期末测评卷2021-2022学年物理必修第二册鲁科版2019（Word含解析）

期末测评

(满分:100分;时间:90分钟)

一、选择题(共9小题,每小题5分,共45分,在每小题给出的四个选项中,第1—5小题只有一个选项符合题目要求,第6—9小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选不全的得3分,有选错或不答的得0分)

1.(2021福建福州高一下检测)关于功和功率的概念,下列说法正确的是 (　　)

A.功有正、负之分,说明功有方向

B.由P=Fv可知,功率一定时,牵引力与速度成反比

C.由P=可知,机器做功越多,其功率就越大

D.由P=可知,只要知道时间t内机器做的功,可以求这段时间内任意时刻机器做功的功率

2.(2020山东平邑、沂水高一下期中联考)如图所示,某人在对面的山坡上水平抛出两个质量不等的小石块,分别落在A、B两处。不计空气阻力,则落到A处的石块              (　　)

A.初速度大,运动时间短　　　

B.初速度大,运动时间长

C.初速度小,运动时间短　　　

D.初速度小,运动时间长

3.(2021福建福州八县市协作校高一下期中)下列说法正确的是(忽略空气阻力)              (　　)

A.沿固定的光滑斜面加速下滑的物块机械能不守恒

B.在光滑水平面上,小球以一定初速度压缩固定在墙上的弹簧,该过程中小球的机械能守恒

C.物体处于平衡状态时,机械能一定守恒

D.被起重机拉着匀速向上吊起的集装箱机械能一定不守恒

4.(2021山东烟台第二中学高一下月考)1975年11月26日,我国第一颗返回式卫星在酒泉卫星发射中心成功发射,11月29日,完成预定任务后,成功返回,标志着中国成为世界上第三个掌握返回式卫星技术的国家。如图所示,卫星沿圆轨道绕地球运动,轨道半径r=3R,其中R为地球的半径。由于制动装置的短时间作用,卫星的速度减慢,使它开始沿着与地球表面相切的椭圆轨道运动。若地球表面的重力加速度为g,则卫星制动后回落到地球表面的时间为              (　　)

A.2π　　　B.4π

C.3π　　　D.2π

5.(2020河北沧州盐山中学高一下开学考试)如图所示为质点做匀变速曲线运动轨迹的示意图,且质点运动到D点(D点是曲线的拐点)时速度方向与加速度方向恰好互相垂直,则质点从A点运动到E点的过程中,下列说法中正确的是              (　　)

A.质点经过C点的速率比D点的大

B.质点经过A点时的加速度方向与速度方向的夹角小于90°

C.质点经过D点时的加速度比B点的大

D.质点从B到E的过程中加速度方向与速度方向的夹角先增大后减小

6.(2020四川成都七中高一期末)乘坐游乐园的过山车时,质量为m的人随车在竖直平面内沿圆周轨道运动(如图),下列说法正确的是              (　　)

A.车在最高点时人处于倒坐状态,全靠保险带拉住,若没有保险带,人一定会掉下去

B.人在最高点时对座位仍可能产生压力,但压力一定小于mg

C.人在最低点时处于超重状态

D.人在最低点时对座位的压力大于mg

7.(2020江苏如皋中学高一下月考)如图,海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,P为近日点,Q为远日点,M、N为轨道短轴的两个端点,运行的周期为T0。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用,则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中              (　　)

A.从P到M所用的时间等于T0/4

B.从Q到N阶段,机械能逐渐变大

C.从P到Q阶段,速率逐渐变小

D.从M到N阶段,万有引力对它先做负功后做正功

8.(2021福建福州四中高一质量检测)如图所示,木块放在光滑的水平面上,一颗子弹水平射入木块中,子弹受到的平均作用力为f,射入深度为d,此过程中木块移动了s,则              (　　)

A.子弹损失的动能为fs

B.木块增加的动能为fs

C.子弹动能的减少量等于木块动能的增加量

D.子弹、木块组成的系统总机械能的损失为fd

9.(2020四川泸县一中高一下期中)图甲为0.1 kg的小球从最低点A冲入竖直放置在水平地面上、半径为0.4 m的半圆轨道,已知小球恰能到达最高点C,轨道粗糙程度处处相同,空气阻力不计。小球速度的平方与其高度的关系图像,如图乙所示。g取10 m/s2,B为AC轨道中点。下列说法正确的是              (　　)

A.图乙中x=4

B.小球从B到C损失了0.125 J的机械能

C.小球从A到C合力做的功为-1.05 J

D.小球从C抛出后,落地点到A的距离为0.8 m

二、非选择题(本题共5小题,共55分)

10.(2020江西南昌十中高一下摸底)(12分)利用如图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。

甲

(1)为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的　　　　。 

A.动能变化量与势能变化量

B.速度变化量与势能变化量

C.速度变化量与高度变化量

(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是　　　　。 

A.交流电源　　B.刻度尺　　C.天平(含砝码)

