湖南长沙市望城区第六中学2026-2027学年高二上学期开学物理试题

**基本信息** 以二十四节气、机器狗、“南天门计划”等真实情境为载体，融合运动与相互作用、能量等物理观念，通过基础辨析与综合应用的梯度设计，考查科学思维与科学探究能力。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|6/24|万有引力定律、机械能、传送带模型|结合二十四节气考查近日点线速度（B选项），机器狗匀速爬山辨析机械能变化（B选项）| |多选题|4/20|开普勒定律、功率、关联速度|以重庆李子坝轻轨为情境考查额定功率下的运动分析（8题）| |实验题|2/20|向心力探究、机械能守恒|用控制变量法探究向心力与ω关系（11题），通过纸带数据计算动能增加量（12题）| |解答题|3/36|运动合成、圆周运动、功能关系|15题综合传送带与竖直半圆轨道，考查弹性势能转化与临界状态分析|

2026年下学期高二开学考试 物理试题 一、单选题(共6小题,共24分) 1.（4分）二十四节气入选联合国教科文组织非物质文化遗产代表作名录。在国际气象界中，二十四节气被誉为“中国第五大发明”。2025年春分、夏至、秋分和冬至在椭圆轨道所处位置和对应时间如图所示，关于这四个节气，下列说法正确的是（  ） A.太阳对地球的万有引力在夏至时达到最大值 B.地球绕太阳公转运行到冬至时线速度达到最大值 C.地球绕太阳公转由春分到秋分的过程中，加速度逐渐增大 D.若按照圆轨道处理，根据地球的公转周期和轨道半径可估算出地球的质量 2.（4分）2025年3月，泰山盘道上迎来了宇树科技公司的机器狗独特的爬山身影。机器狗匀速爬山运送货物，下列说法正确的是(  ) A.机器狗对货物的作用力大于货物对机器狗的作用力。 B.机器狗匀速爬山过程中，货物的机械能不变。 C.货物受到的合力做功为零。 D.机器狗消耗的电能全部转化为货物的重力势能。 3.（4分）如图所示，在匀速转动的电动机带动下，足够长的水平传送带以恒定速率匀速向右运动。一质量为m的滑块从传送带右端以水平向左的速率滑上传送带，最终滑块又返回至传送带的右端。就上述过程，下列说法中正确的是(  ) A.滑块返回传送带右端的速率为 B.此过程中传送带对滑块做功为 C.此过程中电动机对传送带做功为 D.此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量为 4.（4分）端午赛龙舟是中华民族的传统比赛，某龙舟在比赛前划向比赛起点的途中要渡过80m宽两岸平直的河，龙舟在静水中划行的速率为8m/s，河水的流速为10m/s，下列说法正确的是(  ) A.该龙舟以最短位移渡河通过的位移为80m B.该龙舟渡河时船头垂直河岸，若水速突然变大，则渡河时间会变长 C.该龙舟渡河所用时间最少为10s D.该龙舟可能沿垂直河岸的航线抵达对岸 5.（4分）如图所示，内径为R，内壁光滑的空心圆柱体竖直固定在水平地面上，内壁O点有一小滑块，现给小滑块水平切向的初速度，小滑块沿着柱体的内壁旋转一周经过O1点后继续运动，最终落在柱体的底面上。已知小滑块的质量为m，重力加速度为g。则在整个运动过程中，下列说法正确的是(  ) A.小滑块的机械能不守恒 B.小滑块到达O1的速度为 C.小滑块旋转一周所用的时间为 D.小滑块对内壁的弹力逐渐增大 6.（4分）如图所示，半径为R的圆轮在竖直面内绕过O点的轴匀速转动，轮上a、b两点与O点的连线相互垂直，a、b两点均粘有一个小物体，当a点转至最低位置时，a、b两点处的小物体同时脱落，经过相同时间落到水平地面上，圆轮最低点距地面高度为2R，重力加速度为g，不计空气阻力．下列说法中正确的是(　　) A.圆轮转动方向为顺时针 B.圆轮转动的角速度大小为 C.b点脱落的小物体落至地面所用时间为 D.a点脱落的小物体落至地面的过程中位移大小为R 二、多选题(共4小题,共20分) 7.（5分）关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是(  ) A.