甘肃省天水市第一中学2020-2021学年高二上学期开学考试物理试题含答案解析

甘肃省天水市第一中学【最新】高二上学期开学考试物理试
题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列说法正确的是（ ）
A ．牛顿根据扭秤实验测出了万有引力常量G
B ．我国发射的同步卫星可以定位在首都北京的正上方
C ．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的速度一定不大于7.9/km s
D ．根据开普勒第二定律可知，行星在近日点的速度小于在远日点的速度
2．下列说法正确的是（ ）
A ．小朋友从滑梯上滑下的过程中机械能守恒
B ．跳伞运动员在空中匀速下落的过程中机械能守恒
C ．小球沿固定光滑斜面下滑的过程中机械能不守恒
D ．神舟号载人飞船穿越大气层返回地球的过程中机械能不守恒
3．关于功和能，下列说法正确的是（ ）
A ．支持力对物体一定不做功
B ．重力做正功，物体动能一定增加
C ．滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功
D ．一对滑动摩擦力做功之和可以为零
4．月球与地球质量之比约为1：80，有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，他们都围绕月球连线上某点O 做匀速圆周运动．据此观点，可知月球与地球绕O 点运动生物线速度大小之比约为 ( )
A ．1：6400
B ．1:80
C ．80:1
D ．6400:1
5．据报道，“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行器的圆形轨道距月球表面分别约为200km 和100km ，运动速率分别为v 1和v 2。

那么v 1和v 2的比值为（月球半径取1700km ）（ ）
A ．1918
B
C
D ．1819
6．如题图所示是一汽车在平直路面上启动的速度-时间图像，其中0 到t 1时刻图像为直线，从t 1 时刻起汽车的功率保持不变，设汽车受到的阻力恒定不变，由图像可知（ ）
A．0∼t1时间内，汽车的牵引力增大，加速度增大，功率不变
B．0∼t1时间内，汽车的牵引力不变，加速度不变，功率增大
C．t1∼t2时间内，汽车的牵引力减小，加速度不变
D．t1∼t2时间内，汽车的牵引力不变，加速度不变
7．某人从离地350 米高的桥面一跃而下，实现了自然奇观与极限运动的完美结合．假设质量为m 的跳伞运动员，由静止开始下落，在打开伞之前受恒定阻力作用，下落的g，在运动员下落h的过程中，下列说法正确的是( )
加速度为4
5
A．物体的重力势能增加了mgh
mgℎ
B．物体的动能增加了4
5
mgℎ
C．物体克服阻力所做的功为4
5
mgℎ
D．物体的机械能减少了4
5
二、多选题
8．如图所示，两个完全相同的小球A、B，在同一高度处，以相同大小的初速度v0分别水平抛出和竖直向上抛出．不计空气阻力下列说法正确的是（）
A．两小球落地时，重力的瞬时功率相同
B．从开始运动至落地，重力对两小球做功相同
C．从开始运动至落地，重力对两小球做功的平均功率相同
D ．从开始运动至落地，两小球的重力势能的变化量相同
9．一质量为2kg 的物块在合外力F 的作用下从静止开始沿直线运动。

F 随时间t 变化的图线如图所示，则（ ）
A ．1s t =时物块的速率为1m/s
B ．2s t =时物块的动量大小为4kg m /s ⋅
C ．3s t =时物块的动量大小为5kg m /s ⋅
D ．4s t =时物块的速度为零
10．如图所示，轻弹簧一端固定在墙上，另一端连一挡板，挡板的质量为m ，一物体沿光滑水平面以一定的速度撞向挡板，物体质量为 M ，物体与挡板相接触的一面都装有尼龙搭扣，使得它们相撞后立即粘连在一起，若碰撞时间极短（即极短时间内完成粘连过程），则对物体 M 、挡板 m 和弹簧组成的系统，下面说法中正确的是（ ）
A ．在M 与m 相撞瞬间，系统的动量守恒而机械能不守恒
B ．从M 与m 粘连后到弹簧被压缩到最短的过程中，系统的动量不守恒而机械能守恒
C ．从M 与m 刚开始接触到弹簧恢复原长的过程中，系统的动量守恒而机械能不守恒
D ．从M 与m 刚开始接触到弹簧恢复原长的过程中，系统的动量不守恒而机械守恒
三、实验题
11．如图所示的实验装置，可用于探究力对静止物体做功与物体获得的速度的关系．
①选用同样的橡皮筋，每次在同一位置释放小车，如果用1 条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W ；用3 条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为_________． ②小车运动中会受到摩擦阻力，在实验中应如何操作以消除这种影响______．
12．某同学在验证机械能守恒定律的实验中，使重物自由下落，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 为纸带下落的起始点，A、B、C 为纸带上选取的三个连续点．已知实验中所用重物的质量m=2kg，打点计时器每隔T=0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.8m/s2。

