高中物理2019必修第二册全册综合题（含解析）
文档属性
| 名称 | 高中物理2019必修第二册全册综合题（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 3.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-09-27 15:45:56 | ||
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文档简介
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高中物理2019必修第二册全册综合题
一、单选题
1．如图所示为某生活小区里的跷跷板，两个坐凳到转轴的距离相等，当跷跷板绕着转轴转动时，两个坐凳（ ）
A．角速度大小相等，线速度大小不相等
B．角速度大小不相等，线速度大小相等
C．角速度和线速度大小都不相等
D．角速度和线速度大小都相等
2．距离地球大约600光年的行星开普勒22-b很有可能是一颗宜居行星，其表面温度约为22℃，它围绕一颗和太阳非常相似的恒星公转。该行星半径为地球半径的2.4倍，其公转周期约为290天，其准确质量还未能得知。假设其密度与地球相同，不考虑星球的自转。下列说法正确的是（ ）
A．开普勒22-b的质量是地球质量的5.76倍
B．地球表面重力加速度为开普勒22-b表面重力加速度的2.4倍
C．开普勒22-b的第一宇宙速度是地球的第一宇宙速度的2.4倍
D．开普勒22-b的公转轨道半径为地球公转轨道半径的3.6倍
3．一小球在水平面上由M到N的运动轨迹如图中的虚线所示，P是运动轨迹上的一点。四位同学分别画出了小球经过P点时的速度方向。其中描述最准确的是（ ）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
4．关于开普勒第三定律的表达式 的理解正确的是
A．k与 成正比 B．k与 成反比
C．k值与a和T都有关系 D．k值只与中心天体有关
5．如图所示，倾角的光滑固定斜面上，轻质弹簧下端与固定板C相连，另一端与物体A相连.A上端连接一轻质细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连且始终与斜面平行。开始时托住B，A处于静止状态且细线恰好伸直，然后由静止释放B。已知A、B的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，B始终未与地面接触。从释放B到B第一次下落至最低点的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．刚释放B时，A受到细线的拉力大小为mg
B．A的最大速度为
C．B下落至最低点时，弹簧的弹性势能最小
D．B下落至最低点时，A所受合力大小为mg
6．如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆轨道，外圆光滑，内圆粗糙。一质量为m的小球从轨道的最低点以初速度v0向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径R，不计空气阻力，重力加速度为g。设小球过最低点时重力势能为零，下列说法正确的是（ ）
A．若经过足够长时间，小球最终的机械能可能为mgR
B．若小球运动到最高点时速度为0，则小球运动过程中机械能守恒
C．若使小球始终做完整的圆周运动，则v0一定不小于
D．若小球第一次运动到最高点时速度大小为0，则v0=2
二、多选题
7．四颗地球卫星 、 、 、 的排列位置如图所示，其中 是静止在地球赤道上还未发射的卫星， 是近地轨道卫星， 是地球同步卫星， 是高空探测卫星，四颗卫星相比较（ ）
A． 的向心加速度最大 B．相同时间内 转过的弧长最长
C． 相对于 静止 D． 的运动周期可能是
8．如图所示，在同一平台上的O点水平抛出的三个物体，分别落到a、b、c三点，则三个物体运动的初速度va、vb、vc的关系和三个物体运动的时间ta、tb、tc的关系分别是（ ）
A．va>vb>vc B．vatb>tc D．ta三、填空题
9．甲、乙两架太空战机以相同的速度在一条直线上匀速飞行，甲向乙发出一条无线电指令，乙显示经过t0时间接受到指令，已知光速为c，则在甲、乙看来，该无线电指令传播的速度 c(选填>、=、<)； 地面指挥中心认为从甲发出指令到乙接受到指令的时间间隔是t，t t0(选填>、=、<)
10．两个质量都是1 kg的物体(可看成质点)，相距1 m时，两物体间的万有引力F＝ N，一个物体的重力F′＝ N，万有引力F与重力F′的比值为 .(已知引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，重力加速度g＝10 m/s2).
