高中物理教科版必修二 检测： 模块综合绩A Word版含解析

模块综合检测(A)
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.其中第1~6题只有一个选项是正确的,第7~10题有多个选项是正确的,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.在物理学发展的过程中,许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步.在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中,正确的说法是(　　)
A.爱因斯坦创立了“日心说”
B.哥白尼提出了“地心说”
C.伽利略发现了行星运动定律
D.牛顿总结出了万有引力定律
解析:“日心说”由哥白尼提出,爱因斯坦创立了相对论理论,选项A、B错误;行星的运动规律是开普勒发现的,选项C错误;万有引力定律是牛顿总结提出的,选项D正确.
答案:D
2.如图所示,海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,P为近日点,Q为远日点,M、N为轨道短轴的两个端点,运行的周期为T0.若只考虑海王星和太阳之间的相互作用,则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中(　　)
A.从P到M所用的时间等于T04
B.从Q到N阶段,机械能逐渐变大
C.从P到Q阶段,速率逐渐变大
D.从M到N阶段,万有引力对它先做负功后做正功
解析:根据开普勒第二定律可知,海王星离太阳越近线速度越大,从P到Q的速率逐渐变小,所以从P到M经历的时间小于T04,故选项A、C错误;海王星绕太阳运动过程中只有引力做功,机械能守恒,故选项B错误;太阳对海王星的万有引力沿两星体的连线指向太阳,从M到N,海王星到太阳的距离先变大后变小,万有引力对它先做负功后做正功,选项D正确.
答案:D
3.如图所示,在研究平抛运动时,小球A沿轨道滑下,离开轨道末端(末端水平)时撞开轻质接触式开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落.改变整个装置的高度做同样的实验,发现位于同一高度H的A、B两球总是同时落地或者在空中相碰.该实验现象说明了A球在离开轨道后(　　)
A.水平方向的分运动是匀速直线运动
B.水平方向的分运动是匀加速直线运动
C.竖直方向的分运动是自由落体运动
D.竖直方向的分运动是匀速直线运动
解析:由题干知,小球A做平抛运动,小球B做自由落体运动,A、B两球竖直方向运动情况完全相同,即A离开轨道后在竖直方向的分运动是自由落体运动.选项C正确.
答案:C
4.两颗人造地球卫星,都在圆形轨道上运行,它们的质量相等,轨道半径之比r1r2=2,则它们的动能之比Ek1Ek2等于(　　)
A.2 B.2C.12D.4
解析:由GMmr2=mv2r,Ek=12mv2得Ek=GMm2r,所以Ek1Ek2=r2r1=12.选项C正确.
答案:C
5.如图所示,将完全相同的两小球A、B用长l=0.8 m的细绳,悬于以v=2 m/s 向左匀速运动的物理实验小车顶部,两球与小车前后壁接触.由于某种原因,小车突然停止,此时悬线中张力之比TB∶TA为(g取10 m/s2)(　　)
A.1∶3 B.2∶5 C.2∶3 D.3∶2
解析:小车突然停止时,A球静止,B球由于惯性还要向左摆动,
对A球有TA=mg
对B球有TB-mg=mv2l
联立解得TBTA=32,选项D正确.
答案:D
6.如图,一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置,直径POQ水平.一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落,恰好从P点进入轨道.质点滑到轨道最低点N时,对轨道的压力为4mg,g为重力加速度的大小.用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功.则(　　)
A.W=12mgR,质点恰好可以到达Q点
B.W>12mgR,质点不能到达Q点
C.W=12mgR,质点到达Q点后,继续上升一段距离
D.W<12mgR,质点到达Q点后,继续上升一段距离
解析:设质点到最低点N时的速度为v,由牛顿第二定律,4mg-mg=mv2R,得v=3gR.小球自释放至运动到最低点的过程中,根据动能定理有,mg×2R-W=12mv2?0得W=12mgR;质点从N到Q的过程中受到的摩擦力小于从P到N过程中受到的摩擦力,故质点从N到Q过程中克服摩擦力做的功W'小于W=12mgR,则质点到Q时的动能Ek=12mv2?mgR?W'>0,所以质点到达Q后,能继续上升一段距离,选项C正确.
答案:C
7.最近,科学家在望远镜中看到太阳系外某一恒星有一行星,并测得它围绕该恒星运动一周所用的时间为1 200年,它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100倍.假定该行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆周,仅利用以上两个数据可以求出的量有(　　)
A.恒星质量与太阳质量之比
B.恒星密度与太阳密度之比
C.行星质量与地球质量之比
D.行星运行速度与地球公转速度之比
解析:由GMmr2=m2πT2r,得M=4π2r3GT2.
