2024济南实验中学高二上学期开学检测物理试题含解析

山东省实验中学2023～2024学年暑假学情调研测试

高二物理试题

说明：本试卷满分100分。试题答案请用2B铅笔和0.5mm签字笔填涂到答题卡规定位置上，书写在试题上的答案无效。考试时间90分钟。

一、选择题：本题共15小题，每小题4分，共60分。每小题至少有一个选项符合题目要求。

1. 如图所示，实线A、B表示电场中的一条电场线，虚线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹。下列说法中正确的是（　　）

A. 电场的方向由A指向B

B. 电场中A点的电势比B点的电势高

C. 粒子一定沿虚线从M点运动到N点

D. 粒子在M点的电势能大于粒子在N点的电势能

【答案】D

【解析】

【详解】A．一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹知道，根据曲线运动合力在凹侧，可知，电场力从A指向B，负电荷所受电场力跟电场方向相反，电场的方向由B指向A，A错误；

B．电场方向由B指向A，沿电场线方向电势降低，所以A点的电势比B点的电势低，B错误；

C．根据题意，无法判断粒子从M运动到N还是从N运动到M，C错误；

D．电场的方向由B指向A，所以N点电势高于M点，负电荷在电势高的地方电势能小，所以粒子在M点的电势能大于粒子在N点的电势能，D正确。

故选D。

2. 如图所示，实线表示某电场的等差等势线，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为、，粒子在M点和N点时加速度大小分别为、，速度大小分别为、，电势能分别为、。下列判断正确的是（　　）

A. ， B. ，

C. ， D. ，

【答案】A

【解析】

【详解】带负电的粒子做曲线运动，轨迹弯向电场力的方向，由电场线与等势线垂直，负电荷受力方向与电场方向相反，可知电场线垂直等势线向下，由沿电场线方向电势降低，可知

，

由于只有电场力做功，电势能和动能之和不变，所以

在等势线密的地方，电场强度大，电场力大，加速度大，则

故选A。

3. 餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300g，相邻两盘间距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为（   ）

A. 10N/m B. 100N/m C. 200N/m D. 300N/m

【答案】B

【解析】

【详解】由题知，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平，则说明一个盘子的重力可以使弹簧形变相邻两盘间距，则有

mg = 3∙kx

解得

k = 100N/m

故选B。

4. 如图，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等势线，取无穷远处为零电势点，若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是( )

A. A点电势小于B点电势

B. A、B两点的电场强度相等

C. q1的电荷量小于q2的电荷量

D. q1在A点的电势能小于q2在B点的电势能

【答案】AC

【解析】

【详解】A．正电荷移动到无穷远处电场力做负功，是引力，点电荷Q带负电，电场线向里，沿着电场线的方向电势降低，A点电势小于B点电势，A正确；

B．电场线越密电场强度越大，A点电场强度大于B点电场强度，B错误；

C．克服电场力的功相等

解得 ，C正确；

D．克服电场力的功相等，则电势能的变化量相等，而末状态的电势能都等于零，所以初状态的电势能相等，D错误。

故选AC。

5. 如图所示，以O为圆心、半径为R的虚线圆位于足够大的匀强电场中，圆所在平面与电场方向平行，M、N为圆周上的两点．带电粒子只在电场力作用下运动，在M点速度方向如图所示，经过M、N两点时速度大小相等．已知M点电势高于O点电势，且电势差为U，下列说法正确的是（     ）

A. 粒子带负电

B. 粒子由M点运动到N点，电势能先增大后减小

C. 粒子在电场中可能从M点沿圆弧运动到N点

D. 该匀强电场的电场强度大小为

【答案】B

【解析】

【详解】带电粒子只在电场力作用下运动，则电势能和动能之和守恒；粒子在M、N两点时速度大小相等，则动能相等，电势能也相等，则M、N两点电势相等；又知M点电势高于O点电势，结合对称性可知，场强方向沿斜向右下方向且与水平方向成45°方向，可知粒子带正电，且粒子由M点运动到N点，电势能先增大后减小，选项A错误，B正确；

粒子在匀强电场中受恒力作用，不可能从M点沿圆弧运动到N点，选项C错误；该匀强电场的电场强度大小为，选项D错误.