11．某同学利用平抛运动研究“网球与地面碰撞时是否有能量损失”的问题。网球多次与地面碰撞，相邻两次最高点A、D间用频闪相机连续拍摄的四张照片重叠在一起后的示意图如图所示，该同学通过测量发现A、B、C、D相邻两点的水平间距相等，竖直高度。通过分析可知：
（1）网球与地面碰撞发生在 （填“A、B之间”“B、C之间”或“C、D之间”）。
（2）网球与地面碰撞前、后水平分速度大小 （填“变大”“变小”或“不变”）。
（3）网球与地面碰撞的过程中 （填“有”或“没有”）机械能损失。
12．已知地球质量是月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍，地球上发射近地卫星的环绕速度为 ，那么在月球上发射一艘靠近月球表面运行的宇宙飞船，它的环绕速度为 ．（保留三位有效数字）
13．两个靠得很近的天体，离其它天体非常遥远，它们以其连线上某一点O为圆心各自做匀速圆周运动，两者的距离保持不变，科学家把这样的两个天体称为“双星”，如图所示。已知双星的质量为 和 ，它们之间的距离为 ，引力常量为G，双星中质量为 的天体运行轨道半径 = ，运行的周期 T = 。
14．如图所示，小球质量为，悬线长为，小球在位置A时悬线水平，放手后，小球运动到位置，悬线竖直。设在小球运动过程中空气阻力的大小不变，重力加速度为，在该过程中，重力做的功为 ，空气阻力做的功为
四、计算题
15． 把一小球从离地面h=5m处，以v=2m/s的初速度水平抛出去。不计空气阻力，g取10m/s2。试求：
（1）小球在空中飞行的时间t；
（2）小球落地时的水平位移的大小x。
16．牛顿发现的万有引力定律是17世纪自然科学最伟大的成果之一。万有引力定律在应用中取得了辉煌的成就。应用万有引力定律能“称量”地球质量，也实现了人类的飞天梦想。已知地球的半径为，地面的重力加速度为，引力常量为。
（1）求：a.地球的质量M；
b.地球的第一宇宙速度v。
（2）2018年11月，我国成功发射第41颗北斗导航卫星，被称为“最强北斗”。这颗卫星是地球同步卫星，其运行周期与地球的自转周期相同。求该卫星的轨道高度h（卫星轨道与地球表面的距离）。
（3）利用物理模型对问题进行分析，是重要的科学思维方法。设行星与太阳的距离为r，请根据开普勒第三定律及向心力相关知识，证明太阳对行星的作用力F与r的平方成反比。
17．如图所示，可视为质点的质量为m = 0.2kg的小滑块静止在水平轨道上的A点，在水平向右的恒定拉力F = 4N的作用下，从A点开始做匀加速直线运动，当其滑行到AB的中点时撤去拉力，滑块继续运动到B点后进入半径为R = 0.3m且内壁光滑的竖直固定圆轨道，在圆轨道上运行一周后从C处的出口出来后向D点滑动，D点右侧有一与CD等高的传送带紧靠D点，并以恒定的速度v = 3m/s顺时针转动。已知滑块运动到圆轨道的最高点时对轨道的压力大小刚好为滑块重力的3倍，水平轨道CD的长度为l2 = 2.0m，小滑块与水平轨道ABCD间的动摩擦因数为μ1 = 0.2，与传送带间的动摩擦因数μ2 = 0.5，传送带的长度L = 0.4m，重力加速度g = 10m/s2。求：
（1）水平轨道AB的长度l1；
（2）若水平拉力F大小可变，要使小滑块能到达传送带左侧的D点，则F应满足什么条件；
（3）若在AB段水平拉力F的作用距离x可变，试求小滑块到达传送带右侧E点时的速度v与水平拉力F的作用距离x的关系。
五、解答题
18．如图所示，质量为m的小球用长为l的细线悬于固定点B，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角是，重力加速度为g。不计空气阻力，求：
（1）细线对小球的拉力大小F；
（2）小球做圆周运动的周期T；
19．如图所示，表面光滑的水平轨道左端与长L = 1.25 m的水平传送带平滑相接，传送带以v0 = 1 m/s的恒定速率逆时针匀速运动。水平轨道右侧的竖直墙上固定一轻弹簧，现用质量m = 0.1 kg的小物块（可视为质点）将弹簧向右压缩到某一位置（弹簧处于弹性限度范围内），由静止开始释放小物块，小物块到达水平传送带左端B点后，立即沿切线进入固定的竖直光滑半圆轨道最高点，并恰好沿半径R = 0.4 m的半圆轨道做圆周运动，最后经圆周最低点C，滑上质量为M = 0.9 kg的长木板上，若物块与传送带间动摩擦因数μ1 = 0.8，物块与木板间动摩擦因数μ2 = 0.25，g取10 m/s2。求：
