山东省德州市2025-2026学年高二（上）开学摸底物理试卷（含解析）

山东省德州市2025-2026学年高二（上）开学摸底物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.如图所示，制作陶瓷的圆形工作台上有、两陶屑随工作台一起转动，转动角速度为，在工作台边缘，在工作台内部．若、与台面间的动摩擦因数相同，则下列说法正确的是
A. 当工作台匀速转动，、所受合力为
B. 当工作台匀速转动，、线速度大小相等
C. 当工作台角速度逐渐增大，陶屑最先滑动
D. 当工作台角速度逐渐增大，、所受的摩擦力始终指向轴
2.如图所示，质量相等的、两个小球悬于同一悬点，且在点下方垂直距离处的同一水平面内做匀速圆周运动，悬线长，，则、两小球( )
A. 周期之比 B. 角速度之比
C. 线速度之比 D. 向心加速度之比
3.年月日，神舟十八号飞船与天宫空间站顺利对接，如图所示，飞船与空间站对接前在各自预定的圆轨道Ⅰ、Ⅲ上运动，Ⅱ为对接转移轨道，下列说法正确的是( )
A. 飞船在Ⅰ轨道运行速度小于在Ⅲ轨道上的运行速度
B. 飞船在三个轨道上的运行周期
C. 飞船在Ⅱ轨道上的机械能大于在Ⅰ轨道上的机械能
D. 飞船在三个轨道上运行时与地球连线在单位时间内扫过的面积相等
4.如图，一列火车以速度高速度相对地面运动，如果地面上的人测得，火车上某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁后壁，下列说法错误的是( )
A. 地面上的人看到的光速为 B. 火车上的人看到的光速也为
C. 光源在火车的正中间 D. 光源在火车的中点的偏向前的位置
5.风仙花的果实成熟后会突然裂开，将种子以弹射的方式散播出去，如图所示，多粒种子同时以相同速率向不同方向弹射，不考虑叶子的遮挡，忽略种子运动过程所受的空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 沿方向弹出的种子，经过最高点时速度为零
B. 若沿方向弹出的种子与沿方向水平弹出的种子运动轨迹相交于点，则两颗种子在点相撞
C. 沿不同方向弹出的种子到达地面时的速度大小相等
D. 位置越高的果实，弹射出的种子落地点离凤仙花越远
6.军事演习中，甲、乙两炮兵以相同的速率向位于正前方与炮口处于同一水平高度的目标发射炮弹，要求同时击中目标，忽略空气阻力，炮弹发射轨迹如图，下列说法正确的是( )
A. 乙炮弹比甲先发射
B. 两炮弹击中目标时速度方向相同
C. 两炮弹在各自轨迹最高点的速度均为
D. 乙炮弹在轨迹最高点的速度大于甲炮弹在轨迹最高点的速度
7.如图所示，一小物块由静止开始沿倾角为的斜面向下滑动，最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连接，且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为，取地面为零势能面，已知。该过程中，下列关于物块的动能、重力势能、机械能、摩擦产生的热量与水平位移的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
8.从高处的点先后水平抛出两个小球和，轨迹如图所示，球与地面碰撞一次后刚好越过竖直挡板，落在水平地面上的点，球刚好直接越过竖直挡板，也落在点，球与地面的碰后水平速度保持不变竖直速度反向，忽略空气阻力，则竖直挡板的高度为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图所示，半径为的光滑圆形细管竖直放置，固定在水平面上。、分别为细管的最高点和最低点，、为细管上与圆心处于同一水平高度的两点，细管内有一直径稍小于细管内径的质量为的小球，小球可视为质点。开始时小球静止在点，某时刻对小球施加轻微扰动，使小球自向沿着细管开始滑动。以过直线的水平面为重力势能的参考平面，重力加速度为，下列说法正确的是( )
A. 小球可以返回到点
B. 小球在点时的机械能为
C. 小球到达点时，细管对小球的作用力大小为
D. 小球自点到点的过程中，重力的瞬时功率先增大后减小
10.如图所示，可视为质点的小球的质量是小球质量的倍，两小球用一刚性轻杆连接，置于固定的光滑半球内，轻杆长度为半球半径的倍，半球的直径水平。现将球从半球右边最高点由静止释放如图所示，已知两球在运动过程中均没有离开半球内表面，不计空气阻力，则小球到达半球最低点前，下列说法正确的是( )
A. 同一时刻两球的向心加速度大小相等
B. 同一时刻球重力的功率是球重力功率的倍
C. 当轻杆与水平方向成角时球速度最大
D. 当轻杆与水平方向成角时球速度最大
11.已知质量分布均匀的空心球壳对内部任意位置的物体引力为。、两个星球的质量分布均匀且自转角速度相同，它们的重力加速度大小随物体到星球中心的距离变化的图像如图所示，关于、星球，下列说法正确的是( )
A. 、两个星球质量之比为
B. 星球的密度大于星球的密度
C. 、两个星球第一宇宙速度大小之比为
D. 、两个星球同步卫星距星球表面的高度之比为
12.一质量为的物块视为质点沿固定斜面从顶端由静止下滑至底端，其动能和重力势能以斜面底端所在的水平面为参考平面随下滑距离变化的关系图像如图所示。取重力加速度大小。下列说法正确的是( )
A. 图线Ⅰ反映的是物块动能的变化
B. 斜面倾角的正弦值为
C. 物块与斜面间的动摩擦因数为
D. 在物块从顶端下滑的过程中，物块损失的机械能为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
13.一某实验小组用如图甲所示的装置来探究小球做匀速圆周运动时所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。
在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时主要用到了物理学中 的方法。
A.理想实验法
B.等效替代法
C.控制变量法
D. 演绎法
在探究向心力与角速度的关系时，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为 填选项前的字母。
A.
B.
C.
D.
二为验证做匀速圆周运动物体的向心力的定量表达式，实验组内某同学设计了如图乙所示的实验装置，电动机带动转轴匀速转动，改变电动机的电压可以改变转轴的转速其中是固定在竖直转轴上的水平凹槽，端固定的压力传感器可测出小球对其压力的大小，端固定一宽度为的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。
实验步骤：
测出挡光片与转轴的距离为
将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴的距离为
启动电动机，使凹槽绕转轴匀速转动
记录下此时压力传感器示数和挡光时间。
小钢球转动的角速度 用、、表示
该同学为了探究向心力大小与角速度的关系，多次改变转速后，记录了一系列力与对应角速度的数据，作出图像如图丙所示，若忽略小钢球所受摩擦且小钢球球心与转轴的距离为，则小钢球的质量 。结果保留位有效数字
14.某实验小组“用落体法验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示。实验中测出重物自由下落的高度及对应的瞬时速度，计算出重物减少的重力势能和增加的动能，然后进行比较，如果两者相等或近似相等，即可验证重物自由下落过程中机械能守恒。请根据实验原理和步骤完成下列问题：
关于上述实验，下列说法中正确的是________。
重物最好选择密度较小的木块
重物的质量可以不测量
实验中应先接通电源，后释放纸带
可以利用公式求解瞬时速度
如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带，纸带上的点是起始点，选取纸带上连续的计时点分别标为、、、、、，并测出各计时点到点的距离依次为、、、、、。已知打点计时器所用的电源是频率为的交流电，重物的质量为，则从打点计时器打下点到打下点的过程中，重物减少的重力势能______；重物增加的动能________，两者不完全相等的原因可能是________。重力加速度取，计算结果保留三位有效数字
实验小组的同学又正确计算出图乙中打下计时点、、、、、各点的瞬时速度，以各计时点到点的距离为横轴，为纵轴作出图像，如图丙所示，根据作出的图线，求得重力加速_________。对比当地的重力加速标准值，从而验证自由下落的物体机械能守恒。
四、计算题：本大题共4小题，共42分。
15.如图，两水平面虚线之间为特殊的区域Ⅰ，当物体经过该区域时会受到水平向右的恒定外力。从区域Ⅰ上方的点将质量为的小球以初速率向右水平抛出，小球从点进入区域Ⅰ后恰好做直线运动，并从点离开区域Ⅰ。已知点到区域Ⅰ上方的距离为，小球在点的速率是在点速率的倍，重力加速度为。不计空气阻力。求：
小球在点的速度与水平方向夹角的正切值及小球在区域Ⅰ中受到水平向右的外力大小
区域Ⅰ上下边界的高度差
若将该小球从点以初速率向左水平抛出，小球从点图中未标出离开区域Ⅰ。试求点与点间的距离。
16.中国火星探测器“天问一号”已于年春节期间抵达火星轨道，随后将择机着陆火星对火星进行科学探测。现将探测器抵达火星轨道的过程，简化成如图所示的三个阶段，沿轨道Ⅰ的地火转移轨道，在轨道Ⅱ上运行的火星停泊轨道及沿圆轨道Ⅲ运行的科学探测轨道。我校某物理学习小组模拟“天问一号”入轨场景，三条轨道相切于点，且、两点分别为轨道Ⅱ的近火点和远火点，其距离火星地面的高度分别为和，火星探测器在轨道Ⅲ上运行的周期为，火星的半径为，引力常量为。求：
探测器在轨道Ⅱ上运行的周期
火星表面的重力加速度
火星的平均密度。
17.如图所示，半径的光滑圆弧轨道与水平轨道平滑相连，质量的小滑块可视为质点从点以的速度水平抛出，高度差，恰好沿切线方向从点进入圆弧轨道，滑块经点后继续向方向运动，当运动到点时刚好停下来。已知与竖直方向的夹角为，滑块与粗糙水平轨道间的动摩擦因数，不计空气阻力，取，，，，求：
滑块刚进入圆弧轨道的点时的速度大小及与竖直方向的夹角；
滑块到达点时对轨道的压力；结果可用分数
水平轨道的长度。
18.小明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为的小球可视为质点，给小球一初速度，使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时，绳的张力恰好达到最大值而突然断掉，球飞行水平距离后落地，如图所示。已知握绳的手离地面高度为，手与球之间的绳长为，重力加速度为。忽略手的运动半径和空气阻力。
求绳断时球的速度大小和球落地时的速度大小。
轻绳能承受的最大拉力多大？
保持手离地面的高度不变，改变绳长，让球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时恰好张力达到最大值而断掉，要使球抛出的水平距离最大，则绳长应是多少？最大水平距离为多少？
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.当工作台匀速转动时，所受的合力提供向心力，合力不为，故A错误；
B.当工作台匀速转动，、角速度相同，半径不同，根据可知、线速度大小不相等，故B错误；
C.当工作台角速度逐渐增大时，根据可知，的半径大，陶屑所受静摩擦力最先达到最大静摩擦力，即最先滑动，故C正确；
D.当工作台角速度逐渐增大至开始滑动后，将做离心运动，所受摩擦力不再指向轴，故D错误；
故选C。
2.【答案】
【解析】设细线与竖直方向的夹角为 ，则
根据牛顿第二定律有
联立解得
所以两球的周期之比为
角速度之比为
故A错误，B正确；
C.两球做匀速圆周运动的半径分别为 ，
两球的线速度之比为
故C错误；
D.两球的向心加速度之比为
故D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】解：、卫星在近地圆轨道Ⅰ、Ⅲ上做圆周运动，因此根据解得：，所以轨道半径越大，速度越小，船在Ⅰ轨道运行速度大于在Ⅲ轨道上的运行速度，故A错误；
B、卫星绕地球做匀速圆周运动时，根据，得，由于轨道Ⅰ的半径小于轨道Ⅲ的半径，所以卫星在轨道Ⅰ的运行周期小于在轨道Ⅲ的运行周期，故B错误。
C、卫星从轨道Ⅰ进入轨道轨道Ⅱ时，需要点火加速，推力做正功，所以机械能增大，所以卫星在轨道Ⅱ上的机械能大于在轨道Ⅰ上的机械能，故C正确；
D、卫星在不同轨道上运动，此时并不适用开普勒第二定律，所以卫星在三个轨道上运行时与地心的连线在相同时间内扫过的面积不相等，故D错误； 故选：。
4.【答案】
【解析】解：根据光速不变原理可知，地面上的人看到的光速为，火车上的人看到的光速也为，故AB正确；
地面上的人测得，火车上某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁后壁，说明在地面上人看来，闪光所走的路程是相等的，设光源到后壁的距离为 ，到前壁的距离为 ，汽车行驶时间为 ，以地面为参考系，则有 ，
可得
可知光源在火车的中点的偏向前的位置，故C错误，D正确。
本题选错误的，故选C。
5.【答案】
【解析】A.斜向上抛运动，在最高点速度方向水平，为初速度在水平方向的分量，不是零，故A错误；
B.同时沿 方向弹出的种子与沿 方向水平弹出的种子运动轨迹相交于 点，沿 方向弹出的种子用时长，二者不能相撞，故B错误；
C.无论初速度 方向如何，由动能定理，有
落地速度均为
故C正确；
D.位置越高的果实，弹射出的种子落地时间越长，但初速度方向未知，所以落地点离凤仙花的距离不一定越远，故D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】斜向上抛运动可以分解为竖直方向的竖直上抛运动，由图可知乙处发射的炮弹射高更高，时间更长，所以乙处的炮兵先发射炮弹，故A正确。
C.炮弹在最高点竖直速度为零，仍然具有水平速度，故C错误。
由上分析可知，乙处发射的炮弹在竖直方向的分速度大于甲处发射的炮弹，且由于乙处发射的炮弹在空中运动的时间长，运动的水平距离短，故乙炮弹在轨迹最高点的速度小于甲炮弹在轨迹最高点的速度，由于击中目标时甲的水平速度大，竖直速度小，所以两炮弹击中目标时速度方向不相同，故BD错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】解析：物块滑至斜面最低点的过程中，根据动能定理有 ，
物块至斜面底端的动能为，
在水平面上，根据动能定理有，
动能达到最大值前，其图像为过原点的倾斜直线，斜率为，动能达到最大后在水平面上运动，其图线的斜率为：，可知图线具有对称性，故A正确；
B.物块的重力势能，
可知物块图像为纵轴截距，斜率为的图线，当时，重力势能为保持不变，故B错误；
设点到斜面底端的距离为，物块释放点的高度为，物块从释放到停止运动的过程中，克服摩擦力做功 ，
可得，
根据能量守恒可知，
物块在该过程中机械能的减少量始终等于克服摩擦力所做的功，则，
其图像为纵轴截距为，斜率为的倾斜直线，而其图像为过原点，斜率为的倾斜直线，故CD错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】设球的初速度为，球的初速度为。
根据平抛运动可知，，
由对称性可知，球从点飞到点时间是球从点飞到点的运动时间的倍，则：
球从点飞到点的运动时间为：
球从点飞到点的运动时间为：
解得：：
设球落地一次的水平距离为，整个水平距离为，
球在水平方向有：
球在水平方向有：
由分运动的等时性可知：球从点飞到挡板点的时间与球从点飞到等高点的时间相等；由对称性可知球从点飞到最高点与由飞到等高点的时间相等，水平距离为，则
，
解得：，A正确。
9.【答案】
【解析】A.小球在最高点，当重力等于支持力时，速度为零，因此根据机械能守恒定律可知，小球可以返回点，故A正确
B.小球在点的重力势能是，小球的机械能守恒，以过直线的水平面为重力势能的参考平面，小球在点机械能为，则小球在点时的机械能也为，故 B错误
C.从到，由动能定理可得，又，可得，故C正确
D.重力做功的功率，是竖直方向的速度，可知小球在点时重力的瞬时功率为零，在点时重力与速度垂直，重力的瞬时功率也为零，因此重力的功率先增加后减少，故 D正确。
10.【答案】
【解析】A.设半球半径为 ，则轻杆长度 ，
可知任意时刻两球与半球球心的连线与轻杆的夹角均为，两球的速度、分别与两球所在位置的半径垂直，、的方向与轻杆的夹角均为，
同一时刻两球沿杆方向的分速度相等，即 ，
故同一时刻两球的速度大小 ，
由 ，可知同一时刻两球的向心加速度大小相等，A正确；
