2019_2020学年高中物理模块综合检测（B）（含解析）教科版必修2.docx

模块综合检测(B)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.其中第16题只有一个选项是正确的,第710题有多个选项是正确的,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1.质点仅在恒力F的作用下,由O点运动到A点的轨迹如图所示,在A点时速度的方向与x轴平行,则恒力F的方向可能沿()A.x轴正方向B.x轴负方向C.y轴正方向D.y轴负方向解析:合力方向必指向轨迹弯曲一侧,且与速度方向有夹角,故只有选项D符合题意.答案:D2.一阶梯如图所示,其中每级台阶的高度和宽度都是0.4 m,一小球以水平速度v飞出,欲打在第四级台阶上,则v的取值范围是()A.6 m/sv22 m/sB.22 m/sv3.5 m/sC.2 m/sv6 m/sD.22 m/sv26 m/s解析:由题意知,为使小球打在第四级台阶上,小球水平飞出的距离范围为大于1.2m小于等于1.6m,即1.2mx1.6m.下落高度为y=1.6m,利用x、y的最小值,根据平抛运动规律,可求出最小速度vmin=x1t1=1.221.210m/s=6m/s,最大速度vmax=x2t2=1.621.610m/s=22m/s.由此可求得小球打在第四级台阶上速度v的取值范围为6m/s16.7km/s.故当苹果脱离苹果树后,将脱离太阳系的束缚,飞向茫茫宇宙,故选项B正确.答案:B4.一滑块从如图所示的弧形轨道上的A点,由静止开始滑下,由于轨道不光滑,它仅能滑到B点,而返回后又仅能滑动到C点,若A、B两点的高度差为h1,B、C两点的高度差为h2,必有()A.h1=h2B.h1h2D.条件不足,无法判断解析:滑块由AB,根据动能定理得mgh1-Wf1=0由BC由动能定理得mgh2-Wf2=0即mgh1-Wf1=mgh2-Wf2由于Wf1Wf2,所以h1h2.选项C正确.答案:C5.如图所示,水平平台上放置一长为L、质量为m的均匀木板,板右端距离平台边缘为s,板与台面间动摩擦因数为,重力加速度为g.现对板施加水平推力,要使板脱离平台,推力做功的最小值为()A.mg(L+s)B.mgL2+sC.mg(L-s)D.mg3L4+s解析:要使板脱离平台,即让板的重心脱离平台,则板运动的距离为L2+s,需要克服摩擦力做功为Wf=mgL2+s,即推力做功的最小值为mgL2+s,故B正确.答案:B6.如图所示,利用倾角为的传送带把一个质量为m的木箱匀速传送l距离,这时木箱升高h,木箱和传送带始终保持相对静止.关于此过程,下列说法正确的是()A.木箱克服摩擦力做功mghB.摩擦力对木箱做功为零C.摩擦力对木箱做功为mglcos ,其中为动摩擦因数D.摩擦力对木箱做功为mgh解析:木箱和皮带间的摩擦力为静摩擦力,对木箱做正功,木箱匀速运动,根据功能原理,摩擦力对木箱做的功等于木箱克服重力做的功mgh,选项D正确.答案:D7.为减少二氧化碳排放,某市已推出新型节能环保电动车.在检测某款电动车性能的实验中,质量8102 kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶,达到的最大速度为 15 m/s,利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v,并描绘出如图所示的F-1v图像(图中AB、BO均为直线),假设电动车行驶中所受阻力恒为车总重力的120,重力加速度g取10 m/s2,则()A.该车起动后,先做匀加速运动,然后做匀速运动B.该车起动后,先做匀加速运动,然后做加速度减小的加速运动,接着做匀速运动C.该车做匀加速运动的时间是1.2 sD.该车加速度为0.25 m/s2时,动能是4104 J解析:由于横坐标为速度的倒数,所以电动车的起动过程为从A到B到C.AB段,牵引力不变,电动车做匀加速运动,加速度为a=F-fm=2000-1208102108102m/s2=2m/s2;BC段,由于图像为过原点的直线,所以Fv=P额=恒量,即以恒定功率起动,牵引力减小,加速度减小,电动车做加速度减小的加速运动,当F=f=400N时,速度达到最大值15m/s,故选项A错误,选项B正确;由a=v-v0t可知t=v-v0a=3-02s=1.5s,故选项C错误;该车加速度为0.25m/s2时,牵引力为F=ma+f=81020.25N+120810210N=600N,此时的速度为v=20003600m/s=10m/s,动能为Ek=12mv2=128102102J=4104J,故选项D正确.