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整册综合训练试题
2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第二册
一、单选题
1.经典力学有一定的局限性。当物体以下列速度运动时,经典力学不再适用的是( )
A. B.
C. D.
2.如图所示,B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星,椭圆的半长轴为a,运行周期为TB;C为绕地球沿圆周运动的卫星,圆周的半径为r,运行周期为TC。下列说法或关系式中正确的是( )
A.地球位于B卫星轨道的一个焦点上,位于C卫星轨道的圆心上
B.卫星B和卫星C运动的速度大小均不变
C.,该比值的大小与地球有关
D.,该比值的大小不仅与地球有关,还与太阳有关
3.如图所示,小虫缓慢经过一边长为L的等边三角形小物块,已知其身长为3L,总质量为m,假设小虫能一直贴着小物块向右前行,则从其头部刚到小物块顶(图示时刻)至头部越过小物块顶刚到小物块底端的过程中小虫的重力势能变化量为( )
A.mgL B.mgL
C.mgL D.mgL
4.如图所示,一条不可伸长的轻绳跨过定滑轮,绳的两端各系一个小球A和B,A、B两球质量分别为、,且均可视为质点。用手托住B球,当轻绳被拉紧时,A、B两球离地面的高度相等均为H。现在由静止释放B球,在运动过程中A始终没有与滑轮接触,若取地面为零势能面,不计一切摩擦阻力。当A、B两球重力势能相等时,A球动能大小为( )
A. B. C. D.
5.黄道(ecliptic),天文学术语,是从地球上来看太阳(视太阳)一年“走”过的路线,是由于地球绕太阳公转而产生的,该轨道平面称为黄道面。2023年6月21日是夏至日,视太阳于当日22时57分37秒运行至黄经位置。地球公转轨道的半长轴在天文学上常作为长度单位,叫作天文单位,用来量度太阳系内天体与太阳的距离(这只是个粗略的说法。在天文学中,“天文单位”有严格的定义,用符号表示)。已知火星公转轨道的半长轴是,则下列说法正确的是( )
A.火星的公转周期为地球公转周期的倍
B.火星的公转周期为地球公转周期的
C.夏至时,地球处于远日点,公转线速度最大
D.夏至时,地球处于近日点,公转线速度最小
6.在运动的合成和分解的实验中,红蜡块在竖直放置的玻璃管中,在竖直方向能做匀速直线运动。现在某同学拿着玻璃管在水平方向上做匀加速直线运动,并每隔1s画出蜡块运动所到达的位置,描出轨迹,如图所示,若取轨迹上C点作该曲线的切线(图中虚线)交y轴于A点,则A的坐标为( )
A. B. C. D.
7.小明在公园和家里养的小狗做游戏,在倾角为的足够长的斜坡上,从P点以速度水平扔出皮球,小狗同时从P点沿斜坡向下做匀速直线运动,在皮球落地瞬间恰好追上皮球。重力加速度为g,不计空气阻力,下列说法错误的是( )
A.皮球始终在小狗正上方 B.小狗的速度大小
C.小狗追上皮球的时间为 D.小狗追上皮球前离皮球的最远距离
8.民族运动会上有一直线侧向骑射项目如图所示,运动员骑在沿直线奔跑的马上,弯弓放箭射击跑道外侧的固定目标,假设运动员骑马奔驰的速度为v1,运动员静止时射出的弓箭速度为v2,跑道距离固定目标的最近距离为d,要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短(不考虑空气阻力的影响),则( )
A.运动员放箭处离目标的距离为
B.运动员放箭处离目标的距离为
C.箭射到固定目标的最短时间为
D.箭射到固定目标的最短时间为
二、多选题
9.在水流速度均匀恒定的一条河中,一条船以相对于水恒定的速度渡河,下列说法哪些是不正确的( )
A.小船渡河的轨迹为曲线
B.保持船头垂直于河岸,小船渡河的时间最短
C.保持船头垂直于河岸,小船渡河的路程最短
D.船头偏向上游适当角度,小船一定可以到达河的正对岸
10.如图所示装置中,木块与水平桌面间的接触面是光滑的,子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短,则从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中( )
A.子弹与木块组成的系统机械能守恒
B.子弹与木块组成的系统机械能不守恒
C.子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒
D.子弹、木块和弹簧组成的系统机械能不守恒
11.高尔夫是一种把享受大自然乐趣、体育锻炼和游戏集于一身的运动。如图所示,某人从高出水平地面h的坡上水平击出一个质量为m的高尔夫球(可视为质点)。由于恒定的水平风力F的作用,高尔夫球刚好竖直地落入洞A中,重力加速度大小为g,不计高尔夫球在竖直方向的空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.该球被击飞后做平抛运动
