【物理】江西省宜春市万载中学2020-2021学年高二上学期开学检测试题（解析版）

【物理】江西省宜春市万载中学2020-2021学年高二上学期开学检测试题（解析版）

‎2022届新高二物理开学检测 一、选择题（本大题共12小题，每小题4分，共48.0分，1-8题为单选题，9-12为多选题，全部选对得4分，漏选得2分，错选得0分）‎ 1. 物体做曲线运动时，下列说法正确的是 A. 速度的方向不断发生变化，速度的大小不一定发生变化 B. 做曲线运动的物体合力一定是变力 C. 由于曲线运动的速度一定发生变化，所以加速度一定也不断变化着 D. 匀速圆周运动的速度大小不变，所以它不具有加速度 2. 下列说法中正确的是 A. 伽利略发现了万有引力定律，并测得了引力常量 B. 根据表达式可知，当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大 C. 在由开普勒第三定律得出的表达式中，k是一个与中心天体无关的常量 D. 两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对作用力与反作用力 3. 如图所示，小车A用轻绳绕过不计摩擦的定滑轮与物体B相连。当小车A以恒定的速度v向左运动时，则对于B物体来说，下列说法正确的是 A. 匀速上升 B. 减速上升 C. 物体B受到的拉力小于B物体受到的重力 ‎ D. 物体B受到的拉力大于B物体受到的重力 4. 如图所示，在坡度一定的斜面顶点以大小相同的初速度v同时水平向左与水平向右抛出两个小球A和B，两侧斜坡的倾角分别为和，小球均落在坡面上，若不计空气阻力，则A和B两小球的运动时间之比为 A. B. C. 1：3 D. 3：1‎ 1. 如图所示，a、b是两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，它们距地面的高度分别是R和为地球半径。下列说法正确的是 A. a、b的角速度之比是 B. a、b的向心加速度大小之比是9：8 C. a、b的线速度大小之比是 D. a、b的周期之比是 2. 一条河宽100m，船在静水中的速度为，水流速度是，则 A. 该船能垂直河岸横渡到对岸 B. 当船头垂直河岸横渡时，过河所用的时间为20s C. 当船头垂直河岸横渡时，船的位移是100m ‎ D. 该船渡到对岸时，船的位移最小是125m 3. ‎1844年，德国天文学家贝塞尔根据天狼星的移动路径出现的波浪图形，推断天狼星是双星系统中的一颗星，因为该星在附近空间中沿一条呈波形的轨迹运动。天狼星及其伴星都在各自轨道上互相绕转，绕转的周期是年，平均距离约为日地距离的20倍。如果由天文观察测得某双星系统A、B做匀速圆周运动，已知运动周期为T，两星体之间的距离为r，绕行中心为O，引力常量为则 A. 可求出双星系统的平均密度 B. 可求出双星系统中任一星体的质量 C. 可求出双星系统的总质量 D. 双星系统中质量大的星体离绕行中心O远 4. 如图所示，AB为四分之一圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是一质量为m的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都为，它由轨道顶端A从静止开始下滑，恰好运动到C处停止，不计空气阻力，那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为 ‎ A. B. C. mgR D. ‎ 1. 有一物体在离水平地面高h处以大小为的初速度水平抛出，落地时速度大小为v，竖直分速度大小为，水平射程为l，不计空气阻力，则物体在空中飞行的时间为 A. B. C. D. ‎ 2. 如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为R，小球半径为略小于管道半径，则下列说法正确的是 A. 小球通过最高点时的最小速度 B. 小球通过最高点时的最小速度 C. 小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力 D. 小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力 3. 