【物理】江苏省扬州中学2020-2021学年高二上学期开学检测试题（解析版）

【物理】江苏省扬州中学2020-2021学年高二上学期开学检测试题（解析版）

扬州中学高二年级开学质量检测 高二物理 本卷选择题9题，非选择题6题，满分100分，考试时间90分钟。‎ 第I卷（选择题）‎ 一、单选题 ‎1．两个大轮半径相等的皮带轮的结构如图所示，A、B两点的半径之比为2:1，C、D两点的半径之比也为 2:1，下列说法正确的是( )‎ A．A 、B两点的线速度之比为vA:vB = 1:2‎ B．A、C 两点的角速度之比为 C．A、C两点的线速度之比为vA:vC = 1:1‎ D．A、D两点的线速度之比为vA:vD = 1:2‎ ‎2．如图，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高；质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g．质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为（ ）‎ A．mgR B．mgR C．mgR D．mgR ‎3．如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为，粒子在M和N时加速度大小分别为，速度大小分别为，电势能分别为．下列判断正确的是 A． B．‎ C． D．‎ ‎4．如图所示，平行板电容器与电动势为E的电源连接，上极板A接地，一带负电的油滴固定于电容器中的P点，现将平行板电容器的下极板B竖直向下移动一小段距离，则（ ）‎ A．带电油滴所受静电力不变 B．P点的电势将升高 C．带电油滴在P点时的电势能增大 D．电容器的电容减小，极板带电荷量增大 ‎5．真空中相距L的两个固定点电荷E、F所带电荷量大小分别是QE和QF，在它们共同形成的电场中，有一条电场线如图中实线所示，实线上的箭头表示电场线的方向．电场线上标出了M、N两点，其中N点的切线与EF连线平行，且∠NEF＞∠NFE．则（ ）‎ A．E带正电，F带负电，且QE > QF B．在M点由静止释放一带正电的检验电荷，检验电荷将沿电场线运动到N点 C．过N点的等势面与EF连线垂直 D．负检验电荷在M点的电势能大于在N点的电势能 二、多选题 ‎6．2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100s时，它们相距约‎400km，绕二者连线上的某点每秒转动12圈，将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星（　　）‎ A．质量之积 B．质量之和 C．速率之和 D．各自的自转角速度 ‎7．如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子 M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点不计重力下列说法正确的是　　‎ A．M带负电荷，N带正电荷 B．M在b点的动能小于它在a点的动能 C．N在d点的电势能等于它在e点的电势能 D．N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功 ‎8．如图，将一质量为‎2m的重物悬挂在轻绳一端，轻绳的另一端系一质量为m的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为d，杆上的A点与定滑轮等高，杆上的B点在A点正下方距离A为d处．现将环从A点由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法中正确的是（）‎ A．环到达B处时，重物上升的高度 B．环能下降的最大距离为 C．环到达B处时，环与重物的速度大小之比为 D．环从A到B减少的机械能等于重物增加的机械能 ‎9．如图（a）所示，两水平平行正对的金属板M、N间距为d，加有如图（b）所示的交变电压．一质量为m、电荷量为q的带正电的微粒被固定在两板正中间的P点，在t = 0时刻释放该粒子，3t₀时间内粒子未到达极板．则在0 ～ 3t₀时间内，下列说法正确的是（ ）‎ A．从t = 0开始，粒子向M板运动 B．粒子从t0开始一直向N板运动 C．0～2t0时间内，电场力对粒子做的功为mg2t20‎ D．3t0时，重力对粒子做功的瞬时功率为mg2t0‎ 第II卷（非选择题）‎ 三、实验题 ‎10．如图甲所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连，使电容器带电后与电源断开。 ‎ ‎（1）影响平行板电容器电容的因素有______ ，在实验室中完成这个实验的方法是_____‎ A．两极板的正对面积 B．两板间距离 C．电介质的介电常数 D．极板的材料 ‎ E．类比法 F．控制变量法 G．假设法 H．微小量放大法 ‎ ‎（2）下列关于实验中使用静电计的说法正确的是有_________ ‎ A．使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况 ‎ B．使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况 ‎ C．静电计可以用电压表替代 ‎ D．静电计可以用电流表替代．‎ ‎（3）某位同学用如图乙所示研究电容器电容与哪些因素有关。A、B为平行板电容器的金属板，G为静电计，开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度；若保持开关S闭合，将A、B两极板间距变大些，指针张开角度将________；若断开开关S后，将A、B两极板靠近些，指针张开角度将__________。