广东广州市越秀区2026-2027学年高二上学期开学考试自编模拟物理试卷

**基本信息** 以“天津之眼”摩天轮、快递分拣系统等生活科技情境为载体，覆盖圆周运动、天体运动、机械能等核心知识，通过向心力实验探究、动量守恒验证及天体密度计算等试题，考查物理观念与科学思维的高二开学模拟卷。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单项选择|7/28|圆周运动、卫星运动|结合凹形桥侧滑、卫星轨道对比，辨析运动与相互作用观念| |多项选择|3/18|功率、动量定理|以秋千椅最低点受力、安全气囊碰撞为情境，考查科学推理| |非选择题|5/54|实验（向心力、动量守恒）、综合计算（天体密度、夯锤打桩）|实验题注重螺旋测微器读数与数据拟合，综合题融合实际问题与模型建构，体现科学探究与创新应用|

广东广州市越秀区2026-2027学年高二上学期开学考试自编模拟物理试卷 本试卷共5页，15题。满分100分。考试用时75分钟。 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1．关于下面四幅图的说法正确的是（　　） A．图甲中汽车通过凹形桥的最低点时，汽车所受支持力小于重力 B．图乙中汽车在水平面拐弯速率太小，容易向内侧侧滑 C．图丙中使用离心分离器分离浑浊液体时，固体微粒位于试管底部 D．图丁中火车转弯速度低于规定速度行驶时会挤压外轨 2．如图，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　） A．甲的向心加速度比乙的小 B．甲的运行周期比乙的小 C．甲的角速度比乙大 D．甲的线速度比乙大 3．如图所示，甲、乙为两颗轨道在同一平面内的人造卫星，其中甲卫星的轨道为圆形，乙卫星的轨道为椭圆形，M、N分别为椭圆轨道的近地点和远地点，P点为两轨道的一个交点，圆形轨道的直径与椭圆轨道的长轴相等。下列说法正确的是（　　） A．卫星甲的周期等于卫星乙的周期 B．卫星乙在M点的动能小于在N点的动能 C．卫星甲在P点的加速度大于卫星乙在P点的加速度 D．卫星乙从M点向N点运动过程中机械能减小 4．攀岩运动是青少年非常喜欢的运动。如图所示，运动员将一根有弹性的安全绳系在身上，另一端固定在赛道最高点。运动员到达终点后，从最高点返回地面，落至图中a点时安全绳刚好被拉直，下落至图中b点时安全绳对人的拉力与人受到的重力大小相等，图中c点是运动员所能达到的最低点。在运动员从最高点（视为自由下落）到第一次运动到最低点的过程中（不计空气阻力）（     ） A．在a点时，运动员的动能最大 B．在b点时，安全绳的弹性势能最小 C．从最高点运动到b点的过程中，运动员重力势能的减少量等于动能的增加量 D．从a点运动到c点的过程中，运动员的机械能不断减小 5．“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是（　　） A．在最高点，乘客重力大于座椅对他的支持力 B．摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变 C．摩天轮转动一周的过程中，乘客的向心力保持不变 D．摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变 6．如图所示，竖直放置的光滑圆轨道被固定在水平地面上，半径为，一可视为质点的小球逆时针运动通过轨道最低点P时，速度大小为，Q点为圆轨道上与圆心等高的点，小球质量，，则下列说法正确的是（　　） A．小球通过P点时对轨道的压力大小为30N B．小球从P向Q运动的过程中小球机械能不守恒 C．小球能运动到与圆心等高的Q点，且在Q点的向心加速度大小为 D．小球能沿轨道做完整的圆周运动 7．一辆起重机某次从时刻由静止开始竖直提升质量为的物体，物体的图像如图所示，后起重机的功率为额定功率，不计空气阻力，取重力加速度大小，下列说法正确的是（     ） A．该起重机的额定功率为 B．