(3)实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。

已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量ΔEp=　　　　,动能变化量ΔEk=　　　　。 

乙

(4)大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是　　　　。 

A.利用公式v=gt计算重物速度

B.利用公式v=计算重物速度

C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响

D.没有采用多次实验取平均值的方法

(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒,在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v2-h图像,并做如下判断:若图线是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒,请你分析论证该同学的判断是否正确。

11.(2020重庆外国语学校高一下月考)(10分)如图所示,有一可绕竖直中心轴转动的水平地2圆盘,上面放置劲度系数为k=46 N/m的弹簧,弹簧的一端固定于轴O上,另一端连接质量为m=1 kg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=0.5 m,若最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,重力加速度g=10 m/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4 rad/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4 rad/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f-ω2图像。

12.(2021福建福州八县市协作校高一下期中)(10分)景区观光列车是人们欣赏景区美丽景色的绝佳工具。一质量为5×105 kg的观光列车以额定功率启动,在水平直轨道上行驶时阻力f是车重的0.01,当速度为10 m/s时,列车的加速度大小为0.02 m/s2(g=10 m/s2),求:

(1)该列车的额定功率P;

(2)该列车行驶的最大速度vm;

(3)列车从静止开始经过时间100 s,速度达到最大值,求该过程行驶的距离s。

13.(2021河南郑州实验中学高一下期中)(10分)水平桌面上水平固定放置一光滑的半圆形挡板BDC,其半径为0.6 m。一质量为0.2 kg的小物块受水平拉力F作用从A点由静止开始向B点做直线运动,当进入半圆形挡板BDC瞬间,撤去拉力F,小物块沿挡板继续运动,并从C点离开,如图所示(此图为俯视图)。已知BC右侧桌面光滑,左侧桌面与小物块间的动摩擦因数为0.2,A、B间距离为1.5 m,水平拉力恒为1.0 N,g=10 m/s2。求:

(1)小物块运动到B点时的速度大小;

(2)小物块运动到D点时对挡板的压力大小;

(3)小物块离开C点后2 s发生的位移。

14.(2021湖北荆、荆、襄、宜四地七校联盟高一下期中联考)(13分)中国载人登月工程规划在2030年前后实现航天员登月。设想在2029年4月27日,中国宇航员登上月球。月球表面无空气,也就是没有空气阻力。宇航员在月球表面借助智能机器人完成这样一个实验:沿水平方向将一个质量m=0.30 kg的小球以某一初速度从P点水平抛出,恰好从光滑圆弧轨道ABC的A点的切线方向进入圆弧轨道(进入圆弧时无机械能损失)。已知圆弧轨道的半径R=0.40 m,θ=45°,P点与A点的水平距离(D、A间距)d=0.60 m,小球到达A点时的速度vA= m/s。已知引力常量为G,月球的半径R月约为1.8×106 m,不考虑月球的自转。解答下列问题:(计算结果保留两位有效数字)

(1)求月球表面的重力加速度g月;

(2)估算月球的第一宇宙速度v1;

(3)求小球到达圆弧轨道最低点B时对轨道的压力FN。

答案全解全析

一、选择题

1.B　功是标量,没有方向,正负表示动力做功还是阻力做功,故A错误;由P=Fv可知,功率一定时,牵引力与速度成反比,故B正确;功率是反映做功快慢的物理量,力做功越多,功率不一定越大,还要看用了多长时间,故C错误;由功率的定义式求出的是平均功率而不是瞬时功率,故D错误。

2.D　物体做平抛运动的时间t=,因落到A处的石块的高度大,则运动时间长;根据v0=可知,因落到A处的石块的水平位移小,则初速度小,故选D。

3.D　沿固定的光滑斜面加速下滑的物块只有重力做功,则机械能守恒,故A错误;在光滑水平面上,小球以一定初速度压缩固定在墙上的弹簧,弹簧对小球做负功,则小球的机械能减小,故B错误;物体处于平衡状态时,可能有除重力以外的力对物体做功,如物体匀速上升时,则物体机械能不守恒,故C错误;被匀速吊起的集装箱,拉力做正功,机械能增加,故D正确。

4.A　卫星沿圆轨道绕地球运动,轨道半径r=3R时有G=m(3R),在地球表面有G=mg,联立解得T=6π,根据开普勒第三定律得=,解得卫星在椭圆轨道的周期为T'=4π,卫星制动后回落到地球表面的时间为t=T'=2π。

5.A　因为质点做匀变速运动,所以加速度恒定,C项错误。在D点时加速度与速度垂直,故知加速度方向向上,合力方向也向上,所以质点从A到D的过程中,合力方向与速度方向夹角大于90°,合力做负功,动能减小,vC>vD,A项正确,B项错误。从B至E的过程中,加速度方向与速度方向夹角一直减小,D项错误。

6.CD　由圆周运动的临界条件知:当人在最高点且v=时,人对座位和保险带都无作用力;当v>时,人对座位有压力,且当v>时,压力大于mg,故A、B均错误;人在最低点FN-mg=m,FN>mg,故C、D正确。

7.CD　海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,由开普勒第二定律可知,从P→Q速度逐渐减小,故从P到M所用时间小于T0/4,选项A错误,C正确;从Q到N阶段,只受太阳的引力,故机械能守恒,选项B错误;从M到N阶段经过Q点时速度最小,故万有引力对它先做负功后做正功,选项D正确。

