2024-2025学年江西省宜春市丰城市第九中学高二（上）开学考试物理试卷（日新班）（含解析）

2024-2025学年江西省宜春市丰城市第九中学高二（上）开学考试
物理试卷（日新班）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.“智能防摔马甲”是一款专门为老年人研发的科技产品。该装置通过马甲内的传感器和微处理器精准识别穿戴者的运动姿态，在其失衡瞬间迅速打开安全气囊进行主动保护，能有效地避免摔倒带来的伤害。在穿戴者着地的过程中，安全气囊可以( )
A. 减小穿戴者所受重力的冲量
B. 减小地面对穿戴者的平均冲击力
C. 减小穿戴者动量的变化量
D. 减小穿戴者与地面的接触时间
2.超市里用的购物车为顾客提供了购物方便，又便于收纳，收纳时一般采用完全非弹性碰撞的方式把购物车收到一起，如图甲所示。某兴趣小组在超市对同款购物车以下简称“车”的碰撞进行了研究，分析时将购物车简化为原来静止的小物块。已知车的净质量均为，将号车以速度向右推出，先与碰撞结合为一体后再撞击，最终三车合为一体。忽略一切摩擦和阻力，则第二次碰撞过程中损失的机械能为( )
A. B. C. D.
3.如图所示为某修正带照片，图为其结构示意图。修正带由出带轮、传动轮、收带轮、基带、出带口等组成。测量可知出带轮有齿，半径为，传动轮齿数未知，半径为，收带轮有齿，半径未知，下列选项正确的是( )
A. 使用时，出带轮与收带轮转动方向相反
B. 根据题中信息，可以算出传动轮的齿数
C. 根据题中信息，不能算出收带轮轴心到齿轮边缘的半径
D. 在纸面长时间匀速拉动修正带时，出带轮边缘某点的向心加速度大小不变
4.、两块正对的平行金属板与水平面成角固定，竖直截面如图所示。两板间距，电荷量为、质量为的小球用长为的绝缘细线悬挂于点。闭合开关，小球静止时，细线与板夹角为；剪断细线，小球运动到板上的点未标出，则( )
A. 距离为 B. 电势能增加了
C. 电场强度大小为 D. 减小的阻值，的距离将变大
5.某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压，输出功率。降压变压器的匝数比：：，输电线总电阻。其余线路电阻不计，用户端电压，功率，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是( )
A. 发电机的输出电流为 B. 输电线上损失的功率为
C. 输送给储能站的功率为 D. 升压变压器的匝数比：：
6.匝数为的线圈通有如图所示的交变电流图中曲线为余弦曲线的一部分，单匝线圈电阻，则在内线圈产生的焦耳热为( )
A.
B.
C.
D.
7.如图，在宽度均为的区域Ⅰ、Ⅱ中分别存在垂直纸面且方向相反的匀强磁场，磁感应强度大小相等。正三角形金属线框高也为从图示位置沿轴正方向匀速穿过Ⅰ、Ⅱ区域，规定逆时针方向为电流正方向，则线框中感应电流与线框移动距离的关系图像正确的是( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.钓鱼时甩竿是一关键技巧。图中至位置的过程为甩竿过程的示意图，甩竿过程中鱼钩和鱼饵以下简称“钩饵”可近似认为始终在竿的末端。钓鱼者在位置开始甩竿，钩饵运动到最高点时，迅速释放鱼线，钩饵被水平抛出，最后落在距位置水平距离为的水面上。甩竿过程可视为竿在竖直平面内绕点转过了角，点离水面高度为、到竿末端的距离为。钩饵从点抛出后在空中运动过程中，不计鱼线对其作用。不计空气阻力。钩饵质量为。重力加速度为。则( )
A. 钩饵在点抛出时的速度大小为
B. 甩竿过程中，钩饵、鱼线和鱼竿构成的系统机械能增加
C. 甩竿过程中，钩饵所受的合力做功
D. 释放鱼线后，钩饵在落到水面前其速率随时间均匀增加
9.每逢重大节日，人们都会在夜间燃放高空礼花来渲染节日气氛。如图，某型号高空礼花弹从专用炮筒中以初速度竖直射向天空，礼花弹到达最高点时炸开，爆炸后礼花弹内的大量小弹丸向四面八方射出，燃烧着的小弹丸形成一个不断扩大的光彩夺目的球面，直到熄灭。设礼花弹的质量为，爆炸后瞬间所有弹丸的速度大小均为，每个弹丸的燃烧时间均为，重力加速度为。忽略一切空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 发射礼花弹过程中，炮筒内高压气体对礼花弹做的功为
B. 爆炸时礼花弹离地面的高度为
C. 在夜间能看到的礼花球面的最大半径为