（1）小物块到达B点时速度vB的大小；
（2）小物块刚滑上水平传送带A点时的动能Ek；
（3）若木板和地面之间动摩擦因数μ3 < 0.025，要使小物块恰好不会从长木板上掉下，则木板长度s与木板和地面之间动摩擦因数μ3应满足什么关系（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。
六、综合题
20．质量为m = 4kg的小物块静止于地面上。现用竖直向上的恒力F拉动小物块，经过时间t = 2s，小物块运动了h = 4m的距离，取g =10m/s2。求：
（1）物快加速度a的大小；
（2）恒力F的大小；
（3）2s末恒力的功率的大小。
21．如图所示，空间存在沿水平向右的匀强电场。一半径为R的竖直光滑圆弧轨道和水平轨道在A点相切。为圆弧轨道的直径，O为圆心，和之间的夹角为。一质量为m、带电量为的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点并脱离轨道，落至水平轨道上。已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零，，，重力加速度大小为g，不计空气阻力。
（1）求匀强电场强度的大小E；
（2）求小球到达A点时动能的大小；
（3）请分析说明小球离开C点后的运动特点。
22．北京时间2021年10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船成功对接于天和核心舱径向端口，空间站[由天和核心舱、神舟十三号载人飞船、天舟二号和天舟三号货运飞船一起组成四舱（船）组合体]绕地球的运动可视为匀速圆周运动，不考虑空气阻力以及其他天体的影响，地球可视作质量为M的均匀球体；设空间站（可看做质点）的总质量为、空间站绕行的轨道半径为r；万有引力常量为G。
（1）求空间站绕地球做匀速圆周运动的线速度的大小v；
（2）若空间站绕地球运动的周期为T，请证明为一与空间站质量无关的常量；
（3）小明通过类比发现，两点电荷间的库仑力与两质点间的万有引力都满足与距离的平方成反比，因此他猜想：“设静电力常量为k，若真空中一个质量为m、电量为的试探电荷A，绕一电荷量为的固定点电荷B做半径为、周期为的匀速圆周运动时，则也是一个与试探电荷A的质量和电量均无关的常量。”请你通过分析、计算来判断小明的猜想是否正确。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速
2．【答案】C
【知识点】开普勒定律；万有引力定律；第一、第二与第三宇宙速度
3．【答案】C
【知识点】曲线运动的条件
4．【答案】D
【知识点】开普勒定律
5．【答案】B
【知识点】牛顿运动定律的应用—连接体；机械能守恒定律
6．【答案】C
【知识点】机械能守恒定律
7．【答案】B,D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心加速度；万有引力定律的应用；卫星问题
8．【答案】B,C
【知识点】平抛运动
9．【答案】=；<
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
10．【答案】6.67×10－11；10；6.67×10－12
【知识点】万有引力定律；万有引力定律的应用
11．【答案】B、C之间；不变；有
【知识点】平抛运动
12．【答案】1.76 km/s
【知识点】万有引力定律的应用
13．【答案】；
【知识点】双星（多星）问题
14．【答案】；
【知识点】功的计算
15．【答案】（1）解：小球做平抛运动，竖直方向有
解得小球在空中飞行的时间为
（2）解：小球落地时的水平位移的大小为
【知识点】平抛运动
16．【答案】（1）a.根据万有引力等于重力有
解得
b.由万有引力提供向心力有
解得
（2）由万有引力提供向心力有
解得
（3）根据题意，设行星的质量为，太阳质量为，太阳对行星的作用力提供行星做圆周运动的向心力，则有
由开普勒第三定律有
整理可得
可知，太阳对行星的作用力F与r的平方成反比。
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度；卫星问题
17．【答案】（1）设小滑块运动到最高点P时的速度大小为vP，根据圆周运动知识，有
从A到P点，列动能定理有
解得
（2）分析若恰能过P点，则，满足vP = 0，从A到P点列定能定理，有：
算得
