湖南长沙大学附属中学2026-2027学年高二上学期开学物理试题

**基本信息** 以宇宙大爆炸、空间站等科技情境和生活实例为载体，考查物理观念与科学思维，适配高二开学学情。 **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（恒星坍缩）、卫星运动（天和核心舱）、机械能|科技情境（如第1题宇宙大爆炸理论）| |多选题|4/20|空间站轨道、弹簧与机械能守恒|关联航天热点（如第7题天和核心舱）| |实验题|2/16|机械能守恒验证、向心力探究|科学探究（如第12题光电门测速度）| |解答题|3/40|平抛运动（刀削面）、圆周运动、能量综合|生活实例（如第13题刀削面平抛）与模型建构（如第15题圆弧与粗糙轨道综合）|

2026年下学期高二开学考试 物理 一、单选题(共6小题,共24分) 1.（4分）根据宇宙大爆炸理论，密度较大区域的物质在万有引力作用下，不断聚集可能形成恒星。恒星最终的归宿与其质量有关，如果质量为太阳质量的1～8倍将坍缩成白矮星，质量为太阳质量的10～20倍将坍缩成中子星，质量更大的恒星将坍缩成黑洞。设恒星坍缩前后可看成质量均匀分布的球体，质量不变，体积缩小，自转变快。不考虑恒星与其他物体的相互作用。已知逃逸速度为第一宇宙速度的倍，中子星密度大于白矮星。根据万有引力理论，下列说法正确的是（      ）  A.同一恒星表面任意位置的重力加速度相同 B.恒星坍缩后表面两极处的重力加速度比坍缩前的大 C.恒星坍缩前后的第一宇宙速度不变 D.中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度 2.（4分）假设地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其运行周期与轨道半径的关系如图所示，图中1和2分别为我国空间站“天和”核心舱、卫星导航系统中某颗地球同步卫星所对应的数据。引力常量为G。下列说法正确的是（  ） A.核心舱与地球同步卫星的向心力大小之比为 B.核心舱与地球同步卫星的向心加速度大小之比为 C.核心舱与地球同步卫星的周期之比为 D.核心舱与地球同步卫星的速率之比为 3.（4分）如图所示，小球甲在真空中做自由落体运动，另一同样的小球乙在油中由静止开始下落。两小球均从高度为h1的初始位置下落到高度为h2的位置。在这两种情况下( ) A.甲球的重力做功少 B.甲球的重力平均功率小 C.甲球的重力势能变化量小 D.甲球的机械能变化量小 4.（4分）在水平路面上骑摩托车的人，遇到一个壕沟，其尺寸如图所示。摩托车后轮离开地面后失去动力，之后的运动可视为平抛运动，摩托车后轮落到壕沟对面才算安全。不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是 （      ）  A.摩托车在空中相同时间内速度的变化量不相同 B.若摩托车能越过壕沟，则其所用时间为 C.摩托车能安全越过壕沟的最小初速度为 D.若摩托车越不过壕沟，则初速度越小其在空中的运动时间越短 5.（4分）如图所示，由竖直轴和双臂构成的“Y”型支架可以绕竖直轴转动，双臂与竖直轴所成锐角。一个质量的小球穿在一条臂上，到O点的距离，小球始终与支架保持相对静止，设支架转动的角速度为，取重力加速度大小，，，则下列说法正确的是(  ) A.当时，臂对小球的摩擦力大小为2N B.当时，臂对小球的摩擦力大小为5N C.在由零逐渐增大的过程中，臂对小球的摩擦力一直增大 D.当时，臂对小球的摩擦力大小为1.2N 6.（4分）如图所示，细绳穿过竖直的管子拴住一个小球，让小球在A高度处做水平面内的匀速圆周运动，现用力将细绳缓慢下拉，使小球在B高度处做水平面内的匀速圆周运动，不计一切摩擦，则 （      ）  A.