2024年新高二开学考试
物 理
（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．答卷前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的准考证号、姓名、考场号和座位号填写在答题卡上。用 2B 铅笔在“考场号”和“座位号”栏相应位置填涂自己的考场号和座位号。将条形码粘贴在答题卡“条形码粘贴处”。
2．作答选择题时，选出每小题答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案，答案不能答在试卷上。
3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的答案无效。
4．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
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1~8题只有一项符合题目要求，第9~12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，有选错或不答的得0分。
1．小爱同学发现了一张自己以前为研究机动车的运动情况而绘制的图像（如图）。已知机动车运动轨迹是直线，则下列说法合理的是（ ）
A．机动车处于匀加速状态
B．机动车在前3秒的位移是12m
C．机动车的加速度为
D．机动车前2秒内的平均速度为6m/s
2．如图所示，飞机场运输行李的传送带保持恒定的速率向上运行，将行李箱无初速度地放在传送带底端，送入货舱前行李箱已做匀速运动。已知行李箱与传送带之间动摩擦因数为，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．运输行李时该传送带的倾角必须小于
B．提高传送带的运转速度，传送时间不变
C．匀速阶段行李箱不受摩擦力
D．重的行李箱比轻的行李箱加速阶段用时短些
3．一快递小哥用无人机配送快递，某次配送快递无人机（可视为质点）在飞行过程中，水平方向的速度与飞行时间的关系如图甲所示，竖直方向以的速度向上做匀速直线运动，关于无人机的运动，下列说法正确的是（ ）
A．内无人机的位移大小为
B．末无人机的加速度大小为
C．末无人机的速度大小为
D．无人机的运动轨迹是图乙中的抛物线
4．我国古代的指南车是利用齿轮传动来指明方向的一种简单机械。指南车某部分结构如图所示，在A，B，C三个齿轮的边缘上分别取1、2和3三点，齿轮B和C同轴转动，三个齿轮的半径之比。下列说法正确的是（ ）
A．1、2、3三点的周期之比为
B．1、2、3三点的角速度大小之比为
C．1、2、3三点的线速度大小之比为
D．1、2、3三点的向心加速度大小之比为
5．如图所示，某人造地球卫星对地球的张角为，卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，万有引力常量为G，由此可估算地球的平均密度为（ ）
A． B． C． D．
6．雨天骑行后，自行车后轮的轮胎上附有水珠。将后轮撑起，使后轮离开地面而悬空，后轮圆心为O点，轮胎边缘A点与O点等高，B点为轮胎边缘最低点，轮胎边缘到O点的距离为r。用手匀速转动脚踏板，使后轮匀速转动，质量均为m的两水珠（均可视为质点）分别从A、B点同时以相同的速率v被甩出，恰好同时落在水平地面上。水珠从轮胎上被甩出前后瞬间速度不变，不计空气阻力和水珠在空中的质量变化，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A．水珠在空中运动的时间大于
B．B点离水平地面的高度为
C．A点处甩出的水珠落到水平地面时的动能为
D．B点处甩出的水珠落到水平地面时，重力的瞬时功率为
7．如图所示，两带电小球A、B质量分别为2m、m，所带电荷量分别为+q、-q，用等长绝缘细线a、b连接后悬挂于O点处于静止状态。现在该空间加一水平向右的匀强电场，并将电场强度E从0开始缓慢增大到，若不考虑两小球间的库仑力，重力加速度为g，则当系统稳定后，关于两细线a、b拉力的大小、计算正确的是（ ）
A．=2mg B．=3mg
C．=mg D．=2mg