由分别的运行时间比和距离比可求出恒星质量和太阳质量之比,
再由v=2πrT可求出各自的运行速度之比.选项A、D正确.
答案:AD
8.如图所示,固定斜面上放一质量为m的物块,物块通过轻弹簧与斜面底端的挡板连接,开始时弹簧处于原长,物块刚好不下滑.现将物块向上移动一段距离后由静止释放,物块一直向下运动到最低点,且刚好不上滑,斜面的倾角为θ,重力加速度为g,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则在物块向下运动过程中,下列说法正确的是(　　)
A.物块与斜面间的动摩擦因数为tan θ
B.当弹簧处于原长时物块的速度最大
C.在物块运动到最低点前的一瞬间,加速度大小为gsin θ
D.物块的动能和弹簧的弹性势能的总和为一定值
解析:由于开始时弹簧处于原长,物块刚好不下滑,则mgsin θ=μmgcos θ,得物块与斜面间的动摩擦因数μ=tan θ,选项A正确;由于物块一直向下运动,因此滑动摩擦力始终与重力沿斜面向下的分力平衡,因此当弹簧处于原长时,物块受到的合外力为零,此时速度最大,选项B正确;由于物块在最低点时刚好不上滑,此时弹簧的弹力F=mgsin θ+μmgcos θ=2mgsin θ,物块在到达最低点前的一瞬间,加速度大小为a=Fm=2gsin θ,选项C错误;以物块为研究对象,WF+WG+Wf=ΔEk,而重力做功和摩擦力做功的代数和为零,因此弹簧的弹力做功等于物块动能的变化量,即弹簧的弹性势能和物块的动能之和为定值,选项D正确.
答案:ABD
9.如图所示,质量相同的两物体处于同一高度,A沿固定在地面上的光滑斜面下滑,B自由下落,最后到达同一水平面,则(　　)
A.重力对两物体做的功相同
B.重力的平均功率相同
C.到达底端时重力的瞬时功率PAD.到达底端时两物体的动能相同,速度相同
解析:由于两个物体质量相同、下落高度相同,所以重力对两物体做的功相同,选项A正确;由于下落的时间不同,所以重力的平均功率不相同,选项B错误;根据机械能守恒定律可知,两物体到达底端时动能相同,即速度大小相同,但方向不同,选项D错误;由瞬时功率的计算式可得PA=mgvcos θ,PB=mgv,因此,到达底端时重力的瞬时功率PA答案:AC
10.如图所示,倾角θ=30°的粗糙斜面固定在地面上,长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上,其上端与斜面顶端齐平,用细线将物块与软绳连接,物块由静止释放后向下运动,直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面).在此过程中(　　)
A.物块的机械能逐渐增加
B.软绳重力势能共减少了14mgl
C.物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功
D.软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和
解析:取斜面最高点为参考面,软绳重力势能减少量ΔEp绳=mg·l2?mg·l2·sin 30°=14mgl,选项B正确;物块向下运动,对物块,除重力以外,绳拉力对物块做负功,物块机械能减小,选项A错误;设W克为软绳克服摩擦力做的功,对系统由功能原理得ΔEp绳+ΔEp物=12mv2+12m物v2+W克,又因为ΔEp物>12m物v2,故选项C错误而D正确.
答案:BD
二、填空题(本题共2小题,每小题10分,共20分)
11.“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图所示,当小车在一条橡皮筋作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为W;当用2条、3条、4条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次……实验时,橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、4W……,每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带测出.
(1)关于该实验,下列说法正确的是　　　　.?
A.打点计时器可以用干电池供电
B.实验仪器安装时,可以不平衡摩擦力
C.每次实验小车必须从同一位置由静止弹出
D.利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W,依次作出W-vm、W?vm2、W?vm3、W2?vm、W3?vm等的图像,得出合力做功与物体速度变化的关系
(2)如图所示,给出了某次实验打出的纸带,从中截取了测量小车最大速度所用的一段纸带,测得A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为AB=1.48 cm,BC=1.60 cm,CD=1.62 cm,DE=1.62 cm;已知相邻两点打点时间间隔为0.02 s,则小车获得的最大速度vm=　　　　m/s.(结果保留两位有效数字)?
解析:(1)打点计时器必须用交变电流,A项错误;实验仪器安装时,必须平衡摩擦力,B项错误;每次实验小车必须从同一位置由静止弹出,C项正确;根据所得数据分别作出橡皮筋所做的功W与小车获得的最大速度或小车获得的最大速度的二次方、三次方等图像,找出合力做的功与物体速度变化的关系,D项正确.
(2)小车获得的最大速度v=xt=1.62×10-20.02m/s=0.81 m/s.
