四川省成都市石室中学2023-2024学年高二物理上学期开学考试试题（Word版附解析）

成都石室中学2023-2024学年度上期高二2025届入学考试物理试卷试卷说明：试卷分为试题卷和答题卡两部分，试题卷由第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）组成，共6页；答题卡共4页。满分100分，考试时间90分钟。第I卷（选择题，共44分）。一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分；每小题只有一个选项符合题意。）1.有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　）A.如图甲，汽车通过凹形桥的最低点处于失重状态B.如图乙，小球固定在杆的一端，在竖直面内绕杆的另一端做圆周运动，小球的过最高点的速度至少等于C.如图丙，用相同材料做成的A、B两个物体放在匀速转动的水平转台上随转台一起做匀速圆周运动，，，转台转速缓慢加快时，物体A最先开始滑动D.如图丁，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对外轮缘会有挤压作用【答案】C【解析】【详解】A．汽车过凹桥最低点时，加速度的方向向上，处于超重状态，故A错误；B．小球在竖直面内绕杆的另一端做圆周运动，杆不仅提供拉力也可以提供支持力，所以小球的过最高点的速度只要大于零即可，故B错误；C．物体放在匀速转动的水平转台上随转台一起做圆周运动，摩擦力充当向心力，最大角速度对应最大静摩擦力：，即：所以A最先开始滑动，故C正确；D．火车转弯超过规定速度行驶时，重力和支持力的合力不够提供向心力，外轨对外轮缘会有向内侧的挤 压作用，故D错误。故选C。2.人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过绳子对静止于地面的重物各施加一个恒力F，方向都与竖直方向成θ角且保持不变，重物加速离开地面H后人停止施力，最后重物下落把地面砸深了h。已知重物的质量为M，下列说法正确的是（）A.整个过程重力对重物做功为零B.拉力对重物做功为2FHcosθC.重物刚落地时的动能为MgHD.地面对重物做的功为－2FHcosθ【答案】B【解析】【详解】A．整个过程重物的位移向下，则重力做正功，A错误；B．拉力做功为W=2FHcosθB正确；C．根据机械能守恒定律可知，若刚停止施力时重物的速度为v，则重物刚落地时的动能为C错误；D．整个过程中由动能定理2FHcosθ＋Mgh－W地=0即重物克服地面的冲击力做的功为W地=2FHcosθ＋MghD错误。故选B。3.一辆汽车由静止开始沿平直公路行驶，汽车所受牵引力F随时间t变化关系图线如图所示。若汽车的质量为1.2×103kg，阻力恒定，汽车发动机的最大功率恒定，则以下说法正确的是（　　） A.汽车发动机的最大功率为3×104WB.汽车匀加速运动阶段的加速度为1.25m/s2C.汽车先做匀加速运动，然后再做匀速直线运动D.汽车运动的最大速度是25m/s【答案】D【解析】【详解】ABC．前4s内，汽车牵引力不变，汽车做匀加速直线运动，有由图像知4s后汽车牵引力减小，则加速度减小，汽车做加速度减小的加速运动，直至牵引力等于阻力时，做匀速直线运动，此时有联立解得且在4s末汽车达到最大功率，则最大功率为故ABC错误；D．汽车的最大速度为故D正确。故选D。4.两个完全相同的木块A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一细线， 细线另一端系一小球C。现将C球拉起使细线水平伸直，并由静止释放C球，下面说法正确的是（　　）A.A、B、C系统动量守恒B.小球C到达左侧最高点时速度为零C.小球C到达右侧最高点时速度为零D.小球第一次运动到空间最低点时A、B开始分离【答案】D【解析】【详解】A．小球摆动过程，A、B、C系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒，但竖直方向动量不守恒，故A错误；D．