中国预计2020年全面建成“北斗三号”全球卫星导航系统，若已知“北斗三号”导航系统中的一颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，速度为v，引力常量为G，则 A. 地球的质量为 B. 人造卫星的质量为 C. 人造卫星运动的轨道半径为 D. 人造卫星运动的加速度为 4. 如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块，用长为l的轻质细绳将物块连接在转轴上，细绳与竖直转轴的夹角，此时绳伸直但无张力，物块与转台间动摩擦因数为 ‎，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块随转台由静止开始缓慢加速转动，角速度为，重力加速度为g，则 A. 当时，细绳的拉力为0 B. 当时，物块与转台间的摩擦力为0 C. 当时，细绳的拉力大小为 D. 当时，细绳的拉力大小为 二、实验题（(本大题共2小题，每空2分，共16.0分)）‎ 1. 某同学做“研究小球做平抛运动”实验。‎ 安装实验装置的过程中，斜槽末端切线必须是水平的，这样做的目的是________。‎ A.保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小 B.保证小球飞出时，初速度水平 C.保证小球在空中运动的时间每次都相等 D.保证小球运动的轨迹是一条抛物线 在做“研究小球做平抛运动”的实验中，引起实验误差的原因可能是________。‎ 安装斜槽时，斜槽末端切线不水平确定y轴时，没有用重垂线 斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦空气阻力对小球运动有较大影响 A. B. C. D.‎ 该同学采用频闪照相机拍摄到如图所示的小球做平抛运动的照片，图中背景小方格的边长为 cm，A、B、C是拍摄下的小球的位置，取 ，那么： ‎ A.照相机拍摄时每________s曝光一次；‎ B.小球做平抛运动的初速度的大小为________。‎ 1. 如图所示为“探究恒力做功与动能变化关系”的实验装置，小车前端固定有力传感器，能测出小车所受的拉力，小车上固定两个完全相同、宽度为很小的遮光条A、B，A、B两遮光条之间的距离为L，小车、传感器及遮光条的总质量为M，小车放在安装有定滑轮和光电门的长木板D上，光电门可记录遮光条A、B通过它时的挡光时间，用不可伸长的细线将小车与质量为m的重物相连，长木板放在水平桌面上，细线与长木板平行。 实验前______平衡小车与长木板间的摩擦力（填“需要”或“不需要”）； 实验过程中______满足M远大于填“需要”或“不需要”）； 实验主要步骤如下： 按图中正确安装器材； 由静止释放小车，小车在细线拉动下运动，记录传感器的示数F及遮光条A、B经过光电门的挡光时间和，则当B遮光条经过光电门时小车的速度为______，要验证动能定理的表达式为______（用字母M、F、L、d、、表示）。‎ 三、计算题（本大题共4小题，共36.0分）‎ 2. ‎（6分）某种型号的轿车，其部分配置参数如下表所示．若该轿车行驶过程中所受摩擦阻力大小始终不变． ‎ 净重 ‎1340‎ 水平直线路面最高车速 ‎180‎ 额定功率 ‎90‎ 求：‎ 若轿车在水平直线路面上以最高车速匀速行驶时，发动机功率是额定功率，此时牵引力多大？ 在某次官方测试中，一位质量的驾驶员驾驶该轿车，在上述水平直线路面上以额定功率将车速由零提高到，用时11s，则该车在此加速过程中行驶的距离为多少？ ‎ 1. ‎（9分）如图所示为马戏团的猴子表演杂技示意图。平台上质量为5kg的猴子（可视为质点）从平台边缘A点抓住长水平绳的末端，由静止开始绕绳的另一个固定端O点做圆周运动，运动至O点正下方B点时松开绳子，之后做平抛运动。在B点右侧平地上固定一个倾角为的斜面滑梯CD，猴子做平抛运动至斜面的最高点C时的速度方向恰好沿斜面方向。已知，，不计空气阻力，猴子刚运动到B点时的速度大小为，求：取 ‎ 猴子刚运动到B点且绳子还未脱手时，其对绳子的拉力。‎ 猴子从B点运动到C点的时间以及两点间的水平距离。 ‎ 2. ‎（9分）“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心发射升空，准确进入预定轨道。