2024-2025学年湖南省郴州市五校高二（上）开学考试物理试卷（含解析）

2024-2025学年湖南省郴州市五校高二（上）开学考试物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.如图所示为某城市公园的喷泉，喷出的水柱高达，不计空气阻力，重力加速度为，则水从喷嘴喷出时的速度大小为( )
A. B. C. D.
2.额定电压为的某个小灯泡的伏安特性曲线如图所示，该灯泡两端电压为时的功率约为( )
A. B. C. D.
3.如图所示，水平地面上的物体，在斜向上的拉力的作用下，向右做匀速运动，则下列说法中正确的是( )
A. 物体可能只受到三个力的作用
B. 物体一定受到了五个力的作用
C. 物体受到的滑动摩擦力大小为
D. 物体对水平地面的压力大小一定为
4.某同学用如图甲所示的电路研究电容器的充电放电。电路图中定值电阻的阻值为，电源内阻不计，先将开关合向，待电路稳定后再合向，用电流传感器得到电容器放电电流随时间变化规律如图乙所示，测得图线与坐标轴所围面积为，则电容器的电容为( )
A. B. C. D.
5.某足球运动员练习传球，该运动员一脚将足球传出时，足球的初速度与水平方向的夹角为，足球在空中运动的时间为，不计空气阻力，足球看成质点，重力加速度为，则( )
A. 足球被踢出时的初速度大小为
B. 足球被踢出时的初速度大小为
C. 足球被踢出后的射程为
D. 足球被踢出后的射程为
6.年月日，长征五号遥八运载火箭成功将嫦娥六号探测器送入预定轨道，并成功着陆月球背面。图为嫦娥六号着陆月球前部分轨道的简化示意图，、是嫦娥六号绕月球运行的椭圆轨道，是嫦娥六号绕月球运行的圆形轨道。、分别为椭圆轨道上的远月点和近月点，不考虑月球的自转。下列说法正确的是( )
A. 嫦娥六号在地球的发射速度大于第二宇宙速度
B. 嫦娥六号在轨道上的机械能大于在轨道上的机械能
C. 嫦娥六号在轨道上点加速度大于在轨道上点加速度
D. 嫦娥六号在轨道上的速度大于月球的第一宇宙速度
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.如图所示的电路中，是光敏电阻，当光照强度增大时，它的阻值减小。电压表和电流表均为理想电表，当外界的光照强度减弱时，下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数增大 B. 电压表的示数增大
C. 电源的总功率减小 D. 电源的输出功率减小
8.如图甲所示为点电荷电场中的一条电场线，、是电场线上的两点，试探电荷在、两点的静电力与电荷量的关系如图乙所示，、间的距离为，则下列判断正确的是( )
A. 场源电荷在点右侧 B. 场源电荷带负电
C. 场源电荷到点距离为 D. 场源电荷到点距离为
9.如图所示，实线为静电场的等差等势线，从点分别射出、两个带电粒子，运动轨道如图中虚线所示，已知粒子带正电，、是粒子运动轨迹上两点，不计粒子的重力，则下列判断正确的是( )
A. 粒子带负电
B. 粒子运动过程中电势能增大
C. 电场中，点电场强度比点电场强度大
D. 电场中，点电势比点电势高
10.如图所示，半径为的四分之三圆弧轨道固定在竖直面内，是轨道的最低点，是圆弧的竖直直径，是圆弧的水平直径，将一质量为的小球可视为质点从轨道右端点的正上方与等高处由静止释放，不计空气阻力，重力加速度为。则下列说法正确的是( )
A. 若圆弧轨道光滑，小球会恰好到达点
B. 若圆弧轨道光滑，小球运动到点时对轨道的压力大小等于
C. 若圆弧轨道粗糙且粗糙程度处处相同，小球又恰好能运动到点，则小球从运动到和从运动到克服摩擦力做功相等
D. 若圆弧轨道粗糙且粗糙程度处处相同，小球又恰好能运动到点，则小球从运动到克服摩擦力做功等于
三、实验题：本大题共2小题，共17分。
11.某同学用如图所示装置“验证动能定理”，重力加速度为。
实验前先平衡摩擦力，平衡摩擦力时_______选填“需要”“不需要”悬挂钩码；实验过程中为了保证细线对小车的拉力近似等于悬挂钩码的重力，需要满足的条件是_______。
按实验要求安装、调整好装置，按正确的操作进行实验，某次实验悬挂钩码的质量为，打出的纸带如图乙所示，点为刚释放钩码时打下的点，、、、是四个连续点，各点与点间的距离图中已标出，已知打点计时器所用交流电的频率为，小车质量为，则打下点时，小车的速度表达式为______用物理量符号表示，从打点到打点过程中，如果表达式_______用物理量符号表示在误差允许的范围内成立，则动能定理得到验证。
由于细线对小车的拉力近似等于悬挂钩码的重力，因此求得的合外力的功______填“大于”或“小于”小车动能的增量。
12.某同学要测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供的器材：一节干电池、滑动阻器最大阻值为、电压表、电流表器，内阻，开关及导线若干。
为了将电流表改装成量程为的电流表，还需要一个与电流表并联的定值电阻，该定值电阻的阻值应为______保留三位有效数字。
该同学根据实验器材设计了甲、乙两种电路，为了尽可能减小实验误差，你认为合适的电路是_____填“甲”或“乙”电路。
根据合适的电路连接电路，闭合开关前调节滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器接入电路的电阻最大，闭合开关，调节滑动变阻器，测得多组电压表的示数，并根据电流表的示数算出对应的电池中的电流，某次，电压表的指针所指的位置如图丙所示，则电压表的读数为______；根据测得的多组和，作图像，如图丁所示，则得到电池的电动势为______，电池的内阻_______后两空均保留三位有效数字。
