2024-2025学年辽宁省七校高二（上）期初考试物理试卷（含解析）

2024-2025学年辽宁省七校高二（上）期初考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.下列关于物理学发展历史的说法正确的是( )
A. “笔尖下发现的行星海王星”的发现者是伽利略
B. 卡文迪什通过实验测出了引力常量
C. 开普勒分析卡文迪什的观测数据，提出了关于行星运动的三大定律
D. 第谷利用扭秤实验对电荷之间的作用力进行研究，得出了库仑定律
2.关于圆周运动下列说法正确的是( )
A. 做圆周运动的物体受到的合外力可以为零 B. 在变力作用下，物体可以做圆周运动
C. 匀速圆周运动一定是匀变速运动 D. 在恒力作用下，物体可以做匀速圆周运动
3.年华为隆重推出搭载我国自主研发的麒麟芯片的手机，该手机可以与地球同步轨道的“天通一号”实现卫星通信。已知地球半径为，“天通一号”离地高度约为，以下关于该卫星的说法正确的是( )
A. 卫星在地球同步轨道上处于平衡状态
B. 卫星的发射速度小于近地卫星的环绕速度
C. 卫星的加速度约为静止在赤道上物体加速度的倍
D. 若地球自转加快，卫星为保持与地面同步，轨道高度应降低
4.如图所示，从地面上以速度斜向上抛出一质量为的小球，它上升高度后落到比地面低的海平面。以地面为参考平面，不计空气阻力，则下列选项错误的是( )
A. 物体落到海平面时的重力势能是
B. 物体落到海平面时的动能是
C. 物体在最高点时的机械能是
D. 物体落到海平面时的机械能是
5.如图所示，质量为、电量为的小球，用长为的绝缘细线悬挂于点，在图示空间加上一平行纸面的水平方向匀强电场后，带电小球开始向右摆动，细线与竖直方向最大夹角为。已知，，重力加速度为，不计空气阻力。下列说法正确的( )
A. 电场方向水平向左 B. 小球最终会静止在角位置处
C. 向右摆动过程，带电小球电势能不断增大 D. 电场强度的大小为
6.年我国航天员在空间站太空舱开设“天宫课堂”，课堂演示了“水油分离”实验。如图所示，用细绳系住装有水和油的瓶子，手持细绳的另一端，使瓶子在竖直平面内做圆周运动，则
A. 只要瓶子有速度，就能通过圆周的最高点水油分离后，水在外侧
B. 只要瓶子有速度，就能通过圆周的最高点水油分离后，油在外侧
C. 瓶子的速度需大于某一值才能通过圆周的最高点水油分离后，水在外侧
D. 瓶子的速度需大于某一值才能通过圆周的最高点水油分离后，油在外侧
7.在研究心脏电性质时，当兴奋在心肌传播，在人体的体表可以测出与之对应的电势变化，可等效为两等量电荷产生的电场。如图是人体表面的瞬时电势分布图，图中实线为等差等势面，标在等势面上的数值分别表示该等势面的电势，、、、为等势面上的点，、为两电荷连线上对称的两点，、为两电荷连线中垂线上对称的两点。则下列说法正确的是( )
A. 负电荷从点移到点，电势能增大
B. 、两点的电势差
C. 、两点的电场强度等大反向
D. 、两点的电场强度相同，从到的直线上电场强度先变大后变小
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.我国一箭多星技术居世界前列，一箭多星是用一枚运载火箭同时或先后将数颗卫星送入轨道的技术。某两颗卫星释放过程简化为如图所示，火箭运行至点时，同时将、两颗卫星送入预定轨道。卫星进入轨道做圆周运动，卫星进入轨道沿椭圆轨道运动，点为椭圆轨道的近地点，点为远地点，卫星在点喷气变轨到轨道，之后绕地球做圆周运动。下列说法正确的是( )
A. 卫星在点的加速度大于卫星在点的加速度
B. 卫星在轨道的速度小于卫星在轨道的速度
C. 卫星从轨道上点变轨进入轨道时需要喷气加速
D. 卫星沿轨道从点运动到点过程中引力做负功
9.复兴号动车在世界上首次实现了速度自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为的动车，以恒定功率在平直轨道上由静止开始运动，经时间达到该功率下的最大速度，设动车行驶过程所受到的阻力保持不变。动车在时间内( )
A. 做匀加速直线运动，加速度大小为
B. 在时间内通过的位移为
C. 牵引力的功率
D. 牵引力做功等于
10.一物块在高、长的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取。则( )
