2020春新版人教版高中物理必修二同步测评：综合模块检测

综合模块检测本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。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1～8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，有选错的得0分)1．下列说法正确的是()A．物体做直线运动时，所受的合力一定为零B．物体做曲线运动时，所受的合力一定变化C．物体做匀速圆周运动时，物体的速度保持不变D．物体做平抛运动时，物体的加速度保持不变答案D解析物体做直线运动时，所受的合力不一定为零，如匀加速直线运动，故A错误；物体做曲线运动时，所受的合力不一定变化，如平抛运动，故B错误；物体做匀速圆周运动时，物体的速度大小不变，方向时刻变化，是变速运动，故C错误；平抛运动的加速度为重力加速度，不变，故D正确。2．下列说法正确的是()A．第一宇宙速度是人造卫星环绕地球运动的速度B．第一宇宙速度是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度C．如果需要，地球同步通讯卫星可以定点在地球上空的任何一点D．地球同步通讯卫星的轨道可以是圆的也可以是椭圆的答案B解析第一宇宙速度是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，而人造卫星环绕地球运动的速度随着半径增大而减小，故A错误，B正确；地球同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上的圆形轨道，运行周期与地球自转一周的时间相等，故C错误；地球同步卫星，又称静止轨道卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星，轨道为圆轨道，故D错误。3．惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图形是()答案C解析从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测量，根据相对论长度收缩效应可知，沿x轴方向正方形边长缩短，而沿y轴方向正方形边长没有改变，则其形状变成长方形，故C正确，A、B、D错误。4．如图所示，“秋千摆”摆绳的一端系于O点，另一端打一个比较大的结，便于游戏者(视为质点)骑跨。绳的质量、空气阻力均不计。在摆绕O点沿竖直平面从P点摆至Q点的过程中，游戏者()A．所受拉力不变B．动能始终不变C．机械能先减少后增加D．重力势能先减小后增加答案D解析设绳子与竖直方向夹角为θ，人的轨迹是圆，对人受力分析，沿绳方向的合力提供向心力，则：T－mgcosθ＝meq\f(v2,L)，则T＝mgcosθ＋meq\f(v2,L)，由P点摆至最低点的过程中，θ减小，v变大，则T增大；由最低点摆至Q点的过程中，θ变大，v变小，则T减小；由此可知该过程中T先增大后减小，故A错误。运动过程中，只有重力做功，人的机械能守恒，由P点摆至最低点的过程中，重力势能减小，动能增加；由最低点摆至Q点的过程中，重力势能增加，动能减少，故B、C错误，D正确。5．如图所示，一质量为m的小圆环，套在一竖直固定的光滑轻杆上，用一跨过光滑定滑轮的细绳拉住，在力F作用下，让小圆环由位置A(AO在同一水平面上)缓慢运动到B点，已知此时细绳BO段长为l，与轻杆的夹角为θ，重力加速度为g，则此过程中力F所做的功为()A．－mglcosθ B．－Fl(1－sinθ)C．－Flcos2θ D．无法确定答案A解析根据动能定理得mglcosθ＋WF＝0，可得，力F所做的功WF＝－mglcosθ，故A正确。6．如图所示，当汽车以12m/s的速度通过拱形桥顶端时，对桥顶的压力为车重的eq\f(3,4)。如果要使汽车在桥面行驶至桥顶时，对桥面的压力恰好为零，重力加速度g＝10m/s2，则汽车通过桥顶的速度为()A．3m/sB．10m/sC．12m/sD．