2019学年高中物理 模块综合试卷 新人教版必修2.doc

1模块综合试卷模块综合试卷(时间：90 分钟 满分：100 分)一、单项选择题(本题共 13 小题，每小题 3 分，共 39 分)1(2018·浙江省 91 高中联盟第二学期期中考试)在物理学发展史上伽利略、开普勒等许多科学家为物理学的发展做出了巨大贡献以下选项中不符合他们观点的是( )A伽利略认为：在忽略空气阻力的情况下，羽毛和铁块下落速度一样快B伽利略认为：物体沿光滑斜面下滑后上升到另一光滑斜面，最终将回到原来的高度C开普勒认为：火星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相同D开普勒认为：绕太阳公转的所有行星轨道半长轴的长度跟它的公转周期的比值都相等答案 D2.一户外健身器材如图 1 所示，当器材上轮子转动时，轮子上A、B两点的( )图 1A转速nBnAB周期TBTAC线速度vBvAD角速度BA答案 C3(2018·浙江 6 月学考)如图 2 所示为 1687 年出版的自然哲学的数学原理一书中牛顿所画草图他设想在高山上水平抛出物体，若速度一次比一次大，落点就一次比一次远当速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星若不计空气阻力，这个速度至少为( )2图 2A7.9 km/s B8.9 km/sC11.2 km/s D16.7 km/s答案 A4(2018·浙江 6 月学考)如图 3 所示，质量为m的小车在与竖直方向成角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向左运动一段距离l.在此过程中，小车受到的阻力大小恒为Ff，重力加速度为g，则( )图 3A拉力对小车做的功为Flcos B支持力对小车做的功为Flsin C阻力对小车做的功为FflD重力对小车做的功为mgl答案 C解析 根据力做功的公式WFlcos ，其中为力、位移的夹角，所以拉力做的功为WFlsin ，选项 A 错误；支持力、重力不做功，选项 B、D 错误，阻力做功WfFfl，选项 C 正确5 “投壶”是我国一种传统投掷游戏如图 4 所示，大人和小孩在同一竖直线上的不同高度分别以水平速度v1、v2抛出“箭矢”(可视为质点)，都能投入地面上的“壶”内， “箭矢”在空中的运动时间分别为t1、t2.忽略空气阻力，则( )图 43At1t2 Bt1t2Cv1v2 Dv1v2答案 C解析 根据平抛运动规律知下落时间t，由于h1h2，故t1t2，所以 A、B 错误；根2h g据v ，得v1v2，C 正确，D 错误x t6.(2017·浙江省名校新高考研究联盟第二次联考)如图 5 所示，在水平桌面上摆一条弯曲的轨道，它是由几段稍短的弧形光滑轨道组合而成的通过压缩弹簧使钢球从轨道的C端进入，在轨道的约束下做曲线运动则下列说法中正确的是( )图 5A小球运动过程中，受到重力、弹力和向心力作用B小球在运动过程中做速度不变的运动C弹簧的弹性势能转化为小球的动能和重力势能D从A点飞出时，小钢球的速度方向一定沿着A点的切线方向答案 D7.(2018·宁波市高三上学期期末“十校联考”)如图 6 是位于某游乐园的摩天轮，高度为108 m，直径是 98 m一质量为 50 kg 的游客乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需 25 min.如果以地面为零势能面，则他到达最高点时的(g10 m/s2，不计空气阻力)( )图 6A重力势能为 5.4×104 J，角速度为 0.2 rad/sB重力势能为 4.9×104 J，角速度为 0.2 rad/sC重力势能为 5.4×104 J，角速度为 4.2×103 rad/s4D重力势能为 4.9×104 J，角速度为 4.2×103 rad/s答案 C解析 Epmgh5.4×104 JT25 min1 500 s4.2×103 rad/s，C 正确2 T8(2018·浙江省名校协作体第二学期考试)游乐园中的竖直摩天轮在匀速转动时，其每个载客轮舱都能始终保持竖直直立状(如图 7 所示)，一质量为m的旅行包放置在该摩天轮轮舱水平底板上已知旅行包在最高点对底板的压力为 0.8mg，下列说法正确的是( )图 7A摩天轮转动过程中，旅行包所受合力不变B旅行包随摩天轮的运动过程中始终受到轮舱水平底板的摩擦力作用C旅行包随摩天轮运动到圆心等高处时受到的摩擦力为 0.2mgD旅行包随摩天轮运动的过程中机械能守恒答案 C解析 摩天轮匀速转动，旅行包所受合外力大小不变，方向变化，A 错误；在最高点向心力由重力和底板的支持力提供，FnmgFNmg0.8mg0.2mg在圆心等高处，向心力由摩擦力提供FfFn0.2mg，C 正确旅行包在最高点和最低点不受摩擦力作用，B 项错误；由于动能不变，重力势能变化，故旅行包随摩天轮运动过程中机械能不守恒，D 