黑龙江省哈尔滨市实验中学高二上学期开学考试物理答案

黑龙江省实验中学20232024学年度高二学年上学期开学考试物理学科试题考试时间：60分钟总分：100分一、选择题（本题共12小题，共65分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题5分；第8~12题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1.下列说法正确的是（）A.合外力为零，系统机械能一定守恒B.做曲线运动的物体的机械能一定不守恒C.只要有摩擦力作用，系统动量就一定不守恒D.合外力为零，系统动量就一定守恒【答案】D【解析】【详解】A．机械能守恒的条件是只有重力或者弹簧的弹力做功，所以合外力为零，系统机械能不一定守恒。故A错误；B．做曲线运动的物体的机械能可能守恒，例如平抛运动的物体，只有重力做功，其机械能守恒。故B错误；C．系统动量守恒的条件是不受外力或者合外力为零。所以有摩擦力作用时，如果系统合外力为零，其动量就一定守恒。故C错误；D．根据上面选项分析可知，合外力为零时，系统动量就一定守恒。故D正确。故选D。2.如图，游乐园有一种游戏设施叫做“魔盘”，当“魔盘”转动时，游客随“魔盘”一起做匀速圆周运动。“魔盘”中有三位游客a、b、c其中且游客与“魔盘”间的动摩擦因数相同。下列说法正确的是（）A.游客受重力、支持力、摩擦力和向心力B.若“魔盘”在电机带动下角速度缓慢增加游客c先被甩出C.线速度大小关系D.周期关系【答案】B【解析】【详解】A．游客受重力、支持力、摩擦力，其中摩擦力提供向心力，故A错误；BD．游客随“魔盘”一起做匀速圆周运动，所以周期相同，且，由可知游客c需要的向心力最大；且游客与“魔盘”间的动摩擦因数相同，所以若“魔盘”在电机带动下角速度缓慢增加，游客c需要的向心力最先达到最大静摩擦力，既游客c先被甩出去，故B正确，D错误；C．由可知故C错误。故选B。3.以初速度v0从地面竖直向上抛出质量为m的小球，忽略空气阻力，以地面为零势能参考面，则小球的动能和势能相等时离地面的高度为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】以地面为零势能参考面，则小球的机械能小球做竖直上抛运动时，忽略空气阻力，只有重力做功，机械能守恒，则有又因为解得故C正确；故选C。4.如图，小球作平抛运动的初动能为9J，从倾角为的斜面上抛出并且落在该斜面上。若不计空气的阻力；则它落到斜面上的动能为（）A.10J B.14J C.21J D.28J【答案】C【解析】【详解】根据，末动能为得故选C。5.静止在光滑水平面上物体，受到水平拉力F的作用，拉力F随时间t变化的图像如图所示，则下列说法中错误的是（）A.4s末物体速度为零 B.0~4s内物体的位移为零C.0~4s内拉力对物体做功为零 D.0~4s内物体的动量变化量为零【答案】B【解析】【详解】AB．设水平向右为正方向，根据图像可知，在0~2s内物体向左做匀加速直线运动，在2~4s内物体向左做匀减速直线运动，由于匀加速与匀减速的加速度大小与经历时间均相等，则4s末物体的速度为零；由于0~4s内物体的速度一直向左，则0~4s内物体的位移不为零；故A正确，不满足题意要求，B错误，满足题意要求；C．由于0时刻和4s末物体的速度均为零，可知0~4s内物体的动能变化为零，根据动能定理可知，0~4s内拉力对物体做功为零，故C正确，不满足题意要求；D．由于0时刻和4s末物体的速度均为零，可知0~4s内物体的动量变化量为零，故D正确，不满足题意要求。故选B。6.在距地面h高处，以初速度沿水平方向抛出一个物体，若忽略空气阻力，它运动的轨迹如图所示，物体分别经过轨迹上a、b、c三个位置，若a与b、b与c的时间间隔相等，那么（）A.物体在ab间与bc间的动量变化不相等 B.物体在ab间与bc间的动能变化相等C.物体在a、b、c三点的机械能相等 D.物体在c点时重力的瞬时功率比在b点时小【答案】C【解析】【详解】A．物体做平抛运动，根据公式得物体在ab与bc的时间间隔相等，所以物体在ab与bc的速度变化相等，而故物体在ab间与bc间的动量变化相等，故A错误；B．由动能定理有因为物体在ab间和bc间时间间隔相等，竖直方向做自由落体，速度越来越大，相同时间段内物体下降高度越来越大，所以物体在ab间和bc间点动能变化不相等，故B错误；C．整个过程只有重力做功，所以系统机械能守恒，因此物体在a、b、c三点的机械能相等，故C正确；D．重力的瞬时功率为因为竖直方向做自由落体，竖直方向速度越来越大，所以物体在c点时重力的瞬时功率比在b点时大，故D错误。故选C。7.如图，水平放置的圆环形窄槽固定在桌面上，槽内有两个大小相同的小球a、b，球b静止在槽中位置P。球a以一定初速度沿槽运动，在位置P与球b发生弹性碰撞，碰后球a反弹，并在位置Q与球b再次碰撞。已知∠POQ=，忽略摩擦，且两小球可视为质点，则a、b两球质量之比为（）A.3︰1 B.1︰3 C.5︰3 D.3︰5【答案】D【解析】【详解】由动量守恒可知，碰后两球的速度方向相反，且在相同时间内，b球运动的弧长为a球运动的弧长为3倍，则有由动量守恒定律有由能量守恒有联立解得故ABC错误，D正确。故选D。8.