小球C下摆过程中，在达到最低位置之前，悬线拉力的水平分量使A、B一起向右加速，小球摆过最低位置后，悬线拉力使A向右做减速运动，可知小球第一次运动到空间最低点时A、B开始分离，故D正确；BC．分离时，B具有向右的速度，则小球C与A组成的系统具有水平向左的动量；分离后，小球C与A组成的系统满足水平方向动量守恒，小球C到达左侧最高点时，小球C与A具有共同的速度，水平向左；小球C到达右侧最高点时，球C与A具有共同的速度，水平向左；故BC错误。故选D。5.如图，可视为质点小球位于半圆柱体左端点A的正上方某处，以初速度v0水平抛出，其运动轨迹恰好能与半圆柱体相切于B点。过B点的半圆柱体半径与水平方向的夹角为30°，则半圆柱体的半径为（不计空气阻力，重力加速度为g）（　　）A.B. C.D.【答案】C【解析】【详解】在B点由速度分解可知，竖直分速度大小为由平抛运动规律和圆周的几何条件可知解得所以ABD错误；C正确。故选C。6.“天问一号”于2020年7月23日成功发射，经过多次变轨，于2021年5月15日成功着陆火星，着陆后“祝融号”火星车成功传回遥测信号。已知“天问一号”在距火星表面高度为的圆形轨道上运行的周期为，火星的半径为，引力常量为，忽略火星自转的影响，则以下说法正确的是（　　）A.“天问一号”在地球上的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B.“天问一号”在着陆火星的过程中，引力势能增大，动能减少，机械能守恒C.火星的平均密度为D.火星的第一宇宙速度为【答案】D【解析】【分析】【详解】A．由于“天问一号”飞到火星位置时，已经脱离地球的束缚，但没有脱离太阳的束缚，因此在地球上的发射速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之间，A错误； B．“天问一号”在着陆火星的过程中，火星引力做正功，因此引力势能减少，动能增加，机械能守恒，B错误；C．由于①而可得火星的密度C错误；D．根据②①②联立解得火星的第一宇宙速度D正确。故选D。7.自1860年出现第一个以蒸汽推动的旋转木马后，如今在各个大小游乐场等地方皆有各式旋转木马，深受游客喜爱。木马上下运动的原理可以简化为如图所示的联动装置，连杆、可绕图中O、B、C三处的转轴转动，通过连杆在竖直面内的圆周运动，可以使与连杆连着的滑块A（木马）沿固定的竖直杆上下滑动。已知杆长为L，绕O点沿逆时针方向匀速转动的角速度为，当连杆与竖直方向夹角为时，杆与杆的夹角为，下列说法正确的是（　　） A.此时滑块A在竖直方向的速度大小为B.此时滑块A在竖直方向的速度大小为C.当时，滑块A的速度最大D.当时，滑块A的速度最小【答案】B【解析】【详解】AB．B点的瞬时速度大小将B点速度分解，得到沿杆的速度大小将滑块A的速度进行分解，沿杆的速度大小为如图所示，联立解得故A错误，B正确；CD．当时，滑块A的速度是0，为最小值；当时，角最大，滑块A的速度最大，故CD错误。故选B。 8.如图所示，A、两物体（均可看作质点）质量分别为、，用跨过定滑轮的细绳相连，置于固定斜面体的两个斜面上的相同高度外，处于静止状态，两段细线分别与相应的斜面平行。左右两边斜面的倾角分别为和（），不计摩擦。剪断细绳后，两物体同时开始都沿斜面滑到水平地面上，以水平地面为重力势能参考平面。下列说法正确的是（　　）A.剪断细绳后两物体将同时到达水平地面B.两物体各自到达斜面底端时重力的瞬时功率相同C.两物体着地时的机械能相同D.两物体着地时的动能可能相同【答案】B【解析】【详解】A．剪断细绳后物体沿斜面加速下滑，由牛顿第二定律可得由运动学公式可得联立解得由于斜面倾角不同，故到达水平地面的时间不同，故A错误；B．剪断细绳前由平衡条件可得 由机械能守恒定律可得解得故两物体到达斜面底端的速度大小相等，此时重力的功率分别为联立可得故B正确；C．初始位置，两物体均静止，动能相同，高度相同，但质量不同，故重力势能不同，即机械能不同，下滑过程均满足机械能守恒，故两物体着地时的机械能不相同，故C错误；D．两物体着地时速度大小相等，但质量不同，故动能不相同，故D错误。故选B。