湖南省湘潭市2024-2025学年高二上学期第一次摸底物理试卷

湖南省湘潭市2026届高二上学期第一次摸底物理试卷 一、单选题(本大题共6小题,共24分) 1.[4分]甲、乙两车沿同一平直公路运动,表示位移与时间关系的图像如图所示,图中内的图线相平行,下列说法正确的是( ) A. 时间内乙车的位移较大 B. 时间内乙车的速度较大 C. 时间内两车的平均速度相同 D. 时间内两车的位移相同 2.[4分]下列四幅图是有关生活中的圆周运动的实例分析,其中说法正确的是( ) A. 汽车通过凹形桥的最低点时,速度越快越容易爆胎 B. 铁路的转弯处,外轨比内轨高是为了利用轮缘与内轨的侧压力来帮助火车转弯 C. “水流星”表演中,在最高点处水对桶底一定有压力 D. 洗衣机的脱水是利用了失重现象 3.[4分]如图所示,一轻绳跨过定滑轮,两端分别系有小球A和B,在外力作用下使两小球处于静止状态,两球间的高度差为h,释放小球,当两球间的高度差再次为h时,小球A的速度大小为,已知重力加速度为g,不计一切摩擦,不计滑轮的质量,则A、B两球的质量之比为( ) A.2∶3 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4 4.[4分]2025年2月第9届亚洲冬季运动会在哈尔滨成功举行。在女子3 000米短道速滑接力项目中,中国队在最后时刻完成了超越,力压韩国队获得金牌(如图)。精彩的比赛背后,往往蕴含了丰富的物理知识,在不考虑空气阻力的情况下,下列说法正确的是( ) A. 在直线起跑蹬冰过程中,冰面对冰刀的作用力大于冰刀对冰面的作用力 B. 若运动员沿半径不变的圆弧匀速通过弯道时,速率越大,身体与冰面的夹角越小 C. 在最后加速冲刺阶段,运动员滑行速率越大,所受冰面的摩擦阻力也越大 D. 运动员冲线之后会慢慢停下来,是因为其在水平面内所受合力变为零 5.[4分]关于下图所对应的情境描述正确的是( ) A.图甲中,跳伞运动员匀速下落,则跳伞运动员的机械能守恒 B.图乙中,秋千从A点由静止释放,摆到B点,这个过程中,小朋友受到的重力的功率先逐渐增大、后逐渐减小 C.图丙中,从A至最低点C过程中,若只有重力和蹦床弹力做功,则运动员的机械能守恒 D.图丁中,物块在光滑水平面上压缩弹簧的过程中,物块的机械能守恒 6.[4分]如图,真空中有三个点电荷固定在同一直线上,电荷量分别为Q1、Q2和Q3,P点和三个点电荷的连线与点电荷所在直线的夹角分别为90 、60 和30 。若P点处的电场强度为零,q>0,则三个点电荷的电荷量可能为 ( ) A.Q1=q,Q2=q,Q3=q B.Q1=-q,Q2=-q,Q3=-4q C.Q1=-q,Q2=q,Q3=-q D.Q1=q,Q2=-q,Q3=4q 二、多选题(本大题共4小题,共20分) 7.[5分]如图所示, 为北斗卫星导航系统中的静止轨道卫星,其对地张角为; 为地球赤道上方的近地卫星,两卫星运转方向相同。已知地球的自转周期为,万有引力常量为,根据题中条件,可求出( ) A.卫星 和卫星 的加速度之比为 B.卫星 的周期为 C.地球的平均密度为 D.卫星 可以连续直接接收到卫星 发出的电磁波信号的时间为 8.[5分]在光滑的水平面上,有两个物块和,质量分别为和,用与水平面平行的轻质弹簧相连接,在水平向右的恒力作用下,两物块一起向右做匀加速直线运动,则( ) A.两物块一起运动的加速度大小 B.弹簧的弹力大小为 C.若只增大,两物块一起向右匀加速运动时,它们之间的间距变大 D.若两物体都运动到右侧一段粗糙的水平地面上,且两物体与水平地面动摩擦因数相等,则两物体之间间距变大 9.[5分]如图所示,两相同木块A和B放在水平转盘上,二者用长为的不可伸长的细绳连接,A到转盘中心的距离为L,两木块与转盘的最大静摩擦力等于各自重力的k倍,重力加速度为g。整个装置能绕通过转盘中心的竖直转轴转动,开始时绳刚好伸直,现使装置的角速度由零开始缓慢增大,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是( ) A.当时,绳上开始产生张力 B.当时,A所受的摩擦力为零 C.