高中同步测试卷·人教物理必修2：高中同步测试卷（十五）高考水平测试卷 word版含解析

高中同步测试卷·人教物理必修2：高中同步测试卷（十五）高考水平测试卷 word版含解析

高中同步测试卷(十五) 高考水平测试卷 (时间：90 分钟，满分：100 分) 一、单项选择题(本题共 7 小题，每小题 4 分，共 28 分．在每小题给出的四个选项中， 只有一个选项正确．) 1．关于机械能守恒定律的适用条件，下列说法中正确的是( ) A．只有重力和弹力作用时，机械能才守恒 B．当有其他外力作用时，只要合外力为零，机械能守恒 C．当有其他外力作用时，只要其他外力不做功，机械能守恒 D．炮弹在空中飞行，不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒 2．如图所示，水平抛出的物体，抵达斜面上端 P 处，其速度方向恰好沿斜面方向，然 后沿斜面无摩擦滑下，下列选项中的图象是描述物体沿 x 方向和 y 方向运动的速度－时间图 象，其中正确的是( ) 3.如图所示，螺旋形光滑轨道竖直放置，P、Q 为对应的轨道最高点， 一个小球以一定速度沿轨道切线方向进入轨道，且能过轨道最高点 P，则 下列说法中正确的是( ) A．轨道对小球做正功，小球的线速度 vP>vQ B．轨道对小球不做功，小球的角速度ωP<ωQ C．小球的向心加速度 aP>aQ D．轨道对小球的压力 FP>FQ 4．一滑块在水平地面上沿直线滑行，t＝0 时其速度为 1 m/s.从此刻开始在滑块运动方 向上再施加一水平作用力 F，力 F 和滑块的速度 v 随时间 t 的变化规律分别如图甲和乙所 示．设在第 1 s 内、第 2 s 内、第 3 s 内力 F 对滑块做的功分别为 W1、W2、W3.则以下关系式 正确的是( ) A．W1＝W2＝W3 B．W1m2)，挂在圆弧轨道边缘 c 的两边，开始时，m1 位于 c 点，然后从静止释 放，设轻绳足够长，不计一切摩擦．则 ( ) A．在 m1 由 c 下滑到 a 的过程中，两球速度大小始终相等 B．在 m1 由 c 下滑到 a 的过程中，m1 所受重力的功率始终增大 C．若 m1 恰好能沿圆弧下滑到 a 点，则 m1＝2m2 D．若 m1 恰好能沿圆弧下滑到 a 点，则 m1＝3m2 二、多项选择题(本题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分．在每小题给出的四个选项中， 有多个选项符合题意．) 8．一物体受到两个外力的作用，沿某方向做匀速直线运动．若将其中一个力的方向旋 转 90°，保持这个力的大小和另一个力不变，则物体可能做( ) A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动 C．匀减速直线运动 D．轨迹为曲线的运动 9．(2016·高考全国卷丙)如图，一固定容器的内壁是半径为 R 的半球面；在半球面水平 直径的一端有一质量为 m 的质点 P.它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦 力做的功为 W.重力加速度大小为 g.设质点 P 在最低点时，向心加速度的大小为 a，容器对 它的支持力大小为 N，则( ) A．a＝2（mgR－W） mR B．a＝2mgR－W mR C．N＝3mgR－2W R D．N＝2（mgR－W） R 10．如图所示，半径为 R 的半圆形光滑凹槽 A 静止在光滑水平面上，其质量为 m.现有 一质量也为 m 的小物块 B，由静止开始从槽左端的最高点沿凹槽滑下，当小物块 B 刚要到 达槽最低点时，凹槽 A 恰好被一表面涂有粘性物的固定挡板粘住，在极短的时间内速度减 为零；小物块 B 继续向右运动，运动到距槽最低点的最大高度是R 2.则小物块从释放到第一次 到达最低点的过程中，下列说法正确的是( ) A．凹槽 A 对小物块 B 做的功 W＝－1 2mgR B．凹槽 A 对小物块 B 做的功 W＝mgR C．凹槽 A 被粘住的瞬间，小物块 B 对凹槽 A 的压力大小为 mg D．凹槽 A 被粘住的瞬间，小物块 B 对凹槽 A 的压力大小为 2mg 11．