2023-2024学年山东省重点中学高二（上）开学物理试卷
一、选择题（本大题共15小题，共60分）
1. 如图所示，实线、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. 电场的方向由指向
B. 电场中点的电势比点的电势高
C. 粒子一定沿虚线从点运动到点
D. 粒子在点的电势能大于粒子在点的电势能
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，设点和点的电势分别为、，粒子在点和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. ，
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，相邻两盘间距，重力加速度大小取。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为( )
A. B. C. D.
4. 如图，在点电荷产生的电场中，将两个带正电的试探电荷、分别置于、两点，虚线为等势线，取无穷远处为零电势点，若将、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. 点电势小于点电势
B. A、两点的电场强度相等
C. 的电荷量小于的电荷量
D. 在点的电势能小于在点的电势能
5. 如图所示，以为圆心、半径为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，、为圆周上的两点。带电粒子只在电场力作用下运动，在点速度方向如图所示，经过、两点时速度大小相等。已知点电势高于点电势，且电势差为，下列说法正确的是( )
A. 粒子带负电
B. 粒子由点运动到点，电势能先增大后减小
C. 粒子在电场中可能从点沿圆弧运动到点
D. 该匀强电场的电场强度大小为
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的跨越。已知火星质量约为月球的倍，半径约为月球的倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的倍。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”所受着陆平台的作用力大小之比为( )
A. ： B. ： C. ： D. ：
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点，与半径为的半圆弧相切于点，小车以最大速度从点驶入路径，到适当位置调整速率运动到点，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，小车从到所需最短时间及在段做匀速直线运动的最长距离为( )
A. ，
B. ，
C. ，
D. ，
8. 如图所示，光滑绝缘圆环轨道竖直固定，两个质量均为，带等量同种电荷的小环，套在圆环轨道上。小环固定在轨道上，初始时处于静止状态，，之间距离为小于轨道直径的长度。小环缓慢漏电，自图示位置开始缓慢下滑，则( )
A. 小环对轨道的压力可能先指向圆心，后背离圆心
B. 小环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. 当小环的电荷量为初始电荷量的一半时，，之间的距离也减半
9. 如图所示，一条细线一端与地板上的物体相连，另一端绕过质量不计的定滑轮与小球相连，定滑轮用另一条细线悬挂在天花板上的点，细线与竖直方向所成角度为，则( )
A. 如果将物体在地板上向右移动一点，角将增大
B. 无论物体在地板上左移还是右移，只要距离足够小，角将不变
C. 无论增大或减小小球的质量，角一定都不变
D. 悬挂定滑轮的细线的弹力可能等于小球的重力
10. 如图所示，载有物资的热气球静止于距水平地面的高处，现将质量为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。已知投出物资后热气球的总质量为，所受浮力不变。重力加速度为，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.
11. 如图所示，滑动变阻器的滑片在某两点间移动时，电流表示数范围为到之间，电压表示数范围为到之间，则定值电阻的阻值及电源电压分别为( )
A. ， B. ， C. ， D. ，
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. 当甲两端电压为时，通过它的电流为