‎ ‎ 若断开开关S后，将A、B两极板正对面积变小些，指针张开角度将_________（以上均选填“变大”、“变小”或“不变”）。‎ ‎11．某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz、30 Hz和40 Hz，打出纸带的一部分如图（b）所示．‎ 该同学在实验中没有记录交流电的频率，需要用实验数据和其他条件进行推算．‎ ‎（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用和图（b）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为_________，打出C点时重物下落的速度大小为________，重物下落的加速度的大小为________.‎ ‎（2）已测得=‎8.89cm，=9.5.cm，=‎10.10cm；当重力加速度大小为‎9.80m/，试验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%．由此推算出为________ Hz．‎ 四、解答题 ‎12．如图，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动．现测得转台半径R=‎0.5m,离水平地面的高度H=‎0.8m，物块平抛落地过程水平位移的大小s=‎0.4m．设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g=‎10m/s2求：‎ ‎(1)物块做平抛运动的初速度大小v0；‎ ‎(2)物块与转台间的动摩擦因数μ．‎ ‎13．某宇航员到一个星球后想分析这个星球的相关信息，于是做了两个小实验：一是测量了该星球的一个近地卫星绕该星球做匀速圆周运动飞行N圈用了时间t；二是将一个小球从星球表面竖直上抛，测出上升的最大高度为h，第一次上升的时间为t1，第一次下降的时间为t2．设小球运动中受到的空气阻力大小不变，万有引力常量为G，不计星球自转．求：‎ ‎（1）该星球的密度．‎ ‎（2）该星球表面的重力加速度．‎ ‎14．如图所示,质量为‎1kg物块自高台上A点以‎4m/s的速度水平抛出后,刚好在B点沿切线方向进入半径为‎0.5m的光滑圆弧轨道运动．到达圆弧轨道最底端C点后沿粗糙的水平面运动‎43m到达D点停下来,已知OB与水平面的夹角θ=53°,g=‎10m/s2(sins53°=0.8,cos53°=0.6).求:‎ ‎(1)AB两点的高度差;‎ ‎(2)物块到达C点时,物块对轨道的压力;‎ ‎(3)物块与水平面间的动摩擦因数 ‎15．如图，两水平面（虚线）之间的距离为H ‎，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场．自该区域上方的A点将质量为m、电荷量分别为q和–q（q>0）的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出．小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开．已知N离开电场时的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为N刚离开电场时的动能的1.5倍．不计空气阻力，重力加速度大小为g．求 ‎（1）M与N在电场中沿水平方向的位移之比；‎ ‎（2）A点距电场上边界的高度；‎ ‎（3）该电场的电场强度大小．‎ ‎【参考答案】‎ ‎1．B ‎【解析】A.A、B属于同轴转动，所以角速度相同，根据：，线速度与半径成正比，vA:vB = 2：1，A错误 B.A、D两点皮带传动，具有相同的线速度，C、D两点具有相同的角速度，所以，所以，B正确 C.根据，且，所以vA:vC = 1:2，C错误 D.A、D两点皮带传动，具有相同的线速度，vA:vD = 1:1，D错误 ‎2．C ‎【解析】据题意，质点在位置P是具有的重力势能为：；当质点沿着曲面下滑到位置Q时具有的动能为：，此时质点对轨道压力为：，由能量守恒定律得到：，故选项C正确．‎ 考点：能量守恒定律、圆周运动 ‎3．D ‎【解析】将粒子的运动分情况讨论：从M运动到N；从N运动到M，根据电场的性质依次判断；电场线越密，电场强度越大，同一个粒子受到的电场力越大，根据牛顿第二定律可知其加速度越大，故有；若粒子从M运动到N点，则根据带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，可知在某点的电场力方向和速度方向如图所示，故电场力做负功，电势能增大，动能减小，即，负电荷在低电势处电势能大，故；‎ 若粒子从N运动到M，则根据带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，可知在某点的电场力方向和速度方向如图所示，故电场力做正功，电势能减小，动能增大，即，负电荷在低电势处电势能大，故；‎ 综上所述，D正确；‎ ‎4．B ‎【解析】‎ A、将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，由于电容器两板间电压不变，根据得知板间场强减小，油滴所受的静电力减小，则油滴将向下运动，故选项A错误；‎ BC、板间场强减小，而点与上极板间的距离不变，则由公式分析可知，点与上极板间电势差将减小，而点的电势低于上极板的电势，则知点的电势将升高，由带电油滴原来处于平衡状态可知油滴带负电，点的电势升高，则油滴在点时的电势能将减小，故选项B正确，C错误；‎ D、根据电容的定义式电容器与电源相连，则不变，当减小时，则极板带电荷量也减小，故选项D错误．