临川县2023-2024学年高二上学期9月开学考试
物理试卷
一、选择题（每小题4分，共44分。其中1-8题为单选题，9-11题为多选题。）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 物体的速度越大，惯性也越大 B. 平抛运动的物体，加速度在改变
C. 开普勒提出了万有引力定律 D. 用质点来代替有质量的物体是采用了理想化模型的思想
2. 如图所示，在水平放置的金属导体中，5 s内有10 C的负电荷向右通过导体某一横截面。关于导体内电流的大小和方向，以下判断正确的是（ ）
A. 0.5 A 向右 B. 0.5 A 向左
C. 2.0 A 向右 D. 2.0 A 向左
3. 如图所示，位于斜面上的物块在沿斜面向上的力F的作用下，处于静止状态，则斜面作用于物块的静摩擦力（ ）
A. 方向一定沿斜面向上
B. 方向一定沿斜面向下
C. 大小可能等于零
D. 大小一定等于F
4. 2023年5月10日天舟六号货运飞船发射升空，进入预定轨道择机与空间站进行对接。如图所示对接前飞船与空间站均做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A. 飞船内部的货物不受万有引力
B. 飞船的加速度大于空间站的加速度
C. 飞船运行的周期大于空间站的周期
D. 飞船运行的速度大于第一宇宙速度
5. 质量为2kg的物体在水平面内做曲线运动，已知x方向的位移-时间图像和y方向的速度-时间图像分别如图甲、乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 质点初速度的方向与合外力方向不垂直 B. 3s末质点速度大小为10m/s
C. 质点的初速度大小为6m/ s D. 质点所受的合外力大小为4N
6. 如图所示，长为L的轻绳一端系一质量为m的小球A（视为质点），另一端固定于O点，当绳竖直时小球静止。现给小球一水平初速度，使小球在竖直平面内做圆周运动，且刚好能过最高点，重力加速度为g，不计空气阻力，则（ ）
A. 小球过最高点时，速度可能为零
B. 小球过最高点时，绳的拉力不可能为零
C. 小球过最高点时，速度大小
D. 开始运动时，绳的拉力为
7. 如图所示，平行板电容器竖直放置，板上用绝缘线悬挂一带电小球，静止时，绝缘线与固定的板成角，平移板，下列说法正确的是（ ）
A. 闭合，板向上平移一小段距离，角不变
B. 闭合，板向左平移一小段距离，角变小
C. 断开，板向上平移一小段距离，角变小
D. 断开，板向左平移一小段距离，角变大
8. 质量为m的汽车在平直路面上匀加速启动，后保持额定功率行驶，启动过程的速度随时间变化规律如图所示，其中为过原点的一条直线，整个运动过程中汽车所受阻力恒为f，则（ ）
A. 时间内，汽车的牵引力等于
B. 时间内，汽车克服阻力做的功为
C. 时间内，汽车的功率等于
D. 时间内，汽车的功率小于额定功率
9. 如图所示，质量为物体沿倾角为固定斜面减速上滑，加速度的大小为，重力加速度取，沿斜面上滑时速度仍沿斜面向上。在此过程中（ ）
A. 物体的机械能减少 B. 物体的重力势能增加
C. 物体的动能减少 D. 系统的内能增加
10. 如图，真空中固定有两个静止的等量同种正点电荷A与B，电荷量均为Q，AB连线长度为2L，中点为O，C为AB连线的中垂线上距O点为L的点。现将B电荷移动到O点并固定，若取无穷远处为电势零点，静电力常量为k，不考虑运动电荷产生的磁场，则下列说法正确的是( )
A. 在B电荷未移动之前，从A点到O点电场强度先增大后减小
B. 在B电荷未移动之前，一重力不计带负电的粒子可在AB中垂面内以某一速率绕O点做匀速圆周运动
C. B电荷移动到O点的过程中，C点电势和电场强度都一直增大
D. 当B电荷移动到O点时，C点的电场强度大小为
11. 如图所示，竖直平面内固定两根足够长细杆、，两杆不接触，但两杆间的距离忽略不计。两个小球a、b（视为质点）质量均为m，a球套在竖直杆上，b球套在水平杆上，a、b通过铰链用长度为l的刚性轻杆L连接，将a球从图示位置（轻杆与杆夹角为）由静止释放，不计一切摩擦，已知重力加速度为g。在此后的运动过程中，下列说法中正确的是（ ）
