2023-2024学年河南省创新发展联盟高二（上）第一次联考物理试卷（含解析）

2023-2024学年河南省创新发展联盟高二（上）第一次联考物理试卷

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1.一小河宽为200m,水流速度为3m/s,当船头的指向与上游河岸的夹角为53。时，船可以垂直到达正对岸,

已知s出53。=0.8,下列说法正确的是（）

A.船到达对岸所需的最短时间为50s

B.船以最短时间过河将在下游100m处到达对岸

C.船垂直到达正对岸时实际的速度是4m/s

D.船垂直到达正对岸所用的时间为40s

2.一只虫子在竖直面内沿一圆弧形树枝从上向下滑动的过程如图所示,虫子沿着树枝滑落的运J

动可近似看作匀速率运动，关于虫子从B点运动到圆弧最低点的过程，下列说法正确的是（）

A.因为虫子做的是匀速率运动，所以虫子处于平衡状态，其所受的合外力为零

B.由于虫子做匀速圆周运动，因此合外力方向指向圆心

C.虫子下滑过程中，树枝对虫子的作用力等于虫子所受的重力

D.虫子下滑过程中重力的功率不变

3.如图所示，长为L的轻杆一端用钱链固定，另一端固定一个小球将小球放置在倾

角为60。的斜面体上，由静止释放，某时刻轻杆与水平方向的夹角为30。，轻杆转动

的角速度为3,则此时斜面体的速度大小为（）

A.a）LB.C.a）LD.

4.明代出版的优工开物》中记录了祖先的劳动智慧，图为“牛转翻车”，它利用畜力转动不同半径齿轮

来改变水车的转速，从而将水运送到高处。祖先的智慧在今天也得到了继承和发扬。我国自主研发的齿轮

传动系统，打破了国外垄断，使中国高铁持续运行速度达到350km/九，中国高铁成为中国制造的一张“金

名片”。图中4、B是两个齿轮的边缘点，齿轮的半径之比玷=2：1,在齿轮转动过程中（）

B

牛转翻车现代缶轮

A.A、B的周期之比为1：2B.4、B的角速度之比为1：2

C.A、B的线速度大小之比为2：1D.4、B的向心加速度大小之比为4：1

5.若地球为密度均匀的球体，其半径为R,今以地心为坐标原点，则各处重力加速度大小g与位置r的关系图

6.如图所示，处于真空中的正方体存在着电荷量为+q或-q的点电荷，点电荷位置图中已标明，则a、b两点

电场强度和电势均相同的图是（）

7.如图所示，一农用水泵由两根粗细不同的管组成，出水口离地面的高度为九，其出

水管是水平的，已知细管内径为d,粗管内径为2d,水平射程为s,水的密度为p,

重力加速度大小为g,不考虑空气阻力的影响，下列说法正确的是（）

A.若水流不散开，则观察到空中的水柱越来越粗

B.粗、细管中水流的速度之比为1：2

C.空中水的质量为:7rpsd?

D.水落地的速度为Jg+25/1

二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）

8.一个带正电的验电器如图所示，当一个金属球4接触验电器上的金属球B时，验电

器中金属箔片的张角减小，则（）

A.金属球4一定带正电

B.金属球4可能不带电

C.金属球4可能带负电

D.金属球A一定带负电

9.2021年5月15日，中国的火星探测器“天问一号”成功在火星表面着陆，图为其运行的轨道示意图，它由

椭圆轨道1、椭圆轨道2、圆轨道3、最终经过轨道4落在火星表面附近，最后启动主发动机进行反冲，稳稳

地落在火星表面，P点是它们的内切点，关于探测器的上述运动过程，下列说法正确的是（）

A.探测器从轨道2到轨道3需要向前喷气减速

B.探测器在轨道2和轨道1的P点加速度大小相等

C.火星的球心与椭圆的中心重合

D.探测器在轨道4上降落火星表面的过程中机械能不变

10.如图所示，光滑水平面上质量均为23的小球用-长为2机的轻质细绳连接，开始时绳子伸

直，小球处于静止状态，现对绳子中点施加一大小恒为4N、方向垂直于绳的拉力，经过ts两

球即将发生碰撞，下列说法正确的是（）

A.此过程中绳上的拉力一直减小

B.碰撞前瞬间两球的加速度为2m/s2

C.拉力做的功为2t2+4(/)

D.碰前瞬间两球的速度大小均为Vt+2m/s

三、实验题(本大题共2小题，共15.0分)

11.验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示，打点计时器所用的交流电周期为T,当地的重力加速度大