8.BD　对子弹运用动能定理得-f(s+d)=ΔEk子弹,故子弹损失的动能为f(s+d),故A错误;对木块运用动能定理得fd=ΔEk木块,则木块获得的动能为fs,故B正确;子弹减少的动能转化为木块增加的动能和系统增加的内能,故子弹动能的减少量大于木块动能的增加量,故C错误;子弹、木块组成的系统损失的机械能转化为系统的内能,损失的机械能为fd,故D正确。

9.ACD　当h=0.8 m时小球在C点,由于小球恰能到达最高点C,故mg=m,所以=gr=10×0.4 m2·s-2=4 m2·s-2,故选项A正确;小球从A到C损失的机械能为0.25 J,从A到B过程中受到的平均摩擦力大于从B到C过程中的,故选项B错误;小球从A到C,由动能定理可知W合=m-m=×0.1×4 J-×0.1×25 J=-1.05 J,故选项C正确;小球离开C点后做平抛运动,故2r=gt2,落地点到A的距离x1=vCt,解得x1=0.8 m,故选项D正确。

二、非选择题

10.答案　(1)A　(2)AB　(3)-mghB　m　(4)C

(5)不正确,理由见解析

解析　(1)重物下落过程中重力势能减少,动能增加,故该实验需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量在误差范围内是否相等,A项正确。

(2)电磁打点计时器使用的是交流电源,故要选A;需要测纸带上两点间的距离,还需要刻度尺,选B;根据mgh=mv2-0,可将等式两边的质量抵消,不需要天平。

(3)重物的重力势能变化量为ΔEp=-mghB,动能的变化量ΔEk=m=m。

(4)重物重力势能的减少量略大于动能的增加量,是因为重物下落过程中存在空气阻力和摩擦阻力的影响,C正确。

(5)该同学的判断依据不正确,在重物下落h的过程中,若阻力f恒定,根据mgh-fh=mv2-0,则v2=2h,可知v2-h图线就是过原点的一条直线。要想通过v2-h图像验证机械能是否守恒,还必须看图线的斜率是否接近2g。

11.答案　(1)2 rad/s　(2)0.2 m　(3)见解析

解析　(1)设盘的角速度为ω0时,物块A开始滑动,则

μmg=ml0

解得ω0==2 rad/s。

(2)设此时弹簧的伸长量为Δx,则

μmg+kΔx=mω2(l0+Δx)

解得Δx=0.2 m。

(3)在角速度从零缓慢地增加到2 rad/s过程中,物块与盘间摩擦力为静摩擦力f=ml0ω2,f∝ω2,f随着角速度平方的增加而增大;当ω>2 rad/s时,物块与盘间摩擦力为滑动摩擦力为定值f=μmg=2 N。f-ω2图像如图所示

12.答案　(1)6×105 W　(2)12 m/s　(3)480 m

解析　(1)列车运动时所受阻力为f=0.01mg=5×104 N

据牛顿第二定律可得F-f=ma

解得F=f+ma=6×104 N

则列车额定功率P=Fv=6×105 W。

(2)当F=f时vm==12 m/s。

(3)对该过程由动能定理可得Pt-fs=m

解得s=480 m

13.答案　(1)3 m/s　(2)3 N　(3)2.25 m

解析　(1)从A到B的过程由动能定理得(F-μmg)L=m

代入数据得v0=3 m/s

(2)小物块从B到C的过程做匀速圆周运动,在D点,由挡板对物块的支持力提供向心力,FN=m=3 N

根据牛顿第三定律可知小物块运动到D点时对挡板的压力大小为3 N。

(3)小物块离开C点后,仅受摩擦力,加速度大小为

a=μg=2 m/s2

可知物块经过1.5 s停止运动,所以在2 s内的位移

x== m=2.25 m

14.答案　(1)1.7 m/s2　(2)1.7×103 m/s　(3)2.3 N,方向竖直向下

解析　(1)小球到A点的速度如图所示,小球做平抛运动的初速度v0等于vA的水平分速度,由图可知

v0=vx=vA cos θ=×cos 45°=1.0 m/s

小球运动至A点时竖直方向的分速度为

vy=vA sin θ=×sin 45°=1.0 m/s

又已知P点与A点的水平距离为d=0.60 m,则有d=v0t

又vy=g月t

解得g月==1.7 m/s2

(2)月球的第一宇宙速度即近月卫星的运行速度v1,对质量为m的近月卫星,由万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律

=

(1)中已经得出月球表面的重力加速度为g月==1.7 m/s2

对月球上质量为m0的物体有=m0g月

联立解得v1==1.7×103 m/s

(3)小球由A到达圆弧最低点B的过程中,由机械能守恒得

m+mg月R(1-cos θ)=m

设轨道对小球的弹力为FN,由圆周运动向心力公式得

FN-mg月=

代入数据得FN=2.3 N

由牛顿第三定律可知,小球对轨道的压力大小FN'=FN=2.3 N

方向竖直向下