B. 当乙两端电压为，其电阻值为
C. 将甲和乙串联，若电流为，则它们两端的电压为
D. 若甲和乙并联，若电压为，则它们的干路电流为
13. 小灯泡和分别标有“，”、“，”，将和分别如图甲、乙所示的方式与同一电源连接，闭合开关后，和都能发光，假设灯丝电阻不变，下列说法正确的是( )
A. 甲图中通过的电流大于通过的电流
B. 乙图中比更亮些
C. 乙图中、两端的实际电压相等
D. 甲、乙两图中的实际功率都小于的实际功率
14. 标有“，”和“，”的两只灯泡、串联在电路中时，两灯均发光，实际消耗的功率分别为和，则( )
A. B. C. D. 无法确定
15. 如图所示电路，电源电压保持不变，闭合开关，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
二、非选择题（共40分）
16. 如图甲是定值电阻和标有“”灯泡的关系图象，如图乙所示。电源电压恒定不变，滑动变阻器的最大阻值为当开关、闭合，开关断开，将滑动变阻器的滑片滑到端时，灯泡的实际功率为求：
灯泡正常发光，电流通过灯泡产生的热量？
电源电压？
当开关、、同时闭合，调节滑片，求电路消耗的最大功率？
17. 一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球和中央有孔，、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，球与环中心处于同一水平面上，、间的细绳呈伸直状态，且与水平线成角已知球的质量为，求：
细绳对球的拉力大小；
球的质量。取
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，、分别是两个圆形轨道的最低点，半径、。一个质量为的小球视为质点，从轨道的左侧点以的初速度沿轨道向右运动，、间距。小球与水平轨道间的动摩擦因数，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，计算结果保留小数点后一位数字，求：
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；
如果小球恰能通过第二圆形轨道，、间距应是多少。
要使小球不脱离第二圆轨道，间距应该满足什么条件？
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、根据负电的粒子仅在电场力作用下的运动轨迹可知，粒子受力向右，电场线方向由指向，点的电势比点的电势低，故AB错误；
C、粒子受力向右，但粒子运动方向可以沿虚线从点运动到点，也可以沿虚线从点运动到点，故C错误；
D、粒子从到，电场力做正功，电势能减小，粒子在点的电势能大于粒子在点的电势能，故D正确。
故选：。
根据轨迹弯曲的方向可知电场力的方向，结合质点的带电性质可判断电场方向；电场力做负功，电势能增大，反之电势能减小。
该类题目中，根据轨迹弯曲的方向判断出粒子受力的方向是解题的关键。
2.【答案】
【解析】解：带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，根据带负电粒子受力情况可知，电场线方向斜向左上方，又沿着电场线方向，电势逐渐降低，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A正确，BCD错误；
故选：。
带电粒子只受电场力作用，根据运动轨迹可知电场力指向运动轨迹的内侧即斜向右下方，由于粒子带负电，因此电场线方向指向左上方；电势能变化可以通过电场力做功情况判断；电场线的疏密反应电场的强弱。
解决这类带电粒子在电场中运动的思路是：根据运动轨迹判断出所受电场力方向，然后进一步判断电势、电场强度、电势能、动能等物理量的变化。
3.【答案】
【解析】解：单个盘子的质量为
移走一个盘子，弹簧形变量发生变化，形变量的变化量为
盘子的总重力减小
由平衡条件得，弹簧的弹力减小了，则有
代入数据解得：
故B正确，ACD错误。
故选：。
移走一个盘子，弹簧弹力的减小量等于该盘子的重力，根据平衡条件求解弹簧的弹力减小量，根据胡克定律求解弹簧的劲度系数。
本题考查共点力平衡和胡克定律，解题关键是知道盘子整体始终处于平衡状态，减小的重力等于减小的弹力，注意图中有三根弹簧，三根弹簧的弹力之和为盘子所受弹力的合力。
4.【答案】
【解析】解：将、移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功，则知对、存在引力作用，带负电，电场线方向从无穷远指向，所以点电势小于点电势，故A正确。
B.离点电荷较近，由点电荷场强公式，可知则处场强较大，故B错误。
