2024-2025学年江西省上饶市广丰贞白中学高二（上）开学考试物理试卷（含解析）

2024-2025学年江西省上饶市广丰贞白中学高二（上）开学考试
物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.“龟兔赛跑”的寓言故事富含哲理，如图表示“龟兔赛跑”中的乌龟和兔子的位移时间图像，则下列说法中正确的是( )
A. 兔子比乌龟早出发
B. 时刻乌龟和兔子具有共同速度
C. 时刻二者相遇
D. 图像与横轴所围面积表示物体的速度
2.如图所示，质量为的小球与质量未知的滑环用绕过光滑定滑轮
的不可伸长的轻绳连接，连接滑环的绳与杆垂直并在同一竖直平面内。
滑环套在与竖直方向成的粗细均匀的固定杆上，滑环和杆间的
动摩擦因数，初始时滑环恰好不下滑，现对小球施加一个水平力
，使小球在水平力的作用下沿着圆弧轨迹缓慢上移，设滑环与杆间
的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是( )
A. 外力先增大后减小 B. 滑环的质量
C. 滑环受到的摩擦力逐渐变大 D. 固定杆给滑环的弹力方向垂直于杆向上
3.一水平放置的木板上有一个质量为的物块，物块和木板间的动摩擦因数为，如果让木板在竖直面内做半径为的匀速圆周运动，如图所示，木板在运动过程中始终保持水平，若要物块始终保持在木板上不滑动，已知重力加速度，则匀速圆周运动的最大速度为( )
A.
B.
C.
D.
4.如图所示，倾角为的斜面固定在水平面上，小球从斜面上点的正上方处由静止下落，在点与斜面碰撞，之后落到斜面上的点。已知小球在碰撞前、后瞬间，速度沿斜面方向的分量不变，沿垂直于斜面方向的分量大小不变，方向相反，，，重力加速度大小，忽略空气阻力，则小球从点开始运动至点的过程中距离斜面最远的时间为( )
A.
B.
C.
D.
5.年月日，太原卫星发射中心在山东海阳附近海域使用“引力一号”遥一商业运载火箭将卫星顺利送入预定轨道，飞行试验任务获得圆满成功，这是“引力一号”火箭首次飞行，创造全球最大固体运载火箭、中国运力最大民商火箭纪录。已知卫星的质量为，在轨道上稳定运行时离地面的高度为，地球表面附近的重力加速度为，地球半径为。卫星的运动可视为匀速圆周运动，不考虑地球自转的影响。下列说法正确的是
A. 火箭加速升空过程中，卫星处于失重状态
B. 在轨道上运行时，卫星的线速度将大于地球的第一宇宙速度
C. 在轨道上运行时，卫星的动能为
D. 在轨道上运行时，卫星的速度大小为
6.质量的带正电滑块，轻轻放在传送带底端。传送带与水平方向夹角为，与滑块间动摩擦因数为，电动机带动传送带以速度顺时针匀速转动。滑块受到沿斜面向上的恒定电场力作用，则内( )
A. 滑块动能增加 B. 滑块机械能增加
C. 由于放上滑块电机多消耗电能为 D. 滑块与传送带间摩擦产热为
7.电容式加速度传感器的原理如图所示，和为电容器两极板：极板固定，板两端与两轻弹簧连接，图中点为两极板中一点且固定不动，当加速度变化时，极板只能按图中标识的前后方向运动。下列对传感器描述正确的是( )
A. 保持向前匀速运动，电阻将以恒定功率发热
B. 由匀速突然向前减速时，静电计指针张角变大
C. 由静止突然加速后退时，电流由向流过电流表
D. 保持向前匀减速运动时，点电势持续减小
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，两个皮带轮的转轴分别是和，设转动时皮带不打滑，则皮带轮上、、三点的速度和角速度关系是( )
