2020-2021年新高二物理开学摸底考试卷（一）

2020-2021年新高二物理开学摸底考试卷（一）

2020-2021 年新高二物理开学摸底考试卷（一） 选择题(本题共 12 小题;每小题 4 分,共 48 分。其中 1-8 题为单选题，9-12 为多选题，全部选对得 4 分，选 对但不全得 2 分) 1.某电视台举办了一期群众娱乐节目，其中有一个环节是让群众演员站在一个旋转较快的大平台的边缘上， 向大平台圆心处的球筐内投篮球。如果群众演员相对平台静止，则下面各俯视图中哪幅图中的篮球可能被 投入球筐（图中箭头指向表示投篮方向）（ ） A. B C. D. 【答案】B 解析：利用速度的合成与分解。 2.如图所示，质量为 50kg 的同学在做仰卧起坐运动．若该同学上半身的质量约为全身质量的 3 5 ，她在 1min 内做了 50 个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为 0.3m，则她克服重力做的功 W 和相应的功率 P 约 为 A．W=4500J P=75W B．W=450J P=7.5W C．W=3600J P=60W D．W=360J P=6W 【答案】A 【解析】每次上半身重心上升的距离均为 0.3m，则她每一次克服重力做的功：W= mgh= ×50×10×0.3=90 J；1 分钟内克服重力所做的功：W 总=50W=50×90=4500 J；相应的功率约为： 4500 7560 WPWt 总 ＝ ＝ ，故 A 正确，BCD 错误，故选 A. 3.如图所示，天花板与水平方向的夹角为 θ=30°，一块橡皮用细线悬挂于天花板上的 O 点，用铅笔靠着线的 左侧沿天花板向右上方以速度 v 匀速移动，运动中始终保持悬线竖直，则橡皮的运动的情况（ ） A. 橡皮做匀变速运动 B. 橡皮做变加速运动 C. 橡皮做匀速直线运动，且速度大小为 5 2 v D. 橡皮做匀速直线运动，且速度大小为 3v 【答案】D 【解析】A、B、橡皮参与了平行于斜面方向的匀速直线运动和竖直方向上的直线运动，由于任意时刻橡皮 沿斜面方向的匀速运动的位移一定等于橡皮向上的位移，故它在竖直方向也以相等的速度 v 做匀速直线运 动，故 A，B 错误． C、D、根据平行四边形定则，如图所示： 结合几何关系，可知， =2 cos30 = 3vv 合 ，故 D 正确，C 错误．故选 D． 4.对于环绕地球做圆周运动的卫星来说，它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半径的变化而变化，某同 学根据测得的不同卫星做圆周运动的半径三次方 r3 与周期平方 T2 的关系作出如图所示图象，则可求得地球 质量为（已知引力常量为 G）（ ） A． 24 Ga b B． 24 Gb a C． 24 a Gb  D． 24 b Ga  【答案】C 【解析】由万有引力提供向心力有 2 22 4MmG m rrT  得 32 24 GMrT 由图可知 3 2 ra Tb 所以地球的质量为 24 aM Gb  故 C 正确，ABD 错误。故选 C。 5.用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动．在苹果从最低点 a 运动到最高点 c 的过程中（ ） A．苹果的机械能守恒 B．苹果所受的合外力不变 C．苹果先处于超重状态后处于失重状态 D．手对苹果的作用力始终指向圆心 O 【答案】C 【解析】苹果从最低点 a 运动到最高点 c 的过程中，动能不变，重力势能增加，则机械能变大，选项 A 错 误；苹果做匀速圆周运动，则所受的合外力大小不变，方向指向圆心不断变化，选项 B 错误；苹果做匀速 圆周运动，从 a 到 d 的过程中，加速度在竖直方向上有向上的加速度，可知苹果处于超重状态，从 d 到 c 的过程中，加速度在竖直方向上有向下的加速度，可知苹果处于失重状态，故 C 正确。因手对苹果的作用 力与苹果重力的合力总指向圆心，可知手对苹果的作用力不是始终指向圆心 O，选项 D 错误. 6.取水平地面为重力势能零点．一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能与重力势能恰好相等．不计空 气阻力．该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为( ) A.π 6 B. π 4 C.π 3 D.5π 12 答案：B 解析：选 B.