如图所示，小滑块从一个固定的光滑斜槽轨道顶端无初速开始下滑，用 v、t 和 h 分别表示小滑块沿轨道下滑的速率、时间和距轨道顶端的高度．如图所示的 v－t 图象和 v2 －h 图象中可能正确的是( ) 12.如图所示，重 10 N 的滑块在倾角为 30°的斜面上，从 a 点由静止下滑，到 b 点接触 到一个轻弹簧．滑块压缩弹簧到 c 点开始弹回，返回 b 点离开弹簧，最后又回到 a 点，已知 ab＝0.8 m，bc＝0.4 m，那么在整个过程中下列说法正确的是( ) A．滑块动能的最大值是 6 J B．弹簧弹性势能的最大值是 6 J C．从 c 到 b 弹簧的弹力对滑块做的功是 6 J D．滑块和弹簧组成的系统整个过程机械能守恒 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 三、实验题(按题目要求作答．) 13．(10 分)某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律．频闪仪每隔 0.05 s 闪光一次，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重 力加速度取 9.8 m/s2，小球质量 m＝0.2 kg，计算结果保留三位有效数字)： 时刻 t2 t3 t4 t5 速度(m·s－1) 4.99 4.48 3.98 (1)由频闪照片上的数据计算 t5 时刻小球的速度 v5＝________ m/s； (2)从 t2 到 t5 时间内，重力势能增量ΔEp＝________ J，动能减少量ΔEk＝________ J； (3)在误差允许的范围内，若ΔEp 与ΔEk 近似相等，从而验证了机械能守恒定律．由上述 计算得ΔEp________ΔEk(选填“>”“<”或“＝”)，造成这种结果的主要原因是__________． 四、计算题(本题共 3 小题，共 32 分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的 演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．) 14．(10 分)在用高级沥青铺设的高速公路上，汽车的设计速度是 108 km/h.汽车在这种 水平路面上行驶时，它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的3 5 ，试求： (1)如果汽车在这种高速路的水平路面弯道上转弯，其弯道的最小半径是多少？ (2)如果弯道的路面设计为倾斜，弯道半径为 360 m，要使汽车通过此弯道时不产生侧向 摩擦力，则弯道路面的倾斜角度的正切值 tan θ是多少？ 15.(10 分)如图所示，ABCD 为一竖直平面内的轨道，其中 BC 水平，A 点比 BC 高出 10 m，BC 长 1 m，AB 和 CD 轨道光滑．一质量为 1 kg 的物体，从 A 点以 4 m/s 的速度开始运 动，经过 BC 后滑到高出 C 点 10.3 m 的 D 点速度为零．(g 取 10 m/s2)求： (1)物体与 BC 轨道间的动摩擦因数； (2)物体第 5 次经过 B 点时的速度； (3)物体最后停止的位置(距 B 点多少米)． 16.(12 分)现代化的生产流水线大大提高了劳动效率，如图为某工厂生产流水线上的水 平传输装置的俯视图，它由传送带和转盘组成．物品从 A 处无初速、等时间间隔地放到传 送带上，运动到 B 处后进入匀速转动的转盘随其一起运动(无相对滑动)，到 C 处被取走装 箱．已知 A、B 间的距离 L＝9.0 m，物品在转盘上与转轴 O 的距离 R＝3.0 m，与传送带间 的动摩擦因数μ1＝0.25，传送带的传输速度和转盘上与 O 相距为 R 处的线速度均为 v＝3.0 m/s，取 g＝10 m/s2.问： (1)物品从 A 处运动到 B 处的时间 t； (2)若物品在转盘上的最大静摩擦力可视为与滑动摩擦力大小相等，则物品与转盘间的 动摩擦因数μ2 至少为多大？ (3)若物品的质量为 0.5 kg，每输送一个物品从 A 到 C，该流水线为此至少多做多少功？ 参考答案与解析 1．[导学号 94770227] [解析]选 C.