2024-2025学年河北省保定市部分高中高二（上）开学物理试卷（含解析）

2024-2025学年河北省保定市部分高中高二（上）开学物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.带正电的小铁球从斜坡顶端上释放后沿图甲所示的虚线在绝缘水平桌面上做直线运动。仍从斜坡顶端上释放该小铁球，要使小铁球沿图乙中曲线所示的轨迹运动，则带负电的物块可能放在图乙中的( )
A. 点 B. 点 C. 点 D. 点
2.下列关于电荷和电场的说法正确的是( )
A. 电荷量很小的电荷就是点电荷
B. 所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍
C. 若电场中某点不放试探电荷，则该点的电场强度一定为
D. 根据可知，两带电小球间的距离趋近于时，库仑力趋近于无穷大
3.如图所示，甲、乙两人站在水平地面上玩抛球游戏，两人相向站立，各持一个可视为质点、质量相同的小球并将小球同时从不同高度水平抛出，不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 两球可能同时落地
B. 两球落地前不可能在空中相遇
C. 两球不可能落到水平地面上的同一点
D. 小球在空中的运动时间会受小球被抛出时的初速度大小和小球质量的影响
4.如图所示，长为的悬线固定在点，在点正下方处有一钉子，，悬线另一端的小球运动到悬点正下方时，悬线碰到钉子前、后瞬间悬线的弹力大小之比为，重力加速度大小为。则小球经过悬点正下方时小球的速度大小为( )
A.
B.
C.
D.
5.某手机实现了手机卫星通信，只要有卫星信号覆盖的地方，就可以实现通话。如图所示，三颗赤道上空的通信卫星就能实现环赤道全球通信，已知三颗通信卫星的离地高度均为，地球的半径为，地球同步卫星的离地高度为，地球表面的重力加速度大小为不计地球自转对重力加速度大小的影响，引力常量为下列说法正确的是( )
A. 地球的质量为
B. 地球同步卫星运行的周期为
C. 该通信卫星运行的周期为
D. 三颗通信卫星与地球的万有引力大小一定相等
6.如图所示，水平面上有一固定着轻质定滑轮的直角梯形大木块，它的上表面与水平面平行，它的右侧是一个倾角的斜面。放置在上的物块和物块通过一跨过定滑轮的轻质细绳相连，细绳的一部分与水平面平行，另一部分与斜面平行。已知物块、均可视为质点且质量均为，重力加速度大小为，不计一切摩擦，，。物块由静止开始运动了距离物块仍在水平面上、物块仍在斜面上的过程中，下列说法正确的是( )
A. 物块构成的系统机械能不守恒
物块的机械能增加了
C. 物块的动能增加了
D. 物块受到的合力做的功为
7.如图所示，质量为的物块静止在水平地面上，方向与竖直方向成角、大小为的恒力作用在物块上，恒力作用了时撤去，已知物块与水平地面间的动摩擦因数，取重力加速度大小，，。对于物块从开始运动到速度恰好减为的过程，下列说法正确的是( )
A. 该过程中恒力的冲量大小为
B. 该过程中物块的最大动量为
C. 该过程中地面对物块的支持力的冲量大小为
D. 该过程中地面对物块的摩擦力的冲量大小为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.年月日时分，嫦娥六号返回器准确着陆于内蒙古自治区四子王旗预定区域，标志着探月工程嫦娥六号任务取得圆满成功，实现世界首次月球背面采样返回。假设嫦娥六号返回器返回地球需经历如图所示的变轨过程，轨道Ⅰ为圆轨道，轨道Ⅱ、Ⅲ均为椭圆轨道，三条轨道相切于点，变轨过程中返回器的质量不变，则返回器( )
A. 在轨道Ⅰ上经过点时的加速度大于在轨道Ⅱ上经过点时的加速度
B. 在轨道Ⅰ上经过点时的速度小于在轨道Ⅱ上经过点时的速度
C. 在轨道Ⅰ上运行的周期大于在轨道Ⅱ上运行的周期
D. 在轨道Ⅰ上运行时的速度不可能大于第一宇宙速度
9.如图所示，某匀强电场中、两点处固定着两正点电荷，点为两电荷的连线和中垂线的交点，、点为中垂线上两点且。已知点处的电场强度为，两正点电荷带的电荷量均为，静电力常量为，下列说法正确的是( )
A. 匀强电场的电场强度大小为
B. 点处的电场强度大小为
C. 点处的电场强度大小为
D. 仅撤去点处的点电荷，点处的电场强度大小变为
10.如图所示，质量为、半径为、圆心为点的四分之一光滑圆弧槽静止在光滑水平地面上，且其底端与水平地面相切。质量为的小球可视为质点以的初速度沿着水平地面向右运动，取重力加速度大小。对于小球刚冲上圆弧槽到上升至最高点的过程，下列说法正确的是( )
A. 该过程小球和圆弧槽构成的系统动量守恒
B. 该过程小球和圆弧槽构成的系统机械能守恒
C. 小球能上升的最高点到水平地面的高度为
D. 小球运动到圆弧轨道上与点等高处时的速度大小为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.小聪同学在做“研究平抛物体的运动规律”实验时，设计的实验装置如图所示。在一块平整的木板表面钉上复写纸和白纸，并将该木板竖直立于槽口附近处木板平面与斜槽所在竖直平面垂直，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹。将木板向远离槽口方向平移，每次平移的距离均为，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球分别撞在木板上得到痕迹点、点。测得两点间的距离为，两点间的距离为，已知重力加速度大小为。
为确保小球从斜槽末端飞出后做平抛运动，应使______。
A.斜槽表面光滑 斜槽末端水平
当______时，可证明小球在竖直方向上做初速度为的匀加速直线运动。
A. ． ．
小球从点运动到点的时间_____，小球做平抛运动的初速度大小_____。均用给定的物理量符号表示
12.某实验小组利用如图所示的装置来完成“验证机械能守恒定律”实验。实验时测出小球释放位置到光电门的距离和小球的直径，已知当地重力加速度大小为。
实验时_____填“需要”或“不需要”测量小球的质量。
实验时测得小球经过光电门的遮光时间为，则小球经过光电门时的速度大小_____用给定的物理量符号表示。
当_____用给定的物理量符号表示时，可证明小球从释放到经过光电门的过程中机械能守恒。实际上考虑到小球受到阻力的影响，小球下落过程中动能的增加量_____填“大于”“等于”或“小于”重力势能的减少量。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.可视为质点的小球用弹性轻绳符合胡克定律悬挂在水平天花板上。如图甲所示，小球静止时轻绳的长度。如图乙所示，当小球绕水平面内点做匀速圆周运动时，轻绳的长度。已知轻绳的劲度系数，轻绳始终处于弹性限度内，小球的质量，取重力加速度大小，求：
