2017-2018学年高中物理必修二检测：模块综合检测(二) Word版含解析

模块综合检测(二)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分．每小题中只有一个选项是正确的，选对得3分，错选、不选或多选均不得分)1.如图所示为质点做匀变速曲线运动轨迹的示意图，且质点运动到D点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直，则质点从A点运动到E点的过程中，下列说法中正确的是()A．质点经过C点的速率比D点的大B．质点经过A点时的加速度方向与速度方向的夹角小于90°C．质点经过D点时的加速度比B点的大D．质点从B到E的过程中加速度方向与速度方向的夹角先增大后减小解析：小球做匀变速曲线运动，所以加速度不变，故选项C错误．由于在D点速度方向与加速度方向垂直，则在C点时速度方向与加速度方向的夹角为钝角，所以质点由C到D速率减小，即C点速率比D点大，故选项A正确．在A点速度方向与加速度方向的夹角也为钝角，故选项B错误．而从B到E的过程中速度方向与加速度的方向间的夹角越来越小，故选项D错误．答案：A2.如图所示，两个相对的斜面，倾角分别为37°和53°.在顶点把两个小球以同样大小的初速度分别向左、向右水平抛出，小球都落在斜面上. 若不计空气阻力，则A 、B 两个小球的运动时间之比为()A ．1∶1B ．4∶3C ．16∶9D ．9∶16解析：两小球均做平抛运动，且均落在斜面上，则对于A 球有tan 37°＝y x ＝12gt 2A 0t A ＝gt A 2v 0，解得t A ＝2v 0tan 37°g，同理对于B 球有t B ＝2v 0tan 53°g ，则t A t B ＝tan 37°tan 53°＝916，故D 正确． 答案：D3．如图所示，河水流动的速度为v ，且处处相同，河宽度为a ，在船下水点A 的下游距离为b 处是瀑布，为了使小船安全渡河(不掉到瀑布里去)，本题中小船速度均指静水中的速度，则下列说法正确的是()A ．小船船头垂直于河岸渡河时间最短，最短时间为t ＝b v ，此时小船速度最大，最大速度为v max ＝a v bB ．小船沿y 轴方向渡河，位移最小，速度最大，最大速度为v max＝a v bC ．小船沿轨迹AB 运动，位移最大，时间最长，速度最小，最小速度v min ＝a v bD ．小船沿轨迹AB 运动，位移最大，速度最小，最小速度v min ＝a v a 2＋b 2 解析：小船船头垂直于河岸渡河时间最短，最短时间t ＝a v 船，A 错误；小船沿y 轴方向渡河，位移最小，此时船头与河岸有一定夹角，指向上游，即小船的两个分速度夹角为钝角，合速度比两分速度夹角为锐角时小，故不是最大速度，B 错误；小船沿轨迹AB 运动位移最大，但渡河的时间由船速的大小和方向共同决定，此时船速有最小值，即当船速方向与AB 垂直时，船速最小，由相似三角形，得a v min ＝a 2＋b 2v，解得v min ＝a v a 2＋b 2，C 错误，D 正确．答案：D4．汽车在平直公路上行驶，前一段时间内发动机的功率为P 1，后一段时间内的功率为P 2，已知在两段时间内发动机做的功相等，则在全部时间内发动机的平均功率为( )A.P 1＋P 22B.P 1P 2C.P 1P 2P 1＋P 2D.2P 1P 2P 1＋P 2解析：平均功率P＝2Wt1＋t2，又t1＝WP1，t2＝WP2，故P＝2P1P2P1＋P2，故选项D正确．答案：D5．以一定速度竖直上抛一个小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为F f，则从抛出至落回到原出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为()A．0 B．－F f hC．－2F f h D．－4F f h解析：上升阶段，空气阻力做功W1＝－F f h.下落阶段空气阻力做功W2＝－F f h，整个过程中空气阻力做功W＝W1＋W2＝－2F f h，故C选项正确．答案：C6．质量为2×103kg、发动机的额定功率为80 kW的汽车在平直公路上行驶．若该汽车所受阻力大小恒为4×103 N，则下列判断中正确的有()A．汽车的最大速度是10 m/sB．