物理人教版必修2模塊綜合評(píng)估

模塊綜合評(píng)估時(shí)間：90分鐘分值：100分一、單項(xiàng)選擇題(共6小題，每小題4分)1．有一條兩岸平直、河水均勻流動(dòng)、流速恒為v的大河．小明駕著小船渡河，去程時(shí)船頭指向始終與河岸垂直，回程時(shí)行駛路線與河岸垂直．去程與回程所用時(shí)間的比值為k，船在靜水中的速度大小相同，則小船在靜水中的速度大小為(B)A.eq\f(kv,\r(k2－1)) B.eq\f(v,\r(1－k2))C.eq\f(kv,\r(1－k2)) D.eq\f(v,\r(k2－1))解析：去程時(shí)船頭垂直河岸如圖所示，由合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性并設(shè)河寬為d，則去程時(shí)間t1＝eq\f(d,v1)；回程時(shí)行駛路線垂直河岸，故回程時(shí)間t2＝eq\f(d,\r(v\o\al(2,1)－v2))，由題意有eq\f(t1,t2)＝k，則k＝eq\f(\r(v\o\al(2,1)－v2),v1)，得v1＝eq\r(\f(v2,1－k2))＝eq\f(v,\r(1－k2))，選項(xiàng)B正確．2.如圖所示，自動(dòng)卸貨車靜止在水平地面上，車廂在液壓機(jī)的作用下，θ角緩慢增大，在貨物相對(duì)車廂仍然靜止的過程中，下列說法正確的是(A)A．貨物受到的支持力變小B．貨物受到的摩擦力變小C．貨物受到的支持力對(duì)貨物做負(fù)功D．貨物受到的摩擦力對(duì)貨物做負(fù)功解析：貨物處于平衡狀態(tài)，受到重力mg、支持力FN和摩擦力Ff，則根據(jù)平衡條件有：mgsinθ＝Ff，F(xiàn)N＝mgcosθ，當(dāng)θ增大時(shí)，F(xiàn)f增大，F(xiàn)N減小，故A正確，B錯(cuò)誤．貨物受到的支持力的方向與瞬時(shí)速度方向相同，所以支持力對(duì)貨物做正功，故C錯(cuò)誤；摩擦力的方向與位移方向垂直，不做功，故D錯(cuò)誤．3．假設(shè)在質(zhì)量與地球質(zhì)量相同、半徑為地球半徑兩倍的某天體上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)比賽，那么與地球上的比賽成績相比，下列說法正確的是(A)①跳高運(yùn)動(dòng)員的成績會(huì)更好②用彈簧秤稱體重時(shí)，體重?cái)?shù)值會(huì)變得更小③投擲鐵餅的距離會(huì)更遠(yuǎn)④用手投出的籃球，水平方向的分速度會(huì)更大A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④解析：根據(jù)萬有引力定律可知人在該天體上受到的引力小于地球上的重力，即物體好像變“輕”了，所以①、②、③是正確的，選A.4．由于衛(wèi)星的發(fā)射場不在赤道上，同步衛(wèi)星發(fā)射后需要從轉(zhuǎn)移軌道經(jīng)過調(diào)整再進(jìn)入地球同步軌道．當(dāng)衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上飛經(jīng)赤道上空時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，給衛(wèi)星一附加速度，使衛(wèi)星沿同步軌道運(yùn)行．已知同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度約為3.1×103m/s，某次發(fā)射衛(wèi)星飛經(jīng)赤道上空時(shí)的速度為1.55×103m/s，此時(shí)衛(wèi)星的高度與同步軌道的高度相同，轉(zhuǎn)移軌道和同步軌道的夾角為30°，如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)給衛(wèi)星的附加速度的方向和大小約為(B)A．西偏北方向，1.9×103m/sB．東偏南方向，1.9×103m/sC．西偏北方向，2.7×103m/sD．東偏南方向，2.7×103m/s解析：設(shè)當(dāng)衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上飛經(jīng)赤道上空與同步軌道高度相同的某點(diǎn)時(shí)，速度為v1，發(fā)動(dòng)機(jī)給衛(wèi)星的附加速度為v2，該點(diǎn)在同步軌道上運(yùn)行時(shí)的速度為v.三者關(guān)系如圖，由圖知附加速度方向?yàn)闁|偏南，由余弦定理知veq\o\al(2,2)＝veq\o\al(2,1)＋v2－2v1vcos30°，代入數(shù)據(jù)解得v2≈1.9×103m/s.選項(xiàng)B正確．5.一物體從某一高度自由落下，落在直立于地面的輕彈簧上，如圖所示，在A點(diǎn)，物體開始與彈簧接觸，到B點(diǎn)時(shí)，物體速度為零，然后被彈回．下列說法中正確的是(C)A．物體從A下降到B的過程中，動(dòng)能不斷變小B．物體從B上升到A的過程中，動(dòng)能不斷變小C．