A. a球和b球所组成的系统机械能守恒
B. 轻杆始终对b做正功
C. 刚性轻杆L第一次水平时，a球的速度为
D. b球的最大速度为
二、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分。）
12. 利用图甲所示带有位移传感器的装置可测量滑块与木板间的动摩擦因数。将滑块从倾角为的木板上由静止释放，位移传感器连接的计算机描绘出了滑块位移随时间的变化规律如图乙所示。（重力加速度，，）
（1）根据图乙数据可得滑块在0.1s时的速度大小______m/s；
（2）滑块加速度大小______；
（3）若测得斜面倾角为，则动摩擦因数______。
13. 某实验小组做“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，图中A为铁架台，B、C是用细线连接的两个物块，D为固定在物块C上的细遮光条（质量可忽略不计），E为固定在铁架台上的轻质定滑轮，F为光电门，实验步骤如下：
①用游标卡尺测得遮光条宽度为d，用天平分别称出物块B、C的质量分别为和，用跨过定滑轮的细线连接物块B和C；
②在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门之间的高度差h；
③将物块C从位置O由静止释放，C加速下降，B加速上升；
④记录遮光条D通过光电门的时间t。
依据以上步骤，回答以下问题：
（1）实验器材中，遮光条的宽度应该选择较______（选填“宽”或“窄”）的；该实验的研究对象是______（选填“B”“C”或“B、C组成的系统”）；
（2）从物块C由静止释放到其经过光电门过程中，研究对象的动能增加量_______，研究对象的重力势能减少量______；在误差范围内，若上述物理量相等，则证明机械能守恒。（均用实验中测量的物理量符号表示，重力加速度为g）
三、计算题（本题共3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，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
14. 如图，在水平面上A点正上方O点水平向右的速度抛出一个小球，同时位于A点的一质量的小滑块，在水平向右的恒定拉力作用下由静止开始匀加速运动，经时间恰好在P点被小球击中。重力加速度g取，不计空气阻力，求：
（1）击中点时到A的距离；
（2）滑块与水平面间的动摩擦因数。
15. 如图所示，南昌市飞机场有一倾斜放置的长度的传送带，与水平面的夹角，传送带一直保持匀速运动，速度。现将一质量的物体轻轻放上传送带底端，使物体从底端运送到顶端，已知物体与传送带间的动摩擦因数。求此过程中：（已知，，重力加速度g取）
（1）物体从底端运送到顶端所需的时间；
（2）物体与传送带之间因摩擦而产生的热量；
（3）电动机由于传送物体而多消耗的电能。
16. 如图甲所示，金属丝K产生的热电子（初速度不计）经A、B间的加速电场加速后，沿两水平金属板C、D间的中心线射入偏转电场，最后打在竖直荧光屏上。C、D极板长为L，板间距离为L，荧光屏距C、D右端的距离为L。现给A、B极板加一加速电压，C、D两板加如图乙所示的电压大小为U0、周期的交变电压，设C、D间的电场可看作匀强电场，且两板外无电场已知电子的质量为m、电荷量为e（重力不计），且所有电子均能从C、D板间射出，求：
（1）电子进入C、D极板的初速度v0的大小；
（2）在时刻射入偏转电场的电子，射出C、D板时的偏移量；
（3）荧光屏上被电子击中部分的长度s。
临川县2023-2024学年高二上学期9月开学考试
物理试卷 答案解析
一、选择题（每小题4分，共44分。其中1-8题为单选题，9-11题为多选题。）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 物体的速度越大，惯性也越大 B. 平抛运动的物体，加速度在改变
