2021-2022学年黑龙江省高二上学期开学初考试物理试题(Word版)

黑龙江省2020-2021学年高二上学期开学初考试物理试卷
考试时间：90分钟满分：100分
一、选择题（1-8题为单项选择题，9-12题为多项选择题，每个选择题为4分，选不全的得2分，错选不得分，共计48分）
1．两个完全相同的金属小球可视为点电荷，所带电荷量之比为1:7，同为正电荷，在真空中相距为r，把它们反复不断接触无数次后再放回原处，则它们间的静电力为原来的（）
A．9
7
B．
4
7
C．
16
7
D．
3
7
2．当汽车发动机的输出功率为30KW时，汽车在平直公路上以30m/s的速度匀速行驶，此时汽车牵引力是（）
A.1000 N
B.1500 N
C.2000 N
D.3000 N
3．如图所示，两个带电荷量为q的点电荷分别位于带电的半径相同的1
4
球壳和
3
4
球壳的球心，这两个球壳上电荷均匀分布且电荷面密度相同，若甲图中带电1
4
球
壳对点电荷q的库仑力的大小为F，则乙图中带电的3
4
球壳对点电荷q的库仑力
的大小为（）
A．3
2
F B2F C．
1
2
F D．F
4．人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸伤眼睛的情况。

若手机质量为150g，从离人眼约20cm的高度无初速掉落，砸到眼
睛后手机未反弹，眼睛受到手机的冲击时间约为0.1s ，取重力加速210m/s g =，下列分析正确的是（ ）
A ．手机与眼睛作用过程中动量变化约为0.45kg m /s ⋅
B ．手机对眼睛的冲量大小约为0.15N ·s
C ．手机对眼睛的冲量大小约为0.3N ·s
D ．手机对眼睛的作用力大小约为4.5N
5．有甲、乙、丙三个小球，将它们两两靠近，它们都相互吸引，如图所示，下列说法正确的是( )
A ．三个小球都带电
B ．只有一个小球带电
C ．有两个小球带同种电荷
D ．有两个小球带异种电荷
6．如图所示，质量为M 的小车在光滑的水平面上以0v 向右匀速运动，一个质量为m 的小球从高h 处自由下落，与小车碰撞后，与车一起向右运动，则其速度为 ( ）
A ．02Mv m gh
M m
-+
B ．
2m gh mv M m
++
C ．0
Mv M m
+ D ．0v
7.电场中有a 、b 两点，a 点电势为4V ，带电量为8210-⨯C 的负离子仅在电场力
作用下从a 运动到b 的过程中，电场力做正功8410-⨯J ，则 （ ） A ．b 点电势是2V
B ．a 、b 两点中，b 点电势较高 C. b 点电场强度大于a 点电场强度 D ．该电荷动能一定减小
8．一个电子只在电场力作用下从a 点运动到b 点，轨迹如图中虚线所示，图中的一组平行实线表示的可能是电场线也可能是等势面，则下列说法中正确的是（ ）
A ．无论图中的实线是电场线还是等势面，a 点的场强都比b 点的场强小
B ．无论图中的实线是电场线还是等势面，a 点的电势都比b 点的电势高
C ．无论图中的实线是电场线还是等势面，电子在a 点的电势能都比在b 点的电势能小
D ．如果图中的实线是等势面，电子在a 点的速率一定大于在b 点的速率 9．如图所示，ABCD 与CDEF 为相邻的两个相同正方形，在正方形ABCD 的中心O 1有一正点电荷，在正方形CDEF 的中心O 2有一负点电荷，两点电荷带电量相等，G 点为EF 的中点，H 点为CD 的中点，则下列说法正确的是（ ）
A ．C 和G 两点的电场强度方向相同
B ．
C 点和H 点的电势相等
C ．将一带正电的试探电荷沿直线从Ｂ点移动至Ｆ点的过程中，电场力一直做正功
D ．将一带正电的试探电荷沿直线从F 点移动至
E 点的过程中，电场力先做正功后做负功
10．质量为M的物块以速度v运动，与质量为m的静止物块发生正撞，碰撞后两者的动量正好相同，两者质量之比M/m可能为（）
A．2 B．3 C．4 D．5
11.如图所示，在绝缘的斜面上方存在着沿竖直向上的匀强电场。

