湖南省长沙市望城区第六中学2024-2025学年高二上学期开学考试物理试题（解析版）

2024年下学期望城区第六中学高二入学考试物理本试卷共7页。全卷满分100分，考试时间75分钟。注意事项：1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应的答案标号涂黑，如有改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案；回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、单选题1.A和B两物体在同一直线上运动的v-t图线如图，已知在第3s末两个物体相遇，则此过程中两物相同的是（）A.加速度 B.速度方向 C.位移 D.合外力【答案】B【解析】【详解】A．速度图象的斜率等于加速度，斜率越大，加速度越大，则知A、B的加速度不同，A错误；B．速度的正负表示速度方向，图像都在第一象限，速度都为正值，则知两物体的速度方向相同，B正确；C．速度图像面积表示位移，A、B在前3秒面积不相等，位移不相同，C错误；D．两个物体的加速度不同，由于两个物体的质量关系未知，由牛顿第二定律知不能确定合外力的关系，D错误；故选B。2.如图所示，有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，小强站在距圆心为r处的P点不动，关于小强的受力下列说法正确的是()．A.小强在P点不动，因此不受摩擦力作用B.若使圆盘以较小转速转动时，小强在P点受到的摩擦力为零C.小强随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力充当向心力D.如果小强随圆盘一起做变速圆周运动，那么其所受摩擦力仍指向圆心【答案】C【解析】【详解】由于小强随圆盘做匀速圆周运动，一定需要向心力，该力一定指向圆心方向，而重力和支持力在竖直方向上，它们不能充当向心力，因此他会受到摩擦力作用，且充当向心力，A、B错误，C正确；当小强随圆盘一起做变速圆周运动时，合力不再指向圆心，则其所受的摩擦力不再指向圆心，D错．3.如图所示，一根固定直杆与水平方向夹角为，将质量为m1的滑块套在杆上，通过轻绳悬挂质量为m2的小球，杆与滑块之间的动摩擦因数为．通过某种外部作用，使滑块和小球瞬间获得初动量后，撤去外部作用，发现滑块与小球仍保持相对静止一起运动，且轻绳与竖直方向夹角．则滑块的运动情况是（）A.速度方向沿杆向下，正在均匀减小B.速度方向沿杆向下，正在均匀增大C.速度方向沿杆向上，正在均匀减小D.速度方向沿杆向上，正在均匀增大【答案】C【解析】【分析】【详解】把滑块和球看做一个整体受力分析，沿斜面和垂直斜面建立直角坐标系得，若假设滑块速度方向向下，则沿斜面方向（m1+m2）gsinθ-f=（m1+m2）a垂直斜面方向FN=（m1+m2）gcosθ其中摩擦力f=μFN联立可解得a=gsinθ-μgcosθ对小球现有θ＜β则有a＞gsinβ所以gsinθ-μgcosθ＞gsinβgsinθ-gsinβ＞μgcosθ因为θ＜β，所以gsinθ-gsinβ＜0但μgcosθ＞0所以假设不成立，即速度的方向一定向上．滑块向上运动，重力有沿杆向下的分力，同时摩擦力的方向沿杆的方向向下，所以滑块的加速度方向向下，滑块沿杆减速上滑．则滑块的速度方向沿杆向上，正在均匀减小．故ABD错误，C正确；故选C.4.如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab＝Ubc，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知，下列说法错误的是（  ）A.三个等势面中，c的电势最高B.带电质点通过P点时的加速度较Q点大C.带电质点通过P点时的电势能较Q点大D.带电质点通过P点时的动能较Q点大【答案】D【解析】【详解】A．电荷所受电场力指向轨迹内侧，由于电荷带正电，因此电场线指向右下方，沿电场线电势降低，故c等势线的电势最高，a等势线的电势最低，故A正确，不符合题意；B．由于相邻等势面之间的电势差相等，等势线密的地方场强大，故P点位置电场强，电场力大，根据牛顿第二定律，加速度也大，故B正确，不符合题意；C．根据质点受力情况可知，从P到Q过程中电场力做正功，电势能降低，故P点的电势能大于Q点的电势能，故C正确，不符合题意；D．