线速度vA>vB B.角速度ωA>ωB C.向心加速度aA<aB D.向心力FA>FB 二、多选题(共4小题,共20分) 7.（5分）2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道．根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空间站在轨建造．核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的.下列说法正确的是（      ）  A.核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的()2倍 B.核心舱在轨道上飞行的速度大于7.9 km/s C.核心舱在轨道上飞行的周期小于24 h D.后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小 8.（5分）如图所示，两个相同的小球用弹簧连接，用细绳悬挂在天花板上，现在剪断细绳，两球和弹簧向下运动，下列说法正确的是(  ) A.剪断绳的瞬间， B.剪断绳的瞬间， C.下降过程中A、B组成的系统机械能守恒 D.下降过程中A、B、弹簧组成的系统机械能守恒 9.（5分）如图所示，弹珠发射器（可视为质点）固定于足够高的支架顶端，支架沿着与竖直墙壁平行的方向以速度v1水平运动，同时弹珠发射器可在水平面内沿不同方向发射相对地面速度大小为v2（v2>v1）的弹珠。弹珠从发射到击中墙壁的过程中水平方向位移为x，竖直方向位移为y。已知发射器到墙壁的垂直距离为L，重力加速度为g，不计空气阻力，下列说法正确的是（　） A.y的最小值为 B.y的最小值为 C.x的最小值为 D.x的最小值为L 10.（5分）某游乐场的一项游乐设施如图甲所示，它可以简化为如图乙所示的模型，已知圆盘的半径，悬绳长，圆盘启动后始终以恒定的角速度转动，若测得悬绳与竖直方向的夹角，重力加速度。下列说法正确的是(  ) A.圆盘转动的角速度为1rad/s B.假设人和座椅的总质量为m，悬绳上的拉力为 C.若人和座椅的总质量不变，圆盘转速增加，则悬绳与竖直方向的夹角不变 D.若人和座椅的总质量增大，圆盘转速不变，则悬绳与竖直方向的夹角不变 三、实验题(共2小题,共16分) 11.（6分）某同学利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律的实验”。 (1) 实验时，应_______________。(选填“A”、“B”或“C”) A.先让重锤下落，后接通电源 B.先接通电源，后让重锤下落 C.让重锤下落的同时接通电源 (2)若已知本实验中所用重锤的质量，所用交流电源的频率为50Hz，实验得到的纸带(部分)如图乙所示，测量点间距所用单位为cm，g取9.8则从计数点O到打下计数点B的过程中重锤的重力势能减少量为_______________J。(计算结果保留两位有效数字) (3) 因纸带与限位孔间的摩擦和空气阻力影响重锤的动能增加量一定会_______________(选填“大于”“小于”或“等于”)重锤的重力势能减少量。 12.（10分）用如图所示的装置来探究与向心力有关的问题，轻质细线的上端与铁架台上的力传感器相连，下端悬挂一个直径为d、质量为m的小钢球，小钢球静止时位于光电门的正中央。