A. 物块下滑过程中机械能守恒 B. 物块与斜面间的动摩擦因数为
C. 物块下滑时加速度的大小为 D. 当物块下滑时机械能损失了
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.如图甲所示为向心力演示仪，可探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。长槽的、处和短槽的处分别到各自转轴中心距离之比为，变速塔轮自上而下有三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为、和，如图乙所示。
本实验的目的是探究向心力的大小与小球质量、角速度和半径之间的关系，下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是( )
A.探究两个互称角度的力的合成规律
B.探究平抛运动的特点
C.探究加速度与物体受力、物体质量的关系
在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在、位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第_____层塔轮。选填“一”、“二”或“三”
在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在、位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为填选项前的字母
A. ． ． ．
12.在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为当地重力加速度的值为，测得所用重物的质量为。若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点、、到第一个点的距离如图所示，第个点和第点之间的距离为相邻计数点时间间隔为，那么
要验证重物下落过程中符合机械能守恒，除了图示器材，以下实验器材必须要选取的有______。填写字母代号
A.秒表 刻度尺 天平 交流电源
根据纸带算出相关各点的速度，量出下落的距离，则以为横轴，以为纵轴，画出的图象应是下图中的哪个______。
A. B. ． ．
从起点到打下计数点的过程中重力势能减少量是_____，此过程中物体动能的增加量_____。结果保留两位有效数字
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.随着科技的进步，星际移民的可能性在不断提升。假设未来宇航员为测量某宜居星球的密度，采用了如下方案：如图所示，在星球表面某地，长为的细线一端拴着质量为的小球可视为质点，另一端固定于水平天花板上点，小球在水平面内做匀速圆周运动时细线与竖直方向的夹角为，小球的角速度为。已知引力常量为，该星球可视为质量分布均匀的球体且半径为，不计空气阻力和星球自转。求：
细线上的拉力大小；
该星球的质量。
14.如图所示，一初速度为零的电子经电压加速后，从正中间垂直电场方向进入板长与间距相等的平行金属板，并恰好能穿出金属板。电子的质量为，电荷量为，不计电子所受的重力。求：
电子刚进入两金属板间时的速度大小；
两金属板间的电压。
15.轻质弹簧原长为，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为现将该弹簧水平放置，一端固定在点，另一端与物块接触但不连接．是长度为的水平轨道，端与半径为的光滑半圆轨道相切，半圆的直径竖直，如图所示．物块与间的动摩擦因数用外力推动物块，将弹簧压缩至长度，然后放开，开始沿轨道运动，重力加速度大小为．
若的质量为，求到达点时速度的大小，以及它离开圆轨道后落回到上的位置与点之间的距离；
若能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求的质量的取值范围．
答案解析
1.
【解析】A.“笔尖下发现的行星海王星”的发现者是勒维耶和亚当斯，故A错误；
卡文迪什通过实验测出了引力常量，故B正确；
开普勒分析第谷的观测数据，提出了关于行星运动的三大定律，故C错误；
D.库仑利用扭秤实验对电荷之间的作用力进行研究，得出了库仑定律，故D错误。
故选B。
2.
【解析】A.做圆周运动的物体需要向心力，所以合外力一定不为零，故A错误；
