高中物理人教版必修2练习：模块检测 word版含解析

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修2全册综合同步测试题，共9页。


模块检测
[时间：90分钟 满分：100分]
一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分)
1．对做平抛运动的物体，若g已知，再给出下列哪组条件，可确定其初速度大小( )
A．物体的水平位移
B．物体下落的高度
C．物体落地时速度的大小
D．物体运动位移的大小和方向
2．一只小船在静水中的速度为3 m/s，它要渡过一条宽为30 m的河，河水流速为5 m/s，则以下说法正确的是( )
A．该船可以沿垂直于河岸方向的航线过河
B．水流的速度越大，船渡河的时间就越长
C．船头正指对岸渡河，渡河时间最短
D．船头方向斜向上游，船渡河的时间才会最短
3．如图1所示，小球A质量为m，固定在长为L的轻细直杆一端，并随杆一起绕杆的另一端O点在竖直平面内做圆周运动，如果小球经过最高位置时速度为 eq \r(\f(3,4)gL)，则此时杆对球的作用力为( )
图1
A．支持力，eq \f(1,4)mgB．支持力，eq \f(3,4)mg
C．拉力，eq \f(1,4)mgD．拉力，eq \f(3,4)mg
4．物体做自由落体运动，Ep表示重力势能，h表示下落的距离，以水平地面为零势能面，下列所示图象中，能正确反映Ep和h之间关系的是( )
5．研究表明：地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时，假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在相比( )
A．距地面的高度不变
B．距地面的高度变大
C．线速度变大
D．向心加速度变大
6．如图2所示，小球从静止开始沿光滑曲面轨道AB滑下，从B端水平飞出，撞击到一个与地面成θ＝37°的斜面上，撞击点为C.已知斜面上端与曲面末端B相连，若AB的高度差为h，BC间的高度差为H，则h与H的比值eq \f(h,H)等于(不计空气阻力，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)( )
图2
A.eq \f(3,4) B.eq \f(9,4) C.eq \f(4,3) D.eq \f(4,9)
二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)
7．如图3所示，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为m的小环，从大环的最高处由静止滑下，滑到大环的最低点的过程中(重力加速度大小为g)( )
图3
A．小环滑到大圆环的最低点时处于失重状态
B．小环滑到大圆环的最低点时处于超重状态
C．此过程中小环的机械能守恒
D．小环滑到大环最低点时，大环对杆的拉力大于(m＋M)g
8．神舟十号飞船于2013年6月11日顺利发射升空，它是中国“神舟”号系列飞船之一，是中国第五艘载人飞船．升空后和目标飞行器天宫一号对接．任务是对“神九”载人交会对接技术的“拾遗补缺”．如图4所示，已知神舟十号飞船的发射初始轨道为近地点距地表200 km、远地点距地表330 km的椭圆轨道，对接轨道是距地表343 km的圆轨道．下列关于神舟十号飞船的说法中正确的是( )
图4
A．发射速度必须大于7.9 km/s
B．在对接轨道上运行速度小于7.9 km/s
C．在初始轨道上的近地点速度大于在远地点的速度
D．在初始轨道上的周期大于在对接轨道上的周期
9．假设质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落，在打开伞之前受恒定阻力作用，下落的加速度为eq \f(4,5)g，在运动员下落h的过程中，下列说法正确的是( )
A．运动员的重力势能减小了eq \f(4,5)mgh
B．运动员克服阻力所做的功为eq \f(4,5)mgh
C．运动员的动能增加了eq \f(4,5)mgh
D．运动员的机械能减少了eq \f(1,5)mgh
10．两颗距离较近的天体，以天体中心连线上的某点为圆心，做匀速圆周运动，这两个天体称为双星系统．以下关于双星的说法正确的是( )