图乙中轻绳上的弹力大小；
图乙中小球的角速度大小。
14.如图所示，带正电的小球用绝缘细线悬挂在水平墙壁上，带负电的小球用绝缘细线悬挂在竖直墙壁上。两小球处于静止状态时，细线水平，细线与竖直方向的夹角为，小球、均可视为点电荷的连线与水平方向的夹角也为，小球、间的距离。已知小球、所带的电荷量大小分别为，静电力常量，取重力加速度大小。求：
小球、间的库仑力大小；
细线上的弹力大小和小球的质量；
小球的质量。
15.如图所示，可视为质点的小球、放置在光滑水平平台上。现使小球以一定初速度沿水平平台向右运动，小球、发生弹性碰撞碰撞时间极短。小球碰撞后从平台左边缘飞出，落到比平台低的水平地面时离平台左边缘的水平位移。小球从平台右边缘飞出后刚好沿切线进入固定的竖直光滑圆弧轨道的点，且恰好能通过圆弧轨道最高点。已知小球的质量，圆弧轨道的轨道半径，点和圆弧轨道圆心点的连线与竖直方向的夹角，取重力加速度大小，不计空气阻力，求：
碰撞后瞬间小球的速度大小；
小球经过点时的速度大小；
小球碰撞前的速度大小和小球的质量。
答案解析
1.
【解析】由于物块带负电，小球带正电，小球将受到物块的吸引力，做曲线运动的物体轨迹向力的方向弯曲，所以物块可能放在点。
故选C。
2.
【解析】A.当带电体的形状、体积对所研究的问题影响很小或者没有影响时，可将带电体看成点电荷，故A错误；
B.所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，故B正确；
C.电场中某点的电场强度与试探电荷无关，故C错误；
D.两带电小球间的距离趋近于时，两小球不能看成点电荷，该公式不再适用，库仑力并不是趋近于无穷大，故D错误。
故选B。
3.
【解析】A.两球在空中做平抛运动，由于平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，根据自由落体运动规律可知
解得
由此可知，落地时间由竖直高度决定，两球的高度不同，不可能同时落地，A错误；
B.由于甲乙同时抛出，则相等时间内下落高度相等，由于甲球距离地面的高度大一些，则甲球始终在乙球的上方，则两球落地前不会在空中相遇，B正确；
C.设两人之间的水平距离为 ，要使两球落地水平面的同一点，则有
结合水平方向的运动规律可知
即
二者高度不同，抛出的速度不同，只要满足上述式子，就可能落在地面的同一点，C错误；
D.根据平抛运动竖直方向的运动规律可知，小球在空中的运动时间只与竖直高度有关，D错误。
故选B。
4.
【解析】设小球经过悬点正下方时的速度为 ，悬线碰到钉子前
解得
同理，悬线碰到钉子后，其速度大小不变，则有
解得
联立解得
A正确，BCD错误。
故选A。
5.
【解析】A.根据地面附近万有引力大小等于重力大小，可得
解得
A错误；
B.根据万有引力提供向心力，可得
解得
又因为
解得
B错误；
C.根据万有引力提供向心力，可得
解得
又因为
解得
C正确；
D.根据万有引力定律可知
尽管三颗卫星的高度一样，即轨道半径相同，但卫星的质量不一定相等，因此，对地球的万有引力不一定相等，D错误。
故选C。
6.
【解析】A.由物块、组成的系统，只有重力做功，系统机械能守恒，故A错误；
根据系统机械能守恒定律可得
解得
所以物块的机械能增加了
物块的动能增加了
故BC错误；
D.根据动能定理可得，物块所受的合外力做功为
故D正确。
故选D。
7.
【解析】A.由冲量的概念可知，恒力的冲量
故A错误；
B.对物体受力分析，将拉力按图示进行分解，则
由于
所以物体没有脱离水平面，则在水平方向上有
在竖直方向上
联立可得
所以物体的最大速度为
物块的最大动量为
故B正确；
C.撤去恒力前，地面对物块的支持力的冲量大小为
撤去恒力后，物块的加速度大小为
解得
物块减速运动的时间为
撤去恒力后，地面对物块的支持力的冲量大小为
该过程中地面对物块的支持力的冲量大小为
故C错误；
D.根据上述分析可知，撤去恒力前，地面对物块的摩擦力的冲量大小为
撤去恒力后，地面对物块的摩擦力的冲量大小为
则该过程中地面对物块的摩擦力的冲量大小为
故D错误。
8.
【解析】A.在点，根据牛顿第二定律有
所以
由此可知，返回器在同一点的加速度相等，即返回器在轨道Ⅰ上经过点时的加速度等于在轨道Ⅱ上经过点时的加速度，故A错误；
B.返回器由轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ需要在点做近心运动，必须在点点火减速，所以返回器在轨道Ⅰ上经过点时的速度小于在轨道Ⅱ上经过点时的速度，故B正确；
C.根据开普勒第三定律可得
轨道Ⅱ的半长轴大于轨道Ⅰ的半长轴，故返回器在轨道Ⅱ的周期大于在轨道Ⅰ的周期，故C错误；
D.第一宇宙速度是最大的环绕速度，所以返回器在轨道Ⅰ上运行时的速度不可能大于第一宇宙速度，故D正确。
故选BD。
9.
【解析】A.根据点电荷的场强计算公式可得，、两点处的点电荷在点的场强大小均为
方向均沿连线向外，且与所在直线成，所以两点电荷在点的合场强大小为
方向竖直向上，由于点处电场强度为零，则匀强电场场强大小为
方向竖直向下，故A正确；
B.根据等量同种点电荷产生的电场的特点可知，两点电荷在点处产生的合场强为零，所以点处的电场强度大小为
方向竖直向下，故B错误；
C.点处的电场强度大小为
方向竖直向下，故C错误；
D.仅撤去点处的点电荷，点处的场强为、叠加，二者的矢量和必与等大反向，所以
故D正确。
故选AD。
10.
【解析】A.小球与圆弧槽组成的系统水平方向不受外力，因此水平方向上系统动量守恒，但竖直方向上合外力不为零，因此系统动量不守恒，A错误；
B.该过程小球与光滑圆弧槽组成的系统只有重力做功，机械能守恒，B正确；
假设小球不能从圆弧槽最高点飞出，当小球沿圆弧面上升至最高点时，设二者共同速度，设球的质量为，槽的质量为，小球的初速度为 根据动量守恒定律有
代入数据解得
所以系统动能的减少量
重力势能的增加量
不满足机械能守恒定律，则假设不成立，由此可知小球能从圆弧槽最高点飞出，设小球在圆弧最高处的速度为，此时圆弧槽水平方向与小球水平方向的速度均为 ，根据能量守恒定律有
代入数据可得
小球在竖直方向上的速度
故小球离开圆弧槽能上升的高度
小球能上升的最高点到水平地面的高度为
C正确，D错误。
故选BC。
11.
、 均可 、 均可

