2024-2025学年新教材高中物理综合质量标准检测B含解析新人教版必修第二册

PAGEPAGE10综合学业质量标准检测(B)本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．两个质量均为M的星体，其连线的垂直平分线为AB。O为两星体连线的中点，如图，一个质量为M的物体从O沿OA方向运动，则它受到的万有引力大小变更状况是(D)A．始终增大 B．始终减小C．先减小，后增大 D．先增大，后减小解析：利用极限法，物体在O点时引力为零，无穷远引力也接近零，在OA之间引力合力不为零，所以它受到的万有引力大小变更状况是：先增大，后减小。2．(2024·安徽高一月考)如图所示，长为L的轻质细杆两端各固定一个小球P和Q，两球质量相等，在离P球eq\f(L,3)处有一光滑固定转轴O，当两球起先绕O转动，则P、Q两球(D)A．角速度大小之比为2∶1 B．线速度大小之比为2∶1C．向心力大小之比为2∶1 D．向心加速度大小之比为1∶2解析：两球共轴转动，其周期相同，依据公式有ω＝eq\f(2π,T)，故角速度大小之比为1∶1，故A错误；依据圆周运动中线速度与角速度关系式，有v＝ωr，rP∶rQ＝1∶2，则两球线速度大小之比为1∶2，故B错误；依据向心力表达式，有Fn＝mω2r，向心力大小之比为1∶2，故C错误；依据牛顿其次定律，有an＝eq\f(Fn,m)＝ω2r，向心加速度大小之比为1∶2，故D正确。3．(2024·河北卷，6)一半径为R的圆柱体水平固定，横截面如图所示，长度为πR、不行伸长的轻细绳，一端固定在圆柱体最高点P处，另一端系一个小球，小球位于P点右侧同一水平高度的Q点时，绳刚好拉直，将小球从Q点由静止释放，当与圆柱体未接触部分的细绳竖直时，小球的速度大小为(重力加速度为g，不计空气阻力)(A)A．eq\r(2＋πgR) B．eq\r(2πgR)C．eq\r(21＋πgR) D．2eq\r(gR)解析：小球下落的高度为h＝πR－eq\f(π,2)R＋R＝eq\f(π＋2,2)R小球下落过程中，依据动能定理有mgh＝eq\f(1,2)mv2综上有v＝eq\r(2＋πgR)，故选A。4．中国的面食文化博大精深，种类繁多，其中“山西刀削面”堪称天下一绝，传统的操作手法是一手托面一手拿刀，干脆将面削到开水锅里。如图所示，小面圈刚被削离时距开水锅的高度为h，与锅沿的水平距离为L，锅的半径也为L，将削出的小面圈的运动视为平抛运动，且小面圈都落入锅中，重力加速度为g，则下列关于全部小面圈在空中运动的描述错误的是(C)A．运动的时间都相同B．速度的变更量都相同C．落入锅中时，最大速度是最小速度的3倍D．若初速度为v0，则Leq\r(\f(g,2h))<v0<3Leq\r(\f(g,2h))解析：依据h＝eq\f(1,2)gt2，可得运动的时间t＝eq\r(\f(2h,g))，全部小面圈在空中运动的时间都相同，故选项A正确，不符合题意；依据Δv＝gΔt，可得全部小面圈的速度的变更量都相同，故选项B正确，不符合题意；因为水平位移的范围为L<x<L＋2R＝3L，则水平最小初速度为vmin＝eq\f(L,t)＝Leq\r(\f(g,2h))，水平最大初速度为vmax＝eq\f(3L,t)＝3Leq\r(\f(g,2h))，则水平初速度的范围为Leq\r(\f(g,2h))<v0<3Leq\r(\f(g,2h))，落入锅中时，最大速度vm＝eq\r(v\o\al(2,max)＋2gh)＝eq\r(\f(9L2g,2h)＋2gh)，最小速度为v′m＝eq\r(v\o\al(2,min)＋2gh)＝eq\r(\f(L2g,2h)＋2gh)，故选项D正确，不符合题意，C错误，符合题意。5．(2024·全国乙卷，18)科学家对银河系中心旁边的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1000AU(太阳到地球的距离为1AU)的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项探讨工作获得了2024年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可以推想出该黑洞质量约为(B)A．