所有行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上 B.对任何一颗行星来说，离太阳越近，运行速率越大 C.在牛顿发现万有引力定律后，开普勒才发现了行星的运动规律 D.地球与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等 8.（5分）如图为火遍全国的重庆李子坝轻轨穿楼图。假设本列车质量为m，在某时刻初速度为，以额定功率 P 在平直轨道上加速，经时间t达到最大速度，且列车行驶过程所受到的阻力f保持不变。列车在时间t内(  ) A.做匀加速直线运动 B.牵引力做的功大于机械能的增加量 C.列车的额定功率 D.牵引力做功 9.（5分）如图所示，可视为质点的甲、乙两球用刚性轻杆连接，甲球置于倾角为的光滑斜面上，乙球处于光滑水平地面上。初始时乙球位于斜面底端，现由静止释放两球，甲球沿斜面向下运动，乙球沿水平地面向右运动，某时刻甲、乙两球的速度大小分别为、，此时轻杆与两平面的夹角如图所示，下列说法正确的是() A. B. C.甲球落地前瞬间，甲、乙两球的速度大小之比为 D.当轻杆与水平方向的夹角为时，甲、乙两球速度大小相等 10.（5分）根据公开资料，“南天门计划”的核心作战平台包括：排水量达10万吨级别的“鸾鸟”空天母舰、配备粒子加速炮的“玄女”无人作战飞行器，以及具备全频段隐身能力、可在有人与无人模式间自由切换的“白帝”战斗机。在空天母舰中，科研人员长期处于失重状态。为缓解这种状态带来的不适，科学家设想在空天母舰中建造一种环形空间站，如图所示。圆环绕中心匀速旋转，科研人员站在旋转舱内的侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。 已知旋转舱绕其轴线匀速转动的角速度ω=0.707rad/s，科研人员可视为质点。地球表面的重力加速度为g = 10m/s2 。下列说法正确的是（  ） A.“南天门计划”不仅仅是一个简单的科幻故事，它已经是我国现实装备发展的前瞻视野与强劲实力的展示 B.“圆环绕中心匀速旋转”模型中科研人员所受的重力提供了向心力 C.“圆环绕中心匀速旋转”模型中科研人员所受的支持力提供了向心力 D.为达到目的，圆环的半径为r应设计为20m （计算精度不要求太高） 三、实验题(共2小题,共20分) 11.（8分）如图所示，是某实验小组探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间关系的装置。AB是固定在竖直转轴上的水平光滑的凹槽，A端固定的压力传感器可测出小钢球对其压力大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间，小钢球的球心、挡光片距转轴的距离相同，均为r。 (1) 本实验采用的实验方法是                  。 A.理想实验法 B.控制变量法 C.等效替代法 (2)用光电门测得小钢球线速度为                  ，则小钢球角速度ω的表达式为                  。(结果用d，，r表示) (3)在测出多组实验数据后，绘制出图像，则在误差允许范围内图线为                  。(选填“直线”或“曲线”) 12.（12分）在验证机械能守恒定律的实验中，某同学使用如下器材：电磁打点计时器、纸带、重物、夹子、铁架台、低压交流学生电源。当地重力加速度大小为g。 (1) 要完成实验，还缺少的一种测量工具是                  ，找出图1中的不当之处                  。 (2) 已知打点计时器的打点周期为T，重物的质量为m。若实验时得到一条纸带如图2所示，O点为打点计时器打下的第一个点，然后从后方某处开始按打点顺序每两个点选取一个计数点，依次测得相邻三个计数点A、B、C到点O的距离分别为、、，从起点O到点B的过程中重力势能减少量是                  ，此过程中物体动能的增加量                  (均用题目所给字母表示)。