2021-2022年广西桂林市第十八中学高二（上）开学考试物理试题含解析

  桂林十八中2021-2022学年度21级高二上学期开学考试卷

物 理

注意事项：

①试卷共4页，答题卡2页。考试时间90分钟，满分100分；

②正式开考前，请务必将自己的姓名、考号用黑色水性笔填写清楚并张贴条形码；

③请将所有答案填涂或填写在答题卡相应位置，直接在试卷上做答不得分。

第I卷（选择题，共48分）

一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

1. 在静电场中的某一固定点P处放置一个电荷量为q的试探电荷，其所受静电力为F，P点的电场强度为E．则关于P点的电场强度，下列说法中正确的是（　　）

A. 移去该试探电荷q，P点的电场强度变为零

B. 移去该试探电荷q，P点的电场强度不改变

C. 将试探电荷换为2q，P点的电场强度将变为2E

D. 将试探电荷换为－q，P点电场强度E的方向发生改变

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】电场强度由电场本身决定，是电场的性质，跟试探电荷无关， 故ACD错误，B正确。

故选B。

2. 据央视新闻报道，我国将组建由156颗小卫星组成的天基互联网系统，命名为“虹云工程”，这些小卫星将在距离地面1 000 km的轨道上运行，组网完成后将使人们能够在世界上任何角落自由接入宽度互联网．某同学查得地球同步卫星的轨道距离地面为36 000 km，然后利用自己所学的知识判断，对“虹云工程”有如下理解，其中正确的是

A. 发射“虹云工程”的小卫星时，发射速度必须大于11.2 km/s

B. 这些小卫星的线速度一定相等

C. 这些小卫星的向心加速度比同步卫星的向心加速度大

D. 要求出这些小卫星的周期，只需再查出万有引力常量和地球的质量即可

【答案】C

【解析】

【详解】卫星的发射速度一旦大于11.2km/s，则卫星会脱离地球的引力，不再绕地球飞行，故A错误．这些小卫星在相同的轨道上运行，故线速度的大小相等，但方向不同，故B错误；根据万有引力提供向心力有：，得，因小卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，故小卫星的向心加速度比同步卫星的向心加速度大，故C正确；根据万有引力提供向心力有：，得，由此可知要求出这些小卫星的周期，需要查出万有引力常量、地球的质量和地球的半径，故D错误；故选C.

3. 如图所示，物块A、B的质量分别为mA＝2kg，mB＝3kg，物块A左侧固定有一轻质弹簧．开始B静止于光滑的水平面上，A以v0＝5m/s的速度沿着两者连线向B运动，某一时刻弹簧的长度最短．则以下看法正确的是（　　）

A. 弹簧最短时A的速度大小为1m/s

B. 弹簧最短时A的速度大小为2m/s

C. 从B与弹簧接触到弹簧最短的过程中A克服弹簧弹力做的功与弹簧弹力对B所做的功相等

D. 从B与弹簧接触到弹簧最短的过程中弹簧对A、B的冲量相同

【答案】B

【解析】

【详解】AB．运动过程中动量守恒，弹簧最短时A、B速度相等，根据动量守恒定律可知：

代入数据解得：v=2m/s，故A错误，B正确.

C．在此过程中A克服弹簧弹力做的功为：

代入数据得： WA=21J

而弹簧弹力对B所做的功为：

代入数据得：WB=6J，故两者不相等，所以C错误.

D．此过程弹簧对A的冲量为：

代入数据得：

对B的冲量为：

代入数据得：

故此过程中弹簧对A、B的冲量大小相同，方向相反，故D错误.

4. 如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹，a、b为其运动轨迹上的两点，可以判定（　　）

A. 粒子在a点的速度大于在b点的速度

B. 粒子在a点的加速度大于在b点的加速度

C. 粒子一定带正电荷

D. 粒子在a点的电势能大于在b点的电势能

【答案】D

【解析】

【详解】AD．曲线运动的合外力指向轨迹凹侧，粒子的轨迹向下弯曲可知电场力方向大致斜向左上方。粒子从a向b运动时电场力做正功，电势能减少，动能增大，vb>va；粒子从b向a运动时电场力做负功，电势能增大，动能减小，vb>va；综合可知vb>va且Epa>Epb，故A错误D正确；

B．由电场线的疏密知Ea<Eb，可知Fa<Fb，粒子在a点的加速度小于在b点的加速度。故B错误；

C．电场方向未知导致粒子的电性无法判断，故C错误。

故选：D。

5. 随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则（　　）

A. 电容器的电容增大，带电荷量减小

B. 电容器的电容减小，带电荷量增大

C. 稳定后电流表仍有示数，两极板电势差增大

D. 稳定后电流表示数为零，两极板电势差不变

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】AB．根据电容器表达式

当两个极板的距离减小时，电容器的电容增大

再根据电容器定义式

由于电容器一直和电源相连，电压不变，当电容增大时，带电荷量增大，所以AB错误；

CD．当压力稳定后，电容器停止充电，电路中的电流为零，即电流表示数为零，两极板的电势差不变，所以D正确，C错误。

故选D。

6. 如图所示，在x轴上关于O点对称的A、B两点有等量正点电荷（带电荷量均为Q），在y轴上C点有负点电荷（带电荷量为Q），且CO=OD=r，∠ADO=60°。下列判断正确的是（　　）