8．如图所示，在直角坐标xOy中有a、b、c、d四点，c点坐标为。现加上一方向平行于xOy平面的匀强电场，b、c、d三点电势分别为8V、24V、15V，将一电荷量为的点电荷从a点沿abcd移动到d点，下列说法正确的是（ ）
A．坐标原点O的电势为0V
B．电场强度的大小为500V/m
C．该点电荷在a点的电势能为
D．该点电荷从a点移到d点的过程中，电场力做的功为
9．下列关于物理实验方法与思想的理解，正确的是（ ）
A．实验1中保持其他条件不变，增大刻度尺和平面镜M的距离，光斑在刻度尺上移动的距离将增大
B．实验2中使皮带套在不同半径的塔轮上，目的是改变两球做圆周运动的半径
C．实验3中用相同的不带电小球与带电小球接触，使带电小球电荷量减半，避免了电荷量无法测量的问题
D．实验4中开关S接到a端时，电流从左到右经过电流传感器，开关S转接到b端时，电流从右到左经过电流传感器
10．如图所示，倾角为的斜面斜面上放置一长木板A，木板上放置一物块B，木板A与斜面的动摩擦因数为，与物块B的动摩擦因数为，两个动摩擦因数都小于，两物体从静止释放，下列说法正确的是（ ）
A．若小于，则A、B相对运动 B．若小于，则A、B相对静止
C．若大于，则A、B相对运动 D．若大于，则A、B相对静止
11．如图所示，竖直平面内光滑管形圆轨道半径为（管径远小于），管内有完全相同的小球，质量均为，其直径略小于管径，能在管中无摩擦运动。两球先后以相同速度通过轨道最低点，且当小球运动到最低点时，小球正好运动到最高点。已知重力加速度为，以下说法正确的是（ ）
A．当小球在最高点对轨道无压力时，小球比小球所需向心力大
B．当时，小球在轨道最高点对轨道无压力
C．速度至少为，才能使两球在管内做完整的圆周运动
D．只要，小球对轨道最低点压力比小球对轨道最高点压力都大
12．如图甲，在倾角的固定光滑斜面上放着相同的两物块P、Q，两物块紧靠在一起但不粘连，轻弹簧一端与物块Q相连，另一端与固定挡板相连，整个系统处于静止状态。现对物块P施加一沿斜面向上的力F，使物块P沿斜面向上做加速度大小为的匀加速直线运动，力F随位移x的变化规律如图乙所示，取重力加速度大小，则（ ）
A．物块P的质量为
B．的过程中力F做的功为
C．的过程中P的机械能增加了
D．的过程中Q对P做的功为
二、实验题：本题共2小题，共15分。
13．（7分）某同学用如图甲所示电路研究电容器的放电规律，先将开关S合向1，待电路稳定后再将开关S合向2，通过电流传感器描绘出电容器放电电流I随时间t变化的规律如图乙所示。图甲中电源两端提供稳定电压U=6V，数出图乙中图线与两坐标轴所围区域方格数约为42。（电流I表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，即）
(1)放电过程中，通过定值电阻R的电量为Q= C，由此求得电容器的电容为C= F。
(2)若仅将定值电阻换用更大阻值的电阻重新实验，则电容器放电的时间会 （填“变长”、“变短”或“不变”），在放电过程中，电容器两端的电压的减少量与电容器的带电量减少量的比值会 （填“变大”、“变小”或“不变”）。
14．（8分）研究小组的同学利用DIS实验装置验证机械能守恒。装置如图甲所示，图乙为简化装置图。摆锤通过连杆与转轴相连，摆锤不是普通的小球，此摆锤内置光电门，摆锤通过遮光片时可以记录挡光的时间，实验时可以在最低点及其它不同的位置放上挡光片，即可以测出摆锤运动到不同位置的速度。实验时摆锤从某一高度由静止释放，依次记录通过每一个遮光片的时间，用刻度尺测出每一个遮光片距最低点的竖直高度为，摆锤的质量为，重力加速度为。
(1)实验前，某同学用游标卡尺测量挡光片的宽度，如图丙所示，则的长度是 。
(2)研究小组以摆锤运动的最低点所在的平面为零势能面，在离开最低点一定高度处由静止释放摆锤，测量出摆锤到达最低点时挡光的时间为，由此可以估算出摆锤下落的高度为 （保留两位有效数字）。
(3)以摆锤运动的最低点所在的平面为零势能面，则摆锤经过某个挡光片时，摆锤的机械能的表达式为 （选用字母表示），通过对比各挡光片处摆锤的机械能是否相等，可以判断机械能是否守恒。
(4)研究小组又绘制了摆锤下摆过程中动能、重力势能、机械能随高度变化的图像，如图丁所示，其中动能的图线为 （选填“A”“B”或“C”）。