C.点电势小于点电势，与无穷远处间的电势差大于与无穷远处间的电势差，由得知，的电荷量小于的电荷量，故C正确。
D.由于外力克服电场力做的功相等，则由功能关系知，在点的电势能等于在点的电势能，故D错误。
故选：。
将、移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功，说明对、存在引力作用，则知带负电，电场线方向从无穷远到，根据顺着电场线方向电势降低；根据点电荷场强公式比较两点的电场强度大小；由分析的电荷量与的电荷量的关系；根据电场力做功与电势能变化的关系，分析得知在点的电势能等于在点的电势能。
本题的突破口是：“外力克服电场力做的功相等”，判断的电性，即可进一步分析电势关系、场强关系和电势能的关系。
5.【答案】
【解析】解：、带电粒子仅在电场力作用下，由于粒子在、两点动能相等，则电势能也相等。因为匀强电场，所以两点的连线即为等势面。根据等势面与电场线垂直特性，从而画出电场线由曲线运动条件可知，粒子所受的电场力沿着方向，不知场强方向，所以粒子的带电性质无法判断；可知，速度方向与电场力方向夹角先大于后小于，电场力对于运动来说先是阻力后是动力，所以电势能先增大后减小。故A错误B正确；
C、粒子在电场中受到力为恒力，故不可能做圆周运动，故C错误；
D、匀强电场的电场强度式中的是沿着电场强度方向的距离，因而由几何关系可知，，所以，故D错误；
故选：。
粒子仅在电场力作用下，从运动到，由速度大小，得出粒子的动能，从而确定粒子的电势能大与小；粒子在电场中受到力为恒力，不可能做圆周运动；根据可求得电场强度的大小。
紧扣速度大小相等作为解题突破口，由于仅在电场力作用下，所以得出两点的电势能大小关系。并利用等势面与电场线垂直的特性，从而推出电场线位置。同时考查中的含义重要性，注意公式中的为沿电场线方向上的距离。
6.【答案】
【解析】【分析】
在星球表面，物体所受的万有引力等于重力，可求火星表面的重力加速度与月球表面重力加速度之间的关系；悬停时，两车均受力平衡，根据平衡条件可求“祝融”与“玉兔”所受着陆平台的作用力大小之比。
本题考查了万有引力定律及其应用。
【解答】
在星球表面，根据物体所受的万有引力等于重力得：
解得：
故
悬停时，两车均受力平衡，即
，故B正确，ACD错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】解：小车在圆周轨道中有：，代入数据解得：，，小车保持速率不变依次经过和，所以为保证安全，小车的速度为，从到，根据运动学规律有：，将代入解得：，则小车在段做匀速直线运动运动的最长距离，小车在段减速所用时间为，匀速所用时间，在圆周轨道运动时间为：，则小车从到所需最短时间，联立代入数据解得：，故ACD错误，B正确；
故选：。
根据匀速圆周运动加速度公式解得安全速度，结合运动学公式解得时间与位移。
本题考查匀速圆周运动的分析，解题关键掌握加速度公式，注意分析物块的运动情况。
8.【答案】
【解析】解：、对小环进行受力分析，如图所示：
由平衡关系可知，轨道对小环的支持力与对的库仑力的合力大小为，方向竖直向上
设圆的半径为，两环之间的距离为，根据相似三角形的特点可得：
解得：，
可知当小环逐渐漏电时，从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，故小环对轨道的压力大小始终不变，且方向始终背离圆心；由于两环之间的距离不断减小，则库仑力不断减小，故AC错误，B正确；
D、设的带电量大小为，在最初的位置时，根据库仑定律可得：
当小环的电荷量减为初始电荷量的一半时，之间的距离也减半，此时的库仑力大小为
而整个过程中库仑力在不断的减小，故D错误；
故选：。
对小环进行受力分析，根据相似三角形的比值关系得出力的变化，同时结合库仑定律即可完成分析。
本题主要考查了动态平衡问题，熟悉小环的受力分析，结合几何关系和库仑定律即可完成解答。
9.【答案】
【解析】解：对小球受力分析，受重力和拉力，根据平衡条件有
如果将物体在地板上向右移动稍许，则增大，对滑轮分析，受三个力，如图所示
根据几何关系，则增加，故A正确，B错误；
C.增大小球的质量，只要物体的位置不变，则角也不变，故C错误；
D.无论物体在地板上移动多远，都不可能达到，故悬挂定滑轮的细线的弹力不可能等于小球的重力大小，故D错误。
故选：。
对进行受力分析得到、绳子拉力，即可得到角变化；再对进行受力分析，由受力平衡得到地面对的支持力的变化；在对定滑轮应用受力平衡得到绳子拉力的变化。
本题考查物体的平衡条件，关键是正确的选择研究对象同时准确的受力分析，受力分析是解决力学问题的基础，必须牢固掌握。
