2024-2025学年河北省石家庄二十四中高二（上）开学物理试卷（含解析）

2024-2025学年河北省石家庄二十四中高二（上）开学
物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.对电场强度的理解，以下说法正确的是( )
A. 若移走电场中点的试探电荷，则点的电场强度变为
B. 匀强电场中电场强度处处相同，所以任何电荷在匀强电场中受力都相同
C. 电场强度公式表明，电场强度的大小与试探电荷的电荷量成反比，若减半，则该处的电场强度变为原来的倍
D. 点电荷的电场强度公式表明，点电荷周围某点电场强度的大小，与该点到场源电荷距离的二次方成反比，在减半的位置上，电场强度变为处的倍
2.关于动量、冲量和动量的变化量，下列说法中正确的是( )
A. 物体动量为零时，一定处于平衡状态
B. 冲量越大时，物体受力越大
C. 做直线运动的物体速度增大时，动量的变化量方向与速度的方向相同
D. 做曲线运动的物体，动量的变化量方向与速度的方向相同
3.若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径倍的情况下，需要验证( )
A. 地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的
B. 月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的
C. 自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的
D. 苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的
4.为顺利带回月球背面的样品，科研人员为嫦娥六号设计了个阶段的飞行任务。在嫦娥六号探测器的着陆下降阶段，探测器在距离月球某高度时，会在反推力的作用下短暂悬停在月球表面。假设探测器悬停时，在时间内向下喷出的气体质量远小于探测器的质量为，喷出的气体相对于月球表面的速度大小为，则探测器在该位置受到的重力大小为( )
A. B. C. D.
5.如图所示，用起电机使金属球带正电，将靠近验电器上的金属小球，则( )
A. 验电器的金属箔不会张开，因为球没有和接触
B. 验电器的金属箔张开，因为整个验电器都带上了正电
C. 验电器的金属箔张开，因为验电器下部的箔片都带上了正电
D. 验电器的金属箔张开，因为整个验电器都带上了负电
6.如图，海王星沿椭圆轨道绕太阳运动，为近日点，为远日点，、为轨道短轴的两个端点，运行的周期为，若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从经过、到的运动过程中( )
A. 从到所用的时间等于
B. 从到阶段，机械能增大
C. 点速率大于点速率
D. 从到阶段，万有引力始终对它做负功
7.如图所示，水平面上有一质量为的小球与轻弹簧连接，还有质量为、半径为的圆弧形槽，其底部与水平面平滑相切，最初、均静止。一质量为的小球从距槽顶端处自由落下后恰好滑入槽，不计一切摩擦，则( )
A. 球沿槽下滑过程中，槽对球不做功
B. 整个过程中球、球和槽构成的系统动量守恒
C. 球第一次滑至槽最低点过程中，球水平向左位移为
D. 球与弹簧作用后，能够追上槽
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.年月，我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射，实现了对太阳探测的跨越式突破。“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，距地面高度约为，运行一圈所用时间约为分钟。如图，为了随时跟踪和观测太阳的活动，“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中，需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向，使太阳光能照射到“夸父一号”，下列说法正确的是( )
A. “夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于
B. “夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于赤道上的物体随地球自转的向心加速度
C. “夸父一号”的运行轨道平面平均每天转动的角度约为
D. 由题干信息，根据开普勒第三定律，可求出日地间平均距离
9.在刚刚结束的东京奥运会上，岁的中国姑娘全红婵凭借高超的“水花消失术”获得评委们的三个满分，从而获得女子米跳台冠军．在比赛中质量为的全红婵，从跳台上以初速度竖直向上跳起，从跳台上起跳到入水前重心下降了，入水后由于水的阻力使速度减为入水后到速度为时重心下降了，已知重力加速度为，不计空气阻力，则下列说法中正确的是( )