汽车以2 m/s2的加速度匀加速启动，启动后第2 s末时发动机的实际功率是32 kWC．汽车以2 m/s2的加速度匀加速启动，匀加速运动所能维持的时间为10 sD．若汽车保持额定功率启动，则当其速度为5 m/s时，加速度为8 m/s2解析：当牵引力大小等于阻力时速度最大，根据P＝f v m得，汽车的最大速度v m ＝P f ＝80 0004 000m/s ＝20 m/s ，故A 错误；根据牛顿第二定律，得F －f ＝ma ，解得F ＝f ＋ma ＝4 000 N ＋2 000×2 N ＝8 000 N ，第2 s 末的速度v ＝at ＝2×2 m/s ＝4 m/s ，第2 s 末发动机的实际功率P ＝F v ＝8 000×4 W ＝32 kW ，故B 正确；匀加速直线运动的末速度v ＝P F ＝80 0008 000 m/s ＝10 m/s ，做匀加速直线运动的时间t ＝v a ＝102s ＝5 s ，故C 错误；当汽车速度为5 m/s 时，牵引力F ＝P v ＝80 0005N ＝16 000 N ，根据牛顿第二定律，得汽车的加速度a ＝F －f m＝16 000－4 0002 000m/s 2＝6 m/s 2，故D 错误．选B. 答案：B7．质量为m 的滑块从半径为R 的半球形碗的边缘滑向碗底，过碗底时速度为v ，若滑块与碗间的动摩擦因数为μ，则在过碗底时滑块受到摩擦力的大小为( )A ．μmgB ．μm v 2RC ．μm ⎝ ⎛⎭⎪⎫g ＋v 2RD ．μm ⎝ ⎛⎭⎪⎫v 2R －g 解析：滑块经过碗底时，由重力和支持力的合力提供向心力．根据牛顿第二定律得F N －mg ＝m v 2R ，则碗底对球支持力F N ＝mg ＋m v 2R.所以在过碗底时滑块受到摩擦力的大小f ＝μF N ＝μ⎝ ⎛⎭⎪⎫mg ＋m v 2R ＝μm ⎝ ⎛⎭⎪⎫g ＋v 2R ，故选C. 答案：C8.一质量为1 kg 的质点静止于光滑水平面上，从t ＝0时刻开始，受到水平外力F 作用，如图所示．下列判断正确的是( )A ．0～2 s 内外力的平均功率是4 WB ．第2 s 内外力所做的功是4 JC ．第2 s 末外力的瞬时功率最大D ．第1 s 末与第2 s 末外力的瞬时功率之比为9∶5解析：0～1 s 内，质点的加速度a 1＝F 1m ＝31m/s 2＝3 m/s 2，则质点在0～1 s 内的位移x 1＝12a 1t 21＝12×3×1 m ＝1.5 m ，1 s 末的速度v 1＝a 1t 1＝3×1 m/s ＝3 m/s ，第2 s 内质点的加速度a 2＝F 2m ＝11m/s 2＝1 m/s 2，第2 s 内的位移x 2＝v 1t 2＋12a 2t 22＝3×1 m ＋12×1×1 m ＝3.5 m ，在0～2 s 内外力F 做功的大小W ＝F 1x 1＋F 2x 2＝3×1.5 J ＋1×3.5 J＝8 J ，可知0～2 s 内外力的平均功率P ＝W t ＝82W ＝4 W ，故A 正确；第2 s 内外力做功W 2＝F 2x 2＝1×3.5 J ＝3.5 J ，故B 错误；第1 s 末外力的瞬时功率P 1＝F 1v 1＝3×3 W ＝9 W ，第2 s 末的速度v 2＝v 1＋a 2t 2＝3 m/s ＋1×1 m/s ＝4 m/s ，则外力的瞬时功率P 2＝F 2v 2＝1×4 W＝4 W ，可知第2 s 末外力的瞬时功率不是最大，第1 s 末和第2 s 末外力的瞬时功率之比为9∶4，故C 、D 错误．答案：A9.长为0.5 m 的轻杆，其一端固定于O 点，另一端连有质量m ＝2 kg 的小球，它绕O 点在竖直平面内做圆周运动，如图所示，当通过最高点时，v ＝1 m/s ，小球受到杆的力是(g 取10 m/s 2)( )A ．16 N 推力B ．16 N 拉力C ．4 N 推力D ．4 N 拉力解析：小球受重力和杆的弹力作用，设杆的弹力竖直向上．由牛顿第二定律得mg －F N ＝m v 2L ，解得F N ＝mg －m v 2L ＝2×10 N －2×120.5N ＝16 N ，故球受到杆竖直向上的推力作用，大小为16 N ，选项A 正确．答案：A10．如图所示，两颗星组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O 点做周期相同的匀速圆周运动．