人教版新教材必修二 全册 练习（含答案）

人教版新教材必修二全册练习（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
如图是码头的旋臂式起重机，当起重机旋臂水平向右保持静止时，吊着货物的天车沿旋臂向右匀速行驶，同时天车又使货物沿竖直方向先做匀加速运动，后做匀减速运动．该过程中货物的运动轨迹可能是下图中的( )
A. B. C. D.
研究平抛运动的实验装置如图所示。某同学设想在小球下落的空间中选取三个竖直平面、、，平面与斜槽所在的平面垂直。小球从斜槽末端水平飞出，运动轨迹与平面、、的交点依次为，，，小球由运动到，竖直位移为，动能的变化量为，速度的变化量为；小球由运动到，竖直位移为，动能的变化量为，速度的变化量为若，忽略空气阻力的影响，下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
如图所示，水平地面上有一个大坑，其竖直截面为半圆，为圆心，为沿水平方向的直径。若在点以初速度沿方向水平抛出小球，同时在点以初速度沿方向水平抛出另一相同质量的小球，小球、均恰好击中坑的最低点。已知，不计空气阻力，则小球和被抛出时的初速度大小之比为
A. B. C. D.
如图为一种常见的皮带传动装置的示意图，皮带传动时无打滑现象。已知、、三点的半径，，，则、、三点( )
A. 线速度之比为 B. 角速度之比为
C. 向心加速度之比为 D. 转动周期之比为
如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是( )
A. 汽车通过凹形桥的最低点时，汽车处于失重状态
B. 在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是利用轮缘与外轨的侧压力助火车转弯
C. 杂技演员在表演“水流星”节目时，盛水的杯子通过最高点而水不流出，水对杯底压力可以为零
D. 脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
某地区的地下发现了天然气资源，如图所示，在水平地面点的正下方有一球形空腔区域内储藏有天然气。假设该地区岩石均匀分布且密度为，天然气的密度远小于，可忽略不计。如果没有该空腔，地球表面正常的重力加速度大小为由于空腔的存在，现测得点处的重力加速度大小为。已知引力常量为，球形空腔的球心深度为，则此球形空腔的体积是( )
A. B. C. D.
美国的“卡西尼号”探测器经过长达年的“艰苦”旅行，进入绕土星飞行的轨道若“卡西尼号”探测器在半径为的土星上空离土星表面高为的圆形轨道上绕土星飞行，环绕周飞行时间为，已知引力常量为，则下列给出的土星质量和平均密度的表达式正确的是( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
如图所示，、为赤道平面内绕地球做匀速圆周运动的两人造卫星，其中卫星运行的轨道半径为，是地球同步卫星，此时、恰好相距最近，已知地球质量为，半径为，地球自转的角速度为，引力常量为，则( )
A. 卫星的周期大于小时
B. 卫星的运行速度一定大于
C. 卫星的机械能一定小于卫星的机械能
D. 到卫星和下一次相距最近，还需经过时间
如图所示，和是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道，、、三点位于同一水平面上，和分别为两轨道的最低点，将两个质量相同的小球分别从和两处同时无初速释放，则( )
A. 沿光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值
B. 两小球刚开始从和两处无初速释放时，重力势能相等
C. 两小球到达点和点时，重力势能相等
D. 两小球到达点和点时，重力做功相等
质量为的物体受到水平拉力的作用，在光滑的水平面上由静止开始做直线运动，运动过程中物体的加速度随时间变化的规律如图所示。则下列判断正确的是：
A. 第末物体的动能为 B. 第末拉力反向
C. 第末速度为 D. 前内拉力做功为
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
如图所示，甲图中一轻质弹簧固定于地面上，其正上方物体从高处自由落下，乙图中，滑轮光滑轻质，不计一切阻力，下列说法正确的是( )
A. 甲图中，物体将弹簧向下压缩的过程中，机械能守恒
B. 甲图中，物体将弹簧向下压缩的过程中，机械能减少
C. 乙图中，在下降过程中，的机械能减少，的机械能增加
D. 乙图中，在下降过程中，和的总机械能守恒
水平面上两个物体、分别在水平拉力、的作用下做匀加速运动，两力分别作用一段时间后撤去，两物体、运动的图线分别如图中的图线、所示，已知拉力、撤去后，物体做减速运动的图线彼此平行，、的质量分别为和。由图中信息可知( )
A. 若，则
