黑龙江省哈尔滨六中2020学年高二物理上学期开学考试试题（含解析）

黑龙江省哈尔滨六中2020学年高二物理上学期开学考试试题（含解析）

‎2020学年黑龙江省哈尔滨六中高二（上）开学 ‎ 物理试卷 一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）‎ ‎1. 如图，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高；质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g．质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为（ ）‎ A. mgR B. mgR C. mgR D. mgR ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：据题意，质点在位置P是具有的重力势能为：；当质点沿着曲面下滑到位置Q时具有的动能为：，此时质点对轨道压力为：，由能量守恒定律得到：，故选项C正确。‎ 考点：能量守恒定律、圆周运动 ‎【名师点睛】本题分析的关键是找出质点在初始位置是的机械能和在末位置时的机械能，两个位置机械能只差就等于摩擦力做的功的大小即；但在球末位置时的动能时需要用到圆周运动规律，，由此式可以求出在末位置的速度，也就可以求解此位置的动能大小了。‎ ‎2.如图所示，等腰直角斜面体OCD由不同材料A、B拼接而成，P为两材料在CD边上的交点，且DP>CP．现OD边水平放置，让小物块无初速从C滑到D；然后将OC边水平放置，再让小物块无初速从D滑到C，小物块两次滑动到达P点的时间相同．下列说法正确的是（ ）‎ A. A、B材料的动摩擦因数必相同 B. 两次滑动中物块到达P点速度大小相等 C. 两次滑动中物块到达底端速度大小相等 D. 两次滑动中物块到达底端的过程中机械能损失不相等 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 从C到D和从D到C分别利用动能定理可以比较物块滑到底端时的速度大小，根据可以比较两次产生热量大小，从而判断损失的机械能大小；‎ ‎【详解】A、由于A、B材料不同，因此它们的动摩擦因数不同，故A错误；‎ B、由题意可知，小物块两次滑动经过P点的时间相同且DP＞CP，因此从D到P的平均速度大于从C到P的平均速度，设从C到P点时速度为，从D到P时速度为，则根据匀变速直线运动特点，得，即从D到P点速度大于从C到P点的速度，故B错误；‎ C、从C到D和从D到C过程中摩擦力做功相等，重力做功相等，根据动能定理可知，两次滑动中物块到达底端速度大小相等，故C正确；‎ D、两次滑下的过程中摩擦力做功相同，斜面静止不动，因此两次滑动中物块到达底端摩擦生热相等，根据功能原理知，机械能损失相等，故D错误。‎ ‎【点睛】熟练应用动能定理是解答这类问题的关键，应用动能定理时注意正确选择两个状态，弄清运动过程中外力做功情况，可以不用关心具体的运动细节。‎ ‎3.长为2L的轻杆上端及正中央固定两个质量均为m的小球，杆竖直立在光滑的水平面上，杆原来静止，现让其自由倒下，没杆在倒下过程中下端始终不离开地面，则A球着地时速度为　　‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 小球在杆自由倒下的过程中只有重力做功，机械能守恒，根据系统机械能守恒定律列式即可求解．‎ ‎【详解】设地面为零势能面，小球在自由倒下的过程中只有重力做功，机械能守恒，则有：‎ 其中解得：故选D.‎ ‎【点睛】本题主要考查了机械能守恒定律的直接应用，‎ ‎4.如图所示，小球从静止开始沿光滑曲面轨道AB滑下，从B端水平飞出，撞击到一个与地面呈的斜面上，撞击点为已知斜面上端与曲面末端B相连，A、B间的高度差为h，B、C间的高度差为H，不计空气阻力，则h与H的比值为　　‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据动能定理求出B点的速度，结合平抛运动竖直位移和水平位移的关系求出运动的时间，从而得出竖直位移的表达式，求出h与H的比值.‎ ‎【详解】对AB段，根据动能定理得，，解得:，根据得,则，解得;故选D.‎ ‎【点睛】本题考查了动能定理和平抛运动的综合运用，解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解.‎ ‎5.如图所示，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直，一小物快以速度 从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物快落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时，对应的轨道半径为（重力加速度为g）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 物块由最低点到最高点有：；物块做平抛运动：x=v1t；；联立解得：，由数学知识可知，当时，x最大，故选B。‎ ‎【名师点睛】此题主要是对平抛运动的考查；解题时设法找到物块的水平射程与圆轨道半径的函数关系，即可通过数学知识讨论；此题同时考查学生运用数学知识解决物理问题的能力。