从P到Q过程中电场力做正功，电势能降低，动能增大，故P点的动能小于Q点的动能，故D错误，符合题意。故选D。5.北京时间2021年10月16日，我国长征二号F运载火箭搭载神舟十三号载人飞船顺利升空，11月8日两名航天员圆满完成出舱活动全部既定任务。如图为三舱做匀速圆周运动的在轨简图，已知三舱飞行周期为T，地球半径为，轨道舱的质量为m，距离地面的高度为，引力常量为G，则下列说法正确的是（）A.返回舱和轨道舱对接时各自受力平衡B.长征二号F运载火箭需要把神舟十三号载人飞船加速到第二宇宙速度，然后停止加速C.三舱在轨运行的速度大小为D.由已知数据可以求出地球的质量和密度【答案】D【解析】【详解】A．返回舱和轨道舱对接时二者相对静止均做匀速圆周运动，并非处于受力平衡状态，A错误；B．第一宇宙速度为地球卫星的最小发射速度也是最大环绕速度，当卫星的速度达到第二宇宙速度时，人造卫星将脱离地球的束缚，B错误；C．三舱在轨飞行的速度大小为选项C错误；D．设地球质量为M，地球密度为ρ，由得D正确。故选D。6.据报道，中国科学院上海天文台捕捉到一个“四星系统”。两种可能的四星系统构成如图所示，第一种如甲所示，四颗星稳定地分布在正方形上，均绕正方形中心做匀速圆周运动，第二种如乙所示，三颗星位于等边三角形的三个顶点上，第四颗星相对其他三星位于三角形中心，位于顶点的三颗星绕三角形中心运动。若两系统中所有星的质量都相等，，则第一、二种四星系统周期的比值为（）A. B.C. D.【答案】B【解析】【详解】根据题意，由几何关系可知，图甲中对角线上两颗星的距离为图甲中每颗星受力情况如图所示由万有引力公式可得则每颗星所受合力为由合力提供向心力有解得根据题意，由几何关系可知，图乙中，两个三角形顶点上的星间的距离为图乙中三角形顶点上的星受力情况如图所示由万有引力公式可得则三角形顶点上的星所受合力为由合力提供向心力有解得故故选B。7.绝缘光滑水平面上有ABO三点，以O点为坐标原点，向右方向为正方向建立直线坐标轴x轴，A点坐标为m，B点坐标为2m，如图甲所示。A、B两点间的电势变化如图乙，左侧图线为四分之一圆弧，右侧图线为一条倾斜线段。现把一质量为m，电荷量为q的负点电荷，以初速度v0由A点向右射出，则关于负点电荷沿直线运动到B点过程中，下列说法中正确的是（忽略负点电荷形成的电场）（）A.负点电荷在AO段的运动时间小于在OB段的运动时间B.负点电荷由A运动到O点过程中，随着电势的升高电势能变化越来越快C.负点电荷由A点运动到O点过程中加速度越来越大D.当负点电荷分别处于m和m时，电场力的功率相等【答案】A【解析】【详解】AC．由于沿场强方向电势降低，所以AO段场强沿OA方向，OB段场强沿OB方向；由图像可知，A到O斜率越来越小，电场强度越来越小，加速度越来越小。同理，OB段不变。则负点电荷在AO段做加速度减小的加速运动，在OB段做匀减速运动；由于B点电势等于A点电势，所以负点电荷在B点速度为v0，则电荷在AB间运动v-t图像如图AO、OB段，由于位移相等，则图线与t轴围成的面积相等，显然AO段的时间小于OB段的时间。故A正确，C错误；B．相等距离上电势能变化越快，说明该处电场力越大，即场强越大，由A到O点场强逐渐减小，所以电势能变化应越来越慢，故B错误；D．负点电荷分别处于m和m时，两段图像斜率绝对值相等，则场强大小相等，电荷所受电场力大小相等，但m处的电势大于m处的电势，说明O点到的电势差小于O点到的电势差，根据运动的可逆性都可看成O点向两处的减速运动，可知处的速度大，所以电场力的功率不相等，故D错误。故选A。二、多选题8.关于经典力学和狭义相对论，下列说法中正确是（）A.经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动（速度接近于真空中的光速）B.狭义相对论只适用于高速运动（速度接近于真空中的光速），不适用于低速运动C.经典力学既适用于低速运动，也适用于高速运动（速度接近于真空中的光速）D.狭义相对论既适用于高速运动（速度接近于真空中的光速），也适用于低速运动【答案】AD【解析】【详解】经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动，狭义相对论是普遍适用的。故选AD。9.