当时,A、B相对转盘开始滑动 D.从转盘开始转动到A、B相对转盘开始滑动,A的摩擦力先增大后减小,再增大 10.[5分]如图所示,水平转台上放着A、B、C三个物体,质量分别为2m、m、m,离转轴的距离分别为r、r、2r,与转台间的动摩擦因数相同(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),转台旋转时,下列说法中正确的是( ) A.若三个物体均未滑动,C物体的向心加速度最大 B.若三个物体均未滑动,B物体受的摩擦力最大 C.转速增加,A物体比B物体先滑动 D.转速增加,C物体先滑动 三、非选择题(本大题共5小题,共56分) 11.[6分]如图所示,甲图中变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数变化情况如乙图中的AC、BC两直线所示.依据甲、乙图完成填空(两表电阻对实验有少许影响) (1)电压表的示数随电流表示数的变化图线为乙图中的 (填AC、BC); (2)电源的内阻= ;若电源电动势的测量值和真实值分别用和表示,则 (填“>”、“<”或“=”); (3)变阻器R的最大阻值为 . 12.[10分]某同学利用图1中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系.所用器材有:一端带滑轮的长木板、轻细绳、 的钩码若干、光电门2个、数字计时器、带遮光条的滑块(质量为 ,其上可放钩码)、刻度尺.当地重力加速度为 .实验操作步骤如下: ①安装器材,调整两个光电门距离为 ,轻细绳下端悬挂4个钩码,如图1所示; ②接通电源,释放滑块,分别记录遮光条通过两个光电门的时间,并计算出滑块通过两个光电门的速度; ③保持绳下端悬挂4个钩码不变,在滑块上依次增加一个钩码,记录滑块上所载钩码的质量,重复上述步骤; ④完成5次测量后,计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量 、系统(包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩码)总动能的增加量 及系统总机械能的减少量 ,结果如下表所示: 回答下列问题: (1) 实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为_ (保留三位有效数字); (2) 步骤④中的表格所缺数据为_; (3) 以 为横轴, 为纵轴,选择合适的标度,在图2中绘出 图像; 则滑块与木板之间的动摩擦因数为_(保留两位有效数字). 13.[10分](14分)如图,两根足够长的光滑金属直导轨平行放置,导轨间距为L,两导轨及其所构成的平面均与水平面成 角,整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B。现将质量均为m的金属棒a、b垂直导轨放置,每根金属棒接入导轨之间的电阻均为R。运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好,金属棒始终未滑出导轨,导轨电阻忽略不计,重力加速度为g。 (1)先保持棒b静止,将棒a由静止释放,求棒a匀速运动时的速度大小v0; (2)在(1)问中,当棒a匀速运动时,再将棒b由静止释放,求释放瞬间棒b的加速度大小a0; (3)在(2)问中,从棒b释放瞬间开始计时,经过时间t0,两棒恰好达到相同的速度v,求速度v的大小,以及时间t0内棒a相对于棒b运动的距离 x。 14.[14分](16分)如图,质量为M的匀质凹槽放在光滑水平地面上,凹槽内有一个半椭圆形的光滑轨道,椭圆的半长轴和半短轴分别为a和b,长轴水平,短轴竖直。质量为m的小球,初始时刻从椭圆轨道长轴的右端点由静止开始下滑。以初始时刻椭圆中心的位置为坐标原点,在竖直平面内建立固定于地面的直角坐标系xOy,椭圆长轴位于x轴上。整个过程凹槽不翻转,重力加速度为g。 (1)小球第一次运动到轨道最低点时,求凹槽的速度大小以及凹槽相对于初始时刻运动的距离; (2)在平面直角坐标系xOy中,求出小球运动的轨迹方程; (3)若=,求小球下降h=高度时,小球相对于地面的速度大小(结果用a、b及g表示)。 