C. 开普勒提出了万有引力定律 D. 用质点来代替有质量的物体是采用了理想化模型的思想
【答案】D
【解析】
【详解】A．质量是惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大，与物体的运动状态无关，故A错误；
B．做平抛运动的物体，加速度恒定为重力加速度，故B错误；
C．开普勒提出了开普勒三大定律，牛顿提出了万有引力定律，故C错误；
D．用质点来代替有质量的物体是采用了理想化模型的思想，故D正确。
故选D。
2. 如图所示，在水平放置的金属导体中，5 s内有10 C的负电荷向右通过导体某一横截面。关于导体内电流的大小和方向，以下判断正确的是（ ）
A. 0.5 A 向右 B. 0.5 A 向左
C. 2.0 A 向右 D. 2.0 A 向左
【答案】D
【解析】
【详解】根据公式可知
A
电流与负电荷的运动方向相反，即电流方向向左。
故选D。
3. 如图所示，位于斜面上的物块在沿斜面向上的力F的作用下，处于静止状态，则斜面作用于物块的静摩擦力（ ）
A. 方向一定沿斜面向上
B. 方向一定沿斜面向下
C. 大小可能等于零
D. 大小一定等于F
【答案】C
【解析】
详解】AB．当：
因沿斜面方向平衡，则静摩擦力方向沿斜面向下；当：
因为沿斜面方向平衡，则静摩擦力方向沿斜面向上；故A错误,B错误;
C．当F与重力向下的分力相等时，摩擦力大小可以为零;所以C正确.
D．只有当F为重力沿斜面向下分力的一半时则摩擦力才等于F，其它情况不是；所以D错误.
故选C.
4. 2023年5月10日天舟六号货运飞船发射升空，进入预定轨道择机与空间站进行对接。如图所示对接前飞船与空间站均做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A. 飞船内部的货物不受万有引力
B. 飞船的加速度大于空间站的加速度
C. 飞船运行的周期大于空间站的周期
D. 飞船运行的速度大于第一宇宙速度
【答案】B
【解析】
【详解】A．飞船内部的货物受万有引力作用，作为其做匀速圆周运动的向心力，故A错误；
BC．由万有引力作为向心力可得
解得
，
飞船的轨道半径较小，可知飞船的加速度大于空间站的加速度，飞船运行的周期小于空间站的周期，故B正确，C错误；
D．第一宇宙速度为卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度，飞船运行的速度小于第一宇宙速度，故D错误。
故选B。
5. 质量为2kg的物体在水平面内做曲线运动，已知x方向的位移-时间图像和y方向的速度-时间图像分别如图甲、乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 质点初速度的方向与合外力方向不垂直 B. 3s末质点速度大小为10m/s
C. 质点的初速度大小为6m/ s D. 质点所受的合外力大小为4N
【答案】D
【解析】
【详解】AC．质点沿x轴方向做匀速直线运动，速度为
沿x轴方向的加速度为零，y轴方向的初速度为零，加速度
质点的初速度为
所以该质点的合速度沿x轴方向，合加速度沿y轴方向，初速度与合外力方向垂直，故AC错误；
B．3s末质点沿x轴方向的速度为
3s末沿y轴方向的速度为
质点的速度为
故B错误；
D．根据牛顿第二定律可知质点所受的合力为
故D正确。
故选D。
6. 如图所示，长为L的轻绳一端系一质量为m的小球A（视为质点），另一端固定于O点，当绳竖直时小球静止。现给小球一水平初速度，使小球在竖直平面内做圆周运动，且刚好能过最高点，重力加速度为g，不计空气阻力，则（ ）
A. 小球过最高点时，速度可能为零
B. 小球过最高点时，绳的拉力不可能为零
C. 小球过最高点时，速度大小为
D. 开始运动时，绳的拉力为
【答案】C
【解析】
【详解】ABC．小球刚好越过最高点，可知，根据牛顿第二定律可得
解得
故AB错误，C正确；
D．开始运动时，根据牛顿第二定律可得
解得
故D错误。
故选C。