A．它们做圆周运动的角速度与其质量成反比
B．它们做圆周运动的线速度与其质量成反比
C．它们所受向心力与其质量成反比
D．它们做圆周运动的半径与其质量成反比
三、实验题(本题2小题，共12分)
11．(5分)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌面上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码使小车在钩码的牵引下运动，以此定量研究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图5所示．
图5
(1)若要完成该实验，必须的实验器材还有___________________________________；
(2)实验开始前，他先通过调节长木板的倾斜程度来平衡小车所受摩擦力，再调节木板一端定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．实验中将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功．经多次实验发现拉力做的功总是要比小车动能增量大一些，这一情况可能是下列哪些原因造成的__________(填字母代号)．
A．释放小车的位置离打点计时器太近
B．小车的质量比钩码的质量大了许多
C．摩擦阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉
D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力
12．(7分)如图6所示，在“验证机械能守恒定律”的实验中，电火花计时器接在220 V、50 Hz的交流电源上，自由下落的重物质量为1 kg，打下一条理想的纸带如图7所示，取g＝9.8 m/s2，O为下落起始点，A、B、C为纸带上打出的连续点迹，则：
图6
图7
(1)打点计时器打B点时，重物下落的速度vB＝________m/s；从起始点O到打B点的过程中，重物的重力势能减少量ΔEp＝________J，动能的增加量ΔEk＝________J．(结果均保留3位有效数字)
(2)分析ΔEkΔEp的原因是________________________________________________．
三、计算题(共4小题，共40分)
13．(8分)宇航员站在某星球表面，从高h处以初速度v0水平抛出一个小球，小球落到星球表面时，与抛出点的水平距离是x，已知该星球的半径为R，引力常量为G，求：
(1)该星球的质量M；
(2)该星球的第一宇宙速度．
14．(8分)如图8所示，轨道ABC被竖直地固定在水平桌面上，A距水平地面高H＝0.75 m，C距水平地面高h＝0.45 m．一质量m＝0.10 kg的小物块自A点从静止开始下滑，从C点以水平速度飞出后落在地面上的D点．现测得C、D两点的水平距离为x＝0.60 m．不计空气阻力，取g＝10 m/s2.求：
图8
(1)小物块从C点飞出时速度的大小vC；
(2)小物块从A点运动到C点的过程中克服摩擦力做的功Wf.
15．(12分)如图9所示，水平传送带AB的右端与在竖直面内的用内径光滑的钢管弯成的“9”形固定轨道相接，钢管内径很小．传送带的运行速度v0＝4.0 m/s，将质量m＝1 kg的可看做质点的滑块无初速度地放在传送带的A端．已知传送带长度L＝4.0 m，离地高度h＝0.4 m，“9”字全高H＝0.6 m，“9”字上半部分eq \f(3,4)圆弧的半径R＝0.1 m，滑块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度g＝10 m/s2，试求：
图9
(1)滑块从传送带A端运动到B端所需要的时间；
(2)滑块滑到轨道最高点C时对轨道的作用力；
(3)滑块从D点抛出后的水平射程．(结果保留三位有效数字)
16．(12分)如图10所示，AB与CD为两个对称斜面，其上部都足够长，下部分别与一个光滑的圆弧面的两端相切，圆弧圆心角为106°，半径R＝2.0 m．一个质量为2 kg的物体从A点由静止释放后沿斜面向下运动，AB长度为L＝5 m，物体与两斜面的动摩擦因数均为μ＝0.2.(g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6)求：
