仁寿第一中学校（北校）2023-2024学年高二上学期9月入学考试
物 理
第Ⅰ卷（选择题共48分）
一、单选题（本大题共8个小题，每小题4分，共32分。每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
1. 2022年2月4日北京冬奥会开幕式以二十四节气为倒计时，最后定格于立春节气，惊艳全球，二十四节气，代表着地球在公转轨道上二十四个不同的位置，如图所示，从天体物理学可知地球沿椭圆轨道绕太阳运动所处四个位置，分别对应我国的四个节气，以下说法正确的是（ ）
A. 地球绕太阳运行方向（正对纸面）是顺时针方向
B. 地球绕太阳做匀速率椭圆轨道运动
C. 地球从夏至到秋分的时间大于地球公转周期的四分之一
D. 冬至时地球公转速度最小
2. 关于经典力学的适用范围，可以总结为（ ）
A. 宏观、高速运动的物体 B. 宏观、低速运动的物体 C. 微观、低速运动的物体 D. 微观、高速运动的物体
3. 从O点抛出A、B、C三个物体，它们做平抛运动的轨迹分别如图所示，则三个物体做平抛运动的初速度、、的关系和三个物体在空中运动的时间、、的关系分别是（ ）
A. ，
B. ，
C. ，
D. ，
4. 如图所示传动装置中，B、C两轮固定在一起绕同一轴转动，A、B两轮用皮带传动，三个轮的半径关系是rA＝rC＝2rB。若皮带不打滑，则A、B、C三轮边缘上a、b、c三点的（ ）
A. a点和b点角速度相等
B. 角速度之比为1∶1∶2
C. a点和c点线速度大小相等
D. 线速度大小之比为1∶1∶2
5. 船在静水中的速度为3.0m/s，它要渡过宽度为30 m的河，河水的流速为2.0 m/s，则下列说法中正确的是( )
A. 船不能渡过河 B. 船渡河的速度一定为5.0m/s
C. 船不能垂直到达对岸 D. 船到达对岸所需的最短时间为10s
6. 质量为3kg的物体，从高45m处自由落下，在下落的过程中（ ）
A. 第2s末重力做功的功率为600W
B. 第2s末重力做功的功率为300W
C. 第2s内重力做功的功率为600W
D. 第2s内重力做功的功率为300W
7. 如图所示，在倾角为θ且足够长的固定斜面上，从斜面顶端水平向右分别以、3同时抛出小球A、B（两小球互相不干扰），不计空气的阻力，重力加速度为g，则A、B两球落在斜面上的时间间隔是（ ）
A. B.
C. D.
8. 质量为的汽车的额定功率为40kw，在平直公路上行驶的最大速度为40m/s，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为，运动过程所受阻力大小恒定，重力加速度，则（ ）
A. 汽车受到的阻力大小为2000N
B. 汽车受到的最大牵引力为4000N
C. 汽车匀加速运动的时间为40s
D. 当汽车的速度为25m/s时，汽车的加速度大小为
二、多选题（本题共4小题，每小题4分，共16分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全得2分，有错选或不答的得0分。）
9. 在下列所述实例中，可确定机械能守恒的是（ ）
A. 木箱沿光滑斜面下滑的过程
B. 物体做竖直上抛运动
C. 雨滴在空中匀速下落的过程
D. 乘客随摩天轮在竖直面内匀速转动的过程
10. 躺着看手机时，有时手机会砸到脸部。若手机质量为120g，离脸部高约20cm处无初速度滑落，砸到脸部后未反弹，冲击脸部的时间约为0.1s，不计空气阻力，g取10 m/s2。下列分析正确的是（ ）
A. 手机下落的时间约为0.4s
B. 手机接触脸部前瞬间的速度大小约为2m/s
C. 手机冲击脸部的过程中，动量变化量大小约为0.24
D. 手机冲击脸部的作用力大小约为2.4N
11. 某运动员采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心。如图所示，假设该运动员的质量为m，在起跑前进的距离s过程中，重心升高量为h，获得的速度为v，重力加速度为g，则此过程中（ ）
A. 运动员克服重力做功 B. 运动员机械能增加了
C. 运动员的机械能增加了 D. 运动员对自身做功
12. 如图所示，两根长度不同的轻质细线下端分别悬挂质量相等的小球a、b，细线上端固定在同一点，悬挂小球a的细线与竖直方向的夹角θ1=37°，sin37°=0.6，细线拉力为T1，小球a的角速度为ω1；悬挂小球b的细线与竖直方向的夹角θ2=53°，细线拉力为T2，小球b的角速度为ω2，若两个小球绕同一竖直轴在同一水平面内做匀速圆周运动，则两个摆球在运动过程中，下列关系正确的是（ ）
A B. C. D.