现测得两颗星之间的距离为L ，质量之比为m 1∶m 2＝3∶2，下列说法中正确的是( )A ．m 1、m 2做圆周运动的线速度之比为3∶2B ．m 1、m 2做圆周运动的角速度之比为3∶2C ．m 1做圆周运动的半径为25L D ．m 2做圆周运动的半径为25L 解析：根据F 万＝F 向，对m 1得G m 1m 2L 2＝m 1v 21r 1＝m 1r 1ω2，对m 2得G m 1m 2L 2＝m 2v 22r 2＝m 2r 2ω2，又r 1＋r 2＝L ，由以上各式得v 1v 2＝r 1r 2＝m 2m 1＝23，A 错误．由于T 1＝T 2，故ω＝2πT 相同，B 错误．r 1＝25L ，r 2＝35L ，C 正确，D 错误．答案：C二、多项选择题(本大题共4小题，每小题6分，共24分．每小题有多个选项是正确的，全选对得6分，少选得3分，选错、多选或不选得0分)11.我国已发射了“嫦娥三号”卫星，该卫星在距月球表面H 处的环月轨道Ⅰ上做匀速圆周运动，其运行的周期为T ，随后“嫦娥三号”在该轨道上A 点采取措施，降至近月点高度为h 的椭圆轨道Ⅱ上，如图所示．若以R 表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响．则下述判断正确的是( )A ．“嫦娥三号”在环月轨道Ⅰ上需加速才能降至椭圆轨道ⅡB ．“嫦娥三号”在图中椭圆轨道Ⅱ上的周期为（2R ＋H ＋h ）38（R ＋H ）3T C ．月球的质量为4π2（R ＋H ）3GT 2 D ．月球的第一宇宙速度为 2πR （R ＋H ）3TR解析：“嫦娥三号”在轨道Ⅰ上运动，要使其沿椭圆轨道运动，“嫦娥三号”需做近心运动，故在轨道Ⅰ上需要对“嫦娥三号”减速，“嫦娥三号”才可以沿轨道Ⅱ运动，故A 错误；根据开普勒第三定律a 3T 2＝k ，得“嫦娥三号”在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上的周期应满足T ⅠT Ⅱ＝（R ＋H ）3⎣⎢⎡⎦⎥⎤12（2R ＋H ＋h ）3，T Ⅰ＝T ，解得T Ⅱ＝（2R ＋H ＋h ）38（R ＋H ）3T ，故B 正确；“嫦娥三号”在图中轨道Ⅰ上运动时，根据万有引力提供它做圆周运动的向心力，有G Mm （R ＋H ）2＝m 4π2T 2(R ＋H )，解得月球的质量为M ＝4π2（R ＋H ）3GT 2，故C 正确；据G Mm R2＝m v 2R ，得月球的第一宇宙速度为v ＝GM R ＝2πR （R ＋H ）3TR，故D 正确． 答案：BCD12．如图所示，在粗糙水平板上放一个物体，使水平板和物体一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，ab 为水平直径，cd 为竖直直径，在运动过程中木板始终保持水平，物块相对木板始终静止，则()A．物块始终受到三个力作用B．只有在a、b、c、d四点，物块受到合外力才指向圆心C．从a到b，物体所受的摩擦力先减小后增大D．从b到a，物块处于超重状态解析：在cd两点处，只受重力和支持力，在其他位置处物体受到重力，支持力、静摩擦力三个作用，故A错误；物体作匀速圆周运动，合外力提供向心力，所以合外力始终指向圆心，故B错误；从a运动到b，物体的加速度的方向始终指向圆心，水平方向的加速度先减小后反向增大，根据牛顿第二定律可得，物体所受木板的摩擦力先减小后增大．故C正确．从b运动到a，向心加速度有向上的分量，所以物体处于超重状态，故D正确．答案：CD13.如图所示，在“嫦娥”探月工程中，设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g.飞船在半径为4R的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B时，再次点火进入半径约为R的近月轨道Ⅲ绕月做圆周运动，则()A ．飞船在轨道Ⅰ上的运行速率等于12g 0R B ．飞船在轨道Ⅰ上的运行速率小于在轨道Ⅱ上B 处的速率C ．飞船在轨道Ⅰ上的加速度大于在轨道Ⅱ上B 处的加速度D ．