‎ ‎6.如图所示，质量M、长为L的木板置于光滑的水平面上，一质量为m的滑块（可看做质点）放置在木板左端，滑块与木板间滑动摩擦力大小为f．现用一水平恒力F作用在滑块上，当滑块运动到木板右端时，木板在地面上移动的距离为s．下列说法正确的是 （ ）‎ A. 上述过程中，滑块克服摩擦力做功为fL B. 滑块动能变化Fs−fs C. 滑块与木板组成的系统，内能增加了FL D. 滑块与木板组成的系统，动能增加了F（s+L）−fL ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据滑块和木板的位移，结合功的公式求出摩擦力对滑块和木板做功的大小，对滑块运用动能定理求出滑块动能的变化量；‎ 摩擦力与相对位移的乘积等于产生的内能；‎ ‎【详解】A、在上述过程中，滑块的位移，则滑块克服摩擦力做功，故A错误；‎ B、滑块的位移，根据动能定理得，滑块动能的变化量，故B错误；‎ C、摩擦力与相对位移的乘积等于系统产生的内能，则，故C错误；‎ D、滑块动能的增加量为，木板动能的增加量为，则系统动能的增加量为，故D正确。‎ ‎【点睛】本题考查了功、动能定理的基本运用，在运用功的公式求解功时，一定要注意找出物体的位移，知道摩擦力与相对位移的乘积等于产生的内能。‎ ‎7.一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处．物块初动能为Ek0，与斜面间的动摩擦因数不变，则该过程中，物块的动能Ek与位移x关系的图线是(　　)‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 向上滑动的过程中，根据动能定理有，当Ek=0时，同理，下滑过程中，由动能定理有，当x=0时，故选C。‎ ‎8.均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场.如图所示,在半球面上均匀分布正电荷,总电荷量为,球面半径为,为通过半球顶点与球心的轴线,在轴线上有、两点, .已知点的场强大小为,则点的场强大小为(   )‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】若将带电量为2q的球面放在O处，‎ 均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场．‎ 则在M、N点所产生的电场为 由题知当半球面如图所示产生的场强为E，则N点的场强为，故选C。‎ ‎【点睛】本题采用等效法，利用对称性解题。‎ 二、多选题（本大题共7小题，共28.0分）‎ ‎9.如图所示，一质点在重力和水平恒力作用下，速度从竖直方向变为水平方向，在此过程中，质点的（ ）．‎ A. 机械能守恒 B. 机械能不断增加 C. 重力势能不断减小 D. 动能先减小后增大 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ 试题分析：因为质点受竖直向下的重力和水平向右的恒力作用，故恒力对质点总做正功，故质点的机械能一直增加，选项B正确，A错误；随物体的高度增加，重力势能逐渐增大，选项C错误；应重力和水平恒力的合力方向指向右偏下，故开始时合力与速度夹角大于900，合力做负功；后来速度方向与合力夹角小于900，合力做正功，由动能定理可知，动能先减小后增大，选项D正确；故选BD.‎ 考点：动能定理；功；机械能。‎ ‎10.如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M，N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为，若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中　　‎ A. 从P到M所用的时间等于 B. 从Q到N阶段，机械能逐渐变大 C. 从P到Q阶段，速率逐渐变小 D. 从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 根据功能关系可知，海王星在PM段的速度大小大于MQ段的速度大小，则PM段的时间小于MQ段的时间，所以P到M所用的时间小于，故A错误；从Q到N的过程中，由于只有万有引力做功，机械能守恒，故B错误；从P到Q阶段，万有引力做负功，根据动能定理可知，速率减小，故C错误；根据万有引力方向与速度方向的关系知，从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功，故D正确。所以D正确，ABC错误。‎ ‎11.质量为m的卡车在平直公路上从静止开始加速行驶，经时间t前进距离s，速度达到最大值设此过程中发动机功率恒为P，卡车所受阻力为f，则这段时间内发动机所做的功为　　‎ A. Pt B. C. D. ‎ ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 发动机做的功，等于牵引力做功，牵引力是变力，对整个过程运用动能定理，求出牵引力做功或根据求出．‎ ‎【详解】根据动能定理得，所以。发动机做的功为：.因为，所以有：故A、C正确，B、D错误。故选AC.