小为

(1)下列操作对减小实验误差有利的是。

4精确测量出重锤的质量

8.使两限位孔在同一竖直线上

C先释放纸带，后接通电源

(2)图乙为实验中得到的一段点迹清晰的纸带，4、B、C、D为连续打的四个点，用刻度尺测出4点到B、C、

。各点间的距离分别为Si、S2、S3,则纸带的(选填“左”或“右”)端与重锤相连。某同学要验证从

B点到C点过程中重锤的机械能是否守恒，则只需验证表达式______是否成立(用以上给出的物理量符号表

示)。

12.某实验小组发现一件图1所示的金属线，为了研究金属线的材质，他们进行了如下操作:

（1）他们从金属线中抽取一根细金属丝，截取其中的一部分，拉直后用游标卡尺测金属丝的长度，如图2所

示,则金属丝长L=cm.

（2）用游标卡尺测金属丝的直径，如图3所示，则金属丝的直径d=mm.

（3）可用的实验器材如下：

①电流表®（量程。〜0.64内阻约0.5。）

②电压表①（量程。〜3U，内阻约10k。）

③定值电阻Ro（阻值等于50）

④滑动变阻器％（0~100,额定电流2A）

⑤滑动变阻器/?2（。〜2000,额定电流0.54）

⑥电源（电动势为4.5V,内阻不计）

他们利用上述器材设计了图4的实验电路，为实验调整方便，滑动变阻器应选择（填“R】”或"RJ）.

（4）该小组在实验中得到七组电压表示数U和电流表示数/的数据如下：

1234567

电压u（y）0.510.962.052.312.632.95

电流/（4）0.0800.1500.3200.3600.4100.460

其中，第3组实验数据如图5所示，请将电表的读数填入表格中.

1^6

（5）请在图6的表格中描绘出/-U图线.

（6）由图6的图线可知金属丝的电阻咒=。（保留两位有效数字）

（7）由上述数据可以计算出金属丝的电阻率p=0-机（保留两位有效数字）

四、简答题(本大题共3小题，共39.0分)

13.在水平地面斜上抛一小石头，其速度大小。=5m/s,方向与竖直方向成。=37。，不计空气阻力，取重

力加速度大小g=10m/s2,sin370=0.6,求：

(1)小石头到达的最大高度h；

(2)小石头到达的最远水平距离x。

14.如图所示，固定光滑绝缘的直杆上套有一个质量为m、带电量为+q的小球和两根

原长均为L的轻弹簧，两根轻弹簧的一端与小球绝缘相连，另一端分别固定在杆上相距Q/1

为2L的4、B两点，空间存在方向竖直向下的匀强电场。已知直杆与水平面的夹角为仇氏阴

两弹簧的劲度系数均为誓"小球在距B点等的P点处于静止状态，Q点距4畔，必.:八

小球在Q点由静止释放，重力加速度为g。求：

(1)电场强度大小为多少；

(2)若小球从Q点由静止下滑，动能最大值为多少。

15.如图所示，水平传送带以v=3m/s的速度逆时针转动，两个转轴间的距离L=4mo竖直光滑圆弧轨道CO

所对的圆心角0=37。，圆弧半径r=0.5m,轨道末端。点切线水平，且紧贴倾斜转盘上表面最高点，转盘

沿逆时针方向绕轴匀速转动，其转轴倾斜且与水平面的夹角0=53。，质量rn=的小物块与传送带间的

动摩擦因数a=0.4,物块以为=5m/s的速度向右滑上传送带左端，物块向右运动一段时间后反向，最终从

传送带左端水平抛出，恰好沿C点的切线方向滑入C。轨道，再水平滑落到转盘上表面最高点。，物块落到转

盘上时的速度恰好与落点处转盘的线速度相等，物块立即无相对滑动地随盘转动，s讥37。=0.6,取重力加

速度大小g=10m/s2,物块所受最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

(1)求物块从传送带上抛出的速度

(2)求传送带的上表面到转盘最高点的竖直高度”；(计算结果保留两位有效数字)

(3)若要物块随转盘转动时恰好无相对滑动，且物块与转盘间的动摩擦因数〃'=1,求转盘半径R。

R

答案和解析

1.【答案】c

【解析】解：4当船能够达到正对岸时，则船在沿河流方向的速度为零，根据几何关系得船在静水中的速度

为"船=；^=Am/s=5m/s

船头垂直河岸过河时的最短时间为、也=—=—s=40s,故A错误；

"船’