7. 如图所示，平行板电容器竖直放置，板上用绝缘线悬挂一带电小球，静止时，绝缘线与固定的板成角，平移板，下列说法正确的是（ ）
A. 闭合，板向上平移一小段距离，角不变
B. 闭合，板向左平移一小段距离，角变小
C. 断开，板向上平移一小段距离，角变小
D. 断开，板向左平移一小段距离，角变大
【答案】A
【解析】
【详解】A．S闭合时，两板间的电势差不变，B板向上平移一小段距离，d不变，电场强度
保持不变，则小球所受电场力不变，所以θ角不变，故A正确；
B．S闭合，B板向左平移一小段距离，d变小，则电场强度
增大，小球所受电场力增大，所以θ角变大，故B错误；
C．S断开，电容器所带的电量不变，B板向上平移一小段距离，则正对面积S变小，根据
，，
以上联立可得
可知电场强度增大，小球所受电场力增大，所以θ角变大，故C错误；
D．S断开，B板向左平移一小段距离，根据
，，
以上联立可得
可知电场强度不变，小球所受电场力不变，所以θ角不变，故D错误。
故选A。
8. 质量为m汽车在平直路面上匀加速启动，后保持额定功率行驶，启动过程的速度随时间变化规律如图所示，其中为过原点的一条直线，整个运动过程中汽车所受阻力恒为f，则（ ）
A. 时间内，汽车的牵引力等于
B. 时间内，汽车克服阻力做的功为
C. 时间内，汽车的功率等于
D. 时间内，汽车功率小于额定功率
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．0～t1时间内，汽车做匀加速直线运动，加速度
根据牛顿第二定律得
F-f=ma
解得牵引力
F=f+m
故A错误；
B．时间内汽车做匀加速直线运动，则位移为
汽车克服阻力做的功为
故B正确；
CD．从t1时刻起汽车的功率保持不变，t2时刻达到最大速度，则额定功率为
P=fv2
从t1时刻起汽车的功率保持不变，可知汽车在t1～t2时间内的功率等于额定功率，故CD错误；
故选B。
9. 如图所示，质量为的物体沿倾角为固定斜面减速上滑，加速度的大小为，重力加速度取，沿斜面上滑时速度仍沿斜面向上。在此过程中（ ）
A. 物体的机械能减少 B. 物体的重力势能增加
C. 物体的动能减少 D. 系统的内能增加
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】A．若斜面光滑，根据牛顿第二定律可得，物体的加速度应为
但题中物体加速度大小为，说明物体受到摩擦力作用，物体上滑过程中，存在摩擦力做负功，物体的机械能减少，A正确；
B．物体重力势能的增加量等于物体克服重力做的功，则物体的重力势能增加量为
B错误；
C．物体上滑，合力做负功，动能减小，根据动能定理可得
C错误；
D．根据能量守恒可知，物体损失的机械能转化为系统增加的内能，则
D正确。
故选AD。
10. 如图，真空中固定有两个静止的等量同种正点电荷A与B，电荷量均为Q，AB连线长度为2L，中点为O，C为AB连线的中垂线上距O点为L的点。现将B电荷移动到O点并固定，若取无穷远处为电势零点，静电力常量为k，不考虑运动电荷产生的磁场，则下列说法正确的是( )
A. 在B电荷未移动之前，从A点到O点电场强度先增大后减小
B. 在B电荷未移动之前，一重力不计带负电的粒子可在AB中垂面内以某一速率绕O点做匀速圆周运动
C. B电荷移动到O点的过程中，C点电势和电场强度都一直增大
D. 当B电荷移动到O点时，C点的电场强度大小为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．在B电荷未移动之前，根据场强叠加原理可知，O点场强为零，则从A点到O点电场强度逐渐减小，选项A错误；
B．因等量同种电荷中垂面上的场强分布是从O点向外发散型，则一重力不计带负电的粒子可在AB中垂面内以某一速率绕O点做匀速圆周运动，选项B正确；
C．B电荷移动到O点的过程中，因为电荷A在C点形成的场强大小方向不变，而电荷B在C点形成的场强逐渐变大，且两点荷在C点产生的场强方向夹角由90°逐渐减小，由平行四边形法则可知，C点电场强度一直增大；因电荷A在C点形成的电势不变，而B电荷在C点产生的电势逐渐变大，可知C点电势逐渐变大，选项C正确；