‎ ‎【点睛】解决本题的关键掌握求功的方法，1、，2、，3、根据动能定理．‎ ‎12.如图所示，极地卫星的运行轨道平面通过地球的南、北两极（轨道可视为圆轨道，图中外围虚线），若测得一个极地卫星从北纬30°的正上方，按图示方向（逆时针方向）第一次运行至南纬60°正上方时所用时间为t，已知：地球半径为R（地球可看做球体），地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，由以上条件可以求出（ ）．‎ A. 卫星运动的周期 B. 卫星距地面的高度 C. 卫星质量 D. 卫星所受的向心力 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ 卫星从北纬30°的正上方，第一次运行至南纬60°正上方时，刚好为运动周期的1/4，所以卫星运行的周期为T=4t，故A正确；知道周期、地球的半径，由，而GM=gR2，则可以算出卫星距地面的高度，故B正确；根据，可求解卫星的线速度大小，选项A正确；通过上面的公式可以看出，只能算出中心天体的质量，不能计算出卫星的质量以及卫星受到的向心力．故CD错误．故选AB．‎ 视频 ‎13.我国于2020‎ 年12月发射了“嫦娥三号”卫星，该卫星在距月球表面H处的环月轨道Ⅰ上做匀速圆周运动，其运行的周期为T ；随后嫦娥三号在该轨道上A点采取措施，降至近月点高度为h的椭圆轨道Ⅱ上，如图所示．若以R表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响．则下述判断正确的是（ ）．‎ A. 月球的质量为 B. 月球的第一宇宙速度为 C. “嫦娥三号”在环月轨道Ⅰ上需加速才能降至椭圆轨道Ⅱ D. “嫦娥三号”在图中椭圆轨道Ⅱ上的周期为 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据万有引力提供向心力，结合轨道半径和周期求出月球的质量，结合月球的半径和质量，通过万有引力提供向心力求出第一宇宙速度，根据开普勒第三定律，求出嫦娥三号在椭圆轨道Ⅱ上的周期；‎ ‎【详解】A、设月球的质量为M，“嫦娥三号”卫星的质量为，则根据 得月球的质量为：，故A正确；‎ B、根据得月球的第一宇宙速度为：，故B正确；‎ C、“嫦娥三号”在环月轨道Ⅰ上需减速，使得万有引力大于向心力，做近心运动，进入椭圆轨道Ⅱ，故C错误；‎ D、椭圆轨道Ⅱ的半长轴，根据开普勒第三定律得：，‎ 解得：，故D正确。‎ ‎【点睛】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一重要理论，并能灵活运用，并且知道卫星变轨的原理。‎ ‎14.质量为1kg的小球以的速度与质量为2kg的静止小球正碰，关于碰后的速度和，下面哪些是可能正确的　　‎ A. B. ，‎ C. ， D. ，‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 碰撞过程动量守恒、机械能不可能增加，碰撞后不能发生二次碰撞，据此分析答题．‎ ‎【详解】碰撞前总动量为。碰撞前总动能为；‎ A、碰撞后总动量，碰撞后总动能为 系统机械能不增加，故A正确；‎ B、碰撞后总动量。碰撞后总动能为，碰后后面小球的速度大有前面小球的速度，会发生第二次碰撞，不符合实际，故B错误；‎ C、碰撞后总动量，动量增大，故C错误；‎ D、碰撞后总动量。碰撞后总动能为，机械能不增加，故D正确.‎ 故选AD.‎ ‎【点睛】本题考查了机械能守恒定律的应用，碰撞过程中，系统动量守恒、机械能不增大，发生碰撞后不能再发生二次碰撞，据此即可正确解题．‎ ‎15.一个圆锥摆的摆长为l，摆球质量为m，摆角为θ，当摆球从某一位置摆过1／4周的过程中，下面说法不正确的是（ ）‎ A. 重力的冲量为 B. 合力的冲量大小为 C. 拉力的冲量为零 D. 拉力做功为零 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 小球受重力和拉力，靠两个力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出周期的大小，从而求出时间，根据冲量公式求解各力的冲量；‎ ‎【详解】A、小球的受力如图所示，小球受重力mg和绳子的拉力F，如图所示：‎ 因为小球在水平面内做匀速圆周运动，靠合力提供向心力，则：‎ 小球运动的周期为：‎ 根据题意当摆球从某一位置摆过1／4周的过程中，时间为：‎ 则重力的冲量为：，故选项A正确；‎ B、合力的冲量大小为：，故选项B错误；‎ C、根据平行四边形定则可知：拉力大小为：，‎ 则拉力的冲量大小为：，故选项C错误；‎ D、由于拉力和重力的合力提供向心力，小球在水平面内做匀速圆周运动，动能不变，则合力做功为零，由于重力不做功，则绳的拉力也不做功，即拉力做功为零，故选项D正确。‎ ‎【点睛】本题是圆周运动与冲量相结合的问题，注意求解时间，然后根据冲量公式进行求解即可。‎ 三、填空题（本大题共1小题，共4.0分）‎ ‎16.如图所示，某兴趣小组希望通过实验求得连续碰撞中的机械能损失，做法如下：在光滑水平面上，依次有质量为m，2m，3m……10m的10个小球，排列成一直线，彼此间有一定的距离，开始时后面的九个小球是静止的，第一个小球以初速度v0向着第二个小球碰去，结果它们先后全部粘合到一起向前运动．