2020年高中物理 綜合模塊檢測（含解析）新人教版必修2

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1、綜合模塊檢測 本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，滿分100分，考試時間90分鐘。 第Ⅰ卷(選擇題，共48分) 一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第1～8題只有一項符合題目要求，第9～12題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分) 1．下列說法正確的是(　　) A．物體做直線運動時，所受的合力一定為零 B．物體做曲線運動時，所受的合力一定變化 C．物體做勻速圓周運動時，物體的速度保持不變 D．物體做平拋運動時，物體的加速度保持不變 答案　D 解析　物體做直線運動時，所受的合力不一定為

2、零，如勻加速直線運動，故A錯誤；物體做曲線運動時，所受的合力不一定變化，如平拋運動，故B錯誤；物體做勻速圓周運動時，物體的速度大小不變，方向時刻變化，是變速運動，故C錯誤；平拋運動的加速度為重力加速度，不變，故D正確。 2．下列說法正確的是(　　) A．第一宇宙速度是人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運動的速度 B．第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度 C．如果需要，地球同步通訊衛(wèi)星可以定點在地球上空的任何一點 D．地球同步通訊衛(wèi)星的軌道可以是圓的也可以是橢圓的 答案　B 解析　第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度，而人造衛(wèi)星環(huán)繞地球

3、運動的速度隨著半徑增大而減小，故A錯誤，B正確；地球同步衛(wèi)星運行軌道為位于地球赤道平面上的圓形軌道，運行周期與地球自轉(zhuǎn)一周的時間相等，故C錯誤；地球同步衛(wèi)星，又稱靜止軌道衛(wèi)星，是運行在地球同步軌道上的人造衛(wèi)星，軌道為圓軌道，故D錯誤。 3．慣性系S中有一邊長為l的正方形，從相對S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測得該正方形的圖形是(　　) 答案　C 解析　從相對S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測量，根據(jù)相對論長度收縮效應可知，沿x軸方向正方形邊長縮短，而沿y軸方向正方形邊長沒有改變，則其形狀變成長方形，故C正確，A、B、D錯誤。 4．如圖所示，“秋千擺”擺繩的一端系于

4、O點，另一端打一個比較大的結，便于游戲者(視為質(zhì)點)騎跨。繩的質(zhì)量、空氣阻力均不計。在擺繞O點沿豎直平面從P點擺至Q點的過程中，游戲者(　　) A．所受拉力不變 B．動能始終不變 C．機械能先減少后增加 D．重力勢能先減小后增加 答案　D 解析　設繩子與豎直方向夾角為θ，人的軌跡是圓，對人受力分析，沿繩方向的合力提供向心力，則：T－mgcosθ＝m，則T＝mgcosθ＋m，由P點擺至最低點的過程中，θ減小，v變大，則T增大；由最低點擺至Q點的過程中，θ變大，v變小，則T減小；由此可知該過程中T先增大后減小，故A錯誤。運動過程中，只有重力做功，人的機械能守恒，由P點擺至最低點的過

5、程中，重力勢能減小，動能增加；由最低點擺至Q點的過程中，重力勢能增加，動能減少，故B、C錯誤，D正確。 5．如圖所示，一質(zhì)量為m的小圓環(huán)，套在一豎直固定的光滑輕桿上，用一跨過光滑定滑輪的細繩拉住，在力F作用下，讓小圓環(huán)由位置A(AO在同一水平面上)緩慢運動到B點，已知此時細繩BO段長為l，與輕桿的夾角為θ，重力加速度為g，則此過程中力F所做的功為(　　) A．－mglcosθ B．－Fl(1－sinθ) C．－Flcos2θ D．無法確定 答案　A 解析　根據(jù)動能定理得mglcosθ＋WF＝0，可得，力F所做的功WF＝－mglcosθ，故A正確。 6．如圖所示，當汽車以

6、12 m/s的速度通過拱形橋頂端時，對橋頂?shù)膲毫檐囍氐?。如果要使汽車在橋面行駛至橋頂時，對橋面的壓力恰好為零，重力加速度g＝10 m/s2，則汽車通過橋頂?shù)乃俣葹?　　) A．3 m/s B．10 m/s C．12 m/s D．24 m/s 答案　D 解析　設拱形橋的半徑為R，則根據(jù)牛頓第二定律得：mg－N＝m，其中N＝mg，當車對橋頂壓力恰好為零時，有：mg＝m，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：v′＝24 m/s，故D正確，A、B、C錯誤。 7．如圖所示，“跳一跳”游戲需要操作者控制棋子離開平臺時的速度，使其能跳到旁邊等高平臺上。棋子在某次跳躍過程中的軌跡為拋物線，經(jīng)最高點時速度為v