设物块水平抛出的初速度为 v0，高度为 h，由题意得1 2mv20＝mgh，即 v0＝ 2gh.物块在竖直方向 上的运动是自由落体运动，故落地时的竖直分速度 vy＝ 2gh＝vx＝v0，则该物块落地时的速度方向与水平方 向的夹角 θ＝π 4，故选项 B 正确，选项 A、C、D 错误． 7.绍兴市 S 区奥体中心举行 CH 杯全国蹦床锦标赛。对于如图所示蹦床比赛时运动员的分析，下列说法中正 确的是（ ） A．运动员在蹦床上上升阶段，一直处于超重状态 B．运动员在蹦床上加速上升阶段，蹦床的弹性势能增大 C．运动员离开蹦床在空中运动阶段，一直处于失重状态 D．运动员离开蹦床在空中运动阶段，重力势能一直增大 【答案】C 【解析】A、运动员在蹦床上有一小段减速上升，蹦床对运动员的弹力小于重力，运动员处于失重状态，故 A 错误； B、运动员在蹦床上加速上升阶段，蹦床的弹性势能减小，故 B 错误； C、运动员离开蹦床在空中运动阶段，只受重力（空气阻力等远小于重力），加速度一直向下，一直处于失 重状态，故 C 正确； D、运动员离开蹦床在空中有上升和下降两个阶段，在下降阶段重力势能在减小，故 D 错误。 故选：C 8.把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车．而动 车组就是几节自带动力的车辆（动车）加几节不带动力的车辆（也叫拖车）编成一组，就是动车组，如图 所示．假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车 的额定功率都相等．若 1 节动车加 3 节拖车编成的动车组的最大速度为 160km/h；现在我国往返北京和上海 的动车组的最大速度为 480 km/h，则此动车组可能（ ） A．由 3 节动车加 3 节拖车编成的 B．由 3 节动车加 9 节拖车编成的 C．由 6 节动车加 2 节拖车编成的 D．由 3 节动车加 4 节拖车编成的 【答案】C 【解析】当牵引力等于阻力时，速度最大，有 4P fkmgv  解得 14 Pk mgv A．当动车组由 3 节动车加 3 节拖车编成，当速度最大时有 3 6 m P kmgv  解得 vm=320km/h 故 A 错误； B．当动车组由 3 节动车加 9 节拖车编成，当速度最大时有 3 12 m P kmgv  解得 vm=160km/h 故 B 错误； C．当动车组由 6 节动车加 2 节拖车编成，当速度最大时有 3 8 m P k mgv  解得 vm=480km/h 故 C 正确； D．当动车组由 3 节动车加 4 节拖车编成，当速度最大时有 3 7 m P kmgv  解得 vm=274km/h 故 D 错误。故选 C。 9.某河宽为 600 m，河中某点的水流速度 v 与该点到较近河岸的距离 d 的关系图象如图所示，现船以静水中 的速度 4 m/s 渡河，且船渡河的时间最短，下列说法正确的是（ ） A. 渡河最短时间为 150 s B. 船在行驶过程中，船头始终与河岸垂直 C. 船离开河岸 400 m 时的速度大小为 2m/s D. 船在河水中航行的轨迹是一条直线 【答案】AB 【解析】当静水速与河岸垂直时渡河时间最短，根据两个分运动的情况确定合运动的轨迹．根据平行四边 形定则求出合速度的大小． 【详解】AB．当船头垂直河对岸渡河，即静水速与河岸垂直时，渡河时间最短，最短渡河时间： 600==150s4 dt v 船 ，AB 正确； C．船离开河岸 400m 时，离较近河岸的距离 2 0 0md  ，由图像可知，此位置水流速度为 2m/s，所以此时 船的实际速度为： 222425m/sv  ，C 错误； D．由于水流方向的分运动是变速运动，由加速度，且该加速度与实际速度不共线，故船的运动轨迹为曲线， D 错误． 10.图甲所示的“轨道康复者”航天器可在太空中给“垃圾”卫星补充能源，延长卫星的使用寿命。图乙是“轨道 康复者”在某次拯救一颗地球同步卫星前，二者在同一平面内沿相同绕行方向绕地球做匀速圆周运动的示意 图，此时二者的连线通过地心、轨道半径之比为 1：4。若不考虑卫星与“轨道康复者”之间的引力，则下列 说法正确的是( )。 A．站在赤道上的人观察到“轨道康复者”向西运动 B．在图示轨道上，“轨道康复者”的加速度大小是地球同步卫星的 16 倍 C．在图示轨道上，地球同步卫星的机械能大于“轨道康复者”的机械能 D．