河北省邯郸市2024-2025学年高二上学期开学考试物理试卷（解析版）

2024年河北邯郸暑假新高二物理开学考试注意事项：1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2.请将答案正确填写在答题卡上一、单选题（共32分，每题4分）1.一同学将质量为的物体（视为质点）从离地面高处以大小为的初速度水平抛出，不计空气阻力，取重力加速度大小。物体下落到距离地面高处时，重力的瞬时功率为（）A B. C. D.【答案】D【解析】【详解】由题意可知，物体做平抛运动，物体下落的高度为由速度位移关系公式可得，物体下落5m时竖直方向的分速度为则有重力的瞬时功率为故选D。2.一颗在低圆轨道上运行的卫星，轨道平面与赤道平面的夹角为30°，卫星运行到某一位置时恰好能观测到南极点或北极点，已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。则该卫星运行的周期为（）A. B.C. D.【答案】D【解析】【详解】设该卫星的轨道半径为，根据题意结合几何关系可得可得根据万有引力提供向心力可得在地球表面有联立解得该卫星运行的周期为故选D。3.真空中，两个半径为r的金属球，其球心相距3r，现使两球带上等量的电荷量Q，静电力常量为k，关于两球之间的静电力说法正确的是（）A.若两金属球带同种电荷，两金属球间的静电力为斥力，大小为B.若两金属球带同种电荷，两金属球间的静电力为引力，大小大于C.若两金属球带异种电荷，两金属球间的静电力为引力，大小大于D.若两金属球带异种电荷，两金属球间的静电力为引力，大小小于【答案】C【解析】【详解】AB．根据同种电荷相互排斥可知若两金属球带同种电荷，两金属球间的静电力为斥力，由于同种电荷相互排斥，所带电量集中在两球的外侧，两球上电荷间的平均距离大于3r，则根据库仑定律可知两球间的静电力满足故AB错误；CD．根据异种电荷相互排斥可知若两金属球带异种电荷，两金属球间的静电力为引力，由于异种电荷相互吸引，所带电量集中在两球的内侧，两球上电荷间的平均距离小于3r，则根据库仑定律可知两球间的静电力满足故C正确，D错误。故选C。4.操场上两同学练习排球，在空中同一水平直线上A、B两点处分别把相同的1、2两球同时击出，球1做平抛运动，球2做斜抛运动，两球的运动轨迹在同一竖直平面内，如图所示，轨迹交于P点，P是A、B连线的中垂线上一点，球1的初速度为，球2的初速度为，不考虑排球的旋转，不计空气阻力，两球从抛出至到达P点的过程中（）A.两球在P点相遇 B.球2在最高点的速度等于C.球1速度变化得比球2更快 D.球1速度的变化量小于球2速度的变化量【答案】D【解析】【详解】A．两球在竖直方向上到P点高度一样设为h。球1做平抛运动，竖直方向上自由落体高度为h。而球2竖直方向上，先上抛后自由下落，自由下落的高度大于h，根据格式可知，光球2下落的时间都大于球1运动的时间，所以两球在P点不相遇。故A错误；B．球2在最高点的速度为水平方向上匀速的速度。由于两球水平位移一样，球2运动时间长，根据公式可知，球2水平方向上速度小，即球2在最高点的速度小于。故B错误；C．由于两球的加速度均为重力加速度，所以单位时间内球1速度的变化等于球2速度的变化，故C错误；D．球2运动时间长，根据公式可知，球1速度的变化量小于球2速度的变化量，故D正确。故选D。5.如图所示，直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与理想二极管（正向电阻为0，反向电阻为）连接，电源负极接地，开始时电容器不带电，闭合开关S，稳定后，一带电油滴恰能静止在电容器中P点。