二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分；每小题给出的四个选项中有多个选项正确，全部选对得4分选对但不全得2分，有错选的得0分。）9.两球A、B在光滑水平面上沿同一直线，同一方向运动，mA=1kg，mB=2kg，vA=6m/s，vB=2m/s。当A追上B并发生碰撞后，两球A、B速度的可能值是（　　）A.vA′=5m/s，vB′=2.5m/sB.vA′=2m/s，vB′=4m/sC.vA′=1m/s，vB′=4.5m/sD.vA′=－4m/s，vB′=7m/s【答案】BC【解析】【详解】A．考虑实际运动情况，碰撞后两球同向运动，A球速度应不大于B球的速度，故A错误；B．两球碰撞过程，系统不受外力，故碰撞过程系统总动量应守恒，碰撞前，总动量为总动能碰撞后，总动量为 总动能则符合动量守恒和能量守恒，故B正确；C．碰撞后，总动量为则符合动量守恒定律，总动能则符合能量守恒定律。而且vA′＜vB′，符合实际的运动情况，故C正确；D．如果vA′=－4m/s，vB′=7m/s，则碰后总动量为系统动量守恒，碰后总动能为系统动能增加，不可能，故D错误。故选BC。10.一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线I、Ⅱ所示，重力加速度取10m/s2，则（　　） A物块下滑过程中机械能守恒B.物体质量为1kgC.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5D.当物块下滑2.0m时机械能损失了12J【答案】BC【解析】【详解】A．下滑5m的过程中，重力势能减少30J，动能增加10J，减小的重力势能并不等于增加的动能，所以机械能不守恒，A错误；B．在斜面顶端，重力势能，解得物块质量为B正确；C．由图中直线I可知，重力势能可以表示为由图中直线Ⅱ可知，动能可以表示为设斜面倾角为θ，则有，由功能关系有求得 C正确；D．物块下滑2.0m时，重力势能减少12J，动能增加4J，所以机械能损失了8J，D错误。故选BC。11.如图，长度为l的小车静止在光滑的水平面上，可视为质点的小物块放在小车的最左端。将一水平恒力F作用在小物块上，物块和小车之间的摩擦力大小为f。当小车运动的位移为s时，物块刚好滑到小车的最右端，下列判断正确的有（　　）A.此时物块的动能为（F-f）（s+l）B.这一过程中，物块对小车所做的功为f（s+l）C.这一过程中，物块和小车系统增加的机械能为FsD.这一过程中，物块和小车系统产生的内能为fl【答案】AD【解析】【详解】A．物块在整个过程水平方向受到水平恒力F和摩擦力f，相对地面的位移为，根据动能定理有解得故A正确；B．这一过程中，物块对小车所做的功即为摩擦力对小车所做的功，则物块对小车所做功为故B错误；CD．这一过程中，摩擦力对物块做功为摩擦力对系统做的总功为系统产生的内能等于系统克服摩擦力做的功，故系统产生的内能为 这一过程中，水平恒力F对物块做的功为恒力F对物块做的功转化为系统的机械能和系统产生的内能，则物块和小车系统增加的机械能为故C错误，D正确。故选AD。12.宇宙中两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统。设某双星系统A、B绕其连线上的某固定点O点做匀速圆周运动，如图所示。若A、B两星球到O点的距离之比为3∶1，则（　　）A.星球A与星球B所受引力大小之比1∶1B.星球A与星球B的线速度大小之比为1∶3C.星球A与星球B的质量之比为3∶1D.星球A与星球B的动能之比为3∶1【答案】AD【解析】【详解】A．星球A所受的引力与星球B所受的引力均为二者之间的万有引力，大小是相等的，故A正确；B．双星系统中，星球A与星球B转动的角速度相等，根据v＝ωr，则线速度大小之比为3∶1，故B错误；C．A、B两星球做匀速圆周运动的向心力由二者之间的万有引力提供，可得G＝mAω2rA＝mBω2rB则星球A与星球B的质量之比为mA∶mB＝rB∶rA＝1∶3故C错误；D．星球A与星球B的动能之比为 故D正确。故选AD。13.一列横波在某介质中沿x轴传播，如图甲所示为时的波形图，如图乙所示为处的质点L的振动图像，已知图甲中M、N两质点的平衡位置分别位于、，则下列说法正确的是（　　）A.