物体在匀加速阶段的动量变化量大小为 C．物体的最大速度大小为 D．和时间内牵引力对物体做的功之比为 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 8．如图为某种秋千椅的示意图，“П”形轻质支架固定在竖直面内，沿水平方向，四根等长轻质硬杆通过光滑铰链、悬挂长方形匀质椅板，竖直面内的、为等边三角形，并绕、沿图中线来回摆动。已知重力加速度为，椅板的质量为，则椅板摆动到最低点时（　　） A．、两点角速度相等 B．、两点线速度相同 C．受到的拉力等于 D．受到的拉力大于 9．如图所示，载有物资的无人驾驶小车，在水平MN段以恒定功率200W、速度5m/s匀速行驶，在斜坡PQ段以恒定功率570W、速度2m/s匀速行驶。已知小车总质量为50kg，MN=PQ=20m，PQ段的倾角为30°，取g =10m/s2，不计空气阻力。下列说法正确的有（　　） A．从M到N，小车牵引力大小为40N B．从P到Q，小车克服摩擦力做功700J C．从P到Q，小车重力势能增加1×104J D．从M到N，小车克服摩擦力做功400J 10．汽车的安全气囊是有效保护乘客的装置。如图甲，在安全气囊的性能测试中，质量为的头锤从离气囊表面正上方高处做自由落体运动，与气囊发生碰撞后反向弹起，以头锤碰到气囊表面为零时刻，气囊对头锤竖直方向作用力随时间的变化如图乙所示，重力加速度，忽略空气阻力的影响。则下列说法正确的是（　　） A．头锤与气囊作用过程中头锤先失重后超重 B．碰撞结束后头锤上升的最大高度为 C．碰撞过程头锤动量变化量大小为 D．气囊对头锤在竖直方向的作用力最大值为1000 N 三、非选择题（本题共5小题，共54分，考生根据要求作答） 11．某小组用图(a)装置探究“向心力大小与半径、周期的关系”。通过紧固螺钉（图中未画出）可在竖直方向调整水平横梁位置，位移传感器、力传感器均固定在横梁上，两传感器和光电门都与计算机相连；小球放在一端有挡光片的水平横槽上，细绳一端p连接小球，另一端q绕过转向轮后连接力传感器，力传感器可测量细绳拉力，位移传感器可测量横梁与底座之间的距离。小球和细绳所受摩擦力可忽略，细绳q端与直流电机转轴在同一竖直线上．光电门未被挡光时输出低电压，被挡光时输出高电压。实验步骤如下： (1)如图(b)，用螺旋测微器测量小球直径d=________mm，若测得直流电机转轴到小球之间绳长为L，则小球做圆周运动的半径r=__________（用d，L表示）。 (2)探究向心力大小与半径的关系：启动直流电机，横槽带动小球做匀速圆周运动，保持__________不变，记录力传感器读数F0，位移传感器读数H0，小球做圆周运动半径r0。降低横梁高度，当位移传感器读数为H1时，小球做圆周运动半径r1=__________（用 r0，H0，H1表示），待电机转动稳定后再次记录力传感器读数F1，重复多次实验得到多组数据，通过计算机拟合F-r图，可得线性图像。 (3)探究向心力大小与周期的关系：保持小球圆周运动半径不变，调节直流电机转速，待电机转动稳定后，计算机采集到光电门输出电压u与时间t的关系如图(c)，则小球圆周运动周期T=__________（选用 t0，t1，t2表示）。记录力传感器读数F和周期T，重复多次得到多组数据，通过计算机拟合__________图（选填下列选项字母代号），可得线性图像。 A．F-T    B．F-T 2    C． 12．为了验证动量守恒定律，两位同学分别采用了两套实验方案来完成该实验。 (1)第一位同学用如图甲所示实验装置来“验证动量守恒定律”，实验原理如图乙所示。图乙中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让质量为m1的入射小球A多次从斜轨上同一位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，然后把质量为m2的被碰小球B静置于轨道的水平部分，再将入射小球从斜轨上同样位置由静止释放，与小球B相碰，并且重复多次，实验得到小球落点的平均位置分别为M、N，测量xM、xP、xN分别为M、P、N距O点的水平距离。 ①若入射小球A质量为m1，半径为r1；被碰小球B质量为m2，半径为r2，则_________。 A．m1＞m2，r1＞r2    B．m1＞m2，r1＜r2 C．m1＞m2，r1=r2    D．m1＜m2，r1=r2 ②若测量数据近似满足关系式_________（用m1、m2、xM、xP、xN表示），则说明两小球碰撞过程动量守恒。 (2)第二位同学用如图丙所示的装置，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使小车能在木板上做匀速直线运动。小车A前端贴有橡皮泥，后端连一打点计时器纸带，接通打点计时器电源后，让小车A以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车B相碰并粘在一起，继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50 Hz，得到的纸带如图丁所示，已将各计数点之间的距离标在图上。 ①若小车A的质量为0.4 kg，小车B的质量为0.2 kg，根据纸带所给的数据，碰前两小车的总动量是_________kg·m/s，碰后两小车的总动量是_________kg·m/s。（结果小数点后保留4位） ②若相对误差，则δ=_________%。（保留两位有效数字） 13．假设某位宇航员到达某星球表面后，为测定该星球的密度，做了如下实验：细线一端固定，另一端栓一小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，如图所示。测得悬挂点到圆周运动圆心距离为h，小球做圆周运动的周期为T。已知引力常量为G，该星球可看作半径为R的均匀球体，不考虑自转。求： (1)星球表面的重力加速度大小； (2)星球的第一宇宙速度大小； (3)星球的密度。 14．用夯锤打桩钉的示意图如图所示，夯锤静止在桩钉上，电动机带动两个摩擦轮匀速转动将夯锤提起；当夯锤与摩擦轮边缘速度相等时，两个摩擦轮同时松开，夯锤仅在重力的作用下落回桩钉顶部，撞击桩钉。两摩擦轮角速度均为，半径均为，对夯锤的正压力均为FN = 625 N，轮对锤摩擦力与正压力的比值为，夯锤的质量，桩钉从图示位置下移x过程中阻力与x的关系：f =100+1000x（x单位为m，单位为），整个过程夯锤对桩钉做的总功大小为其击打桩钉前瞬间动能的。忽略桩钉重力和空气阻力，取。求： (1)夯锤上升速度为零时与桩钉顶端的距离； (2)夯锤打击桩钉一次，桩钉能下移的最大距离。 15．如图所示为某快递自动分拣系统的示意图。该系统由水平传送区、摆轮分拣区、倾斜滑道、光滑平台和与平台等高的固定水平托盘组成。一质量的快件A在水平传送区中被识别后，由传送带将快件从静止直线加速到速度后进入摆轮分拣区；摆轮开始工作并使快件A以的速度沿着斜面进入倾斜滑道，实现转向分流，接着滑入光滑平台，与静止在平台上的质量快件B发生正碰，碰撞时间极短。已知快件A、B材质相同，与倾斜滑道和水平托盘的动摩擦因数均为，倾斜滑道长度，倾角，水平托盘足够长。忽略空气阻力及快件经过各连接处的能量损失，快件均视为质点。取，。求： (1)水平传送区中合外力对快件A的冲量大小； (2)快件A进入光滑平台时的速度大小； (3)快件B可能在水平托盘上运动的距离。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．C 【详解】A．汽车通过凹形桥最低点时，向心力向上，有 所以支持力，即汽车所受支持力大于重力，故A错误； B．汽车在水平路面拐弯时，静摩擦力提供向心力。速率太小，所需向心力小，不会发生侧滑；若速率太大，所需向心力超过最大静摩擦力，汽车会向外侧侧滑，故B错误； C．离心分离器工作时，试管随转台高速旋转，密度较大的固体微粒受到的“离心”效果更强，被甩向远离转轴的一端，即位于试管底部，故C正确； D．