随后，“嫦娥一号”经过变轨和制动成功进入环月轨道。如图所示，阴影部分表示月球，设想卫星在圆形轨道Ⅰ上做匀速圆周运动，在圆轨道Ⅰ上飞行n圈所用时间为t，到达A点时经过短暂的点火变速，进入椭圆轨道Ⅱ，在到达轨道Ⅱ近月B点时再次点火变速，进入近月圆形轨道Ⅲ ‎（轨道半径近似为月球半径），而后卫星在轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动，在圆轨道Ⅲ上飞行n圈所用时间为，不考虑其他星体对卫星的影响。 求月球的平均密度。 求卫星从轨道Ⅱ上远月点A运动至近月点B所用的时间。 如果在Ⅰ、Ⅲ轨道上有两颗卫星，它们绕月球飞行方向相同，某时刻两卫星相距最近（两卫星在月球球心的同侧，且两卫星与月球球心在同一直线上），则至少经过多长时间，它们又会相距最近？ ‎ 1. ‎（12分）如图所示，光滑水平面AB与竖直面内粗糙半圆形轨道在B点平滑相接，半圆形轨道半径为R，一质量为m的物块（可视为质点）将弹簧压缩至A点后由静止释放，获得向右速度后脱离弹簧，经过B点进入半圆形轨道后瞬间对的轨道的压力大小为其重力的8倍，之后沿圆形轨道运动，且恰好到达C点。取重力加速度大小为g，求： ‎ 释放物块时弹簧的弹性势能；‎ 物块从B点运动到C点的过程中克服摩擦力做的功；‎ 物块离开C点后落到水平面时，重力的瞬时功率大小。 ‎ ‎【参考答案】‎ ‎1.【答案】A ‎【解析】解：A、曲线运动的特征是速度方向时刻改变，但速度大小可以不变，例如匀速匀速圆周运动．故A正确． B、恒力作用下物体可以做曲线运动，例如平抛运动，只受重力，加速度不变，故BC错误． D、物体做曲线运动时，合外力不为零，加速度一定不为零，故D错误．故选：A 2.【答案】D ‎【解析】解：A、牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测得了引力常量，故A错误； B、万有引力定律适用于两质点间引力计算，当r趋近于零时，物体不能看成质点，万有引力定律不再成立，所以不能得到“万有引力趋近于无穷大”的结论，故B错误；C、在由开普勒第三定律得出的表达式中，k是一个与中心天体质量有关的常量，故C错误； D、两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对作用力与反作用力，故D正确。 故选：D。 3.【答案】D ‎【解析】解：将小车的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解， 设绳子与水平方向的夹角为根据平行四边形定则有：，而沿绳子方向的分速度等于B物体的速度，在小车向左运动的过程中，减小，则增大，所以物体B加速上升，但不是匀加速，物体B的加速度方向向上，根据牛顿第二定律，知B物体受到的拉力大于B物体受到的重力，故ABC错误，D正确。故选：D。 4.【答案】C ‎【解析】根据 得，平抛运动的时间 则，故C正确，ABD错误。故选C。‎ ‎5.【答案】A ‎【解析】解：由题已知，两颗卫星离地球质心距离，； ‎ A、卫星受到的万有引力提供向心力，即，化简得，故：故A正确； B、卫星受到的万有引力，即，故：：4，故B错误； C、卫星受到的万有引力提供向心力，即，化简得，故：：故C错误； D、卫星受到的万有引力提供向心力，即，化简得，故：：9，故D错误；故选：A。 人造卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星受到的万有引力提供向心力，即,根据关系式推导加速度、角速度、线速度、周期之比。 此题关键点是人造卫星绕地球飞行万有引力提供向心力，联立万有引力和圆周运动公式，推导加速度、角速度、线速度、周期的关系。 6.【答案】D ‎ ‎【解析】解：设船在静水中的航速为，水流的速度 A、由题，船在静水中的航速小于水流的速度，根据平行四边形定则可知，船的合速度方向不可能垂直于河岸，则船不能到达正对岸，故A错误； B ‎、将小船的速度分解为垂直河岸和沿河岸方向，在垂直于河岸的方向上，河宽一定，当在该方向上的速度最大时，渡河时间最短，所以当船头方向垂直河岸，在该方向上的速度等于静水航速，时间最短，为：，故B错误； C、由B选项可知，水流方向位移为：，则船的位移是，故C错误； D、船实际是按合速度方向运动，由于、的大小一定，根据作图法，由三角形定则分析可知，当船相对于水的速度与合速度垂直时，合速度与河岸的夹角最大，船登陆的地点离船出发点的最小距离。