4×104MC．4×108M解析：可以近似把S2看成匀速圆周运动，由图可知，S2绕黑洞的周期T＝16年，地球的公转周期T0＝1年，S2绕黑洞做圆周运动的半径r与地球绕太阳做圆周运动的半径R关系是r＝1000R。地球绕太阳的向心力由太阳对地球的引力供应，由向心力公式可知Geq\f(Mm,R2)＝mRω2＝mReq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T0)))2解得太阳的质量为M＝eq\f(4π2R3,GT\o\al(2,0))同理S2绕黑洞的向心力由黑洞对它的万有引力供应，由向心力公式可知Geq\f(Mxm′,r2)＝m′rω2＝m′req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2解得黑洞的质量为Mx＝eq\f(4π2r3,GT2)综上可得Mx＝3.90×1066．(2024·吴江汾湖高级中学高一月考)起重机的钢索将重物由地面沿竖直方向吊到空中某个高度，其速度—时间图像如图甲所示，则钢索对重物的拉力的功率随时间变更的图像可能是图中的(D)解析：在0～t1内，重物匀加速上升，受力分析有F－mg＝ma，所以拉力的功率为P＝Fv＝(mg＋ma)at，在t1～t2内，重物匀速上升，受力分析有F－mg＝0，所以拉力的功率为P＝Fv＝mg·at1，在t2～t3内，重物匀减速上升，受力分析有mg－F＝ma′，所以拉力的功率为P＝Fv＝(mg－ma′)·[at1－a′(t－t2)]。故选D。7．关于机械能守恒，下列说法中正确的是(AD)A．系统内只有重力或弹力做功时，系统的机械能肯定守恒B．物体所受合外力不为0，其机械能肯定不守恒C．物体所受合外力做功不为0，其机械能肯定不守恒D．物体沿竖直方向向下做加速度为5m/s2的匀加速运动，其机械能削减解析：系统内只有重力或弹力做功时，系统的机械能守恒，A正确；物体仅受重力作用，只有重力做功时，物体的机械能守恒，故B、C错误；物体沿竖直方向向下做加速度为5m/s2的匀加速运动时，物体肯定受到一个与运动方向相反的力作用，此力对物体做负功，物体的机械能削减，故D正确。8．(2024·湖北鄂州市高一期末)申雪、赵宏博是我国闻名的花样滑冰运动员，先后夺得了多次世界冠军，为我国的冰雪运动争得了很多的荣誉。如图所示是花样滑冰双人滑中的一个经典动作——双人直立旋转，两人单足直膝站立，围绕同一中心旋转。在不考虑阻力的状况下，两名运动员的运动可以分别看作匀速圆周运动，关于他们的向心力与向心加速度，下列说法正确的是(CD)A．向心力的方向保持不变，始终指向圆心B．向心加速度保持不变C．向心加速度的方向始终与线速度的方向垂直D．对于其中随意一人来说，所受的合力供应向心力，合力的方向始终指向圆心解析：向心力的方向时刻指向圆心，方向时刻变更，故A错误；匀速圆周运动的向心加速度时刻指向圆心，沿半径方向，与线速度方向垂直，方向时刻变更，故B错误，C正确；依据匀速圆周运动的定义可知，当合力供应向心力时，物体将做匀速圆周运动，合力方向始终指向圆心。故D正确。9．(2024·湖南长沙市长郡中学高一期末)如图所示，轻质不行伸长的细绳绕过光滑定滑轮C与质量为m的物体A连接，A放在倾角为θ的光滑固定的斜面上，绳的另一端和套在固定竖直杆上的物体B连接。现BC连线恰沿水平方向，从当前位置起先B以速度v0匀速下滑。设绳子的张力为FT，在此后的运动过程中，下列说法正确的是(AD)A．物体A做加速运动 B．物体A做匀速运动C．FT可能小于mgsinθ D．FT肯定大于mgsinθ解析：由题意可知，将B的实际运动分解成两个分运动，如图所示依据平行四边形定则，有v绳＝v0sinα因为B以速度v0匀速下滑，α增大，所以绳子速度在增大，则A处于加速运动，依据受力分析，结合牛顿其次定律，有FT>mgsinθ，故选AD。10．(2024·湖北省高考适应性考试模拟题)嫦娥五号取壤返回地球，完成了中国航天史上的一次壮举。