10.【答案】
【解析】解：、对抛出物资的瞬间，对物资和热气球，水平方向动量守恒，设热气球的水平速度为，取向右为正方向根据动量守恒定律得：
解得：
抛出物资前，竖直方向上：
抛出物资后，对气球根据牛顿第二定律得：
竖直方向上：
解得：，故热气球做类平抛运动，故B正确，A错误。
、对物资做平抛运动
竖直方向：
解得
水平方向：
对热气球水平方向：
竖直方向上
代入数据解得：
落地时物资与热气球的距离为：
代入数据解得：，故C正确，D错误。
故选：。
抛出物资的瞬间，对物资和热气球，水平方向动量守恒，故热气球水平方向做匀速直线运动，由题意竖直方向做匀加速直线运动，合力不变，故投出物资后热气球类平抛运动；根据平抛运动知识，分别求出二者的水平位移和竖直位移，再根据勾股定理，即可求落地时物资与热气球的距离。
本题考查了动量守恒定律、平抛及类平抛的知识，注意抛出物资瞬间，物资和热气球水平方向动量守恒，是解决本题的关键。
11.【答案】
【解析】解：由图可知，与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流；
当滑动变阻器接入电路的电阻变大时，总电阻变大，电路中的电流减小，根据串联电路的分压特点可知电压表的示数较大，则当时，；时，
电源的电压为：
电源的电压为：
解得：，
故ABD错误，C正确；
故选：。
由图可知，与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流；当滑动变阻器接入电路的电阻变大时，总电阻变大，电路中的电流减小，根据串联电路的分压特点可知电压表的示数较大，据此判断两电表对应的示数；分别根据欧姆定律和串联电路的电压特点表示出电源的电压，再根据电源的电压不变得出等式即可得出答案
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，关键是两电表示数对应的判断和电源电压不变条件的应用。
12.【答案】
【解析】解：、由题中图像可知，当甲两端电压为时，通过它的电流为，故A错误；
B、由题中图像可知，当乙两端电压为时，通过乙的电流为，则乙的阻值，故B错误；
C、将甲和乙串联，若电流为，则通过两电阻的电流均为，由题图像可知，此时、，由串联电路中总电压等于各分电压之和可知，它们两端的电压，故C错误；
D、若甲和乙并联，若电压为，则它们两端的电压均为，由题图像可知，此时、，由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知，干路电流，故D正确。
故选：。
根据图象读出甲两端电压为时通过的电流
根据图象读出乙两端电压为时通过的电流，根据欧姆定律求出其电阻值；
将甲和乙串联，通过两电阻的电流相等，根据图象读出两电阻两端的电压，根据串联电路的电压特点求出它们两端的电压；
将甲和并联，它们两端的电压相等，根据图象读出通过两电阻的电流，根据并联电路的电流特点求出干路的电流。
本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律的应用，从图象中获取有用的信息是关键。
13.【答案】
【解析】解：、根据，可知小灯泡和的电阻关系为：
根据：，可知甲图中通过的电流小于通过的电流，故A错误；
B、和串联在电路中，则流过和的电流相等，根据：，可知的功率更大，故乙图中比更亮些，故B正确；
C、乙图中和串联在电路中，则流过和的电流相等，的内阻较大，可知乙图中两端的实际电压较大，故C错误；
D、甲图中的实际功率小于的实际功率，乙两图中的实际功率大于的实际功率，故D错误。
故选：。
由灯泡的铭牌根据，比较得出比两灯泡的电阻关系；
A、甲图中两灯泡并联，根据并联电路的电压特点和欧姆定律比较通过两灯泡的电流关系；
B、乙图中两灯泡串联，根据串联电路的电流特点和比较两灯泡的实际功率关系；
C、乙图中两灯泡串联，根据串联电路的电流特点和欧姆定律比较两灯泡两端的电压关系；
D、根据，比较两图中灯泡的实际功率关系。
本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，是一道较为简单的应用题。
14.【答案】
【解析】解：根据功率公式：，灯泡的额定功率较小，可知灯泡的电阻较大，两只灯泡、串联在电路中时电流相等，根据：，可知灯泡的功率较大，即，故A正确，BCD错误。
故选：。
先根据，比较、电阻的大小，再根据串联电流相等，由，比较功率大小。
本题考查了电功率和电路的串并联，会熟练应用功率表达式是关键，题型常规，比较容易。
15.【答案】
【解析】解：由图可知，电阻、串联，电压表测量两端的电压，电流表测量电路中的电流；