代入数据发现，原因可能是                  (答出一条即可)。 (3)根据实验的纸带算出各点的速度大小，测量出对应的下落距离h，然后作出图像，若在误差允许范围内，图线是斜率为k=                  且过原点的直线，就可以证明机械能是守恒的。 四、解答题(共3小题,共36分) 13.（10分）一汽艇匀速驶向对岸，汽艇在静水中的速度大小恒为，河宽，河中水流速度大小恒为。 (1)若船头始终垂直于河岸，求汽艇到达对岸所需的时间； (2)求第(１)问中，汽艇到达对岸时相对于出发点正对岸的距离； (3)若调整船头方向，使汽艇恰好到达正对岸，求汽艇到达对岸所需的时间。 14.（12分）小球甲、乙(均视为质点)套在圆环上，现让圆环绕竖直直径做角速度为的匀速圆周运动，两小球相对圆环静止。小球甲处在点，与竖直方向的夹角为，小球甲与圆环间的摩擦力刚好为0；小球乙处在点，为水平半径，且圆环对小球乙的静摩擦力达到最大值，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。将小球丙从圆环的最高点以大小的初速度水平向右抛出，小球丙落到与圆心等高处的点，重力加速度大小为，求： (1) 小球甲、乙的向心加速度大小之比； (2)圆环的半径以及、两点间的距离； (3) 小球乙与圆环间的动摩擦因数。 15.（14分）如图所示，某装置固定在水平面。AB为水平长直轨道，右端与一传送带相连，CD为水平长直轨道，左端与该传送带相连，右端与半径为的竖直的光滑半圆轨道DE相切，半圆轨道最高点左侧有一无限长直轨道EF，AB、CD轨道以及传送带长度均为。质量为的小物块(可视为质点)由弹簧发射装置在A点进行弹射，A点左侧区域光滑，物块与AB、CD以及传送带之间的动摩擦因数均为，重力加速度，不计空气阻力，若物块能到达E点则可以进入轨道EF。 (1) 若传送带逆时针转动，物块恰好到达E点，求释放时弹簧的弹性势能； (2) 若释放时弹簧弹性势能为20J，传送带顺时针转动且速度为5m/s，物块到达D点时，求物块对D点的压力大小； (3) 若传送带以11m/s的速度顺时针转动，改变弹簧的弹性势能，为了使物块能够到达D点且始终不脱离轨道，求释放弹簧时弹簧弹性势能的取值范围。 第1页 共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026年下学期高二开学考试 物理试题 一、单选题 1.B【解析】由万有引力定律可知，冬至时地球离太阳最近，夏至时地球离太阳最远，太阳对地球的万有引力在夏至时达到最小值，A错误；由开普勒第二定律知，行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，地球绕太阳公转运行到冬至时位于近日点，线速度达到最大值，B正确；由牛顿第二定律得，解得加速度表达式，则知地球绕太阳公转由春分到秋分的过程中，地球离太阳的距离先变大后变小，地球的加速度先减小后增大，C错误；由万有引力提供向心力得，式中M是太阳的质量，m是地球的质量，r是地球公转半径，T是地球公转周期，根据地球的公转周期T和太阳与地球的距离r可估算出太阳的质量M，估算不出地球的质量m，D错误。故选B。 2.C【解析】根据牛顿第三定律可知，机器狗对货物的作用力与货物对机器狗的作用力是一对相互作用力，大小相等，A错误；机械能包括动能和重力势能。机器狗匀速爬山过程中，速度不变，则货物的动能不变，重力势能随高度增加而增大，故机械狗的机械能增加，B错误；货物匀速运动，则受到的合外力为零，根据动能定理，可知受到的合力做功为零，C正确；根据能量守恒定律可知机器狗消耗的电能一部分转化为货物的重力势能，另一部分用来克服摩擦、自身发热等，电能没有全部转化为重力势能。D错误。故选C。 