B.重力的功率 ，同一时刻两球速度方向与竖直向下方向的夹角不一定相等，故球重力的功率不一定等于球重力功率的 倍，B错误；
不计空气阻力，两球及轻杆组成的系统在运动过程中机械能守恒，设轻杆与水平方向的夹角为时球所在位置的半径与水平方向的夹角为，
此时系统的总动能 ，
整理可得 ，
可知当 时最大，此时两球的速度同时达到最大，根据几何关系可得 ，故D正确，C错误。
11.【答案】
【解析】A. 由图可知，两星球的重力加速度和半径之比都是，由得，则两星球的质量之比，A正确；
B. 由可得，故两星球密度相同，B错误；
C. 由可得，则两星球的第一宇宙速度大小之比，C错误；
D. 由可得，则两星球同步卫星的轨道半径之比，又因两星球的半径之比为，故同步卫星距星球表面的高度之比也为， D正确。
12.【答案】
【解析】A、物块沿固定斜面从顶端由静止下滑至底端，动能逐渐增大，图线Ⅱ反映的是物块动能的变化，故A错误；
B、图线Ⅰ反映的是物块重力势能的变化，由可知，
由图可知，斜面长度为，斜面倾角的正弦值为，故B正确；
C、根据动能定理可得：，，则图像的斜率表示合外力，得到合外力，代入数值解得：，故C正确；
D、在物块从顶端下滑时，动能为，重力势能为，最初机械能为，故物块损失的机械能为，故D错误。
13.【答案】一； ；
二 ；
【解析】一
在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时，通过控制
质量、角速度和半径中两个物理量不变，探究研究向心力的大小与另一物理量之间
的关系，主要用到了物理学中控制变量法。故选 C。
根据可知小球的角速度之比为
装置靠皮带传动，变速塔轮的线速度相同，根据
可得皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为故选B。
二
小钢球转动的角速度
根据并结合图像可得
已知小钢球球心与转轴的距离为，则小钢球的质量
14.【答案】；
；；重物下落过程中受到阻力作用；

【解析】 重物最好选择密度较大的铁块，受到的阻力较小，故A错误；
B.本题是以自由落体运动为例来验证机械能守恒定律的，故需要验证的方程是，因为比较的是、的大小关系，故可约去，不需要测量重物的质量，故B正确；
C.释放纸带前，重物应靠近打点计时器，必须保证计时器的两限位孔在同一竖直线上，然后先接通电源，后释放纸带，故C正确；
D.不能利用公式来求解瞬时速度，否则实验验证变成了理论推导，故D错误；
重力势能减少量，
利用匀变速直线运动的推论 ，
打下点时重物的动能为 ，
该过程中重物动能增加量，由于存在阻力作用，所以重力势能的减少量大于动能的增加量；
根据表达式，则有，而图线的斜率，得。
15.【答案】解：由平抛运动，可得
竖直方向：
解得：
小球在点的速度与水平方向夹角的正切值
小球从点进入区域Ⅰ后，恰好做直线运动所受合力与速度方向共线
解得：
小球从点进入区域Ⅰ后，恰好做直线运动
由，可得
又
解得：
将小球向右水平抛出：
在区域Ⅰ上方：
由可得：在区域Ⅰ运动的时间
水平位移
将小球向左水平抛出：
在区域Ⅰ，小球在点速度方向竖直向下．
水平位移
故点与点间的水平距离
16.【解析】根据开普勒第三定律
解得
火星探测器在轨道Ⅲ上，有
在火星表面有
联立解得
火星的平均密度为
17.【解析】小滑块从到做平抛运动，设运动时间为，则在竖直方向有
解得
则有
滑块刚进入圆弧轨道的点时的速度大小为
则在点时
解得
设滑块在点时的速度大小为 ，滑块由到点，根据动能定理
解得
滑块到达点时，设轨道对滑块的支持力为，根据牛顿第二定律得
解得
根据牛顿第三定律可知，滑块到达点时对轨道的压力大小为，方向竖直向下。
在水平轨道上，根据动能定律
解得

18.【解析】设绳断后小球飞行时间为，小球做平抛运动，竖直方向
水平方向
解得
小球落地时在竖直方向的分速度为，则
小球落地速度
所以。
小球在最低点，根据牛顿第二定律
解得轻绳对小球拉力大小
据牛顿第三定律得，轻绳能承受的最大拉力。
小球在最低点，根据牛顿第二定律
绳断后做平抛运动，竖直方向
水平方向
解得
由数学关系得，当时。
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