D．由几何关系可知，A与C之间的距离为L ，A在C点产生的场强为
EA与AB连线之间的夹角为45°，所以沿水平方向的分量为
沿竖直方向的分量为
B产生的电场强度的方向向上，大小为
C点的电场强度大小为
故D正确
故选BCD。
11. 如图所示，竖直平面内固定两根足够长的细杆、，两杆不接触，但两杆间的距离忽略不计。两个小球a、b（视为质点）质量均为m，a球套在竖直杆上，b球套在水平杆上，a、b通过铰链用长度为l的刚性轻杆L连接，将a球从图示位置（轻杆与杆夹角为）由静止释放，不计一切摩擦，已知重力加速度为g。在此后的运动过程中，下列说法中正确的是（ ）
A. a球和b球所组成的系统机械能守恒
B. 轻杆始终对b做正功
C. 刚性轻杆L第一次水平时，a球的速度为
D. b球的最大速度为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．a球和b球组成的系统没有外力做功，只有a球和b球的动能和重力势能相互转换，因此a球和b球所组成的系统机械能守恒，A正确；
B．将a球由静止释放后，在此后的运动过程中，当a球达到L2所在平面时，b球达到最远处，则b球经过先加速后减速的过程，所以轻杆不是始终对b做正功，B错误；
C．刚性轻杆L第一次水平时，由运动的关联可知此时b球的速度为零，由系统机械能守恒有
解得
C错误；
D．当杆L和杆L1第一次平行时，a球运动到最下方，b球运动到L1和L2交点位置，b球的速度达到最大，此时a球的速度为0，由系统机械能守恒有
解得
D正确。
故选AD。
二、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分。）
12. 利用图甲所示带有位移传感器的装置可测量滑块与木板间的动摩擦因数。将滑块从倾角为的木板上由静止释放，位移传感器连接的计算机描绘出了滑块位移随时间的变化规律如图乙所示。（重力加速度，，）
（1）根据图乙数据可得滑块在0.1s时的速度大小______m/s；
（2）滑块加速度大小______；
（3）若测得斜面倾角为，则动摩擦因数______。
【答案】 ①. 0.4 ②. 4 ③. 0.25
【解析】
【详解】（1）[1]根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可知滑块在0.1s时的速度大小为
（2）[2] 滑块在0.2s时的速度大小为
所以滑块的加速度为
（3）[3] 斜面倾角为时，对滑块进行受力分析，根据牛顿第二定律得
解得
13. 某实验小组做“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，图中A为铁架台，B、C是用细线连接的两个物块，D为固定在物块C上的细遮光条（质量可忽略不计），E为固定在铁架台上的轻质定滑轮，F为光电门，实验步骤如下：
①用游标卡尺测得遮光条的宽度为d，用天平分别称出物块B、C的质量分别为和，用跨过定滑轮的细线连接物块B和C；
②在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门之间的高度差h；
③将物块C从位置O由静止释放，C加速下降，B加速上升；
④记录遮光条D通过光电门的时间t。
依据以上步骤，回答以下问题：
（1）实验器材中，遮光条的宽度应该选择较______（选填“宽”或“窄”）的；该实验的研究对象是______（选填“B”“C”或“B、C组成的系统”）；
（2）从物块C由静止释放到其经过光电门的过程中，研究对象的动能增加量_______，研究对象的重力势能减少量______；在误差范围内，若上述物理量相等，则证明机械能守恒。（均用实验中测量的物理量符号表示，重力加速度为g）
【答案】 ①. 窄 ②. B、C组成的系统 ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]光电门测速的原理是将遮光条通过光电门的遮光时间内的平均速度近似表示物块通过光电门位置的瞬时速度，根据平均速度的定义式