6. 从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际跨越。已知火星质量约为月球的9倍，半径约为月球的2倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍。在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时，“祝融”与“玉兔”所受陆平台的作用力大小之比为（　　）

A. 9∶1 B. 9∶2 C. 36∶1 D. 72∶1

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】悬停时所受平台的作用力等于万有引力，根据

可得

故选B。

7. 无人配送小车某次性能测试路径如图所示，半径为的半圆弧与长的直线路径相切于B点，与半径为的半圆弧相切于C点。小车以最大速度从A点驶入路径，到适当位置调整速率运动到B点，然后保持速率不变依次经过和。为保证安全，小车速率最大为。在段的加速度最大为，段的加速度最大为。小车视为质点，小车从A到D所需最短时间t及在段做匀速直线运动的最长距离l为（　　）

A.

B.

C.

D.

【答案】B

【解析】

【详解】在BC段的最大加速度为a1=2m/s2，则根据

可得在BC段的最大速度为

在CD段的最大加速度为a2=1m/s2，则根据

可得在CD段的最大速度为

可知在BCD段运动时的速度为v=2m/s，在BCD段运动的时间为

AB段从最大速度vm减速到v的时间

位移

在AB段匀速的最长距离为

l=8m-3m=5m

则匀速运动的时间

则从A到D最短时间为

故选B。

8. 如图所示、光滑绝缘圆环轨道竖直固定，两个质量均为m，带等量同种电荷的小环a、b套在圆环轨道上。小环a固定在轨道上，初始时b处于静止状态，a、b之间距离为（小于轨道直径的长度）。小环b缓慢漏电，自图示位置开始缓慢下滑，则（　　）

A. 小环b对轨道的压力可能先指向圆心，后背离圆心

B. 小环b对轨道的压力的大小始终不变

C. 两小环之间的库仑力先增大后减小

D. 当小环b的电荷量为初始电荷量的一半时，a、b之间的距离也减半

【答案】B

【解析】

【详解】ABC．对小环b受力分，如图所示

根据平衡条件可知轨道对小环的支持力N与a对b的库仑力F的合力

设圆的半径为R,，a、b间的距离为，根据相似三角形原理有

，

可得

，

可知小环b缓慢漏电，自图示位置开始缓慢下滑轨道对小环的支持力不变，方向始终指向圆心，故小环b对轨道的压力的大小始终不变，且方向始终背离圆心；由于a、b间的距离不断减小，故库仑力F不断减小，故AC错误，B正确；

D．设a、b的电量大小为q，在开始时两小环的库仑力为

若当小环b的电荷量为初始电荷量的一半时，a、b之间的距离也减半，此时的库仑力为

而整个过程中库仑力是不断减小的，故不符合要求，故D错误。

故选B。

9. 如图所示，一条细线一端与地板上的物体B相连，另一端绕过质量不计的定滑轮与小球A相连，定滑轮用另一条细线悬挂在天花板上的O′点，细线与竖直方向所成角度为α，则（　　）

A. 如果将物体B在地板上向右移动一点，α角将增大

B. 无论物体B在地板上左移还是右移，只要距离足够小，α角将不变

C. 增大小球A的质量，α角一定减小

D. 悬挂定滑轮的细线的弹力不可能等于小球A的重力

【答案】AD

【解析】

详解】AB．对小球A受力分析可得

如果将物体B在地板上向右移动一点，则增大，由于两端绳子的拉力的合力一定沿其角平分线方向，对滑轮受力分析有

根据平衡条件可得

可知如果将物体B在地板上向右移动一点，α角将增大，故A正确，B错误；

C．增大小球A的质量，只要物体B与地板的摩擦力足够大，物体B的位置不变，α角可能不变，故C错误；

D．由于无论物体B向右移动多远，一直有

两端绳子的拉力的大小为，根据力的合成可知悬挂定滑轮的细线的弹力一定大于小球A的重力，故不可能等于小球A的重力，故D正确。

故选AD。

10. 如图所示，载有物资的热气球静止于距水平地面H的高处，现将质量为m的物资以相对地面的速度水平投出，落地时物资与热气球的距离为d。已知投出物资后热气球的总质量为M，所受浮力不变，重力加速度为g，不计阻力，以下判断正确的是（　　）

A. 投出物资后热气球做匀加速直线运动

B. 投出物资后热气球所受合力大小为

C.