24m/s答案D解析设拱形桥的半径为R，则根据牛顿第二定律得：mg－N＝meq\f(v2,R)，其中N＝eq\f(3,4)mg，当车对桥顶压力恰好为零时，有：mg＝meq\f(v′2,R)，联立并代入数据解得：v′＝24m/s，故D正确，A、B、C错误。7．如图所示，“跳一跳”游戏需要操作者控制棋子离开平台时的速度，使其能跳到旁边等高平台上。棋子在某次跳跃过程中的轨迹为抛物线，经最高点时速度为v0，此时离平台的高度为h。棋子质量为m，空气阻力不计，重力加速度为g。则此跳跃过程()A．所用时间t＝eq\r(\f(2h,g))B．水平位移大小x＝2v0eq\r(\f(2h,g))C．初速度的竖直分量大小为2eq\r(gh)D．初速度大小为eq\r(v\o\al(2,0)＋gh)答案B解析由题可知，棋子做斜抛运动，竖直方向：h＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,1)，解得t1＝eq\r(\f(2h,g))，由斜抛运动的对称性可知全过程所用时间为t＝2t1＝2eq\r(\f(2h,g))，故A错误；水平位移x＝v0t＝2v0eq\r(\f(2h,g))，故B正确；初速度的竖直分量大小为vy＝gt1＝eq\r(2gh)，故C错误；由速度的矢量合成得：初速度大小为v＝eq\r(v\o\al(2,0)＋v\o\al(2,y))＝eq\r(v\o\al(2,0)＋2gh)，故D错误。8．如图所示，物块P、Q的质量均为m，物块P用细绳吊在天花板上，物块Q用轻弹簧吊在物块P下面，用竖直向上的推力推物块Q，使轻绳的拉力刚好为零，保持两物块静止不动。现撤去推力F，则在物块Q由静止向下运动到速度最大的过程中，(轻绳不会被拉断)()A．物块Q的机械能一直增加B．初末两状态，物块Q的机械能相等C．物块Q的机械能不断减小，转化成了弹簧的弹性势能D．Q重力势能的减少量大于Q动能的增加量答案B解析用竖直向上的推力推物块Q，使轻绳的拉力刚好为零，此时弹簧弹力为mg且压缩；在物块Q速度最大时合力为零，此时弹簧弹力为mg且拉伸；所以两个状态弹簧弹性势能大小相同。对Q，全程弹力做功为零，初末两状态，物块Q的机械能相等，故A、C、D错误，B正确。9．一质量为m＝50kg的滑雪运动员由某一高度无初速沿直线下滑，经测量可知出发点距离底端的高度差为h＝30m，斜坡的倾角大小为θ＝30°，该运动员在下滑的过程中所受的摩擦力大小为Ff＝200N，重力加速度为g＝10m/s2。则()A．合力对运动员所做的功为3000JB．摩擦力对运动员所做的功为12000JC．重力对运动员所做的功为15000JD．支持力对运动员所做的功为15000eq\r(3)J答案AC解析由于滑雪运动员的高度下降了30m，则重力对滑雪运动员所做的功为WG＝mgh＝50×10×30J＝15000J，则C正确；摩擦力对运动员所做的功为Wf＝－Ff·eq\f(h,sin30°)＝－200×eq\f(30,\f(1,2))J＝－12000J，B错误；由于支持力的方向与运动员的运动方向始终垂直，则支持力对运动员所做的功为0，D错误；合力对运动员所做的功为W＝WG＋Wf＝15000J－12000J＝3000J，A正确。10．长l的轻杆一端固定着一个小球A，另一端可绕光滑水平轴O在竖直面内做圆周运动，如图所示，下面叙述符合实际的是()A．小球在最高点的速度至少为eq\r(gl)B．小球在最高点的速度大于eq\r(gl)时，受到杆的拉力作用C．当球在直径ab下方时，一定受到杆的拉力D．当球在直径ab上方时，一定受到杆的支持力答案BC解析杆对小球的弹力可以表现为支持力，也可以表现为拉力，故小球在最高点的速度可以为零，A错误；在最高点，当球只受重力时，根据牛顿第二定律有：mg＝meq\f(v2,l)，解得：v＝eq\r(gl)，则当v＝eq\r(gl)时，杆对小球的作用力为零，当v＞eq\r(gl)时，杆对小球的作用力表现为拉力，当v＜eq\r(gl)时，杆对小球的作用力表现为支持力，故B正确，D错误；当小球在直径ab下方时，小球有向心加速度，向心力指向圆心斜向上，而重力向下，故一定受到杆的拉力，C正确。11．质量为m的汽车在平直路面上匀加速启动，启动过程的速度变化规律如图所示，其中OA为过原点的一条直线，整个运动过程中汽车所受阻力恒为Ff，则()A．