物體從A下降到B，以及從B上升到A的過程中，動(dòng)能都是先增大，后減小D．物體從A下降到B的過程中，物體動(dòng)能和重力勢(shì)能的總和不變解析：物體從A下降到B的過程中，物體的動(dòng)能先增大后減小，同理，物體從B返回到A的過程，動(dòng)能先增大后減小，A、B錯(cuò)誤，C正確；物體運(yùn)動(dòng)過程中，物體和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，因彈簧的彈性勢(shì)能變化，故動(dòng)能和重力勢(shì)能的和在變化，D錯(cuò)誤，故選C.6．如圖所示，由傾角為45°的光滑斜面和半徑為R的eq\f(3,4)光滑圓周組成的軌道固定在豎直平面內(nèi)，斜面和圓周之間由小圓弧平滑連接，一小球以一定的初速度釋放，始終貼著軌道內(nèi)側(cè)順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，則其通過斜面的時(shí)間可能是(重力加速度為g)(A)A．(eq\r(10)－eq\r(6))eq\r(\f(R,g)) B．(eq\r(10)＋eq\r(6))eq\r(\f(R,g))C．(eq\r(10)－eq\r(3))eq\r(\f(R,g)) D．(eq\r(10)＋eq\r(3))eq\r(\f(R,g))解析：由于小球始終貼著軌道內(nèi)側(cè)順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，可知小球通過圓周最高點(diǎn)的速度滿足v≥eq\r(gR)，由機(jī)械能守恒可知小球到達(dá)斜面軌道的頂端時(shí)的速度v0＝eq\r(v2＋2gR)≥eq\r(3gR)，小球沿斜面下滑時(shí)加速度a＝gsin45°＝eq\f(\r(2),2)g，則由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有eq\r(2)R＝v0t＋eq\f(1,2)at2可解得0<t≤(eq\r(10)－eq\r(6))eq\r(\f(R,g))，A正確．二、多項(xiàng)選擇題(共4小題，每小題4分)7．如圖a所示，甲、乙兩個(gè)小球可視為質(zhì)點(diǎn)，甲球沿傾角為30°的光滑長斜面由靜止開始下滑，乙球做自由落體運(yùn)動(dòng)，甲、乙兩球的動(dòng)能與路程的關(guān)系圖象如圖b所示．下列說法正確的是(BC)A．甲球機(jī)械能不守恒，乙球機(jī)械能守恒B．甲、乙兩球的質(zhì)量之比為41C．甲、乙兩球的動(dòng)能相等時(shí)，兩球重力的瞬時(shí)功率之比為11D．甲、乙兩球的動(dòng)能相等時(shí)，兩球高度相同解析：甲、乙兩球在運(yùn)動(dòng)的過程中都是只有重力做功，所以甲、乙兩球機(jī)械能都守恒，故A錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理F合x＝ΔEk，可知?jiǎng)幽芘c位移的圖象斜率表示合外力大小，甲球的合外力為m甲gsin30°，乙球的合外力為m乙g，由題圖知m甲gsin30°＝2m乙g，所以m甲m乙＝41，故B正確；根據(jù)Ek＝eq\f(1,2)mv2知，動(dòng)能相等時(shí)，eq\f(v甲,v乙)＝eq\f(1,2)，兩球重力的瞬時(shí)功率之比eq\f(m甲gv甲sin30°,m乙gv乙)＝eq\f(1,1)，所以C正確；由題圖知，甲、乙兩球的動(dòng)能均為Ek0時(shí)，兩球高度不相同，所以D錯(cuò)誤．8．2016年9月落成起用的“中國天眼”是我國自主研制的、世界最大最靈敏的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，如圖所示．射電望遠(yuǎn)鏡是觀測(cè)和研究來自天體的射電波的基本設(shè)備，脈沖星、宇宙微波背景輻射等天文學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)都與射電望遠(yuǎn)鏡有關(guān)．脈沖星是一種高速自轉(zhuǎn)的中子星，它的密度極高，每立方厘米質(zhì)量達(dá)上億噸．脈沖星在計(jì)時(shí)、引力波探測(cè)、廣義相對(duì)論檢驗(yàn)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用．到目前為止，“中國天眼”已探測(cè)到數(shù)十個(gè)優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體．其中脈沖星FP1的自轉(zhuǎn)周期為1.83s，距離地球約1.6萬光年；脈沖星FP2的自轉(zhuǎn)周期為0.59s，距離地球約4100光年．根據(jù)以上資料可以判斷，下列說法中正確的是(AD)A．脈沖星FP1的自轉(zhuǎn)周期小于地球的自轉(zhuǎn)周期B．脈沖星FP1到地球的距離小于太陽到地球的距離C．脈沖星FP1的自轉(zhuǎn)角速度大于脈沖星FP2的自轉(zhuǎn)角速度D．