山东省临沂市兰山区2021-2022学年高二上学期物理开学考试试卷

试卷更新日期：2021-11-04 类型：开学考试

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一、单选题

1. 甲、乙两位同学在同一地点，从相同的高度水平射出相同的箭，箭落地时插入泥土中的形状分别如图所示，若空气阻力不计，则甲同学射出的箭（）

A、运动时间短 B、运动的初速度大 C、运动的水平距离短 D、落地时的动能大

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2. 2021年6月17日上午9点22分我国“神舟”十二号载人飞船发射圆满成功，不久前我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行，核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，航天员一天时间内可观察到16次日出，已知引力常量为G，再知道下列那个物理量可计算出地球的质量（）

A、核心舱的质量 B、核心舱绕地半径 C、核心舱离地面的高度 D、核心舱的角速度

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3. 如图所示，在匀强电场中a、b、c为同一直线上的三点，c为 $a b$ 中点。a、b两点电势分别为 $φ_{a} = 5 V$ 、 $φ_{b} = 3 V$ 。下列叙述正确的是（）

A、c点处的电势一定为 $4V$ B、负电荷在c点的电势能小于在a点的电势能 C、正电荷由a点无初速释放一定沿直线 $a b$ 做匀加速运动 D、在过c点与 $a b$ 垂直的直线上移动电荷电势能不变

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4. 银河系的恒星中大约四分之一是双星。某双星由质量不等的星体 $S_{1}$ 和 $S_{2}$ 构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C做匀速圆周运动。由天文观察测得其运动周期为T， $S_{1}$ 到C点的距离为 $r_{1}$ ， $S_{1}$ 和 $S_{2}$ 的距离为r，已知引力常量为G。下列说法正确的是（）

A、星体 $S_{1}$ 和 $S_{2}$ 的向心力之比为 $r_{1} ： (r - r_{1})$ B、星体 $S_{1}$ 和 $S_{2}$ 的加速度之比为 $r_{1} ： (r - r_{1})$ C、星体 $S_{2}$ 的质量为 $\frac{4 π^{2} (r - r_{1}) r^{2}}{G T^{2}}$ D、星体 $S_{1}$ 和 $S_{2}$ 的线速度之比为 $(r - r_{1}) ： r_{1}$

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5. 如图所示， $△ A B C$ 为等边三角形，边长为L。在A、B顶点上各固定一个点电荷，电荷量分别为 $+ q$ 、 $- q$ ，静电力常量为k。则 $△ A B C$ 中心处的场强大小为（）

A、 $\frac{6 k q}{L^{2}}$ B、 $\frac{3 k q}{L^{2}}$ C、 $\frac{3 \sqrt{3} k q}{L^{2}}$ D、 $\frac{\sqrt{3} k q}{L^{2}}$

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6. 摩天轮是游乐园中常见的大型游乐设施之一、绕中心轴在竖直平面内匀速转动，如图所示为摩天轮的简化示意图，图中a、c分别表示座舱的最低点和最高点，已知小明的质量为m，在游乐园乘坐的摩天轮在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，线速度为v，座椅到中心轴半径为R，重力加速度为g。当小明从a处转动到c处的过程中，下列说法正确的是（）

A、小明始终处于超重状态 B、在a、c处受到的合力相同 C、在a、c处对座椅的压力之差为 $m g$ D、在a、c处对座椅的压力之差为 $\frac{2 m v^{2}}{R}$

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7. 2021年5月15日中国“天文一号”探测器成功着陆火星。火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一，一直以来都是人类深空探测的热点。我国的航天科学家为了能使探测器登陆火星，在此之前做了大量的研究工作。如果将地球和火星绕太阳的公转视为匀速圆周运动，并忽略行星自转的影响。根据表中数据，综合所学知识可以判断（）

行星	天体质量/kg	天体半径/m	公转轨道半径/m
地球	$6 \times 10^{24}$	$6.4 \times 10^{6}$	$1.5 \times 10^{11}$
火星	$6.4 \times 10^{23}$	$3.4 \times 10^{6}$	$2.3 \times 10^{11}$

A、火星的公转周期小于一年 B、火星的公转速度比地球公转速度大 C、火星表面的第一宇宙速度大于7.9km/s D、太阳对地球的引力比对火星的引力大

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8. 无缝钢管的制作原理如图所示，竖直平面内，管状模型置于两个支承轮上，支承轮转动时通过摩擦力带动管状模型转动，铁水注入管状模型后，由于离心作用，紧紧地覆盖在模型的内壁上冷却后就得到无缝钢管。已知管状模型内壁半径为R，为使注入铁水后管状模型的各部分均对铁水有弹力，则管状模型转动的角速度 $ω$ 至少为（）

A、 $\sqrt{\frac{g}{2 R}}$ B、 $\sqrt{\frac{g}{R}}$ C、 $\sqrt{\frac{2 g}{R}}$ D、 $2 \sqrt{\frac{g}{R}}$

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二、多选题

9. 质量为m的物体，从静止出发以 $\frac{2 g}{3}$ 的加速度竖直下降h的过程，下列说法正确的是（）

A、下落的平均速度为 $\sqrt{\frac{g h}{3}}$ B、下落用的时间为 $\sqrt{\frac{6 h}{g}}$ C、物体的机械能减少了 $\frac{1}{3} m g h$ D、重力的最大功率为 $m g \sqrt{\frac{g h}{3}}$

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10. 如图所示水平面粗糙程度相同，物体A、B经光滑的轻质定滑轮用细线连在一起。当A物体受水平向右的力F在水平面上向右匀速运动时，下列说法正确的是（）