【解析】为使小球做平抛运动，需使斜槽的末端水平，而斜槽是否光滑对平抛出去小球的运动没有影响。
故选B。
由于平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，而自由落体运动本质上是初速为零的匀加速直线运动，根据初速为零的匀加速运动等分时间的位移之比
可知
故选B。
根据匀变速直线运动规律
可得
解得
或根据
，
可得
或
由于水平方向做匀速直线运动，故有
或
12.不需要

小于

【解析】为了验证机械能守恒，则
即
小球的质量可以约掉，所以不需要测量质量。
小球经过光电门的速度大小为
由以上分析可知
考虑到小球下落过程中受到阻力的影响，由于阻力做负功，小球下落过程中动能的增加量小于重力势能的减小量。
13.设轻绳的原长为 ，则有
解得
题图乙中轻绳上的弹力大小
解得
设题图乙中轻绳与竖直方向的夹角为 ，对小球受力分析，水平方向上有
其中
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.根据库仑定律有
解得
对小球受力分析，水平方向上有
竖直方向上有
解得
，
将小球、作为整体受力分析，有
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.小球做平抛运动，竖直方向上有
水平方向上有
解得
小球恰好能通过圆弧轨道最高点，有
小球从点运动到点，由动能定理有
其中
解得
小球从平台右边缘飞出在空中做平抛运动，有
小球、发生弹性碰撞，有
解得
，

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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