脈沖星FP1的自轉(zhuǎn)角速度小于脈沖星FP2的自轉(zhuǎn)角速度解析：脈沖星FP1的自轉(zhuǎn)周期為1.83s，地球自轉(zhuǎn)周期為1天，顯然脈沖星FP1的自轉(zhuǎn)周期小于地球的自轉(zhuǎn)周期，故A正確；脈沖星FP1到地球的距離約1.6萬光年，即光1.6萬年通過的路程，而光從太陽到地球只要8分鐘多點(diǎn)，故脈沖星FP1到地球的距離大于太陽到地球的距離，故B錯(cuò)誤；脈沖星FP1的自轉(zhuǎn)周期為1.83s，脈沖星FP2的自轉(zhuǎn)周期為0.59s，根據(jù)ω＝eq\f(2π,T)，脈沖星FP1的自轉(zhuǎn)角速度小于脈沖星FP2的自轉(zhuǎn)角速度，故C錯(cuò)誤，D正確；故選A、D.9．質(zhì)量為m的物體始終靜止在傾角為θ的斜面上，下列說法正確的是(ABC)A．若斜面水平向右勻速運(yùn)動(dòng)距離x，斜面對(duì)物體不做功B．若斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)距離x，斜面對(duì)物體做功mgxC．若斜面水平向左以加速度a運(yùn)動(dòng)距離x，斜面對(duì)物體做功maxD．若斜面向下以加速度a運(yùn)動(dòng)距離x，斜面對(duì)物體做功m(g＋a)x解析：物體受到平衡力作用而處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，與重力相平衡的力是斜面給它的作用力，方向豎直向上．斜面沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，力與位移垂直，斜面對(duì)物體不做功．斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，力與位移同向，W＝F·x＝mgx.斜面水平向左加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體所受的合外力為ma，恰等于斜面給它的作用力在位移方向的分量，W＝F·x＝max.斜面向下加速時(shí)，對(duì)物體有mg＋F＝ma，W＝F·x＝m(a－g)·x，故選A、B、C.10．如圖所示，M為固定在桌面上的異形木塊，abcd為eq\f(3,4)圓周的光滑軌道，a為軌道最高點(diǎn)，de面水平且與圓心等高．今將質(zhì)量為m的小球在d點(diǎn)的正上方高為h處由靜止釋放，使其自由下落到d處后，又切入圓軌道運(yùn)動(dòng)，則下列說法正確的是(CD)A．在h一定的條件下，釋放后小球的運(yùn)動(dòng)情況與小球的質(zhì)量有關(guān)B．只要改變h的大小，就能使小球在通過a點(diǎn)之后既可能落回軌道之內(nèi)，又可能落到de面上C．無論怎樣改變h的大小，都不可能使小球在通過a點(diǎn)之后，又落回軌道之內(nèi)D．要使小球飛出de面之外(即落在e的右邊)是可能的解析：只要小球能通過軌道的最高點(diǎn)a，即有va≥eq\r(gR).小球能否落回軌道之內(nèi)，取決于小球離開a點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)的水平射程x，由平拋運(yùn)動(dòng)公式x＝vat及R＝eq\f(1,2)gt2得x≥eq\r(2)R，由此可知，小球在通過a點(diǎn)之后，不可能落回軌道之內(nèi)，但可能飛出de面之外，C、D正確．三、填空題(共2小題，共14分)11．(6分)我國已啟動(dòng)了月球探測(cè)計(jì)劃——“嫦娥工程”．右圖所示為“嫦娥一號(hào)”月球探測(cè)器飛行路線的示意圖．(1)在探測(cè)器飛離地球的過程中，地球?qū)λ囊χ饾u減小(填“增大”“減小”或“不變”)．(2)已知月球與地球的質(zhì)量之比為M月M地＝181，當(dāng)探測(cè)器飛至月地連線上某點(diǎn)P時(shí)，月球與地球?qū)λ囊η『孟嗟?，此時(shí)P點(diǎn)到月心與到地心的距離之比為19.(3)結(jié)合圖中信息，通過推理，可以得出的結(jié)論是BD.A．探測(cè)器飛離地球時(shí)速度方向指向月球B．探測(cè)器經(jīng)過多次軌道修正，進(jìn)入預(yù)定繞月軌道C．探測(cè)器繞地球的旋轉(zhuǎn)方向與繞月球的旋轉(zhuǎn)方向一致D．探測(cè)器進(jìn)入繞月軌道后，運(yùn)行半徑逐漸減小，直至到達(dá)預(yù)定軌道解析：(1)根據(jù)萬有引力定律F＝Geq\f(Mm,r2)可知，當(dāng)距離增大時(shí)，引力減小．(2)根據(jù)萬有引力定律及題意得Geq\f(M月m,r\o\al(2,月))＝Geq\f(M地m,r\o\al(2,地))又M月M地＝181，所以r月r地＝19.