河南省开封市物理高二上学期试题与参考答案(2024年)

2024年河南省开封市物理高二上学期模拟试题与参考
答案
一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）
1、以下哪个选项描述的是牛顿第一定律的内容？
A、物体在没有外力作用下会保持静止状态或匀速直线运动状态。

B、物体在受到外力作用时，其运动状态不会改变。

C、物体的运动状态改变时，必须受到外力的作用。

D、物体的加速度与所受外力成正比，与物体的质量成反比。

答案：A
解析：牛顿第一定律，也称为惯性定律，其内容是：如果一个物体不受外力作用，或者所受外力的合力为零，那么这个物体将保持静止状态或者匀速直线运动状态。

选项A正确地描述了这一内容。

2、一个物体在水平地面上受到一个水平推力，同时受到一个与推力方向相反的摩擦力。

以下哪个选项是正确的？
A、如果推力大于摩擦力，物体将不会运动。

B、如果推力等于摩擦力，物体将做匀速直线运动。

C、如果推力小于摩擦力，物体将做匀速直线运动。

D、摩擦力的大小与物体的运动状态无关。

答案：B
解析：根据牛顿第一定律，如果物体所受的合力为零，即推力等于摩擦力，物体将
保持静止状态或做匀速直线运动。

因此，选项B正确。

当推力大于摩擦力时，物体会加速运动；当推力小于摩擦力时，物体将减速运动。

摩擦力的大小直接影响物体的运动状态。

选项A、C和D的描述都不正确。

3、在下列关于光的传播特性的描述中，正确的是：
A、光在同种均匀介质中沿直线传播
B、光在真空中的传播速度小于在空气中的传播速度
C、光在水中传播时，其速度比在真空中快
D、光在不同介质界面上的反射和折射现象与光的频率无关
答案：A
解析：根据光学原理，光在同种均匀介质中确实沿直线传播，这是光的直线传播特性。

选项B错误，光在真空中的传播速度是最大的，约为(3×108)m/s，而在空气中略小。

选项C错误，光在水中的传播速度比在真空中慢。

选项D错误，光的频率会影响其在不同介质界面上的反射和折射现象，这是光的色散现象。

4、下列关于力的作用的描述中，正确的是：
A、力是物体对物体的作用，物体间不接触也可以有力的作用
B、力的作用是相互的，一个物体对另一个物体施力的同时，也受到另一个物体的反作用力
C、两个物体相互接触，但它们之间没有力
D、力的作用效果是改变物体的形状或运动状态
答案：B
解析：根据牛顿的第三定律，力是物体对物体的作用，且物体间的作用力和反作用力总是成对出现的，因此选项B正确。

选项A中的“物体间不接触也可以有力的作用”
是错误的，例如磁力和电力可以在物体不接触的情况下产生作用。

选项C错误，两个接触的物体之间一定有力的作用。

选项D虽然正确，但不是本题的最佳答案，因为它没有涵盖力的相互作用这一关键概念。

5、在以下哪种情况下，物体的机械能守恒？
A. 物体在水平面上做匀速直线运动
B. 物体在光滑斜面上滑动
C. 物体在粗糙斜面上滑动
D. 物体在空中自由下落
答案：B
解析：机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，没有其他外力做功。

选项B中，物体在光滑斜面上滑动时，只有重力做功，符合机械能守恒的条件。

选项A中，物体在水平面上做匀速直线运动，有摩擦力做功，机械能不守恒。

选项C中，物体在粗糙斜面上滑动，摩擦力做功，机械能不守恒。

选项D中，物体在空中自由下落，只有重力做功，机械能守恒，但这个选项与选项B相比，B选项更直接符合题意。

6、一个物体从静止开始沿光滑斜面下滑，不计空气阻力。

以下哪个说法是正确的？
A. 物体的加速度与斜面的倾角成正比
B. 物体的加速度与斜面的倾角成反比
C. 物体的加速度与物体的质量成正比
D. 物体的加速度与物体的质量成反比
答案：A
解析：物体沿光滑斜面下滑时，受到的合外力为重力沿斜面方向的分力。