8船以最短时间过河的时间为40s,船沿下游移动％=1^^=3x40771=120M,故8错误；

C.船垂直到达正对岸时实际的速度是u=v^tan53°=3x^m/s=4m/s,故C正确；

D船垂直到达正对岸的时间为t=&==50s,故。错误。

故选：Co

当船能够达到正对岸时，则船在沿河流方向的速度为零，根据几何关系得出船速的大小；当船头垂直于河

岸时，船的渡河时间最短，根据运动学公式得出最短的时间；根据速度的合成和分解问题计算出船的实际

航速，并结合运动学公式得出船的渡河时间。

本题主要考查了运动的合成和分解的问题，理解矢量合成和分解的特点，结合运动的独立性和运动学公式

即可完成分析。

2.【答案】B

【解析】解：4虫子在竖直平面上做匀速圆周运动，虫子所受的合外力充当向心力，其所受的合外力不为

零，虫子处于非平衡状态，故A错误；

8、虫子做匀速圆周运动，其所受合外力方向指向圆心，故8正确；

C、虫子下滑过程中，受到树枝对虫子的支持力、摩擦力作用，假设树枝对虫子的作用力等于虫子所受的重

力，则虫子所受合外力为零，不能做匀速圆周运动，故假设不成立，故C错误；

。、结合下图，可得虫子下滑过程中、重力的功率为：PG=mgvL-mgvcosd,下滑过程中，。增大，cos。减

小，则PG减小，故。错误。

故选：B。

4虫子在竖直平面上做匀速圆周运动，根据虫子做匀速圆周运动的受力特点，判断虫子是否处于平衡状态、

所受的合外力是否为零。

B、根据虫子做匀速圆周运动的受力特点，判断虫子合外力方向。

C、对虫子受力分析，根据虫子做匀速圆周运动的受力特点，判断树枝对虫子的作用力是否等于虫子所受的

重力。

。、虫子下滑过程中，根据重力的功率公式，结合速度方向与竖直方向夹角的变化情况，可判断虫子下滑过

程中重力的功率变化情况。

解答本题，耍深刻理解物体做匀速圆周运动的受力特点，掌握重力功率的计算方法。注意，本题与动态平

衡不同。

3.【答案】C

【解析】解：小球绕较链的固定点做圆周运动，其角速度为3,小球的线速度大小：v=a)L

小球的线速度可分解为水平向右与沿斜面向下的分速度，如图所示

轻杆与水平方向的夹角为30。时，由几何关系可得，小球水平方向的分速度大小：v1=v=a)L,

斜面体的速度大小与小球水平分速度大小相等，斜面体的速度大小。斜赧=3心故C正确，ABZ)错误。

故选:Co

小球绕较链的固定点做圆周运动，可以分解为水平向右与竖直向下的运动，求出小球的速度与水平分速度，

然后分析答题。

本题考查了速度的合力与分解，根据题意对小球速度进行正确分解、应用线速度与角速度的关系公式即可

解题.

4.【答案】B

【解析】解：AC,由于4、B是同缘转动，则两点的线速度大小相等，且年=2：1,

根据7=药可知，4、B的周期之比为2：1,故AC错误；

V

B、根据3=系可知，A、B的角速度之比为1：2,故B正确；

D、根据a=3"可知，4、8的向心加速度大小之比为1：2,故。错误。

故选：B。

齿轮传动过程中，边缘点的线速度大小相等，结合公式"=37•求解角速度之比，由公式7=药求解周期之

V

比；由向心加速度公式a=3U列式求解。

本题以明代出版的沃工开物》为背景，考查了传动问题在实际问题中的应用，解决此题的关键是明确同

缘传动和同轴传动的特点，灵活应用向心加速度公式。

5.【答案】D

【解析】解：根据万有引力与重力的关系，在地球外部：G罢

可得在地球外部重力加速度为：g=即在地面以上，

在地球内部：Ggp=mg

由地球的质量均匀分布特点可知：M'=lnpr3

GM'GM42GM

可得在地球内部重力加速度为：5=-=72XWX3ffr=^r<Xr>即在地球内部，gsr。故ABC错

误，。错误。

故选：D。

根据万有引力等于重力得出r〉R时，g与r的关系，当r<R,抓住质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有