火车转弯时，若速度低于规定速度，重力和支持力的合力大于所需向心力，火车有向内侧滑动的趋势，因此会挤压内轨，而速度高于规定速度则会挤压外轨，故D错误。 故选C。 2．A 【详解】设两颗卫星的轨道半径均为，卫星质量为，根据万有引力提供向心力有 解得 又有 解得， 根据可得 A．甲、乙的中心天体质量分别为和2M，故，，可得，故A正确； B．由可知，中心天体质量越大，卫星运行周期越小，因此，故B错误； C．由可知，中心天体质量越大，卫星角速度越大，因此，故C错误； D．由可知，中心天体质量越大，卫星线速度越大，因此，故D错误。 故选A。 3．A 【详解】A．依题意，圆形轨道的直径与椭圆轨道的长轴相等，根据开普勒第三定律，知卫星甲的周期等于卫星乙的周期，A正确； B．根据开普勒第二定律，点与地心的连线小于点与地心的连线，故卫星乙在M点的速率大于在N点的速率，即卫星乙在M点的动能大于在N点的动能，B错误； C．根据万有引力提供向心力，有 得，因相同，故卫星甲在点的加速度等于卫星乙在点的加速度，C错误； D．卫星乙从点向点运动过程中，只有万有引力做功，卫星乙的机械能不变，D错误。 故选A。 4．D 【详解】A．从点到点，安全绳的拉力小于重力，合力向下，运动员继续加速，直到点拉力等于重力时速度达到最大，动能最大，故A错误； B．安全绳在点刚好被拉直，形变量为零，弹性势能最小（为零），在点安全绳已被拉伸，具有弹性势能，弹性势能大于点弹性势能，故B错误； C．从最高点运动到点的过程中，根据能量守恒定律，运动员重力势能的减少量等于动能的增加量与安全绳弹性势能增加量之和，故C错误； D．从点运动到点的过程中，安全绳对运动员的拉力一直向上，与运动方向相反，拉力一直做负功，根据功能关系可知，运动员的机械能不断减小，转化为安全绳的弹性势能，故D正确。 故选D。 5．A 【详解】A．在最高点，由乘客重力与座椅的支持力的合力提供向心力，则有 可得 可知，在最高点，乘客重力大于座椅对他的作用力，故A正确； B．乘客在竖直面内做匀速圆周运动，动能不变，重力势能在改变，可知，乘客的机械能发生变化，故B错误； C．乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，乘客的向心力大小不变，方向时刻改变，故C错误； D．令重力与线速度方向夹角为，则乘客重力的瞬时功率 重力一定，线速度大小一定，发生变化，则摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率发生变化，故D错误。 故选A。 6．C 【详解】A．小球通过P点时由牛顿第二定律 解得FN=40N，根据牛顿第三定律可知小球对轨道的压力大小为40N，A错误； B．小球从P向Q运动的过程中只有重力做功，则小球机械能守恒，B错误； C．从P到Q由机械能守恒定律可知 解得 可知小球能运动到与圆心等高的Q点，且在Q点的向心加速度大小为，C正确； D．假设小球能经过最高点，则由机械能守恒定律 解得，该值无意义，可知小球不能沿轨道做完整的圆周运动，D错误。 故选C。 7．C 【详解】A．设物体做匀加速运动阶段牵引力为，加速度为，根据牛顿第二定律 物体做匀加速运动阶段的最大速度 该起重机的额定功率 联立解得，故A错误； B物体在匀加速阶段的动量变化量大小为，故B错误； C．物体的最大速度，故C正确； D．内牵引力对物体做的功为 时间内牵引力对物体做的功为 和时间内牵引力对物体做的功之比为，故D错误。 故选C。 8．AD 【详解】A．、两点相同时间内转过的角度相同，则角速度相等，故A正确； B．、两点的线速度大小相等，但方向不同，故B错误； CD．根据对称性可知、受到的拉力大小相等，四根轻杆、、、受到的拉力大小相等，椅板摆动到最低点时，设此时轻杆与竖直方向夹角为，以椅板为对象，此时椅板具有向上的加速度，椅板所受合力向上，则有 以点对象，根据受力平衡可得 联立可得 故C错误，D正确。 故选AD。 9．AB 【详解】已知小车质量，水平段长度，斜坡段长度，斜坡倾角，重力加速度。