A. 全红婵起跳后在空中受到合外力的冲量大小为
B. 全红婵受到水的阻力的冲量大小为
C. 从起跳后到入水后速度减为的全过程中，全红婵受到的合外力的冲量大小为
D. 全红婵入水后受到重力的冲量大小为
10.如图甲所示，一轻弹簧竖立在水平地面上，质量为的小球在外力的作用下，从接触弹簧开始缓慢向下运动到某一位置。撤去外力后，小球被弹起上升至最高点的过程中，其速度平方随位移的变化图像如图乙所示，其中的图像为直线，空气阻力忽略不计，重力加速度，则( )
A. 小球与弹簧分离时位移小于
B. 小球的最大速度为
C. 弹簧弹性势能的最大值为
D. 小球压缩弹簧的过程中，外力做功为
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
11.在汽车安全装置的开发过程中，需要进行汽车碰撞试验，包括实车撞墙和滑车互撞试验。对不同品牌的、车进行试验，两车质量分别为和。
在实车撞墙实验中，如图甲为碰撞测试安全气囊弹出的情境。该过程安全气囊的作用是通过______填“增大”或“减小”作用时间，减小驾乘人员因剧烈碰撞产生的作用力。分别用、车进行撞墙试验时，碰前速度均为，测试数据如图乙，通过数据可以判断______填“”或“”车受到的平均冲击力较大。
用、两车进行滑车互撞试验，行驶速度为的车与静止的车碰撞，碰后车速度大小为，方向不变，碰撞时间很短且处于同一水平面上。求：
碰撞过程中车的动量变化量大小；
碰撞后瞬间车的速度大小。
12.在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图所示的装置，让金属小球从静止开始下落，实验过程如下：
让小球从某一固定高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后立即停止。
用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图所示，小球直径 ______。
测量时，应______选填“”或“”，其中为“先释放小球，后接通数字计时器”，为“先接通数字计时器，后释放小球”。记录小球第一次通过光电门的遮光时间。
若适当调低光电门位置不会接触橡胶材料，将会______选填“增大”或“减小”因空气阻力引起的测量误差。
四、计算题：本大题共3小题，共34分。
13.在一个点电荷形成的电场中，建立如图甲所示的坐标轴，坐标轴上、两点的坐标分别为和。放在、两点的试探电荷所受静电力大小跟其电量的关系图像分别如图乙中直线、所示。如果放在点的试探电荷带正电，放在点的试探电荷带负电，则它们受到的静电力方向都跟轴的正方向相同。求：静电力常量
点的电场强度的大小和方向；
试判断点电荷的电性，并通过计算确定点电荷的位置坐标。
14.年三体电视剧异常火爆，点燃了人类探索未知世界的热情。假如将来的某一天你成为了一名优秀的宇航员，你驾驶宇宙飞船对火星进行探测，为了研究火星表面的重力加速度你精心设计了如图所示的实验装置，该实验装置由光滑倾斜轨道、水平轨道和光滑圆形轨道组成，轨道间平滑连接小球经过连接点时速度大小不变，随后登陆火星后做了该实验，在轨道距水平轨道高为处无初速释放一个质量为的小球，小球从点向右进入半径为的光滑圆形轨道，小球恰好通过圆形轨道最高点且测得在点的速度为。假设火星为均质球体，火星的半径为。求：
火星表面的重力加速度；
火星的第一宇宙速度；
小球从点到点的过程中，因摩擦产生的热量。
15.如图，光滑水平台面上放两小滑块、可视为质点，台面与水平传送带上表面等高且平滑连接，传送带水平部分长度，传送带沿逆时针方向以恒定速度匀速转动。滑块与传送带间的动摩擦因数，滑块质量分别为、。开始时滑块、均静止，、间压缩一轻质弹簧与、均未栓接，弹簧中锁定有弹性势能。现解除锁定，弹开、并立即拿走弹簧，取。
计算、弹开后瞬间，、的速度大小，；
滑块获得速度后，向右运动滑上传送带，计算滑块在传送带上向右滑动的最远距离和滑块从传送带返回水平面时的速度大小；
滑块从滑上传送带到离开传送带过程中，在传送带表面留下的划痕总长。
答案解析
1.
【解析】解：电场强度由电场本身决定，与放不放试探电荷无关，则点的电场强度始终不为零，故A错误；
B.电荷在电场中所受电场力，电荷电场中所受电场力与、有关，匀强电场中的电场强度处处相同，电荷的电荷量不同，电荷在其中受力不同，故B错误；
C.公式是电场强度的定义式，电场强度由电场本身决定，与试探电荷所带的电荷量大小无关，故C错误；
D.公式是真空中静止点电荷电场强度的决定式，则点电荷周围某点电场强度的大小，与该点到场源电荷距离的二次方成反比，在减半的位置上，电场强度变为原来的倍，故D正确。
故选：。
明确电场强度是电场本身的性质决定的，与放置的试探电荷无关；知道点电荷电场强度公式的性质，知道式本题考查电场强度的性质，明确电场强度两个公式的区别，熟记电场强度的方向如何规定是本题关键。为点电荷电场的决定式；明确匀强电场的性质，但要知道公式的应用。
本题考查电场强度的性质，明确电场强度两个公式的区别，熟记电场强度的方向如何规定是本题关键。
2.
【解析】解：、物体动量为零时，速度为，但不一定处于平衡状态，故A错误；
B、根据公式，力的冲量越大，力不一定越大，还与时间有关，故B错误；
C、根据动量的计算公式，可知做直线运动的物体速度增大时，动量的变化量方向与速度的方向相同，故C正确；
D、根据动量定理，可知做曲线运动的物体，动量的变化量方向与合力的方向相同，故D错误；
故选：。
根据动量定理可知，合外力的冲量等于物体动量的变化量，据此逐项分析即可求解。
本题考查对冲量、动量、动量的增量三个物理量的理解，抓住三个量都是矢量，从定义、定理理解记忆。
3.
【解析】A.设月球质量为，地球质量为，苹果质量为，地球半径为，月球半径为，则月球受到的万有引力为：，苹果受到的万有引力为：，由于月球质量和苹果质量之间的关系未知，故二者之间万有引力的关系无法确定，故选项A错误
B.根据牛顿第二定律：，，整理可以得到：，故选项B正确
C.在月球表面处：，由于月球本身的半径大小未知，故无法求出月球表面和地球表面重力加速度的关系，故选项C错误
D.苹果在月球表面受到引力为：，由于月球本身的半径大小未知，故无法求出苹果在月球表面受到的引力与在
地球表面受到的引力之间的关系，故选项D错误。设月球质量为，地球质量为，苹果质量为，地球半径为，月球半径为，则月球受到的万有引力为，苹果受到的万有引力为，由于月球质量和苹果质量之间的关系未知，故二者之间万有引力的关系无法确定，故选项错误。
根据牛顿第二定律，，整理可以得到，故选项正确。
在月球表面处，由于月球本身的半径大小未知，故无法求出月球表面和地球表面重力加速度的关系，故选项错误。
苹果在月球表面受到引力为，由于月球本身的半径大小未知，故无法求出苹果在月球表面受到的引力与在地球表面受到的引力之间的关系，故选项D错误。
4.
【解析】解：设探测器对气体的力为，对气体，以喷气方向为正，根据动量定理有：
探测器悬停在地表上空，则有：
根据牛顿第三定律可知气体对探测器的力：
解得：，故BCD错误，A正确。
故选：。
探测器悬停在地表上空，处于平衡状态，根据牛顿第三定律分析相互作用力，系统动量守恒，根据动量定理解得质量。
本题主要考查了动量定理的相关应用，选择合适的物体，根据动量定理结合牛顿第三定律完成分析。
5.
【解析】解：把一个带正电的金属球，靠近验电器的金属小球，由于静电感应，验电器的金属小球会带上与球电荷电性相反的负电荷，金属箔会带上等量正电荷，所以验电器的金箔张开，而整个验电器不带电，故ABD错误，C正确。
故选：。
验电器是利用同种电荷相互排斥的原理制成的。
本题考查了电荷间相互作用的规律和静电感应现象，在静电感应中，由于电荷间的相互作用，使得导体上靠近带电体的一端感应出和带电体异种的电荷，远离带电体一端感应出和带电体同种的电荷，这一点我们务必要记住。可简记为“近异远同”。
6.
【解析】解：、海王星沿椭圆轨道绕太阳运动，只有太阳引力对海王星做功，所以海王星的机械能守恒，故B错误；
C、从近日点到远日点的过程，太阳对海王星的万有引力一直做负功，海王星的动能一直减小，则海王星在点的动能大于点的动能，所以海王星在点速率大于点速率，故C正确；
D、从到过程，太阳对海王星的万有引力与速度的夹角为钝角，万有引力做负功；从到过程，太阳对海王星的万有引力与速度的夹角为锐角，万有引力做正功，故D错误；
A、根据对称性可知，海王星从近日点到远日点所用时间为，而海王星从近日点到远日点速度一直减小，可知从到所用的时间小于，故A错误。
故选：。
海王星沿椭圆轨道绕太阳运动，只有太阳引力对海王星做功，其机械能守恒；根据万有引力做功情况，分析速率变化情况，再确定从到所用的时间与周期的关系。
解答本题的关键要正确分析万有引力做功情况，根据引力做正功时，动能增大，相反，引力做负功时，动能减小，来分析速率的变化情况。
7.
【解析】解：、球沿槽下滑过程中，水平方向动量守恒，、组成的系统机械能守恒，向右运动其机械能增加，球对槽做正功，则槽对球做负功，故A错误；
B、整个过程中球、球、槽构成的系统在水平方向上动量守恒，竖直方向动量不守恒，所以系统动量不守恒，故B错误；
C、对球与槽组成的系统，以水平向左为正方向，由水平方向平均动量守恒得：
可得：，由几何关系得：
联立解得球第一次滑至槽最低点过程中，球水平向左的位移为：，故C错误；
D、设球到最低点时的速度为，此时的速度为，以水平向左为正方向，由水平方向动量守恒得：
由机械能守恒得：
联立解得：，方向水平向左；，方向水平向右。
以水平向左为正方向，对球和球由动量守恒定律得：
由机械能守恒定律得：
联立解得球与弹簧作用后的速度为：，负号表示方向水平向右。
易知球与弹簧作用后速度大于的速度，能够追上槽，故D正确。
故选：。
球沿槽下滑过程中，、组成的系统机械能守恒，向右运动其机械能增加，根据功能关系分析槽对球做功情况；整个过程中球、球、槽构成的系统只是在水平方向上动量守恒；对球与槽组成的系统，根据水平方向动量守恒求解球水平向左的位移；对球和球与弹簧作用过程，由动量守恒定律和机械能守恒定律求解球与弹簧作用后的速度，根据球与槽的速度大小关系作出判断。
本题考查了动量守恒和机械能守恒问题，关键在于理清物体的运动过程，把握每个过程的物理规律。球和球与弹簧作用过程类似于弹性碰撞模型，系统遵守两大守恒定律：动量守恒定律和机械能守恒定律。要注意球与槽构成的系统只是在水平方向上动量守恒，水平方向上属于人船模型。
8.
【解析】解：第一宇宙速度是所有绕地球做圆周运动的卫星的最大环绕速度，则“夸父一号”的速度小于，故A错误；
B.根据，可知“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球同步卫星的加速度，根据可知，地球同步卫星的加速度大于赤道上的物体随地球自转的向心加速度，则“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于赤道上的物体随地球自转的向心加速度，故B正确；
C.因为“夸父一号”轨道要始终保持要太阳光照射到，则在一年之内转动角，即轨道平面平均每天约转动，故C正确；
D.“夸父一号”绕地球转动，地球绕太阳转动，中心天体不同，则根据题中信息不能求解地球与太阳的距离，故D错误。
故选：。
A.根据第一宇宙速度和圆轨道上卫星的运行速度关系进行分析判断；
B.根据牛顿第二定律列式判断“夸父一号”和同步卫星加速度，再结合同步卫星加速度和地球表面上物体向心加速度大小关系进行判断；
C.根据地球围绕太阳的圆周运动周期和对应角度分析转动角度；
D.根据开普勒第三定律的内容进行分析判断。
考查万有引力定律的应用和开普勒第三定律、第一宇宙速度等，会根据题意进行准确分析和判断。
9.
【解析】A、设入水前运动员的速度大小为，运动员在空中运动的过程中机械能守恒，则，所以，取向下为正方向，由动量定理得：运动员起跳后在空中运动过程受到合外力冲量大小为，故A正确；
、全红婵到入水后受到重力和水的阻力，根据动量定理有：，因此水的阻力的冲量大小大于，重力的冲量不一定等于，故BD错误；
C、从起跳后到入水后速度减为的全过程中，根据动量定理，取向下为正方向：，故C正确；
故选：。
10.