如图所示，在某行星表面上有一倾斜的匀质圆盘，面与水平面的夹角为，盘面上离转轴距离L处有小物体与圆盘保持相对静止，绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动角速度为时，小物块刚要滑动，物体与盘面间的动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），星球的半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（）A.这个行星的质量B.这个行星的第一宇宙速度C.这个行星的同步卫星的周期是D.离行星表面距离为R的地方的重力加速度为【答案】AD【解析】【详解】A.物体在圆盘上受到重力、圆盘的支持力和摩擦力，合力提供向心加速度，可知当物体转到圆盘的最低点，所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时，角速度最大，由牛顿第二定律得：解得：绕该行星表面做匀速圆周运动的物体受到的万有引力提供向心力，则：解得这个行星的质量：故A正确；B.这个行星的第一宇宙速度：故B错误；C.不知道同步卫星高度，所以不能求出同步卫星的周期，故C错误；D.离行星表面距离为地方的万有引力：即重力加速度为，故D正确．10.伴随人工智能的发展，京东物流在部分地区已经实现无人机智能配送，某次配送中，质量为的货物在无人机拉力作用下沿竖直方向匀速上升，然后匀速水平移动，空气阻力不能忽略、重力加速度大小为。下列说法正确的是（）A.匀速上升时，无人机对货物的拉力大小等于货物所受重力的大小B.匀速上升时，货物处于失重状态C.匀速上升，货物机械能增量为D.匀速水平移动过程中，货物所受重力不做功【答案】CD【解析】【分析】【详解】A．因为空气阻力不能忽略，所以匀速上升时，无人机对货物的拉力大小等于货物所受重力和空气阻力大小之和，A错误；B．匀速上升时，货物平衡状态，故不处于失重状态，B错误；C．匀速上升，货物的动能不变，重力势能增加，根据公式可得故货物机械能增量为，C正确；D．匀速水平移动过程中，因为重力方向的位移为零，故货物所受重力不做功，D正确。故选CD。11.万有引力作用下的物体具有引力势能，取无穷远处引力势能为零，物体距星球球心距离为r时的引力势能为Ep=-G（G为引力常量，M、m分别为星球和物体的质量），在一半径为R的星球上，一物体从星球表面某高度处自由下落(不计空气阻力)，自开始下落计时，得到物体在星球表面下落高度H随时间t变化的图象如图所示，则（）A.在该星球表面上以的初速度水平抛出一物体，物体将不再落回星球表面B.在该星球表面上以的初速度水平抛出一物体，物体将不再落回星球表面C.在该星球表面上以的初速度竖直上抛一物体，物体将不再落回星球表面D.在该星球表面上以的初速度竖直上抛一物体，物体将不再落回星球表面【答案】ABD【解析】【分析】【详解】AB．由图像可知星球表面处的重力加速度，水平抛出要使物体不再落回星球表面，即成为星球的卫星AB正确；CD．竖直上抛要使物体不再落回星球表面，即脱离星球的引力，根据，由将代入得C错误、D正确。点晴：解决本题的关键理解水平抛和竖直抛出物体后不再落回星球表面的意义即分别为成为星球的卫星和脱离星球的引力。三、实验题12.在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如下图所示的实验装置，小车及车中砝码的总质量用M表示，所挂钩码的总质量用m表示。（1）打点计时器所接的电源为___________（填“直流”或“交流”）电源。只有满足M___________m时，才可近似认为细绳对小车的拉力大小等于所挂钩码的重力mg；（2）在探究加速度与质量的关系时，应该保持___________不变，改变，测出相应的加速度。实验画出的图线如图所示，若误差是由于系统误差引起的，则图线不过坐标原点的原因是___________。（3）下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，相邻计数点的间距分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7，测得点距如图所示。已知实验电源的频率为f，则根据逐差法导出计算小车加速度的表达式为a=___________，根据图中的点距数据及电源频率f=50Hz，则可求得小车的加速度a=___________m/s2（保留3位有效数字）。【答案】①.