根据牛顿第二定律，物体的加速度a与合外力F和物体质量m之间的关系为F=ma。

由于物体沿
斜面下滑，合外力F可以表示为F=mg sinθ，其中g是重力加速度，θ是斜面的倾角。

因此，a=F/m=mg sinθ/m=g*sinθ。

由此可见，物体的加速度a与斜面的倾角θ成正比，所以选项A正确。

选项B、C、D均不符合实际情况。

7、一质点做匀速圆周运动，其角速度为ω，半径为R。

以下说法正确的是：
A、质点的速度大小不变，但方向不断改变。

B、质点的向心加速度大小不变，但方向始终指向圆心。

C、质点在任意位置上的动能都是相同的。

D、质点在任意位置上的线速度大小都相同。

答案：B
解析：在匀速圆周运动中，质点的角速度ω和半径R都是恒定的。

由于线速度v
与角速度ω和半径R的关系是v = ωR，因此质点的线速度大小在运动过程中保持不变。

但是，由于质点做圆周运动，其速度方向不断改变，因此选项A错误。

向心加速度的大小为a = v²/R，由于线速度v不变，所以向心加速度的大小也不变，且方向始终指向圆心，因此选项B正确。

动能与速度的平方成正比，由于线速度大小不变，因此质点的动能也不变，但选项C并未涉及到向心加速度的问题，所以不是最佳答案。

选项D错误，因为虽然线速度大小相同，但方向不断变化。

二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）
1、以下哪些现象可以用能量守恒定律来解释？
A、抛物线运动中物体的速度随时间变化
B、水从高处流向低处时，水位下降，水势能减少
C、摩擦生热时，机械能转化为内能
D、地球围绕太阳旋转时，动能和势能的相互转化
答案：ABCD
解析：能量守恒定律指出，能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。

选项A描述了抛物线运动中动能和势能的转化；选项B描述了水势能转化为动能；选项C描述了机械能转化为内能；选项D描述了地球在轨道上的动能和势能的相互转化。

因此，所有选项都可以用能量守恒定律来解释。

2、关于波的传播，以下哪些说法是正确的？
A、波的传播速度与介质的种类有关，与波的频率无关
B、在波的传播过程中，质点不随波迁移
C、波的能量在传播过程中会逐渐减弱
D、波可以传递信息，如声波传递声音
答案：ABD
解析：选项A正确，因为波的传播速度主要由介质的性质决定，而与波的频率无关。

选项B正确，因为在机械波（如水波、声波）的传播过程中，介质中的质点只是围绕其平衡位置振动，并不随波迁移。

选项C正确，因为波的传播过程中，由于能量散失，波的能量会逐渐减弱。

选项D正确，因为波确实可以传递信息，如声波可以传递声音信息。

因此，ABD选项都是正确的。

3、以下哪些选项描述了力学中的守恒定律？
A、机械能守恒定律：在没有非保守力做功的情况下，一个物体的机械能保持不变。

B、动量守恒定律：在没有外力作用或外力之和为零的情况下，系统的总动量保持不变。

C、能量守恒定律：能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一
种形式。

D、角动量守恒定律：在没有外力矩作用或外力矩之和为零的情况下，系统的总角动量保持不变。

E、热力学第一定律：能量守恒定律在热力学中的具体体现，表明系统的内能变化等于系统与外界交换的热量与做的功的代数和。

答案：ABCD
解析：在力学中，机械能守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律和角动量守恒定律都是重要的守恒定律。

机械能守恒定律和能量守恒定律描述了能量的转换和守恒；动量守恒定律和角动量守恒定律描述了动量和角动量的守恒。

热力学第一定律是能量守恒定律在热力学领域的体现，因此选项ABCD均为正确描述力学中守恒定律的选项。

选项E描述的是热力学第一定律，与力学中的守恒定律不同，故排除。

三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）
第一题
题目：
一物体在水平面上做匀速直线运动，受到三个力的作用：F1=5N，F2=10N，F3的方向与F1、F2的夹角均为30°。