第Ⅱ卷（非选择题共52分）
三、实验题（本题共2小题，共18分）
13. 某研究小组利用频闪照相机研究小钢球平抛运动的规律，实验中得到的频闪照片如图所示，均为拍摄到的位置，点为某同学选定的一个点。已知背景中小正方形的边长为，闪光频率为。
（1）根据图中的表格可知，当地的重力加速度的大小为___________。
（2）根据图中表格可知，小钢球通过点时水平方向的分速度大小为___________，竖直方向的分速度大小为___________。
（3）某同学通过观察照片，认为小钢球平抛运动的初始位置为K点，他的判断是___________（选填“正确”或“错误”）的。
14. 如图所示是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、电火花打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。回答下列问题：
①为完成此实验，除了以上的器材，还需要的器材有下面的哪些？_________
A.毫米刻度尺
B.秒表
C.0~12V的交流电源
D.0~12V的直流电源
E.0~6V的交流电源
②在实验中打点计时器所接交流电频率为50Hz，当地重力加速度g=9.8m/s2，实验选用的重物质量m=1kg，纸带上打点计时器打下的连续计数点A、B、C到打下第一点O的距离如图所示。则从打下O点至B点的过程中，重物重力势能的减少量ΔEp=___________J，动能的增加量ΔEk=___________J。（计算结果均保留3位有效数字）
③通过计算发现，在数值上ΔEp___________（选填“>”“＜”或“=”）ΔEk。这是因为___________。
四、解答题（本题共4小题，共34分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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）
15. 如图所示，质量的物体，以水平速度滑上静止在光滑水平面上的平板小车，小车质量，物体与小车车面之间的动摩擦因数，取，设小车足够长，求：
（1）物体在小车上滑行的时间是多少；小车和物体的共同速度是多少；
（2）在物体相对小车滑动的过程中，系统产生的摩擦热是多少。
16. 若已知火星半径为R，2021年2月，我国发射的火星探测器“天问一号”在距火星表面高为R的圆轨道上飞行，周期为T，引力常量为G，不考虑火星的自转，根据以上数据求：
（1）“天问一号”的线速度；
（2）火星的质量M；
（3）火星的密度。
17. 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了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）小球抛出点O距地面的高度；
（2）击中点时到A的距离；
（3）滑块与水平面间的动摩擦因数。
18. 如下图所示，光滑半球的半径为R，球心为O，固定在水平面上，其上方有一个光滑曲面轨道AB，高度为。轨道底端水平并与半球顶端相切。半径可不计、质量为m的小球由A点静止滑下，最后从B点离开，首次落在水平面上的C点。重力加速度为g，求：
（1）OC之间的距离；
（2）小球运动到C点的速率。
仁寿第一中学校（北校）2023-2024学年高二上学期9月入学考试
物 理 答案解析
第Ⅰ卷（选择题共48分）
一、单选题（本大题共8个小题，每小题4分，共32分。每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
1. 2022年2月4日北京冬奥会开幕式以二十四节气为倒计时，最后定格于立春节气，惊艳全球，二十四节气，代表着地球在公转轨道上的二十四个不同的位置，如图所示，从天体物理学可知地球沿椭圆轨道绕太阳运动所处四个位置，分别对应我国的四个节气，以下说法正确的是（ ）
A. 地球绕太阳运行方向（正对纸面）是顺时针方向
B. 地球绕太阳做匀速率椭圆轨道运动
C. 地球从夏至到秋分的时间大于地球公转周期的四分之一
D. 冬至时地球公转速度最小
【答案】C
【解析】
【详解】A．一年四季的顺序是春夏秋冬，所以地球绕太阳运行方向（正对纸面）是逆时针方向，A错误；
B．地球绕太阳做椭圆轨道运动，不是匀速率，地球在近日点最快，远日点最慢，B错误；