B.该球从被击出到落入洞A所用的时间为
C.该球被击出时的初速度大小为
D.洞A到击球点的水平距离为
12.要使两物体间万有引力减小到原来的,可采用的方法是( )
A.使两物体的质量各减少一半,距离变为原来的2倍
B.两物体间距离增至原来的2倍,质量不变
C.使两个物体质量减为原来的,距离变为原来的一半
D.使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的
三、实验题
13.DIS实验是利用现代信息技术进行的实验.学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图(a)所示,某组同学在一次实验中,选择DIS以图像方式显示实验的结果,所显示的图像如图(b)所示,图像的横轴表示小球距D点的高度h,纵轴表示摆球的重力势能、动能或机械能,试回答下列问题:
(1)图(b)的图像中,表示小球的重力势能、动能、机械能随小球距D点的高度变化关系的图线分别是 (按顺序填写相应图线所对应的文字)。
(2)图(a)所示的实验装置中,传感器K的名称是 。
(3)根据图(b)所示的实验图像,可以得出的结论是 。
14.某同学用如图所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。
(1)为了能较准确地描绘小球的运动轨迹,下列说法正确的是( )
A.小球做平抛运动时应与木板摩擦,以便画出运动轨迹
B.本实验不需要用天平测出小球的质量,也不需要配备铅垂线
C.为了保证小球沿水平方向飞出,应将斜槽轨道的末端调成水平
D.以小球在斜槽末端时球心在方格纸上的投影点作为所建坐标系的原点O
(2)在此实验中,每次都要让小球从斜槽上的同一位置由静止滚下,但小球与斜槽间有摩擦力,这个摩擦力 (选填“会”或“不会”)使实验的误差增大。
如图是实验室内研究平抛运动的装置。
该实验中,让小球多次从斜槽上由静止滚下,在白纸上依次记下小球的位置,同学甲和同学乙得到的记录纸分别如图甲、乙所示,从图中明显看出甲的实验错误是 ,乙的实验错误是 。
四、解答题
15.设想利用载人飞船探索行星,飞船上备有计时器、质量为m的物体P、测力计等实验器材。该飞船到达很靠近行星表面的圆形轨道(轨道半径近似等于行星半径)绕行数圈后着陆。宇航员测得飞船绕行周期为T,物体P处于行星表面的重力为F。已知万有引力常量为G。不考虑行星自转。根据这些已知量,求:
(1)行星表面的重力加速度g;
(2)行星的密度;
(3)行星的半径R。
16.在量子力学中,π介子和质子在特定条件发生碰撞,并发生反应,能产生新粒子K0,而新粒子K0的固有寿命(即粒子相对惯性参考系静止时寿命)很短,当新粒子K0在空气中运行的距离为d=0.1m时,新粒子K0就发生衰变,生成两个带等量异号电荷的π介子。如果生成的新粒子K0的速度大小为v=2.24×108m/s,求新粒子K0的固有寿命。(结果保留一位有效数字)
17.图甲所示为某汽车在水平路面上启动过程中的速度图像,为过原点的倾斜直线,为水平直线,是与和都相切的曲线。已知内汽车的牵引力恒为,时,汽车的功率达到额定功率,且在之后的运动过程中保持该功率不变。假设汽车行驶中所受的阻力大小恒为,(汽车行驶时牵引力F、功率P和速度v的关系为)
(1)求时汽车速度的大小;
(2)求时汽车速度的大小;
(3)在答题卡中图乙中作出内牵引力的功率P随时间t变化的图像,并计算内牵引力所做的功。
参考答案
1.D
经典力学有一定的局限性,经典力学只适用于宏观低速,当物体速度接近光速时,经典力学不再适用,选项D正确,ABC错误;
故选D。
2.A
A.由开普勒第一定律可知地球位于B卫星轨道的一个焦点上,位于C卫星轨道的圆心上,A正确;
B.由开普勒第二定律可知,B卫星绕地球转动时速度大小在不断变化,C卫星绕地球做匀速圆周运动,B错误;
CD.由开普勒第三定律可知
该比值的大小仅与地球有关,则
比值大小取决于中心天体地球的质量,则CD错误。
故选A。
3.B
选小物块底端为参考平面,初状态的重力势能为
小虫头部越过小物块顶刚到达小物块底端时的重力势能为
其重力势能的变化量为
故选B。
4.B
设静止释放后A球上升高度时,A、B两球重力势能相等,则有
解得
运动过程中,两球的速度总是大小相等,设此时两球的速度大小为,两球组成的系统满足机械能守恒,则有
解得
则此时A球动能大小为
故选B。
5.A
AB.根据开普勒第三定律可得
可得火星的公转周期与地球的公转周期之比为
故A正确,B错误;
CD.夏至时,地球处于远日点,根据开普勒第二定律可知,公转线速度最小,故CD错误。
故选A。
6.D
蜡块的运动轨迹为一抛物线,根据类平抛运动的推论知,C点切线与y轴的交点表示的位移大小等于C点在y轴方向上位移的一半,A点的横坐标为0,故A点y轴坐标为,则A的坐标为。
故选D。
7.C
A.皮球做平抛运动,小狗做匀速直线运动,将两者的运动均分解为水平和竖直方向,水平方向皮球和小狗均做匀速直线运动,又因为水平位移相同,时间也相同,故皮球和小狗水平位移时刻相同,因此皮球始终在小狗的正上方,故A正确;