求：
（1）物体所受的合力大小；
（2）若物体运动过程中突然受到一个大小为F4=15N，方向与F1垂直的外力，求物体在新的平衡状态下的加速度。

答案：
（1）物体所受的合力大小：
首先，由于F1和F2的夹角均为30°，且F1和F2的方向垂直，我们可以使用平行四边形法则或向量分解法来求解合力。

将F1和F2分解为水平和垂直分量：
F1水平分量：F1x = 5N * cos(30°) = 5N * √3/2 ≈ 4.33N F1垂直分量：F1y = 5N * sin(30°) = 5N * 1/2 = 2.5N
F2水平分量：F2x = 10N * cos(30°) = 10N * √3/2 ≈ 8.66N F2垂直分量：F2y = 10N * sin(30°) = 10N * 1/2 = 5N
合力水平分量：F合x = F1x + F2x ≈ 4.33N + 8.66N = 13N 合力垂直分量：F合y = F1y + F2y = 2.5N + 5N = 7.5N
合力大小：F合 = √(F合x^2 + F合y^2) ≈ √(13^2 + 7.5^2) ≈ √(169 + 56.25) ≈ √225 ≈ 15N
（2）物体在新的平衡状态下的加速度：
当F4=15N，方向与F1垂直时，物体所受的合力将变为F合’ = F4，因为F4与F 合x和F合y垂直，不会改变合力的水平分量和垂直分量。

所以，F合’ = 15N。

根据牛顿第二定律，F = ma，其中F是合力，m是物体的质量，a是加速度。

由于F合’ = 15N，我们可以设物体的质量为m（未知），那么加速度a = F合’ / m = 15N / m。

因此，物体在新的平衡状态下的加速度为15N/m。

注意，这里的m是未知的，因为没有给出物体的质量。

解析：
（1）本题考查了力的合成，通过分解力的分量，利用平行四边形法则或向量分解
法求解合力的大小。

（2）本题考查了牛顿第二定律的应用，通过计算物体受到的合力，求解加速度。

需要注意的是，题目中没有给出物体的质量，因此加速度的表达式为15N/m。

第二题
题目：一个质量为m的物体在水平面上做匀速直线运动，受到的摩擦力为f。

现将物体放在一个倾角为θ的斜面上，物体仍然保持匀速直线运动。

求斜面的加速度a。

已知条件：
1.物体质量m = 2kg
2.水平面上的摩擦力f = 10N
3.斜面倾角θ= 30°
4.重力加速度g = 10m/s²
请根据上述条件，计算斜面的加速度a。

答案：
a = 5m/s²
解析：
1.在斜面上，物体受到的力有：
•重力mg，分解为垂直斜面的分力mgcosθ和沿斜面向下的分力mgsinθ；
•斜面对物体的支持力N；
•摩擦力f’，沿斜面向上。

2.由于物体在斜面上做匀速直线运动，所以物体在斜面方向上的合力为零。

即：
mgsinθ - f’ = 0
3.由于摩擦力f’在水平面上等于摩擦力f，所以f’ = f = 10N。

4.将摩擦力f’代入上述方程，得到：
mgsinθ = 10N
5.代入已知数值，计算得到：
2kg * 10m/s² * sin(30°) = 10N 20N * 0.5 = 10N
6.计算得到物体在斜面方向上的加速度a：
a = mgsinθ / m a = 10N / 2kg a = 5m/s²
因此，斜面的加速度a为5m/s²。

第三题
题目：某同学在进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，他取了一辆小车和几个不同质量的砝码，实验器材还包括一个水平面、一个测力计和一个计时器。

实验过程中，他观察到以下现象：
（1）当小车在水平面上受到拉力作用时，小车在拉力的方向上做匀加速直线运动；
（2）通过改变小车上的砝码质量，他观察到加速度的变化；
（3）他发现，当小车上的砝码质量增加时，加速度的减小幅度小于砝码质量增加的幅度。

请根据以上实验现象，回答以下问题：
1.根据实验现象（1），分析小车在水平面上做匀加速直线运动的原因；
2.根据实验现象（2）和（3），推导出加速度与力、质量之间关系的一般表达式；
3.如果实验中使用的测力计读数为0.5N，砝码的质量为0.2kg，请计算此时小车的加速度。