【解析】解：、由于不计空气阻力，则小球与弹簧分离后，小球的加速度为，说明小球在时刚好回到弹簧原长位置，小球与弹簧分离，即分离时对应的位移为，故A错误；
B、小球与弹簧分离后做竖直上抛运动，小球与弹簧分离时的速度
由图可知最大速度，故B错误；
C、从释放到小球速度为的过程，弹性势能全部转化为小球的机械能，以最低点为零势能参考点，小球的机械能为，根据系统机械能守恒知弹簧弹性势能最大值为，故C正确；
D、向下按的过程，根据功能关系有：
解得外力对小球所做的功为：，故D正确。
故选：。
根据题意与图像分析清楚小球的运动过程，确定小球与弹簧分离时对应的位移。应用运动学公式求出小球与弹簧分离时的速度大小，从而确定小球的图像中最大的速度。根据小球的运动过程，应用功能关系分析答题。
本题根据题意分析清楚小球的运动过程是关键，要明确小球的受力情况和能量转化情况，应用运动学公式与功能关系即可解题。
11.增大
【解析】解：，由动量定理知：当不变，可增大作用时间，减小驾乘人所受到的作用力；
取初速度的方向为正方向，根据动量定理可得：，
其中，，解得：，
即
取小车运动方向为正，则车的动量变化量为
动量变化量大小为；
根据动量守恒定律得
代入数据解得
故答案为：增大，；
碰撞过程中车的动量变化量大小为；
碰撞后瞬间车的速度大小。
根据动量定理计算碰撞时的作用力，进而比较即可；
根据求解车的动量变化量；
根据动量的守恒定律求解碰后车的速度。
本题考查动量定理和动量守恒定律，要用所学的物理知识正确解释生活中的实际问题。
12. 增大
【解析】解：螺旋测微器的最小分度值为，由图可知，小球的直径为
在测量时，因小球下落时间很短，如果先释放小球，有可能会出现时间记录不完整，所以应先接通数字计时器，再释放小球。
故选B。
若调低光电门的高度，较调整之前小球会经历较大的空中距离，所以将会增大因空气阻力引起的测量误差。
故答案为：；；增大。
先确定螺旋测微器的最小分度值再读数；
根据先释放纸带造成的误差分析判断；
分析空气阻力对实验的影响。
本题关键掌握“验证机械能守恒定律”实验误差分析和螺旋测微器的读数方法。
13.解：图像的斜率表示电场强度。所以点的电场强度的大小：
，方向沿轴负向；
点的电场强度的大小：
如果放在点的试探电荷带正电，放在点的试探电荷带负电，则它们受到的静电力方向都跟轴的正方向相同，所以点电荷带负电，位置在之间。
设点电荷距离的距离为，则：
解得：，
则点电荷的位置坐标为。
答：点的电场强度的大小为，方向沿轴负向；
点电荷带负电，点电荷的位置坐标为。
【解析】图像的斜率表示电场强度，由此得到点的电场强度的大小；
根据图像求解点的电场强度的大小，根据题意判断的电性，根据点电荷电场强度的计算公式求解点电荷距离的距离。
本题主要是考查点电荷电场强度的计算，关键是弄清楚图像表示的物理意义，掌握点电荷电场强度的计算公式。
14.解：小球恰好通过圆形轨道最高点时，由重力提供向心力，有
解得火星表面的重力加速度为：
对环绕火星表面做匀速圆周运动的物体，有
解得：
小球从点到点的过程中，由能量守恒定律得
解得：
答：火星表面的重力加速度为；
火星的第一宇宙速度为；
小球从点到点的过程中，因摩擦产生的热量为。
【解析】小球恰好通过圆形轨道最高点时，由重力提供向心力，由此列式求解火星表面的重力加速度；
根据重力提供向心力求火星的第一宇宙速度；
小球从点到点的过程中，根据能量守恒定律求因摩擦产生的热量。
解答本题的关键要掌握小球恰好通过圆形轨道最高点的临界条件：重力充当向心力。要掌握第一宇宙速度的求解方法：重力提供向心力。
15.解：解除锁定弹开、过程中，由机械能守恒有
设向右为正方向，由动量守恒有
两式联立解得
，
滑块滑上传送带后做匀减速运动，当速度减为零时，运动距离最远，由动能定理得
解得
因为
所以滑块沿传送带向左返回时，根据运动的对称性，滑块将在摩擦力作用下一直做匀加速运动直到滑上水平面。由动能定理得
解得
做匀变速运动，由牛顿第二定律可得
解得
向右匀减速至速度为，由
解得
设向左加速根据运动的对称性，可知
解得
在传送带表面留下的划痕总长为
解得
答：、的速度大小为，；
滑块在传送带上向右滑动的最远距离为；滑块从传送带返回水平面时的速度大小为；
滑块从滑上传送带到离开传送带过程中，在传送带表面留下的划痕总长为。
【解析】、被弹簧弹开的过程，遵守动量守恒定律和机械能守恒定律，据此列式求出弹簧弹开、瞬间各自的速度；
根据牛顿第二定律和速度位移公式相结合求滑块在传送带上向右滑行的最远距离。由动能定理解得速度；
被弹性挡板弹回，与滑块在水平面上发生完全非弹性碰撞，根据动量守恒定律求出碰后两者的共同速度。根据牛顿第二定律和运动学公式相结合求出二者在传送带留下的划痕长度。
本题是一道复杂的力学综合题，关键要理清物体的运动过程，把握各个过程所遵循的物理规律。能分段运用牛顿第二定律和运动学公式相结合求出各个运动时间和物体的位移。
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