C．因为地球在近日点最快，远日点最慢，地球从春分到秋分的时间大于地球公转的周期的二分之一，所以地球从夏至到秋分的时间大于地球公转周期的四分之一，C正确；
D．因为地球在近日点最快，远日点最慢，冬至时地球在近日点，所以冬至时地球公转速度最大，D错误。
故选C。
2. 关于经典力学的适用范围，可以总结为（ ）
A. 宏观、高速运动的物体 B. 宏观、低速运动的物体 C. 微观、低速运动的物体 D. 微观、高速运动的物体
【答案】B
【解析】
【详解】经典力学适用于做低速运动的宏观物体，不适用于做高速运动的微观粒子。
故选B。
3. 从O点抛出A、B、C三个物体，它们做平抛运动的轨迹分别如图所示，则三个物体做平抛运动的初速度、、的关系和三个物体在空中运动的时间、、的关系分别是（ ）
A. ，
B. ，
C. ，
D. ，
【答案】C
【解析】
【详解】三个物体做平抛运动，竖直方向有
由图可知
故
水平方向有
由图可知
故
故ABD错误，C正确。
故选C。
4. 如图所示的传动装置中，B、C两轮固定在一起绕同一轴转动，A、B两轮用皮带传动，三个轮的半径关系是rA＝rC＝2rB。若皮带不打滑，则A、B、C三轮边缘上a、b、c三点的（ ）
A. a点和b点角速度相等
B. 角速度之比为1∶1∶2
C. a点和c点线速度大小相等
D. 线速度大小之比为1∶1∶2
【答案】D
【解析】
【详解】皮带不打滑，所以a点和b点线速度相等，而半径不同，根据可知
角速度不等，点b和点c是同轴传动，角速度相等，故
ωb：ωc=1：1
综合可得
ωa：ωb：ωc=1：2：2
根据v=rω，有
vb：vc =1：2
综合可得
va：vb：vc=1：1：2
故D正确，ABC错误；
故选D。
5. 船在静水中的速度为3.0m/s，它要渡过宽度为30 m的河，河水的流速为2.0 m/s，则下列说法中正确的是( )
A. 船不能渡过河 B. 船渡河的速度一定为5.0m/s
C. 船不能垂直到达对岸 D. 船到达对岸所需的最短时间为10s
【答案】D
【解析】
【详解】AD．当船头指向始终垂直于河岸时，渡河时间最短，最短时间为
A 错误，D正确；
BC．由于船的速度大于水流速度，根据平行四边形定则可知，它们的合速度，即船实际的速度可以与河岸垂直时，船能垂直到达对岸，该合速度为
BC错误。
故选D。
6. 质量为3kg的物体，从高45m处自由落下，在下落的过程中（ ）
A. 第2s末重力做功的功率为600W
B. 第2s末重力做功的功率为300W
C. 第2s内重力做功的功率为600W
D. 第2s内重力做功的功率为300W
【答案】A
【解析】
【详解】AB．第2s末的速度
第2s末重力做功的功率
故A正确，B错误；
CD．第1s末速度
所以第2s内平均功率
故CD错误。
故选A。
7. 如图所示，在倾角为θ且足够长的固定斜面上，从斜面顶端水平向右分别以、3同时抛出小球A、B（两小球互相不干扰），不计空气的阻力，重力加速度为g，则A、B两球落在斜面上的时间间隔是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】垂直于斜面的分速度大小
重力加速度垂直于斜面的分量大小
根据竖直上抛运动规律，则A球落在斜面上的时间
同理，B球落在斜面上的时间
A、B两球落在斜面上的时间间隔是
故选C。
8. 质量为汽车的额定功率为40kw，在平直公路上行驶的最大速度为40m/s，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为，运动过程所受阻力大小恒定，重力加速度，则（ ）
A. 汽车受到的阻力大小为2000N
B. 汽车受到的最大牵引力为4000N
C. 汽车匀加速运动的时间为40s
D. 当汽车的速度为25m/s时，汽车的加速度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A．速度最大时，牵引力与阻力平衡。有
故A错误；
B．匀加速时牵引力最大，则由
可得
最大牵引力为
故B错误；
C．汽车匀加速末速度为
则汽车匀加速运动的时间为
故C错误；
D．当汽车的速度为25m/s时，牵引力为
汽车的加速度大小为
故D正确。
故选D。
二、多选题（本题共4小题，每小题4分，共16分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全得2分，有错选或不答的得0分。）