B. 若，则拉力对物体做的功比拉力对物体做的功多
C. 若 ，则整个过程中摩擦力对两物体、做的功相等
D. 若 ，则拉力的最大瞬时功率一定是拉力的最大瞬时功率的倍
一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前内做匀加速直线运动，末达到额定功率之后保持额定功率运动，后汽车匀速运动，其图象如图所示。已知汽车的质量为，汽车受到的阻力为车重的倍，重力加速度取。则( )
A. 汽车在前内的加速度为 B. 汽车在前内的牵引力为
C. 汽车的额定功率为 D. 汽车的最大速度为
如图所示，在倾角为的足够大的固定斜面上，一长度为的轻杆一端可绕斜面上的点自由转动，另一端连着一质量为的小球视为质点。现使小球从最低点以速率开始在斜面上做圆周运动，通过最高点。重力加速度大小为，轻杆与斜面平行，不计一切摩擦。下列说法正确的是( )
A. 小球通过点时的最小速度为
B. 小球通过点时所受轻杆的作用力大小为
C. 小球通过点时的速度越大，此时斜面对小球的支持力越大
D. 若小球以的速率通过点时突然脱落而离开轻杆，则小球到达与点等高处时与点间的距离为
三、实验题（本大题共1小题，共10.0分）
某同学利用图所示装置验证动能定理．调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带．某次实验得到的纸带及相关数据如图所示．
已知打出图中相邻两点的时间间隔为，从图给出的数据中可以得到，打出点时小车的速度大小________，打出点时小车的速度大小________结果均保留两位小数
若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图给出的数据中求得的物理量为________________________．
四、计算题（本大题共3小题，共34.0分）
如图所示，质量为的长木块静止于光滑水平面上，在其水平的上表面左端放一质量为的滑块，已知木块长为，它与滑块之间的动摩擦因数为现用水平向右的恒力拉滑块．
当长木块的位移为多少时，从的右端滑出？
求上述过程中滑块与木块之间产生的内能．
我国发射的火星探测器“天问一号”正绕火星做匀速圆周运动，轨道半径为、周期为，探测器的质量为，已知火星的半径为，引力常量为
求：火星的质量；
火星的表面重力加速度
火星的第一宇宙速度
由三颗星体构成的系统，忽略其他星体对它们的作用，存在着一种运动形式：三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动图示为、、三颗星体质量不相同时的一般情况。若星体质量为，、两星体的质量均为，三角形边长为。求：
星体所受合力大小；
星体所受合力大小；
星体的轨道半径；
三星体做圆周运动的周期。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
重物在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做匀加速直线运动，知合加速度的方向与合速度的方向不在同一条直线上，做曲线运动，根据加速度的方向判断轨迹的凹向。
解决本题的关键掌握曲线运动的条件，以及知道轨迹、速度方向和加速度方向的关系。
【解答】
货物在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上先做匀加速直线运动，加速度方向向上，因为合加速度的方向竖直向上，与合速度不在同一条直线上，合运动的轨迹为曲线。因为加速度的方向即合力的方向大致指向轨迹凹的一向，即先向上弯曲；然后货物在竖直方向做减速运动，同上分析可知，在后一段弯曲的方向向下，故ABD错误，故C正确。
故选C。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了平抛运动、动能定理等知识点。
关键点：比较动能的变化要看合外力做功的情况，比较速度的变化量用，另外也可以看合外力的冲量求解速度变化量的问题。
【解答】
由平抛运动的特点可知，小球在竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动；由于水平板竖直方向上的间距相等，故小球经过板的时间大于经过板的时间，由于小球做平抛运动过程中忽略空气阻力的影响，只有重力做功，根据动能定理可知：，故B正确，A错误；
由于小球经过板的时间大于经过板的时间，根据，即，故CD错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】
【分析】
根据平抛运动的竖直位移求出运动的时间，根据水平位移求出平抛运动的初速度，从而得出两球的初速度之比。
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，掌握平抛运动的运动学规律。
【解答】
设半圆的半径为．
小球从点平抛，可得：

