江西省赣州市兴国三中2016-2017学年高二（上）模块物理试卷（必修）（2）（解析版）

2016-2017学年江西省赣州市兴国三中高二（上）模块物理试卷（必修）（2）
　
一、不定项选择题（每小题4分，共40分．对多选题，选不全者得2分，多选错选不得分）
1．如图为质量相等的两个质点A、B在同一直线上运动的v﹣t图象．由图可知（　　）
A．在t时刻两个质点在同一位置
B．在t时刻两个质点速度相等
C．在0﹣t时间内质点B比质点A位移大
D．在0﹣t时间内合外力对两个质点做功相等
2．如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态，若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则（　　）
A．球B对墙的压力减小
B．物体A与球B之间的作用力增大
C．地面对物体A的摩擦力减小
D．物体A对地面的压力不变
3．质量为m的汽车以恒定功率P沿倾角为θ的倾斜路面向上行驶，最终以速度v匀速运动，若保持汽车的功率P不变，使汽车沿这个倾斜路面向下运动，最后匀速行驶，由此可知（汽车所受阻力大小不变）（　　）
A．汽车的最后速度一定大于v
B．汽车的最后速度可能小于v
C．汽车所受的阻力一定大于mgsinθ
D．汽车所受的阻力可能小于mgsinθ
4．如图所示，斜面上a、b、c三点等距，小球从a点正上方O点抛出，做初速为v0的平抛运动，恰落在b点．若小球初速变为v，其落点位于c，则（　　）
A．v0＜v＜2v0
B．v=2v0
C．2v0＜v＜3v0
D．v＞3v0
5．在水平地面上运动的小车车厢底部有一质量为m1的木块，木块和车厢通过一根水平轻弹簧相连接，弹簧的劲度系数为k．在车厢的顶部用一根细线悬挂一质量为m2的小球．某段时间内发现细线与竖直方向的夹角为θ，在这段时间内木块与车厢也保持相对静止，如图所示．不计木块与车厢底部的摩擦力，则在这段时间内弹簧的形变量为（　　）
A．
tanθ
B．
C．
tanθ
D．
6．地球的半径为R0，地球表面处的重力加速度为g，一颗人造卫星围绕地球做匀速圆周运动，卫星距地面的高度为R0，下列关于卫星的说法中正确的是（　　）
A．卫星的速度大小为
B．卫星的角速度大小2
C．卫星的加速度大小为
D．卫星的运动周期为
7．如图所示，半径为R的光滑圆形轨道竖直固定放置，小球m在圆形轨道内侧做圆周运动．对于半径R不同的圆形轨道，小球m通过轨道最高点时都恰好与轨道间没有相互作用力．下列说法中正确的是（　　）
A．半径R越大，小球通过轨道最高点时的速度越大
B．半径R越大，小球通过轨道最高点时的速度越小
C．半径R越大，小球通过轨道最低点时的角速度越大
D．半径R越大，小球通过轨道最低点时的角速度越小
8．如图甲所示，物体原来静止在水平面上，用一水平力F拉物体，在F从0开始逐渐增大的过程中，物体先静止后又做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图象如图乙所示．根据图乙中所标出的数据可计算出（　　）
A．物体的质量为1
kg
B．物体的质量为2kg
C．物体与水平面间的动摩擦因数为0.3
D．物体与水平面间的动摩擦因数为0.5
9．如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上受到水平向右的拉力F的作用下向右滑行，长木板处于静止状态．已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2．下列说法正确的是（　　）
A．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg
B．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2（m+M）g
C．当F＞μ2（m+M）g时，木板与木块之间发生相对运动
D．无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动
10．由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内．一质量为m的小球，从距离水平地面为H的管口D处静止释放，最后能够从A端水平抛出落到地面上．下列说法正确的是（　　）
A．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为
B．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为