四、计算题：本大题共3小题，共39分。
13.“低空经济”使无人机得到越来越广泛的应用。用无人机运送某货物时，货物用轻绳悬吊在无人机下，如图所示，货物的质量为，开始时无人机带着货物从地面开始向上做初速度为零的匀加速运动，加速度大小为，达到最大速度后向上做匀减速运动，减速到速度为零时悬停，然后无人机开始沿水平方向先做加速度为的匀加速运动最后匀速运动，无人机上升的最大高度为，重力加速度为，，不计空气阻力，求：
向上加速运动时，轻绳的拉力多大；
向上减速运动的时间为多少；
无人机与货物沿水平方向做匀加速运动时，悬绳与竖直方向夹角为多少。
14.如图所示，倾角为的粗糙斜面底端与半径的光滑半圆轨道平滑相连，点为轨道圆心，为圆轨道直径且处于竖直方向，、两点等高，质量的滑块从点由静止开始下滑，恰能滑到与点等高的点，取，，。
求滑块与斜面间的动摩擦因数；
若使滑块能到达点，求滑块从点沿斜面滑下时的初速度的最小值；
若滑块离开点的速度大小为，求滑块从点飞出至落到斜面上所经历的时间。
15.如图甲所示，竖直平行板、间加有恒定电压，在板附近有一个粒子源，可以按时间均匀地释放质量为、电荷量为的带电粒子，粒子的初速度忽略不计，经、板间电场加速后，沿平行金属板、间的中线垂直进入、板间电场，、板间所加的电压随时间变化如图乙所示，、板长为，、板的右侧有一竖直的荧光屏，荧光屏到、板右端的距离为，有的粒子能打在荧光屏上，不计粒子的重力，粒子在、板间运动的时间远小于，求：
粒子经加速电场加速后速度多大；
、板间的距离为多少；
荧光屏上有粒子打上的区域长度为多少；打在荧光屏上的粒子最大速度为多少。
答案解析
1.
【解析】可视为自由落体的逆向过程，则喷出的水速为故B正确，ACD错误。
2.
【解析】由小灯泡的伏安特性曲线可知，灯泡两端电压为时电流约为，则实际功率为
故选C。
3.
【解析】物体一定受重力，拉力产生两个作用效果，水平向右拉木块，竖直向上拉木块，由于木块匀速直线运动，受力平衡，水平方向必有摩擦力与拉力的水平分量平衡，即一定有摩擦力，结合摩擦力的产生条件可知则必有支持力，因而物体一定受到四个力，故AB错误；
C.根据物体处于平衡状态可知，水平方向有：，故C正确；
D.据物体处于平衡状态可知，竖直方向有：，根据牛顿第三定律：物体对水平地面的压力的大小一定为，故D错误。
故选C。
4.
【解析】由图乙可知，电容器充电后的电量为，充电后电容器的电压为，则电容器的电容，故A正确，BCD错误。
5.
【解析】竖直方向，根据
可得足球被踢出时的初速度大小为
选项A正确，B错误；
足球被踢出后的射程为
选项CD错误，
故选A。
6.
【解析】A.嫦娥六号仍在地球的引力范围内，发射速度小于第二宇宙速度，故A错误；
B.从轨道进入轨道发动机要做负功，机械能要减小，故B正确；
C.由可知，嫦娥六号在轨道上点加速度等于在轨道上点加速度，故C错误；
D.嫦娥六号在轨道上的速度小于月球的第一宇宙速度，故D错误。
7.
【解析】解：、当外界的光照强度减弱时，的阻值增大，电路的总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律分析可知电路中的总电流减小，电流表的示数减小，故A错误；
B、电压表示数，减小，其它量不变，可知电压表的示数增大，故B正确；
C、根据，减小，不变，可知电源的总功率减小，故C正确；
D、由于不知道内阻和的大小关系，故不能确定电源输出功率的变化情况，故D错误。
故选：。
8.
【解析】由图乙可知，点场强大，点离场源电荷近，因此场源电荷带负电，场源电荷在点左侧，故A错误，B正确；
由图乙知，点场强是点场强的倍，由点电荷电场强度公式可知，点到场源电荷的距离是点到场源电荷距离的倍，因此场源电荷到点距离为，到点距离，故C正确，D错误。
9.
【解析】根据曲线运动的合力方向位于轨迹的凹侧，且电场力与等势面垂直，粒子带正电，则、两个带电粒子在电场中的受力和电场方向如图所示
由图可知，粒子受到的电场力与场强方向相同，粒子带正电；对于粒子，电场力方向与速度方向的夹角大于 ，电场力做负功，粒子的动能减小，电势能增大，故A错误，B正确；
C.根据 ，可知等差等势面密集的地方场强大，则点电场强度比点电场强度大，故C正确；
D.根据沿电场方向电势降低，可知点电势比点电势低，故D错误。
故选BC。
10.
【解析】A.小球恰好到达点时，由重力提供向心力得
解得
若圆弧轨道光滑，根据机械能守恒可知，如果小球到达点，则小球的速度为，故A错误；
B.若圆弧轨道光滑，小球从释放到点过程，根据动能定理可得
解得
在点由牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可知，小球运动到点时对轨道的压力大小等于 ，故B正确；
C.若圆弧轨道粗糙且粗糙程度处处相同，小球又恰好能运动到点，由于存在摩擦力做负功，可知小球的机械能减少，则小球从运动到和从运动到两个过程的任意相同高度时，从运动到过程的速度大于从运动到过程的速度，根据牛顿第二定律
可知，从运动到过程轨道对小球的支持力较大，小球受到的摩擦力较大，则小球从运动到克服摩擦力做功大于从运动到克服摩擦力做功，故C错误；
D.若圆弧轨道粗糙且粗糙程度处处相同，小球又恰好能运动到点，从静止释放到点过程，根据动能定理可得
解得小球从运动到克服摩擦力做功为
故D正确。
故选BD。
11. 不需要 钩码的质量远小于小车的质量