引力为零，结合在R-r的深度，受到地球的万有引力即为半径等于r的球体在其表面产生的万有引力，得出

g与7■的关系，从而确定正确的图线。

抓住在地球表面重力和万有引力相等，在矿井底部，地球的重力和万有引力相等，要注意在地球内部所谓

的地球的质量不是整个地球的质量而是半径为r的球体的质量。

6.【答案】D

【解析】解：4、根据点电荷的电场强度公式E=k*可得各个点电荷在正方体的顶点的电场场强大小，可

计算得a、b两点电场强度大小相等，根据正电荷的受力判断场强的方向相反，故A错误。

B、根据点电荷的电场强度公式E=k^,可求得各个点电荷在a、b两点的电场场强大小，再根据矢量的

合成，可得a、匕两点的电场场强大小不等，故8不错。

C、根据点电荷的电场强度公式E=k^,得a、b两点的电场场强大小相等，再根据矢量合成，求出合场强

相等，再根据正电荷的受力判断场强的方向不同。故C错误。

。、根据点电荷的电场强度公式E=k3可得各个点电荷在a、匕两点的电场场强大小相等，再根据矢量合成，

求出合场强相等，再根据正电荷的受力判断场强的方向相同。

再根据U=02「U=Ed得，e2-%=Ed可判断a、b两电势相等。故。正确。

故选：0。

根据点电荷的电场强度公式E=k条可得各个点电荷在正方体的顶点的电场场强大小，再根据矢量合成，求

出合场强，再根据正电荷的受力判断场强的方向.有（/=%-%,U=Ed得,%=Ed可判断电势高

低

考查了点电荷的电场强度公式E=k*,矢量的合成，电势差与电势的关系，电势差与电场强的关系.

7.【答案】C

【解析】解：力、水的流量为定值，因为水流离开管口后，速度越来越大，由。=S%可知越往下S越小，故

A错误；

B、粗、细管的半径之比2：1,故横截面积之比4：1,由Q=S%可知粗、细管中水流的速度之比%：v2=S2：

Si=1：4,故B错误；

C、在空中的水的质量为m=Qpt=S120Pt=jzrpsd?,故C正确；

。、根据平抛运动规律，落地速度丁=J诏+2gh，v=J祟+2gh，故。错误。

故选：Co

喷泉喷水，水的流量为定值，单位时间内喷出来的体积固定，可求出粗、细管中水流的速度之比；水做平

抛运动，根据平抛运动规律即可求解水落地时的速度。

本题考查平抛运动，难点在于水的流量为定值，以此为突破口，就容易得多了。

8.【答案】BC

【解析】【分析】

验电器是利用同种电荷相互排斥的原理制成的，其金属箔片的张角减小，说明其带的电荷量减少，由此入

手来解决此题。

【解答】

验电器原来带正电，若不带电的绝缘金属球4接触验电器的金属小球B,4也会带上部分正电荷，验电器上

所带的电量减少，验电器金属箔的张角减小。

力带负电也可以使验电器所带电荷量减少，金属箔的张角减小，故AO错误，BC正确。

故选BC。

9.【答案】AB

【解析】解：小探测器由高轨道进入低轨道做近心运动，需要向前喷气减速，故A正确；

8、根据牛顿第二定律得：G矍=ma,得。=器，可知在同一点，探测器的加速度大小相等，故B正确；

C、根据开普勒第一定律可知，火星的球心在椭圆的焦点上，故C错误；

。、探测器在降落火星表面的过程中，需要向前喷气减速，机械能减小，故。错误。

故选：AB.

探测器由高轨道进入低轨道，需要减速；根据牛顿第二定律分析加速度关系；结合开普勒第一定律分析火

星的球心与椭圆的中心关系；探测器在轨道4上降落火星表面的过程中机械能要减小。

解决本题的关键要理解变轨原理，知道探测器要做近心运动，必须向前喷气减速。

10.【答案】AC

【解析】解：4、对节点(绳子中点)受力分析可知，F为恒力，两段绳子夹角变小，则绳子张力一直减小，

故A正确；

B、碰前瞬间，绳子张力7=2F=3X4N=2N,由牛顿第二定律有：T=ma,解得碰撞前瞬间两球的加

速度为：a=lm/s2,故8错误；

C、小球在沿力尸的方向做匀加速运动的加速度为lm/s2,则ts内沿力尸方向的位移X=之研2=与小，拉力做

的功为W=F(x+0.5L)=2t2+4(/),故C正确；

。、由动能定理得：W=2x|mv2,解得：v=V(t2+2)m/s，故。错误。

故选：AC.

对节点受力分析，根据两段绳子夹角变化分析绳子张力的变化；碰撞前瞬间，根据牛顿第二定律求两球的

加速度大小；小球在沿力方向做匀加速运动，根据位移一时间公式求位移与时间的关系，再求拉力做的功

与时间的关系；根据动能定理求碰前瞬间两球的速度大小。

解答本题时，要知道轻绳的节点质量不计，合力为零，根据合力与分力的关系确定绳子张力的变化情况。

采用运动的分解法分析小球在沿力尸方向的运动情况。

11.【答案】B左g(S2_Si)=口3一〈)--4

【解析】解：(1)4、验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要测量重锤的

质量，故A错误；

以安装打点计时器时要注意让上、下限位孔在同一竖直线上，以减小实验误差，故A正确；

C、应先接通电源后释放纸带，能在纸带上得到更多的点，有利于数据处理减小误差.故C错误；故C错

误；

(2)重锤做自由落体运动，重锤的速度越来越大，在相等时间内的位移逐渐增大，纸带上相邻两点间距离逐

渐增大，由图示纸带可知，纸带的左端与与重锤相连；

本实验需要验证的是重力势能的减小量和动能的增加量是否相等.