(3)由探測(cè)器的飛行路線可以看出：探測(cè)器飛離地球時(shí)速度方向指向月球公轉(zhuǎn)的前方，當(dāng)?shù)竭_(dá)月球軌道時(shí)與月球“相遇”，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；探測(cè)器經(jīng)過多次軌道修正后，才進(jìn)入預(yù)定繞月軌道，選項(xiàng)B正確；探測(cè)器繞地球的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，繞月球的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；探測(cè)器進(jìn)入繞月軌道后，運(yùn)行半徑逐漸減小，直至到達(dá)預(yù)定軌道，選項(xiàng)D正確．12．(8分)探究能力是進(jìn)行物理學(xué)研究的重要能力之一．物體因繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)而具有的動(dòng)能叫轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的大小與物體轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度有關(guān)．為了研究某一砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能Ek與角速度ω的關(guān)系，某同學(xué)采用了下述實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行探索：如圖所示，先讓砂輪由動(dòng)力帶動(dòng)勻速旋轉(zhuǎn)，測(cè)得其角速度ω，然后讓砂輪脫離動(dòng)力，由于克服轉(zhuǎn)軸間摩擦力做功，砂輪最后停下，測(cè)出砂輪脫離動(dòng)力到停止轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)n，通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論．經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的幾組ω和n如下表所示：ω/(rad·s－1)0.51234n52080180320Ek/J0.5281832另外已測(cè)得砂輪轉(zhuǎn)軸的直徑為1cm，轉(zhuǎn)軸間的摩擦力為eq\f(10,π)N.(1)計(jì)算出砂輪每次脫離動(dòng)力的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，并填入上表中．(2)由上述數(shù)據(jù)推導(dǎo)出該砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能Ek與角速度ω的關(guān)系式為Ek＝2ω2.(3)若測(cè)得脫離動(dòng)力后砂輪的角速度為2.5rad/s，則它轉(zhuǎn)過45圈后的角速度為2rad/s.解析：(1)從脫離動(dòng)力到最后停止轉(zhuǎn)動(dòng)，由動(dòng)能定理得－Ff·n·πD＝0－Ek0，即Ek0＝nFfπD＝0.1n.將n的不同數(shù)值代入可得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能如下表：Ek/J0.5281832(2)觀察數(shù)據(jù)特點(diǎn)可以歸納出該砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能Ek與角速度ω的關(guān)系式為：Ek＝2ω2.(3)若測(cè)得脫離動(dòng)力后砂輪的角速度為2.5rad/s，則此時(shí)砂輪脫離時(shí)的動(dòng)能Ek0＝2ω2＝12.5J，轉(zhuǎn)過45圈時(shí)的動(dòng)能：Ek＝2ω′2，此過程摩擦力做功W＝－f·n·πD＝－4.5J，再根據(jù)動(dòng)能定理得：W＝Ek－Ek0，代入數(shù)據(jù)得：ω′＝2rad/s.四、計(jì)算題(共4小題，共46分)13．(8分)汽車在平直的公路上由靜止啟動(dòng)，做直線運(yùn)動(dòng)，下圖中曲線1表示汽車運(yùn)動(dòng)的速度和時(shí)間的關(guān)系(除6～16s時(shí)間段圖線為曲線外，其余時(shí)間段圖線均為直線)，直線2表示汽車的功率和時(shí)間的關(guān)系．設(shè)汽車在運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力不變，在16s末汽車的速度恰好達(dá)到最大．(1)定性描述汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；(2)求汽車受到的阻力和最大牽引力；(3)求汽車的質(zhì)量．解析：(1)汽車剛開始做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，6s末開始做加速度減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)，16s末開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)．