2025鲁科版高中物理必修第二册强化练习题--期末学业水平检测

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2025鲁科版高中物理必修第二册
期末学业水平检测
注意事项
1.本试卷满分100分,考试用时90分钟。
2.无特殊说明,本试卷中g取10 m/s2。
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列说法中正确的是 (　　)
A.人造卫星绕地球运动的向心力由地球对它的万有引力提供
B.由F=可知,当r趋于零时万有引力趋于无限大
C.赤道上的物体随着地球一起运动,所需的向心力等于地球对它的万有引力
D.由开普勒第一定律可知,所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
2.如图所示,在下面的四幅图中,图1展示的是滚筒式洗衣机,图2展示的是运动员正在手指上旋转篮球,图3展示的是游客正在荡秋千,图4展示的是摩托车在球形铁笼内沿内壁进行“飞车走壁”表演。下列对四幅图中有关现象的说法正确的是 (　　)
　　
　　
A.图1衣物中的水分因受到离心力的作用而被甩出
B.图2中篮球上各点的速度相同
C.图3中秋千摆至最低点时,游客处于失重状态
D.图4中在竖直面内做圆周运动的摩托车,在最高点时有可能只受重力
3.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.水车是我国劳动人民利用水能的一项重要发明。图为某水车模型,从槽口水平流出的水初速度大小为v0,垂直落在与水平面成30°角的水轮叶面上,落点到轮轴间的距离为R。在水流不断冲击下,轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小。忽略空气阻力,重力加速度为g,有关水车及从槽口流出的水,以下说法正确的是 (　　)
A.水流在空中运动的时间为t=
B.水流在空中运动的时间为t=
C.水车的最大角速度接近ω=
D.水车的最大角速度接近ω=
5.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
6.2022年11月1日4时27分,“梦天实验舱”与“天和核心舱”成功对接,这标志着中国空间站建造由全面实施阶段进入收官阶段。已知组合体的质量为m,绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r,地球半径为R,地球表面处的重力加速度为g,不考虑地球自转的影响,则组合体的动能为 (　　)
A.　　　　B.　　　　C.　　　　D.
7.如图所示,小球由静止从同一出发点到达相同的终点,发现小球从B轨道滑下用时最短,C轨道次之,A轨道最长,B轨道轨迹被称为最速降线,设计师在设计过山车时大多采用B轨道。若忽略各种阻力,下列说法正确的是 (　　)
A.由机械能守恒知,小球在三条轨道的终点处速度相同
B.三条轨道中小球沿B轨道滑下过程重力做功的平均功率最大
C.沿A轨道滑下时轨道对小球的支持力做功最多
D.沿C轨道滑下到达终点时小球重力的瞬时功率最大
8.如图甲所示,战国时期开始出现的拨浪鼓现在为一种小型儿童玩具,其简化模型如图乙所示,拨浪鼓边缘上与圆心等高处关于转轴对称的位置固定有长度分别为LA、LB的两根不可伸长的细绳,其中LA>LB,两根细绳另一端分别系着质量不同的小球A、B。现匀速转动手柄使两小球均在水平面内匀速转动,连接A、B的细绳与竖直方向的夹角分别为α和β,下列判断正确的是 (　　)
A.一定有α>β
B.一定有α=β
C.一定有α<β
D.α和β的大小关系与小球质量有关
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.下列关于几幅插图的说法中正确的是 (　　)
　　
　　
A.甲图中,牛顿测定引力常量的实验运用了放大法测微小量
B.乙图中,研究小船渡河问题时,主要运用了等效法
C.丙图中,探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量法
D.丁图中,火车转弯超过规定速度行驶时,外轨对外轮缘会有挤压作用
10.如图所示,某人把一个质量m=2 kg的小球从h=0.8 m高处以60°角斜向上抛出,初速度v0=3 m/s,不计空气阻力,取地面为零势能面。则下列说法正确的是　 (　　)
A.抛出过程中,人对小球做的功是9 J
B.小球落地时速度大小为5 m/s
C.小球抛出后会继续上升,故从抛出到落地过程中重力对小球所做的功大于16 J