若小滑块恰能到D点，则有
解得
综上所述应满足条件为
（3）分析各类情况：
①要到达E点，必须过P点，过P点，至少满足
得
可知时，无法达到E点。
②恰好过P点的情况下
得
即进入传送带加速。
讨论传送带上运动问题
[1]若全程加速，加到E点时恰好为3，有
得
对应距离满足
得
即
满足
得
[2]当过D点的速度超过3时，进入传送带即减速，若全程减速，减到E点时恰好为3，有
得
对应距离满足
得
即
，
[3]若，则满足
得
综上分析，过E点时的速度v与F的作用距离x的关系如下：
在时，无法达到E点；
在时，
在时，
在时，
【知识点】牛顿第二定律；竖直平面的圆周运动；动能定理的综合应用
18．【答案】（1）；（2）
【知识点】向心力；生活中的圆周运动
19．【答案】（1）2 m/s
（2）1.2 J
（3）
【知识点】牛顿运动定律的应用—传送带模型；生活中的圆周运动；动能定理的综合应用
20．【答案】（1）解：物块加速度a的大小
（2）解：根据牛顿第二定律F-mg=ma
解得F=mg+ma=48N
（3）解：2s末的速度v=at=4m/s
2s末恒力的功率的大小P=Fv=192W
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；牛顿第二定律；功率及其计算
21．【答案】（1）解：小球到达C点时有
场强大小为
（2）解：小球到达C点时的速度大小为vC，由牛顿第二定律得
小球 过程，由动能定理有
解得
（3）解：小球在离开C点的瞬间，速度方向与半径OC垂直，所受合外力的方向指向圆心（后续合力大小和方向均不变），即合力和C点的速度方向垂直，因此可知小球离开C点后将做类平抛运动。
【知识点】平抛运动；动能定理的综合应用
22．【答案】（1）解：根据
解得
（2）解：对于空间站，根据万有引力定律、圆周运动向心加速度公式和牛顿第二定律，有
解得
其中G、M均为常量，与m无关。
（3）解：根据库仑定律、圆周运动向心加速度公式和牛顿第二定律，有
解得
其中k、Q、均为常量，但该比值与试探电荷的质量m和电量q均有关，因此小明的猜想不正确。
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用
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高中物理2019必修第二册全册综合题
一、单选题
1．如图所示为某生活小区里的跷跷板，两个坐凳到转轴的距离相等，当跷跷板绕着转轴转动时，两个坐凳（ ）
A．角速度大小相等，线速度大小不相等
B．角速度大小不相等，线速度大小相等
C．角速度和线速度大小都不相等
D．角速度和线速度大小都相等
2．距离地球大约600光年的行星开普勒22-b很有可能是一颗宜居行星，其表面温度约为22℃，它围绕一颗和太阳非常相似的恒星公转。该行星半径为地球半径的2.4倍，其公转周期约为290天，其准确质量还未能得知。假设其密度与地球相同，不考虑星球的自转。下列说法正确的是（ ）
A．开普勒22-b的质量是地球质量的5.76倍
B．地球表面重力加速度为开普勒22-b表面重力加速度的2.4倍
C．开普勒22-b的第一宇宙速度是地球的第一宇宙速度的2.4倍
D．开普勒22-b的公转轨道半径为地球公转轨道半径的3.6倍
3．一小球在水平面上由M到N的运动轨迹如图中的虚线所示，P是运动轨迹上的一点。四位同学分别画出了小球经过P点时的速度方向。其中描述最准确的是（ ）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
4．关于开普勒第三定律的表达式 的理解正确的是
A．k与 成正比 B．k与 成反比
C．k值与a和T都有关系 D．k值只与中心天体有关
5．如图所示，倾角的光滑固定斜面上，轻质弹簧下端与固定板C相连，另一端与物体A相连.A上端连接一轻质细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连且始终与斜面平行。开始时托住B，A处于静止状态且细线恰好伸直，然后由静止释放B。已知A、B的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，B始终未与地面接触。从释放B到B第一次下落至最低点的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．刚释放B时，A受到细线的拉力大小为mg