将钢球拉到合适的高度(细线伸直)由静止释放，钢球运动到最低点时，读出钢球通过光电门的遮光时间为，传感器的示数为F，已知重力加速度为g，悬点到球心的距离为L，回答下列问题： (1) 钢球通过光电门的线速度大小v=_______________，根据向心力公式，钢球通过最低点的向心力大小Fn=_______________(用m、d、L、表示)； (2) 通过受力分析，可得钢球通过最低点的合力大小F合=_______________(用F、m、g表示)，比较Fn与F合在误差允许范围内是否相等； (3)改变钢球静止释放的高度，多次测量与F相应的值，若Fn与F合在误差允许范围内相等，则作出的F与_______________(填“”“”“”或“”)关系图像是一条倾斜直线，图像的斜率为_______________(用m、d、L表示)。 四、解答题(共3小题,共40分) 13.（10分）在清晨，武汉吉庆街的面香扑鼻而来，其中刀削面引人注目．如图甲所示，拿一块面团放在锅旁边较高处，用刀片飞快地削下一片片很薄的面片，使面片飞向旁边的锅里．假设某一面片初速度水平，飞出时离锅内水面的竖直距离h＝0.80 m，离锅正中心的水平距离为0.6 m，锅的半径为0.2 m，如图乙所示．不计空气阻力，取重力加速度g＝10 m/s2，求： (1)面片落入锅中所用的时间t. (2)面片要落入锅中初速度大小的取值范围． 14.（14分）如图所示，一质量为m=0.5kg的小球（可视为质点），用长为0.4m的轻绳拴着在竖直平面内做圆周运动，，不计空气阻力，求： (1)小球要做完整的圆周运动，在最高点的速度至少为多少？ (2)若轻绳能承受的最大张力为45N，小球在最低点的最大速度不能超过多少？ (3)若小球恰好以最大速度到达最低点，绳子断开后小球水平飞出。正好垂直落在斜面上，斜面倾角为α=30°，求绳子断开后落到斜面过程中小球竖直下落的距离与水平方向通过的距离之比。 15.（16分）如图，半径的光滑圆弧轨道ABC与足够长的粗糙轨道CD在C处平滑连接，O为圆弧轨道ABC的圆心，B点为圆弧轨道的最低点，半径OA、OC与OB的夹角分别为和在高的光滑水平平台上，一质量的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存了一定量的弹性势能，若打开锁扣K，小物块将以一定的水平速度向右飞下平台，做平抛运动恰从A点沿切线方向进入圆弧轨道。已知物块与轨道CD间的动摩擦因数，重力加速度g取，，，求： (1)弹簧储存的弹性势能； (2)物块经过B点时，对圆弧轨道压力； (3)物块在轨道CD上运动的路程s。 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 一、单选题 1.B【解析】恒星可看成质量均匀分布的球体，同一恒星表面任意位置物体受到的万有引力提供重力加速度和绕恒星自转轴转动的向心加速度，不同位置向心加速度可能不同，故不同位置重力加速度的大小和方向可能不同，A错误；恒星两极处自转的向心加速度为零，万有引力全部提供重力加速度。恒星坍缩前后可看成质量均匀分布的球体，质量不变，体积缩小，由万有引力表达式F万＝可知，恒星表面物体受到的万有引力变大，根据牛顿第二定律可知恒星坍缩后表面两极处的重力加速度比坍缩前的大，B正确；由＝m得v＝，恒星坍缩前后质量不变，体积缩小，故第一宇宙速度变大，C错误；由质量分布均匀球体的质量表达式M＝R3ρ得，R＝，已知逃逸速度为第一宇宙速度的倍，则v′＝v＝，联立整理得v′2＝2v2＝＝4G，由题意可知中子星的质量和密度均大于白矮星，结合上式可知中子星的逃逸速度大于白矮星的逃逸速度，D错误。 2.B【解析】因为核心舱与地球同步卫星的质量未知，所以不能确定它们做圆周运动的向心力大小之比，A错误；根据题图有、，根据得：，核心舱与地球同步卫星的向心加速度大小之比为，B正确；根据开普勒第三定律可知，核心舱与地球同步卫星的周期之比，C错误；根据，得：，所以核心舱与地球同步卫星的速率之比，D错误。故选B。 