斜面上的带电金属小球沿斜面下滑。

已知在小球下滑过程中动能增加了20J，重力做功25J，小球克服摩擦力做功4J，则以下说法正确的是( )
A．小球带正电B．小球克服电场力做功1J
C．小球电势能减小5J D．小球机械能减小5J
12.如图(a)所示，光滑绝缘水平面上有甲、乙两个点电荷．t=0时，甲静止，乙以初速度6m/s向甲运动．此后，它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动(整个运动过程中没有接触)，它们运动的v-t图象分别如图(b)中甲、乙两曲线所示。

则由图线可知（）
A．两电荷的电性一定相反
时刻两电荷的电势能最大
B．t
1
C．0~t
时间内，两电荷的静电力先增大后减小
2
时间内，甲的动能一直增大，乙的动能一直减小，且整个过程中动量守D．0~t
3
恒
二、实验题（13题7分，14题7分，共计14分）
13．在一次验证机械能守恒定律实验中，质量m=1kg的重物自由下落，一位同学在纸带上打出一系列的点，O点为重物刚释放时打下的起始点，如下图所示（相邻计数点时间间隔为0. 02s，g取9.8m/s2），单位cm。

那么：
(1)纸带的__________（选填“左”或“右”）端与重物相连；
(2)从起点O 到打下计数点B 的过程中重力势能减少量是p E ∆=__________J ，此过程中物体动能的增加量k E ∆=__________J ，由此得出的结论是 。

（结果保留三位有效数字） 14．在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如下装置：
()1若入射小球质量为1m ，半径为1r ；被碰小球质量为2m ，半径为2r ，则要求_____
A.12m m > 12r r >
B.12m m > 12r r <
C.12m m > 12r r =
D.12m m < 12r r =
()2设入射小球的质量为1m ，被碰小球的质量为2m ，则在用上述装置实验时，
验证动量守恒定律的公式为 (用装置图中的字母表示)
()3若采用装置进行实验，以下所提供的测量工具中必须有的是______
A.毫米刻度尺
.B 游标卡尺 .C 天平 .D 弹簧秤 .E 秒表
()4在实验装置中，若小球和斜槽轨道非常光滑，则可以利用一个小球验证小球在斜槽上下滑过程中的机械能守恒。

这时需要测量的物理量有：小球静止释放的初位置到斜槽末端的高度差1h，小球从斜槽末端水平飞出后平抛运动到地面的水平位移s、竖直下落高度2.h则所需验证的关系式为______。

(不计空气阻力，用题中的字母符号表示)
三、计算题（写出必要的公式和步骤15题6分，16题6分，17题9分，18题9分，19题8分）
15.(6分)宇宙中恒星的寿命不是无穷的，晚年的恒星将逐渐熄灭，成为“红巨星”，有一部分“红巨星”会发生塌缩，强迫电子同原子核中的质子结合成中子，最后形成物质微粒大多数为中子的一种星体，叫做“中子星”，可以想象，中子星的密度是非常大的。

设某一中子星的密度是ρ，若要使探测器绕该中子星做匀速圆周运动以探测中子星，探测器的运转周期最小值为多少？（万有引力常量为G）
16.(6分）如图所示，将两个摆长均为l的单摆悬于O点，摆球质量均为m，带电荷量均为q(q>0)．将另一个带电荷量也为q(q>0)的小球从O点正下方较远处缓慢移向O点，当三个带电小球分别处在等边三角形abc的三个顶点上时，两摆线的夹角恰好为120°，则此时摆线上的拉力大小等于多少？（结果用k，q，l 表示）
17．（9分）滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来．如图所示是滑板运动的轨道，BC 和DE 是两段光滑圆弧形轨道，BC 段的圆心为O 点、圆心角 θ＝60°，半径OC 与水平轨道CD 垂直，滑板与水平轨道CD 间的动摩擦因数μ＝0.2。

某运动员从轨道上的A 点以v 0＝3m/s 的速度水平滑出，在B 点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC ，经CD 轨道后冲上DE 轨道，到达E 点时速度减为零，然后返回。

已知运动员和滑板的总质量为m ＝60kg ，B 、E 两点与水平轨道CD 的竖直高度分别为h ＝2m 和H ＝2.5m 。

210m/s g =,求：
（1）运动员从A 点运动到B 点过程中，到达B 点时的速度大小v B ； （2）求第一次过C 点时对轨道压力；
（3）通过计算说明最后停止的位置距C 点的距离。

18.（9分）如图所示，在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方h 高度的P 点， 固定电荷量为+Q 的点电荷。