15.[16分]如图所示,在足够大的水平地面上有一质量M=2kg 的静止长木板,木板的左端放置一质量m =1kg 的物体A,距木板的右端=3m处放置质量与物体A 相等的另一物体B(物体B底面光滑)。在t=0时刻对物体A施加一水平向右的推力F=6N,物体A开始相对长木板滑动,同时给物体B一向右的瞬时初速度=2m/s,木板与水平地面间的动摩擦因数=0.05,物体A与木板间的动摩擦因数=0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g=10m/s2,物体A、B均可视为质点。求: (1)t=0时刻长木板的加速度大小; (2)若=3s时物体A、B在木板上相撞,木板的长度L; (3)若在=2.4s 时撤去推力F,试分析物体A、B能否相撞?若能,求A、B两物体从撤去推力F到相撞所用的时间t;若不能,求A、B两物体从撤去推力F到A、B之间距离达到最小时所用的时间t。 参考答案 【知识点】x-t图像及其应用 1.【答案】D 【详解】 【知识点】汽车过桥问题、火车转弯问题、绳、杆类圆周运动问题 2.【答案】A 【详解】汽车通过凹形桥的最低点时,根据牛顿第二定律有,速度越大,汽车轮胎所受地面支持力越大,越容易爆胎,A正确;在铁路的转弯处,通常要求外轨比内轨高,目的是使火车自身重力与所受支持力的合力来提供转弯所需的向心力,减轻轮缘与轨道的挤压,B错误;表演“水流星”时,当“水流星”通过最高点时,若满足,则此时水对桶底的作用力为零,C错误;洗衣机脱水桶的脱水原理是利用了离心现象,D错误。 【知识点】绳球模型圆周运动中机械能守恒定律的应用 3.【答案】C 【详解】由机械能守恒定律得,结合,解得。 【知识点】水平路面上车辆转弯问题 4.【答案】B 【详解】在直线起跑蹬冰过程中,冰面对冰刀的作用力与冰刀对冰面的作用力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,错误;在过弯阶段,运动员速率越大,根据向心力公式,在半径不变的情况下,所需要的向心力也越大,运动员向内侧倾斜身体,支持力沿水平方向的分力提供向心力,身体倾斜角度越大,该分力越大,从而满足增大的向心力需求,此时身体与冰面的夹角越小,正确;滑动摩擦力的大小与两物体间相对运动的速度大小无关,错误;冲线之后,运动员在水平面内受冰面摩擦阻力的影响,加速度方向与速度方向相反,速度逐渐减小直到停下来,错误。 【易错警示】 滑动摩擦力的大小只与正压力和动摩擦因数有关,与运动物体的接触面积和速度大小无关。 【知识点】机械能守恒及其判断 5.【答案】B 【详解】图甲中,跳伞运动员匀速下落,则跳伞运动员的动能不变,重力势能减小,则机械能减小,选项A错误;图乙中,秋千从A点由静止释放,根据P=mgvy,摆到B点,在A点时速度为零,则重力的瞬时功率为零;在B点时速度水平,则重力的瞬时功率也为零,可知这个过程中,小朋友受到的重力的功率先逐渐增大、后逐渐减小,选项B正确;图丙中,从A至最低点C过程中,若只有重力和蹦床弹力做功,则运动员以及蹦床的系统的机械能守恒,选项C错误;图丁中,物块在光滑水平面上压缩弹簧的过程中,弹力对物块做负功,则物块的机械能减小,选项D错误。 【知识点】电场的叠加 6.【答案】D 【命题点】电场强度的叠加 【详解】以P点为坐标原点,AP方向为y轴正方向,垂直y轴向右为x轴正方向,建立直角坐标系,如图所示,根据矢量合成和几何关系可知,Q1和Q3电性相同,且与Q2电性相反,才可以保证P点处电场强度为零,A、B错误;设PA的长度为d,则PB=d,PC=2d,根据正交分解可知,在x轴方向上有 cos 30 = cos 60 ,在y轴方向有+ sin 30 = sin 60 ,联立解得|Q2|=|Q1|,|Q3|=4|Q1|,若Q1=q,则Q2=-q,Q3=4q,若Q1=-q,则Q2=q,Q3=-4q,D正确。 【知识点】“火星凌日”问题 7.