3.D【解析】由图像可知，两小球下落的高度差均为，下落过程中重力均做正功，有，可知两小球重力做功相等，A错误；由题意，甲球在真空中做自由落体运动，乙球在油中下落受到阻力和浮力作用，设乙球受到的阻力与浮力之和为，根据牛顿第二定律，甲球有，乙球有，整理上式解得甲球的加速度为，乙球的加速度为，可知甲球的加速度大于乙球的加速度，根据匀变速直线运动的位移公式有，整理上式解得下落过程中在空中运动的时间为，可知甲球的运动时间较短，根据平均功率的定义式有，由于重力做功相同，可知甲球重力的平均功率较大，B错误；根据重力做功与重力势能变化量的关系有，由上述选项分析可知，两球重力做功相等，则两小球重力势能的变化量相同，C错误；甲球做自由落体运动，只有重力做功，满足机械能守恒定律，其机械能变化量的大小为零，乙球下落过程中克服阻力和浮力做负功，机械能减小，其机械能变化量的大小大于零，可知甲球的机械能变化量较小，D正确。故选D。 4.B【解析】摩托车在空中做平抛运动，加速度不变，由可知，相同时间内的速度变化量相同，A错误；摩托车越过壕沟的过程，竖直方向，根据自由落体运动的规律，有，可得摩托车能越过壕沟，所用时间，B正确；水平方向，根据，可得摩托车能安全越过壕沟的最小初速度，C错误；摩托车在空中运动的时间由竖直方向下落的高度决定，若摩托车越不过壕沟，其落点如果在壕沟最深处的右侧，则初速度越小在空中运动的时间越长，落点如果在壕沟最深处的左侧，则初速度越小在空中运动的时间越短，D错误。 5.D【解析】对小球受力分析，如图 可知竖直方向，根据平衡条件，有，水平方向上，根据牛顿第二定律和向心力公式，有，联立可得摩擦力表达式为，故在由零逐渐增加，臂对小球的摩擦力先沿杆向上逐渐减小，然后反向增大，C错误；臂对小球的摩擦力为零时，由牛顿第二定律和向心力公式，有，解得此时的小球角速度大小为，A错误；当ω=0时，由平衡条件，竖直方向有水平方向，有，联立解得臂对小球的摩擦力大小为，B错误；当角速度大小时有，代入数据解得，臂对小球的摩擦力为，即摩擦力方向向下，大小为1.2N，D正确。故选D。 6.C【解析】设绳子与竖直方向夹角为θ，从小球到顶点的绳子长度为l，小球所在平面距离顶点的竖直高度为h，对小球受力分析有F向=mgtan θ=ma，由题图可知，小球从A高度到B高度θ增大，则FB>FA，aB>aA，故C正确，D错误； 又mgtan θ=mrω2=m，r=htan θ=lsin θ，整理有v=，ω=，小球从A处到达B处，l减小，θ增大，则无法判断vA、vB的关系，又hB<hA，知ωB>ωA，故A、B错误。 二、多选题 7.AC【解析】根据万有引力定律有F＝G， 核心舱进入轨道所受的万有引力与在地面上所受万有引力大小之比为 ＝＝()2，A正确； 因为第一宇宙速度7.9 km/s是最大的环绕速度，所以核心舱在轨道上飞行的速度小于7.9 km/s，B错误； 根据T＝2π， 可知轨道半径越大周期越大，则其周期比同步卫星的周期小，小于24 h，C正确； 根据万有引力提供向心力有G＝m， 解得v＝， 则空间站的环绕速度与空间站的质量无关，所以变轨时需要点火减速或者点火加速，增加质量不会改变轨道半径，D错误． 8.AD【解析】剪断细绳之前，细绳的拉力为T=2mg，剪断细线的瞬间，弹簧的弹力不能突变，细线中拉力为零，则此时B所受合力不变，其加速度仍为零，即，根据牛顿第二定律，A的加速度为，A正确，B错误；下降过程中，A的加速度大于B的加速度，A、B一起向下做加速运动，故弹簧伸长量逐渐减小，弹簧弹性势能减小，根据能量守恒定律可知，A、B组成的系统机械能增加，而A、B、弹簧组成的系统机械能守恒，C错误，D正确；故选AD。 