9. 在下列所述实例中，可确定机械能守恒是（ ）
A. 木箱沿光滑斜面下滑的过程
B. 物体做竖直上抛运动
C. 雨滴在空中匀速下落的过程
D. 乘客随摩天轮在竖直面内匀速转动的过程
【答案】AB
【解析】
【详解】A．木箱沿光滑斜面下滑的过程，只有重力对木箱做功，木箱的机械能守恒，故A正确；
B．物体做竖直上抛运动，只有重力对物体做功，物体的机械能守恒，故B正确；
C．雨滴在空中匀速下落的过程，雨滴的动能不变，重力势能减少，机械能减少，故C错误；
D．乘客随摩天轮在竖直面内匀速转动的过程，乘客的动能不变，重力势能发生变化，机械能发生变化，故D错误。
故选AB。
10. 躺着看手机时，有时手机会砸到脸部。若手机质量为120g，离脸部高约20cm处无初速度滑落，砸到脸部后未反弹，冲击脸部的时间约为0.1s，不计空气阻力，g取10 m/s2。下列分析正确的是（ ）
A. 手机下落的时间约为0.4s
B. 手机接触脸部前瞬间的速度大小约为2m/s
C. 手机冲击脸部的过程中，动量变化量大小约为0.24
D. 手机冲击脸部的作用力大小约为2.4N
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据
解得
A错误；
B．根据
解得
B正确；
C．动量变化量大小约为
C正确；
D．根据
解得
F=3.6N
根据牛顿第三定律可知，手机冲击脸部的作用力大小约为3.6N ，D错误。
故选BC。
11. 某运动员采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心。如图所示，假设该运动员的质量为m，在起跑前进的距离s过程中，重心升高量为h，获得的速度为v，重力加速度为g，则此过程中（ ）
A. 运动员克服重力做功 B. 运动员的机械能增加了
C. 运动员的机械能增加了 D. 运动员对自身做功
【答案】AC
【解析】
【详解】ABC．运动员的重心升高为h，则运动员克服重力做功为
则其重力势能增加了，获得的速度为v，动能增加为，则其机械能增加量为，故AC正确，B错误；
D．由题意，在整个过程中根据功能关系可知，运动员对自身做功等于其机械能的增量，即
故D错误。
故选AC。
12. 如图所示，两根长度不同的轻质细线下端分别悬挂质量相等的小球a、b，细线上端固定在同一点，悬挂小球a的细线与竖直方向的夹角θ1=37°，sin37°=0.6，细线拉力为T1，小球a的角速度为ω1；悬挂小球b的细线与竖直方向的夹角θ2=53°，细线拉力为T2，小球b的角速度为ω2，若两个小球绕同一竖直轴在同一水平面内做匀速圆周运动，则两个摆球在运动过程中，下列关系正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】
【详解】对任一小球研究．设细线与竖直方向的夹角为θ，则小球所受合力的大小为mgtanθ，根据牛顿第二定律得
得
因为两个小球绕同一竖直轴在同一水平面内做匀速圆周运动，h相同，所以角速度相同，而拉力T为
则
故选AC。
第Ⅱ卷（非选择题共52分）
三、实验题（本题共2小题，共18分）
13. 某研究小组利用频闪照相机研究小钢球平抛运动的规律，实验中得到的频闪照片如图所示，均为拍摄到的位置，点为某同学选定的一个点。已知背景中小正方形的边长为，闪光频率为。
（1）根据图中的表格可知，当地的重力加速度的大小为___________。
（2）根据图中的表格可知，小钢球通过点时水平方向的分速度大小为___________，竖直方向的分速度大小为___________。
（3）某同学通过观察照片，认为小钢球平抛运动的初始位置为K点，他的判断是___________（选填“正确”或“错误”）的。
【答案】 ①. ②. ③. ④. 正确
【解析】
【详解】（1）[1]根据题意可知，由于闪光频率为，则相邻两点间的时间间隔为
竖直方向上，由逐差法有
联立解得
（2）[2]水平方向上，有可得
[3]竖直方向上，由中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得
（3）[4]根据题意，由图可知，相邻点间竖直位移比为，故小钢球平抛运动的初始位置为点，他的判断是正确的。
14. 如图所示是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、电火花打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。回答下列问题：