小球从点平抛，可得：


联立解得：。
故选A。

4.【答案】
【解析】
【分析】
在皮带传动装置中，皮带不打滑，轮边缘的线速度大小相等，同一轮上各点的角速度相等，由线速度、角速度、周期间的关系式及向心加速度公式分析答题．。
知道“在皮带传动装置中，皮带不打滑，轮边缘的线速度大小相等，同一轮上各点的角速度相等，”是正确解题的前提与关键，由线速度、角速度、周期间的关系式及向心加速度公式即可正确解题。
【解答】
根据题意得、两点线速度相等，、两点角速度相等，
根据， ，，，
所以、两点转动周期之比：：，
根据，所以：：：，
故线速度之比为，角速度之比为，转动周期之比为，故ABD错误；
C.根据向心加速度， ，， 所以向心加速度之比为，故C正确。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题是实际应用问题，考查应用物理知识分析处理实际问题的能力，知道圆周运动向心力的来源，会根据加速度的方向确定超失重。
【解答】
A、汽车通过凹形桥最低点时，具有向上的加速度向心加速度，处于超重状态，故A错误；
B、在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，由重力和支持力的合力完全提供向心力，从而减轻轮缘对外轨的挤压，故B错误；
C、演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时，，解得在最低点，，解得，故F，在最高点处水对碗底的压力小于其在最低处水对碗底的压力，故C正确；
D、衣机脱水桶的脱水原理是：是水滴需要向心力较大，力无法提供，所以做离心运动，从而沿切线方向甩出，故D错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】解：如果将近地表的球形空腔填满密度为的岩石，则该地区重力加速度便回到正常值，因此，如果将空腔填满，地面质量为的物体的重力为，没有填满时是，故空腔填满后引起的引力为；
根据万有引力定律，有：
解得：
故选：。
如果将近地表的球形空腔填满密度为的岩石，则该地区重力加速度便回到正常值；根据万有引力等于重力列出等式，结合几何关系求出空腔体积。
本题考查万有引力部分的知识，逆向思维。填满岩石就回到正常值，则反常就是这部分岩石的引力引起的。
7.【答案】
【解析】
【分析】
探测器绕土星飞行，环绕周飞行时间为，求出探测器运行的周期．由土星的万有引力提供探测器的向心力列方程求出土星的质量，由密度公式求出土星的平均密度．
本题题目看似很长，要耐心读题，抓住要点，建立物理模型：探测器绕土星做匀速圆周运动，土星的万有引力提供向心力．
【解答】
由
又
得：
由 ，
得：
故D正确、ABC错误．
故选D．
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查万有引力定律研究天体的运动，利用万有引力提供向心力列出等式解决问题的思路，再进行讨论求解。
根据万有引力提供向心力判断线速度和角速度；卫星从低轨道到高轨道需要克服引力做较多的功；、在地球的同步轨道上，所以卫星、和地球具有相同的周期和角速度。
【解答】
A.由，得周期 ，可知卫星半径越大，其运行的周期越大，所以卫星的周期比卫星的周期小时要小，故A错误；
B.是地球的第一宇宙速度，卫星的半径越大，其运行速度越小，卫星的运行速度一定小于，故B错误；
C.由于卫星、质量未知，所以无法比较二者的机械能，故C错误；
D.由得，卫星的角速度为，卫星的角速度与地球自转的角速度相同，由，联立解得到卫星和下一次相距最近所需时间为，故D正确。
故选D。
9.【答案】
【解析】
【分析】
根据重力势能的表达式分析各选项。
考查重力势能的决定因素，明确零电势点的选择决定重力势能的大小。
【解答】
A.选择不同的参考面，重力势能不同，可为正也可为负，则A错误；
B.刚开始两者同高度，则重力势能相同，则B正确；
C.点位置低，重力势能小，故两小球到达点和点时，重力势能不相等，则C错误；
D.下滑过程只有重力做功，与下降的高度有关，则到达点做功多，到达点做功少，则D错误。
故选B。
10.【答案】
【解析】
【分析】
根据图象与时间轴所围的面积表示速度的变化量，求出内物体速度的变化量，得到第末的速度，再由动能定理求所做的功。
解题的突破口是知道图象中，图象与坐标轴围成的面积表示速度的变化量，求得各个时刻的速度。
【解答】
A.根据图象与时间轴所围的面积表示速度的变化量，由静止开始做直线运动，第末物体的速度为，故动能，故A错误；
B.第末加速度变小，但依然为正，故拉力减小，但并没有反向，故B错误；
C.根据图象与时间轴所围的面积表示速度的变化量，由静止开始做直线运动，故第末速度为，故C正确；
D.根据图象可知，第末物体的速度为，根据动能定理，前内拉力做功为，故D错误；
故选C。
11.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查系统机械能守恒的判断和功能关系的应用，基础题目。