一质量为m 、电荷量为+q 的物块（可视为质点）， 从轨道上的A 点以初速度v 0沿轨道向右运动，当运动到P 点正下方B 点时速 度为v 。

已知点电荷产生的电场在A 点的电势为(ϕ取无穷远处电势为零)，PA
连线与水平轨道的夹角为60︒。

试求：
(1)点电荷+Q产生的电场在B点的电势；
(2)物块能获得的最大速度。

19.（8分）如图所示，绝缘水平面上有相距
02m
L=的两物体A和B，滑块A的质量为2m，电荷量为+q，B是质量为m的不带电的金属滑块．空间存在有水平向
左的匀强电场，场强为
0.4mg
E
q
=．已知A与水平面间的动摩擦因数
1
0.1
μ=，B
与水平面间的动摩擦因数
20.4
μ=，A与B的碰撞为弹性正碰，A,B碰撞后电荷量平分，且总电荷量始终不变（g取10m/s2）．试求：
（1）A第一次与B碰前的速度0v的大小；
（2）A、B停止运动时，B的总位移x．
高二学年开学初考试·物理试卷答案
一选择题 1 2 3
4 5 6 7 8 9 10 11 12 C A
D
D
D
C
B D BD AB ABD BC
二．实验题
13. （1）左 （2）0.491 0.480
在误差允许范围内，重物下落过程中机械能守恒
14. （1）C （2）ON m OM m OP m 21`1+= （3）AC （4）212
4s h h =
三．计算题 15 16.
17. （1）在B 点时有v B ＝
cos60︒
v ，得v B ＝6m/s （2）由B 到C 动能定理知
2
B 2c mv 2
1-mv 21mgh =
由几何关系知4m
h sin =+=θR R
R
N 2c v m
mg =- N=1760N 根据牛顿第三定律 N N N 1740'==方向竖直向下
（3）从B 点到E 点有2
102
B mgh mgL mgH mv μ--=-，得L ＝6.5m
设运动员能到达左侧的最大高度为h ′，从B 到第一次返回左侧最高处有
2
1'202
B mgh mgh mg L mv μ--⋅=-，
得h ′＝1.2m<h ＝2 m ，故第一次返回时，运动员不能回到B 点，从B 点运动到停止，
在CD 段的总路程为s ，
由动能定理可得2
102
B mgh mgs mv μ-=-，
得s ＝19m ，s ＝2L ＋6 m ， 故运动员最后停在C 点右侧6m 处. 18.
19.【答案】（1）2m/s （2）2m
【解析】（1）从A 开始运动到与B 碰撞过程，由动能定理：201001222
EqL mgL mv μ-⋅=⋅ 解得：v 0=2m/s
（2）AB 碰撞过程，由动量守恒和能量守恒可得：01222mv mv mv =+ 22201211122222
mv mv mv ⋅=⋅+ 解得：12m/s 3v = 28m/s 3
v =（另一组解舍掉） 两物体碰撞后电量均分，均为q/2，则B 的加速度：
22
2122m/s 2B E q mg qE a g m m
μμ⋅-==-=- ， A 的加速度：11122024A E q mg qE a g m m
μμ⋅-⋅==-= 即B 做匀减速运动，A 做匀速运动；A 第二次与B 碰前的速度大小为12m/s 3
v =
； B 做减速运动直到停止的位移：221216m 23B v x a == AB 第二次碰撞时：1122222mv mv mv =+
2221122211122222
mv mv mv ⋅=⋅+ 解得：
12112m/s 39v v == ，2212488m/s=m/s 393
v v == B 再次停止时的位移2222416m 23
B v x a == 同理可得，第三次碰撞时，12132322mv mv mv =+
22212132311122222
mv mv mv ⋅=⋅+ 可得131212m/s 327v v ==，23123488m/s m/s 3273
v v ===
B 第3次停止时的位移2
22
3616
m 23
B v x a ==
同理推理可得，第n 次碰撞，碰撞AB 的速度分别为： 11n-112m/s 33n n v v ==（)，2n 1n-1)48
m/s 33n v v ==（
B 第n 次停止时的位移:
2
2n 216
m 23
n n B v x a ==
则A 、B 停止运动时，B 的总位移
12324622++16
161616m m+m+m 33331
=2(1-)m
3n
n n x x x x x =+⋅⋅⋅+=+⋅⋅⋅+
当n 取无穷大时， A 、B 停止运动时，B 的总位移2m x =．。