如图所示为嫦娥五号着陆地球前部分轨道的简化示意图，其中Ⅰ是月地转移轨道，在P点由轨道Ⅰ变为绕地椭圆轨道Ⅱ，在近地点Q再变为绕地椭圆轨道Ⅲ。下列说法正确的是(BC)A．在轨道Ⅱ运行时，嫦娥五号在Q点的机械能比在P点的机械能大B．嫦娥五号在轨道Ⅱ上运行的周期比在轨道Ⅲ上运行的周期长C．嫦娥五号分别沿轨道Ⅱ和轨道Ⅲ运行时，经过Q点的向心加速度大小相等D．嫦娥五号分别沿轨道Ⅱ和轨道Ⅲ运行时，经过Q点的速度大小相等解析：在轨道Ⅱ运行时，只有万有引力做功，机械能守恒，A错误；依据开普勒第三定律可知，半长轴越长，周期越长。轨道Ⅱ对应的半长轴长，所以嫦娥五号在轨道Ⅱ上运行的周期比在轨道Ⅲ上运行的周期长，B正确；嫦娥五号分别沿轨道Ⅱ和轨道Ⅲ运行时，向心加速度都是由万有引力供应。所以经过Q点的向心加速度大小相等，C正确；嫦娥五号由轨道Ⅱ变向轨道Ⅲ运行时，须要减速才能实现，所以由轨道Ⅱ变向轨道Ⅲ，经Q点的速度要减小，D错误。第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(2小题，共14分。把答案干脆填在横线上)11．(6分)(2024·吉林松原市高一月考)如图所示为某课题小组设计的探究圆周运动向心力的试验装置。有机玻璃支架上固定一个直流电动机，电动机转轴上固定一个半径为r的塑料圆盘，圆盘中心正下方用细线连接一个重锤，圆盘边缘连接细绳，细绳另一端连接一个小球。试验操作如下：①利用天平测量小球的质量m，记录当地的重力加速度g的大小；②闭合电源开关，让小球做如图所示的匀速圆周运动，调整激光笔2的高度和激光笔1的位置，使激光笔1射出的激光束竖直、激光笔2射出的激光束水平，并让激光都恰好照耀到小球的中心，水平激光束与竖直细线的交点为O；③当小球第一次到达A点看到反射光时起先计时，并记录为1次，最终记录小球n次到达A点的时间t；④切断电源，待小球停止转动，设法用刻度尺测量点O到竖直激光束的距离R和点O到塑料圆盘的距离h；⑤变更质量、转速、绳长或半径等物理量，重启电源，如上所述反复多次试验，并记录相关数据。全部结束后，整理器材。请回答下列问题：(1)下列说法正确的是__BD__A．小球运动的周期为eq\f(t,n)B．小球运动的线速度大小为eq\f(2πn－1R,t)C．小球运动的向心力大小为eq\f(mgR,h)D．若电动机转速增加，激光笔1、2应分别左移、上升(2)该小组换用较长的细绳连接同一个小球做其次次试验，调整转动的角速度，但使小球转动的半径R保持不变。其次次试验跟第一次试验相比，角速度__变小__，小球做圆周运动所受的向心力__变小__(均选填“变大”、“变小”或“不变”)。解析：(1)从球第1次到第n次通过A位置，转动圈数为n－1，时间为t，故周期为T＝eq\f(t,n－1)，故A错误；小球的线速度大小v＝eq\f(2πR,T)＝eq\f(2πn－1R,t)，故B正确；小球受重力和拉力，合力供应向心力，设线与竖直方向的夹角为α，则Tcosα＝mg，Tsinα＝Fn，故Fn＝mgeq\f(R－r,h)，故C错误；若电动机的转速增加，则转动半径增加，故激光笔1、2应分别左移、上移，故D正确。(2)换用较长的细绳连接同一个小球做其次次试验，调整转动的角速度，但使小球转动的半径R保持不变，设细绳与竖直方向的夹角为θ，用较长的细绳连接时θ角变小，对小球受力分析得Fn＝mgtanθ，Fn＝mRω2，联立可解得θ角变小时，向心力变小，角速度变小。12．(8分)(2024·广东省高考适应性考试模拟题)为了验证小球在竖直平面内摇摆过程的机械能是否守恒，利用如图(a)装置，不行伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m，球心到悬挂点的距离为L，小球释放的位置到最低点的高度差为h，试验记录轻绳拉力大小随时间的变更如图(b)，其中Fm是试验中测得的最大拉力值，重力加速度为g，请回答以下问题：(1)小球第一次运动至最低点的过程，重力势能的削减量ΔEp＝__mgh__，动能的增加量ΔEk＝__eq\f(Fm－mgL,2)__。