3.D【解析】传送带足够长，由于，滑块先向左做匀减速运动，速度为零之后，再在滑动摩擦力的作用下向右做匀加速直线运动，当速度增大到等于传送带速度时，与传送带一起向右匀速运动，有，A错误；此过程中只有传送带对滑块做功，根据动能定理可知此过程中传送带对滑块做功为，B错误；设滑块向左运动的时间t1，位移大小为x1，根据平均速度与位移的关系可得滑块向左运动的位移为，摩擦力对滑块做的功为，根据动能定理，有，滑块向左运动过程中传送带的位移大小为，摩擦力对传送带做的功为，联立以上式子解得，设滑块向右匀加速运动的时间t2，位移大小为x3，根据匀变速直线运动的推论可得摩擦力对滑块做功为，滑块向右匀加速过程中，传送带的位移大小，滑块相对传送带的总路程为，根据功能关系可知滑块与传送带间摩擦产生的热量为，D正确；全过程中电动机对传送带做的功为，C错误。故选D。 4.C【解析】两岸平直的河宽为80m，龙舟在静水中速率为8m/s，小于河水流速10m/s，根据矢量的合成可知无法通过调整航向使合速度垂直河岸，因此最短位移渡河的位移大于河宽80m，AD错误；根据运动的独立性和等时性可知渡河时间仅由河宽和船速垂直河岸的分量决定，与水速无关，水速变化不影响时间，B错误；最短时间渡河需船头垂直河岸，该龙舟渡河所用时间最少为，C正确。故选C。 5.B【解析】小滑块受柱体的内壁支持力与速度方向垂直，对滑块不做功，故小滑块的机械能守恒，A错误；水平方向，根据匀速圆周运动的规律可知小滑块从O点到O1点的时间为，竖直方向，根据自由落体运动的速度-时间公式，可知小滑块在O1点的竖直分速度为，根据速度的合成规律，可知O1的速度大小为，B正确，C错误；由牛顿第二定律和向心力公式可得内壁对小滑块的支持力大小为，由牛顿第三定律可知小滑块对内壁的弹力大小为，大小不变，D错误。故选B。 6.D【解析】由于b点脱落处更高，因此b处物体需要有向下的初速度才能和a处物体同时落地，因此圆轮转动方向为逆时针，A错误；a、b两点处的物体脱落前分别随圆盘做匀速圆周运动，设速度大小为v0，则有v0＝ωR，脱落后a点处物体做平抛运动，由2R＝gt2，解得t＝2，这也是b点处脱落的物体落至地面所用的时间；b点处物体做竖直下抛运动，有3R＝v0t＋gt2，联立解得v0＝，ω＝，故B、C错误；a点脱落的物体水平方向的位移xa＝v0t＝R，则a点脱落的小物体落至地面的过程中的位移大小为x＝＝R，D正确． 二、多选题 7.BD【解析】根据开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上，A错误；根据开普勒第二定律可知，同一行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，行星离太阳越近，相同时间内运动的弧长越长，根据线速度大小公式可知运行速率越大，B正确；根据物理学史可知，开普勒先总结得到行星运动三大定律，牛顿之后才在开普勒定律的基础上发现了万有引力定律，C错误；根据开普勒第二定律可知，地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，D正确。故选BD。 8.BC【解析】根据额定功率的表达式，根据牛顿第二定律，可得列车加速度为，随着列车速度增大时，牵引力减小，加速度逐渐减小，列车做加速度减小的加速直线运动，不是匀加速直线运动，A错误；列车在平直轨道上行驶，重力势能不变，机械能的增加量等于动能的增加量。根据动能定理，有，可得牵引力做的功为，因此牵引力做的功大于机械能的增加量，B正确；列车达到最大速度时，牵引力与阻力平衡，即，因此额定功率为，C正确；对列车在时间t内的运动，根据动能定理，有，可得牵引力做功为，不等于动能的变化量，D错误。故选BC。 9.AD【解析】甲速度沿斜面向下，甲沿杆方向的分速度为，乙速度水平向右，乙沿杆方向的分速度为，甲、乙由杆相连，故沿杆分速度大小相等，因此，整理上式解得甲乙的速度之比为，A正确，B错误；斜面倾角，由几何关系得，甲落地前瞬间，杆水平，因此，，代入甲乙速度关系，即甲乙的速度比为，C错误；斜面倾角，由几何关系得，当轻杆与水平方向夹角为，即，则，代入甲乙速度关系，因此甲、乙速度大小相等，D正确。故选AD。 