C．小球能从细管A端水平抛出的条件是H＞2R
D．小球能从细管A端水平抛出的最小高度Hmin=R
　
二、实验题（一题，12分）
11．某同学利用图1所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）．从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图2所示．打点计时器电源的频率为50Hz．
（1）通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点　　和　　之间某时刻开始减速．
（2）计数点5对应的速度大小为　　m/s，计数点6对应的速度大小为　　m/s．（保留三位有效数字）
（3）物块减速运动过程中加速度的大小为a=　　m/s2，若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值　　（填“偏大”或“偏小”）．
　
三、计算题（本题共两小题，12题10分，13题18分，共28分．解答应写出必要的文字说明、方程式、重要的演算步骤和单位，只写出最后答案的不得分）
12．已知月球半径为R0，月球表面处重力加速度为g0．地球和月球的半径之比为=4，表面重力加速度之比为=6，则地球和月球的密度之比为多少？
13．如图，一个质量为0.6kg的小球以某一初速度从P点水平抛出，恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧（不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失）．已知圆弧的半径R=0.3m，θ=60°，小球到达A点时的速度为v=4m/s．（取g=10m/s2）试求：
（1）小球做平抛运动的初速度v0；
（2）P点与A点的水平距离和竖直高度；
（3）小球到达圆弧最高点C时，对轨道的压力．
　
2016-2017学年江西省赣州市兴国三中高二（上）模块物理试卷（必修）（2）
参考答案与试题解析
　
一、不定项选择题（每小题4分，共40分．对多选题，选不全者得2分，多选错选不得分）
1．如图为质量相等的两个质点A、B在同一直线上运动的v﹣t图象．由图可知（　　）
A．在t时刻两个质点在同一位置
B．在t时刻两个质点速度相等
C．在0﹣t时间内质点B比质点A位移大
D．在0﹣t时间内合外力对两个质点做功相等
【考点】匀变速直线运动的图像．
【分析】由图象可以看出A物体做初速度为零的匀加速直线运动，B物体先做初速度为零的匀加速直线运动后做匀速直线运动，两个图象的交点表明该时刻速度相等，位移可以通过图线与时间轴包围的面积来求解，合力做的功等于动能的增加量．
【解答】解：A、两质点位移等于图线与时间轴包围的面积，显然B的位移较大，因而A错误；
B、速度时间图象反映的是质点任意时刻的速度情况，两个图象的交点表明该时刻速度相等，故B正确；
C、两质点位移等于图线与时间轴包围的面积，显然B的位移较大，因而C正确；
D、两质点质量相等，t=0时刻动能均为0，t时刻速度相等，因而动能也相等，根据动能定理，可以知道，合外力做的功相等；
故选BCD．
　
2．如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态，若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则（　　）
A．球B对墙的压力减小
B．物体A与球B之间的作用力增大
C．地面对物体A的摩擦力减小
D．物体A对地面的压力不变
【考点】共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．
【分析】正确的对小球B进行受力分析，根据小球静止即小球处于平衡状态，小球所受合力为0，现将A向右移动少许，改变了A对小球B支持力的方向，再根据平衡判断小球所受各力的大小变化．
【解答】解：A、小球B受重力、A的支持力F1和墙壁的压力F2．如下图所示：
将重力G分解为G1和G2，则根据平衡可知，F1=G1=，F2=G2=Gtanθ
当A向右移动少许，根据题意可知，A对小球B的作用力F1与竖直方向的夹角θ将减小，根据力图分析可知：
因θ减小；故cosθ增大，tanθ减小
即墙壁对小球B的作用力将减小，A对小球B的支持力减小．根据牛顿第三定律可知，球B对墙壁的压力将减小，球B对A的压力亦减小．故A正确，B错误；
C、再对A进行受力分析知：由于A的平衡，所以A受地面摩擦力f=FBsinθ，根据题意知，B对A的压力FB减小且FB与竖直方向的夹角θ减小，故A所受地面的摩擦力f减小．再根据牛顿第三定律，地面所受A的摩擦力减小．故C正确；
D、对整体分析可知，整体受重力和支持力的作用，由于竖直方向受力不变，故受地面的支持力不变，由牛顿第三定律可知，A对地面的压力不变；故D正确；
故选：ACD．
　
3．质量为m的汽车以恒定功率P沿倾角为θ的倾斜路面向上行驶，最终以速度v匀速运动，若保持汽车的功率P不变，使汽车沿这个倾斜路面向下运动，最后匀速行驶，由此可知（汽车所受阻力大小不变）（　　）
A．汽车的最后速度一定大于v
B．汽车的最后速度可能小于v
C．汽车所受的阻力一定大于mgsinθ
D．汽车所受的阻力可能小于mgsinθ
【考点】功率、平均功率和瞬时功率．
【分析】汽车匀速向上运动，和匀速向下运动时，对汽车受力分析，汽车处于受力平衡状态，由此可以求得汽车在两种情况下的牵引力的大小，由P=Fv分析可得出结论．
【解答】解：A、当汽车匀速运动时，受力平衡，由于汽车是沿倾斜的路面向上行驶的，对汽车受力分析可知，汽车的牵引力F=f+mgsinθ，由功率P=Fv，所以上坡时的速度v=，当汽车向下匀速运动时，受力平衡，对汽车受力分析可知，F′+mgsingθ=f，所以此时的牵引力F′=f﹣mgsingθ，由功率P=F′v′知，v′=，所以v′大于v，所以A正确．B错误．
C、当汽车沿这个倾斜路面向下运动时，汽车的牵引力F′=f﹣mgsingθ，所以f＞mgsingθ，故C正确，D错误．
故选：AC．
　
4．如图所示，斜面上a、b、c三点等距，小球从a点正上方O点抛出，做初速为v0的平抛运动，恰落在b点．若小球初速变为v，其落点位于c，则（　　）
A．v0＜v＜2v0
B．v=2v0
C．2v0＜v＜3v0
D．v＞3v0
【考点】平抛运动．
【分析】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，平抛运动的水平位移由初速度和运动时间决定．
【解答】解：小球从a点正上方O点抛出，做初速为v0的平抛运动，恰落在b点，改变初速度，落在c点，知水平位移变为原来的2倍，若时间不变，则初速度变为原来的2倍，由于运动时间变长，则初速度小于2v0．故A正确，B、C、D错误．
故选A．
　
5．在水平地面上运动的小车车厢底部有一质量为m1的木块，木块和车厢通过一根水平轻弹簧相连接，弹簧的劲度系数为k．在车厢的顶部用一根细线悬挂一质量为m2的小球．某段时间内发现细线与竖直方向的夹角为θ，在这段时间内木块与车厢也保持相对静止，如图所示．不计木块与车厢底部的摩擦力，则在这段时间内弹簧的形变量为（　　）
A．
tanθ
B．
C．
tanθ
D．
【考点】牛顿第二定律；胡克定律．
【分析】以小球为研究对象，分析受力情况，根据牛顿第二定律求出加速度，即为小车的加速度，再对质量为m1的木块研究，根据牛顿第二定律和胡克定律求出弹簧的形变量x．
【解答】解：以小球为研究对象，分析受力情况，根据牛顿第二定律得：
m2gtanθ=m2a，
得：a=gtanθ
再以质量为m1的木块为研究对象，由牛顿第二定律得：
F=m1a
又由胡克定律得：F=kx
解得：x=
故选：A．
　
6．地球的半径为R0，地球表面处的重力加速度为g，一颗人造卫星围绕地球做匀速圆周运动，卫星距地面的高度为R0，下列关于卫星的说法中正确的是（　　）
A．卫星的速度大小为
B．卫星的角速度大小2
C．卫星的加速度大小为
D．卫星的运动周期为
【考点】万有引力定律及其应用．
【分析】研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式表示出线速度、角速度、周期、加速度等物理量．
忽略地球自转的影响，根据万有引力等于重力列出等式．
【解答】解：研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：
=m，解得：v=其中r=2R0①
忽略地球自转的影响，根据万有引力等于重力列出等式：
=mg，解得：GM=gR02②
由①②得：卫星的速度大小v=，故A正确．
B、根据圆周运动知识得：ω==，故B错误．
C、根据圆周运动知识得：a==，故C错误．
D、根据圆周运动知识得：T==，故D错误．
故选A．
　
7．如图所示，半径为R的光滑圆形轨道竖直固定放置，小球m在圆形轨道内侧做圆周运动．对于半径R不同的圆形轨道，小球m通过轨道最高点时都恰好与轨道间没有相互作用力．下列说法中正确的是（　　）
A．半径R越大，小球通过轨道最高点时的速度越大