交流②.远大于##>>③.钩码质量m（或细绳对小车的拉力、小车所受合外力）④.平衡摩擦力时木板倾斜的角度过大（或平衡摩擦力过度）⑤.（或、）⑥.0.497##0.496【解析】【详解】（1）[1]打点计时器所接电源为交流电源。[2]设细绳对小车的拉力大小为F，对小车根据牛顿第二定律有对钩码同理有联立解得由上式可知只有当M远大于m时才近似等于。（2）[3]在探究加速度与质量的关系时，应该保持钩码质量m不变。[4]由题图像可知a与的关系可写为即说明小车所受合外力大于细绳对小车的拉力，其原因是平衡摩擦力时木板倾斜的角度过大。（3）[5]相邻计数点间的时间间隔为根据逐差法导出计算小车加速度的表达式为[6]代入数据后可得13.某学习小组在研究加速度与力、质量的关系时，采用如图甲所示的装置，通过改变小托盘和砝码总质量m来改变小车受到的合力，通过加减钩码来改变小车总质量M.（1）实验中需要平衡摩擦力，应当取下_________（选填“小车上的钩码”或“小托盘和砝码”），将木板右端适当垫高，直至小车在长木板上运动时，纸带上打出来的点________．（2）图乙为实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，所用交流电的频率为50Hz，从纸带上测出x1=3.20cm，x2=4.74cm，x3=6.30cm，x4=7.85cm，x5=9.41cm，x6=10.96cm．小车运动的加速度大小为____m／s2（结果保留三位有效数字）【答案】①.小托盘和砝码②.间距相等③.1.55【解析】【详解】（1）[1][2]实验中需要平衡摩擦力，应当取下小托盘和砝码，将木板右端适当垫高，直至小车在长木板上运动时，纸带上打出来的点间距相等；（2）[3]根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，得为了更加准确的求解加速度，对三个加速度取平均值，得带入数据解得四、解答题14.某物理学习小组设计了一个测量风速的装置，其原理如图所示。用一根不可伸长的细线，悬挂一个质量为的小球，风沿水平方向吹来时，细线偏离竖直方向。风速越大，细线与竖直方向的夹角越大，根据夹角的大小可以指示出风速的大小。已知当风速为时，细线与竖直方向的夹角为，重力加速度为。（1）求当风速为时，风对小球作用力的大小；（2）若风对小球作用力的大小与风速的平方成正比，即，推导风速跟细线与竖直方向夹角之间的关系。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）小球受重力、细线的拉力和风的作用力。根据共点力平衡条件（2）依题意，风速为时，，其中为常量。所以同理，风速为时解得15.在公路的十字路口，红灯拦停了很多汽车，拦停的汽车排成笔直的一列，最前面的一辆汽车的前端刚好与路口停车线相齐，相邻两车的前端之间的距离均为，若汽车启动时都以的加速度做匀加速运动，加速到后做匀速运动通过路口。该路口亮绿灯时间，而且有按倒计时显示的时间显示灯。另外交通规则规定：原在绿灯时通行的汽车，红灯亮起时，车头已越过停车线的汽车允许通过。请解答下列问题：（1）若绿灯亮起瞬时，所有司机同时启动汽车，问有多少辆汽车能通过路口？（2）第（1）问中，不能通过路口的第一辆汽车司机，在时间显示灯刚亮出“”时开始刹车做匀减速运动，结果车的前端与停车线相齐时刚好停下，求刹车后汽车加速度大小。（3）事实上由于人反应时间的存在，路灯亮起是不可能所有司机同时启动汽车，现假设绿灯亮起时，第一个司机迟后启动汽车，后一辆车司机都比前一辆迟后启动汽车，在该情况下，有多少辆车能通过路口？【答案】(1)52；(2)(3)23【解析】【分析】【详解】(1)汽车的加速时间t=40s时间内汽车能行驶的位移为所以，由题意知，有52辆汽车能通过路口。(2)设t0=3s，在时间显示灯刚亮出“3”时，第53辆车行驶的位移为此时汽车离停车线的距离为该车做匀减速直线运动，加速度大小为(3)设有k辆车能通过路口，第k辆车能通过路口应满足代入数据可解得，故有23辆车能通过路口。16.如图所示，MN是长为L1=3m的绝缘、粗糙平台，平台M点放置一质量为m=0.1kg、电荷量为q=+1C的小物块P。平台右端的光滑水平桌面上，放有一质量为m=0.1kg、长为L2=9m的长木板Q，其上表面与平台相齐，右端带有挡板。其上从左端开始，每隔d=1.8m处放有质量为m=0