7、0，此時離平臺的高度為h。棋子質(zhì)量為m，空氣阻力不計，重力加速度為g。則此跳躍過程(　　) A．所用時間t＝ B．水平位移大小x＝2v0 C．初速度的豎直分量大小為2 D．初速度大小為 答案　B 解析　由題可知，棋子做斜拋運動，豎直方向：h＝gt，解得t1＝，由斜拋運動的對稱性可知全過程所用時間為t＝2t1＝2，故A錯誤；水平位移x＝v0t＝2v0，故B正確；初速度的豎直分量大小為vy＝gt1＝，故C錯誤；由速度的矢量合成得：初速度大小為v＝＝，故D錯誤。 8．如圖所示，物塊P、Q的質(zhì)量均為m，物塊P用細繩吊在天花板上，物塊Q用輕彈簧吊在物塊P下面，用豎直向上的推力推物塊Q

8、，使輕繩的拉力剛好為零，保持兩物塊靜止不動。現(xiàn)撤去推力F，則在物塊Q由靜止向下運動到速度最大的過程中，(輕繩不會被拉斷)(　　) A．物塊Q的機械能一直增加 B．初末兩狀態(tài)，物塊Q的機械能相等 C．物塊Q的機械能不斷減小，轉(zhuǎn)化成了彈簧的彈性勢能 D．Q重力勢能的減少量大于Q動能的增加量 答案　B 解析　用豎直向上的推力推物塊Q，使輕繩的拉力剛好為零，此時彈簧彈力為mg且壓縮；在物塊Q速度最大時合力為零，此時彈簧彈力為mg且拉伸；所以兩個狀態(tài)彈簧彈性勢能大小相同。對Q，全程彈力做功為零，初末兩狀態(tài)，物塊Q的機械能相等，故A、C、D錯誤，B正確。 9．一質(zhì)量為m＝50 kg的滑雪

9、運動員由某一高度無初速沿直線下滑，經(jīng)測量可知出發(fā)點距離底端的高度差為h＝30 m，斜坡的傾角大小為θ＝30°，該運動員在下滑的過程中所受的摩擦力大小為Ff＝200 N，重力加速度為g＝10 m/s2。則(　　) A．合力對運動員所做的功為3000 J B．摩擦力對運動員所做的功為12000 J C．重力對運動員所做的功為15000 J D．支持力對運動員所做的功為15000 J 答案　AC 解析　由于滑雪運動員的高度下降了30 m，則重力對滑雪運動員所做的功為WG＝mgh＝50×10×30 J＝15000 J，則C正確；摩擦力對運動員所做的功為Wf＝－Ff·＝－200× J＝－12

10、000 J，B錯誤；由于支持力的方向與運動員的運動方向始終垂直，則支持力對運動員所做的功為0，D錯誤；合力對運動員所做的功為W＝WG＋Wf＝15000 J－12000 J＝3000 J，A正確。 10．長l的輕桿一端固定著一個小球A，另一端可繞光滑水平軸O在豎直面內(nèi)做圓周運動，如圖所示，下面敘述符合實際的是(　　) A．小球在最高點的速度至少為 B．小球在最高點的速度大于時，受到桿的拉力作用 C．當球在直徑ab下方時，一定受到桿的拉力 D．當球在直徑ab上方時，一定受到桿的支持力 答案　BC 解析　桿對小球的彈力可以表現(xiàn)為支持力，也可以表現(xiàn)為拉力，故小球在最高點的速度可以為零

11、，A錯誤；在最高點，當球只受重力時，根據(jù)牛頓第二定律有：mg＝m，解得：v＝，則當v＝ 時，桿對小球的作用力為零，當v＞時，桿對小球的作用力表現(xiàn)為拉力，當v＜時，桿對小球的作用力表現(xiàn)為支持力，故B正確，D錯誤；當小球在直徑ab下方時，小球有向心加速度，向心力指向圓心斜向上，而重力向下，故一定受到桿的拉力，C正確。 11．質(zhì)量為m的汽車在平直路面上勻加速啟動，啟動過程的速度變化規(guī)律如圖所示，其中OA為過原點的一條直線，整個運動過程中汽車所受阻力恒為Ff，則(　　) A．0～t1時間內(nèi)，汽車的牽引力等于m B．t1～t2時間內(nèi)，汽車的功率等于Ffv2 C．t1～t2時間內(nèi)汽車的功率等于