当时，平均速度即可表示瞬时速度，可知当遮光时间极短时，物块通过光电门位置的瞬时速度才近似等于遮光条通过光电门的遮光时间内的平均速度，而要使遮光时间极短，遮光条的宽度需要窄一些，即遮光条的宽度应该选择较窄的；
[2]根据题意可知，物块C加速下降过程中，细线对C做负功，C的机械能减小，物块B加速上升过程中，细线对B做正功，B的机械能增大，可知物块B的机械能不守恒，物块C的机械能也不守恒，但是，物块BC构成的系统，若忽略空气阻力，系统内的细线的弹力做功的代数和为0，该系统只有重力做功，该系统的机械能守恒，可知该实验的研究对象是B、C组成的系统。
（2）[3]根据上述，物块C经过光电门的速度为
则研究对象的动能增加量
解得
[4]根据题意，物块C下降，重力势能减小，物块B上升，重力势能增大，则研究对象的重力势能减少量为
三、计算题（本题共3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，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
14. 如图，在水平面上A点正上方O点水平向右的速度抛出一个小球，同时位于A点的一质量的小滑块，在水平向右的恒定拉力作用下由静止开始匀加速运动，经时间恰好在P点被小球击中。重力加速度g取，不计空气阻力，求：
（1）击中点时到A的距离；
（2）滑块与水平面间的动摩擦因数。
【答案】（1）5m；（2）0.4
【解析】
【详解】（1）小球在水平方向做匀速直线运动，则击中点时到A的距离为
（2）对滑块，根据运动学公式
解得滑块向右运动时的加速度为
根据牛顿第二定律
联立解得滑块与水平面间的动摩擦因数为
15. 如图所示，南昌市飞机场有一倾斜放置的长度的传送带，与水平面的夹角，传送带一直保持匀速运动，速度。现将一质量的物体轻轻放上传送带底端，使物体从底端运送到顶端，已知物体与传送带间的动摩擦因数。求此过程中：（已知，，重力加速度g取）
（1）物体从底端运送到顶端所需的时间；
（2）物体与传送带之间因摩擦而产生的热量；
（3）电动机由于传送物体而多消耗的电能。
【答案】（1）5s； （2）32J；（3）64J
【解析】
【详解】（1）物体放到传送带时先做匀加速直线运动，设加速度为a，根据牛顿第二定律得
解得
物体匀加速至速度
用时
设通过的位移为，根据运动学公式
解得
故物体一直做匀加速直线运动到顶端，故到达顶端所用时间
（2）物体匀加速运动的时间内传送带的位移
物体与传送带间的相对位移大小
因摩擦产生的热量
代入数据解得
（3）根据能量守恒定律，电动机由于传送物体而多消耗的电能转化为物体增加的机械能与物体因摩擦产生的热量，物体到达顶端时的增加的动能
增加的重力势能
故增加的机械能
故电动机由于传送物体而多消耗的电能为
16. 如图甲所示，金属丝K产生的热电子（初速度不计）经A、B间的加速电场加速后，沿两水平金属板C、D间的中心线射入偏转电场，最后打在竖直荧光屏上。C、D极板长为L，板间距离为L，荧光屏距C、D右端的距离为L。现给A、B极板加一加速电压，C、D两板加如图乙所示的电压大小为U0、周期的交变电压，设C、D间的电场可看作匀强电场，且两板外无电场已知电子的质量为m、电荷量为e（重力不计），且所有电子均能从C、D板间射出，求：
（1）电子进入C、D极板的初速度v0的大小；
（2）在时刻射入偏转电场的电子，射出C、D板时的偏移量；
（3）荧光屏上被电子击中部分的长度s。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）电子在A、B间加速过程，由动能定理有
解得
（2）进入偏转电场后水平方向有
解得
～内，竖直方向做匀加速直行运动，有
～T内，竖直方向有
T～内，竖直方向有
在时刻射入偏转电场的电子，射出C、D板时的偏移量为
（3）在（，1，2，3，…）时刻射入偏转电场的电子偏移量最大，根据对称性可得竖直方向有
由运动学分析可知，无论电子何时射入偏转电场，电子射出极板时，竖直方向都有
因此荧光屏上被电子击中部分的长度为