A. B. C. D.
9.如图所示，真空中有一个正方形平面，为正方形的中心，现在、两顶点分别固定等量异种点电荷，为正电荷，为负电荷，、是过点的正方形垂线上两点且大于，下列说法正确的是( )
A. 平面是等势面
B. 、两点的电场强度大小不等，方向相同
C. 若将电子从点移动到点，其电势能增加
D. 点电势等于点电势
10.如图所示，虚线、、为某电场中的三条电场线，实线表示某带负电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，、是轨迹上的两点，则下列说法中正确的是
A. 粒子在点的加速度大小大于在点的加速度大小
B. 粒子在点的电势能大于在点的电势能
C. 粒子在点的速度大小大于在点的速度大小
D. 点的电势低于点的电势
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学利用图甲所示的实验装置，探究物体在水平桌面上的运动规律，物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离后停在桌面上尚未到达滑轮处。从纸带上便于测量的点开始，每个点取个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示。打点计时器电源的频率为不计空气阻力，
通过分析纸带数据，可判断重物在两相邻计数点______和______之间某时刻落地。
计数点对应的速度大小______保留三位有效数字
物块减速运动过程中加速度的大小为______保留三位有效数字
物块与桌面的动摩擦因数为______。
12.在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间距和带电荷量有关。他选用了两个带电的小球和，将球放在可移动的绝缘座上并置于铁架台旁，球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒上的位置，如图所示。实验时，先使球带正电。
若要使球受到的库仑力向右，应使球带_______________填“正”或“负”电荷。
保持两球电荷量不变和球位置不变，将球悬挂的位置由分别移至、等位置，可发现，悬挂位置向右移动时，绝缘丝线的偏角_______________填“变小”“不变”或“变大”。
保持球位置不变，球悬挂的位置和电荷量不变，改变球所带的电荷量，观察到球所带的电荷量越大，悬挂球的丝线偏角_______________填“越小”“不变”或“越大”。
此同学在探究中应用的科学方法是_________填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”。
四、简答题：本大题共1小题，共10分。
13.如图所示为一粒子分析装置，它由粒子发射源、加速电场、静电分析器、偏转电场四部分组成。粒子发射源可产生初速度为零，质量为，电量为的带电粒子。粒子自板小孔进入加速电场加速后，垂直于板从小孔进入圆弧形的静电分析器，仅在指向圆心的电场力作用下，通过静电分析器的中轴线做四分之一圆周运动，离开静电分析器后沿偏转电场的中轴线水平进入偏转电场区，此时偏转电场中加上如图乙所示的交变电压，最后粒子恰好沿水平方向从偏转电场右侧飞出。已知：板间的加速电压为、静电分析器中轴线处的电场强度大小为、偏转电场的极板长度为、极板间距为、图乙中的偏转电压已知，周期可调节但未知，若带电粒子重力不计。求：
带电粒子到达板的速度的大小；
带电粒子在静电分析器中运动的时间；
带电粒子离开偏转电场时的偏离中轴线的距离。
五、计算题：本大题共2小题，共26分。
14.如图所示，质量的木块叠放在质量的足够长的木板上，木板置于水平地面上，其右端通过水平轻绳与电动机连接，时在电动机带动下木板由静止开始向右做加速度大小为的匀加速直线运动。已知、间动摩擦因数为，木板与水平地面间动摩擦因数为，重力加速度大小为。在时间内，求
对做的功；
木块和木板之间的摩擦生热；
电动机对木板做的功。
15.如图所示，有一质量为、电荷量为的小球可视为质点与长为的绝缘轻绳相连，轻绳另一端固定在点，其所在平面存在一与竖直方向夹角为的匀强电场，小球静止在与点等高的点。现给静止的小球一个竖直向下的初速度，小球恰好能绕点在竖直平面内做完整的圆周运动，重力加速度，试求：
所加匀强电场的大小和方向；
求小球运动到圆周最低点时的速度。
答案解析
1.
【解析】解：、由图可知，兔子比乌龟晚出发，故A错误；
B、图像的斜率表示物体的速度，在时刻乌龟和兔子到达同一位置相遇，此时兔子的速度大于乌龟的速度，故B错误；
C、图像的交点表示两物体相遇，所以在时刻和时刻乌龟和兔子同时到达同一位置，说明兔子和乌龟在这两个时刻相遇，故C正确；
D、在图像中，图像与横轴所围面积没有意义，故D错误。
故选：。
根据图像判断乌龟和兔子的出发时间；根据图像的斜率表示速度分析；在图像中，图像的交点表示两物体同时到达同一位置；图像与横轴所围图像的面积没有意义。
知道图像的斜率表示速度，图像的交点表示相遇是解题的基础。
2.