三、计算题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．（11分）人们用传送带从低处向高处运送货物，如图，一长L=5m的倾斜传送带在电动机带动下以速度v0=2m/s沿顺时针方向匀速转动，传送带与水平方向的夹角θ=37°。某时刻将质量为的货物A轻轻放在传送带底端，已知货物A与传送带间的动摩擦因数μ=0.8。取，，重力加速度，求∶
（1）货物A刚开始运动时的加速度大小及在传送带上运动的时间；
（2）为了提高运送货物的效率，人们采用了“配重法”，即将货物A用跨过定滑轮的轻绳与质量为重物B连接，如图中虚线所示，A与定滑轮间的绳子与传送带平行，不可伸长的轻绳足够长，不计滑轮的质量与摩擦，在A运动到传送带顶端前重物B都没有落地，求货物A在传送带上运动的时间。
16. （12分）如图所示，足够长的光滑水平桌面左端固定一立柱，质量为的小球置于桌面上，它与立柱之间有一压缩的轻弹簧，轻弹簧与立柱之间栓接与小球不栓接。某时刻释放小球，它被弹出从桌面右端A点飞出，恰好能没有碰撞地落到粗糙倾斜轨道的顶端B点（B点速度与BC平行），并沿轨道滑下，图中右端为固定在竖直面内半径的单圆弧轨道，水平轨道CD将倾斜轨道与圆弧轨道连接在一起。已知B点与桌面间的竖直高度，倾斜轨道BC长为，倾角，小球与倾斜轨道间的动摩擦因数；不计水平轨道与圆弧轨道的摩擦与小球经过C点时的能量损失，，，取，求：
（1）被释放前弹簧的弹性势能；
（2）小球第一次经过圆弧轨道最低点D时速度大小，对D点的压力F；
（3）小球第一次在圆弧轨道上运动的最高点离CD水平面的高度。
17. （14分）如题图1所示，边长为的正方形ABCD区域内存在平行于纸面竖直方向的匀强电场，在CD边右侧3处平行CD放置荧光屏，是通过正方形中心和荧光屏中心的轴线。电子由静止经加速电压加速后以一定速度沿轴线连续射入电场。整个系统置于真空中，不计电子重力，已知电子电荷量为、质量为。
（1）若加速电压为，电子恰好从点飞出，求电子从进入正方形区域到打到荧光屏上的时间；
（2）若电子均以速度沿轴线射入正方形区域，正方形区域所加偏转电场如题图2所示，偏转电场变化周期为，且远大于电子在偏转电场中的运动时间，电子偏转后恰好全部从CD边射出偏转电场并能全部打在荧光屏上形成运动的光点，求最大电场强度以及荧光屏的最小长度；
（3）求在（2）的条件下求荧光屏上光点经过的速度大小。
答案
1-8 DACDBDBB 9.ACD 10.BD 11.AD 12.BC
13. (1)
(2) 变长 不变
14.(1)0.800
(2)0.20
(3)
(4)C
15. （1）货物A刚开始向上做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有
解得
令货物加速至与传送带速度相等，则有
解得
表明货物恰好运动到初速度顶端，经历时间
（2）配重后A开始向上做匀加速直线运动，则有
解得
令货物加速至与传送带速度相等，则有
解得
此过程经历的时间
表明此时A还没有达到顶端，之后，A与传送带保持相对静止向上做匀速直线运动，则有
则货物A在传送带上运动的时间
16. （1）小球从A点到B点做平抛运动，竖直方向小球做自由落体运动
代入数据解得
在B点，根据速度的分解有
解得
被释放前弹簧的弹性势能
（2）小球在B点的速度
小球从B到D的过程，由动能定理可得
代入数据解得
设此时轨道的支持力为N，根据牛顿第二定律
解得
根据牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力等于轨道对小球的支持力
方向竖直向下；
（3）若小球恰好能上升到最高点，则有
小球从D点上升到最高点，根据动能定理有
解得
说明小球不能上升到D点。设小球第一次上升到圆弧轨道最高点与圆心的连线和竖直方向的夹角为，则有
小球从D点上升到最高点，根据动能定理有
解得
最高点时离CD水平面的高度为
17. （1）电子从进入正方形区域到打到荧光屏，水平方向做匀速直线运动，设电子进入正方形区域的速度为，则
解得
时间为
（2）电子在正方形区域中运动的时间
当电场强度为时，电子出电场时在CD方向上的位移为，则
解得
设电子打到荧光屏上的最小长度，电子离开正方形区域时速度偏转的角度为，则
解得
（3）当电场强度为时，电子出电场时在CD方向上的位移为
在荧光屏上偏转的位移y，则
解得
光点通过O2时的速度