B．半径R越大，小球通过轨道最高点时的速度越小
C．半径R越大，小球通过轨道最低点时的角速度越大
D．半径R越大，小球通过轨道最低点时的角速度越小
【考点】向心力；动能定理的应用．
【分析】小球做圆周运动，恰好通过最高点，由重力提供向心力，可求出速度，由最高点至最低点的过程中，只有重力对小球做功，可由动能定理求出最低点速度，从而求出角速度．
【解答】解：小球通过最高点时，对小球受力分析，如图
小球受到重力和轨道向下的支持力，合力提供向心力，G+F1=m≥G
解得，v≥
根据题意，小球恰好到最高点，速度v取最小值，故A正确、B错误；
小球从最高点运动到最低点的过程中，由动能定理，mg（2R）=mv′2﹣mv2
解得，v′==
角速度ω==，故C错误，D正确；
故选AD．
　
8．如图甲所示，物体原来静止在水平面上，用一水平力F拉物体，在F从0开始逐渐增大的过程中，物体先静止后又做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图象如图乙所示．根据图乙中所标出的数据可计算出（　　）
A．物体的质量为1
kg
B．物体的质量为2kg
C．物体与水平面间的动摩擦因数为0.3
D．物体与水平面间的动摩擦因数为0.5
【考点】牛顿第二定律；匀变速直线运动的图像．
【分析】对物体受力分析，根据牛顿第二定律得出力F与加速度a的函数关系，然后结合图象得出相关信息即可求解．
【解答】解：对物体受重力、地面的支持力、向右的拉力和向左的摩擦力
根据牛顿第二定律得：F﹣μmg=ma，解得：a=﹣μg，
由a与F图线，得：0.5=﹣10μ，4=﹣10μ，
以上各式联立得：m=2Kg，μ=0.3，故BC正确
故选：BC．
　
9．如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上受到水平向右的拉力F的作用下向右滑行，长木板处于静止状态．已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2．下列说法正确的是（　　）
A．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg
B．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2（m+M）g
C．当F＞μ2（m+M）g时，木板与木块之间发生相对运动
D．无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动
【考点】牛顿第二定律；匀变速直线运动的位移与时间的关系；力的合成与分解的运用．
【分析】隔离对M分析，抓住木板处于静止状态，根据共点力平衡求出地面对木板的摩擦力大小．无论改变F的大小，只要m在木板上滑动，则m对M的摩擦力大小不变，木板仍然保持静止．
【解答】解：A、对M分析，在水平方向受到m对M的摩擦力和地面对M的摩擦力，两个力平衡，则地面对木板的摩擦力f=μ1mg．故A正确，B错误．
C、无论F大小如何，m在M上滑动时对M的摩擦力大小不变，M在水平方向上仍然受到两个摩擦力处于平衡，不可能运动．木块与木板发生相对滑动的条件是F＞μ1mg，故C错误，D正确．
故选：AD．
　
10．由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内．一质量为m的小球，从距离水平地面为H的管口D处静止释放，最后能够从A端水平抛出落到地面上．下列说法正确的是（　　）
A．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为
B．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为
C．小球能从细管A端水平抛出的条件是H＞2R
D．小球能从细管A端水平抛出的最小高度Hmin=R
【考点】机械能守恒定律；平抛运动．
【分析】从A到D运动过程中只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律求出A点速度，从A点抛出后做平抛运动，根据平抛运动规律求出水平位移，细管可以提供支持力，所以到达A点的速度大于零即可．
【解答】解：A、从A到D运动过程中只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律得：
解得：
从A点抛出后做平抛运动，则
由2R=gt2得t=
则x=
故A错误，B正确；
C、细管可以提供支持力，所以到达A点的速度大于零即可，
即