在开关S保持接通的状态下，下列说法正确的是（）A.当滑动变阻器的滑片向上滑动时，带电油滴会向下运动B.当电容器的上极板向上移动时，带电油滴会向下运动C.当电容器的下极板向下移动时，P点的电势不变D.当电容器的下极板向左移动时，P点的电势会升高【答案】D【解析】【分析】【详解】A．当滑动变阻器的滑片向上滑动时，变阻器有效阻值增大，R的电压增大，则电容器板间电压增大，场强增大，油滴所受的电场力增大，所以带电油滴会向上运动，选项A错误；B．当电容器的上极板向上移动时，由电容的决定式知电容减小，而电容器的电压不变，由知Q要减小，电容器要放电，由于二极管的单向导电性，所以电容器不能放电，则电容器的带电量不变，根据推论可知电容器板间场强不变，油滴所受的电场力不变，所以带电油滴仍静止不动，选项B错误；C．当电容器的下极板向下移动时，电容器所带的电量Q不变，由知电容器板间场强不变，由U=Ed知P与下极板间的电势差变大，P点的电势会升高，选项C错误；D．当电容器的下极板向左移动时，根据知电容器的电容减小，由知Q要减小，电容器要放电，由于二极管的单向导电性，所以电容器不能放电，则电容器的带电量不变，那么只能是极板间U增大，由知电容器板间场强变大，则P与下极板间的电势差变大，P点的电势升高，选项D正确。故选D。6.内壁光滑、由绝缘材料制成的半径R=m的圆轨道固定在倾角为θ=45°的斜面上，与斜面的切点是A，直径AB垂直于斜面，直径MN在竖直方向上，它们处在水平方向的匀强电场中。质量为m，电荷量为q的小球（可视为点电荷）刚好能静止于圆轨道内的A点，现对在A点的该小球施加一沿圆轨道切线方向的速度，使其恰能绕圆轨道完成圆周运动。g取10m/s2，下列对该小球运动的分析，正确的是（）A.小球可能带负电B.小球运动到N点时动能最大C.小球运动到M点时对轨道的压力为0D.小球初速度大小为10m/s【答案】D【解析】【详解】A．小球受向下的重力，圆轨道垂直AB的支持力，要使小球处于静止状态，电场力应水平向左，与场强方向相同，故小球只能带正电，A错误；BC．由A的解析可知，小球受到重力、电场力的合力（等效重力）垂直斜面向下，故A点可看成等效最低点，B点为等效最高点，小球在A点时动能最大，由于其恰能绕圆轨道完成圆周运动，故在B点恰好由等效重力作为向心力，轨道对小球的压力为零，即小球运动到B点时对轨道的压力为0，BC错误；D．在等效最高点B由牛顿第二定律可得从A到B过程，据动能定理可得联立解得小球初速度大小为D正确。故选D。7.如图所示，A、B、C为匀强电场内的三个点，电场的方向与三点所在平面平行。连接A、B、C三点构成一顶角为的等腰三角形，AB边和AC边的长度均为2.0m。将一电子从A点移到B点过程中，电子克服电场力做功为W1=1.0eV；从A点移到C点过程中，电场力对电子做功为W2=3.0eV。D、G、F分别为线段BC的四等分点。则电场强度大小为（）A.1V/m B.V/m C.V/m D.V/m【答案】D【解析】【分析】【详解】将电子从B点移到C点过程中，电场力做功为W3=W1+W2=4.0eV因为D、G、F分别为线段BC的四等分点，所以电子从D点移到C点过程中，电场力做功为3.0eV，则A点与D点为等势点，直线AD为等势线，根据电场线与等势线的关系，电场线与AD垂直，如图根据可得根据几何关系得，根据电场强度与电势差的关系得故选D。8.如图所示，水平面上放置着半径为R、圆心角为60°的圆弧轨道，一可视为质点的小球以初速度冲上圆弧轨道。已知圆弧轨道质量，小球质量，重力加速度大小为g，不计一切摩擦和空气阻力，小球从圆弧轨道飞出时，速度方向恰好跟水平方向成角，则（）A.