答案:(1)CD　(2)0.81
12.验证机械能守恒定律的实验步骤安排如下:
A.把打点计时器固定在铁架台上,并用导线将打点计时器接在低压交流电源上
B.将连有重物的纸带穿过限位孔,用手提着纸带,让手尽量靠近打点计时器
C.松开纸带,接通电源
D.更换纸带,重复几次,选点迹清晰的纸带进行测量
E.用天平测量重物的质量m
在上述实验步骤中错误的是　　　和　　　,可有可无的是　　　.?
解析:B步骤中应让重物尽量靠近打点计时器,而不是手靠近;C步骤中应先接通电源,后释放纸带;E步骤可有可无,不称量重物的质量也可验证机械能守恒定律.
答案:B　C　E
三、计算题(本题共4小题,共40分)
13.(8分)水平抛出的一个石子,经过0.4 s落到地面,落地时的速度方向跟水平方向的夹角是53°,(g取10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)求:
(1)石子的抛出点距地面的高度.
(2)石子抛出时的水平初速度.
(3)石子落地点和抛出点的水平距离.
解析:(1)由h=12gt2,得
h=12×10×0.42 m=0.8 m.
(2)因为vy=gt=10×0.4 m/s=4 m/s
所以v0=vytan53°=4×34 m/s=3 m/s.
(3)x=v0t=3×0.4 m=1.2 m.
答案:(1)0.8 m　(2)3 m/s　(3)1.2 m
14.(10分)利用航天飞机,宇航员可以到太空维修出现故障的人造地球卫星.已知一颗人造地球卫星在离地高度一定的圆轨道上运行.当航天飞机接近这颗卫星并与它运行情况基本相同时,速度达到了6.4 km/s.取地球半径为R=6 400 km,地球表面的重力加速度g取9.8 m/s2.试求这颗卫星离地面的高度.
解析:万有引力提供人造地球卫星运行所需的向心力
GMm(R+h)2=mv2R+h
在地球表面有GMmR2=mg
所以h=gR2v2?R
代入数据可得h=3.4×106 m.
答案:3.4×106 m
15.(10分)将质量为m的物体从地面以速度v0竖直向上抛出,物体落回地面时,速度大小为34v0,设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变.
(1)求物体第一次上升的最大高度.
(2)若物体与地面碰撞过程中无能量损失,求物体运动的总路程.
解析:(1)设物体所受空气阻力大小为f,由动能定理知
上升过程有-(mg+f)h=0?12mv02
下降过程有(mg-f)h=12m34v02?0
联立以上两式得h=25v0264g.
(2)设物体从抛出到停止运动的总路程为s,对全程由动能定理知-fs=0?12mv02,
由(1)知f=725mg,得 s=25v0214g.
答案:(1)25v0264g　(2)25v0214g
16.(12分)如图所示,质量为m=1 kg 的小物块由静止轻轻放在水平匀速运动的传送带上,从A点随传送带运动到水平部分的最右端B点,经半圆轨道C点沿圆弧切线进入竖直光滑的半圆轨道,恰能做圆周运动.C点在B点的正上方,D点为轨道的最低点.小物块离开D点后,做平抛运动,恰好垂直于倾斜挡板打在挡板跟水平面相交的E点.已知半圆轨道的半径R=0.9 m,D点距水平面的高度 h=0.75 m,g取10 m/s2,试求:
(1)传送带对物块的摩擦力做的功.
(2)小物块经过D点时对轨道压力的大小.
(3)倾斜挡板与水平面间的夹角θ.
解析:(1)设小物块经过C点时的速度大小为v1,因为经过C时恰好能完成圆周运动,由牛顿第二定律可得
mg=mv12R,
解得v1=3 m/s
小物块由A到B过程中,设摩擦力对小物块做的功为W,由动能定理得W=12mv12
解得W=4.5 J
故摩擦力对物块做的功为4.5 J.
(2)设小物块经过D点时的速度为v2,对小物块由C点到D点的过程,
由动能定理得mg·2R=12mv22?12mv12
小物块经过D点时,设轨道对它的支持力大小为N,
由牛顿第二定律得N-mg=mv22R
联立解得N=60 N,v2=35 m/s
由牛顿第三定律可知,小物块对轨道的压力大小为N'=N=60 N
故小物块经过D点时对轨道的压力大小为60 N.
(3)小物块离开D点做平抛运动,设经时间t打在E点,由h=12gt2得t=1510 s
设小物块打在E点时速度的水平、竖直分量分别为vx、vy,速度跟竖直方向的夹角为α,
则vx=v2、vy=gt
又tan α=vxvy=3
联立解得α=60°
再由几何关系可得θ=α=60°
故倾斜挡板与水平面的夹角θ=60°.
答案:(1)4.5 J　(2)60 N　(3)60°