【解析】解：对小球施加水平拉力，使小球沿着圆弧轨迹缓慢上移，则小球处于动态平衡状态，受力分析如图所示
根据平衡条件可得
解得：
小球在上移过程中，增大，可知绳上的外力增大，故A错误；
初始时，对小球由平衡条件可知，绳上的拉力
初始时滑环恰好不下滑，对滑环
假设滑环受到固定杆的支持力方向垂直于杆向下，则由平衡条件有


两式联立，代入数据解得
因此假设成立；
假设滑环受到固定杆的支持力方向垂直于杆向上，则由平衡条件有


联立两式，代入数据解得
为负值
因此假设不成立，由此可知，固定杆给滑环的弹力方向一定垂直于杆向下，故B正确，D错误；
C.根据题意，在小球移动的过程中，滑环始终处于静止状态，则对滑环由平衡条件有

可知滑环受到的摩擦力大小不变，故C错误。
故选：。
对小球根据力的动态平衡条件分析外力变化，对分类讨论分析解答。
本题主要考查动态平衡、弹力、摩擦力等知识，要掌握动态平衡问题的特征，会分析动态平衡问题中力的变化情况，要会分析摩擦力的性质，掌握静摩擦力、滑动摩擦力的计算方法。
3.
【解析】设物块位置和圆心连线与竖直方向的夹角为，由牛顿第二定律：，，又，联立知，物块的速度，其中，可见物块做匀速圆周运动的最大值，故B正确，ACD错误。
4.
【解析】本题考查了斜抛运动和自由落体运动的综合运用，知道斜抛运动运动规律是解决本题的关键，结合运动学公式灵活求解。
小球落到过程做自由落体运动，根据速度位移公式求出小球运动到点速度；
小球从运动到，做斜抛运动，分解成沿斜面方向和垂直斜面方向的匀加速运动，由运动学规律求出时间。
小球做自由落体运动到，根据得：；
小球碰撞斜面后：
速度沿斜面方向：，加速度：；
垂直于斜面方向：，加速度：；
小球上升到离斜面垂直方向高度最大时：，则
故A正确，BCD错误。
故选 A。
5.
【解析】火箭加速升空过程中加速度向上，卫星处于超重状态，A错误
在轨道上运行时，卫星的线速度小于地球的第一宇宙速度，B错误
地球表面质量为的物体有，卫星在轨道上运行时，根据万有引力提供向心力有，则卫星的速度大小为，
动能，C正确，D错误。
6.
【解析】A.分析滑块，由牛顿第二定律得
解得
末，滑块末速度为
位移为
传送带位移为
则，滑块动能为
故A错误；
B.滑块机械能增加
故B错误；
C.电机多消耗电能
故C正确；
D.滑块与传送带间摩擦产热为
故D错误。
故选C。
7.
【解析】A. 匀速运动时，板不动，电容器的电容不变，则电荷量不变，所以回路无电流，电阻没有热功率，故A错误；
B.由匀速突然向前减速时，板向前运动，则极板间距变小，根据
可知电容器的电容增大，由于电压不变，则静电计指针张角不变，故B错误；
C.由静止突然加速后退时，板向前运动，则极板间距变小，根据
可知电容器的电容增大，由于电压不变，则电容器带电量增大，电容器充电，电流由向流过电流表，故C正确；
D.保持向前的匀减速运动时，板不动，电容器的板间距不变，而电容器的两端电压不变，则之间的电场强度不变，点电势不变，故D错误。
故选C。
8.
【解析】、两点也在皮带上，则线速度相同，即
而、两点同轴转动，其角速度相同，即
由于
则根据 可得
则有
故选AC。
9.
【解析】A.等量异种点电荷电场线分布如图所示
可知两点电荷连线的中垂面为一等势面，平面不是连线中垂面，所以平面不是等势面，故A错误；
B.、两点位于等量异种点电荷连线的中垂线上且关于点不对称，可知、两点的电场强度大小不相等，但方向都与连线平行，且方向都由指向，故B正确；
由于、、三点位于等量异种点电荷连线的中垂线上，所以、、三点电势相等，若将电子从点移动到点，其电势能不变，故C错误，D正确。
故选BD。
10.