【答案】CD 【详解】根据题意,由几何关系可知,卫星 和卫星 的轨道半径分别为,由万有引力提供向心力有,解得,可知,卫星 和卫星 的加速度之比为,故A错误;根据题意,由开普勒第三定律有,其中,解得,故B错误;根据题意,有万有引力提供向心力有,解得,又有,可得,故C正确;根据公式可得,卫星 和卫星 的角速度分别为,,设卫星 可以连续直接接收到卫星 发出的电磁波信号的时间为,则有,解得,故D正确。 【知识点】连接体问题(整体和隔离法)、临界问题 8.【答案】BC 【详解】对整体受力分析,根据牛顿第二定律有,解得,A错误;对m2受力分析,根据牛顿第二定律有,又根据,解得,B正确;根据,可知若只增大,两物块一起向右匀加速运动时,弹力变大,根据胡克定律,可知伸长量变大,它们的间距变大,C正确;若两物体都运动到右侧一段粗糙的水平地面上,且两物体与水平地面动摩擦因数相等,对整体受力分析,根据牛顿第二定律有,解得,对m2受力分析,根据牛顿第二定律有,联立解得,弹力不变,形变量不变,两物体之间间距不变,D错误。 【知识点】水平面内匀速圆周问题 9.【答案】CD 【详解】由题A到转盘中心的距离为L,B到转盘中心的距离为2L。当B达到最大静摩擦力时,绳上开始出现张力,此时对B有,解得,A错误;由A知,当时两木块相对转盘静止,由各自静摩擦力提供向心力,且静摩擦力随着角速度的增大而增大;当后,绳上开始出现张力且在增大,A的向心力由绳张力和静摩擦力提供,因而静摩擦力开始减小,直到减小为0。此时,,可得,可知当时A的摩擦力随角速度的增大而减小。当后A的摩擦力开始反向增大,达到最大静摩擦力后A、B相对转盘开始滑动,B错误,D正确;当A达到最大静摩擦力时,A、B相对转盘开始滑动;此时对A有,对B有,解得,C正确。 【知识点】向心力、向心力的计算及应用、静摩擦力和最大静摩擦力 10.【答案】AD 【详解】三个物体均未滑动时,做圆周运动的角速度相同,均为;根据知,C物体的转动半径最大,向心加速度最大,A正确。三个物体均未滑动时,静摩擦力提供向心力,,,B物体受的摩擦力最小,B错误。转速增加时,角速度增加,当三个物体分别刚要滑动时,对A有,对B有 ,对C有,所以,即C的临界角速度最小,C物体先滑动,A与B一起滑动;C错误,D正确。 【知识点】常见的电路元器件、电源的电动势、内阻、电路的动态分析问题、路端电压与负载的关系、闭合电路故障分析、闭合电路的欧姆定律、闭合电路的欧姆定律及其应用、闭合电路输出功率与效率、非纯电阻电路的相关计算 11.【答案】(1)AC;(2)1.0;=;(3)12 【详解】 (1)当变阻器的滑动片向左移动时,变阻器接入电路的电阻减小,电路中电流增大,定值电阻R0的电压增大,路端电压减小,由图分析可得V1对应AC、V2对应BC. (2)因为U1=E-Ir,则内阻;若将电流表的内阻等效为电源的内阻,则因电压表V2测量的是等效电源(包括电源的电流表)的路端电压的准确值,电流表A测量的是电源电流的准确值,则电动势的测量是准确的,即:E真=E测; (3)当滑动变阻器取最大值时,电流最小Imin=0.5A, 而UR=U1-U2=7.5-1.5=6V 所以 【知识点】功与功率、功能关系与能量守恒定律的综合应用、动能和动能定理、机械能守恒定律、重力势能 12.【答案】(1) 0.980 (2) 0.588 (3) 0.40;见解析 【详解】(1) 轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为 . (2) 系统总机械能的减少量等于重力势能减少量与动能增加量之差,即 . (3) 由于滑块与木板之间的摩擦力做负功,系统总机械能减少,所以系统总机械能的减少量 ,对照绘出的 图像,得 ,所以 . 【知识点】动量定理及其应用、双杆模型 13.