①为完成此实验，除了以上的器材，还需要的器材有下面的哪些？_________
A.毫米刻度尺
B.秒表
C.0~12V的交流电源
D.0~12V的直流电源
E.0~6V的交流电源
②在实验中打点计时器所接交流电频率为50Hz，当地重力加速度g=9.8m/s2，实验选用的重物质量m=1kg，纸带上打点计时器打下的连续计数点A、B、C到打下第一点O的距离如图所示。则从打下O点至B点的过程中，重物重力势能的减少量ΔEp=___________J，动能的增加量ΔEk=___________J。（计算结果均保留3位有效数字）
③通过计算发现，在数值上ΔEp___________（选填“>”“＜”或“=”）ΔEk。这是因为___________。
【答案】 ①. A ②. 2.55 ③. 2.50 ④. > ⑤. 因为下落过程中重物受到阻力做负功等，因此动能的增加量会小于重力势能的减少量
【解析】
【详解】①[1]通过打点计时器计算时间，故不需要秒表，电火花打点计时器应该与220V交流电源连接，需要刻度尺测量纸带上两点间的距离。
故选A。
②[2]重力势能减小量
[3]利用匀变速直线运动的推论得
则动能的增加量为
③[4] [5]通过计算可知重力势能的减小量大于动能的增加量，其原因是物体在下落过程中克服摩擦阻力做功，导致重力势能没有完全转化为动能。
四、解答题（本题共4小题，共34分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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）
15. 如图所示，质量的物体，以水平速度滑上静止在光滑水平面上的平板小车，小车质量，物体与小车车面之间的动摩擦因数，取，设小车足够长，求：
（1）物体在小车上滑行的时间是多少；小车和物体的共同速度是多少；
（2）在物体相对小车滑动的过程中，系统产生的摩擦热是多少。
【答案】（1），（2）30J
【解析】
【详解】（1）根据牛顿第二定律可知
物体做匀减速直线运动，小车做匀加速直线运动，共同速度记作v,物体在小车上滑行的时间为,有
解得
，
（2）根据能量守恒定律，系统产生的摩擦热为
16. 若已知火星半径为R，2021年2月，我国发射的火星探测器“天问一号”在距火星表面高为R的圆轨道上飞行，周期为T，引力常量为G，不考虑火星的自转，根据以上数据求：
（1）“天问一号”的线速度；
（2）火星的质量M；
（3）火星的密度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）天问一号绕火星飞行的轨道半径
则线速度为
（2）设火星的质量为M，探测器的质量为m，根据万有引力提供向心力可知
结合上述解得
（3）根据体积公式可得火星的体积为
则火星的密度为
17. 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了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）小球抛出点O距地面的高度；
（2）击中点时到A的距离；
（3）滑块与水平面间的动摩擦因数。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由自由落体运动公式
可得，小球抛出点O距地面的高度为
（2）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
（3）对滑块由运动学公式
可得，滑块向右运动时的加速度为
由牛顿第二定律
解得，滑块与水平面间的动摩擦因数为
18. 如下图所示，光滑半球的半径为R，球心为O，固定在水平面上，其上方有一个光滑曲面轨道AB，高度为。轨道底端水平并与半球顶端相切。半径可不计、质量为m的小球由A点静止滑下，最后从B点离开，首次落在水平面上的C点。重力加速度为g，求：
（1）OC之间的距离；
（2）小球运动到C点的速率。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）对小球由A点到B点由动能定理得
从B点到C点，竖直方向
水平方向
解得OC之间的距离为
（2）从开始到落地，由机械能守恒定律得
解得小球运动到C点的速率为