12、t2以后汽車的功率 D．t1～t2時間內(nèi)，汽車的平均速度等于 答案　BC 解析　0～t1時間內(nèi)，汽車做勻加速直線運動，加速度a＝，根據(jù)牛頓第二定律得，F(xiàn)－Ff＝ma，解得牽引力F＝Ff＋m，故A錯誤；從t1時刻起汽車的功率保持不變，可知汽車在t1～t2時間內(nèi)的功率等于t2以后的功率，t2以后汽車做勻速直線運動，牽引力與阻力相等，根據(jù)P＝Fv，可得汽車的功率P＝Ffv2，故B、C正確；t1～t2時間內(nèi)，汽車做變加速直線運動，平均速度不等于，故D錯誤。 12．如圖所示，發(fā)射同步衛(wèi)星的一般程序是：先讓衛(wèi)星進入一個近地的圓軌道，然后在P點變軌，進入橢圓轉(zhuǎn)移軌道(該橢圓軌道的近地點為近地圓軌道上

13、的P點，遠地點為同步圓軌道上的Q點)，到達遠地點Q時再次變軌，進入同步軌道。設衛(wèi)星在近地圓軌道上運行的速率為v1，在橢圓軌移軌道的近地點P點的速率為v2，沿轉(zhuǎn)移軌道剛到達遠地點Q時的速率為v3，在同步軌道上的速率為v4，三個軌道上運動的周期分別為T1、T2、T3，則下列說法正確的是(　　) A．題述過程中，在P點變軌時需要加速，Q點變軌時要減速 B．題述過程中，在P點變軌時需要減速，Q點變軌時要加速 C．T1v1>v4>v3 答案　CD 解析　題述過程中，在P點變軌做離心運動，需要加速，故v1

14、時，由萬有引力提供向心力，G＝m，故有v＝ ，故v4v1>v4>v3，故A、B錯誤，D正確；由開普勒第三定律可知，T1

15、初速度v0＝________m/s。(取g＝10 m/s2) 答案　(1)水平　(2)是　(3)0.5 解析　(1)為使小球水平拋出，應使斜槽末端的切線水平。 (2)由軌跡可知，在相等的時間間隔內(nèi)(取水平位移相等)，豎直方向的位移之比為1∶3∶5∶…，表明豎直方向自O點做自由落體運動，故O點是拋出點。 (3)由y＝gt2，x＝v0t得，y＝x2，則y-x2圖像的斜率為 ＝ m－1＝20 m－1，故初速度v0＝0.5 m/s。 14．(6分)某興趣小組用如圖甲所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律。P、Q為一塊傾斜放置的玻璃板的兩端，在斜面底端Q處固定有一個光電門，光電門與數(shù)字計時器相連

16、(圖中未畫出，記錄小車通過時的遮光時間t)。實驗時將一小車(其上固定有寬度為d的遮光條)從高度為h處由靜止釋放，重力加速度為g。 (1)用20分度游標卡尺測得物體上的遮光條寬度d如乙圖所示，則d＝________ mm；若某次數(shù)字計時器記錄的遮光時間為t＝0.005 s，則小車的速度v＝________ m/s。 (2)該小組驗證機械能守恒定律的原理表達式為________(用題干所給的字母符號表示)。 答案　(1)2.25　0.45　(2)＝gh 解析　(1)由圖乙知游標尺上第5條刻度線與主尺一刻度線對齊，則讀數(shù)為：d＝2 mm＋5×0.05 mm＝2.25 mm； 小車在過光

17、電門時的速度可用平均速度替代，小車的速度v＝＝ m/s＝0.45 m/s。 (2)小車的速度v＝ 系統(tǒng)重力勢能減少量為ΔEp＝mgh 動能增加量為ΔEk＝m 驗證機械能守恒定律的原理表達式為ΔEp＝ΔEk，即＝gh。 三、計算題(本題共4小題，共40分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位) 15．(10分)某同學為探月宇航員設計了如下實驗：在月球表面高h處以初速度v0水平拋出一個物體，然后測得該物體的水平位移為x。通過查閱資料知道月球的半徑為R，引力常量為G，若物體只受月球引力的作用，求： (1)月球表面的重力加速度g月； (2)月球的質(zhì)量M； (3)環(huán)繞月

18、球表面飛行的宇宙飛船的速度v。 答案　(1)　(2)　(3) 解析　(1)物體在月球表面做平拋運動，則 水平方向上有x＝v0t，豎直方向上有h＝g月t2， 聯(lián)立解得g月＝。 (2)對月球表面質(zhì)量為m的物體， 根據(jù)萬有引力等于重力有G＝mg月， 解得M＝。 (3)對環(huán)繞月球表面飛行的宇宙飛船，根據(jù)萬有引力等于重力有m′g月＝m′， 解得v＝。 16．(10分)某汽車研發(fā)機構在汽車的車輪上安裝了小型發(fā)電機，將減速時的部分動能轉(zhuǎn)化為電能并儲存在蓄電池中，以達到節(jié)能的目的。某次測試中，汽車以額定功率勻速行駛700 m后關閉發(fā)動機，測出了汽車動能Ek與位移x的關系圖像如圖所示，其中①