【答案】(1) (2)2gsin (3)gt0sin + 【详解】(1)保持棒b静止,将棒a由静止释放,棒a匀速运动时受力平衡,有mgsin =BI0L(2分) 根据闭合电路欧姆定律,有I0==(1分) 联立解得v0=(1分) (2)棒a匀速运动时,将棒b由静止释放,释放瞬间电路中的电流不变,棒b受到的安培力沿导轨平面向下,对棒b,根据牛顿第二定律,有mgsin +BI0L=ma0(2分) 解得a0=2gsin (1分) (3)从棒b释放瞬间开始到两棒恰好达到相同速度v,对棒a和棒b组成的系统,由动量定理得2mgt0sin =2mv-mv0(2分) 解得v=gt0sin +(1分) 对棒b,由动量定理得(mgsin +BL) t0=mv(1分) 可得BLt0=(1分) 其中t0=t0=(1分) 可得 x=(1分) 【一题多解】(3)牛顿第二定律+微元法 对棒a,由牛顿第二定律得mgsin -BiL=maa, 则有∑(mgsin -BiL) t=∑maa t ① 对棒b,由牛顿第二定律得mgsin +BiL=mab, 则有∑(mgsin +BiL) t=∑mab t ② 其中i=, 由于∑(va-vb) t= x,∑ t=t0,∑aa t=v-v0,∑ab t=v, 代入①②,可得mgt0sin - x=m(v-v0) ③ mgt0sin + x=mv ④ 联立解得v=gt0sin +, x=。 【知识点】动量和能量的综合应用 14.【答案】(1) a (2)+=1 (3)2b 【详解】(1)小球第一次运动到轨道最低点时,设小球的速度大小为v1,水平位移大小为x1,凹槽的速度大小为v2,水平位移大小为x2,小球和凹槽组成的系统机械能守恒,有 mgb=m+M(1分) 小球和凹槽组成的系统在水平方向动量守恒,取水平向左为正方向,有 0=mv1-Mv2(1分) 解得凹槽的速度大小v2=(1分) 在水平方向上由于时间的累积,根据动量守恒定律可得 0=mx1-Mx2(1分) 小球第一次运动到轨道最低点时,小球和凹槽相对运动的位移为a,即x1+x2=a(1分) 联立可得x2=a(1分) (2)若以凹槽的椭圆中心为坐标原点,建立动态坐标系x'O'y',则小球在此坐标系中的运动轨迹方程为+=1(x'、y'为小球相对椭圆中心的坐标)(点拨:由凹槽的形状可知,小球在凹槽内做的是椭圆运动,以原点与凹槽做相同运动的坐标系很容易写出轨迹,再根据坐标系的水平移动,替换参数可得小球相对地面的运动轨迹), 小球与凹槽组成的系统在水平方向动量守恒,则凹槽向右的水平位移sx满足Msx=m(a-x'-sx)(1分) 解得sx=(1分) 而x=sx+x'=,解得x'=(1分) y'=y,所以小球运动的轨迹方程为+=1(1分) (3)将=代入第(2)问结果中,可知小球运动的轨迹方程为+=1(1分) 该轨迹是圆心在(a-b,0)、半径为b的圆, 当小球下落高度为h=时,根据几何关系可知,小球相对于地面的速度与水平方向的夹角为60 , 设大小为v'1,如图所示(2分) 小球和凹槽组成的系统在水平方向动量守恒,可得 0=mv'1cos 60 -Mv'2(1分) 由机械能守恒定律可得mg=mv'21+Mv'22(1分) 联立解得v'1=2b(1分) 【知识点】板块模型 15.【答案】(1);(2);(3)物体A、B不能相撞,A、B两物体从撤去推力F到A、B之间距离达到最小时所用的时间为1.8s; 【详解】(1)设时长木板的加速度大小为,则对木板,根据牛顿第二定律有,解得 (2)设内,物体A的加速度大小为,位移大小为x1,物体B的位移大小为x2,根据牛顿第二定律有,,物体A的位移大小为,物体B的位移大小为,,解得 (3)时,物块A的速度为,物体A的位移为,长木板的速度为,长木板的位移为,物体B的位移为时,物体B相对长木板的位移恰好满足,即B离长木板的最右端的距离为,物体A相对长木板的位移,可知A离长木板右端距离,设撤去推力F后物体A的加速度大小为,根据牛顿第二定律得,解得,物体A与木板的共同速度设为 ,则,解得,,故在时物体A和长木板达到共同的速度 ,在时间内,物体A相对长木板的位移为,此时B距离长木板右端距离为,此时物体A到B的距离为,由于,此后A与长木板一起开始做匀减速直线运动,加速度大小为,设经过时间木板与物体B达到共同速度,则,解得,故在内A相对物体B位移,此时A与B距离为,此后B做匀速运动,A与长木板一起做减速运动,不会相撞。A、B两物体从撤去推力F到A、B之间距离达到最小时所用的时间 第 page number 页,共 number of pages 页 第 page number 页,共 number of pages 页 学科网(北京)股份有限公司 $$