A、若电阻短路，则电阻两端的电压为零，即电压表示数变为零，由于电路中电阻变小，电流变大，即电流表示数变大，故A错误；
B、若电阻断路，电流表示数变为零，电压表与串联接入电路，此时电压表测电源电压，电压表示数将变大，故B错误；
C、若电阻短路，电路为的简单电路，电路中电阻变小，电流变大，即电流表示数变大，此时电压表测电源电压电压表示数变大，所以两表的示数都变大，故C正确；
D、若电阻断路，电阻，、电压表、电流表都没有接入电路，则两表示数均为零，故D不错误。
故选：。
由图可知，电阻、串联，电压表测量两端的电压，电流表测量电路中的电流；根据电压表和电流表示数变大分析电路中的故障所在。
本题主要考查电路故障分析，在分析时要学会正确识别电路并通过电表的变化确定短路或断路情况。
16.【答案】解：因为，所以灯泡产生的热量为；
当开关、闭合，开关断开，将滑动变阻器的滑片滑到端时，灯泡与整个滑动变阻器串联。
由图象知，灯泡实际功率时，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；
当开关、、同时闭合，滑动变阻器滑片位于最左端，灯泡和定值电阻并联。
因为，
所以灯泡实际功率；
定值电阻阻值为，
所以功率为；
电路消耗的最大总功率为。
答：灯泡正常发光，电流通过灯泡产生的热量为；
电源电压为；
当开关、、同时闭合，调节滑片，电路消耗的最大功率为。
【解析】此题考查了串并联电路的特点、欧姆定律和电功率计算公式的应用。明确电路连接关系，通过图象得到有价值的信息，是解答此题的关键。
已知灯泡额定功率和正常发光时间，利用公式得到产生的热量；
当开关、闭合，开关断开，将滑动变阻器的滑片滑到端时，灯泡与整个滑动变阻器串联。由图象可以得到灯泡实际功率为时的电压和电流，根据串联电路电流处处相等，得到通过滑动变阻器的电流；已知滑动变阻器接入电路的电阻和通过的电流，得到滑动变阻器两端电压；根据串联电路电压特点得到电源电压；
由知，在电源电压一定，并且灯泡两端电压不大于额定电压，电路总电阻最小时，总功率最大，所以当开关、、同时闭合，滑片应位于最左端，此时定值电阻和灯泡并联。因为电源电压等于灯泡额定电压，所以灯泡实际功率等于额定功率；由图象先得到阻值，然后利用公式得到定值电阻功率，最后得到总功率。
17.【答案】解：对球受力分析如图所示
球处于平衡状态，列方程为
细绳对球的拉力大小为
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：球的质量为
答：细绳对球的拉力大小为；
球的质量为。
【解析】对球受力分析根据平衡条件结合几何关系列式即可求得细绳对球的拉力；
再对球分析，根据平衡条件即可求得球的质量．
本题考查连接体的共点力的平衡条件，注意连接体类的共点力的平衡一般在解题时都应分别对两物体进行受力分析，再由作出的平行四边形找出力之间的关系，即可求解．
18.【答案】解：小球从开始到第一圆轨道最高点的过程，由动能定理得：
解得小球在经过第一圆形轨道的最高点时的速度大小为：
小球在经过第一个圆形轨道的最高点时，由牛顿第二定律得：
解得轨道对小球作用力的大小为：
小球恰能通过第二圆形轨道，在第二圆轨道最高点满足：
小球从第一圆轨道最高点到第二圆轨道最高点的过程，由动能定理得：
联立解得：
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，由动能定理得：
解得：
若小球恰能过第二圆轨道最高点，由的解析可知，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
答：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为；
如果小球恰能通过第二圆形轨道，、间距应是；
要使小球不脱离轨道，间距应该满足的条件是或。
【解析】小球以一定速度经过粗糙水平轨道后，再滑上竖直的光滑圆轨道，通过动能定理可求出小球通过第一个圆形轨道的最高点时的速度，从而根据牛顿第二可算出轨道对小球的作用力。
小球恰能通过第二个圆形轨道，在第二圆轨道最高点，由重力提供向心力，由牛顿第二定律可求出最高点的速度大小，再由动能定理可求出、间距。
先根据动能定理求出小球恰好到达第二圆轨道的最低点时的大小。由动能定理求出小球恰能到达第二圆轨道与圆心等高处时的大小。若两圆轨道刚好相切，由几何关系求出的大小。综上即可得到间距应该满足的条件。
解答本题时，要明确小球的运动过程，把握隐含的临界状态和临界条件，以及隐含的几何关系，运用动能定理和牛顿第二定律相结合进行处理。
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