图10
(1)物体第一次到达弧底时，对E点的作用力；
(2)物体在整个运动过程中系统产生的热量；
(3)物体在整个运动过程中，对弧底E点最小作用力的大小．
答案精析
模块检测
1．D 2.C 3.A 4.B 5.B
6．D [由A到B，由机械能守恒得mgh＝eq \f(1,2)mv2，由B到C小球做平抛运动，则H＝eq \f(1,2)gt2，eq \f(H,tan 37°)＝vt，联立三式解得eq \f(h,H)＝eq \f(4,9)，选项D正确．]
7．BCD
8．ABC [第一宇宙速度是指发射地球卫星所需的最小发射速度，离地越高的卫星所需的发射速度越大，但在轨道上运行速度越小，即第一宇宙速度也是地球卫星最大绕行速度，其值为7.9 km/s，故A、B正确；根据开普勒第二定律，则近地点速度大于在远地点的速度，故C正确；根据开普勒第三定律，在初始轨道上的周期小于在对接轨道上的周期，故D错．]
9．CD 10.BD
11．(1)刻度尺、天平 (2)CD
12．(1)0.775 0.308 0.300
(2)由于纸带和打点计时器之间摩擦有阻力以及重物受到空气阻力
13. (1)eq \f(2hv\\al( 2,0)R2,Gx2) (2)eq \f(v0,x)eq \r(2hR)
解析 (1)设星球表面的重力加速度为g，则由平抛运动规律：
x＝v0t，h＝eq \f(1,2)gt2
再由mg＝Geq \f(Mm,R2)，解得：M＝eq \f(2hv\\al( 2,0)R2,Gx2)
(2)设该星球的近地卫星质量为m0，则 m0g＝m0eq \f(v2,R)
解得v＝eq \f(v0,x)eq \r(2hR)
14．(1)2.0 m/s (2)0.10 J
解析 (1)从C到D，根据平抛运动规律得
竖直方向：h＝eq \f(1,2)gt2
水平方向：x＝vC·t
解得小物块从C点飞出时速度的大小：vC＝2.0 m/s
(2)小物块从A到C，根据动能定理得
mg(H－h)－Wf＝eq \f(1,2)mveq \\al( 2,C)
求得克服摩擦力做功Wf＝0.10 J
15．(1)2 s (2)30 N，方向竖直向上 (3)1.13 m
解析 (1)滑块在传送带上加速运动时，由牛顿第二定律得知
μmg＝ma，得a＝2 m/s2
加速到与传送带速度相同所需时间为t＝eq \f(v0,a)＝2 s
此过程位移x＝eq \f(1,2)at2＝4 m
此时滑块恰好到达B端，所以滑块从A端运动到B端的时间为t＝2 s.
(2)滑块由B运动到C的过程中机械能守恒，则有
mgH＋eq \f(1,2)mveq \\al( 2,C)＝eq \f(1,2)mveq \\al( 2,0)，解得vC＝2 m/s
滑块滑到轨道最高点C时，由牛顿第二定律得FN＋mg＝meq \f(v\\al( 2,C),R)
解得FN＝30 N
根据牛顿第三定律得到，滑块对轨道作用力的大小FN′＝FN＝30 N，方向竖直向上．
(3)滑块从C运动到D的过程中机械能守恒，得：mg·2R＋eq \f(1,2)mveq \\al( 2,C)＝eq \f(1,2)mveq \\al( 2,D)，解得vD＝2eq \r(2) m/s
D点到水平地面的高度HD＝h＋(H－2R)＝0.8 m
由HD＝eq \f(1,2)gt′2得，t′＝eq \r(\f(2HD,g))＝0.4 s
所以水平射程为x′＝vDt′≈1.13 m
16．(1)104 N (2)80 J (3)36 N
解释 (1)物体从A点第一次运动到E点的过程中，由动能定理
mgLsin 53°＋mgR(1－cs 53°)－μmgLcs 53°＝eq \f(1,2)mv2－0
FN－mg＝meq \f(v2,R)
得FN＝104 N
由牛顿第三定律知，物体第一次到达弧底时，对E点为竖直向下的压力，大小为104 N.
(2)物体最终将在BC圆弧中做往复运动，从A点开始运动至最终运动状态的B点，由能量转化关系得mgLsin 53°＝Q 解得Q＝80 J
(3)据题意可得，物体最终在BC圆弧中做往复运动，由动能定理有mgR(1－cs 53°)＝eq \f(1,2)mveq \\al( 2,2)－0
FN′－mg＝eq \f(mv\\al( 2,2),R)，得：FN′＝36 N
由牛顿第三定律知物体在弧底对E点的压力最小为36 N.