2024-2025学年河南省鹤壁高中高二（上）开学物理试卷（含答案）

2024-2025学年河南省鹤壁高中高二（上）开学物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.抖空竹是一种传统杂技节目，表演者用两根短竿系上绳子，将空竹扯动使之旋转，并表演出各种身段。如图所示，表演者保持一只手不动，另一只手沿图中的四个方向缓慢移动，忽略空竹转动的影响，不计空竹和轻质细绳间的摩擦力，且认为细绳不可伸长。下列说法错误的是( )
A. 细绳端沿虚线向左移动时，细绳对空竹的合力不变
B. 细绳端沿虚线向上移动时，细绳的拉力不变
C. 细绳端沿虚线斜向上移动时，细绳的拉力减小
D. 细绳端沿虚线向右移动时，细绳的拉力增大
2.炎热的夏季即将到来，同学们在暑假期间不仅注重文化知识的学习也需要健康安全的锻炼方式。甲、乙两位同学在游泳馆游泳，如图所示，已知游泳馆泳池长度为米，甲同学游泳速度为，乙同学游泳速度为，两位同学由相邻泳道相对位置同时开始下水游泳不计转身所需时间，甲、乙均在各自泳道中匀速率运动，两同学在泳池中均运动了，则两者在运动过程中相遇了多少次( )
A. 次 B. 次 C. 次 D. 次
3.如图所示，质量为的氢气球通过细绳与地面上一块质量为的砖块绑在一起，氢气球受水平风力作用，细绳与地面的夹角为，两物体均处于静止状态，当水平风力缓慢增大时( )
A. 细绳与地面的夹角增大
B. 地面对砖块的支持力减小
C. 砖块受到地面的摩擦力增大
D. 细绳对气球的拉力大小不变
4.如图所示，在倾角为的光滑固定斜面上，用两根等长的细线将两个质量均为的小球、均看作质点系在点，两个小球之间连着一根劲度系数为的轻弹簧，两球静止时两根细线之间的夹角为，，则( )
A. 系在小球上细线的拉力为
B. 斜面对小球的支持力为
C. 弹簧的形变量为
D. 若将弹簧撤去，则撤去瞬间小球的加速度大小为
5.北京年冬奥会极大推动了全国范围内的冰雪运动设施建设，如图所示为一个开阔、平坦的倾斜雪坡，一个小孩靠推一棵树获得大小为的水平初速度。雪坡的倾角为，与小孩之间的滑动摩擦系数为，不计空气阻力，不考虑摩擦力随速度大小的变化。雪坡足够大，经过足够长的时间关于小孩运动的说法，正确的是( )
A. 可能一直做曲线运动
B. 可能做匀加速直线运动，与初速度的夹角小于
C. 若做匀速运动，则可判断
D. 若没有停下，则最终速度的方向一定与初速度垂直
6.如图所示，水平地面上放置一滚筒洗衣机，某同学启动洗衣机甩干功能将一小毛线玩具甩干。某一时段内，玩具相对滚筒内壁静止，在竖直面内做匀速圆周运动。已知滚筒的内径为，重力加速度大小为，玩具的质量为且可视为质点。在该段时间内( )
A. 洗衣机对地面的压力保持不变
B. 洗衣机对地面的摩擦力保持不变
C. 玩具在滚筒最高点的速度可能小于
D. 玩具从最低点转到最高点摩擦力做功为
7.“中国空间站”在距地面高左右的轨道上做匀速圆周运动，在此高度上有非常稀薄的大气，因气体阻力的影响，轨道高度个月大概下降，空间站安装有发动机，可对轨道进行周期性修正。则下列说法中正确的是( )
A. “中国空间站”在正常轨道上做圆周运动的周期大于地球同步卫星的周期
B. “中国空间站”在正常轨道上做圆周运动的向心加速度大小稍大于
C. “中国空间站”在正常轨道上做圆周运动的线速度大小稍大于地球的第一宇宙速度
D. “中国空间站”修正轨道时，发动机应“向后喷火”使空间站加速，但进入目标轨道正常运行后的速度小于修正之前在较低轨道上的运行速度
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.已知越野车和自动驾驶车在同一公路上向东行驶，自动驾驶车由静止开始运动时，越野车刚好以速度从旁边加速驶过，如图分别是越野车和自动驾驶车的图线，根据这些信息，可以判断( )
A. 加速阶段自动驾驶车的加速度是越野车的倍