设船登陆的地点离船出发点的最小距离为s。根据几何知识得：代入解得：，故D正确； 故选：D。 船既随水向下游运动，又相对于水向对岸行驶，根据船相对于水的速度与水流速度的比较，分析船能否到达正对岸。假设船头的指向与河岸的夹角为，运用速度的分解求出船垂直于河岸方向的分速度，分析什么条件时渡河的时间最短，并进行求解。运用作图法，根据三角形定则分析什么条件下船的合速度与河岸夹角最大，则船登陆的地点离船出发点的最小距离，再由几何知识求解最小距离。 本题是小船渡河问题，关键是运用运动的合成与分解作出速度分解或合成图，分析最短时间或最短位移渡河的条件。 7.【答案】C ‎【解析】解：AC、根据，联立解得，因为双星的体积未知，无法求出双星系统的平均密度，故A错误，C正确； BD、根据可得可知，质量大的星体离O点较近，但和的大小不知道，无法求解双星系统中任一星体的质量，故BD错误。故选：C。 8.【答案】D ‎【解析】BC段物体所受的摩擦力为：，位移为R，故BC段摩擦力对物体做功：，对全程由动能定理可知，，解得物体在AB段摩擦力所做的功：，故AB段克服摩擦力做功为：，故ABC错误，D 正确。 故选D。‎ ‎9.【答案】AC ‎【解析】解：水平方向上匀速运动，故，所以运动时间，故A正确； 竖直方向上做自由落体运动，故 所以时间为，故B错误， 又因为 所以运动时间为，故C正确； D.因为，所以，故D错误；故选：AC。 根据水平方向匀速运动求解时间； 根据竖直方向求解时间； 该题考查了平抛运动的规律和基本公式的应用，题目简单。熟记公式即可解答； 10.【答案】BC ‎【解析】解：A、B、由于管子能支撑小球，所以小球能够通过最高点时的最小速度为；故A错误，B正确。 C、小球在水平线ab以下的管道中运动时，受到的合外力向上，则主要应是外侧管壁提供作用力，故内侧管壁对小球一定无作用力；故C正确； D、小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球不一定有作用力。如速度较小时，重力与下管壁的合力充当向心力，故D错误。故选：BC。 11.【答案】AC ‎【解析】解：AC、设人造卫星运动的轨道半径为r，人造卫星运动一圈有：，解得：； 根据万有引力提供向心力可得：，解得地球的质量为：，故AC正确； B、人造卫星绕地球的运动与其自身质量无关，卫星的质量由已知条件无法求出，故B错误； D、根据向心加速度的计算公式可得：，故D错误。故选：AC。 12.【答案】AC ‎【解析】解：A、当转台的角速度比较小时，物块只受重力、支持力和摩擦力，当细绳恰好要产生拉力时：， 解得：，由于，所以当时，细线中张力为零。故A正确； B、随速度的增大，细绳上的拉力增大，当物块恰好要离开转台时，物块受到重力和细绳的拉力的作用，则： 解得：，由于，所以当时，物块与转台间的摩擦|力不为零。故B错误； D、当时，小球已经离开转台，细绳的拉力与重力的合力提供向心力，则： 解得：，故故C正确。 D、由于，由牛顿第二定律：，因为压力小于mg，所以，解得：故D错误；故选：AC。 13.【答案】； ； ；。‎ ‎【解析】在实验中让小球在固定斜槽滚下后，做平抛运动，记录下平抛后运动轨迹；然后在运动轨迹上标出特殊点，对此进行处理，由于是同一个轨迹，因此要求抛出的小球初速度是相同的，所以在实验时必须确保抛出速度方向是水平的，同时固定的斜槽要在竖直面； 在做平抛物体运动的实验中，实验成功的关键是小球每次能否以相同的水平速度做平抛运动，在具体操作中，无论是影响水平方向的运动，还是影响竖直方向上的运动，都会引起实验误差； 根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔，根据水平位移和时间间隔求出初速度。‎ ‎【解答】斜槽末端切线必须是水平的，这样做的目的是保证小球飞出时初速度水平，故B正确，ACD错误。故选B。 ‎ 当斜槽末端切线没有调整水平时，小球脱离槽口后并非做平抛运动，但在实验中，仍按平抛运动分析处理数据，会造成较大误差，故斜槽末端切线不水平会造成误差； 确定Oy轴时，没有用重锤线，就不能调节斜槽末端切线水平，和类似，所以会引起实验误差； 只要让它从同一高度、无初速开始运动，在相同的情形下，即使球与槽之间存在摩擦力，仍能保证球做平抛运动的初速度相同，因此，斜槽轨道不必要光滑，所以不会引起实验误差； 空气阻力对小球运动有较大影响时，物体做的就不是平抛运动了，平抛的规律就不能用了，所以会引起实验误差； 综上所述会引起实验误差的有，故ACD错误，B正确。故选B。 在竖直方向上，根据得，则小球初速度为。 故答案为：；；，。 14.【答案】需要  不需要   ‎ ‎【解析】解：力传感器的示数为小车受到的合力，对小车受力分析可知受到重力支持力，拉力和摩擦力，要使拉力为小车的合力，必须平衡摩擦力； 由于测量小车的合力是通过传感器测量的，不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量m远小于小车。 通过A、B光电门的速度分别为：，， 验证动能定理的表达式为：。 故答案为：需要；不需要；，。 要使拉力为小车的合力，必须平衡摩擦力； ‎ 该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。 光电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬时速度，根据功能关系可以求出需要验证的关系式。 了解光电门测量瞬时速度的原理，实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统我们要考虑全面，同时明确实验原理是解答实验问题的前提。 15.【答案】解：已知最高车速，设牵引力为F，则： 解得 设轿车行驶过程中所受摩擦阻力大小为f，轿车净质量为M，驾驶员质量为m，在水平直线路面上以额定功率将车速由零提高到，用时，在此加速过程中行驶的距离为x，则：  解得 ‎【解析】解决本题的关键知道轿车以恒定功率启动，是一个变加速运动过程，不能通过动力学知识求解位移，只能抓住功率不变，结合动能定理进行求解。 当牵引力等于阻力时，速度达到最大； 根据动能定理求得通过的位移。 16.【答案】解：设在B点时猴子所受的拉力为F 由牛顿第二定律得：   ‎ 联立计算得出 由牛顿第三定律得，猴子拉绳的力等于绳拉猴子的力，即大小为150N，方向竖直向下 据题得，猴子到达C点时竖直分速度  平抛时间  BC间的水平距离 ‎【解析】对B点，根据牛顿第二定律及向心力公式求出拉力，再由牛顿第三定律得到猴子拉绳的力；‎ 猴子从B点运动到C点做平抛运动，根据平抛运动的规律解答。‎ 本题比较综合的考查了平抛运动和竖直面内圆周运动，处理时要搞清受力，才能更好的解决问题。‎ ‎17.【答案】解：设月球的质量为M，半径为R，“嫦娥一号”的质量为m， 卫星在圆轨道Ⅲ上的运动周期为： 由万有引力提供向心力有： 又根据： 联立解得： 设卫星在轨道Ⅰ上的运动周期为，在轨道Ⅰ上，由万有引力提供向心力有： 又 联立解得： 设卫星在轨道Ⅱ上的运动周期为，而轨道Ⅱ的半长轴为： 根据开普勒第三定律得： 联立解得： 所以卫星从A到B的飞行时间为： 设卫星在轨道Ⅰ上的角速度为、在轨道Ⅲ上的角速度为，有： 设卫星再经过时间相距最近，有： 解得： 答：月球的平均密度为； 卫星从轨道Ⅱ上远月点A运动至近月点B所用的时间为； 则至少经过，它们又会相距最近。‎ ‎【解析】‎ 根据万有引力提供圆周运动向心力求得中心天体质量，再根据密度公式求得密度； 根据开普勒行星定律由半长轴的关系求得周期，从远月点飞到近月点所用时间为椭圆轨道的周期； 相距最近时，两飞船中运得快的比运动得慢的多绕月飞行一周，根据角速度关系求解所用时间即可。 本题主要考查万有引力定律的应用及开普勒定律的应用，同时根据万有引力提供向心力列式计算。 18.【答案】解：由牛顿第三定律可知地面支持力，物体在B点时： 解得： 由功能关系可知弹性势能等于最终弹力做的功，等于物体在B点的动能；即； 物体在C点时 则 物体从B到C的过程中，由动能定理有：， 解得物体克服摩擦力做功； 物体从C点飞出后做平抛运动，竖直方向有： 所以重力的功率为；‎ ‎【解析】在应用动能定理列方程时注意分析合外力做的功，知道瞬时功率的求解方法。 结合牛顿第二定律及功能关系求出弹簧的弹性势能； 根据C点的受力求出C点的速度，B到C根据动能定理求克服摩擦力做的功； 从C点出来做平抛运动，求出落到水平面时竖直方向的速度，再根据瞬时公式求解。‎