答案:BD8.一物体沿直线运动的v-t图像如图所示,已知在第1 s内合外力对物体做的功为W,则()A.从第1 s末到第3 s末合外力做功为4WB.从第3 s末到第5 s末合外力做功为-2WC.从第5 s末到第7 s末合外力做功为WD.从第3 s末到第4 s末合外力做功为-34W解析:由题知,第1s内合外力做功为W,令物体质量为m,则W=12mv2,第1s末到第3s末,由动能定理得合外力做的功为零;从第3s末到第5s末,合外力做功为 0-12mv2=-W;从第5s末到第7s末,合外力做的功为12m(-v)2-0=W;从第3s末到第4s末,合外力做的功为12mv22-12mv2=-3412mv2=-34W.故选项C、D正确.答案:CD9.如图所示,水平面上固定一倾角为=30的斜面,一轻质弹簧下端固定在斜面底端的挡板上,上端连接一质量m=2 kg的物块(视为质点).开始时物块静止在斜面上A点,此时物块与斜面的摩擦力恰好为零,现用一沿斜面向上的恒力F=20 N作用在物块上,使其沿斜面向上运动,当物块从A点运动到B点时,力F做的功W=4 J,已知弹簧的劲度系数k=100 N/m,物块与斜面间的动摩擦因数=35,g取10 m/s2,则下列结论正确的是()A.物块从A点运动到B点的过程中,重力势能增加了4 JB.物块从A点运动到B点的过程中,产生的内能为1.2 JC.物块经过B点时的速度大小为255 m/sD.物块从A点运动到B点的过程中,弹簧弹性势能的变化量为0.5 J解析:施加F前,物块静止,弹簧被压缩,由平衡条件得kx1=mgsin,解得x1=0.1m;力F做功W=Fx,解得x=0.2m,所以物块到B点时,弹簧伸长x2=0.1m,可知重力势能增加mgxsin=2J,物块在A、B位置时弹簧弹性势能相等,故A、D错误;物块从A点运动到B点的过程中,产生的内能等于克服摩擦力做的功,即Q=mgcosx=1.2J,B正确;由动能定理有WF-mgxsin-mgcosx=12mv2-0,求得v=255m/s,C正确.答案:BC10.圆形光滑轨道位于竖直平面内,其半径为R,质量为m的金属小球环套在轨道上,并能自由滑动,如图所示,以下说法中不正确的是()A.要使小圆环能通过轨道的最高点,小环通过最低点时的速度必须大于5gRB.要使小圆环能通过轨道的最高点,小环通过最低点时的速度必须大于gRC.如果小圆环在轨道最高点时的速度大于gR,则小环对轨道内侧有压力D.如果小圆环在轨道最高点时的速度大于gR,则小环对轨道外侧有压力解析:由于是光滑轨道,所以小圆环能通过最高点的条件是速度为0,即从最高点到最低点由动能定理可得 2mgR=12mv2,可得最低点的最小速度为v=2gR,故选项A、B错误;根据临界条件可知,环在最高点对轨道压力为0的条件是v=gR,当速度大于gR,轨道对环提供向下的作用力,则环对轨道内侧有作用力,故选项C正确,选项D错误.答案:ABD二、实验题(本题共2小题,11题8分,12题12分,共20分)11.小球做平抛运动的闪光照片的一部分如图所示,图中每小格边长为1.09 cm,闪光的频率为每秒30次.根据此图计算小球平抛运动的初速度v0=,当地的重力加速度g=.解析:根据水平方向的匀速运动可以得到l=v0t,解得v0=lt=1.0910-2130m/s=0.327m/s;在竖直方向上,根据y=gT2,得g=yT2=1.0910-21302m/s2=9.81m/s2.答案:0.327 m/s9.81 m/s212.利用自由落体做验证机械能守恒定律的实验时,有下列器材可供选择:铁架台;打点计时器;复写纸;低压直流电源;天平;秒表;导线;纸带.(1)其中实验中不必要的器材是(填序号);除上述器材外还缺少的器材是.(2)所用重锤的质量m=1.0 kg,打点计时器所用电源频率为50 Hz,打下的纸带如图所示(图中的数据为从起始点O到该点的距离),则在打B点时,重锤的速率vB=m/s,重锤的动能EkB=J,从开始下落到打B点时,重锤的势能减少量是J.(取两位有效数字)(3)在验证机械能守恒的实验中,求得相关的各点的瞬时速度v以及与此对应的下落距离h,以v2为直角坐标系的纵轴物理量,以h为横轴物理量,描点后得出的图像在下列各图中,其中表示机械能守恒的是.解析:(1)电磁打点计时器使用的是低压交流电源,并非低压直流电源;由mgh=12mv2-0可得gh=12v2,由此可知,不必知道重物的质量,故天平不必要;打点计时器本身就是计时工县,故秒表不必要.除上述器材外,还缺少的器材是重锤、低压交流电源和刻度尺.