B. 第末两车速度均为
C. 第末两车相遇
D. 第末两车再次相遇
9.如图甲，足够长的光滑斜面倾角为，时质量为的物块在沿斜面方向的力作用下由静止开始运动，设沿斜面向上为力的正方向，力随时间的变化关系如图乙。取物块的初始位置为零势能位置，重力加速度取，则物块( )
A. 在过程中机械能减少 B. 在时动能为
C. 在时机械能为 D. 在时速度大小为
10.蹦床是小朋友喜欢的户外运动项目。如图所示，一质量为的小朋友，某次弹跳中从床面上方高处由静止落下，下落的时间为，落到床面上屈伸弹起后离开床面的最大高度为，上升的时间为。已知，重力加速度为，不计空气阻力，此过程中( )
A. 床面对小朋友弹力的最大值为
B. 小朋友所受重力的冲量为
C. 小朋友离开床面时的速度大小为
D. 小朋友的机械能增加了
三、实验题：本大题共1小题，共10分。
11.用如图所示装置，验证固定转轴物体的平衡条件。为质量均匀分布的轨道，为光滑固定转轴。一不可伸长的轻细绳，一端连在轨道端，另一端通过光滑定滑轮连在固定的力传感器上。调节轨道使其水平，将位移传感器接收器固定，使其右侧面对准转轴点，小车放在轨道上，使位移传感器接收器左侧面对准转轴点。给小车初速度，利用位移传感器和力传感器，测量不同时刻小车离开点的距离和细绳的拉力，计算机将数据记录在表格。
利用上述测量数据验证固定转轴物体的平衡条件，还需测量的量是______。选填下列物理量符号：轨道重量、小车和其上固定的位移传感器发射器总重量、位移传感器接收器的重量、轨道长度、细绳长度、力传感器到定滑轮距离、细绳与轨道夹角
若，轨道长，以为横坐标，为纵坐标，通过计算机做出图象如图，由图象可求出小车和其上固定的位移传感器发射器总重量为______，该值比真实值______。选填“偏大”“偏小”“相同”
若将小车看做质点，由图象可求出轨道重量为______，该值比真实值______。选填“偏大”“偏小”“相同”，其原因是______。
四、简答题：本大题共1小题，共10分。
12.如图所示，倾角的斜面体静止放在水平地面上，斜面长。质量的物体放在斜面底端，与斜面间的动摩擦因数，通过轻细绳跨过定滑轮与物体相连接，连接的细绳与斜面平行。绳拉直时用手托住使其在距地面高处由静止释放，着地后立即停止运动。若、可视为质点，斜面体始终静止，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计滑轮轴摩擦，重力加速度大小取。求：
若的质量，地面对斜面体摩擦力的大小；
为使能够向上运动且不从斜面顶端滑出，的质量需满足的条件。
五、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图所示，半径为的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心的对称轴重合。转台以一定角速度匀速旋转，一质量为的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和点的连线与之间的夹角为，重力加速度为。
若，小物块受到的摩擦力恰好为，求；
当时，小物块仍与罐壁相对静止，求小物块受到摩擦力的大小。
14.某游戏装置如图所示，倾斜轨道下端固定一弹射装置，上端与一段圆弧管道平滑连接，高处水平光滑平台上一木板紧靠管道出口，且与管道内壁平齐，平台左端地面上有一卡扣装置，木板经过时瞬间被卡住，停止运动。游戏时，滑块每次都在点弹射离开，通过调节弹射装置可以为滑块从点弹出提供不同的初动能，滑块最终能停留在木板上则游戏挑战成功。已知斜轨道倾角，距离，圆管道半径，且比圆管口径大得多。木板质量，滑块与木板间摩擦因数，其余均光滑，滑块质量，可看作质点，水平平台足够长，取。
若滑块弹射后恰好能到点，求在点时对轨道压力的大小；
假设木板足够长，某次滑块从点弹出速度为，求木板能够获得的最大速度；
假设木板的长度，若要游戏成功，求滑块从点弹射的初动能范围。
15.如图所示，半径为的光滑圆环固定在竖直面内，为圆环的圆心，与等高的点固定有一定滑轮，环上套有质量为的小球，绕过定滑轮的细线连接小球和质量为的小球，用竖直向上的拉力大小未知作用于小球，使小球处于静止状态，此时与水平方向的夹角为且段细线与圆相切，重力加速度为，，，不计一切摩擦，不计滑轮及两个小球的大小，求：
小球在图示位置静止时，圆环对小球的弹力大小和方向。
撤去拉力后，在小球向下运动到与等高位置的过程中，细线对小球所做功的多少。
撤去拉力后，小球向下运动到出发点正下方位置时，圆环对小球的弹力大小和细线对小球的拉力大小。
参考答案
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11.、、、；；相同；；偏大；小于小车和其上固定的位移传感器发射器总重量的力臂
12.解：设沿斜面向上为正方向，若的质量，由于：
可知、均处于静止状态，绳上拉力为：
以斜面体和为整体，根据受力平衡可得，地面对斜面体摩擦力的大小为：
联立解得：
着地后，设继续上滑的加速度大小为，上滑行距离为，
对受力分析，由牛顿第二运动定律得：
解得：
着地前瞬间，设速度大小为，对分析，由运动学公式可得，
恰好不从斜面顶端滑出需满足：
联立代入数据解得：
对于、组成的系统，根据牛顿第二定律可得：
联立可得：
另一方面为了使能下落，必须满足：
解得：
为使能够向上运动且不从斜面顶端滑出，的质量需满足的条件为：
答：若的质量，地面对斜面体摩擦力的大小为；
为使能够向上运动且不从斜面顶端滑出，的质量需满足的条件是：。
13.解：小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，当物块受到的摩擦力恰好等于零时，物块受到的重力与罐壁的支持力的合力提供向心力，如图所示

则有
解得
当
时
小物块有向下运动的趋势，小物块受到的摩擦力方向沿圆弧切线向上，小物块受力情况如图所示

建立如图所示的坐标系，将向心力沿坐标轴进行分解，沿方向根据牛顿第二定律可得
其中
解得摩擦力大小为
答：小物块受到的摩擦力恰好为，为；
小物块受到摩擦力的大小。
14.解：若滑块弹射后恰好能到点，由于滑块在点最小速度为，
根据牛顿第二定律定律有：
由牛顿第三定律可得：
从过程，根据动能定理有：
代入数据解得：
当木板与滑块共速时，其速度最大，以向左方向为正，根据动量守恒定律有：
解得：
若滑块能到木板上，则有：
根据动能定理有：
代入数据解得：
滑块恰好不从木板左端滑出，则滑块滑上木板，直到两者达到共同速度过程中
以向左为正，由动量守恒定律有：
由能量守恒定律有：
木板被卡住后，对滑块，根据动能定理有：
其中：
解得：
滑块弹出过程，根据动能定理有：
解得：
结合上述，滑块初动能范围为：
解得初动能范围为：。
答：若滑块弹射后恰好能到点，求在点时对轨道压力的大小为；
木板能够获得的最大速度为；
滑块从点弹射的初动能范围为。
15.解：小球在图示位置静止时，小球的受力情况，如图所示。
对小球，根据平衡条件有
对小球，有
解得圆环对小球的弹力大小为
，其方向沿圆环半径由指向。
设细线对小球所做功为，细线对小球所做功为。
系统机械能守恒，则有
小球向下运动到与等高位置时，小球的速度为，对球，由动能定理得
其中
解得：
则
小球向下运动到出发点正下方位置时，两球速度大小相等，设为。由系统机械能守恒得
对球，沿半径方向，根据牛顿第二定律有
解得：
对球，圆弧切线方向，由牛顿第二定律有
对球，有
解得细线对小球的拉力大小为
答：小球在图示位置静止时，圆环对小球的弹力大小为，沿圆环半径由指向；
细线对小球所做功为；
圆环对小球的弹力大小和细线对小球的拉力大小分别为、。
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