D. 礼花熄灭前，礼花球面的球心离地面的最小高度为
10.一个电荷量为、半径为的均匀带电圆环，在其轴线上距离圆心处产生的电场强度如图中实线所示虚线表示位于处电荷量为的点电荷在距其处产生的电场强度。将一个带电量为、质量为的微粒不计重力从靠近圆心处释放，粒子沿轴线向远离圆环的方向运动。下列说法正确的是( )
A. 微粒最大加速度约为
B. 从到位置过程中，电势升高
C. 从到位置过程中，微粒的电势能减小量约为
D. 位于轴线上处点电荷所受圆环的静电力可用库仑定律计算
三、实验题：本大题共2小题，共12分。
11.在第四次“天宫课堂”中，航天员演示了动量守恒实验。受此启发，某同学使用如图甲所示的装置进行了碰撞实验，气垫导轨两端分别安装、两个位移传感器，测量滑块与它的距离，测量滑块与它的距离。部分实验步骤如下：
测量两个滑块的质量，分别为和；
接通气源，调整气垫导轨水平；
拨动两滑块，使、均向右运动；
导出传感器记录的数据，绘制、随时间变化的图像，分别如图乙、图丙所示。
回答以下问题：
从图像可知两滑块在_________时发生碰撞；
滑块碰撞前的速度大小_____________保留位有效数字；
通过分析，得出质量为的滑块是________填“”或“”。
12.某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有：电压表、电阻丝、定值电阻阻值为、金属夹、刻度尺、开关、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。
实验步骤如下：
将电阻丝拉直固定，按照图连接电路，金属夹置于电阻丝的 。填“”或“”端；
闭合开关，快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数，断开开关，记录金属夹与端的距离；
多次重复步骤，根据记录的若干组、的值，作出图中图线Ⅰ；
按照图将定值电阻接入电路，多次重复步骤，再根据记录的若干组、的值，作出图中图线Ⅱ。
由图线得出纵轴截距为，则待测电池的电动势 。
由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为、，若，则待测电池的内阻 用和表示。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.现在有些餐厅推行了送餐机器人，深受就餐消费者的喜爱。一质量为的送餐机器人在送餐过程中沿一直线运动，先后经过匀加速、匀速和匀减速运动过程，已知机器人在这三个运动过程中依次通过的位移为的路径，所用时间分别为、和。已知重力加速度为。求：
匀加速过程机器人所受到的合外力；
从匀减速开始到停下来机器人所走的位移大小。
14.某固定装置的竖直截面如图所示，由倾角的直轨道，半径的圆弧轨道，长度、倾角为的直轨道，半径为、圆心角为的圆弧管道组成，轨道间平滑连接。在轨道末端的右侧光滑水平面上紧靠着质量滑块，其上表面与轨道末端所在的水平面平齐。质量的小物块从轨道上高度为静止释放，经圆弧轨道滑上轨道，轨道由特殊材料制成，小物块向上运动时动摩擦因数，向下运动时动摩擦因数，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当小物块滑块上滑动时动摩擦因数恒为，小物块动到滑块右侧的竖直挡板能发生完全弹性碰撞。其它轨道均光滑，小物块视为质点，不计空气阻力，，
若，求小物块
第一次经过点的向心加速度大小；
在上经过的总路程；
在上向上运动时间和向下运动时间之比。
若，滑块至少多长才能使小物块不脱离滑块。
15.如图所示，一“”型金属导轨固定在竖直平面内，一电阻不计，质量为的金属棒垂直于导轨，并静置于绝缘固定支架上。边长为的正方形区域内，存在垂直于纸面向外的匀强磁场。支架上方的导轨间，存在竖直向下的匀强磁场。两磁场的磁感应强度大小随时间的变化关系均为，为常数。支架上方的导轨足够长，两边导轨单位长度的电阻均为，下方导轨的总电阻为。时，对施加竖直向上的拉力，恰使其向上做加速度大小为的匀加速直线运动，整个运动过程中与两边导轨接触良好。已知与导轨间动摩擦因数为，重力加速度大小为。不计空气阻力，两磁场互不影响。
求通过面积的磁通量大小随时间变化的关系式，以及感应电动势的大小，并写出中电流的方向；
求所受安培力的大小随时间变化的关系式；
求经过多长时间，对所施加的拉力达到最大值，并求此最大值。
答案解析
1.