根据机械能守恒的条件和功能关系逐一分析即可判断。
【解答】
、甲图中，和弹簧组成的系统只有重力和弹簧弹力做功，该系统机械能守恒，在将弹簧向下压缩的过程中，弹簧的弹性势能增加，则的机械能减少，故A错误，B正确；
、乙图中，在下降过程中，绳子拉力对做正功，绳子拉力对做负功，则的机械能减少，的机械能增加，但绳子拉力做功的代数和为，则和组成的系统机械能守恒，故CD正确。
12.【答案】
【解析】解：、撤除拉力后两物体的速度图象平行，故加速度大小相等．
对于匀减速直线运动过程，根据牛顿第二定律得，即，可知两个物体与水平面间的动摩擦因数相等．且
对匀加速运动过程，运用牛顿第二定律得：
由图知，若，则故A错误．
、根据表示位移，可知，总位移分别是：，即有．
若，则摩擦力大小相等，由得：整个过程中摩擦力对两物体、做的功相等，故C正确．
对整个过程，由动能定理得：，即，所以拉力对物体做的功等于拉力对物体做的功，故B错误．
D、由图知：匀加速过程中，的加速度，的加速度，由，得：，则，
最大速度分别为，拉力的最大功率分别为：，，则知拉力的最大瞬时功率一定是拉力的最大瞬时功率的倍．故D正确．
故选：
对于匀减速直线运动过程，由斜率等于加速度，知道加速度相同，由牛顿第二定律分析动摩擦因数的关系，再对匀加速运动过程，运用牛顿第二定律分析比较质量关系．根据面积表示位移，分析总位移关系，由功的计算公式分析摩擦力做功关系．根据动能定理，分析拉力做功关系．最大功率对应最大速度，由分析．
本题综合性很强，关键在于能熟练掌握牛顿第二定律，功的定义式，功率的瞬时值表达式，会根据图求解加速度和位移．
13.【答案】
【解析】
【分析】
汽车在前内做匀加速运动，根据速度图象的斜率读出加速度，由牛顿第二定律求出牵引力。汽车在末功率达到额定功率，由求出额定功率。汽车做匀速运动时，牵引力与阻力大小相等，由，求出最大速度。
本题考查读图能力和分析汽车启动过程的能力，抓住汽车速度最大的临界条件：牵引力与阻力大小相等。
【解答】
汽车在前内做匀加速运动，加速度，由牛顿第二定律得：，，解得，故A正确，B错误。
汽车在末功率达到额定功率，，当汽车速度最大时，牵引力与阻力大小相等，即，最大速度，故C正确，D错误；
故选AC。
14.【答案】
【解析】解：、杆可以为小球提供支持力，所以小球经过最高点时的速度只需要大于零即可，故A错误；
B、小球在点速度重力、斜面的支持力以及杆的拉力，沿斜面得方向：，可得：，故B正确；
C、斜面对小球的支持力始终等于重力沿垂直于斜面方向的分量，与小球的速度无关，故C错误；
D、若小球以的速率通过点时突然脱落而离开轻杆，则小球在斜面上作类平抛运动，在平行于底边方向做匀速运动，在垂直于底边方向做初速为零的匀加速度运动，故：
沿斜面方向：
其中：
联立解得：
即到达与点等高处时与点间的距离为，故D正确。
故选：。
小球能在斜面上做完整的圆周运动，结合向心力分析运动的可能；小球运动到点时突然脱落而离开轻杆后，做类似平抛运动．
本题考查圆周运动规律、类平抛运动规律，结合斜面上圆周运动的最高点和最低点，属于高考中擦边球问题，即处于高考中超纲或不超纲的临界点，在考试中是可以涉及的．
15.【答案】 ；；、两点间的距离
【解析】打出点的时刻为打出与点相邻左、右两点的中间时刻，则打出点时小车的速度应为这两点间小车的平均速度，即；
同理，打出点时小车的速度为．
在验证动能定理时，如果选取到的过程，则由可知，要验证动能定理还需要求得、两点间的距离．
16.【答案】设从的右端滑出时，的位移为，、的速度分别为、，由动能定理得，，又由同时性可得，，可解得；
由功能关系知，拉力做的功等于、动能的增加量和、间产生的内能，即有，，可解得
【解析】本题考查利用动能定理及功能关系求解滑块滑板问题。
利用动能定理及牛顿第二定理求解；
根据功能关系求解摩擦产生的热量。
17.【答案】“天问一号”绕火星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力 ，

在火星的表面万有引力近似等于重力

火星的第一宇宙速度，大小等于最大环绕速度。
则


【解析】本题考查天体火星的卫星运行规律及中心天体质量的测量。万有引力提供探测器做匀速圆周运动的向心力。
已知卫星转动半径和周期，可由求得中心天体的质量；
在火星的表面万有引力近似等于重力，可求火星表面重力加速度；
火星的第一宇宙速度，大小等于最大环绕速度，即轨道半径等于火星的半径。
18.【答案】【小题】由万有引力定律，星体所受、星体引力大小为
方向如图，则合力大小为
【小题】同上，星体所受、星体引力大小分别为
方向如图，则合力大小为
。可得
【小题】由对称性知，在的中垂线上，对星体： ，对星体： ，联立解得，在三角形中，，解得，即 ；
【小题】把式代入式，得，即．

【解析】 略
略
略
略
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