0～t1时间内，汽车的牵引力等于meq\f(v1,t1)B．t1～t2时间内，汽车的功率等于Ffv2C．t1～t2时间内汽车的功率等于t2以后汽车的功率D．t1～t2时间内，汽车的平均速度等于eq\f(v1＋v2,2)答案BC解析0～t1时间内，汽车做匀加速直线运动，加速度a＝eq\f(v1,t1)，根据牛顿第二定律得，F－Ff＝ma，解得牵引力F＝Ff＋meq\f(v1,t1)，故A错误；从t1时刻起汽车的功率保持不变，可知汽车在t1～t2时间内的功率等于t2以后的功率，t2以后汽车做匀速直线运动，牵引力与阻力相等，根据P＝Fv，可得汽车的功率P＝Ffv2，故B、C正确；t1～t2时间内，汽车做变加速直线运动，平均速度不等于eq\f(v1＋v2,2)，故D错误。12．如图所示，发射同步卫星的一般程序是：先让卫星进入一个近地的圆轨道，然后在P点变轨，进入椭圆转移轨道(该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P点，远地点为同步圆轨道上的Q点)，到达远地点Q时再次变轨，进入同步轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在椭圆轨移轨道的近地点P点的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3，在同步轨道上的速率为v4，三个轨道上运动的周期分别为T1、T2、T3，则下列说法正确的是()A．题述过程中，在P点变轨时需要加速，Q点变轨时要减速B．题述过程中，在P点变轨时需要减速，Q点变轨时要加速C．T1<T2<T3D．v2>v1>v4>v3答案CD解析题述过程中，在P点变轨做离心运动，需要加速，故v1<v2，在Q点变轨时也要加速，故v3<v4，卫星在圆轨道上运动时，由万有引力提供向心力，Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，故有v＝eq\r(\f(GM,r))，故v4<v1，综上可知，v2>v1>v4>v3，故A、B错误，D正确；由开普勒第三定律可知，T1<T2<T3，故C正确。第Ⅱ卷(非选择题，共52分)二、实验题(本题共2小题，共12分)13．(6分)在做“探究平抛物体的运动特点”的实验时：(1)为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线________。(2)某同学通过实验得到的轨迹如图甲所示，判断O点是否是抛出点：________(填“是”或“否”)。(3)该同学在轨迹上选取间距较大的几个点，测出其坐标，并在直角坐标系内绘出了y­x2图像，如图乙所示，则此平抛物体的初速度v0＝________m/s。(取g＝10m/s2)答案(1)水平(2)是(3)0.5解析(1)为使小球水平抛出，应使斜槽末端的切线水平。(2)由轨迹可知，在相等的时间间隔内(取水平位移相等)，竖直方向的位移之比为1∶3∶5∶…，表明竖直方向自O点做自由落体运动，故O点是抛出点。(3)由y＝eq\f(1,2)gt2，x＝v0t得，y＝eq\f(g,2v\o\al(2,0))x2，则y­x2图像的斜率为eq\f(g,2v\o\al(2,0))＝eq\f(0.8,0.04)m－1＝20m－1，故初速度v0＝0.5m/s。14．(6分)某兴趣小组用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。P、Q为一块倾斜放置的玻璃板的两端，在斜面底端Q处固定有一个光电门，光电门与数字计时器相连(图中未画出，记录小车通过时的遮光时间t)。实验时将一小车(其上固定有宽度为d的遮光条)从高度为h处由静止释放，重力加速度为g。(1)用20分度游标卡尺测得物体上的遮光条宽度d如乙图所示，则d＝________mm；若某次数字计时器记录的遮光时间为t＝0.005s，则小车的速度v＝________m/s。(2)该小组验证机械能守恒定律的原理表达式为________(用题干所给的字母符号表示)。