飞船在轨道Ⅰ、轨道Ⅲ上运行的周期之比T Ⅰ∶T Ⅲ＝4∶1解析：根据G Mm （4R ）2＝m v 214R ，得飞船在轨道Ⅰ上的运行速率v 1＝GM 4R ，又GM ＝g 0R 2，解得v 1＝ g 0R 4＝12g 0R ，故A 正确；根据G Mm r 2＝m v 2r ，解得v ＝ GM r，飞船在轨道Ⅰ和轨道Ⅲ上的速率关系为v Ⅲ＞v Ⅰ，飞船在轨道Ⅱ上的B 处减速进入轨道Ⅲ，则飞船在轨道Ⅰ上的运行速率小于在轨道Ⅱ上B 处的速率，故B 正确；根据牛顿第二定律，得a ＝G Mm r 2m ＝GM r2，飞船在轨道Ⅰ上的加速度小于在轨道Ⅱ上B 处的加速度，故C 错误；根据G Mm r 2＝mr 4π2T2，得T ＝4π2r 3GM，飞船在轨道Ⅰ、轨道Ⅲ上运行的轨道半径之比为4∶1，则周期之比为8∶1，故D 错误．答案：AB14．将一物体从地面以一定的初速度竖直上抛，从抛出到落回原地的过程中，空气阻力恒定．以地面为零势能面，则下列反映物体的机械能E、动能E k、重力势能E p及克服阻力所做的功W随距地面高度h变化的四个图象中，可能正确的是()解析：物体运动过程中受重力和阻力，除重力外其余力做的功等于机械能的变化量，上升过程和下降过程中物体一直克服阻力做功，故机械能不断减小，但落回原地时有速度，机械能不可能为零，故A 错误；物体运动过程中受重力和阻力，合力做功等于动能的变化量，上升过程动能不断减小，表达式为－(mg＋f)h＝E k－E k0，下降过程动能不断增大，表达式为(mg－f)(H－h)＝E k，故B正确；重力做功等于重力势能的减少量，以地面为零势能面，故E p＝mgh，故C正确；上升过程中克服阻力所做的功W＝fh，下降过程中克服阻力做的功为W＝f(H－h)＝fH－fh，故D正确．答案：BCD三、非选择题(本题共4小题，共46分．把答案填在题中的横线上或按照题目要求作答．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)15．(8分)在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置．先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸．将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口的方向平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；将木板再向远离槽口的方向平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C.若测得木板每次移动距离x＝10.00 cm.A、B间距离y1＝5.02 cm，B、C间距离y2＝14.82 cm(g＝9.80 m/s2).(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放？______________________________________________________.(2)根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0＝________________(用题中所给字母表示)．(3)小球初速度的值为v0＝________ m/s.解析：(1)每次从斜槽上紧靠挡板处由静止释放小球，是为了使小球离开斜槽末端时有相同的初速度．(2)根据平抛运动在水平方向上为匀速直线运动，则小球从A到B 和从B到C运动时间相等，设为T；竖直方向由匀变速直线运动推论有y2－y1＝gT2，且v0T＝x.解以上两式得：v0＝xgy2－y1.(3)代入数据解得v0＝1.00 m/s.答案：(1)为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同(2)xgy2－y1(3)1.0016．(8分)如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合，转台以一定角速度ω匀速旋转，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与OO′之间的夹角θ为45°.已知重力加速度大小为g，小物块与陶罐之间的最大静摩擦力大小为f＝24mg.(1)若小物块受到的摩擦力恰好为零，求此时的角速度ω0；(2)若小物块一直相对陶罐静止，求陶罐旋转的角速度的最大值和最小值．