B.在变力作用下，物体既可能做直线运动，也可能是曲线运动。所以在变力作用下，物体也可以做圆周运动，故B正确；
C.匀速圆周运动的加速度总是指向圆心，方向是变化的，所以不是匀变速运动，故C错误；
D.在恒力作用下，物体加速度是恒定的，而匀速圆周运动的加速度是变化的，所以在恒力作用下，物体不可能做匀速圆周运动，故D错误。
故选B。
3.
【解析】A.卫星在地球同步轨道上运动的方向不断改变，则卫星不是平衡状态，故A错误；
B.同步卫星的轨道高于近地卫星的环绕轨道，近地卫星需要加速才能到达高轨道，卫星的发射速度大于近地卫星的环绕速度，故B错误；
C.在赤道上的物体重力接近引力大小，卫星稳定运行时只受引力，由可知，已知地球半径为，“天通一号”离地高度约为，轨道半径为；赤道上物体的加速度约为卫星加速度的倍，故C错误；
D.同步卫星的转动与地球自转同步，故与地球具有相同的周期和角速度，
根据万有引力提供向心力列出等式：，
，，
若地球自转加快，周期变小，所以地球同步卫星距地面高度将变低，故D正确。
4.
【解析】若以地面为参考平面，物体落到海平面时的重力势能为
故A正确；
不计空气阻力，只有重力做功，所以整个过程物体机械能守恒，有
在海平面上的动能为
此时机械能为
故BD正确；
C.以地面为参考平面，物体做斜抛运动，在最高点时竖直方向速度为，水平方向速度不为，故此时机械能大于 ，故C错误。
本题选错误的，故选C。
5.
【解析】A、加电场后正电荷向右运动，说明正电荷受到的电场力的方向向右，则电场方向水平向右，故A错误。
B、带电小球向右摆动的过程中细线与竖直方向最大夹角为，则小球将在最低点与最大夹角为之间来回运动，所以小球不可能会静止在角位置处，故B错误。
C、向右摆动的过程中电场力始终对小球做正功，所以小球的电势能一直减少，故C错误。
D、带电小球向右摆动到最大偏角为的过程中，重力与电场力对小球做功，由动能定理可得
解得，故D正确。
故选D。
6.
【解析】瓶子随空间站做匀速圆周运动，处于完全失重状态，由绳子拉力提供向心力，只要瓶子有速度，就能通过圆周的最高点；
水的密度比油大，单位体积水的质量大。瓶子中的油和水做匀速圆周运动的角速度相同，根据，水做圆周运动所需的向心力大，当合力不足以提供向心力时，水先做离心运动，所以瓶子通过圆周的最高点水油分离后，水在外侧，油在内侧；故A正确，BCD错误。
7.
【解析】A.从点移到点，电势升高，负电荷电势能减小，故A错误；
B.、两点的电势差为
故B错误；
C.根据电势的分布情况可知，此电场电势的分布情况相当于等量异种电荷，左侧为负电荷，右侧为正电荷，由对称性可知，、两点的电场强度等大、同向，故C错误；
D.、两点的电场强度相同，从到的直线上，等差等势面先密集后稀疏，电场强度先变大后变小，故D正确。
故选D。
8.
【解析】A.两卫星在点时，根据
可得
显然两卫星的加速度相同，故A错误；
B.由题知，轨道和轨道都是圆轨道，则有
可得
由于卫星在轨道上运动的轨道半径大于卫星在轨道上运动的轨道半径，所以卫星在轨道上运动的速度小于卫星在轨道上运动的速度，故B错误。
C.卫星从低轨道运动到高轨道，需要在轨道相切点点火加速实现，所以卫星在点变轨进入轨道时需要向后喷气加速，故C正确；
D.卫星沿轨道从点运动到点过程中速度减少，则动能减小，故引力做负功，故D正确。
故选CD。
9.
【解析】
A.根据牛顿第二定律得：，而由机车的功率表达式：可知，动车的速度增大时，则牵引力在减小，故动车的加速度在减小，故A错误；
B.若复兴号做匀变速直线运动，图像如图中直线所示
由图像面积可得位移为，复兴号动车实际做加速度逐渐减小的变加速直线运动，图像如图中曲线所示，其位移，故B错误；
C.当加速度为零时，速度达到最大值为，此时牵引力的大小等于阻力，故功率，故C正确；
D.动车以恒定功率运动，故牵引力做功等于，故D正确。
故选CD。
10.
【解析】A.物块在初位置其重力势能为，动能，则物块的质量，此时物块具有的机械能为；当下滑距离为时，物块具有的机械能为，所以下滑过程中物块的机械能减小，故A错误；
B.令斜面的倾角为，则，所以，物体下滑的距离为的过程中，根据功能关系有：，代入数据，故B正确；
C.根据牛顿第二定律可知，物块下滑时加速度的大小为，故C错误；
D.当物块下滑距离为时，物体克服滑动摩擦力做功，根据功能关系可知，机械能损失了，故D正确。
11.
一