A. O点电场强度小于D点的电场强度

B. 若两个正点电荷的电荷量同时等量地缓慢增大，则O点电场强度也增大

C. 若两个正点电荷的电荷量同时等量地缓慢增大，则D点电场强度也增大

D. 若负点电荷的电荷量缓慢减小，则D点电场强度将减小

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】AB．两个正点电荷在D点产生的场强与负点电荷在D点产生的场强大小相等，方向相反，合场强为零，两个正点电荷在O点产生的场强为零，但负点电荷在O点产生的场强为

若两个正点电荷的电荷量同时等量地缓慢增大，则O点电场强度不变，选项A、B错误；

CD．若两个正点电荷的电荷量同时等量地缓慢增大，则D点电场强度将增大，若负点电荷的电荷量缓慢减小，则D点电场强度将增大，所以选项C正确，D错误。

故选C。

7. 如图所示，正六面体真空盒置于水平面上，它的ADHE面与BCGF面均为金属板，BCGF面带正电，ADHE面带负电其他面为绝缘材料．从小孔P沿水平方向平行于ABFE面以相同速率射入三个质量相同的带正电液滴a、b、c，最后分别落在1、2、3三点．下列说法正确的是(   )

A. 三个液滴在空中运动的时间相同

B. 液滴c所带的电荷量最多

C. 整个运动过程中液滴c的动能增量最大

D. 三个液滴落到底板时的速率相同

【答案】B

【解析】

【详解】AB、三液滴在竖直方向做初速度为零的匀加速度直线运动，水平方向做匀速度直线运动，由图示可知三液滴的水平位移，初速度相同，根据可知在空中的运动时间关系为，它们抛出点的高度相等，根据可知加速度的关系为，三个液滴质量相同的带正电液滴，根据牛顿第二定律可知液滴所带的电荷量关系为，故选项B正确，A错误；

CD、对液滴由动能定理得，整个运动过程中液滴的动能增量关系为，三个液滴落到底板时的速率关系为，故选项C、D错误．

8. 如图所示，当人用手接触范德格拉夫起电机的金属球时会出现头发竖起来的现象，下面关于这个过程的描述正确的是（　　）

A. 范德格拉夫起电机起电过程满足电荷守恒

B. 出现头发竖起来现象能够说明同种电荷相互排斥

C. 若金属球带正电，手接触范德格拉夫起电机的金属球时，人头发带上负电荷

D. 手接触范德格拉夫起电机的金属球时，要想出现头发竖起来的现象，人需要站在绝缘材料上

【答案】ABD

【解析】

【分析】

【详解】A．带电过程是电子转移的过程，只不过是电子从一个物体转移到另一个物体，或使电子从物体的一部分转移到另一部分，该过程中电荷的总量不变，A正确；

BD．当人在触摸静电球时，人站在绝缘材料上，人身体就会带上电荷，即人的头发上会带上同种电荷，由于同种电荷相互排斥，故此时人的头发会竖起来，BD正确；

C．若金属球带正电，手接触范德格拉夫起电机的金属球时，人头发带上正电荷，C错误。

故选ABD。

9. 如图所示，a、b、c为真空中三个带电小球，b球带电荷量为＋Q，用绝缘支架固定，a、c两小球用绝缘细线悬挂，处于平衡状态时三小球球心等高，且a、b和b、c间距离相等，悬挂a小球的细线向左倾斜，悬挂c小球的细线竖直，则（　　）

A. a、c两小球带同种电荷

B a、c两小球带异种电荷

C. a小球带电荷量为－4Q

D. c小球带电荷量为＋4Q

【答案】AC

【解析】

【详解】ABD．b球带正电，若c球也带正电，为使悬挂c球的细线竖直，则a球应带负电，此时a球受到b、c两球向右的库仑引力，故悬挂a球的细线向右倾斜，与事实不符；若c球带负电，为使悬挂c球的细线竖直，则a球也应带负电，此时若c球给a球的斥力大于b球给a球的引力，则悬挂a球的细线向左倾斜，与事实相符，综上可知，a、c两球都带负电，故A正确，BD错误；