若要对该同步卫星实施拯救，“轨道康复者”应从图示轨道上加速，然后与同步卫星对接 【答案】BD 【解析】因“轨道康复者”的高度低于同步卫星的高度，可知其角速度大于同步卫星的角速度，也大于站在赤 道上的观察者的角速度，则站在赤道上的人观察到“轨道康复者”向东运动，选项 A 错误；由 2 MmGmar  得： 2 GMa r ，在图示轨道上，“轨道康复者”与地球同步卫星加速度之比为 2 2 12 22 21 4 161 ar ar ＝ ＝ ＝ ，故 B 正确；因 “轨道康复者”与地球同步卫星的质量关系不确定，则不能比较机械能的关系，选项 C 错误；“轨道康复者” 应从图示轨道上加速后，轨道半径增大，与同步卫星轨道相交，则可进行对接，故 D 正确； 11.如图甲所示，倾角为 θ 的足够长的传送带以恒定的速率 v0 沿逆时针方向运行，t＝0 时，将质量 m＝1 kg 的物体(可视为质点)轻放在传送带上，物体相对地面的 v－t 图象如图乙所示.设沿传送带向下为正方向，取 重力加速度 g＝10 m/s2，则( ) A.传送带的速率 v0＝10 m/s B.传送带的倾角 θ＝30° C.物体与传送带之间的动摩擦因数 μ＝0.5 D.0～2.0 s 内摩擦力对物体做功 Wf＝－24 J 答案 ACD 解析 当物体的速度超过传送带的速度后，物体受到的摩擦力的方向发生改变，加速度也发生改变，根据 v －t 图象可得，传送带的速率为 v0＝10 m/s，选项 A 正确；1.0 s 之前的加速度 a1＝10 m/s2，1.0 s 之后的加速 度 a2＝2 m/s2，结合牛顿第二定律，gsin θ＋μgcos θ＝a1，gsin θ－μgcos θ＝a2，解得 sin θ＝0.6，θ≈37°，μ＝ 0.5，选项 B 错误，选项 C 正确；摩擦力大小 Ff＝μmgcos θ＝4 N，在 0～1.0 s 内，摩擦力对物体做正功，在 1.0～2.0 s 内，摩擦力对物体做负功，0～1.0 s 内物体的位移为 5 m，1.0～2.0 s 内物体的位移是 11 m，0～2.0 s 内摩擦力做的功为－4×(11－5) J＝－24 J，选项 D 正确. 12.如图甲所示，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为 m 的小球，从离弹簧上端高 h 处由静 止释放。某同学探究小球在接触弹簧后向下的运动过程，他以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下方 向建立坐标轴 Ox，作出小球所受弹力 F 大小随小球下落的位置坐标 x 的变化关系如图乙所示，不计空气阻 力，重力加速度为 g。以下判断正确的是 A．当 x=h+x0 时，重力势能与弹性势能之和最小 B．B．最低点的坐标为 x=h+2x0 C．小球受到的弹力最大值等于 2mg D．D．小球动能的最大值为 0 2 mgxmgh  【答案】AD 【解析】由图象结合小球的运动过程为:先自由落体运动，当与弹簧相接触后，再做加速度减小的加速运动， 然后做加速度增大的减速运动，直到小球速度为零。 A．当 x=h+x0 时，弹力等于重力，加速度为零，小球速度最大，动能最大，由于系统机械能守恒，所以重 力势能与弹性势能之和最小，A 正确； B．在最低点小球速度为零，从刚释放小球到小球运动到最低点，小球动能变化量为零，重力做的功和弹力 做的功的绝对值相等，即到最低点图中实线与 x 轴围成的面积应该与 mg 那条虚线与 x 轴围成的面积相同， 所以最低点应该在 h+2x0 小球的后边，B 错误； C．由 B 知道最低点位置大于 02x h x ，所以弹力大于 2mg， C 错误； D．当 x=h+x0 时，弹力等于重力，加速度为零，小球速度最大，动能最大，由动能定理可得 000 11() 22GNWWmghxmgxmghmgx ， 故 D 正确。 第 II 卷（非选择题) 一．实验题：(本题共 2 小题,共 12 分） 13.（6 分）如图所示为“探究功与速度变化的关系”实验装置，让小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行．思 考该探究方案并回答下列问题： （1）实验操作中需平衡小车受到的摩擦力，其最根本的目的是____． A．防止小车不能被橡皮筋拉动 B．保证橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功 C．便于小车获得较大的弹射速度 D．防止纸带上打点不清晰 （2）实验中甲、乙两同学用两种不同的方法来实现橡皮筋对小车做功的变化． 甲同学：把多条相同的橡皮筋并在一起，并把小车拉到相同位置释放； 乙同学：通过改变橡皮筋的形变量来实现做功的变化． 