圆弧半径B.小球飞出时，圆弧轨道的速度为C.小球飞出时速度大小为D.若小球从圆弧轨道飞出时，圆弧向右运动的距离为x，则小球在轨道上运动时间为【答案】D【解析】【详解】ABC．小球以初速度滑上圆弧轨道，小球与圆弧轨道产生相互作用，因此小球从滑上圆弧到飞离圆弧的运动中，小球与圆弧轨道组成的系统在水平方向动量守恒，机械能守恒，因此小球有两个分速度，其中v1是相对轨道的速度，与圆弧相切，是随轨道运动的速度，方向水平，如图所示由几何关系，可知与成60°角，v与成30°角，则与v成30°角，所以四边形是菱形则有由动量守恒定律可得系统的机械能守恒联立解得解得小球飞出时圆弧轨道的速度为解得小球飞出时速度为故ABC错误；D．根据题意可知，小球与圆弧轨道水平方向动量守恒，则有设小球在轨道上运动时间为，则有整理可得解得故D正确。故选D。二、多选题（共18分，每题6分，漏选少选得3分，有错选不选不得分）9.2024年3月20日地月中继卫星——鹊桥二号发射成功，鹊桥二号将为后续探月工程提供坚实的通信支持。如图所示，鹊桥二号的最终运行轨道为环月椭圆冻结轨道，该轨道近月点、远月点到月球表面的距离分别约为200km、16000km，近月卫星A绕月球做半径近似等于月球半径的圆周运动（图中未画出）。已知月球的半径约为1700km，不考虑其他星球引力的影响，关于在环月椭圆冻结轨道上运行的鹊桥二号和近月卫星A，下列说法正确的是（）A.鹊桥二号在近月点的加速度小于近月卫星A的加速度B.鹊桥二号在近月点、远月点受月球的万有引力大小之比约为6400∶1C.鹊桥二号与近月卫星A的运行周期的二次方之比约为D.若近月卫星A由近月轨道变轨至环月椭圆冻结轨道，则卫星的机械能减小【答案】AC【解析】【详解】A．根据万有引力提供向心力可得可得故轨道半径越大，加速度越小，由于鹊桥二号近月点的轨道半径大于月球的半径，故鹊桥二号在近月点的加速度小于近月卫星A的加速度，A正确；B．根据万有引力定律可知，鹊桥二号在近月点和远月点的万有引力之比B错误；C．设鹊桥二号的半长轴为，周期为，近月卫星的半长轴为，周期为，且根据开普勒第三定律解得C正确；D．近月卫星A由近月轨道变轨至环月椭圆冻结轨道，需要克服万有引力做功，卫星的机械能应增大，D错误。故选AC。10.关于磁通量，下列说法正确的是（）A.图甲中，通过两金属圆环的磁通量B.图乙中，通过匝边长为L的正方形金属线圈的磁通量为C.图丙中，在通电直导线的磁场中，线圈在Ⅱ位置时穿过线圈的磁通量不为0D.图丙中，在通电直导线的磁场中，若线圈在I位置时的磁通量大小为，则线圈从I位置平移至Ⅲ位置过程中，线圈的磁通量的变化量大小为2【答案】AD【解析】【详解】A．图甲中，通过两金属圆环既有条形磁铁的外部磁场又有内部磁场，磁通量比较的是净胜的磁感线条数，所以。故A正确；B．图乙中，通过匝边长为L的正方形金属线圈的磁通量为故B错误；C．图丙中，在通电直导线的磁场中，线圈在Ⅱ位置时既有垂直纸面向里的磁场，也有垂直纸面向外的磁场，由磁场分布的对称性可知，穿过线圈的磁通量为0。故C错误；D．图丙中，在通电直导线的磁场中，设垂直纸面向里的磁通量为正，则线圈在I位置时的磁通量为-，由磁场分布的对称性可知线圈在Ⅲ位置时磁通量为，则线圈从I位置平移至Ⅲ位置过程中，线圈的磁通量的变化量大小为故D正确。故选AD。11.大小相同的三个小球（可视为质点）a、b、c静止在光滑水平面上，依次相距l等距离排列成一条直线，在c右侧距c为l处有一竖直墙，墙面垂直小球连线，如图所示。小球a的质量为2m，b、c的质量均为m。