(2)根据vt2=v得vB=xOC-xOA2T=(50.2-18.6)10-320.02m/s=0.79m/sB点的动能为EkB=12mvB2=121.0(0.79)2J0.31J重锤的势能减少量为Ep=mgh=1.09.832.410-3J0.32J.(3)由mgh=12mv2-0得gh=12v2,整理得v2=2gh,可见v2与h成正比,题中所给各图中,表示机械能守恒的是C项.答案:(1)重锤、低压交流电源、刻度尺(2)0.790.310.32(3)C三、计算题(本题共4小题,共40分)13.(8分)一细绳穿过一光滑、不动的细管,两端分别拴着质量为m和M的小球A、B.当小球A绕管子的中心轴转动时,A球摆开某一角度,此时A球到上管口的绳长为l,如图所示.细管的半径可以忽略.试求:(1)小球A的速度和它所受的向心力.(2)小球A转动的周期.解析:(1)设绳子的拉力为T,绳子与竖直方向的夹角为,对于小球A,有Tcos=mg,Tsin=m2lsin.对于小球B,T=Mg解得=Mgml则小球A的速度为v=lsin=Mglmsin.小球A所受的向心力由拉力T在水平方向的分力提供,即F=Tsin=Mgsin,由于cos=mM,于是sin=1-m2M2,所以v=gl(M2-m2)Mm,F=Mg1-m2M2.(2)小球A转动的周期T=2=2mlMg.答案:(1)gl(M2-m2)MmMg1-m2M2(2)2mlMg14.(8分)(1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即a3T2=k,k是一个对所有行星都相同的常量.将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k的表达式.已知引力常量为G,太阳的质量为M太.(2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立.经测定月地距离为3.84108 m,月球绕地球运动的周期为2.36106 s,试计算地球的质量M地.(G=6.6710-11 Nm2/kg2,结果保留一位有效数字)解析:(1)因行星绕太阳做匀速圆周运动,于是轨道半长轴a即为轨道半径r.根据万有引力定律和牛顿第二定律有Gm行M太r2=m行2T2r于是有r3T2=G42M太即k=G42M太.(2)在地月系统中,设月球绕地球运动的轨道半径为R,周期为T,由式可得R3T2=G42M地即M地=42R3GT2代入数据解得M地=61024kg.答案:(1)k=G42M太(2)61024 kg15.(10分)如图所示,竖直平面内放一直角杆,杆的各部分均光滑,水平部分套有质量为mA=3 kg的小球A,竖直部分套有质量为mB=2 kg的小球B,A、B之间用不可伸长的轻绳相连.在水平外力F的作用下,系统处于静止状态,且OA=3 m,OB=4 m,重力加速度g取10 m/s2.(1)求水平拉力F的大小和水平杆对小球A弹力N的大小;(2)若改变水平力F的大小,使小球A由静止开始,以4.5 m/s2的加速度向右做匀加速直线运动,求经过23 s拉力F所做的功.解析:(1)设静止时绳子与竖直方向夹角为,则由已知条件可知cos=45.对B进行受力分析可知Tcos=mBg解得T=mBgcos=25N对A进行受力分析得F=Tsin=15N对A、B整体进行分析,竖直方向N=(mA+mB)g=50N.(2)经过t=23s,小球A向右的位移x=12at2=1m,此时绳子与水平方向夹角为,小球A的速度为vA=at=3m/s.A、B两小球沿绳方向速度大小相等,则vAcos=vBsin解得vB=vAcot=4m/s.由能量守恒得WF=Ep+Ek=mBgh+12mAvA2+12mBvB2=49.5J.答案:(1)15 N50 N(2)49.5 J16.(14分)如图所示,一轻弹簧原长为2R,其一端固定在倾角为37的固定直轨道AC的底端A处,另一端位于直轨道上B处,弹簧处于自然状态.直轨道与一半径为56R的光滑圆弧轨道相切于C点,AC=7R,A、B、C、D均在同一竖直平面内.质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑,最低到达E点(未画出).随后P沿轨道被弹回,最高到达F点,AF=4R.已知P与直轨道间的动摩擦因数=14,重力加速度大小为g.取sin37=35,cos37=45 (1)求P第一次运动到B点时速度的大小.(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能.(3)改变物块P的质量,将P推至E点,从静止开始释放.已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后,恰好通过G点.G点在C