19、是關閉儲能裝置時的關系圖線，②是開啟儲能裝置時的關系圖線。已知汽車的質(zhì)量為1000 kg，設汽車運動過程中所受地面阻力恒定，空氣阻力不計。求： (1)汽車所受地面阻力f； (2)汽車的額定功率P； (3)汽車開啟儲能裝置后向蓄電池提供的電能E。 答案　(1)2×103 N　(2)8×104 W　(3)5×105 J 解析　(1)關閉發(fā)動機且關閉儲能裝置后，汽車在地面阻力f的作用下減速至靜止， 由動能定理有－fx＝0－Ek 解得f＝2×103 N。 (2)汽車勻速運動時的動能為Ek＝mv2 解得v＝40 m/s 汽車勻速運動時的牽引力大小等于阻力，故汽車的額定功率為 P

20、＝Fv＝fv＝2×103×40 W＝8×104 W。 (3)由功能關系，汽車開啟儲能裝置后向蓄電池提供的電能為 E＝Ek－fx′＝8×105 J－2×103×150 J＝5×105 J。 17．(10分)如圖所示，有一可繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動的水平圓盤，上面放置勁度系數(shù)為k＝46 N/m的彈簧，彈簧的一端固定于軸O上，另一端連接質(zhì)量為m＝1 kg的小物塊A，物塊與盤間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2，開始時彈簧未發(fā)生形變，長度為l0＝0.5 m，若最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等，重力加速度g＝10 m/s2，物塊A始終與圓盤一起轉(zhuǎn)動。則： (1)圓盤的角速度為多大時，物塊A開始滑動？ (2)

21、當角速度緩慢地增加到4 rad/s時，彈簧的伸長量是多少？(彈簧伸長在彈性限度內(nèi)且物塊未脫離圓盤) (3)在角速度從零緩慢地增加到4 rad/s過程中，物塊與盤間摩擦力大小為f，試通過計算在坐標系中作出f-ω2圖像。 答案　(1)2 rad/s　(2)0.2 m　(3)圖見解析 解析　(1)設圓盤的角速度為ω0時，物塊A開始滑動， 則μmg＝mωl0 解得ω0＝＝2 rad/s。 (2)設此時彈簧的伸長量為Δx，則 μmg＋kΔx＝mω2(l0＋Δx) 解得Δx＝0.2 m。 (3)在角速度從零緩慢地增加到2 rad/s過程中，物塊與盤間摩擦力為靜摩擦力，f＝ml0ω2，f∝

22、ω2，f隨著角速度平方的增加而增大；當ω>2 rad/s時，物塊與盤間摩擦力為滑動摩擦力，為定值，f＝μmg＝2 N。f-ω2圖像如下圖所示。 18．(10分)如圖所示，在同一豎直平面內(nèi)，一輕質(zhì)彈簧一端固定，另一自由端恰好與水平線AB平齊，靜止放于傾角為53°的光滑斜面上。一長為L＝9 cm的輕質(zhì)細繩一端固定在O點，另一端系一質(zhì)量為m＝1 kg的小球，將細繩拉至水平，使小球在位置C由靜止釋放，小球到達最低點D時，細繩剛好被拉斷。之后小球在運動過程中恰好沿斜面方向?qū)椈蓧嚎s，最大壓縮量為x＝5 cm。(g＝10 m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)求： (1)細繩受

23、到的拉力的最大值； (2)D點到水平線AB的高度h； (3)彈簧所獲得的最大彈性勢能Ep。 答案　(1)30 N　(2)0.16 m　(3)2.9 J 解析　(1)設小球在D點的速度為v1，由C到D的過程中，由機械能守恒定律得： mgL＝mv 解得：v1＝① 在D點，由牛頓第二定律得：F－mg＝m② 聯(lián)立①②式解得：F＝30 N 由牛頓第三定律知細繩受到的最大拉力為 30 N。 (2)由D到A，小球做平拋運動，則v＝2gh③ tan53°＝④ 聯(lián)立①③④式解得h＝0.16 m。 (3)小球從C點到將彈簧壓縮至最短的過程中，小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，由機械能守恒定律有： Ep＝mg(L＋h＋xsin53°) 代入數(shù)據(jù)得：Ep＝2.9 J。 11