D.

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】AB．热气球开始携带物资时处于静止状态，所受合外力为0，初动量为0，水平投出重力为的物资瞬间，满足动量守恒定律

则热气球和物资的动量等大反向，热气球获得水平向左的速度，热气球所受合外力恒为，竖直向上，所以热气球做匀加速曲线运动，故A错误，B正确；

CD．热气球和物资的运动示意图如图所示

热气球和物资所受合力大小均为，所以热气球在竖直方向上加速度大小为

物资落地过程所用的时间内，根据解得落地时间为

热气球在竖直方向上运动的位移为

热气球和物资在水平方向均做匀速直线运动，水平位移为

根据勾股定理可知热气球和物资的实际位移为

故C正确，D错误。

故选BC。

11. 如图所示，滑动变阻器的滑片在某两点间移动时，电流表示数范围为1A到2A之间，电压表示数范围为6V到9V之间，则定值电阻R的阻值及电源电压分别为（　　）

A. ， B. ，

C. ， D. ，

【答案】C

【解析】

【详解】由闭合电路欧姆定律可得

解得

，

故选C。

12. 如图是电阻甲和乙的图象，小明对图象信息作出的判断，正确的是（　　）

A. 当甲两端电压为0.5V时，通过它的电流为0.3A

B. 当乙两端电压为1V，其电阻值为

C. 将甲和乙串联，若电流为0.3A，则它们两端的电压为3V

D. 若甲和乙并联，若电压为2.5V，则它们的干路电流为1A

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图可知当甲两端电压为0.5V时，通过它的电流为0.1A，故A错误；

B．由图可知当乙两端电压为1V，通过它的电流为0.4A，其电阻值为

故B错误；

C．将甲和乙串联，若电流为0.3A，由图可知甲两端的电压为，乙两端的电压为，则它们两端的电压为，故C错误；

D．若甲和乙并联，若电压为2.5V，由图可知通过甲的电流为，可知通过乙的电流为，则它们的干路电流为1A，故D正确。

故选D。

13. 小灯泡L1和L2分别标有“6V，3W”、“6V，6W”，将L1和L2分别如图甲、乙所示的方式与同一电源连接，闭合开关S后，L1和L2都能发光，（假设灯丝电阻不变），下列说法正确的是（　　）

A. 甲图中通过L1的电流大于通过L2的电流

B. 乙图中L1比L2更亮些

C. 乙图中L1、L2两端的实际电压相等

D. 甲、乙两图中L1的实际功率都小于L2的实际功率

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据

可知

根据

可知甲图中通过L1的电流小于通过L2的电流，故A错误；

B． L1和L2串联在电路中，则流过L1和L2的电流相等，根据

可知L1的功率更大，故乙图中L1比L2更亮些，故B正确；

C．乙图中L1和L2串联在电路中，则流过L1和L2的电流相等，L1的内阻较大，可知乙图中L1两端的实际电压较大，故C错误；

D．甲图中L1的实际功率小于L2的实际功率，乙两图中L1的实际功率大于L2的实际功率，故D错误。

故选B。

14. 标有“220V，40W”和“220V，60W”的两只灯泡L1、L2串联在电路中时，两灯均发光，实际消耗的功率分别为P1和P2，则（　　）

A.  B.

C.  D. 无法确定

【答案】A

【解析】

【详解】根据功率公式

灯泡L1的额定功率较小，可知灯泡L1的电阻较大，两只灯泡L1、L2串联在电路中时，电流相等，根据

可知灯泡L1的功率较大，即

故选A。

15. 如图所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，电流表和电压表都有示数。如果某时刻电路出现故障，两表的示数都变大了，那么故障可能是（　　）