项错误9(2018·温州市六校协作体高三上学期期末联考)有一种特殊的手机，在电池能量将要耗尽时，为了应急需要，可以通过摇晃手机来维持通话假设每摇晃一次相当于将 150 g 的重物举高 45 cm，每秒摇两次，则( )A摇晃手机的平均功率约为 1.4 WB每摇晃一次手机做的功约为 1.4 JC摇晃过程中手机的机械能直接转化为化学能5D摇晃过程中手机的电能直接转化为机械能答案 A解析 摇晃一次手机所做的功Wmgh0.15×10×0.45 J0.675 J，B 错P W t0.675 0.5W1.35 W1.4 W，A 对摇晃过程中手机的机械能直接转化为电能，C、D 错10(2015·浙江 10 月选考科目考试)快艇在运动中受到的阻力与速度平方成正比(即Ffkv2)若油箱中有 20 L 燃油，当快艇以 10 m/s 匀速行驶时，还能行驶 40 km，假设快艇发动机的效率保持不变，则快艇以 20 m/s 匀速行驶时，还能行驶( )A80 km B40 kmC10 km D5 km答案 C解析 20 L 燃油可用于克服阻力做功一定，即Ff skv2s一定，s与v2成反比，当速度增加为原来的 2 倍时，路程应为原来的 ，C 对1 411(2018·余姚市高一第二学期期中考试)2017 年 4 月，我国成功发射的“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿“天宫二号”原来的轨道(可视为圆轨道)运动，与“天宫二号”单独运行相比，组合体运行的( )A周期变大 B角速度变大C动能变大 D向心加速度变大答案 C解析 由于对接后组合体的轨道半径与“天宫二号”相同，故v、T、a大小不变，由Ekmv2知，由于质量变大，故动能变大1 212.(2018·浙江省 91 高中联盟第二学期期中考试)“跳一跳”小游戏需要操作者控制棋子离开平台时的速度，使其能跳到旁边平台上如图 8 所示的抛物线为棋子在某次跳跃过程中的运动轨迹，其最高点离平台的高度为h，水平速度为v；若质量为m的棋子在运动过程中可视为质点，只受重力作用，重力加速度为g，则( )图 86A棋子从最高点落到平台上所需时间t2h gB若棋子在最高点的速度v变大，则其落到平台上的时间变长C棋子从最高点落到平台的过程中，重力势能增加mghD棋子落到平台上时的速度大小为2gh答案 A解析 由hgt2得：t，A 项正确；下落时间与初速度v无关，B 项错误；下落过程1 22h g中，重力势能减少mgh，C 项错误 ；由机械能守恒定律：mv2mv2mgh得：v1 21 2，D 项错误v22gh13(2018·浙江省名校新高考研究联盟第二次联考)应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入例如你用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内以速率v按顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动，如图 9 所示假设t0 时刻苹果在最低点a且重力势能为零，关于苹果从最低点a运动到最高点c的过程，下列说法正确的是( )图 9A苹果在最高点c受到的手的支持力为mgmv2 RB苹果的重力势能随时间的变化关系为EpmgR1cos(v Rt)C苹果在运动过程中机械能守恒D苹果在运动过程中的加速度越来越小答案 B解析 在最高点，苹果受到手的支持力，方向向上，受到重力，方向向下，故根据牛顿第二定律可得mgFNm，解得FNmgm，A 错误；t时刻苹果相对于a点的高度v2 Rv2 RhR(1cos t)R1cos ，所以重力势能随时间的变化关系式为EpmgR·(v Rt)，B 正确；手的支持力对苹果做功，苹果的机械能不守恒，C 错误；苹果做匀速1cos(v Rt)圆周运动，加速度大小恒定不变，方向时刻指向圆心，D 错误7二、不定项选择题(本题共 3 小题，每小题 3 分，共 9 分)14.如图 10 所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O点处将小球拉至A处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到O点正下方B点速度为v，AB间的竖直高度差为h，忽略空气阻力，则( )图 10A由A到B重力对小球做的功等于mghB由A到B小球的重力势能减少mv21 2C由A到B小球克服弹力做功为mghD小球到达位置B时弹簧的弹性势能为mghmv2 2答案 AD解析 重力做功只和高度差有关，故由A到B重力做的功等于mgh，选项 A 正确；由A到B重力势能减少mgh，选项 B 错误；由A到B小球克服弹力做功为Wmghmv2，又小球在A1 2处时，弹簧无形变，故小球在B处时弹簧的弹性势能为mghmv2，选项 