D.小球到达最高点的重力势能为25 J
11.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
12.“天问一号”火星探测器需要通过霍曼转移轨道从地球发射到火星,地球轨道和火星轨道近似看成圆形轨道,霍曼转移轨道是一个在近日点M和远日点P分别与地球轨道、火星轨道相切的椭圆轨道,如图所示。“天问一号”在近日点短暂点火后进入霍曼转移轨道,接着沿着这个轨道运行直至抵达远日点,然后再次点火进入火星轨道。已知引力常量为G,太阳质量为m,地球轨道和火星轨道半径分别为r和R,地球、火星、“天问一号”运行方向都为逆时针方向。若只考虑太阳对“天问一号”的作用力,下列说法正确的是 (　　)
A.两次点火喷射方向都与速度方向相同
B.两次点火之间的时间间隔为
C.“天问一号”在地球轨道上的线速度大于在火星轨道上的线速度
D.“天问一号”在霍曼转移轨道上P点的加速度比在火星轨道上P点的加速度小
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(6分)在某星球上用如图甲所示的装置研究平抛运动的规律。悬点正下方P点处有水平放置的炽热电热丝,当悬线摆至电热丝处时被烧断,小球由于惯性向前飞出做平抛运动。利用数码照相机的连拍功能,从垂直小球运动平面方向拍摄,在有坐标的背景屏前拍下了小球做平抛运动的多张照片,如图乙所示。Ox为水平方向,Oy为竖直向下方向。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置,已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10 s。
乙
(1)在给出的坐标系中,描绘小球运动的轨迹;
(2)小球平抛的初速度大小是　　　　　m/s;
(3)该星球表面的重力加速度为　　　　　m/s2。
14.(8分)利用如图甲所示装置做“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)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
(3)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
15.(8分)跳台滑雪是极具观赏性的项目,如图所示为简化的跳台滑雪的雪道示意图,AO为助滑道,OB为着陆坡。运动员从助滑道上的A点由静止滑下,然后从O点沿水平方向飞出,最后在着陆坡上着陆。已知,着陆坡OB的倾角为37°,O点与着陆点间的距离为75 m,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。将运动员和滑雪板整体看作质点,不计一切摩擦和空气阻力,求:
(1)运动员从O点飞出到着陆的时间t;
(2)运动员经过O点时的速度大小v;
(3)A点与O点的高度差h。
16.(12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,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,该过程中列车行驶的距离s。
17.(12分)如图,质量为m=2 kg的小物块,用长L=0.4 m的细线悬挂于O点,现将细线拉直并与水平方向保持夹角α=30°,由静止释放,小物块下摆至最低点B处时,细线达到其最大承受力并瞬间断开,小物块恰好从水平传送带最左端滑上传送带,传送带以v0的速度逆时针匀速运转,其上表面距地面高度H=1.6 m,小物块最后从传送带左端飞出,并恰好从光滑斜面顶端沿斜面方向滑上斜面。斜面高h=1.0 m,倾角θ=60°,斜面底端挡板上固定一轻弹簧。小物块沿斜面下滑一段距离后,压缩弹簧,小物块沿斜面运动的最大距离x= m。求:
(1)细线能承受的最大拉力的大小;
(2)传送带速度大小满足的条件;
(3)弹簧的最大弹性势能。
18.(14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,中国航天员登上月球。月球表面无空气,也就是没有空气阻力。航天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大小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
