加量为
通过计算发现，系统总重力势能的减少量略大于系统总动能的增加量，其原因是系统需克服空气阻力、打点计时器阻力等。
12.自由落体
匀速直线

【解析】改变小球距地面的高度和击打力度，多次重复实验，两球仍然同时落地，可判断球竖直方向做自由落体运动。
从斜槽最高点同时释放两个完全相同的小球、，球落地时正好与球相碰，可判断球水平方向做匀速直线运动。
如图， 、 分别表示水平和竖直方向，设重垂线方向 与轴间的夹角为 ，建立坐标系存在两种情况，如图所示
当建立的坐标系为 、 时，则轴方向做匀加速运动，根据逐差法计算加速度有
联立得
代入数据解得
13.小明在点受力如图所示
有

得

如上图，在点有
从到，由动能定理得
根据牛顿第二定律有

联立解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.物块运动到点时刚好对点无压力，则物块在点时
解得
物块从点做平抛运动，可得
解得
物块在点的竖直速度
又
所以物块在点合速度方向与竖直方向夹角正切值为
由题意得
所以段与竖直方向的夹角 的正切值亦为 ；
从到，由动能定理得
解得
接下来的运动过程中，只有段有能量损耗，由能量守恒得
解得
故物块最终会停在点。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.小球不脱离轨道分两种情况：小球在下半圆往复运动或小球可以做完整圆周运动。小球在下半圆往复运动的临界情况为小球运动至圆心等高处时速度为，由动能定理得
解得

小球可以做完整圆周运动的临界情况为小球在轨道最高点时
又由动能定理得

解得
所以若使小球在运动过程中不脱离轨道，小球获得的初速度范围为
或
若小球在点脱轨，则小球在点时满足
又由动能定理得

解得
小球在点向左上方 方向脱离轨道做斜抛运动，此时
小球在水平方向做匀速直线运动
竖直方向做竖直上抛运动
消去参数，解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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