如图，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，下列说法正确的是（）（g取）A.4s内F做功为84J B.F的大小为21NC.4s末F的功率大小为42W D.4s内F做功的平均功率为42W【答案】AC【解析】【详解】A．物体上升的高度为由动能定理4s内F做功为故A正确；BC．动滑轮绳子自由端移动距离是物体上升高度的两倍，速度是物体速度的二倍，由可得4s末F的功率大小为故B错误，C正确；D．4s内F做功的平均功率为故D错误。故选AC。9.如图，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，设卫星在1轨道和3轨道正常运行的速度和加速度分别为、和、，在2轨道经过P点时的速度和加速度为和，且当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时周期分别为、、，正确的是（）A B. C. D.【答案】BD【解析】【详解】AB．根据万有引力提供向心力可得圆轨道1半径小于圆轨道3半径，可得根据变轨原理，卫星从圆轨道2需加速升轨到圆轨道3，可得故故A错误，B正确；C．根据开普勒第三定律可得故C错误；D．根据牛顿第二定律可得故D正确。故选BD。10.滑板运动备受青少年的青睐，其中一个动作为人越过横杆，滑板从横杆底下穿过，如图所示，若人的质量为50kg，人需要跳过一个高为的横杆，但考虑人过杆的时候可以曲腿，所以人起跳时只需要重心上升，假如起跳时人与板的作用时间为，重力加速度，忽略空气阻力及滑板与地面间的摩擦力作用，下列说法正确的是（）A.人若要安全过杆，起跳的竖直分速度至少为3m/sB.起跳过程中人与板之间的作用力至少为1100NC.人从开始起跳到落回到滑板的过程中，人与滑板构成的系统动量守恒D.人从开始起跳到落回到滑板的过程中，人与滑板构成的系统水平方向上动量守恒【答案】ABD【解析】【详解】A．依题意，人跳起后做竖直上抛运动，有解得人若要安全过杆，起跳的竖直分速度至少为故A正确；B．取竖直向上正方向，人起跳过程，由动量定理可得解得即起跳过程中人与板之间的作用力至少为1100N。故B正确；CD．人从开始起跳到落回到滑板的过程中，人与滑板水平方向不受外力，所以二者构成的系统水平方向上动量守恒。故C错误；D正确。故选ABD。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B.这一过程中，物块对小车所做的功为C.这一过程中，物块和小车系统产生的内能为D.这一过程中，物块和小车系统增加的机械能为【答案】ACD【解析】【详解】A．根据动能定理此时物块的动能为故A正确；B．这一过程中，物块对小车所做的功为故B错误；C．这一过程中，物块和小车的相对位移为，物块和小车系统产生的内能为故C正确；D．根据能量守恒这一过程中，物块和小车系统增加的机械能为故D正确。故选ACD。12.如图所示，左侧为一个固定在水平桌面上的半径为R的半球形碗，碗口直径AB水平，O点为球心，碗的内表面及碗口光滑。右侧是一个足够长的光滑斜面，斜面倾角α=45°。一根不可伸长的轻质细绳跨过碗口及竖直固定的轻质光滑定滑轮，细绳两端分别系有可视为质点的小球m1和物块m2，且m1=2m2。开始时m1恰在A点，m2在斜面上且距离斜面顶端足够远，此时连接m1、m2的细绳与斜面平行且恰好伸直，当m1由静止释放运动到圆心O的正下方C点时细绳突然断开，不计细绳断开瞬间的能量损失，则下列说法中正确的是（）A.当m1运动到C点时，m1和m2的速率之比为B.当m1运动到C点时，m1的速率C.在m1从A点运动到C点的过程中，m1与m2组成的系统机械能守恒D.细绳断开后小球m1沿碗的内侧上升的最大高度为【答案】BC【解析】【详解】A．设小球m1到达最低点C时m1、m2的速度大小分别为v1、v2，由运动的合成与分解可得则故A错误；BC．在m1从A点运动到C点的过程中，m1与m2组成的系统只有重力做功，系统的机械能守恒，则有又根据选项A的分析以及题意可知解得故B、C正确；D．根据题意可知，细绳断开后小球m1只受到重力做功，其机械能守恒，所以有解得上升的最大高度为故D错误。故选BC。二、计算题13.如图所示，在光滑的水平面上有两个可看作质点的小球，质量分别为，，中间夹着一个被压缩的轻弹簧，两小球与弹簧不相连，系统处于静止状态。现突然释放弹簧，小球m脱离弹簧后滑向与水平桌面相切，半径为的竖直放置的固定光滑圆形轨道，且恰能通过圆形轨道的最高点B，g取，求：（1）m刚脱离弹簧时的速度大小；（2）在弹簧弹开的过程，弹簧弹力对m的冲量；（3）压缩时弹簧的弹性势能。【答案】（1）；（2），方向水平向右；（3）【解析】【详解】（1）根据题意可知，小球恰能通过圆形轨道的最高点，由牛顿第二定律有解得设小球脱离弹簧时的速度大小为，由机械能守恒定律有解得（2）在弹簧弹开的过程，对小球，由动量定理有解得弹簧弹力对球m的冲量大小为方向水平向右。（3）两球被弹开的过程，选取向右为正方向，设球M刚脱离弹簧时的速度大小为，由动量守恒定律有解得根据能量守恒可得，压缩时弹簧的弹性势能为14.如图所示，固定在轻质弹簧两端质量分别是m1、m2的两个物体置于光滑水平地面上，m1靠在光滑竖直墙上，弹簧处于原长状态；现有一颗质量m的子弹水平瞬间射入m2后没有射出，然后使弹簧压缩而具有12J的弹性势能，最后m1和m2都将向右运动。试求：（1）子弹入射前的速度大小；（2）m1运动前弹簧对m2（含子弹）的冲