1.A　人造卫星绕地球运动的向心力是由地球对它的万有引力来提供的,故A正确;万有引力定律的研究对象是质点或质量分布均匀的球体,当r趋于零时,物体不能视为质点,万有引力公式F=已经不再适用,故B错误;赤道上的物体随着地球一起运动,所需的向心力是由地球对它的万有引力和地面对物体的支持力的合力来提供,故C错误;由开普勒第一定律可知,所有行星各自绕太阳运行的轨迹为椭圆,太阳在所有椭圆的一个公共焦点上,但各行星并不在同一椭圆轨道上绕太阳运动,故D错误。
2.D　图1衣物中的水分的附着力小于所需要的向心力时,水滴就会做离心运动,A错误;图2中篮球上各点的角速度相同,由于篮球上各部分做圆周运动的半径不同,故速度不同,B错误;图3中秋千摆至最低点时,游客的加速度向上,处于超重状态,C错误;图4中在竖直面内做圆周运动的摩托车,在最高点的速度满足v=时,只有重力提供向心力,D正确。
3.D　物块沿固定的光滑斜面加速下滑,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,则小球的机械能减少,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,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.C　从槽口流出的水做平抛运动,轨迹如图所示,由几何知识可知落到轮叶上水的速度与竖直方向的夹角为30°,则vy==v0,竖直方向做自由落体运动,则水流在空中运动的时间为t==,故A、B错误;落到轮叶上水的速度为v==2v0,水轮做匀速圆周运动,则水车的最大角速度接近ω==,故C正确,D错误。故选C。
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到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.D　组合体绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,则有G=m,在地球表面有G=mg,组合体的动能Ek=mv2,联立以上三式得Ek=,故选D。
7.B　由机械能守恒知,小球在三条轨道的终点处速度大小相等,但A轨道末端倾斜,则速度方向与B、C轨道不同,故A错误;由于三条轨道中小球重力做功相同,但B轨道轨迹为最速降线,则小球在B轨道运动时间最短,沿B轨道滑下过程重力做功的平均功率最大,故B正确;小球在A、B、C轨道上运动时,支持力不做功,故C错误;由于C轨道末端水平,则沿C轨道滑下到达终点时小球重力的瞬时功率为零,故D错误。
8.A　设拨浪鼓半径为R,细绳长为L,细绳与竖直方向的夹角为θ,两小球在水平面内做匀速圆周运动,简化示意图如图所示,合力提供向心力,有mg tan θ=m(R+L sin θ)ω2,解得L=,可知细绳与竖直方向的夹角与小球的质量无关,根据题述可知两小球做圆周运动的角速度相同,由于LA>LB,根据公式可判断出α>β。故选A。
9.BCD　甲图中,卡文迪许测定引力常量的实验运用了放大法测微小量,故A错误;乙图中,研究小船渡河问题时,主要运用了等效法,故B正确;丙图中,探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量法,故C正确;火车转弯超过规定速度行驶时,火车有做离心运动的趋势,所以外轨对外轮缘会有挤压作用,以帮助提供向心力,故D正确。
10.AB　抛出过程中,根据动能定理可知人对小球做的功为W=m=×2×32 J=9 J,A正确;从抛出到落地过程,根据动能定理可得mgh=mv2-m,解得小球落地时速度大小为v=5 m/s,B正确;重力做功与路径无关,从抛出到落地过程中重力对小球所做的功WG=mgh=2×10×0.8 J=16 J,C错误;小球抛出后上升的最大高度为h'== m,则小球到达最高点的重力势能为Ep=mg(h+h')=22.75 J,D错误。故选A、B。
11.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fs=ΔEk木块,则木块增加的动能为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。
12.BC　两次点火都是从低轨道向高轨道转移,需要加速,所以点火喷射方向都与运动方向相反,A错误;探测器在地球轨道上运行时由万有引力提供向心力,有=m'r,由开普勒第三定律得=,两次点火之间的时间为t=,联立解得t=,B正确;“天问一号”在绕太阳做匀速圆周运动时满足G=m',可得v=,在地球轨道上运行时轨道半径较小,故线速度较大,C正确;由牛顿第二定律可得=m'a,解得a=,“天问一号”在霍曼转移轨道上P点与在火星轨道上P点位置相同,到太阳球心距离R相同,故加速度相同,D错误。故选B、C。
