四川省成都市石室名校2023-2024学年高二上学期开学考试物理试题（含解析）

第第页四川省成都市石室名校2023-2024学年高二上学期开学考试物理试题（含解析）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2FHcosθ

C.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=2FHcosθ

B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＋Mgh

D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3×104W

B.汽车匀加速运动阶段的加速度为1.25m/s2

C.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2023年7月23日成功发射，经过多次变轨，于2023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

②

①②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/s

C.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1kg

C.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5

D.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Fs

D.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∶1

B.星球A与星球B的线速度大小之比为1∶3

C.星球A与星球B的质量之比为3∶1

D.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“=”）。

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。

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