机械能守恒的条件是只有重力和系统内的弹力做功， 如果这里的弹力是外力，且做功不为零，机械能不守恒，A 错误．当有其他外力作用且合外 力为零时，机械能可以不守恒，如拉一物体匀速上升，合外力为零但机械能不守恒，B 错误．C 选项中，“其他外力”不含重力，满足机械能守恒的条件．对于 D 选项，在炮弹爆炸过程 中，爆炸时产生的化学能转化为机械能，机械能不守恒． 2．[导学号 94770228] [解析]选 C.O～tP 段，水平方向：vx＝v0，恒定不变；竖直方向： vy＝gt；tP～tQ 段，水平方向：vx＝v0＋a 水平 t，竖直方向：vy＝gtP＋a 竖直 t(a 竖直＜g)，因此选项 A、B、D 均错误，选项 C 正确． 3．[导学号 94770229] [解析]选 B.轨道光滑，小球在运动的过程中只受重力和支持力， 支持力时刻与运动方向垂直，所以不做功，A 错；那么在整个过程中只有重力做功，满足机 械能守恒，根据机械能守恒有 vPrQ，根据ω＝v r ，a＝ v2 r ，得小球在 P 点的角速度小于在 Q 点的角速度，B 正确；在 P 点的向心加速度小于在 Q 点的向心加速度，C 错；小球在 P、Q 两点的向心力由重力和支持力提供，即 mg＋FN＝ma 向，可得 P 点对小球的支持力小于 Q 点对小球的支持力，D 错． 4．[导学号 94770230] [解析]选 B.各秒内的位移等于速度图线与横轴所围的面积，由 题图乙可知：x1＝1 2 ×1×1 m＝0.5 m，x2＝1 2 ×1×1 m＝0.5 m，x3＝1×1 m＝1 m，结合题图 甲力的大小，可以求得：W1＝1×0.5 J＝0.5 J，W2＝3×0.5 J＝1.5 J，W3＝2×1 J＝2 J，所以 选 B. 5．[导学号 94770231] [解析]选 C.质点经过 Q 点时，由重力和轨道的支持力提供向心 力，由牛顿第二定律得： N－mg＝mv2Q R 由题有：N＝2mg 可得：vQ＝ gR 质点自 P 滑到 Q 的过程中，由动能定理得： mgR－Wf＝1 2mv2Q 得克服摩擦力所做的功为 Wf＝1 2mgR. 6．[导学号 94770232] [解析]选 D.7.9 km/s 是发射卫星的最小速度，不同的卫星发射速 度不同，故 A 错误；北斗导航系统包含 5 颗地球同步卫星，而 GPS 导航系统由运行周期为 12 小时的圆轨道卫星群组成，所以卫星向地面上同一物体拍照时 GPS 卫星拍摄视角大于北 斗同步卫星拍摄视角，故 B 错误；由于卫星的质量关系不清楚，所以无法比较机械能的大 小关系，故 C 错误； GPS 由运行周期为 12 小时的卫星群组成，同步卫星的周期是 24 小时， 所以北斗导航系统中的同步卫星和 GPS 导航卫星的周期之比 T1∶T2＝2∶1.根据万有引力提 供向心力得 r＝3 GMT2 4π2 ，所以北斗同步卫星的轨道半径与 GPS 卫星的轨道半径之比是 3 4∶1，根据 v＝ GM r 得北斗同步卫星的线速度与 GPS 卫星的线速度之比为3 1 2 ，故 D 正 确． 7．[导学号 94770233] [解析]选 C.小球 m1 沿绳的方向的分速度与 m2 的速度大小相等， A 错误；重力 m1g 的功率 P1＝m1g·v1 竖，小球 m1 在竖直方向的分速度 v1 竖先增大后减小，故 P1 也先增大后减小，B 错误；由 m1 和 m2 组成的系统机械能守恒可得：m1gR(1－cos 60°)＝ m2gR，故 m1＝2m2，C 正确，D 错误． 8．[导学号 94770234] [解析]选 BCD.旋转后两个力的合力与物体原来的运动方向相同 时，物体做匀加速直线运动；旋转后两个力的合力与物体原来的运动方向相反时，物体做匀 减速直线运动；旋转后两个力的合力与物体原来的运动方向不共线时，则物体的轨迹为曲 线．因此正确答案为 BCD. 9．[导学号 94770235] [解析]选 AC.质点由半球面最高点到最低点的过程中，由动能定 理有：mgR－W＝1 2mv2，又在最低点时，向心加速度大小 a＝v2 R ，两式联立可得 a＝ 2（mgR－W） mR ，A 项正确，B 项错误；在最低点时有 N－mg＝mv2 R ，解得 N＝3mgR－2W R ，C 项正确，D 项错误． 10．[导学号 94770236] [解析]选 AD.