13.答案　(1)见解析图(2分)　(2)0.2(2分)　(3)1(2分)
解析　(1)将四次拍下的小球位置标在同一张坐标纸上并连线,如图所示
(2)已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10 s,坐标纸上每个小格的边长为1 cm,小球在水平方向做匀速直线运动,则有v0== m/s=0.2 m/s。
(3)小球在竖直方向上有Δy=l=g'T2,解得g'== m/s2=1 m/s2。
14.答案　(1)A(2分)　(2)-mghB(2分)　m(2分)　(3)C(2分)
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允许范围内是否相等,A项正确。
(2)重物的重力势能变化量ΔEp=-mghB,动能的变化量ΔEk=m=m。
(3)重物重力势能的减少量大于动能的增加量,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。
15.答案　(1)3 s　(2)20 m/s　(3)20 m
解析　(1)设运动员在OB上的着陆点为O',则OO'=75 m,运动员从O点沿水平方向飞出,最后在着陆坡上着陆,竖直方向上有
OO' sin 37°=gt2 (1分)
解得t=3 s。 (1分)
(2)运动员从O点沿水平方向飞出,最后在着陆坡上着陆,水平方向上有
OO' cos 37°=vt (1分)
解得v=20 m/s。 (1分)
(3)运动员从助滑道上的A点由静止滑下到O点的过程中,根据机械能守恒有
mgh=mv2 (3分)
解得h==20 m。 (1分)
16.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(1分)
据牛顿第二定律可得F-f=ma (2分)
解得F=f+ma=6×104 N(2分)
则列车额定功率P=Fv=6×105 W。 (1分)
(2)当F=f时vm==12 m/s。 (2分)
(3)对该过程由动能定理可得Pt-fs=m(3分)
解得s=480 m。 (1分)
17.答案　(1)40 N　(2)v0≥2 m/s　(3)31 J
解析　(1)小物块从静止摆到最低点过程中,根据机械能守恒定律有
mgL(1-sin α)=m (1分)
解得vB=2 m/s(1分)
小物块在B点时,根据细线的拉力与小物块的重力的合力提供向心力,则有
F-mg=m (1分)
联立解得F=40 N
根据牛顿第三定律,小物块刚到最低点时,细线达到其最大承受力F'=40 N。 (1分)
(2)由于小物块恰好沿斜面方向落到光滑斜面上,即小物块落到斜面顶端时速度方向沿斜面方向,则
tan θ= (1分)
小物块从传送带左端飞出后,做平抛运动,竖直方向有
H-h=gt2 (1分)
竖直方向的分速度vy=gt (1分)
联立以上各式得vx=2 m/s(1分)
则传送带速度v0≥2 m/s。 (1分)
(3)小物块在斜面顶端的速度v= (1分)
小物块从顶端到压缩弹簧最短的过程,由机械能守恒得,弹簧最大的弹性势能为
Ep=mgx sin θ+mv2 (1分)
解得Ep=31 J。 (1分)
18.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=1.0 m/s(1分)
小球运动至A点时竖直方向的分速度为
vy=vA sin θ=1.0 m/s(1分)
又已知P点与A点的水平距离为d=0.60 m,则有
d=v0t (1分)
又vy=g月t (1分)
解得g月=1.7 m/s2。 (1分)
(2)月球的第一宇宙速度即近月卫星的运行速度,对质量为m'的近月卫星,由万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律得
= (1分)
月球表面的重力加速度大小为g月=1.7 m/s2
对月球上质量为m0的物体有=m0g月 (1分)
联立解得v1==1.7×103 m/s。 (1分)
(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 (2分)
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= (1分)
代入数据得FN=2.3 N(1分)
由牛顿第三定律可知,小球对轨道的压力大小FN'=FN=2.3 N(1分)
方向竖直向下。 (1分)
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