C 错误，D 正确1 2【考点】各种功能关系及应用【题点】各种功能关系及应用15(2018·浙江省百校开学摸底联考)2017 年 6 月 19 日，长征三号乙遥二十八火箭发射中星 9A 卫星过程中出现变故，由于运载火箭的异常，致使卫星没有按照原计划进入预定轨道经过航天测控人员的配合和努力，通过多次轨迹调整，7 月 5 日卫星成功变轨进入预定轨道卫星变轨原理图如图 11 所示，卫星从椭圆轨道远地点Q改变速度进入预定轨道，P点为椭圆轨道近地点，下列说法正确的是( )图 118A卫星在椭圆轨道运行时，在P点的速度等于在Q点的速度B卫星在椭圆轨道的Q点的速度小于在预定轨道的Q点的速度C卫星在椭圆轨道的Q点的加速度大于在预定轨道的Q点的加速度D卫星耗尽燃料后，在微小阻力的作用下，机械能减小，轨道半径变小，动能变大答案 BD16如图 12 甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t0 时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点(形变在弹性限度内)，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后又下落，如此反复通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则( )图 12A运动过程中小球的机械能守恒Bt2时刻小球的速度为零Ct1t2这段时间内，小球的动能在逐渐减小Dt2t3这段时间内，小球的动能与重力势能之和在增加答案 BD解析 运动过程中弹簧的弹力对小球做功，所以小球的机械能不守恒，A 错误t2时刻，弹簧弹力最大，说明弹簧的压缩量最大，小球的速度为零，B 正确t1t2这段时间内，小球接触弹簧并把弹簧压缩到最短，小球的速度先增大到最大，然后减小到零，所以小球的动能先增大后减小，C 错误t2t3这段时间内，弹簧弹力从最大值开始逐渐减小，说明弹簧的压缩量逐渐减小，小球开始逐渐上升，弹簧的弹力对小球做正功，所以小球的机械能增加，即其动能与重力势能之和在增加，D 正确【考点】系统机械能守恒定律的应用【题点】机械能守恒定律在弹簧类问题中的应用三、实验题(本题共 2 小题，共 12 分)17(6 分)(2018·台州中学高二下学期期中考试)在探究“功和速度变化的关系”的实验中，小张同学用如图 13 所示装置，尝试通过测得细绳拉力(近似等于悬挂重物重力)做的功和小9车获得的速度的值进行探究，则：图 13(1)下列说法正确的是_A该方案需要平衡摩擦力B该方案需要重物的质量远小于小车的质量C该方案操作时细绳应该与木板平行D该方案处理数据时应选择匀速时的速度(2)某次实验获得的纸带如图 14 所示，小张同学每隔 4 点标一个计数点，则C点的速度为_ m/s(电火花计时器的工作频率为 50 Hz，计算结果保留 3 位有效数字)图 14(3)小张同学又设计了如图 15 所示装置，尝试通过橡皮筋弹射小球的方式来探究“功和速度变化的关系” ，测得小球离地高度为h，弹射水平距离为L，重力加速度为g，则小球的抛出速度可表示为_图 15答案 (1)ABC (2)0.178(0.1730.183 均可)(3)Lg 2h1018.(6 分)某课外活动小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律图 16(1)某同学用 20 分度游标卡尺测量出小球的直径为 1.020 cm.如图 16 所示弹射装置将小球竖直向上抛出，先后通过光电门A、B，计时装置测出小球通过A、B的时间分别为 2.55 ms、5.15 ms，由此可知小球通过光电门A、B时的速度分别为vA、vB，其中vA_m/s.(2)用刻度尺测出光电门A、B间的距离h，已知当地的重力加速度为g，只需比较_(用题目中涉及的物理量符号表示)是否相等，就可以验证机械能是否守恒(3)通过多次实验发现，小球通过光电门A的时间越短，(2)中要验证的两数值差越大，试分析实验中产生误差的主要原因是_答案 (1)4(4.0 或 4.00 也对) (2)gh和 (3)小球上升过程中受到空气阻力的作用，vA2 2vB2 2速度越大，所受阻力越大解析 (1)小球通过光电门可近似认为做匀速直线运动，所以vA d tA1.020 × 102 2.55 × 103m/s4 m/s；(2)在验证机械能守恒定律时，要看动能的减少量是否等于重力势能的增加量，即gh与vA2 2是否相等；vB2 2(3)小球通过A的时间越短，意味着小球的速度越大，而速度越大受到的空气阻力就越大，损失的能量就越多，动能的减少量和重力势能的增加量差值就越大四、计算题(本题共 3 小题，共 40 分，解答时应写出必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)19(12 