大于

【解析】实验前先平衡摩擦力，平衡摩擦力时不需要悬挂钩码；
以小车为对象，根据牛顿第二定律可得
以钩码为对象，根据牛顿第二定律可得
联立可得
则实验过程中为了保证细线对小车的拉力近似等于悬挂钩码的重力，需要满足的条件是钩码的质量远小于小车的质量。
根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打下点时，小车的速度表达式为
从打点到打点过程中，合力对小车做功为
小车的动能变化量为
则如果表达式
在误差允许的范围内成立，则动能定理得到验证。
由于细线对小车的拉力近似等于悬挂钩码的重力，则代入计算的合力偏大，因此求得的合外力的功大于小车动能的增量。
12.
乙

【解析】为了将电流表改装成量程为的电流表，还需要一个与电流表并联的定值电阻，则有
解得该定值电阻的阻值应为
由于改装后的电流表内阻已知，为了尽可能减小实验误差，合适的电路是乙电路。
图中电压表的分度值为 ，由图丙可知电压表的读数为
改装后的电流表内阻为
根据闭合电路欧姆定律可得
可得
由图丁中的 图像可得
，
解得内阻为
13.向上加速运动时，以货物为对象，根据牛顿第二定律可得
解得轻绳的拉力大小为
无人机向上加速的时间为
无人机向上加速的位移大小为
则无人机向上减速的位移大小为
根据运动学公式可得
可得无人机向上减速运动的时间为
无人机与货物沿水平方向做匀加速运动时，设悬绳与竖直方向夹角为 ，根据牛顿第二定律可得
解得
可得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.解：滑块恰能滑到点，则
滑块从过程中，由动能定理得

解得

滑块恰能过点时，有最小值，则在点
滑块从过程由动能定理得

解得

滑块离开点后做平抛运动，设下落的高度为，则有


其中，联立解得

【解析】滑块恰能滑到点，则点速度为零；滑块从过程中，由动能定理求滑块与斜面间的动摩擦因数；
滑块恰能过点时，有最小值，则在点重力提供向心力；滑块从过程由动能定理得滑块从点沿斜面滑下时的初速度的最小值；
滑块离开点后做平抛运动，根据平抛运动的规律结合几何关系求解时间。
15.解：设粒子经加速电场加速后的速度为，根据动能定理
，
解得；
有的粒子能打在荧光屏上，则从、极板右侧边缘射出的粒子在、板间运动时，、两板间的电压为，
设、板间的距离为，根据题意知，，
，
根据牛顿第二定律，
，
解得；
粒子在、板间做类平抛运动，出电场时的速度反向延长线交于水平位移的中点，
设荧光屏上有粒子打上的区域长为，则
，
解得，
根据动能定理
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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