【解析】设穿戴者所受合力为，依题意，根据动量定理
可得
可知安全气囊的作用是延长了人与地面的接触时间，从而减小人所受到的合外力，即减小穿戴者动量的变化率，而穿戴者动量的变化量未发生变化，全气囊的作用是延长了人与地面的接触时间，则穿戴者所受重力的冲量增大了。
故选B。
2.
【解析】解：依题意，碰撞过程系统动量守恒，可得
解得 ，
则第二次碰撞过程中损失的机械能为
故选B。
3.
【解析】A.由于齿轮带动，根据图可知，使用时，出带轮与传动轮转动方向相反，传动轮与收带轮传动方向相反，则出带轮与收带轮转动方向相同，故A错误；
B.由于是齿轮带动，相邻齿之间的间距相等，则有 ，解得 ，故B正确；
C.由于是齿轮带动，相邻齿之间的间距相等，则有 ，解得
可知，根据题中信息，能算出收带轮轴心到齿轮边缘的半径，故C错误；
D.根据向心加速度的表达式有 ，在纸面长时间匀速拉动修正带时，出带轮边缘某点的圆周半径减小，则该点的向心加速度大小变大，故D错误。
4.
【解析】根据平衡条件和几何关系，对小球受力分析如图所示
根据几何关系可得
联立解得：
电场强度的大小故C错误；
剪断细线，小球做匀加速直线运动，如图所示
根据几何关系可得
故A错误；
B.根据几何关系可得小球沿着电场力方向的位移：
与电场力方向相反，电场力做功为：
则小球的电势能增加 ，故B正确；
D.减小的阻值，极板间的电势差不变，极板间的电场强度不变，所以小球的运动不会发生改变，的距离不变，故D错误。
故选B。
5.
【解析】A、发电机的输出电压，输出功率，根据可得发电机的输出电流为：，故A错误；
B、用户端电压，功率，根据可得降压变压器线圈中的电流为：
根据：：可得降压变压器原线圈中的电流为：
输电线上损失的功率为：，故B错误；
C、输送给储能站的功率为：，故C正确；
D、升压变压器副线圈两端电压为，根据功率计算公式可得：，解得：
升压变压器的匝数比：：：：，故D错误。
故选：。
6.
【解析】根据有效值的定义方法可知
解得
总电阻为
则内产生的焦耳热
故选B。
7.
【解析】正三角形线框刚进入向里的磁场Ⅰ时，的大小为零，之后随线框进入磁场距离的增大，利用楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，为正方向，在进入过程中，和两边的有效切割长度变大，其有效长度为
感应电动势为
感应电流为
当线框前进距离时，达到最大，即
在线圈刚进入向外的磁场区域Ⅱ瞬间，感应电流为零，之后随线框进入磁场距离的增大，利用楞次定律可知，线框中感应电流方向沿顺时针方向，即为负。进入过程红，有效切割长度变大，在该过程中，结合之前的分析其电流的瞬时值为
当前进距离为时，其感应电流达到最大，结合之前的分析，其最大值为
在刚出向外的磁场区域Ⅱ瞬间，感应电流大小为零，之后随线框出磁场距离的增加，利用楞次定律可知，中感应电流方向沿逆时针方向，为正，有效切割长度变大，在该过程中，结合之前的分析其电流的瞬时值为
当前进距离为时，达到最大，其最大值为
故选B。
8.
【解析】A.鱼饵在点做平抛运动，竖直方向有
水平方向有
联立可得鱼饵在点抛出时的速度大小为
故A正确；
B.甩竿过程中，人对钩饵、鱼线和鱼竿构成的系统做正功，则机械能增加，故B正确；
C.根据动能定理有，故C错误；
D.鱼饵做平抛运动，速度均匀增大，速率的增加不均匀，故D错误。
故选AB。
9.