【解析】A、处电场线密，电场强度大，带电粒子所受的电场力大，加速度大，故粒子在点的加速度大小小于在点的加速度大小，故A错误；
、根据轨迹弯曲的方向可知，质点所受的电场力方向大致向右，粒子从运动到，电场力做正功，电势能减小，故粒子在点的电势能大于点的电势能，而的动能小于点的动能，也就是说点的速度大小小于点的速度大小，故B正确，C错误；
D、由于粒子带负电，电场线方向向左，电势沿电场线方向降低，故点的电势低于点的电势，故D正确。
故选BD。
11.
【解析】解：从纸带上的数据分析得知：在点计数点之前，两点之间的位移逐渐增大，是加速运动，位移的增量为定值，均为，而在、间增加的位移小于；故说明在、间物体即开始减速；
每个点取个计数点，所以相邻的计数点间的时间间隔，
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上某点时小车的瞬时速度大小。
计数点对应的速度大小为
计数点根据匀变速直线运动的推论公式可以求出
物块加速运动过程中加速度，得：
。
而物块减速运动过程中加速度，得：
。
因此减速运动过程中加速度的大小为；
设物块的质量为，而重物质量为；
根据，再由牛顿第二定律，，则有：；
故答案为：、；；；
由纸带两个点之间的时间相同，若位移逐渐增大，表示物体做加速运动，若位移逐渐减小，则表示物体做减速运动；
根据匀变速直线运动的推论公式可以求出加速度的大小，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上某点时小车的瞬时速度大小；根据，结合，即可求解动摩擦因数；再结合牛顿第二定律，及加速时加速度，即可求解物块与重物质量之比。
本题考查匀变速直线运动中的纸带处是问题，要掌握利用平均速度求解瞬时速度，以及根据求解加速度的方法，同时掌握牛顿第二定律的应用。
12.正
变小
越大
控制变量法

【解析】若要使球受到的库仑力向右，则、应带同种电荷，由于球带正电，则应使球带正电荷。
保持两球电荷量不变和球位置不变，将球悬挂的位置由 分别移至 、 等位置，可发现，悬挂位置向右移动时，两球的距离变大，库仑力变小，则绝缘丝线的偏角变小。
保持球位置不变，球悬挂的位置和电荷量不变，改变球所带的电荷量，观察到球所带的电荷量越大，两球的间的库仑力越大，则悬挂球的丝线偏角越大。
实验过程，先保持两球电荷量不变，改变两球之间的距离；再保持两球距离不变，改变小球所带的电荷量，应用的科学方法是控制变量法。
13.解：带电粒子在加速电场中，由动能定理可知：
解得：
带电粒子在静电分析器中做匀速圆周运动可知：
变形解得：
运动时间为：
带电粒子进入偏转电场将做类平抛运动，由于粒子最终沿水平方向出电场，利用运动的合成与分解可知，粒子在竖直方向上先做匀加速运动，再做匀减速运动，最终速度为零，根据运动的对称性和偏转电场两端的变化电压可知，粒子在竖直方向上一次类平抛有：，其中未知
由水平方向的匀速直线运动可知：，且、、
由以上各式解得： 、、
将代入，且偏转距离：
综上可得： 、、
答：带电粒子到达板的速度的大小为；
带电粒子在静电分析器中运动的时间为；
带电粒子离开偏转电场时的偏离中轴线的距离为 、、。
【解析】在加速电场中，由动能定理求出进入分析器的速度；
根据辐向电场力提供向心力求得半径，由运动学公式求时间；
进入交变电场后，水平方向做匀速直线运动，竖直方向反复匀加速和匀减速运动，由类平抛规律结合周期和几何关系求偏离中线的距离。
本题考查带电粒子先在加速电场加速，进入辐向电场做圆周运动，再进入交变电场做类平抛运动的综合，依题意弄清过程，实时应用相关规律可解决问题。
14.对根据牛顿第二定律
解得，的加速度为
时的速度大小为
的位移为
对做的功为
的位移为
则，木块和木板之间的摩擦生热为
对，根据牛顿第二定律
解得
电动机对木板做的功为

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.解：根据题意可知，小球受三个力处于平衡状态，根据几何关系
电场方向左下与竖直方向 夹角。
由等效重力法可知，点的对称点点为等效最高点。重力与电场力的合力
等效重力加速度
恰好做圆周运动时点对应的速度
从点到圆周最低点点由动能定理可得
解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
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