高考物理复习同步练习：第五章 模块知识整合与综合检测(必修2)

高考物理复习同步练习：第五章 模块知识整合与综合检测(必修2)

‎[迁移应用——能力大提升]‎ 一、选择题(本大题共9小题，每小题6分，共54分，在每小题给出的四个选项中只有一项符合题意)‎ ‎1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列叙述正确的是(　　)‎ A．安装打点计时器时，两个限位孔应在同一水平线上 B．实验时，在松开纸带让重物下落的同时，应立即接通电源 C．若纸带上开头打出的几点模糊不清，也可设法用后面清晰的点进行验证 D．测量重物下落高度必须从起始点算起 解析：为减小限位孔对纸带的阻力，两个限位孔应在同一竖直线上。应在打点计时器工作稳定后释放纸带。‎ 当用mvB2－mvA2＝mgΔh方法验证时，无需从第一个点量起。所以选项A、C正确。‎ 答案：C ‎2.如图1所示，在一次救灾工作中，一架沿水平方向匀速飞行的直升机A，通过悬索(重力可忽略不计)从飞机中放下解放军战士B。在某一段时间内，解放军战士与直升机之间的距离以y＝t2(式中各物理量的单位均为国际单位制单位)规律变化。则在这段时间内，图2中关于解放军战士B的受力情况和运动轨迹(用虚线表示)的图示正确的是(　　)‎ 图1‎ 图2‎ 解析：解放军战士在水平方向上做匀速运动，此方向上的合力为零；在竖直方向上向下做匀加速运动，合力向下，则G>FT，运动的轨迹为抛物线。选项A正确。‎ 答案：A ‎3.平抛运动可以分解为水平和竖直方向的两个直线运动，在同一坐标系中作出这两个分运动的v－t图线，如图3所示。若平抛运动的时间大于2t1，下列说法中正确的是(　　)‎ 图3‎ A．图线2表示竖直分运动的v－t图线 B．t1时刻的速度方向与初速度方向夹角为30°‎ C．t1时间内的位移方向与初速度方向夹角的正切为1‎ D．2t1时间内的位移方向与初速度方向夹角为60°‎ 解析：平抛运动竖直方向的分运动为自由落体运动，A项正确；t1时刻tanα＝＝1，则α＝45°，B项错；t1时刻tanθ＝＝＝，C项错误；2t1时刻有tanθ′＝＝＝1，则θ′＝45°，D项错。‎ 答案：A ‎4．功率相等的两辆汽车，在相等时间内匀速通过的距离之比为3∶2，则下列说法中正确的是(　　)‎ ‎①两辆汽车所做的功之比为3∶2‎ ‎②两辆汽车所做的功之比为1∶1‎ ‎③两辆汽车的牵引力之比为3∶2‎ ‎④两辆汽车的牵引力之比为2∶3‎ A.①③ B.②④ C.①④ D.②③‎ 解析：由于汽车的功率相等，则汽车做的功为W＝Pt，所以在相等时间内做的功之比为1∶1；由于汽车在相等时间内匀速通过的距离之比为3∶2，因此汽车的速率之比也为3∶2，而牵引力F＝，所以牵引力与速率成反比，即牵引力之比为2∶3。‎ 答案：B ‎5.在离地面足够高的光滑水平桌面上，沿着桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的一小钢球接触。当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图4所示，桌子的右边缘到墙壁的水平距离为s，让钢球向左压缩弹簧一段距离x后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，小球在空中飞行后打到竖直墙壁上，下落高度为h。则(　　)‎ 图4‎ ‎①弹簧的压缩量x越大，其他条件不变，则下落的高度h越大 ‎②弹簧的压缩量x越大，其他条件不变，则下落的高度h越小 ‎③桌子的右边缘距墙壁的水平距离s越大，其他条件不变，则下落的高度h越大 ‎④桌子的右边缘距墙壁的水平距离s越大，其他条件不变，则下落的高度h越小 A.①③ B.②④ C.①④ D.②③‎ 解析：弹簧的压缩量x越大，则小球离开桌面做平抛运动的初速度越大，根据s＝v0t，h＝gt2，得h＝g()2，v0越大，h越小，②正确；s越大，其他条件不变，h越大，③正确。‎ 答案：D ‎6.如图5所示，曲线ABC是一远程导弹运行的轨迹。若导弹在运动到最高点B之前发动机已停止工作，到达B点时的速度大小为vB、加速度大小为aB、重力势能为EpB。某卫星的运行圆轨道与曲线ABC相切于B点，卫星的环绕速度大小为v、向心加速度大小为a、重力势能为Ep，不计空气阻力，则(　　)‎ 图5‎ A．vB一定等于v　　　　　　B．aB一定等于a C．EpB一定等于Ep D．