你认为____（填“甲”或“乙”）同学的方法可行． （3）本实验可通过作图来寻找功与速度变化的关系．若所作的 W﹣v 的图象如图 2 所示，则下一步应作___ （填“W﹣v2”或“ Wv ”）的关系图象． 【答案】B 甲 W－v2 【解析】（1）小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的 下滑分量来平衡摩擦力，使得橡皮筋做的功等于合外力对小车做的功，故 B 正确，ACD 错误．故选 B． （2）橡皮筋对小车做的功我们没法直接测量，所以我们是通过改变橡皮筋的条数的方法来改变功，为了让 橡皮筋的功能有倍数关系就要求将橡皮筋拉到同一位置处，故应选甲同学的方法，乙同学的方法测不出橡 皮筋到底做了多少功． （3）由动能定理得： 21 2W m v ，观察图线发现 W 和 v 是一个 2 次函数关系，所以 W 与 v2 可能是线性 关系，故应做 W﹣v2 图象 14.（6 分）利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨， 导轨上 A 点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为 M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳和一质量为 m 的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上 B 点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡 光时间 t，用 d 表示 A 点到光电门 B 处的距离，b 表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看做 滑块通过 B 点时的瞬时速度，实验时滑块在 A 处由静止开始运动． (1)某次实验测得倾角 θ＝30°，重力加速度用 g 表示，滑块从 A 处到达 B 处时 m 和 M 组成的系统动能增加 量可表示为 ΔEk＝_________，系统的重力势能减少量可表示为 ΔEp＝________，在误差允许的范围内，若 ΔEk ＝ΔEp，则可认为系统的机械能守恒．(用题中字母表示) (2)在上述实验中，某同学改变 A、B 间的距离，作出的 v2－d 图象如图乙所示，并测得 M＝m，则重力加速 度 g＝________m/s2. 【答案】(푀+푚)푏2 2푡2 (푚 − 푀 2 )푔푑 9.6 【解析】（1）滑块从 A 处到达 B 处的速度:푣＝ 푏 푡 则系统动能的增加量：△ 퐸푘＝ 1 2 (푀 + 푚)푣2 = (푀+푚)푏2 2푡2 系统重力势能的减小量：△ Ep=mgd-Mgdsin30°=（m−푀 2 ）gd （2）根据系统机械能守恒的：1 2（M+m）v2＝（m−푀 2 ）gd 则：푣2＝ (2푚−푀)푔푑 푀+푚 图线的斜率：푘 = 2푚−푀 푀+푚 푔＝ 2.4 0.5 解得：g=9.6m/s2 三．解答题：共 4 个⼩题，共 40 分。应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后 答案的不能得分，有数值计算的题必须明确写出数据值和单位。 15.（8 分）地球质量约为月球质量的 81 倍，地球半径约为月球半径的 4 倍，一飞行器在近地圆轨道 1 上， 经一系列变轨后在近月圆轨道 2 上运行，已知地球中心到月球中心的距离为 r． （1）求飞行器在近地圆轨道 1 上受到地球的引力 F1 与在近月圆轨道 2 上受到月球的引力 F2 的比值． （2）O 为地月连线上一点，飞行器在该点受到地球和月球的引力的合力为零，求 O 点到地心的距离 r1． 答案：（1） 81 16 （2） 9 10 r 解析：（1）由万有引力定律得飞行器在近地圆轨道 1 上受到地球的引力 1 1 2 1 mMFGR 在近月圆轨道 2 上受到月球的引力 2 2 2 2 mMFGR 所以 2 1 1 2 2 2 2 1 81 1 81 1 16 16 F M R F M R     （2）由题意可得     12 22 12 mM mMGG rr  12r r r 联立解得 1 9 10rr 16.（10 分）疫情之下，无人机已成为战疫“超级神器”，人们可利用它搭载扩音器进行空中防控宣传。如图 所示，某品牌无人机质量 m=10kg（搭载的扩音器质量可忽略），从地面竖直升空，先加速到 v=3m/s，之后 立即减速，最后悬停在距地面 h=3m 的高度。