答案：
1.小车在水平面上做匀加速直线运动的原因是：小车受到的拉力大于摩擦力，使得
小车在拉力的方向上产生了加速度。

2.根据实验现象（2）和（3），我们可以得出加速度与力、质量之间关系的一般表达式为：a = F/m，其中a为加速度，F为作用在小车上的合外力，m为小车及砝码的总质量。

由于当小车上的砝码质量增加时，加速度的减小幅度小于砝码质量增加的幅度，说明小车在受到拉力作用时，还存在其他力的影响，使得加速度减小。

因此，我们可以推导出加速度与力、质量之间关系的一般表达式为：a = F/m + f/m’，其中f为小车受到的摩擦力，m’为小车自身的质量。

3.当实验中使用的测力计读数为0.5N，砝码的质量为0.2kg时，根据加速度与力、质量之间关系的一般表达式，我们可以计算此时小车的加速度为：
a = F/m + f/m’ a = 0.5N / (0.2kg + 0.2kg) + f / 0.2kg a = 0.5N /
0.4kg + f / 0.2kg
由于题目中没有给出摩擦力f的具体数值，我们无法计算出小车的确切加速度。

但是，根据上述表达式，我们可以得知小车的加速度与摩擦力f有关。

当摩擦力f增大时，小车的加速度a也会增大；当摩擦力f减小时，小车的加速度a也会减小。

第四题
题目：
一个质量为m的物体，从静止开始在水平面上沿直线做匀加速运动，加速度为a。

经过时间t，物体的速度达到v。

此时，水平面上突然出现一个摩擦力f，该摩擦力的方向与物体原来的运动方向相反。

假设摩擦力f的大小恒定，且物体在摩擦力作用下做匀减速运动。

（1）求物体在摩擦力作用下的减速度a’。

（2）若物体在摩擦力作用后继续运动的时间为t’，求物体最终停止时通过的位移
s。

答案：
（1）减速度a’ = (f - ma) / m
（2）位移s = (v^2 - 0) / (2a’) + (v^2 - 0) / (2a)
解析：
（1）根据牛顿第二定律，物体在摩擦力作用下的合力等于摩擦力f减去物体原来的加速度a所对应的力ma。

因此，减速度a’可以表示为：
a’ = (f - ma) / m
（2）物体在摩擦力作用后做匀减速运动，最终停止时速度为0。

根据匀减速直线运动的位移公式：
s = v^2 / (2a’)
将减速度a’代入位移公式中，得到：
s = v^2 / (2 * (f - ma) / m) s = (v^2 * m) / (2 * (f - ma)) s = (v^2 * m) / (2f - 2ma)
由于物体在摩擦力作用下减速到停止，因此v^2也可以表示为2a’s，代入上式中得到：
s = (2a’s * m) / (2f - 2ma) s = (a’s * m) / (f - ma)
整理得到最终位移s的表达式：
s = (v^2 * m) / (2f - 2ma)
因此，物体最终停止时通过的位移s为：
s = (v^2 * m) / (2f - 2ma) 第五题
题目：一物体在水平面上做匀速直线运动，受到三个力的作用，分别为F1、F2和
F3。

已知F1和F2的合力F合等于F3，且F1和F2的夹角为60°，F1的大小为10N，F2的大小为8N。

求F3的大小和方向。

答案：F3的大小为14N，方向与F1相同。

解析：
1.根据题意，F1和F2的合力F合等于F3，即F合= F3。

2.由力的合成法则，F合的大小可以通过平行四边形法则求得。

首先，在F1和F2的作用线上，作出F1和F2的向量，并按照夹角60°绘制F2的向量。

然后，以F1为起点，以F2的向量方向为参照，绘制平行四边形。

3.由平行四边形的对角线可知，F合的大小等于对角线的长度。

由于F1和F2的大小分别为10N和8N，夹角为60°，可以计算出F合的大小：
F合= √(F1² + F2² + 2 * F1 * F2 * cos60°) = √(10² + 8² + 2 * 10 * 8 * 0.5) = √(100 + 64 + 80) = √244 ≈ 15.62N
4.由题意，F合等于F3，因此F3的大小也为1
5.62N。

5.根据题目要求，F3的方向与F1相同，即F3的方向与水平方向的夹角为0°。

综上所述，F3的大小为15.62N，方向与F1相同。