A、物体B的动能不变 B、力F的功率变大 C、绳拉力做功大于B物体重力势能的增加 D、力F做的功等于B物体机械能的增加

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11. 质量为 $4 .0kg$ 的物体以某一初速度在水平面上滑行，由于摩擦力的作用，其动能随位移变化的关系图线如图所示，重力加速度 $g = 10 {m/s}^{2}$ ，以下说法中正确的是（）

A、物体与水平面间的动摩擦因数为0.25 B、物体与水平面间的动摩擦因数为0.2 C、物体滑行的总时间为 $2 .5s$ D、物体滑行的总时间为 $5s$

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12. 如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略，开关闭合稳定时一带电的油滴静止于两极板间的P点，若打开开关k，将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离，则下列说法正确的是（）

A、静电计指针的张角变小 B、P点电势升高 C、带电油滴向上运动 D、带电油滴的电势能不变

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三、实验题

13. 用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度 $ω$ 和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。实验用球分为钢球和铝球，请回答相关问题：

(1)、在研究向心力的大小F与质量m、角速度 $ω$ 和半径r之间的关系时，我们主要用到了物理学中的___________。

A、理想实验法 B、等效替代法 C、控制变量法 D、演绎法

(2)、在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，A、C到塔轮中心距离相同，将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。转动手柄，观察左右标出的刻度，此时可研究向心力的大小与___________的关系。

A、质量m B、角速度 $ω$ C、半径r

(3)、在（2）的实验中，某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出4个格，右边标尺露出1个格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为；其他条件不变若增大手柄转动的速度，则左右两标尺的示数将，两标尺示数的比值（选填：变大、变小或不变）

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14. 某班同学用让重锤自由下落的方法进行“验证机械能守恒定律”的实验。实验装置如图所示。试回答以下问题：

(1)、除带夹子的重锤、纸带铁架台（含夹子）、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还需要使用的器材是（选填选项前字母）
A．直流电源 B．天平（含砝码） C．交流电源 D．刻度尺

(2)、实验过程中他们进行了如下操作，其中操作不当的步骤是___________（选填选项前字母）

A、将打点计时器竖直固定在铁架台上 B、先释放纸带，后接通电源 C、在纸带上选取适当的数据点，并测量数据点间的距离 D、根据测量结果分别计算重锤下落过程中减少的重力势能及增加的动能

(3)、甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，用刻度尺测得 $O A = 12.41 cm ， O B = 18.60 cm ， O C = 27.21 cm$ ，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。打点计时器打点的周期为 $0 .02s$ ，当地重力加速度为 $g = 9.80 {m/s}^{2}$ ，经过B点时的速度大小为 $m/s$ 。（结果保留三位有效数字）。

(4)、某同学根据另一纸带算出相关各点的速度v，量出下落的距离h，以 $\frac{v^{2}}{2}$ 为纵轴，以h为横轴画出的图线如图所示，由图象可知机械能损失占机械能的%（保留两位有效数字），得到的结论是在误差范围内。

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四、解答题

15. 一行星探测器从所探测的行星表面垂直升空，探测器的质量是 $1500kg$ ，发动机推力为恒力，升空途中发动机突发故障关闭。探测器速度随时间的变化图象如图所示，此行星半径为 $6 \times 10^{3} km$ 。求：

(1)、发动机突发故障后探测器落回该行星表面所需时间；

(2)、该行星的卫星其第一宇宙速度大小。

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16. 游乐场里的“飞天秋千”游戏开始前，座椅由钢丝绳竖直悬吊在半空，钢丝绳的长度为l，座椅和人的质量为m，绳到转轴的距离为 $r = \frac{2}{5} l$ 。秋千由静止开始转动，匀速转动时钢丝绳摆离竖直方向，座椅比静止时升高 $h = \frac{1}{5} l$ ，人和座椅可视为质点，其简化模型如图所示。已知重力加速度为g，求：

(1)、匀速转动时绳的拉力大小；

(2)、人运动的线速大小；

(3)、由静止到稳定转动过程绳对座椅做的功。

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17. 如图所示，质量 $m = 0.1 kg$ 的金属小球从距水平面高 $h = 2.0 m$ 的光滑斜面上由静止开始释放，运动到A点时无能量损耗，水平面 $A B$ 是长 $2 .0m$ 的粗糙平面，与半径 $R = 0.4 m$ 的光滑的半圆形轨道 $B C D$ 相切于B点，其中半圆形轨道在竖直平面内，D为轨道的最高点，小球恰能通过最高点D，取 $g = 10 {m/s}^{2}$ 。求：

(1)、小球与 $A B$ 面间的摩擦因数；

(2)、若改变释放点高度，要使小球从D点飞出后能落到斜面上，释放点离地高度H应为多大。

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18. 如图所示，水平面内有一直角坐标系 $x O y$ ，在第二、三象限内存在沿x轴正方向、场强大小为E的匀强电场Ⅰ，在第一、四象限的 $x = 0$ 至 $x = l$ 区间内存在沿y轴正方向的有理想边界的匀强电场Ⅱ，场强大小未知。一带正电的粒子（可视为点电荷）从P点 $(- \frac{l}{2} ， 0)$ 由静止开始仅在电场力作用下运动，从Q点 $(l ， l)$ 离开电场Ⅱ。带电粒子的质量为m，电荷量为q，不计带电粒子的重力。求：

(1)、粒子从释放到射出场区的时间；

(2)、电场Ⅱ的场强 $E^{'}$ 的大小；

(3)、若将带电粒子从x轴负半轴上某一位置由静止释放，可使粒子飞出电场Ⅱ时动能最小，求该粒子飞出电场Ⅱ时的最小动能 $E_{k}$ 。

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