C．对c球进行分析，由库仑定律和牛顿第二定律有

可得

，带负电

故C正确。

故选AC。

10. 两个等量点电荷位于x轴上，它们的静电场的电势φ随位置x变化规律如图所示(只画出了部分区域内的电势)，x轴上有两点M、N，且OM >ON，由图可知（　　）

A. N点的电势低于M点的电势

B. M、N两点电场方向相同且M点的场强大小大于N点的场强大小

C. 仅在电场力作用下，正电荷可以在x轴上M、N之间的某两点做往复运动

D. 负电荷沿x轴从M点移到N点的过程中电场力一直做正功

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由题图知，N点的电势高于M点的电势，故A错误；

B．由可知，图像的斜率绝对值等于场强大小，可以看出M点的场强大小大于N点的场强大小，斜率都为正值，说明M、N点的电场方向相同，故B正确；

C．根据顺着电场线方向电势降低，可知电场线的方向从N指向M，正电荷在x轴上M、N之间所受的电场力始终由N指向M，正电荷做单向直线运动，故C错误；

D．负电荷沿x轴从M移到N的过程中，电场力方向从M指向N，电场力方向与位移相同，电场力一直做正功，故D正确。

故选BD。

11. 用细绳拴一个质量为m带正电的小球B，另一个也带正电的小球A固定在光滑绝缘的竖直墙上，A、B两球离地面的高度均为h。小球B在重力、拉力和库仑力的作用下静止不动，如图所示，现将细绳剪断并同时释放A球后（　　）

A. 小球B在细绳剪断开始做平抛运动

B. 小球B在细绳剪断瞬间加速度大于g

C. 小球B落地的时间小于

D. 小球B落地的速度大于

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】AB．将细绳剪断瞬间，小球受到球的重力和库仑力的共同的作用，合力斜向右下方，并不是只有重力的作用，因此绳子剪断瞬间，B不可能做平抛运动，且加速度大于，故A错误，B正确；

CD．小球在落地过程中，除受到重力外，还受到库仑斥力（水平向右），B在竖直方向做自由落体运动，水平方向做加速度减小的加速运动，则竖直方向的加速度等于，因此球落地的时间等于，B落地时，除了竖直方向的速度外，还具有水平方向的速度，则小球B落地的速度大于，故C错误，D正确。

故选BD。

12. 如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的图象．当t＝0时，在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子，设带电粒子只受电场力的作用，则下列说法中正确的是(　　)

A. 带电粒子将始终向同一个方向运动

B. 2 s末带电粒子回到原出发点

C. 3 s末带电粒子的速度为零

D. 0～3 s内，电场力做的总功为零

【答案】CD

【解析】

【详解】由牛顿第二定律可知，带电粒子在第1s内的加速度为：，第2s内加速度为：故 a2=2a1，因此先加速1s再减小0.5s时速度为零，接下来的0.5s将反向加速，v-t图象如图所示：

带电粒子在前1秒匀加速运动，在第二秒内先做匀减速后反向加速，所以不是始终向一方向运动，故A错误；

根据速度时间图象与坐标轴围成的面积表示位移可知，在t=2s时，带电粒子离出发点最远，故B错误；

由解析中的图可知，粒子在第1s内做匀加速运动，第2s内做匀减速运动，3s末的瞬时速度刚减到0，故C正确；

因为第3s末粒子的速度刚好减为0，根据动能定理知粒子只受电场力作用，前3s内动能变化为0，即电场力做的总功为零．故D正确．

第II卷（非选择题，共52分）

二、填空题（本题包括13、14题，每空2分，共16分）

13. 用如图甲所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带：O是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），所用电源的频率为50Hz，计数点间的距离如图乙所示，已知m1=50g、m2=150g，则：（结果均保留两位有效数字）

(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5=____m/s；

(2)若某同学在实验中取多个点计算速度，并作出的图象，如图丙所示，则该图像的斜率代表的物理意义是______，计算得到当地的重力加速度g=____m/s2

【答案】    ①. 2.4    ②. 重力加速度的一半或    ③. 9.7

【解析】

【详解】(1)[1]计数点5的瞬时速度

m/s=2.4m/s

(2)[2]根据系统机械能守恒得

解得

即图线的斜率

[3]代入数据解得

14. 在物理实验室中测量瞬时速度是一件相对比较烦琐的事，有时利用平抛运动可以很好的解决，有些情况下甚至可以用水平射程来间接代替平抛运动的水平初速度，因此平抛运动在很多物理实验中都有应用。为了用最简便的方法验证动量守恒定律，某同学设计了如下实验，把两个大小不同的物体用细线连接，中间夹一被压缩的弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，调节装置，使得烧断细线后，两物体在离开桌面前弹簧已经将其弹开，观察物体的运动情况，进行必要的测量.