vB大于‎7.9 km/s 解析：因远程导弹到达B点后沿BC做向心运动，故导弹速度vB一定小于v，A错误；因导弹和卫星在B点均只受万有引力作用，由牛顿第二定律可得：＝ma，a＝，故aB＝a，B正确；因导弹和卫星的质量不一定相同，故EpB不一定等于Ep，卫星的轨道半径大于地球半径，故卫星运行的线速度小于第一宇宙速度，故vB<‎7.9 km/s，D错误。‎ 答案：B ‎7.如图6所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P栓接，另一端与物体A相连，物体A静止于光滑水平桌面上，A右端连接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连。开始时用手托住B，让细线恰好伸直，然后由静止释放B，直至B 获得最大速度。下列有关该过程的分析正确的是(　　)‎ 图6‎ A．B物体受到绳的拉力保持不变 B．B物体机械能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量 C．A物体动能的增量等于B物体重力做功与弹簧对A的弹力做功之和 D．A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于细线拉力对A做的功 解析：由静止释放B后，B运动的加速度逐渐减小，故B物体受到的绳的拉力逐渐增大，A错误；B物体机械能的减少量转化为弹簧弹性势能和A物体的动能，B错误；由动能定理知，B物体重力做功与弹簧对A做的功之和，等于A、B两物体动能的增量，C错误；细线拉力对A做的功等于A与弹簧组成的系统机械能的增量，D正确。‎ 答案：D ‎8.如图7所示，A为静止于地球赤道上的物体，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动的卫星，P为B、C两卫星轨道的交点。已知A、B、C绕地心运动的周期相同，下列说法中正确的是(　　)‎ 图7‎ A．物体A和卫星C具有相同大小的加速度 B．卫星C的运行速度大于物体A的速度 C．卫星B在P点的加速度与卫星C在该点加速度大小不相等 D．若已知物体A的周期和万有引力常量，可求出地球的平均密度 解析：由a＝()2r可知aA小于aC，A错误；由v＝r可知vC大于vA，B正确；卫星在空中运行时，加速度是由万有引力产生的，由G＝ma，得a＝G，可知卫星B在P点的加速度大小与卫星C在该点加速度大小相等，C错误；由于物体A不是卫星，不能由G＝m()2r得出地球的平均密度，D错误。‎ 答案：B ‎9.如图8所示，一轻弹簧左端与物体A相连，右端与物体B相连。开始时，A、B均在粗糙水平面上不动，弹簧处于原长状态。在物体B上作用一水平向右的恒力F，使物体A、B向右运动。在此过程中，下列说法中正确的为(　　)‎ 图8‎ A．合外力对物体A所做的功小于物体A的动能增量 B．外力F做的功与摩擦力对物体B做的功之和等于物体B的动能增量 C．外力F做的功及摩擦力对物体A和B做功的代数和等于物体A和B的动能增量及弹簧弹性势能增量之和 D．外力F做的功加上摩擦力对物体B做的功等于物体B的动能增量与弹簧弹性势能增量之和 解析：由动能定理可知， 合外力对物体A所做的功等于物体A的动能增量，合外力对B做的功等于物体B动能的增量，而合外力对B所做的功等于外力F做的功、摩擦力对B做的功和弹簧弹力对B做的功之和，选项A、B错误；物体B克服弹簧弹力做的功应大于弹簧的弹性势能的增加量，所以外力F做的功与摩擦力对物体B做功的代数和应大于物体B的动能增量及弹簧弹性势能增量之和，选项D错误；取整体为研究对象，由功能关系可以判断，外力F做的功及摩擦力对物体A和B做功的代数和等于系统的机械能的增量，选项C正确。‎ 答案：C 二、实验题(本大题共1小题，共14分，将答案填在题中横线上或按要求做答)‎ ‎10．某实验小组采用如图9所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行。打点计时器工作频率为50 Hz。‎ 图9‎ ‎(1)实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条、…，并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放小车。把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1，第2次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W1，…；橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出。根据第4次的纸带(如图10所示)求得小车获得的速度为________ m/s。‎ 图10‎ ‎(2)若根据多次测量数据画出的W－v草图如图11所示，根据图线形状，对W与v的关系作出的猜想，如果猜想W∝v2是正确的，则画出的W－v2图像应是______________________。‎ 图11‎ ‎(3)在本实验中你认为影响实验效果的可能原因是____________________。(只要回答出一种原因即可)‎ 解析：(1)由纸带后半部分两点间距离相同，可知小车做匀速运动，可求得：v＝＝＝‎2 m/s。‎ ‎(2)若W∝v2，由函数关系可知W－v2图像应该是过原点的直线。‎ ‎(3)影响实验效果的可能原因是橡皮筋粗细不均匀，木板倾斜不够或太过倾斜等。‎ 答案：(1)2　(2)过原点的一条直线　(3)见解析 三、计算题(本大题共2小题共32分，解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)‎ ‎11．(14分)为了研究过山车的原理，物理小组提出了下列的设想：取一个与水平方向夹角为37°、长为L＝‎2.0 m的粗糙的倾斜轨道AB，通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连，出口为水平轨道DE，整个轨道除AB段以外都是光滑的。其中AB与BC轨道以微小圆弧相接，如图12所示。一个小物块以初速度v0＝‎4.0 m/s，从某一高处水平抛出，到A点时速度方向恰沿AB方向，并沿倾斜轨道滑下。已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数μ＝0.5(g取‎10 m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80)。求：‎ ‎(1)小物块的抛出点和A点的高度差；‎ ‎(2)为了让小物块不离开轨道，并且能够滑回倾斜轨道AB，则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件。‎ 图12‎ 解析：(1)设从抛出点到A点的高度差为h，到A点时竖直方向的速度为vy，则有：‎ h＝gt2①‎ vy＝gt②‎ tan37°＝③‎ 代入数据解得 h＝‎0.45 m④‎ ‎(2)小物体到达A点时的速度：vA＝＝‎5 m/s⑤‎ 从A到B，由动能定理：‎ mgLsin37°－μmgLcos37°＝mvB2－mvA2⑥‎ 要使小物块不离开轨道并且能够滑回倾斜轨道AB，则小 物体沿圆轨道上升的最大高度不能超过圆心，即：‎ mvB2≤mgR′⑦‎ ‎∴R′≥‎1.65 m⑧‎ 答案：(1)‎0.45 m　(2)不小于‎1.65 m ‎12．(18分)如图13所示，水平轨道PAB与圆弧轨道BC相切于B点，其中，PA段光滑，AB段粗糙，动摩擦因数μ＝0.1，AB段长L＝‎2 m，BC段光滑，半径R＝‎1 m。轻质弹簧劲度系数k＝200 N/m，左端固定于P点，右端处于自由状态时位于A点。现用力推质量m＝‎2 kg的小滑块，使其缓慢压缩弹簧，当推力做功W＝25 J时撤去推力。已知弹簧弹性势能表达式Ek＝kx2，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，重力加速度取g＝‎10 m/s2。‎ 图13‎ ‎(1)求推力撤去瞬间，滑块的加速度；‎ ‎(2)求滑块第一次到达圆弧轨道最低点B时对B点的压力FN；‎ ‎(3)判断滑块能否越过C点。‎ 解析：(1)推力做功全部转化为弹簧的弹性势能，则有 W＝Ek＝kx2‎ 由牛顿运动定律得 a＝＝‎50 m/s2‎ ‎(2)设滑块到达B点时的速度为vB，由能量关系有 W－μmgL＝mvB2‎ 得vB2＝‎21 m2‎/s2‎ 对滑块，由牛顿运动定律得 FN－mg＝m FN＝mg＋m＝62 N 由牛顿第三定律可知，滑块对B点的压力为62 N ‎(3)设滑块能够到达C点，且具有速度vC，由功能关系得 W－μmgL－mgR＝mvC2‎ 代入数据解得vC＝‎1 m/s 故滑块能够越过C点。‎ 答案：(1)‎50 m/s2　(2)62 N　(3)滑块能够越过C点