若无人机在运动过程中受到的空气阻力大小恒为 f=10N，且加 速减速阶段均可看成匀变速直线运动，整个运动过程中无人机始终能保持水平状态，求： (1)若上升过程中，加速和减速阶段的加速度大小相等，则此加速度的大小为多少； (2)该无人机最大制动力为 210N，则下降过程中无人机的最大制动加速度大小为多少； (3)无人机从 3m 高悬停处下降到地面，且到达地面时速度恰好为 0，则此过程的最短时间为多少。 【答案】(1)a1=3m/s2；(2)a2=12m/s2；(3) 7 s6t  【解析】(1)设上升过程中加速度大小为 a1，最大速度为 v1，根据运动学公式得 2 1 1 22 v ha  解得 a1=3m/s2 (2)设向上为正方向则有 Fmax+f－mg=ma2 解得 a2=12m/s2 (3)若要降落时间最短，则以最大加速度 a3 加速下降，再以最大加速度 a2 减速至 0，向下加速阶段，设向下 为正方向 mg-f=ma3 解得 a3=9m/s2 根据运动学公式得 22 22 32 +22 vvhaa 2 2 v th 解得 7 s6t  17.(10 分)“太极球”是近年来在广大市民中较流行的一种健身器材。做该项运动时，健身者半马步站立，手 持太极球拍，拍上放一橡胶太极球，健身者舞动球拍时，球却不会掉落地上。现将太极球拍和球简化成如 图所示的平板和小球，熟练的健身者让球在竖直面内始终不脱离板而做匀速圆周运动，且在运动到图中的 A、 B、C、D 位置时球与板间无相对运动趋势。A 为圆周的最高点，C 为最低点，B、D 与圆心 O 等高。设球的 质量为 m，不计拍的质量。求： （1）健身者在 C 处所需施加的力比在 A 处大多少； （2）设在 A 处时健身者需施加的力为 F ，当球运动到 B、D 位置时，板与水平方向需有一定的夹角  ，请 写出 t a n F  关系式； （3）当 45  时，球拍对球的作用力的大小 FN。 【答案】（1）2mg（2） tan Fmg mg  （3） N 2Fmg 【解析】（1）设球运动的线速度为 v ，半径为 R 则在 A 处时，根据牛顿第二定律有 2vFmgm R ① 在 C 处时，根据牛顿第二定律有 2vF mg m R  ② 由①②式联立得 2F F F mg    （2）在 B 处不受摩擦力作用，受力分析如图 根据几何关系则有 2 tan vm R mg  代入①式得 ta n F m g mg  （3）当 45  时，根据受力分析，则有 N cos 45 mgF  解得 N 2Fmg 18.（12 分)炎炎夏日，水上滑梯给人们带来清凉和畅快.图示为某水上滑梯的示意图，倾斜滑道 AB 倾角  =37°， 下端平滑连接水平滑道 BC，滑梯的起点 A 距水面的高度 H=7m，水平滑道 BC 长 d=2m，端点 C 距水面的 高度 h=1m.质量 m=50kg 的人从滑道起点 A 由静止滑下，人与滑道 AB 和 BC 间的动摩擦因数均为 0 . 1  . 已知 sin37°=0.6，cos37°=0.8，人在运动过程中可视为质点，g 取 10m/s2.求： （1）人从 A 滑到 C 的过程中重力势能减少量； （2）人在倾斜滑道上克服摩擦力做功与在水平滑道上克服摩擦力做功的比值； （3）保持水平滑道左端点在同一竖直线上，调节水平滑道高度 h 和长度 d 到图中 BC位置时，人从滑梯平 抛到水面的水平距离最大，求此时滑道 BC距水面的高度 h 及最远的水平距离. 解析：（1）人从 A 滑到 C 的过程中，重力做功   501063000GWmgHhJJ （2 分） 所以从 A 到 C 重力势能减少 3000J.（2 分） （2）人在倾斜滑道上克服摩擦力做功 1 cossin HHWmg  （2 分） 人在水平滑道上克服摩擦力做功 2W m g d （1 分） 所以 1 2 4W W  .（2 分） （3）在从C 点滑出至落到水面的过程中，设人做平抛运动的时间为 t，则 21 2h gt  解得 2 ht g  （1 分） 下滑过程中不管位置如何调节，A 到 的水平距离不变，即摩擦力做功保持不变 500WmgxJ   总 （1 分） 根据动能定理得   21 02 CmgHhWmv （1 分） 离开 点后人在水平方向的位移： x v c t  （1 分） 化简后得   222 Whx g H h mg    （1 分） 当 1 32 Hhm 时，水平位移最大（1 分） 最远的距离 6mxm .（1 分）