(1)该同学还必须有的器材是______和_____

(2)需要直接测量的物理量是（        ）

A.物块的质量、物块的质量

B.物块、离开水平桌面后做平抛运动的飞行时间

C.水平桌面边缘到水平地面的高度

D.、落地点分别到对应的那侧桌面边缘的水平距离、

(3)在实验误差允许范围内，若______和______相等或近似相等，则表明、系统在弹簧将两者弹开过程中水平方向动量守恒。（用第（2）问中直接测得的物理量字母或符号表示）

【答案】    ①. 刻度尺    ②. 天平    ③. AD    ④.     ⑤.

【解析】

【详解】(1)[1][2]．该同学还必须有的器材是刻度尺和天平；

(2)[3]．要验证的关系式是

其中

即

；

则需要直接测量的物理量是物块的质量、物块的质量以及、落地点分别到对应的那侧桌面边缘的水平距离、；

故选AD。

(3)[4][5]．在实验误差允许范围内，若和相等或近似相等，则表明、系统在弹簧将两者弹开过程中水平方向动量守恒。

三、计算题（本题包括15、16、17题，共36分）

15. 如图所示，两块长3cm的平行金属板AB相距1cm，并与300V直流电源的两极相连接， ，如果在两板正中间有一电子（ m=9×10－31kg，e=－1.6×10－19C），沿着垂直于电场线方向以2×107m/s的速度飞入，则

（1）电子能否飞离平行金属板？

（2）如果不能飞出电场，请你给出让电子飞出电场应采取哪些措施？（至少说出两条，要有依据）。

【答案】（1）不能；（2）可减少两板间的电压，减少板长，增加板距，增加速度

【解析】

【分析】

【详解】(1)当电子从正中间沿着垂直于电场线方向以2×107m/s的速度飞入时，若能飞出电场，则电子在电场中的运动时间为

在沿AB方向上，电子受电场力作用，在AB方向上的位移为

，

解得

而，所以

故粒子不能飞出电场。

(2)从y=可知，要减少y，可减少两板间的电压，减少板长，增加板距，增加速度。

16. 如图，用不可伸长轻绳将物块a悬挂在O点，初始时，轻绳处于水平拉直状态，现将a由静止释放，当物块a下摆至最低点时，恰好与静止在水平面上的物块b发生弹性碰撞（碰撞时间极短），碰撞后b滑行的最大距离为s，已知b的质量是a的3倍，b与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，求

(1)碰撞后瞬间物块b速度的大小；

(2)轻绳的长度。

【答案】(1)；(2)4μs

【解析】

【分析】

【详解】(1)设a的质量为m，则b的质量为3m，对物块b碰后由动能定理

解得

(2)a球从水平位置摆下的过程

ab碰撞的过程

解得

17. 如图所示，绝缘直杆长为L＝2m，与水平面成30°角放置，一端固定一个电荷量为Q＝＋2.0×10－5C的点电荷，中间有孔的两个滑块A、B(可看作质点)套在绝缘杆上，两滑块与绝缘杆间的动摩擦因数相等。滑块 B所带电荷量为q＝＋4.0×10－5C，滑块A不带电，A、B之间绝缘，A、B的质量分别为0.80kg、0.64 kg．开始时两滑块靠在一起保持静止状态，且此时A、B与直杆间恰无摩擦力作用．为使A沿直杆始终做加速度为a＝1.5m/s2的匀加速直线运动，现给A施加一沿直杆向上的力F，当A向上滑动0.2m后，力F的大小不再发生变化．A运动到绝缘杆顶端时，撤去外力F。(静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，g取10 m/s2)求：

(1)开始时未施加力F，滑块B与直杆底端点电荷之间的距离；

(2)滑块与直杆间的动摩擦因数；

(3)若A向上滑动0.2m的过程中库仑力做的功为1.2J，在A由静止开始到运动至绝缘杆顶端的过程中，力F对A做的总功。

【答案】(1)1.0 m；　(2 　；(3)6.05 J

【解析】

【分析】

【详解】（1）A、B处于静止状态时，与杆之间无摩擦力作用．设B与点电荷间距离为L1，则库仑斥力

以A、B整体为研究对象，根据平衡条件得

联立解得

（2）给A施加力F后，A、B沿直杆向上做匀加速直线运动，库仑斥力逐渐减小，A、B之间的弹力也逐渐减小．当点电荷与B间距离为L2时，A、B两者间弹力减小到零，此后两者分离，力F变为恒力，则分离时刻的库仑斥力为

B与点电荷间的距离

以B为研究对象，由牛顿第二定律有

联立解得

（3）设A、B整体做匀加速运动过程末速度为v1，力F做的功为W1，由动能定理有

由题意知

重力做负功

摩擦力做负功

已知A做匀加速直线运动，根据运动学公式得

联立解得

A、B分离后，A继续做匀加速直线运动，以A为研究对象，由牛顿第二定律得

得到

分离后A上滑0.8m才能到达绝缘杆顶端，这个过程F做的功为

所以