9.BD【解析】弹珠在水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，当v2垂直竖直墙壁射出时，弹珠运动的最短时间为，y的最小值为，A错误，B正确；由于沿不同方向发射弹珠的速度，则弹珠水平方向的合速度可以垂直竖直墙壁，根据矢量的合成可得弹珠的合速度大小为，此时x的最小值为L，C错误，D正确。故选BD。 10.ABD【解析】对人和座椅受力分析如图所示 悬绳与竖直方向的夹角时，根据几何关系可知圆周运动的半径为r=R+Lsin45°=2R；水平方向，根据牛顿第二定律和向心力公式，有，可得圆盘转动的角速度为，A正确；竖直方向，根据平衡条件，有，解得悬绳的拉力为，B正确；设悬绳与竖直方向的夹角，根据牛顿第二定律和向心力公式，有，故只要转速不变，悬绳与竖直方向的夹角就保持不变，C错误，D正确。故选ABD。 三、实验题 11. (1) B (2) 1.9 (3) 小于 【解析】(1) 为避免纸带出现大量空白段，并使第一个点的速度尽可能为零，实验时应先接通电源，待打点稳定后，再释放纸带。故选B。 (2)重锤的重力势能减少量为 (3) 由于纸带与限位孔间的摩擦和空气阻力影响，减小的重力势能有一部分转化为内能，则重锤的动能增加量一定会小于重锤的重力势能减少量。 12. (1)，； (2) F-mg； (3)， 【解析】(1)根据光电门的测速原理可知，钢球通过光电门的线速度大小，钢球通过最低点的向心力表达式为，结合上述解得钢球通过最低点的向心力大小为 (2)对钢球进行受力分析，钢球通过最低点时，拉力与重力的合力为 (3) 若Fn与F合在误差允许范围内相等，根据牛顿第二定律，有，变形得传感器的示数表达式为，作出F与关系图像是一条倾斜直线，根据数学知识可知图像的斜率为。 四、解答题 13. (1)0.4 s　(2)1 m/s≤v≤2 m/s 【解析】(1)面片飞出时做平抛运动，在竖直方向面片做自由落体运动有h＝gt2 解得t＝0.4 s (2)在水平方向面片做匀速直线运动，则有v1＝＝ m/s＝1 m/s v2＝＝ m/s＝2 m/s 故面片要落入锅中初速度大小的取值范围为1 m/s≤v≤2 m/s. 14. (1)；(2)；(3) 【解析】(1)设小球通过最高点时的最小速度为， 则根据牛顿第二定律和向心力公式，有 解得小球在最高点的速度为 (2)小球在轨迹最低点处速度最大，此时轻绳的拉力最大， 根据牛顿第二定律和向心力公式，有 解得小球在最低点的最大速度不能超过 (3)由题意可知，速度偏向角为60°，夹角的正切值 设位移与水平方向夹角为，则 根据平抛运动的推论可知 整理得绳子断开后落到斜面过程中小球竖直下落的距离与水平方向通过的距离之比为 15. (1)4.5J；(2)68N，方向竖直向下；(3)2.7m 【解析】(1)小物块离开平台后做平抛运动，竖直方向上做自由落体运动，根据自由落体运动的规律，有 解得物块到达A点时的竖直分速度为 物块从A点沿切线方向进入圆弧轨道，根据几何关系可知，物块做平抛运动的初速度为 根据能量守恒定律，可得弹簧储存的弹性势全部转化为物体的动能，即 (2)物块从水平面运动到B点的过程，只有重力做功，根据机械能守恒定律可得 经过B点时，轨道对物体的支持力和重力的合力提供向心力，由牛顿第二定律可得 联立解得轨道对物体的支持力 由牛顿第三定律可知，物块经过B点时，对圆弧轨道压力大小为 方向竖直向下。 (3)物块从B运动到C过程，由机械能守恒定律得 解得物块运动到C点的速度为 物块沿轨道CD向上作匀减速运动的最大位移为，根据动能定理可得 解得匀减速运动的最大位移 由于 可知物块速度减为零后，反向加速下滑，设物块可以回到A点，根据动能定理可得 可得 可知物块返回时可以从A点离开轨道，所以物块在轨道CD上运动的路程为 第1页 共1页 学科网（北京）股份有限公司 $