①根据题图可知，记录B 点时，重物的速度v B=______m s⁄，重物动能E kB=______J．从开始下落到至B 点，重物的重力势能减少量是______J（以上三空均保留三位有效数字），由此可得到的结论是________________________。

②该同学进一步分析发现重物动能的增量略小于重力势能减少量，则造成这现象的原
因可能是________________________。

③根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以v 2
2
为纵轴，以h 为横轴画出的图线应是图中的________________________。

④若该同学不慎将上述纸带从OA 之间扯断，他仅利用A 点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的?________________________．（填“能”或“不能”）
四、解答题
13．雪橇是一种深受青少年喜爱的雪上运动器材．在一次滑雪运动中，某同学坐在雪橇上，从静止开始沿着高度为15m 的斜坡滑下，到达底部时速度为10m/s，人和雪橇的总质量为60kg．已知g=10m/s2．求：
（1）下滑过程中，合外力对人和雪橇做的功
（2）下滑过程中，人和雪橇克服阻力做的功
14．光滑水平轨道上有三个木块A、B、C，质量分别为m A=3m、m B=m C=m，开始时B、C 均静止，A 以初速度v0向右运动，A 与B 碰撞后分开，B 又与C 发生碰撞并粘在一起，此后A 与B 间的距离保持不变．求：
（1）B 与C 碰撞前B 的速度大小。

（2）整个过程中系统机械能的减少量。

15．如图所示，半径R＝0.4 m的光滑圆弧轨道BC固定在竖直平面内，轨道的上端点B 和圆心O的连线与水平方向的夹角θ＝30°，下端点C为轨道的最低点且与粗糙水平面相切，一根轻质弹簧的右端固定在竖直挡板上．质量m＝0.1 kg的小物块(可视为质点)从空中A点以v0＝2 m/s的速度被水平抛出，恰好从B点沿轨道切线方向进入轨道，经过C点后沿水平面向右运动至D点时，弹簧被压缩至最短，C、D两点间的水平距离L ＝1.2 m，小物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10 m/s2.求：
(1)小物块经过圆弧轨道上B点时速度v B的大小；
(2)小物块经过圆弧轨道上C点时对轨道的压力大小；
(3)弹簧的弹性势能的最大值E pm.
参考答案
1．C
【解析】
A 、卡文迪许根据扭秤实验测出了万有引力常量G ，故A 错误；
B 、同步卫星若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的．所以我国发射的同步卫星不可以定位在首都北京的上方，故B 错误；
C 、人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力2
2Mm v G m r r
=，得
v =
最小等于地球半径R 时，速度最大为7.9/v km s =
=，所以绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星的速度一定等于或小于7.9 km/s ，故C 正确；
D 、根据开普勒第二定律得行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，得远日点时速率小于近日点，故D 错误；
故选C ．
2．D
【解析】
【详解】
A ：小朋友从滑梯上滑下的过程中，摩擦力做负功，机械能不守恒。

故A 项错误。

B ：跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，动能不变，重力势能减小，两者之和即机械能减小。