‎ ‎5．C ‎【解析】根据电场线的指向知E带正电，F带负电；N点的场强是由E、F两电荷在N点产生场强的叠加，电荷E在N点电场方向沿EN向上，电荷F在N点产生的场强沿NF向下，合场强水平向右，可知F电荷在N点产生的场强大于E电荷在N点产生的场强，而，所以由点电荷场强公式知,A错误；只有电场线是直线，且初速度为0或初速度的方向与电场平行时，带电粒子的运动轨迹才与电场线重合．而该电场线是一条曲线，所以运动轨迹与电场线不重合．故在M点由静止释放一带正电的检验电荷，不可能沿电场线运动到N点，B错误；因为电场线和等势面垂直，所以过N点的等势面与过N点的切线垂直，C正确；沿电场线方向电势逐渐降低，，再根据，q为负电荷，知，D错误；故选C．‎ ‎6．BC ‎【解析】AB．双中子星做匀速圆周运动的频率f=12Hz（周期），由万有引力等于向心力，可得， r1+r2=r=‎‎400km 联立解得 选项B正确A错误；‎ C．由可得 选项C正确；‎ D．不能得出各自自转的角速度，选项D错误。‎ ‎7．ABC ‎【解析】由粒子运动轨迹可知，M受到的是吸引力，N受到的是排斥力，可知M带负电荷，N带正电荷，故A正确．M从a到b点，库仑力做负功，根据动能定理知，动能减小，则b点的动能小于在a点的动能，故B正确．d点和e点在同一等势面上，电势相等，则N在d点的电势能等于在e点的电势能，故C正确．‎ D、N从c到d，库仑斥力做正功，故D错误．故选ABC ‎8．BD ‎【解析】根据几何关系有，环从A下滑至B点时，重物上升的高度h=d−d，故A错误；环下滑到最大高度为h时环和重物的速度均为0，此时重物上升的最大高度为，根据机械能守恒有，解得：h=d，故B正确．对B的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，有：vcos45°=v重物，所以，故C错误；环下滑过程中无摩擦力对系统做功，故系统机械能守恒，即满足环减小的机械能等于重物增加的机械能，故D正确；故选BD．‎ ‎9．AD ‎【解析】电场力为F=qE=2mg；t=0时刻，电场力向上，时间向上匀加速，加速度为g；时间向上匀减速，加速度为‎3g；时间向下匀减速，加速度为g；从t=0开始，粒子向M极运动；从开始一直向N极运动；故A正确，B错误；时间向上匀加速，根据位移时间关系公式，位移为，‎ 时间向上匀减速，根据位移时间关系公式，位移为，在时间内，粒子的位移为零，故电场力对粒子做的功为零；故C错误；根据速度时间关系公式，时粒子的速度为：，方向向下；故时，重力对粒子做功的瞬时功率为：，故D正确；故选AD．‎ ‎10．ABCFA不变变小变大 ‎【解析】‎ ‎（1）根据，可知影响平行板电容器电容的因素有：两极板的正对面积、两板间距离、电介质的介电常数，故选ABC; 在实验室中完成这个实验的方法是控制变量法，故选F. ‎ ‎（2）静电计能显示电容器两板间的电压，则使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况，但是静电计的原理与电压表不同，不能用电压表代替，更不能用电流表代替，选项CD错误；故选A. ‎ ‎（3）若保持开关S闭合，则两板间电压U一定，则指针张开角度将不变；若断开开关S后，Q一定，将A、B两极板靠近些，根据可知C变大，根据Q=CU可知，U减小，则指针张开角度将减小。 若断开开关S后，将A、B两极板正对面积变小些，根据可知C变小，根据Q=CU可知，U变大，则指针张开角度将变大。‎ ‎11． 40 ‎ ‎【解析】（1）[1]打B点时，重物下落的速度等于AC段的平均速度，所以 ‎；‎ ‎[2]同理打出C点时，重物下落的速度；‎ ‎[3]由加速度的定义式得 ‎（2）[4]由牛顿第二定律得： ，‎ 解得：，‎ 代入数值解得：f=40Hz．‎ ‎12．(1)‎1m/s (2)0.2‎ ‎【解析】 (1)物块做平抛运动，在竖直方向上有 在水平方向上有 联立解得：‎ 代入数据得 v0＝‎1 m/s ‎(2)物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有 ‎ ‎ 联立解得：‎ 代入数据得μ＝0.2‎ ‎13．（1） （2） ‎ ‎【解析】（1）近地卫星周期：T=t/N 圆周运动： ‎ 密度：‎ 解得 ‎（2）上升：mg+f=ma1 ‎ 下降：mg-f=ma2 ‎ 解得 ‎14．(1) ‎0.45m(2) (3) ‎ ‎【解析】 (1) 小物块恰好从B端沿切线方向进入轨道，据几何关系有：‎ ‎ ‎ A到B的过程中机械能守恒，得： ‎ 联立解得：；‎ ‎(2) 小物块由B运动到C，据动能定理有： ‎ 在C点处，据牛顿第二定律有： ‎ 解得：‎ 根据牛顿第三定律，小物块经过圆弧轨道上C点时对轨道压力大小NC为96N；‎ ‎(3) 小物块从C运动到D，据功能关系有：‎ ‎ ‎ 联立解得：．‎ ‎15．（1）3；（2）H/3；（3）‎ ‎【解析】（1）设带电小球M、N抛出的初速度均为v0，则它们进入电场时的水平速度仍为v0；M、N在电场中的运动时间t相等，电场力作用下产生的加速度沿水平方向，大小均为a，在电场中沿水平方向的位移分别为s1和s2；由运动公式可得：v0–at=0‎ 联立解得：‎ ‎（2）设A点距离电场上边界的高度为h，小球下落h时在竖直方向的分速度为vy，则；‎ 因为M在电场中做匀加速直线运动，则 解得h=‎ ‎（3）设电场强度为E，小球M进入电场后做直线运动，则，‎ 设M、N离开电场时的动能分别为Ek1、Ek2，由动能定理：‎ 由已知条件：Ek1=1.5Ek2‎ 联立解得：‎