答案(1)2.250.45(2)eq\f(d2,2t2)＝gh解析(1)由图乙知游标尺上第5条刻度线与主尺一刻度线对齐，则读数为：d＝2mm＋5×0.05mm＝2.25mm；小车在过光电门时的速度可用平均速度替代，小车的速度v＝eq\f(d,t)＝eq\f(2.25×10－3,0.005)m/s＝0.45m/s。(2)小车的速度v＝eq\f(d,t)系统重力势能减少量为ΔEp＝mgh动能增加量为ΔEk＝eq\f(1,2)meq\f(d2,t2)验证机械能守恒定律的原理表达式为ΔEp＝ΔEk，即eq\f(d2,2t2)＝gh。三、计算题(本题共4小题，共40分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)15．(10分)某同学为探月宇航员设计了如下实验：在月球表面高h处以初速度v0水平抛出一个物体，然后测得该物体的水平位移为x。通过查阅资料知道月球的半径为R，引力常量为G，若物体只受月球引力的作用，求：(1)月球表面的重力加速度g月；(2)月球的质量M；(3)环绕月球表面飞行的宇宙飞船的速度v。答案(1)eq\f(2hv\o\al(2,0),x2)(2)eq\f(2hR2v\o\al(2,0),Gx2)(3)eq\f(v0\r(2hR),x)解析(1)物体在月球表面做平抛运动，则水平方向上有x＝v0t，竖直方向上有h＝eq\f(1,2)g月t2，联立解得g月＝eq\f(2hv\o\al(2,0),x2)。(2)对月球表面质量为m的物体，根据万有引力等于重力有Geq\f(Mm,R2)＝mg月，解得M＝eq\f(2hR2v\o\al(2,0),Gx2)。(3)对环绕月球表面飞行的宇宙飞船，根据万有引力等于重力有m′g月＝m′eq\f(v2,R)，解得v＝eq\f(v0\r(2hR),x)。16．(10分)某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机，将减速时的部分动能转化为电能并储存在蓄电池中，以达到节能的目的。某次测试中，汽车以额定功率匀速行驶700m后关闭发动机，测出了汽车动能Ek与位移x的关系图像如图所示，其中①是关闭储能装置时的关系图线，②是开启储能装置时的关系图线。已知汽车的质量为1000kg，设汽车运动过程中所受地面阻力恒定，空气阻力不计。求：(1)汽车所受地面阻力f；(2)汽车的额定功率P；(3)汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能E。答案(1)2×103N(2)8×104W(3)5×105J解析(1)关闭发动机且关闭储能装置后，汽车在地面阻力f的作用下减速至静止，由动能定理有－fx＝0－Ek解得f＝2×103N。(2)汽车匀速运动时的动能为Ek＝eq\f(1,2)mv2解得v＝40m/s汽车匀速运动时的牵引力大小等于阻力，故汽车的额定功率为P＝Fv＝fv＝2×103×40W＝8×104W。(3)由功能关系，汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为E＝Ek－fx′＝8×105J－2×103×150J＝5×105J。17．(10分)如图所示，有一可绕竖直中心轴转动的水平圆盘，上面放置劲度系数为k＝46N/m的弹簧，弹簧的一端固定于轴O上，另一端连接质量为m＝1kg的小物块A，物块与盘间的动摩擦因数为μ＝0.2，开始时弹簧未发生形变，长度为l0＝0.5m，若最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度g＝10m/s2，物块A始终与圆盘一起转动。则：(1)圆盘的角速度为多大时，物块A开始滑动？(2)当角速度缓慢地增加到4rad/s时，弹簧的伸长量是多少？(弹簧伸长在弹性限度内且物块未脱离圆盘)(3)在角速度从零缓慢地增加到4rad/s过程中，物块与盘间摩擦力大小为f，试通过计算在坐标系中作出f­ω2图像。答案(1)2rad/s(2)0.2m(3)图见解析解析(1)设圆盘的角速度为ω0时，物块A开始滑动，则μmg＝mωeq\o\al(2,0)l0解得ω0＝eq\r(\f(μg,l0))＝2rad/s。(2)设此时弹簧的伸长量为Δx，则μmg＋kΔx＝m