(2)汽車受到的阻力f＝eq\f(P,vm)＝eq\f(7×103,12)N≈583.3N.6s末的速度為8m/s，是勻加速直線運(yùn)動(dòng)的末速度，此時(shí)牽引力最大，F(xiàn)＝eq\f(P,v1)＝eq\f(7×103,8)N＝875N.(3)汽車勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為a＝eq\f(8,6)m/s2＝eq\f(4,3)m/s2由牛頓第二定律得F－f＝ma解得m＝eq\f(F－f,a)＝eq\f(875－583.3,\f(4,3))kg≈218.8kg.答案：(1)見解析(2)583.3N875N(3)218.8kg14．(12分)某一空間飛行器質(zhì)量為m，從地面起飛時(shí)，恰好沿與水平方向成θ＝30°角的直線斜向右上方勻加速飛行，此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力方向與水平方向夾角α＝60°，經(jīng)時(shí)間t后，將動(dòng)力方向沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°，同時(shí)適當(dāng)調(diào)節(jié)其大小，使飛行器沿原方向勻減速飛行，飛行器所受空氣阻力不計(jì)，重力加速度為g，求：(1)t時(shí)刻飛行器的速度；(2)t時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的功率；(3)從起飛到上升到最大高度的整個(gè)過程中，飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力做的總功．解析：(1)對(duì)飛行器進(jìn)行受力分析如圖，則Fsinα－mg＝may①Fcosα＝max②又eq\f(ay,ax)＝tanθ③聯(lián)立①②③式，并代入數(shù)據(jù)得F＝eq\r(3)mg.飛行器的加速度a＝eq\r(a\o\al(2,x)＋a\o\al(2,y)).聯(lián)立以上各式，并代入數(shù)據(jù)得a＝g.t時(shí)刻飛行器的速度v＝at＝gt.(2)設(shè)t時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的功率為P，則P＝Fvcos30°＝eq\f(3,2)mg2t.(3)飛行器加速過程位移為x1＝eq\f(1,2)at2.飛行器加速過程，由動(dòng)能定理得W1－mgx1sin30°＝eq\f(1,2)mv2.將動(dòng)力方向沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°后與速度方向垂直，所以減速過程發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力做的功W2＝0.飛行器從地面到最大高度的整個(gè)過程中發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力做的功W＝W1＋W2.聯(lián)立上式得W＝eq\f(3,4)mg2t2.答案：(1)gt(2)eq\f(3,2)mg2t(3)eq\f(3,4)mg2t215．(12分)一組太空人乘坐太空穿梭機(jī)，去修理距離地球表面6.0×105m的圓形軌道上的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡H，機(jī)組人員使穿梭機(jī)S進(jìn)入與H相同的軌道并關(guān)閉助推火箭，而望遠(yuǎn)鏡則在穿梭機(jī)前方數(shù)千米處．如圖所示，設(shè)G為引力常量，M為地球質(zhì)量(已知地球半徑R＝6.4×106m，地球表面重力加速度g＝9.8m/s2，地球的第一宇宙速度v＝7.9km/s)．(1)在穿梭機(jī)內(nèi)，一質(zhì)量為70kg的太空人的視重是多少？(2)計(jì)算軌道上的重力加速度及穿梭機(jī)在軌道上的速率和周期．解析：(1)穿梭機(jī)內(nèi)的人處于完全失重狀態(tài)，故視重為0.(2)由mg＝Geq\f(Mm,R2)，得g＝eq\f(GM,R2)，g′＝eq\f(GM,r2)，則eq\f(g′,g)＝eq\f(R2,r2)＝eq\f(6.4×1062,6.0×105＋6.4×1062)≈0.84，所以軌道上的重力加速度g′＝0.84g＝0.84×9.8m/s2≈8.2m/s2；由Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(v2,R)，得v＝eq\r(\f(GM,R))，則v′＝eq\r(\f(GM,r))，得eq\f(v′,v)＝eq\f(\r(R),\r(r))＝eq\r(\f(6.4×106,6.0×105＋6.4×106))≈0.96.所以穿梭機(jī)在軌道上的速率v′＝0.96v＝0.96×7.9km/s≈7.6km/s；由v＝eq\f(2πr,T)得穿梭機(jī)在軌道上的周期T＝eq\f(2×3.14×6.4×106＋6.0×105,7.6×103)s≈5.8×103s.答案：(1)0(2)