B．A的最大速度为
C．B下落至最低点时，弹簧的弹性势能最小
D．B下落至最低点时，A所受合力大小为mg
6．如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆轨道，外圆光滑，内圆粗糙。一质量为m的小球从轨道的最低点以初速度v0向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径R，不计空气阻力，重力加速度为g。设小球过最低点时重力势能为零，下列说法正确的是（ ）
A．若经过足够长时间，小球最终的机械能可能为mgR
B．若小球运动到最高点时速度为0，则小球运动过程中机械能守恒
C．若使小球始终做完整的圆周运动，则v0一定不小于
D．若小球第一次运动到最高点时速度大小为0，则v0=2
二、多选题
7．四颗地球卫星 、 、 、 的排列位置如图所示，其中 是静止在地球赤道上还未发射的卫星， 是近地轨道卫星， 是地球同步卫星， 是高空探测卫星，四颗卫星相比较（ ）
A． 的向心加速度最大 B．相同时间内 转过的弧长最长
C． 相对于 静止 D． 的运动周期可能是
8．如图所示，在同一平台上的O点水平抛出的三个物体，分别落到a、b、c三点，则三个物体运动的初速度va、vb、vc的关系和三个物体运动的时间ta、tb、tc的关系分别是（ ）
A．va>vb>vc B．va
9．甲、乙两架太空战机以相同的速度在一条直线上匀速飞行，甲向乙发出一条无线电指令，乙显示经过t0时间接受到指令，已知光速为c，则在甲、乙看来，该无线电指令传播的速度 c(选填>、=、<)； 地面指挥中心认为从甲发出指令到乙接受到指令的时间间隔是t，t t0(选填>、=、<)
10．两个质量都是1 kg的物体(可看成质点)，相距1 m时，两物体间的万有引力F＝ N，一个物体的重力F′＝ N，万有引力F与重力F′的比值为 .(已知引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，重力加速度g＝10 m/s2).
11．某同学利用平抛运动研究“网球与地面碰撞时是否有能量损失”的问题。网球多次与地面碰撞，相邻两次最高点A、D间用频闪相机连续拍摄的四张照片重叠在一起后的示意图如图所示，该同学通过测量发现A、B、C、D相邻两点的水平间距相等，竖直高度。通过分析可知：
（1）网球与地面碰撞发生在 （填“A、B之间”“B、C之间”或“C、D之间”）。
（2）网球与地面碰撞前、后水平分速度大小 （填“变大”“变小”或“不变”）。
（3）网球与地面碰撞的过程中 （填“有”或“没有”）机械能损失。
12．已知地球质量是月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍，地球上发射近地卫星的环绕速度为 ，那么在月球上发射一艘靠近月球表面运行的宇宙飞船，它的环绕速度为 ．（保留三位有效数字）
13．两个靠得很近的天体，离其它天体非常遥远，它们以其连线上某一点O为圆心各自做匀速圆周运动，两者的距离保持不变，科学家把这样的两个天体称为“双星”，如图所示。已知双星的质量为 和 ，它们之间的距离为 ，引力常量为G，双星中质量为 的天体运行轨道半径 = ，运行的周期 T = 。
14．如图所示，小球质量为，悬线长为，小球在位置A时悬线水平，放手后，小球运动到位置，悬线竖直。设在小球运动过程中空气阻力的大小不变，重力加速度为，在该过程中，重力做的功为 ，空气阻力做的功为
四、计算题
15． 把一小球从离地面h=5m处，以v=2m/s的初速度水平抛出去。不计空气阻力，g取10m/s2。试求：
（1）小球在空中飞行的时间t；
（2）小球落地时的水平位移的大小x。
16．牛顿发现的万有引力定律是17世纪自然科学最伟大的成果之一。万有引力定律在应用中取得了辉煌的成就。应用万有引力定律能“称量”地球质量，也实现了人类的飞天梦想。已知地球的半径为，地面的重力加速度为，引力常量为。
（1）求：a.地球的质量M；
b.地球的第一宇宙速度v。
（2）2018年11月，我国成功发射第41颗北斗导航卫星，被称为“最强北斗”。这颗卫星是地球同步卫星，其运行周期与地球的自转周期相同。求该卫星的轨道高度h（卫星轨道与地球表面的距离）。
（3）利用物理模型对问题进行分析，是重要的科学思维方法。设行星与太阳的距离为r，请根据开普勒第三定律及向心力相关知识，证明太阳对行星的作用力F与r的平方成反比。