设小物块 B 第一次到达最低点的速度为 v，小物 块 B 从最低点继续向右运动到最高点，根据动能定理有 mgR 2 ＝1 2mv2，得 v＝ gR，小物块 B 从左端最高点到最低点的过程中，对 B 由动能定理有 mgR＋W＝1 2mv2－0，得 W＝－1 2mgR， A 项正确，B 项错误．在最低点小物块所受的向心力 F 向＝FN－mg＝mv2 R ，得 FN＝2mg，则 由牛顿第三定律可知小物块对凹槽的压力大小 FN′＝FN＝2mg，所以 D 项正确，C 项错误． 11．[导学号 94770237] [解析]选 BD.小滑块下滑过程中，小滑块的重力沿斜槽轨道切 向的分力逐渐变小，故小滑块的加速度逐渐变小，故 A 错误，B 正确；由机械能守恒得： mgh＝1 2mv2，故 v2＝2gh，所以 v2 与 h 成正比，C 错误，D 正确． 12．[导学号 94770238] [解析]选 BCD.滑块能回到原出发点，所以机械能守恒，D 正 确；以 c 点为参考点，则 a 点的机械能为 6 J，c 点时的速度为 0，重力势能也为 0，所以弹 性势能的最大值为 6 J，从 c 到 b 弹簧的弹力对滑块做的功等于弹性势能的减少量，故为 6 J， 所以 B、C 正确；由 a→c 时，因重力势能不能全部转变为动能，故 A 错． 13．[导学号 94770239] [解析](1)t5 时刻小球的速度 v5＝16.14＋18.66 2×0.05 ×10－2 m/s＝3.48 m/s. (2)从 t2 到 t5 时间内，重力势能增量ΔEp＝mgh25＝0.2×9.8×(23.68＋21.16＋18.66)×10－ 2 J＝1.24 J，动能减少量ΔEk＝1 2mv22－1 2mv25＝1.28 J. (3)ΔEp<ΔEk，造成这种结果的主要原因是存在空气阻力． [答案](1)3.48 (2)1.24 1.28 (3)< 存在空气阻力 14．[导学号 94770240] [解析](1)汽车在水平路面上转弯时，可视为匀速圆周运动，其 向心力由汽车与路面间的静摩擦力提供，当静摩擦力达到最大值时，对应的半径最小，有 fm＝3 5mg，fm＝mv2 r (3 分) 又 v＝108 km/h＝30 m/s (1 分) 解得：r＝150 m (1 分) 故弯道的最小半径为 150 m． (1 分) (2)设弯道倾斜角度为θ，汽车通过此弯道时向心力由重力及支持力的合力提供，有 mgtan θ＝mv2 R (3 分) 解得弯道路面倾斜角度的正切值 tan θ＝0.25. (1 分) [答案](1)150 m (2)0.25 15．[导学号 94770241] [解析](1)由动能定理得 －mg(h－H)－μmgsBC＝0－1 2mv21， (2 分) 解得μ＝0.5. (1 分) (2)物体第 5 次经过 B 点时，物体在 BC 上滑动了 4 次，由动能定理得 mgH－μmg·4sBC＝1 2mv22－1 2mv21， (2 分) 解得 v2＝4 11 m/s≈13.3 m/s. (1 分) (3)分析整个过程，由动能定理得 mgH－μmgs＝0－1 2mv21， (2 分) 解得 s＝21.6 m. (1 分) 所以物体在轨道上来回运动了 10 次后，还有 1.6 m，故距 B 点的距离为 2 m－1.6 m＝ 0.4 m. (1 分) [答案](1)0.5 (2)13.3 m/s (3)距 B 点 0.4 m 16．[导学号 94770242] [解析](1)设物品质量为 m，物品先在传送带上做初速度为零的 匀加速直线运动，其位移大小为 s. 由 μ1mg＝ma v2＝2as 得 s＝1.8 m＜L (2 分) 之后，物品和传送带一起以速度 v 做匀速直线运动 匀加速运动的时间 t1＝2s v ＝1.2 s t2＝L－s v ＝2.4 s 所以 t＝t1＋t2＝3.6 s． (2 分) (2)物品在转盘上所受静摩擦力提供向心力，μ2 最小时达最大静摩擦力，有： μ2mg＝mv2 R (3 分) 得 μ2＝0.3. (2 分) (3)在传送带上因为传送物品需要做的功为： W＝1 2mv2＋μ1mg(vt1－s)＝4.5 J． (3 分) [答案](1)3.6 s (2)0.3 (3)4.5 J