【解析】探究向心力的大小与小球质量、角速度 和半径之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。
A.探究两个互称角度的力的合成规律，采用的实验方法是等效替代法，故A错误；
B.探究平抛运动的特点，采用的实验方法是用曲化直的方法，故B错误；
C.探究加速度与物体受力、物体质量的关系，采用的实验方法是控制变量法，故C正确。
故选C。
在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在、位置，探究向心力的大小与半径的关系，则应控制两小球的角速度相同，需要将传动皮带调至第一层塔轮。
在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在、位置，则两小球做圆周运动的半径相同，传动皮带位于第二层，由于左右塔轮边缘线速度大小相等，根据
可知两小球的角速度之比为
根据
可知左右两标尺露出的格子数之比为
故选D。
12.

【解析】要验证重锤下落过程中符合机械能守恒，需要满足，根据打点计时器打出的纸带，求速度，不用秒表，而打点计时器需要用到低压交流电源，故A错误，D正确；
B.需要刻度尺测量物体下落的高度，故B正确；
C.等号两边的质量约去，不用天平，故C错误；
故选BD。
根据机械能守恒定律有
则有
图像应为正比例函数。
故选C。
根据功能关系可得，当打点计时器打在点时，重锤的重力势能减少量为

匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中平均速度有
动能变化量为

13.对小球受力分析，水平方向上有
其中
解得
对小球受力分析，竖直方向上有
在星球表面
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.解：对电子经电压加速的过程，根据动能定理有
解得
设两金属板间的距离为，电子在两金属板之间运动的加速度大小
设电子在两金属板之间运动的时间为，有
解得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.解：依题意，当弹簧竖直放置，长度被压缩至时，质量为的物体的动能为零，其重力势能转化为弹簧的弹性势能．由机械能守恒定律，弹簧长度为时的弹性势能为
设的质量为，到达点时的速度大小为，由能量守恒定律得
联立式，取并代入题给数据得
若能沿圆轨道运动到点，其到达点时的向心力不能小于重力，即此时的速度大小应满足
设滑到点时的速度为，由机械能守恒定律得

联立式得
满足式要求，故能运动到点，并从点以速度水平射出．设落回到轨道所需的时间为，由运动学公式得

落回到上的位置与点之间的距离为
联立式得
为使能滑上圆轨道，它到达点时的速度应大于零，由式可知

要使仍能沿圆轨道滑回，在圆轨道的上升高度不能超过半圆轨道的中点由机械能守恒定律有
联立式得
答：到达点时速度的大小为，它离开圆轨道后落回到上的位置与点之间的距离为；
的质量的取值范围．

【解析】【分析】根据机械能守恒定律，求解弹簧长度为时的弹性势能，在水平面上，从到根据能量守恒定律求解到达点的速度，物块从到根据机械能守恒定律求解到达点的速度，物块从点开始做平抛运动，根据平抛运动的规律求解落点与点间的距离；
为使能滑上圆轨道，它到达点时的速度应大于零，要使仍能沿圆轨道滑回，在圆轨道的上升高度不能超过半圆轨道的中点，根据能量守恒定律求解的最大值和最小值。
本题关键是分析清楚物体的运动过程，知道能通过圆轨道最高点的临界条件和能够沿圆轨道返回的临界条件。
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