小车在两段均做匀速直线运动，合力均为零，牵引力的功率满足 A．在水平MN段，根据功率公式有 解得 代入数据解得 因此从到，小车牵引力大小为，故A正确； B．在斜坡PQ段，根据功率公式有 解得 代入数据解得 小车沿斜坡匀速上行，沿斜坡方向根据平衡条件有 解得 代入数据解得 小车克服摩擦力做功为 代入数据解得，故B正确； C．从到上升的高度为 小车重力势能的增加量为 代入数据解得 并非，故C错误； D．在水平MN段，小车匀速运动，根据平衡条件有 小车克服摩擦力做功为 代入数据解得 并非，故D错误。 故选AB。 10．BC 【详解】A．头锤与气囊作用过程中，向下运动时，头锤的重力先大于气囊对头锤的作用力，则加速度向下，头锤失重；然后头锤的重力小于气囊对头锤的作用力，则加速度向上，头锤超重，一直到达最低点；同理向上运动时，头锤先超重后失重，则整个过程中头锤先失重后超重，再失重，故A错误； D．头锤与气囊接触时的速度 则从头锤接触气囊到头锤到达最低点由动量定理（向上为正） 解得，故D错误； B．从头锤接触气囊到头锤离开气囊，由动量定理 解得离开气囊时的速度 碰撞结束后头锤上升的最大高度为，故B正确； C．碰撞过程头锤动量变化量大小为，故C正确。 故选BC。 11．(1) 7.884 (2) 周期 r0+H0-H1 (3) t2- t0 C 【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确度为0.01mm，读数为 [2]小球做圆周运动的半径 （2）[1]探究向心力大小与半径的关系，应控制变量周期相同。 [2]过程中连接小球的绳长不变，根据几何关系可得 整理得 （3）[1]时刻进入光电门，时刻再次进入，则 [2]由向心力公式，应拟合 图像 故选C。 12．(1) C (2) 0.6848 0.6840 0.12 【详解】（1）[1]为防止入射小球和被碰小球碰后反弹，且和是对心正碰，因此必须是， 故选C。 [1]设碰撞前小球的速度为，碰撞后小球的速度为，小球的速度为，由动量守恒定律可得 小球离开轨道后做平抛运动，小球做平抛运动抛出点的高度相等，小球做平抛运动的时间相等，则有 若测量数据近似满足关系式 则说明两小球碰撞过程动量守恒。 （2）[1][2]由纸带可知，在BC段和DE段点迹分布均匀，说明小车做匀速运动；因BC段平均速度较大，则计算小车A碰撞前的速度大小应选BC段，计算小车A碰撞后的速度大小应选DE段，由纸带数据可知，碰前小车的速度为 碰后小车的速度为 碰前两小车的总动量为 碰后两小车的总动量为 [3]根据题意可知相对误差 13．(1) (2) (3) 【详解】（1）对小球受力分析可知 解得星球表面的重力加速度 （2）对绕星球表面做圆周运动的卫星由 其中 解得星球的第一宇宙速度 （3）根据 解得 14．(1) (2) 【详解】（1）设夯锤向上加速度大小为，经时间与摩擦轮边缘速度相等，轮子边缘的线速度大小                         由动能定理有 减速上升高度 由 联立解得 （2）夯锤击打桩钉前动能                       要使打击桩钉一次，桩钉能下移的距离最大，平均阻力应最小，即桩钉第一次下移过程中平均作用力         由功能关系有                           解得 15．(1) (2) (3) 【详解】（1）根据动量定理可得 （2）快件A在倾斜滑道上，根据牛顿第二定律可得 解得 设快件A进入光滑平台时的速度大小为，则 解得 （3）快件B在水平托盘上，根据牛顿第二定律可得 解得 当A、B发生弹性碰撞时，碰后B的速度最大，根据动量守恒和动能守恒可得， 解得 此时快件B在水平托盘上运动的距离最大，为 当A、B发生完全非弹性碰撞时，碰后B的速度最小，根据动量守恒可得 解得 此时快件B在水平托盘上运动的距离最小，为 所以，快件B可能在水平托盘上运动的距离为。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $