高中物理教科版必修2：章末综合测评4

高中物理教科版必修2：章末综合测评4
(时间：60分钟总分值：100分)
一、选择题(共8小题，共48分，在每题给出的四个选项中，第1～5题只要一项契合标题要求，第6～8题有多项契合标题要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得零分)
1．以下说法正确的选项是()
A．牛顿运动定律就是经典力学
B．经典力学的基础是牛顿运动定律
C．牛顿运动定律可以处置自然界中一切的效果
D．经典力学可以处置自然界中一切的效果
【解析】经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经典力学的基础．经典力学并非万能，也有其适用范围，它并不能处置自然界中一切的效果，没有哪个实际可以处置自然界中一切的效果．因此，B正确．
【答案】 B
2．如下图实例中均不思索空气阻力，系统机械能守恒的是()
【解析】人上楼、跳绳进程中机械能不守恒，从能量转化角度看都是消耗人体的化学能；水滴石穿，水滴的机械能增加的局部转变为内能；弓箭射出进程中是弹性势能与动能、重力势能的相互转化，只要重力和弹力做功，机械能守恒．【答案】 D
3．如图1所示，物块A、B区分放在水平面和固定斜面上，在大小相等的力F作用下运动，力F的方向区分平行于水平面和斜面，假定物块经过的位移大小相等，那么以下说法正确的选项是()
【导学号：22852126】
图1
A．力F对物块A所做的功较多
B．力F对物块B所做的功较多
C．两种状况下力F做的功相等
D．由于物块的质量和接触面的粗糙水平未知，故无法比拟两种状况下做功的大小关系
【解析】由公式W＝Fl知，两种状况下，力F做功相等，C正确．
【答案】 C
4．一辆汽车以v1＝6 m/s的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行s1＝3.6 m，假设以v2＝8 m/s的速度行驶，在异样路面上急刹车后滑行的距离s2应为()
A．6.4 m B．5.6 m
C．7.2 m D．10.8 m
【解析】急刹车后，车只受摩擦阻力的作用，且两种状况下摩擦力大小是相反的，汽车的末速度皆为零．
设摩擦阻力为F，据动能定理得
－Fs1＝0－1
2m v 2
1
①
－Fs2＝0－1
2m v 2
2
②
②式除以①式得：s2
s1
＝v22v2
1
故得汽车滑行距离s2＝v22v2
1s1＝(
8
6)
2×3.6 m
＝6.4 m.
【答案】 A
5．如图2所示，一质量为M的润滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为m的小环(可视为质点)，从大环的最高处由运动滑下．重力减速度大小为g，当小环滑到大环的最低点时，大环对轻杆拉力的大小为()
【导学号：22852127】
图2
A．Mg－5mg B．Mg＋mg
C．Mg＋5mg D．Mg＋10mg
【解析】设小环到大环最低点的速度为v，由能量守恒定律，得1
2m v
2＝mg2R
①
小环在大环上做圆周运动，在最低点时，大环对它的支持力方向竖直向上，
设为N，由牛顿第二定律，得N－mg＝m v2
R②
由①②得N＝5mg，由牛顿第三定律可知，小环对大环竖直向下的压力N′＝N＝5mg.大环平衡，轻杆对大环的拉力为F＝N′＋Mg＝Mg＋5mg，选项C正确．
【答案】 C
6．人们设计出磁悬浮列车，列车能以很大速度行驶．列车的速度很大，是采取了以下哪些能够的措施()
A．减小列车的质量
B．增大列车的牵引力
C．减小列车所受的阻力
D．增大列车的功率
【解析】当列车以最大速度行驶时，牵引力与阻力大小相等，有P＝F f v，
故v＝P
F f
，要增大速度，一方面增大列车的功率，另一方面减小列车所受的阻力，故C、D正确．
【答案】CD
7．某位溜冰喜好者先在岸上从O点由运动末尾匀减速助跑，2 s后抵达岸
边A处，接着进入冰面(冰面与岸边基本相平)末尾滑行，又经3 s停在了冰上的
B点，如图3所示．假定该进程中，他的位移是x，速度是v，受的合外力是F，
机械能是E，那么对以上各量随时间变化规律的描画，以下选项中正确的选项是
()
图3
【解析】0～2 s内，溜冰喜好者做匀减速直线运动，减速度设为a1，位移
x 1＝12a 1t 21，不时在添加，2 s 末抵达A 点，速度到达最大值v max ＝a 1t 1，合力F 1＝ma 1，恒定不变，动能E k1＝12m v 21，不时增大，2 s 末到达最大值；2～5 s 内，溜冰喜好者做匀减速直线运动，初速度为v max ，减速度设为a 2，位移依然在添加，5 s 末抵达B 点，A 错误；速度v 2＝v max －a 2t 2，t 2＝3 s 时，速度减为0，B 正确；合力F 2＝ma 2，恒定不变，由a 1t 1＝a 2t 2，知F 1∶F 2＝t 2∶t 1＝3∶2，C 正确；动能E k ＝12m v 22
，不时减小，5 s 末减为0，D 错误．
【答案】 BC
8.如图4所示，固定的竖直润滑长杆上套有质量为m 的小圆环，圆环与水平形状的轻质弹簧一端衔接，弹簧的另一端衔接在墙上，且处于原长形状．现让圆环由运动末尾下滑，弹簧原长为L ，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L (未超越弹性限制)，那么在圆环下滑到最大距离的进程中( )
图4
A ．圆环的机械能守恒
B ．弹簧弹性势能变化了3mgL
C ．圆环下滑到最大距离时，所受合力不为零
D ．圆环重力势能与弹簧弹性势能之和坚持不变
【解析】 圆环沿杆下滑的进程中，圆环与弹簧组成的系统动能、弹性势能、重力势能之和守恒，选项A 、D 错误；弹簧长度为2L 时，圆环下落的高度h ＝3L ，依据机械能守恒定律，弹簧的弹性势能添加了ΔE p ＝mgh ＝3mgL ，选项B 正确；圆环释放后，圆环向下先做减速运动，后做减速运动，当速度最大时，合力为零，下滑到最大距离时，具有向上的减速度，合力不为零，选项C 正确．
【答案】 BC
二、非选择题(共4小题，共52分．)
9．(8分)下表是在探求功与物体速度变化的关系时失掉的数据．请依据以下数据在图5中完成W -v 、W -v 2、W -v 3图像，并由图像确定功与速度变化的关系是
________.
【解析】v2、v3的数值如下表所示：
W-v、W-v2、W-v3图像如下图．
由图可得力对物体做的功与速度的平方成正比．
【答案】见地析
10．(10分)用如图6实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒．m2从高处由运动末尾下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹停止测量，即可验证机械能守恒定律．图7甲给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如下图．m1＝50 g，m2＝150 g，打点计时器任务频率为50 Hz，那么(g取10 m/s2，结果保管两位有效数字)
图6
(1)纸带上打下计数点5时的速度v＝________m/s；
(2)在打0～5的进程中系统动能的增量ΔE k＝________J，系统势能的减大批ΔE p＝________J，由此得出的结论是____________________________________．
(3)假定某同窗作出1
2
v2-h图像如图7乙所示，那么外地的重力减速度g′＝
________m/s2.
甲
乙 图7
【解析】 (1)在纸带上打下计数点5时的速度大小为 v ＝x 46t 46＝21.60＋26.402×5×0.02×10－2m/s ＝2.4 m/s
(2)在打点0～5进程中系统动能的增量为
ΔE k ＝12(m 1＋m 2)v 2－0＝1
2×(50＋150)×10－3×2.42J －0≈0.58 J
系统重力势能的减大批为
ΔE p ＝(m 2－m 1)gh 05＝(150－50)×10－3×10×(38.40＋21.60)×10－2J ＝0.60 J 实验结果说明，在误差允许的范围内，m 1、m 2组成的系统重力势能的减大批等于动能的添加量，即系统的机械能守恒．
(3)m 1、m 2组成的系统机械能守恒，那么
m 2g ′h －m 1g ′h ＝12m 2v 2＋1
2m 1v 2－0，整理得v 2＝g ′h
可见，重力减速度g ′大小等于v 22-h 图像斜率的2倍，那么g ′＝2×5.82
1.20 m/s 2＝9.7 m/s
2.
【答案】 (1)2.4 (2)0.58 0.60 系统的机械能守恒 (3)9.7
11．(16分)质量为2 000 kg 的汽车在平直公路下行驶，所能到达的最大速度为20 m/s ，设汽车所受阻力为车重的0.2倍(即f ＝0.2G )．假设汽车在运动的初始阶段是以2 m/s 2的减速度由运动末尾作匀减速行驶，试求：
(1)汽车的额外功率；
(2)汽车在匀减速行驶时的牵引力； (3)汽车做匀减速运动的最长时间； (4)汽车在第3 s 末的瞬时功率； (5)试画出汽车在8 s 内的P -t 图像.
【导学号：22852128】
【解析】 (1)P 额＝f v ＝0.2G v m ＝80 kW. (2)F ＝f ＋ma ＝8 000 N.
(3)设汽车匀减速运动所能到达的最大速度为v 0， 对汽车由牛顿第二定律得F －f ＝ma 即P 额
v 0
－f ＝ma
代入数据得v 0＝10 m/s
所以汽车做匀减速直线运动的时间 t 0＝v 0a ＝10
2s ＝5 s (4)P ＝F v ＝Fat ＝48 kW. (5)汽车在8 s 内的P -t 图像为
【答案】 (1)80 kW (2)8 000 N (3)5 s (4)48 kW (5)见地析
12．(18分)如图8所示，一小球从A 点以某一水平向右的初速度动身，沿水平直线轨道运动到B 点后，进入半径R ＝10 cm 的润滑竖直圆形轨道，圆形轨道间不相互堆叠，即小球分开圆形轨道后可继续向C 点运动，C 点右侧有一壕沟，C 、D 两点的竖直高度h ＝0.8 m ，水平距离s ＝1.2 m ，水平轨道AB 长为L 1＝1 m ，BC 长为L 2＝3 m ，小球与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，重力减速度g 取10 m/s 2.
图8
(1)假定小球恰能经过圆形轨道的最高点，求小球在A 点的初速度； (2)假定小球既能经过圆形轨道的最高点，又不掉进壕沟，求小球在A 点初速度的范围是多少？
【解析】 (1)小球恰能经过最高点，有mg ＝m v 2
R 由B 到最高点有12m v 2B ＝12m v 2
＋mg ·2R
由A→B有－μmgL1＝1
2m v 2
B
－
1
2m v
2
A
解得在A点的初速度v A＝3 m/s. (2)假定小球恰恰停在C处，那么有
－μmg(L1＋L2)＝0－1
2m v 2 A
解得在A点的初速度v A＝4 m/s
假定小球停在BC段，那么有3 m/s≤v A≤4 m/s 假定小球能经过C点，并恰恰越过壕沟，那么有
h＝1
2gt
2，s＝v C t
－μmg(L1＋L2)＝1
2m v 2
C
－
1
2m v
2
A
那么有v A＝5 m/s
假定小球能过D点，那么v A≥5 m/s
综上，初速度范围是：3 m/s≤v A≤4 m/s或v A≥5 m/s.【答案】(1)3 m/s(2) 3m/s≤v A≤4 m/s或v A≥5 m/s。