故B 项错误。

C ：小球沿固定光滑斜面下滑的过程中，只有重力做功，小球的机械能守恒。

故C 项错误。

D ：神舟号载人飞船穿越大气层返回地球的过程中，要克服空气阻力做功，机械能不守恒。

故D 项正确。

【点睛】
物体机械能守恒的条件是除重力(弹簧弹力)外其它力对物体做的功为零；有时也借助物体动能和重力势能(弹性势能)的变化来判断机械能是否守恒。

3．C
【解析】
【详解】
A ：若支持力与物体位移的夹角不为直角，则支持力对物体做功。

例如人站在电梯里随电梯上升或者下降时，电梯的支持力会对人做功。

故A 项错误。

B ：据动能定理，动能的增加量等于合外力做的功，与重力做功没有直接关系。

故B 项错误。

C ：滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反，与运动方向可以相同也可以相反；滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功。

故C 项正确。

D ：一对相互作用的滑动摩擦力大小相等，方向相反，作用的两个物体位移不同，伴随机械能的损耗（转化为内能），所以一对滑动摩擦力做功的总和恒为负值。

故D 项错误。

【点睛】
一对相互作用的滑动摩擦力大小相等，方向相反，作用的两个物体位移不同，伴随机械能的损耗（转化为内能），一对滑动摩擦力做功的总和恒为负值。

4．C
【详解】
月球和地球绕O 做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供各自的向心力，则地球和月球的向心力相等．且月球和地球和O 始终共线，说明月球和地球有相同的角速度和周期．因此有
22
m r M R ωω=，又由于v r ω=，所以801v r M v R m ===月地，C 正确．
5．C
【详解】 由22()Mm v G m R h
R h 知
v =
故 12v v C 正确。

【点睛】
6．B
【解析】
【详解】
AB：由速度时间图象知，0～t1时间内，汽车做加速度不变的加速运动；汽车受到的阻力恒定不变，则汽车的牵引力不变，汽车的功率P=Fv增加。

故A项错误，B项正确。

CD：由速度时间图象知，0～t1时间内，汽车做加速度减小的加速运动；t1时刻起汽车的功
率保持不变，则汽车的牵引力F=P
v
减小。

故CD两项错误。

7．B
【解析】
【详解】
A：在运动员下落h的过程中，物体的重力势能减少了mgh。

故A项错误。

B：据牛顿第二定律，物体所受合力F
合=ma=4
5
mg；在运动员下落h的过程中，据动能定
理可得：ΔE k=W合=4
5
mgℎ。

故B项正确。

C：据牛顿第二定律，mg−f=ma，解得：f=1
5
mg；在运动员下落h的过程中，阻力做
功W f=−fℎ=−1
5mgℎ，物体克服阻力所做的功为1
5
mgℎ。

故C项错误。

D：重力势能减少了mgh，动能增加了4
5mgℎ，则机械能减少了1
5
mgℎ。

故D项错误。

【点睛】
机械能的变化等于动能的变化加上重力（弹性）势能的变化；机械能的变化等于除重力（弹簧弹力）以外其它力做的功。

8．BD
【解析】
对于AB两小球，重力做功相等，则落地时速度大小相等，但方向不同，A错误、C正确；小球落地时功率，A的速度与竖直方向有一定的夹角，B的速度与竖直方向的夹角为零，故A球重力的瞬时功率较小，B错；，重力做功相等，但B球运动时间较长，故重力对B小球做功的平均功率较小，D错误
9．AB
【详解】
A ．前两秒，根据牛顿第二定律
21m/s F a m
=
= 则0-2s 的速度规律为： v=at ；
t =1s 时，速率为1m/s ，A 正确；
B ．t =2s 时，速率为2m/s ，则动量为
P =mv =4kg•m/s
B 正确；
CD ．2-4s ，力开始反向，物体减速，根据牛顿第二定律，a =-0.5m/s 2，所以3s 时的速度为
1.5m/s ，动量为3kg•m/s ，4s 时速度为1m/s ，CD 错误；
10．AB
【解析】
【详解】
A ：M 与m 相撞瞬间，由于相撞的时间极短，内力远大于外力，系统动量守恒；M 与m 相撞，是完全非弹性碰撞，有能量损失，系统机械能不守恒．故A 项正确．
B ：从M 与m 粘连后到弹簧被压缩到最短的过程中，由于墙壁对系统有外力作用，系统动量不守恒；由于此过程中只有弹簧的弹力做功，系统的机械能守恒．故B 项正确． CD ：从M 与m 刚开始接触到弹簧恢复原长的过程中，墙壁对系统有作用力，系统动量不守恒；由于碰撞过程有能量损失，系统机械能不守恒．故CD 两项错误．
11．3W 应调整木板倾斜程度，直到放开拖着纸带的小车，轻推小车，小车能够匀速下滑。