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B点和C点时小车的瞬

时速度大小.故如=缥=条九=署=阳江

动能的增加量为4Ek=

从B点到C点过程中，重锤的重力势能减少量4Ep=mghBC=mg(s2-sj

要验证从B点到C点过程中重锤的机械能是否守恒，则验证的表达式为=密

整理可得：g⑸一力)=早兴一费

故答案为：(1)B；(2)左，gG-Si)=⑸学1)_会

(1)根据该实验原理，掌握操作步骤和数据处理以及注意事项即可分析；

(2)重锤做自由落体运动，在相等时间内的位移逐渐增大，纸带上相邻两点间距离逐渐增大，分析图示纸带

答题；

根据匀变速直线运动的推论求出打B点和C点时重锤的速度，根据重力势能与动能的计算公式求出重力势能

的减少量与动能的增加量；

本题考查了验证机械能守恒定律实验，理解实验原理是解题的前提，应用匀变速直线运动的推论、动能与

重力势能的计算公式即可解题。

12.【答案】10.7500.397%6.47.4X10-5

(3)因所测金属丝电阻较小，且定值电阻也较小，由于滑动变阻器选用分压式，因此只有选取电阻阻值较小

的滑动变阻器，滑动时才能有明显的电阻变化，故选治；

(4)电压表量程为3V,由图示电压表可知，其分度值为0.1M,示数为1.55V；

电流表量程为0.64其分度值为0.024示数为0.244；

(5)根据坐标系内描出的点作出图象，如图所示：

(6)根据作出图象的斜率表示电阻，则有：/?、=瑞*0=6.40,

(7)根据电阻定律得：R=p/,其中S=%d2,

解得：p==6.4X3.14X(O.397X1『)2=74x1Q-5n.m.

4L4X10.750X10-3

故答案为：(1)10.750；(2)0.397；(3)&；

(4)1.55,0.24；

(5)如上图所示；

(6)6.4；(7)7.4x10-5.

(1)游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读；

(2)掌握螺旋测微器和游标卡尺的读数方法，螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在

读可动刻度读数时需估读；

(3)滑动变阻器采用分压式接法，被测电阻较小时，滑动变阻器需要选择小量程电阻；

(4)依据电表量程，确定电表的分度值，从而读出示数；

(5)根据坐标系内描出的点作出图象；

(6)根据图象的斜率求出电阻；

(7)根据电阻定律分析答题.

本题考查了螺旋测微器与游标卡尺、电压表与电流表读数、掌握金属丝电阻率表达式、选择电路等问题，

是实验的常考问题，一定要掌握；对电表读数时，要先确定其量程与分度值，然后根据指针位置读数，读

数时视线要与刻度线垂直，并注意有效数字的保留.

13.【答案】解：(1)小石头做斜抛运动，把速度沿着竖直方向和水平方向分解，如下图所示：

竖直方向的分速度：Vy=VCOS0

又知的=2gh

代入数据可得：h=0.8m

(2)设小石头在空中运动的总时间为3根据竖直上抛的对称性可知：£=等

水平分速度：vx=vsin9

水平方向到达的最远距离：x=vxt

代入数据可得：x=2.4m

答：(1)小石头到达的最大高度/i为0.8m；

(2)小石头到达的最远水平距离x为2.4巾。

【解析】(1)把小石头的速度分解，可得竖直方向速度大小，根据竖直方向速度与高度的关系列式，两式联

立可得高度；

(2)利用竖直上抛的对称性可得小石头运动时间，由x=&t可得小石头到达的最远水平距离。

本题考查了斜抛运动，解题的关键是把小石头的速度分解，小石头在水平方向做匀速直线运动，竖直方向

做竖直上抛运动。

14.【答案】解：(1)根据题意可知，小球在距B点的P点处于静止状态，小球受到两根弹簧的弹力的合力

大小为

F=2k-Ax=2x4强：1n8x(L—=^mgsind

对小球由共点力平衡可得：(mg+qE)sin9=F

解得：6=鬻

(2)小球从Q点由静止下滑时，运动到P点时受力平衡，加速度为0,速度最大，动能最大，从Q到P