【解析】A.发射礼花弹的过程中，由动能定理可知，炮筒内高压气体对礼花弹做的功为
故A错误；
B.忽略一切空气阻力，礼花弹上升过程做竖直上抛运动，则爆炸时礼花弹离地面的高度为
故B正确；
C.爆炸后礼花弹内的大量小弹丸向四面八方射出，燃烧着的小弹丸形成一个不断扩大的光彩夺目的球面，礼花熄灭前，半径最大，则在夜间能看到的礼花弹球面的最大半径为
故C正确；
D.礼花熄灭前，礼花球面的球心离地面的高度最小，最小高度为
故D正确。
故选BCD。
10.
【解析】A.由图可知， 处场强最大，约为，此时加速度最大，由牛顿第二定律可得
故A正确；
B.由图可知，从到位置过程中，电场强度方向始终为正方向，由于沿电场线方向电势降低，所以从到位置过程中电势降低，故B错误；
C.曲线与横轴所围的区域的面积表示电势差，则从到位置过程中，曲线下小方格约为格，则电势差为
所以电场力做功为
根据功能关系可知，电场力做正功电势能减小，减小的电势能等于电场力所做的功，即电势能减小量为，故C正确；
D.由图可知，均匀带电圆环的圆心处场强为零，随增大，场强先增大后减小，当较小时，虚线与实线存在明显差异，当较大时，两条线近似重合，均匀带电圆环可近似看成电荷量集中于圆心处的一个点电荷，所以位于轴线上处点电荷所受圆环的静电力可用库仑定律计算，故D正确。
故选ACD。
11.；
；

【解析】解：由 图像的斜率表示速度可知两滑块的速度在 时发生突变，即这个时候发生了碰撞。
根据 图像斜率的绝对值表示速度大小可知碰撞前瞬间的速度大小为。
由题图乙知，碰撞前的速度大小 ，碰撞后的速度大小约为 ，由题图丙可知，碰撞后的速度大小为 ，和碰撞过程动量守恒，则有
代入数据解得
所以质量为的滑块是。
12.

【解析】为了保护电路，闭合开关前，金属夹置于电阻丝的最大阻值处，由图可知，应该置于端。
对于电路图，根据闭合电路欧姆定律有
设金属丝的电阻率为，横截面积为，结合欧姆定律和电阻定律、
联立可得
整理可得
对于电路图，根据闭合电路欧姆定律有
结合欧姆定律和电阻定律
联立后整理
可知图线的纵轴截距
解得。
由题意可知，
又
联立解得。
13.匀速运动的速度为
设匀加速运动的初速度为 ，根据平均速度公式有
联立解得
对匀加速运动，根据位移时间公式有
解得
所以
对匀减速直线运动，根据平均速度公式有
解得
匀减速直线运动的加速度大小
由速度位移关系式得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.解：对小物块从到第一次经过的过程，根据机械能守恒定律有
第一次经过点的向心加速度大小为
小物块在上时，因为
所以小物块每次在上升至最高点后一定会下滑，之后经过若干次在上的滑动使机械能损失，最终小物块将在、间往复运动，且易知小物块每次在上向上运动和向下运动的距离相等，设其在 上经过的总路程为，根据功能关系有
解得
根据牛顿第二定律可知小物块在上向上运动和向下运动的加速度大小分别为
将小物块在上的若干次运动等效看作是一次完整的上滑和下滑，则根据运动学公式有
解得
对小物块从到 的 过程，根据动能定理有
解得
设滑块长度为时，小物块恰好不脱离滑块，且此时二者达到共同速度，根据动量守恒定律和能量守恒定律有
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.解：通过面积的磁通量大小随时间变化的关系式为
，
根据法拉第电磁感应定律得
，
由楞次定律可知中的电流从流向。
根据左手定则可知受到的安培力方向垂直导轨面向里，大小为
设金属棒向上运动的位移为，则根据运动学公式
所以导轨上方的电阻为
由闭合电路欧姆定律得
联立得所受安培力的大小随时间变化的关系式为；
由题知时，对施加竖直向上的拉力，恰使其向上做加速度大小为的匀加速直线运动，则对受力分析由牛顿第二定律
其中
联立可得
整理有：
根据均值不等式可知，当时，有最大值，故解得
的最大值为
【解析】【分析】详细解答和解析过程见【答案】
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