分)我国将于 2022 年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一如图 1711所示，质量m60 kg(包括雪具在内)的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a3.6 m/s2匀加速滑下，到达助滑道末端B时速度vB24 m/s，A与B的竖直高度差H48 m，为了改变运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道平滑衔接，其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h5 m，运动员在B、C间运动时阻力做功W1 530 J，取g10 m/s2.图 17(1)求运动员在AB段下滑时受到的阻力Ff的大小；(2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6 倍，则C点所在圆弧的半径R至少应为多大答案 (1)144 N (2)12.5 m解析 (1)运动员在AB上做初速度为零的匀加速直线运动，设AB的长度为x，则有vB22ax由牛顿第二定律有mgFfmaH x联立式，代入数据解得Ff144 N(2)设运动员到达C点时的速度为vC，在由B到达C的过程中，由动能定理得mghWmvC2mvB21 21 2设运动员在C点所受的支持力为FN，由牛顿第二定律有FNmgmvC2 R由题意知FN6mg联立式，代入数据解得R12.5 m.20(14 分)(2018·浙江省名校协作体高三上学期考试)如图 18 所示，质量m1 kg 的小物块静止放在粗糙水平面上，它与水平面表面的动摩擦因数0.4，且与水平面边缘O点的距离s8 m在台阶右侧固定了一个 圆弧挡板，半径R3 m，左端为O点，圆心与桌面同1 2高今以O点为原点建立平面直角坐标系现用F8 N 的水平恒力拉动小物块，一段时间后撤去拉力，小物块最终水平抛出并击中挡板(g取 10 m/s2，不计空气阻力)12图 18(1)若小物块恰能击中圆弧最低点，求其离开O点时的动能大小；(2)在第(1)中拉力F作用的时间；(3)若小物块在空中运动的时间为 0.6 s，则拉力F作用的距离答案 (1)7.5 J (2) s (3) m79 3265 16解析 (1)小物块离开O点后做平抛运动，故：Rv0tRgt21 2EkOmv1 20 2代入数值解得EkO7.5 J(2)开始运动到小物块到达O点的过程，由动能定理得：Fxmgsmv021 2所以x m79 16由牛顿第二定律得Fmgma，a4 m/s2at02x，t0 s1 279 32(3)小物块离开O点后做平抛运动，由下落时间可知下落距离ygt2，y1.8 m，1 2若小物块落到半圆的左半边，则平抛运动水平位移x1R0.6 mR2y2v11 m/sx1 tFL1mgsmv121 2所以L1 m65 16若小物块落到半圆的右半边，同理可得v29 m/s13L2 m8 m(舍去)145 1621(14 分)(2018·浙江省高三“五校联考”第一次考试)如图 19 甲所示，倾角为37°的传送带以恒定速率逆时针运行，现将一质量m2 kg 的小物体轻轻放在传送带的A端，物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示，2 s 末物体到达B端，取沿传送带向下为正方向，g10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8，求：图 19(1)小物体在传送带A、B两端间运动的平均速度v的大小；(2)物体与传送带间的动摩擦因数；(3)2 s 内物体机械能的减少量 E及因与传送带摩擦产生的内能Q.答案 (1)8 m/s (2)0.5 (3)48 J 48 J解析 (1)由vt图象与t轴所围面积表示位移可知，xAB16 m，则v8 m/s.xAB t(2)由vt图象可知传送带运行速度为v110 m/s，物体从A到B先做加速度为a1 m/s210 m/s2的匀加速运动，100 10经过时间t11 s 后再做加速度为a2 m/s22 m/s2的匀加速运动，1210 21再经过时间t21 s，物体以大小为v212 m/s 的速度到达传送带B端由物体在传送带上的受力情况知a1或a2mgsin mgcos mmgsin mgcos m解得0.5.(3)小物体到达传送带B端时的速度大小v212 m/s物体的动能增加了 Ekmv22 ×2×122 J144 J1 21 2物体的重力势能减少了 EpmgxABsin 2×10×16×0.6 J192 J所以物体机械能的减少量 E48 J由功能关系可知14Qmgcos (v1t1t1)mgcos v1 2(v1v2 2t2v1t2)代入数值得 Q48 J.