某时刻给a一沿连线向右的初动量p，忽略空气阻力、碰撞中的动能损失和碰撞时间。下列判断正确的是（）A.c第一次被碰后瞬间的动能为B.c第一次被碰后瞬间的动能为C.a与b第二次碰撞处距竖直墙的距离为D.a与b第二次碰撞处距竖直墙的距离为【答案】AC【解析】【详解】a球与b球发生弹性碰撞，设a球碰前的初速度为v0，碰后a、b的速度为、，取向右为正，由动量守恒定律和能量守恒定律有其中，解得，b球以速度v2与静止的c球发生弹性碰撞，设碰后的速度为、，根据等质量的两个球发生动静弹性碰撞，会出现速度交换，故有，AB．c第一次被碰后瞬间的动能为故A正确，B错误；CD．设a与b第二次碰撞的位置距离c停的位置为，两次碰撞的时间间隔为t，b球以v2向右运动l与c碰撞，c以一样的速度v4运动2l的距离返回与b弹碰，b再次获得v4向左运动直到与a第二次碰撞，有对a球在相同的时间内有联立可得，故a与b第二次碰撞处距竖直墙的距离为故C正确，D错误。故选AC。三、实验题（共11分）12.某实验小组得到了A、B两个电池，想探究两电池的电动势和内阻大小。利用如图甲所示电路测量了A电池的路端电压和电流，通过改变滑动变阻器的滑动触头，得到了多组实验数据，利用得到的实验数据描绘出了如图乙所示的U-I图像，所有电表均为理想电表（计算结果均保留两位有效数字）。（1）结合乙图像，该实验小组测得电池A的电动势为EA=________V，电池A的内阻为rA=________Ω。（2）已知两电池的电动势EA︰EB=3︰4，保持图甲电路中其他条件不变，将电池A与电池B分别接入电路，外电路的电压表均显示1.0V，则电池B的电动势EB=________V，内阻rB=________Ω。（3）若将滑动变阻器调小到另一相同阻值，两电池分别接入时，电池A的外电路功率为P1，电池B的外电路功率为P2，则P1________P2。（填“＞”、“＜”或“=”）【答案】（1）①.1.5②.3.1（2）①.2.0②.6.3##6.2（3）＞【解析】【小问1详解】[1]由乙图的纵截距可知，电池A的电动势为[2]横截距可知短路电流为0.48A，内阻电池A的内阻为【小问2详解】[1]两电池的电动势EA︰EB=3︰4，结合电池A的电动势为，则电池B的电动势为[2]外电路此时的电压为1.0V，根据图像可知电流为0.16A，两电池的U-I图像与电阻的U-I图像相交于（0.16A，1.0V），画出电池EB的U-I图像如下图1所示根据图像可知电池B的短路电流为0.32A，电池B的内阻为【小问3详解】当外电路所接电阻变小时，作出变小电阻的U-I图像如图2所示，由图可知，两电池分别在外电路接同一变小的电阻时，电池A的U-I图像与电阻图像交点的路端电压和电流均比电池B的U-I图像与电阻图像交点的路端电压和电流大，故两外电路功率13.如图为验证动量守恒定律的实验装置，实验中选取两个半径相同、质量不等的小球，按下面步骤进行实验：①用天平测出两个小球的质量分别为和；②安装实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端切线水平，再将一斜面连接在斜槽末端；③先不放小球，让小球从斜槽顶端处由静止释放，标记小球在斜面上的落点位置；④将小球放在斜槽末端处，仍让小球从斜槽顶端处由静止释放，两球发生碰撞，分别标记小球、在斜面上的落点位置；⑤用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端距离，图中、、点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置，从、、到点的距离分别为、、。