17．如图所示，可视为质点的质量为m = 0.2kg的小滑块静止在水平轨道上的A点，在水平向右的恒定拉力F = 4N的作用下，从A点开始做匀加速直线运动，当其滑行到AB的中点时撤去拉力，滑块继续运动到B点后进入半径为R = 0.3m且内壁光滑的竖直固定圆轨道，在圆轨道上运行一周后从C处的出口出来后向D点滑动，D点右侧有一与CD等高的传送带紧靠D点，并以恒定的速度v = 3m/s顺时针转动。已知滑块运动到圆轨道的最高点时对轨道的压力大小刚好为滑块重力的3倍，水平轨道CD的长度为l2 = 2.0m，小滑块与水平轨道ABCD间的动摩擦因数为μ1 = 0.2，与传送带间的动摩擦因数μ2 = 0.5，传送带的长度L = 0.4m，重力加速度g = 10m/s2。求：
（1）水平轨道AB的长度l1；
（2）若水平拉力F大小可变，要使小滑块能到达传送带左侧的D点，则F应满足什么条件；
（3）若在AB段水平拉力F的作用距离x可变，试求小滑块到达传送带右侧E点时的速度v与水平拉力F的作用距离x的关系。
五、解答题
18．如图所示，质量为m的小球用长为l的细线悬于固定点B，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角是，重力加速度为g。不计空气阻力，求：
（1）细线对小球的拉力大小F；
（2）小球做圆周运动的周期T；
19．如图所示，表面光滑的水平轨道左端与长L = 1.25 m的水平传送带平滑相接，传送带以v0 = 1 m/s的恒定速率逆时针匀速运动。水平轨道右侧的竖直墙上固定一轻弹簧，现用质量m = 0.1 kg的小物块（可视为质点）将弹簧向右压缩到某一位置（弹簧处于弹性限度范围内），由静止开始释放小物块，小物块到达水平传送带左端B点后，立即沿切线进入固定的竖直光滑半圆轨道最高点，并恰好沿半径R = 0.4 m的半圆轨道做圆周运动，最后经圆周最低点C，滑上质量为M = 0.9 kg的长木板上，若物块与传送带间动摩擦因数μ1 = 0.8，物块与木板间动摩擦因数μ2 = 0.25，g取10 m/s2。求：
（1）小物块到达B点时速度vB的大小；
（2）小物块刚滑上水平传送带A点时的动能Ek；
（3）若木板和地面之间动摩擦因数μ3 < 0.025，要使小物块恰好不会从长木板上掉下，则木板长度s与木板和地面之间动摩擦因数μ3应满足什么关系（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。
六、综合题
20．质量为m = 4kg的小物块静止于地面上。现用竖直向上的恒力F拉动小物块，经过时间t = 2s，小物块运动了h = 4m的距离，取g =10m/s2。求：
（1）物快加速度a的大小；
（2）恒力F的大小；
（3）2s末恒力的功率的大小。
21．如图所示，空间存在沿水平向右的匀强电场。一半径为R的竖直光滑圆弧轨道和水平轨道在A点相切。为圆弧轨道的直径，O为圆心，和之间的夹角为。一质量为m、带电量为的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点并脱离轨道，落至水平轨道上。已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零，，，重力加速度大小为g，不计空气阻力。
（1）求匀强电场强度的大小E；
（2）求小球到达A点时动能的大小；
（3）请分析说明小球离开C点后的运动特点。
22．北京时间2021年10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船成功对接于天和核心舱径向端口，空间站[由天和核心舱、神舟十三号载人飞船、天舟二号和天舟三号货运飞船一起组成四舱（船）组合体]绕地球的运动可视为匀速圆周运动，不考虑空气阻力以及其他天体的影响，地球可视作质量为M的均匀球体；设空间站（可看做质点）的总质量为、空间站绕行的轨道半径为r；万有引力常量为G。
（1）求空间站绕地球做匀速圆周运动的线速度的大小v；
（2）若空间站绕地球运动的周期为T，请证明为一与空间站质量无关的常量；
（3）小明通过类比发现，两点电荷间的库仑力与两质点间的万有引力都满足与距离的平方成反比，因此他猜想：“设静电力常量为k，若真空中一个质量为m、电量为的试探电荷A，绕一电荷量为的固定点电荷B做半径为、周期为的匀速圆周运动时，则也是一个与试探电荷A的质量和电量均无关的常量。”请你通过分析、计算来判断小明的猜想是否正确。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速