解析：(1)当小物块受到的摩擦力为零，支持力和重力的合力提供向心力，有mg tan θ＝mω20R sin θ，解得ω0＝2g R.(2)当ω＞ω0时，重力和支持力的合力不够提供向心力，当角速度最大时，摩擦力方向沿罐壁切线向下时摩擦力达到最大值，设此时最大角速度为ω1，由牛顿第二定律，得f cos θ＋F N sin θ＝mω21R sin θ，f sin θ＋mg＝F N cos θ，联立以上三式，解得ω1＝32g 2R.当ω＜ω0时，重力和支持力的合力大于所需向心力，摩擦力方向沿罐壁切线向上，当角速度最小时，摩擦力向上达到最大值，设此最小角速度为ω2，由牛顿第二定律，得F N sin θ－f cos θ＝mω22R sin θ，mg＝F N cos θ＋f sin θ，联立解得ω2＝2g 2R.答案：(1) 2gR(2)32g2R2g2R17．(14分)我国将于2022年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一．如图所示，质量m＝60 kg的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a＝3.6 m/s2匀加速滑下，到达助滑道末端B时速度v B＝24 m/s，A与B的竖直高度差H＝48 m．为了改变运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接，其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧．助滑道末端B 与滑道最低点C的高度差h＝5 m，运动员在B、C间运动时阻力做功W＝－1 530 J，取g＝10 m/s2.(1)求运动员在AB 段下滑时受到阻力F f 的大小；(2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，则C 点所在圆弧的半径R 至少应为多大．解析：(1)运动员在AB 上做初速度为零的匀加速运动，设AB 的长度为x ，则有v 2B ＝2ax ，①由牛顿第二定律，有mg H x－F f ＝ma ，② 联立①②式，代入数据，解得F f ＝144 N ．③(2)设运动员到达C 点时的速度为v C ，在由B 到达C 的过程中，由动能定理，有mgh ＋W ＝12m v 2C －12m v 2B ，④ 设运动员在C 点所受的支持力为F N ，由牛顿第二定律，有F N －mg ＝m v 2C R，⑤ 由运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，联立④⑤式，代入数据解得R ＝12.5 m.答案：(1)144 N (2)12.5 m18．(16分)如图所示，一轻质弹簧左端固定在足够长的水平轨道左侧，水平轨道的PQ 段粗糙，调节其初始长度为l 0＝1.5 m ，水平轨道右侧连接半径为R ＝0.4 m 的竖直圆形光滑轨道，可视为质点的滑块将弹簧压缩至A 点后由静止释放，经过水平轨道PQ 后，恰好能通过圆形轨道的最高点B .已知滑块质量m ＝1 kg ，与PQ 段间的动摩擦因数μ＝0.4，轨道其他部分摩擦不计．g 取10 m/s 2，求：(1)弹簧压缩至A 点时弹簧的弹性势能E p ；(2)若每次均从A 点由静止释放滑块，同时调节PQ 段的长度，为使滑块在进入圆形轨道后能够不脱离轨道而运动，PQ 段的长度l 应满足什么条件？解析：(1)设滑块冲上圆形轨道最高点B 时速度为v ，由能量守恒定律，得E p ＝12m v 2＋2mgR ＋μmgl 0，① 滑块在B 点时，重力提供向心力，由牛顿第二定律，得mg ＝m v 2R，② 联立①②式并代入数据，解得E p ＝16 J.(2)若要使滑块不脱离轨道，分两种情况讨论：①滑块能够通过B 点而不脱离轨道，则应满足l ≤1.5 m ，③ ②滑块能够到达圆形轨道，则应满足E p ≥μmgl ，解得l ≤4 m ，④滑块到达圆形轨道而又不超过与圆心等高的C 点时，如图所示，临界条件取到达C点时速度恰好为零，则有E p≤mgR＋μmgl，解得l≥3 m，⑤联立③④⑤式，可得PQ段长度l应满足的条件是：l≤1.5 m或3 m≤l≤4 m.答案：(1)16 J(2)l≤1.5 m或3 m≤l≤4 m。