【解析】
【详解】
①选用同样的橡皮筋，每次在同一位置释放小车，如果用1 条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W ；用3 条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为3W 。

②小车运动中会受到摩擦阻力，实验中应使木板适当倾斜来平衡摩擦力，应调整木板倾斜程度，直到放开拖着纸带的小车，轻推小车，小车能够匀速下滑。

12．1.923.693.76在误差允许范围内，重物的机械能守恒。

纸带与打点计时器限位孔间的摩擦力对纸带做负功C 能
【详解】
①记录B 点时，重物的速度v B=ℎAC
2T =(23.23−15.55)×10−2
2×0.02
m s⁄=1.92m s⁄
记录B 点时，重物动能E k
B =1
2
mv B2=1
2
×2×1.922J≈3.69J
从开始下落到至B 点，重物的重力势能减少量E
P少
=mgℎB=2×9.8×0.192J≈3.76J
由此可得到的结论：在误差允许范围内，重物的机械能守恒。

②该同学进一步分析发现重物动能的增量略小于重力势能减少量，则造成这现象的原因可能是纸带与打点计时器限位孔间的摩擦力对纸带做负功。

③据机械能守恒有，mgℎ=1
2mv2，则：v2
2
=gℎ。

所以以v2
2
为纵轴，h 为横轴画出的图线
应是图中的C项。

④若该同学不慎将上述纸带从OA 之间扯断，他可选取A 点之后的纸带上的两点，据
mgℎ12=1
2mv22−1
2
mv12来验证机械能守恒。

13．（1）3000J（2）6000J
【解析】
【分析】
(1)对人和雪橇的下滑过程，应用动能定理，可求得下滑过程中合外力对人和雪橇做的功；
(2)对人和雪橇的下滑过程，应用动能定理，可求得下滑过程中阻力对人和雪橇做的功，进而求得下滑过程中人和雪橇克服阻力做的功。

【详解】
(1)对人和雪橇的下滑过程，应用动能定理可得：W
合=1
2
mv2−0
解得：下滑过程中合外力对人和雪橇做的功W
合
=3000J
(1)对人和雪橇的下滑过程，应用动能定理可得：mgℎ+W f=1
2
mv2−0解得：下滑过程中阻力对人和雪橇做的功W f=−6000J
所以下滑过程中人和雪橇克服阻力做的功W
克f
=6000J
14．(1) 6
5v0(2) 3
5
mv02
【解析】
(1)对A 碰B 和B 碰C 过程分别应用动量守恒列式，根据最终三者速度关系，求得B 与C 碰撞前B 的速度。

(2)用开始时的机械能减去最终时的机械能可得整个过程中系统机械能的减少量。

【详解】
(1)设A 与B 相碰后，A 的速度为v A 、B 的速度为v B ，B 与C 相碰后粘在一起的速度为v 对A 碰B 的过程，由动量守恒得：m A v 0+0=m A v A +m B v B
对B 碰C 的过程，由动量守恒得：m B v B +0=(m B +m C )v
此后A 与B 间的距离保持不变，则v A =v
联立解得：v A =v =35v 0、v B =65v 0
(2)整个过程中系统机械能的减少量E =12×3mv 02−12×5m ×(35v 0)2=35mv 02 15．（1）4/B v m s = （2）8F N = （3）0.8pm E J =
【详解】
（1）小物块恰好从B 端沿切线方向进入轨道，据几何关系有：
024/sin sin 30B v v m s θ===． （2）小物块由B 运动到C ，据机械能守恒有：2211(1sin )22C B mgR mv mv θ+=
- 在C 点处，据牛顿第二定律有2'
C C
v N mg m R -= 解得N C ′=8 N
根据牛顿第三定律，小物块经过圆弧轨道上C 点时对轨道压力大小N C 为8N ． （3）小物块从B 运动到D ，据能量关系有
21(1sin )0.82
Pm B E mv mgR mgL J θμ=++-=。