2．【答案】C
【知识点】开普勒定律；万有引力定律；第一、第二与第三宇宙速度
3．【答案】C
【知识点】曲线运动的条件
4．【答案】D
【知识点】开普勒定律
5．【答案】B
【知识点】牛顿运动定律的应用—连接体；机械能守恒定律
6．【答案】C
【知识点】机械能守恒定律
7．【答案】B,D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心加速度；万有引力定律的应用；卫星问题
8．【答案】B,C
【知识点】平抛运动
9．【答案】=；<
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
10．【答案】6.67×10－11；10；6.67×10－12
【知识点】万有引力定律；万有引力定律的应用
11．【答案】B、C之间；不变；有
【知识点】平抛运动
12．【答案】1.76 km/s
【知识点】万有引力定律的应用
13．【答案】；
【知识点】双星（多星）问题
14．【答案】；
【知识点】功的计算
15．【答案】（1）解：小球做平抛运动，竖直方向有
解得小球在空中飞行的时间为
（2）解：小球落地时的水平位移的大小为
【知识点】平抛运动
16．【答案】（1）a.根据万有引力等于重力有
解得
b.由万有引力提供向心力有
解得
（2）由万有引力提供向心力有
解得
（3）根据题意，设行星的质量为，太阳质量为，太阳对行星的作用力提供行星做圆周运动的向心力，则有
由开普勒第三定律有
整理可得
可知，太阳对行星的作用力F与r的平方成反比。
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度；卫星问题
17．【答案】（1）设小滑块运动到最高点P时的速度大小为vP，根据圆周运动知识，有
从A到P点，列动能定理有
解得
（2）分析若恰能过P点，则，满足vP = 0，从A到P点列定能定理，有：
算得
若小滑块恰能到D点，则有
解得
综上所述应满足条件为
（3）分析各类情况：
①要到达E点，必须过P点，过P点，至少满足
得
可知时，无法达到E点。
②恰好过P点的情况下
得
即进入传送带加速。
讨论传送带上运动问题
[1]若全程加速，加到E点时恰好为3，有
得
对应距离满足
得
即
满足
得
[2]当过D点的速度超过3时，进入传送带即减速，若全程减速，减到E点时恰好为3，有
得
对应距离满足
得
即
，
[3]若，则满足
得
综上分析，过E点时的速度v与F的作用距离x的关系如下：
在时，无法达到E点；
在时，
在时，
在时，
【知识点】牛顿第二定律；竖直平面的圆周运动；动能定理的综合应用
18．【答案】（1）；（2）
【知识点】向心力；生活中的圆周运动
19．【答案】（1）2 m/s
（2）1.2 J
（3）
【知识点】牛顿运动定律的应用—传送带模型；生活中的圆周运动；动能定理的综合应用
20．【答案】（1）解：物块加速度a的大小
（2）解：根据牛顿第二定律F-mg=ma
解得F=mg+ma=48N
（3）解：2s末的速度v=at=4m/s
2s末恒力的功率的大小P=Fv=192W
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；牛顿第二定律；功率及其计算
21．【答案】（1）解：小球到达C点时有
场强大小为
（2）解：小球到达C点时的速度大小为vC，由牛顿第二定律得
小球 过程，由动能定理有
解得
（3）解：小球在离开C点的瞬间，速度方向与半径OC垂直，所受合外力的方向指向圆心（后续合力大小和方向均不变），即合力和C点的速度方向垂直，因此可知小球离开C点后将做类平抛运动。
【知识点】平抛运动；动能定理的综合应用
22．【答案】（1）解：根据
解得
（2）解：对于空间站，根据万有引力定律、圆周运动向心加速度公式和牛顿第二定律，有
解得
其中G、M均为常量，与m无关。
（3）解：根据库仑定律、圆周运动向心加速度公式和牛顿第二定律，有
解得
其中k、Q、均为常量，但该比值与试探电荷的质量m和电量q均有关，因此小明的猜想不正确。
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用
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