B.小狗水平速度与皮球水平速度相等,根据运动的合成,可知小狗的速度为
故B正确;
C.皮球水平抛出后到落到斜面的过程,根据水平位移与竖直位移的关系,有
小狗追上皮球时皮球刚好落在斜面上,即小狗追上皮球的时间为
故C错误;
D.因为小狗和皮球水平速度相等,所以竖直方向共速时距离最远,可得
小狗追上皮球前离皮球的最远距离为
联立解得
故D正确。本题选错误的。
故选C。
8.B
要想在最短的时间内射中目标,箭应该垂直于马的运动方向射出,如图所示
箭在空中的运动时间为
其合运动速度为
则放箭处离目标的距离为
故ACD错误,B正确。
故选B。
9.ACD
A.船水平竖直两方向均做匀速直线运动,则运动轨迹为直线,故A错误;
B.若船在静水中的速度始终垂直于河岸,则在垂直于河岸方向上的速度最大,渡河时间最短,故B正确;
C.当水流速度小于船在静水中的速度时,若合速度的方向与河岸垂直,小船渡河的路程才最短,故C错误;
D.只有水流速度小于船在静水中的速度时,根据平行四边形定则知,船头应适当偏向上游,合速度才可能垂直河岸,故D错误。
故选ACD。
10.BD
AB.对子弹和木块,从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中,除摩擦生热外,还要克服弹簧弹力做功,故机械能不守恒,A错误,B正确;
CD.从子弹射入木块到木块压缩弹簧至最短的整个过程,由于存在机械能与内能的相互转化,所以对整个系统机械能不守恒。C错误,D正确。
故选BD。
11.BD
A.该球被击出后受竖直向下的重力和水平的风力作用,所以球的运动不是平抛运动,故A错误;
B.在竖直方向上有
所以
故B正确;
CD.在水平方向上有
所以
,
故C错误,D正确。
故选BD。
12.BC
A.使两物体的质量各减少一半,距离变为原来的2倍,根据
可知万有引力减小到原来的,A错误;
B.两物体间距离增至原来的2倍,质量不变,根据
可知两物体间的万有引力变为原来的,B正确;
C.使两个物体质量减为原来的,距离变为原来的一半,根据
可知两物体间的万有引力变为原来的,C正确;
D.使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的,根据
可知,物体间的万有引力不变, D错误。
故选BC。
13. 乙、丙、甲 光电门传感器 在误差允许的范围内,在只有重力做功的情况下,小球的机械能守恒
(1)[1]根据题意可知,小球高度下降,故小球的重力势能应减小,动能增大,但总机械能不变,故乙图表示重力势能的变化;丙图表示动能的变化,甲图表示机械能的变化;
(2)[2]实验中用DIS测出的应为小球在各点时的动能,故应用到光电门传感器,而小球充当挡光片的作用;
(3)[3]由图可知,动能与势能的和近似与机械能相等,故说明在误差允许的范围内,在只有重力做功的情况下,小球的机械能守恒。
14.(1)CD
(2) 不会 斜槽末端不水平 每次静止释放小球的位置不同
(1)A.小球做平抛运动时,不应使其与木板摩擦,以免影响运动的轨迹造成较大实验误差,故A错误;
B.本实验不需要用天平测出小球的质量,但需要配备重垂线,以便确定竖直方向,故B错误;
C.为了保证小球沿水平方向飞出,应将斜槽轨道的末端调成水平,故C正确;
D.小球从斜槽上某位置由静止滚下,离开斜槽末端后做平抛运动,应以小球在斜槽末端时球心在方格纸上的投影点作为所建坐标系的原点O,故D正确。
故选CD。
(2)[1]斜槽轨道不需要光滑,只要保证小球每次从同一位置释放即可,因为小球每次从同一位置释放,路径相同,每次损失的机械能相同,到达斜面底端时速度相等,即可保证平抛初速度相同;
[2]用平滑曲线描绘出小球的运动轨迹,题图甲中小球的初速度明显不沿水平方向,故可推知斜槽末端不水平;
[3]题图乙中描绘的点零乱,难以形成一条平滑曲线,可推知初速度不是每次都相同,即每次由静止释放小球的位置不同。
15.(1);(2);(3)
(1)行星表面的重力加速度为
(2)飞船在行星表面做圆周运动,万有引力等于向心力,则有
行星的密度
联立解得
(3) 飞船在行星表面做圆周运动,重力加速度等于向心加速度
解得行星的半径为
16.3×10-10s
在实验室中测得的粒子运动的时间间隔为
又
联立解得
17.(1)10m/s;(2)40m/s;(3)2.6×106J
(1)t=5s时,汽车速度
(2)t=35s时,汽车做匀速运动,由二力平衡知,牵引力
F2=f=2000N
故汽车的速度为
(3)0~5s内,v与t成正比关系,F1=8000N,根据P=Fv得,P与t成正比关系;
5~35s内,功率保持额定功率80kW不变。
故牵引力的功率P随时间t变化的图像如图所示。
35s内牵引力所做的功在数值上和P-t图像上图线所围成梯形面积相等,则
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