依据上述实验步骤，请回答下面问题：（1）两小球的质量、应满足__（填写“”“=”或“”（2）小球与发生碰撞后，的落点是图中__点，的落点是图中__点（3）用题目中给出的符号来表示，只要满足关系式__，就能说明两球碰撞前后动量是守恒的【答案】①.②.③.④.【解析】【详解】(1)[1]为了保证碰后一起向前运动，必须满足(2)[2][3]由于两球碰撞后，的速度比自由滚下时的速度还要大，的速度减小，因此落到M点，而落到N点。(3)[4]设斜面倾角为，物体落到斜面上距离抛出点S时，根据平抛运动整理得①碰撞过程中满足动量守恒②小球都做平抛运动，由①式结论可得，，代入②式整理得四、解答题（共39分）14.如图所示，虚线MN左侧有一方向水平向左、电场强度大小为E的匀强电场。在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着长为L，间距为d的平行金属板，两板之间电压为U，AO过两板的中线，在虚线PQ右侧距离为处有一水平放置，长度为的屏，屏到AO的距离为d。现将一带电量为，质量为m的带电粒子无初速度地放入电场中的A点，A点到MN的距离为kL，粒子最后可打在右侧屏上。不计带电粒子的重力，求：（1）求带电粒子到达MN时的速度大小；（2）求带电粒子离开平行金属板时距中心线AO的偏移量；（3）使粒子打在屏的最右侧，求k的取值。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）电子从A运动到MN的过程中，根据动能定理得解得（2）粒子在平行板的运动时间竖直方向的加速度为带电粒子离开平行金属板时距中心线AO的偏移量（3）当粒子达到屏的最右侧，由几何关系有则解得15.如图甲所示，有一装置由倾斜轨道AB、水平轨道BC、竖直台阶CD和足够长的水平直轨道DE组成，表面处处光滑，且AB段与BC段通过一小圆弧（未画出）平滑相接．有一小球用轻绳竖直悬挂在C点的正上方，小球与BC平面相切但无挤压．紧靠台阶右侧停放着一辆小车，车的上表面水平与B点等高且右侧固定一根轻弹簧，弹簧的自由端在Q点，其中PQ段是粗糙的，Q点右侧表面光滑．现将一个滑块从倾斜轨道的顶端A处自由释放，滑至C点时与小球发生正碰，然后从小车左端P点滑上小车．碰撞之后小球在竖直平面做圆周运动，轻绳受到的拉力如图乙所示．已知滑块、小球和小车的质量分别为m1=3kg、m2=1kg和m3=6kg，AB轨道顶端A点距BC段的高度为h=0.8m，PQ段长度为L=0.4m，轻绳的长度为R=0.5m．滑块、小球均可视为质点．取g=10m/s2．求：（1）滑块到达BC轨道上时的速度大小．（2）滑块与小球碰后瞬间小球的速度大小．（3）要使滑块既能挤压弹簧，又最终没有滑离小车，则滑块与PQ之间的动摩擦因数μ应在什么范围内？（滑块与弹簧的相互作用始终在弹簧的弹性范围内）【答案】（1）（2）（3）【解析】【详解】试题分析：（1）设滑块与小球碰撞前瞬间速度为，由机械能守恒，有①得（2）设小球在最高点的速度为v，由图乙可知小球在最高点时受到的拉力由牛顿第二定律，有②设小球碰撞后瞬间速度为，由机械能守恒，有③联立①②③并代入数据，解得（3）滑块与小球碰撞过程满足动量守恒：④得碰撞后的速度方向向右滑块最终没有滑离小车，滑块和小车之间必有共同的末速度由滑块与小车组成的系统动量守恒：⑤（I）若较大，则滑块可能不与弹簧接触就已经与小车相对静止，设滑块恰好滑到Q点，由能量转化与守恒有⑥联立④⑤⑥得（II）若不是很大，则滑块必然挤压弹簧，再被弹回到PQ之间，设滑块恰好回到小车的左端P点处，由能量转化与守恒有