(均用题中所给字母表示)(2)视察图(b)中拉力峰值随时间变更规律，试分析造成这一结果的主要缘由：__空气阻力做负功，机械能有损失__。(3)为减小试验误差，试验时应选用密度__较大__(选填“较大”或“较小”)的小球。解析：(1)小球第一次摇摆至最低点的过程，重心下降了h，则重力势能的削减量为ΔEP＝mgh；小球第一次摇摆至最低点，初速度为零，最低点速度为vm，由牛顿其次定律有Fm－mg＝meq\f(v\o\al(2,m),L)，而动能的增加量为ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)－0，联立解得ΔEk＝eq\f(Fm－mgL,2)；(2)依据F－t图像可知小球做周期性的摇摆每次经过最低点时拉力最大，而最大拉力渐渐变小，说明经过最低点的最大速度渐渐变小，则主要缘由空气阻力做负功，导致机械能有损失；(3)为了减小因空气阻力带来的误差，应选择密度大体积小的球进行试验。三、论述、计算题(共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最终答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位)13．(10分)2020年7月23日，天问一号火星探测器在中国文昌航天放射场放射升空，依据设计思路，天问一号在火星表面着陆前的最终两个运动阶段分别为动力减速阶段和着陆缓冲阶段。在动力减速阶段，探测器发动机打开，经80s速度由95m/s减至3.6m/s。将天问一号在动力减速阶段的运动看作竖直方向的匀变速直线运动，已知天问一号的质量约为5t，火星半径约为地球半径的二分之一，火星质量约为地球质量的非常之一，地球表面的重力加速度g＝10m/s2。求：(1)火星表面的重力加速度g火的大小；(2)动力减速阶段发动机供应的力的大小(结果保留两位有效数字)。答案：(1)4.0m/s2(2)2.6×104N解析：(1)在地球表面mg＝Geq\f(M地m,r\o\al(2,地))在火星表面mg火＝Geq\f(M火m,r\o\al(2,火))代入数据联立解得g火＝4.0m/s2。(2)天问一号在动力减速阶段v＝v0－at，F－m′g火＝m′a得在动力减速阶段发动机供应的力的大小F＝2.6×104N。14．(10分)(2024·全国乙卷，24)一篮球质量为m＝0.60kg，一运动员使其从距地面高度为h1＝1.8m处由静止自由落下，反弹高度为h2＝1.2m。若使篮球从距地面h3＝1.5m的高度由静止下落，并在起先下落的同时向下拍球、球落地后反弹的高度也为1.5m。假设运动员拍球时对球的作用力为恒力，作用时间为t＝0．20s；该篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变。重力加速度大小取g＝10m/s2，不计空气阻力。求：(1)运动员拍球过程中对篮球所做的功；(2)运动员拍球时对篮球的作用力的大小。解析：(1)第一次篮球下落的过程中由动能定理可得E1＝mgh1篮球反弹后向上运动的过程由动能定理可得0－E2＝－mgh2其次次从1.5m的高度静止下落，同时向下拍球，在篮球反弹上升的过程中，由动能定理可得0－E4＝－mgh4其次次从1.5m的高度静止下落，同时向下拍球，篮球下落过程中，由动能定理可得W＋mgh3＝E3因篮球每次和地面撞击的前后动能的比值不变，则有比例关系eq\f(E2,E1)＝eq\f(E4,E3)代入数据可得W＝4.5J(2)因作用力是恒力，在恒力作用下篮球向下做匀加速直线运动，因此由牛顿其次定律可得F＋mg＝ma在拍球时间内运动的位移为x＝eq\f(1,2)at2做的功为W＝Fx，联立可得F＝9N(F＝－15N舍去)15．(12分)如图甲所示，在水平路段AB上有一质量为2×103kg的汽车(可视为质点)，正以10m/s的速度向右匀速运动，汽车前方的水平路段BC较粗糙，汽车通过整个ABC路段的v－t图像如图乙所示(在(1)汽车在AB路段上运动时所受阻力f1的大小；(2)汽车刚好开过B点时加速度a的大小；(3)BC路段的长度。答案：(1)2000N(2)1m/s2(3)68.