10.ACD【解析】“南天门计划”不仅仅是一个简单的科幻故事，它已经是我国现实装备发展的前瞻视野与强劲实力的展示，A正确；“圆环绕中心匀速旋转”模型中旋转舱内的侧壁的支持力提供了向心力，B错误，C正确；重力提供向心力，根据牛顿第二定律和向心力公式，有，可得运动半径的大小，为达到目的，圆环的半径为r应设计为20m，D正确。故选ACD。 三、实验题 11. (1) B (2)，； (3) 直线 【解析】(1) 本实验探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r这三个物理量之间的关系，是控制变量法。故选B。 (2)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度，可得光电门测得小钢球线速度为，根据线速度与角速度的关系可得小钢球角速度ω的表达式为。 (3)根据向心力公式，可得向心力的表达式为，根据一次函数知识可知图像为直线。 12. (1) 刻度尺，释放前重物未靠近打点计时器 (2)，，重物下落过程中受到空气阻力 (3) 【解析】(1) 实验需要测量纸带上点迹间的距离，还缺少的测量工具是刻度尺。释放前重物未靠近打点计时器，会导致纸带有效打点长度过短，浪费纸带。 (2) O到B过程中，重物下落高度为，因此重力势能减少量；重物在下落过程中做匀加速直线运动，根据平均速度与中间时刻瞬时速度的关系可知，打B点的瞬时速度等于AC段的平均速度：题目说明每两个点取一个计数点，因此相邻计数点的时间间隔为，AC段位移为，时间间隔为，因此B点的瞬时速度为，动能增加量；重物下落过程中受到阻力作用，重力势能的减少量一部分转化为内能。 (3)若机械能守恒，满足，整理上式解得，因此图像的斜率 四、解答题 13. (1) (2) (3) 【解析】(1)由题意 代入数据解得汽艇到达对岸所需的时间为 (2)沿河岸方向，汽艇随水流做匀速直线运动，有 代入数据解得汽艇到达对岸时相对于出发点正对岸的距离为 (3)设船头与河岸上游夹角为，有 垂直河岸方向 代入数据解得汽艇到达对岸所需的时间为 14. (1)； (2)，； (3) 【解析】(1)设圆环的半径为，则小球甲、乙做圆周运动的轨道的半径分别为、 根据向心加速度公式 可知小球甲、乙的向心加速度分别为， 解得小球甲、乙的向心加速度大小之比为 (2)对小球甲受力分析，沿水平方向，根据力的合成与向心力公式，有 解得圆环的半径为 对小球丙受力分析，根据平抛运动的规律，有， 解得、两点间的距离为 (3)对小球乙受力分析，竖直方向上，由二力平衡，有 水平方向，小球乙受到的弹力充当向心力，有 最大静摩擦力等于滑动摩擦力，有 解得小球乙与圆环间的动摩擦因数为 15. (1)65J；(2)17.5N；(3)或 【解析】(1) 由题意知物块恰好到达E点，则由重力提供向心力 代入数据解得 若传送带逆时针转动，物块从A点到E点， 根据能量守恒定律有 代入数据解得释放时弹簧的弹性势能为 (2)根据能量守恒定律有 代入数据解得 物块在传送带上的加速度大小 若物块以此加速度做匀减速运动至与传送带共速的位移大小为x 则根据速度与位移公式 代入数据解得 可知物块在传送带上先减速，后和传送带一起共速运动 故到达C点时物块的速度大小为 物块从C点到D点有 在D点，由支持力与重力的合力提供向心力，有 代入数据解得物块受到的支持力大小为 根据牛顿第三定律，物块对D点的压力大小为 (3) 若物块能够到达D点且始终不脱离轨道，有以下两种情况： 第一种情况，物块能通过E点，当物块恰能通过E点时，物块从C点到E点 根据动能定理有 代入数据解得此种情况下物块经过C点的速度为 弹簧弹性势能最小时释放弹簧，根据能量守恒定律有 代入数据解得释放弹簧时弹簧弹性势能为 第二种情况，物块能够到达D点，且在光滑半圆轨道DE上的最大高度不超过O点的高度，物块恰能到达D点，根据能量守恒定律有 代入数据解得释放弹簧时弹簧弹性势能为 物块从A点恰好到达光滑半圆轨道上与O点等高处， 根据能量守恒定律有 代入数据解得释放弹簧时弹簧弹性势能为 综上所述，为使物块能到达D点且始终不脱离轨道，释放弹簧时弹簧弹性势能的取值范围为或 第1页 共1页 学科网（北京）股份有限公司 $