该波应沿x轴负方向传播B.图甲中质点M的速度与加速度均为零C.在时刻，质点L与质点N的位移相同D.从时刻到时刻，质点M通过的路程为60cm【答案】AD【解析】【详解】A．由振动图象可知质点L在沿轴负方向运动，结合上下坡法可得该波沿轴负方向运动，故A正确；B．图甲中质点在最大位移处，速度为零，加速度最大，故B错误；C．再经过质点与质点分别位于波峰与波谷，位移一个正一个负，故位移不同，故C错误；D．从时刻到时刻，质点振动时间为质点通过的路程为故D正确。故选AD。第II卷（非选择题，共56分）三、实验题（本题共2小题，14题6分，15题8分，共计14分。）14.图1是“研究平抛物体运动”的实验装置，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。（1）以下实验过程的一些做法，其中合理的有________a.安装斜槽轨道，使其末端保持水平 b.每次小球释放的初始位置可以任意选择c.每次小球应从同一高度由静止释放d.为描出小球的运动轨迹描绘的点可以用折线连接（2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图2中y-x2图象能说明平抛小球的运动轨迹为抛物线的是_________（3）图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直坐标y1为5.0cm、y2为45.0cm，测得A、B两点水平距离Δx为40.0cm，则平抛小球的初速度v0为______m/s，若C点的竖直坐标y3为60.0cm，则小球在C点的速度为vC=______m/s（结果保留两位有效数字，g取10m/s2）。【答案】①.ac②.c③.2.0④.4.0【解析】【详解】（1）[1]a．斜槽末端水平，才能保证小球离开斜槽末端时速度为水平方向，a正确；bc．为保证小球多次运动是同一条轨迹，每次小球的释放点都应该相同，b错误，c正确；d．小球的运动轨迹是平滑曲线，故连线时不能用折线，d错误。故选ac。 （2）[2]平抛运动的水平位移与竖直位移分别满足的关系是联立可得可知y-x2图象是直线时，说明小球运动轨迹是抛物线。故选c。（3）[3][4]由竖直方向的分运动可知即水平初速度为C点的竖直分速度为由运动合成可知15.利用图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 （1）已知打点计时器所用电源的频率为f，重物的质量为m，当地的重加速度为g。实验中得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示，把打下的第一个点记作O，在纸带上测量四个连续的点A、B、C、D到O点的距离分别为hA、hB、hC、hD。则重物由O点运动到C点的过程中，计算重力势能减少量的表达式为ΔEp=_______，计算动能增加量的表达式为ΔEk=_______。（2）由实验数据得到的结果应当是重力势能的减少量_______动能的增加量（选填“大于”、“小于”或“等于”），原因是_______________。（3）小红利用公式计算重物的速度vc，由此计算重物增加的动能，然后计算此过程中重物减小的重力势能，则结果应当是_______（选填“>”、“<”或“=”）。【答案】①.mghc②.③.大于④.重物和纸带克服摩擦力和空气阻力做功，有一部分重力势能转化成了内能⑤.=【解析】【详解】（1）[1]重物由O点运动到C点的过程中，重力势能减小量为[2]在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，则有所以动能增加量为（2）[3][4]结果中，往往会出现重物的重力势能的减小量大于其动能增加量，出现这样结果的主要原因是重物与纸带克服空气与摩擦阻力做功，导致少部分重力势能转化为内能。 （3）[5]若利用公式计算重物的速度vc，则说明重物就是做自由落体运动，重物的机械能守恒，则重物增加的动能，而此过程中重物减小的重力势能，则有。