A. 电阻短路 B. 电阻断路

C 电阻短路 D. 电阻断路

【答案】C

【解析】

【详解】某时刻电路出现故障，两表的示数都变大了，那么故障可能是电阻短路。

故选C。

二、计算题

16. 如图甲是定值电阻和标有“8V  8W”灯泡L的I-U关系图象，如图乙所示．电源电压恒定不变，内阻不计，滑动变阻器的最大阻值为12Ω．当开关S、S₂闭合，开关S1断开，将滑动变阻器的滑片P滑到b端时，灯泡L的实际功率为1W．求：

（1）灯泡正常发光10s，电流通过灯泡产生的热量？

（2）电源电压？

（3）当开关S、S1、S2同时闭合，调节滑片P，求电路消耗的最大功率？

【答案】(1)80J(2)8V(3)144W

【解析】

【详解】(1)因为，所以灯泡产生的热量为

(2)当开关S、S2闭合，开关S1断开，将滑动变阻器R2的滑片P滑到b端时，灯泡与整个滑动变阻器串联，由图象知，灯泡实际功率

灯泡两端电压为

因为，所以滑动变阻器两端电压为

所以电源电压为

(3)当开关S、S1、S2同时闭合，滑动变阻器滑片位于最左端，灯泡和定值电阻R1并联，因为

所以灯泡实际功率

定值电阻阻值为

所以R1功率为

电路消耗的最大总功率为

17. 一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和B（中央有孔），A、B间由细绳连接着，它们处于如图所示位置时恰好都能保持静止状态，此情况下，B球与环中心O处于同一水平面上，A、B间的细绳呈伸直状态，且与水平线成30°角，已知B球的质量为4kg，求：

（1）细绳对B球的拉力大小；

（2）A球的质量。（g取10m/s2）

【答案】（1）80N；（2）8kg

【解析】

【详解】（1）对B球受力分析如图所示

B球处于平衡状态有

细绳对B球的拉力大小

（2）A球处于平衡状态，在水平方向上有

在竖直方向有

由以上两式解得：A球的质量为

18. 过山车是游乐场中常见的设施。如图是一种过山车的简易模型，它由水平轨道和在竖直平面内的两个圆形轨道组成，B、C分别是两个圆形轨道的最低点，半径R1＝2.0m、R2＝1.6m。一个质量为m＝1.0kg的小球（视为质点），从轨道的左侧A点以v0＝12.0m/s的初速度沿轨道向右运动，A、B间距L1＝6.0m。小球与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，圆形轨道是光滑的。假设水平轨道足够长，圆形轨道间不相互重叠，重力加速度取g＝10m/s2，计算结果保留小数点后一位数字，求：

（1）小球在经过第一个圆形轨道的最高点时，轨道对小球作用力的大小；

（2）如果小球恰能通过第二圆形轨道，B、C间距L应是多少。

（3）要使小球不脱离轨道，BC间距L应该满足什么条件？

【答案】（1）10N；（2）；（3）或

【解析】

【详解】（1）小球从开始到第一圆轨道最高点的过程，由动能定理可得

解得小球在经过第一圆形轨道的最高点时的速度大小

在最高点根据牛顿第二定律有

根据牛顿第三定律，故轨道对小球作用力的大小为

（2）小球从第一圆轨道最高点到第二圆轨道最高点的过程，由动能定理可得

在第二圆轨道最高点满足

联立解得

（3）小球恰好到达第二圆轨道的最低点，满足

解得

若小球恰能到达第二圆轨道与圆心等高处，由动能定理可得

解得

若小球恰能过第二圆轨道最高点，由（2）的解析可知，应满足

若两圆轨道刚好相切，由几何关系可得

解得

综上所述，要使小球不脱离轨道，间距应该满足

或