求全过程中系统损失的机械能为__________．‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 小球碰撞过程系统动量守恒，由动量守恒定律求出速度，然后由能量守恒定律求出损失的机械能；‎ ‎【详解】球组成的系统碰撞过程动量守恒，以第一个球的初速度方向为正方向，‎ 由动量守恒定律得：‎ 由能量守恒定律得：‎ 解得：。‎ ‎【点睛】本题考查了系统损失的机械能，分析清楚小球运动过程、应用动量守恒定律、能量守恒定律即可正确解题。‎ 四、实验题探究题（本大题共1小题，共16.0分）‎ ‎17.在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示。O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点，已知打点计时器每隔打一个点，当地的重力加速度为，那么：‎ 根据图上所得的数据，应取图中O点到______点来验证机械能守恒定律；‎ 从O点到问中所取的点，重物重力势能的减少量______J.动能增加量______小数点后保留两位有效数字；‎ 若v表示纸带上各点的速度，h表示物体离地的高度，则以为纵轴，以h为横轴画出的图象是图中的______。‎ ‎【答案】 (1). （1）B (2). （2）1.88J (3). 1.84J (4). （3）A ‎【解析】‎ ‎（1）因为通过某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可以求出B点的速度，所以取图中O点到B点来验证机械能守恒定律．‎ ‎ （2）重物重力势能的减少量△Ep=mg△h=9.80×0.192=1.88J．‎ B点的速度vB=m/s=1.92m/s，‎ 则B点的动能EKB=mvB2=×1×1.922=1.84J．‎ 所以动能的增加量△Ek=1.84J．‎ ‎（3）根据mgh=mv2得，=gh，即与h成正比．故A正确．‎ 点睛：正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所测数据，如何测量计算，会起到事半功倍的效果．运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题，要注意单位的换算和有效数字的保留，解决本题的关键知道验证机械能守恒定律的实验原理，掌握重力势能减小量和动能增加量的求法．‎ 五、计算题（本大题共2小题，共30.0分）‎ ‎18.如图所示，一物体质量m = 2 kg．在倾角为θ =37°的斜面上的A点以初速度v0 = 3 m／s下滑．A点距弹簧上端B的距离AB = 4 m．当物体到达B后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC = 0.2 m．然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为D点，AD = 3 m．挡板及弹簧质量不计，取g=10m／s2，sin37° = 0.6，求：‎ ‎（1）物体与斜面间的动摩擦因数μ；‎ ‎（2）弹簧的最大弹性势能Epm．‎ ‎【答案】0.5 24J ‎【解析】‎ 试题分析：解：(1)整个过程从A到D，由系统能量转化与守恒定律有：‎ mgssin37°-umgcos37°L=0-其中s=3m，L=5.4m 代入数据计算得μ=0.5‎ ‎(2)弹簧压缩到C点时，对应的弹性势能最大，由A到C的过程：由系统能量转化与守恒定律有：‎ Epm=+mgL1sin37°-μmgcos37°L1其中L1=4.2m 代入数据计算得Epm＝24J 考点：能量转化与守恒定律 ‎19.如图所示，质量M=1kg的平板小车右端放有质量m=2kg的物块（可视为质点），物块与车之间的动摩擦因数μ=0.5．开始时二者一起以 的速度向左端的光滑水平面上运动，并使车与墙发生正碰，设碰撞时间极短，且碰后车的速率与碰前的相同，车身足够长，使物块不能与墙相碰（g=10m／s2）求：‎ ‎（1）物块相对于小车的总路程s是多少?‎ ‎（2）小车与墙第一次相碰后小车所走的总路程sM为多少?‎ ‎【答案】（1）s=5.4（m）（2）sM =4.05（m）‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）由于 m＞M，两者以共同速度与墙相碰后，物块的动量大小比车的动量大，由于滑动摩擦力的作用，两者必会又以共同速度再次与墙相碰，由能量转化和守恒定律求解；‎ ‎（2）对物块与车由动量守恒和运动学公式列出等式求解；‎ ‎【详解】（1）由于，两者以共同速度与墙相碰后，物块的动量大小比车的动量大，‎ 由于滑动摩擦力的作用，两者必会又以共同速度再次与墙相碰，如此反复直到两者一起停止在墙角边为止，设物体相对于车的位移为s，由能量转化和守恒定律得：，所以；‎ ‎（2）设，车与墙第n次碰后边率为，则第次碰后速率为，对物块与车由动量守恒得： ‎ 所以 车与墙第次碰后最大位移 可见车每次与墙碰后的最大位移是一个等比数列，其，‎ 所以车与墙碰后的总路程 车第一次与墙碰后最大位移，‎ 可算得，所以。‎ ‎【点睛】本题关键是根据动量守恒定律、能量守恒列式求解，也可以根据牛顿第二定律和运动学公式列式联立求解。‎