解得：H＞2R，故C正确，D错误．
故选：BC．
　
二、实验题（一题，12分）
11．某同学利用图1所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）．从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图2所示．打点计时器电源的频率为50Hz．
（1）通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点　6　和　7　之间某时刻开始减速．
（2）计数点5对应的速度大小为　1.00　m/s，计数点6对应的速度大小为　1.20　m/s．（保留三位有效数字）
（3）物块减速运动过程中加速度的大小为a=　2.00　m/s2，若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值　偏大　（填“偏大”或“偏小”）．
【考点】测定匀变速直线运动的加速度．
【分析】（1）由纸带两个点之间的时间相同，若位移逐渐增大，表示物体做加速运动，若位移逐渐减小，则表示物体做减速运动；
（2）用平均速度代替瞬时速度的方法求解瞬时速度；
（3）用作差法求解减速过程中的加速度．
【解答】解：（1）从纸带上的数据分析得知：在点计数点6之前，两点之间的位移逐渐增大，是加速运动，在计数点7之后，两点之间的位移逐渐减小，是减速运动，所以物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速；
（2）根据平均速度等于瞬时速度，则有：v5===1.00m/s
v6==m/s=1.20m/s
（3）由纸带可知，计数点7往后做减速运动，根据作差法得：
a==﹣2.00m/s2．
在减速阶段产生的加速度的力是滑动摩擦力和纸带受的阻力，所以计算结果比动摩擦因素的真实值偏大．
故答案为：（1）6；7；（2）1.00；1.20；（3）2.00，偏大．
　
三、计算题（本题共两小题，12题10分，13题18分，共28分．解答应写出必要的文字说明、方程式、重要的演算步骤和单位，只写出最后答案的不得分）
12．已知月球半径为R0，月球表面处重力加速度为g0．地球和月球的半径之比为=4，表面重力加速度之比为=6，则地球和月球的密度之比为多少？
【考点】万有引力定律及其应用．
【分析】在星球表面、重力等于万有引力，根据万有引力定律列式求解出质量，由球体体积的表达式和密度定义求解密度表达式进行分析即可．
【解答】解：设星球的密度为ρ，由G=mg
得GM=gR2，ρ==
联立解得ρ=
设地球、月球的密度分别为ρ、ρ0，则
将=4，
=6代入上式，解得=
答：地球和月球的密度之比为．
　
13．如图，一个质量为0.6kg的小球以某一初速度从P点水平抛出，恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧（不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失）．已知圆弧的半径R=0.3m，θ=60°，小球到达A点时的速度为v=4m/s．（取g=10m/s2）试求：
（1）小球做平抛运动的初速度v0；
（2）P点与A点的水平距离和竖直高度；
（3）小球到达圆弧最高点C时，对轨道的压力．
【考点】机械能守恒定律；牛顿第二定律；平抛运动；向心力．
【分析】（1）恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧，说明到到A点的速度vA方向与水平方向的夹角为θ，这样可以求出初速度v0；
（2）平抛运动水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，根据平抛运动的基本规律求出P点与A点的水平距离和竖直距离；
（3）选择从A到C的运动过程，运用动能定理求出C点速度，根据向心力公式求出小球在最高点C时对轨道的压力．
【解答】解：（1）小球到A点的速度如图所示，由图可知
，
（2）由平抛运动规律得：
竖直方向有：
vy=gt
水平方向有：x=v0t
解得：h=0.6m
（3）取A点为重力势能的零点，由机械能守恒定律得：
代入数据得：
由圆周运动向心力公式得：
代入数据得：NC=8N
由牛顿第三定律得：小球对轨道的压力大小，方向竖直向上
答：（1）小球做平抛运动的初速度为2m/s；
（2）P点与A点的水平距离为0.69m，竖直高度为0.6m；
（3）小球到达圆弧最高点C时，对轨道的压力为8N，方向竖直向上．
　
2017年1月23日