四、计算题（本题共4小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位）。16.质量m=2kg的物体从高h=1.25m处自由下落，掉到沙面上后，经过0.1s停在了沙坑中，不考虑空气阻力作用，求：(1)物体在空中下落过程，重力的冲量；(2)物体陷入沙坑过程，沙对物体的平均作用力的大小。【答案】(1)；(2)120N【解析】【详解】(1)根据物体在空中下落的时间根据冲量的定义得出，物体在空中下落过程，重力的冲量(2)在整个过程中，根据动量定理又可得阻力大小17.如图所示，一质量m1＝0.45kg的平板小车静止在光滑的水平轨道上．车顶右端放一质量m2＝0.5kg的小物块，小物块可视为质点，小物块与车的动摩擦因数μ=0.5，现有一质量m0＝0.05kg的子弹以水平速度v0＝100m/s射中小车左端，并留在车中，子弹与车相互作用时间很短．(g取10m/s2)求： (1)子弹刚刚射入小车时，小车的速度大小．(2)要使小物块不脱离小车，小车至少有的长度．【答案】(1)10m/s；(2)5m【解析】【详解】(1)子弹进入小车的过程中，子弹与小车组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得解得(2)三物体组成的系统动量守恒，当小物块与车共速时由动量守恒定律和动能守恒定律：得18.如图所示，光滑的四分之一圆弧轨道竖直放置，底端与水平传送带的右端相切，一质量为mA=3kg的小物块A从圆弧轨道最高点由静止释放，到最低点时与另一质量为mB=1kg小物块B发生正碰（碰撞时间极短），碰后A、B结合为整体C沿传送带运动，已知圆弧轨道的半径为R=0.8m，传送带的长度为L=2m，传送带以速度为v=1m/s逆时针匀速转动，A、B、C均可视为质点，C与传送带间的动摩擦因数为μ=0.4，重力加速度g取10m/s2，求：(1)碰撞前瞬间小物块A速度的大小；(2)C从传送带右端运动到左端所需要的时间；(3)C从传送带右端运动到左端合力对它的冲量。【答案】(1)；(2)；(3)，方向向左【解析】 【详解】(1)小物块A从圆弧轨道最高点下滑过程中，根据动能定理得代数得(2)设向左为正方向，物体A、B碰撞前后，根据动量守恒得代数得传送带以速度为v=1m/s逆时针匀速转动，则整体C受到向右的摩擦力，做减速运动，根据牛顿第二定律得代数得加速度为当整体C与传送带共速时，整体C的位移为运动时间为之后整体C做匀速运动，位移为运动时间为则整体C从传送带右端运动到左端所需要的时间为(3)根据动量定理可知，整体C从传送带右端运动到左端合力对它的冲量等于动量变化量，则 因此合力对它的冲量大小为，方向向左。19.如图所示，水平轨道左端固定一轻弹簧，弹簧右端可自由伸长到O点，水平轨道右端与一光滑竖直半圆轨道相连，半圆轨道半径R=0.5m，半圆轨道最低点为C，最高点为D。在水平轨道最右端放置小物块N，将小物块A靠在弹簧上并压缩到P点，由静止释放，之后与N发生弹性正碰，碰后N恰能通过圆轨道最高点D。已知两物块与水平轨道间的动摩擦因数均为μ=0.5，A的质量为m=2kg，N的质量为M=4kg，物块A、N可视为质点，OP=0.5m，OC=1.5m，重力加速度g=10m/s2。求：（1）N刚进入半圆轨道时对轨道的压力；（2）将弹簧压缩到P点时弹簧具有的弹性势能；（3）若将A与弹簧拴接，将物块N靠在A上，压缩弹簧到P点后由静止释放，求N最终停在什么位置？【答案】（1）240N，方向竖直向下；（2）76.25J；（3）停在点左侧处【解析】【详解】（1）由题意知，物块N在点时设物块N碰后速度为，由点到点过程机械能守恒物块N在点时受到轨道的支持力为，根据牛顿第二定律得联立解得根据牛顿第三定律，刚进入半圆轨道时对轨道的压力大小为，方向竖直向下。（2）设物块A与N碰前速度为，碰后速度为，碰撞过程动量守恒 碰撞过程机械能守恒，则由功能关系得弹簧压缩到点时的弹性势能联立解得（3）物块A和N在点分离，设分离时物块A和N的速度为，则分离后物块到达点时速度为，由功能关系得假设物块沿圆周上滑不超过圆周处解得故物块不能到达圆周最高点，将沿圆轨道滑回。设向左滑回的距离为x，由动能定理得解得