物理人教版必修2模塊綜合評估

模塊綜合評估時間：90分鐘分值：100分一、單項選擇題(共6小題，每小題4分)1．有一條兩岸平直、河水均勻流動、流速恒為v的大河．小明駕著小船渡河，去程時船頭指向始終與河岸垂直，回程時行駛路線與河岸垂直．去程與回程所用時間的比值為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：去程時船頭垂直河岸如圖所示，由合運動與分運動具有等時性并設河寬為d，則去程時間t1＝eq\f(d,v1)；回程時行駛路線垂直河岸，故回程時間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B正確．2.如圖所示，自動卸貨車靜止在水平地面上，車廂在液壓機的作用下，θ角緩慢增大，在貨物相對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貨物做負功D．貨物受到的摩擦力對貨物做負功解析：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θ增大時，F(xiàn)f增大，F(xiàn)N減小，故A正確，B錯誤．貨物受到的支持力的方向與瞬時速度方向相同，所以支持力對貨物做正功，故C錯誤；摩擦力的方向與位移方向垂直，不做功，故D錯誤．3．假設在質量與地球質量相同、半徑為地球半徑兩倍的某天體上進行運動比賽，那么與地球上的比賽成績相比，下列說法正確的是(A)①跳高運動員的成績會更好②用彈簧秤稱體重時，體重數(shù)值會變得更?、弁稊S鐵餅的距離會更遠④用手投出的籃球，水平方向的分速度會更大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)射后需要從轉移軌道經(jīng)過調(diào)整再進入地球同步軌道．當衛(wèi)星在轉移軌道上飛經(jīng)赤道上空時，發(fā)動機點火，給衛(wèi)星一附加速度，使衛(wèi)星沿同步軌道運行．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)赤道上空時的速度為1.55×103m/s，此時衛(wèi)星的高度與同步軌道的高度相同，轉移軌道和同步軌道的夾角為30°，如圖所示，發(fā)動機給衛(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：設當衛(wèi)星在轉移軌道上飛經(jīng)赤道上空與同步軌道高度相同的某點時，速度為v1，發(fā)動機給衛(wèi)星的附加速度為v2，該點在同步軌道上運行時的速度為v.三者關系如圖，由圖知附加速度方向為東偏南，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，物體開始與彈簧接觸，到B點時，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，動能不斷變小B．物體從B上升到A的過程中，動能不斷變小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，物體動能和重力勢能的總和不變解析：物體從A下降到B的過程中，物體的動能先增大后減小，同理，物體從B返回到A的過程，動能先增大后減小，A、B錯誤，C正確；物體運動過程中，物體和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，因彈簧的彈性勢能變化，故動能和重力勢能的和在變化，D錯誤，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)側順時針運動，則其通過斜面的時間可能是(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)側順時針運動，可知小球通過圓周最高點的速度滿足v≥eq\r(gR)，由機械能守恒可知小球到達斜面軌道的頂端時的速度v0＝eq\r(v2＋2gR)≥eq\r(3gR)，小球沿斜面下滑時加速度a＝gsin45°＝eq\f(\r(2),2)g，則由運動學公式有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、多項選擇題(共4小題，每小題4分)7．如圖a所示，甲、乙兩個小球可視為質點，甲球沿傾角為30°的光滑長斜面由靜止開始下滑，乙球做自由落體運動，甲、乙兩球的動能與路程的關系圖象如圖b所示．下列說法正確的是(BC)A．甲球機械能不守恒，乙球機械能守恒B．甲、乙兩球的質量之比為41C．甲、乙兩球的動能相等時，兩球重力的瞬時功率之比為11D．甲、乙兩球的動能相等時，兩球高度相同解析：甲、乙兩球在運動的過程中都是只有重力做功，所以甲、乙兩球機械能都守恒，故A錯誤；根據(jù)動能定理F合x＝ΔEk，可知動能與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，動能相等時，eq\f(v甲,v乙)＝eq\f(1,2)，兩球重力的瞬時功率之比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、乙兩球的動能均為Ek0時，兩球高度不相同，所以D錯誤．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鏡，如圖所示．射電望遠鏡是觀測和研究來自天體的射電波的基本設備，脈沖星、宇宙微波背景輻射等天文學的重大發(fā)現(xiàn)都與射電望遠鏡有關．脈沖星是一種高速自轉的中子星，它的密度極高，每立方厘米質量達上億噸．脈沖星在計時、引力波探測、廣義相對論檢驗等領域具有重要應用．到目前為止，“中國天眼”已探測到數(shù)十個優(yōu)質脈沖星候選體．其中脈沖星FP1的自轉周期為1.83s，距離地球約1.6萬光年；脈沖星FP2的自轉周期為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的自轉周期小于地球的自轉周期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的自轉角速度大于脈沖星FP2的自轉角速度D．脈沖星FP1的自轉角速度小于脈沖星FP2的自轉角速度解析：脈沖星FP1的自轉周期為1.83s，地球自轉周期為1天，顯然脈沖星FP1的自轉周期小于地球的自轉周期，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，故脈沖星FP1到地球的距離大于太陽到地球的距離，故B錯誤；脈沖星FP1的自轉周期為1.83s，脈沖星FP2的自轉周期為0.59s，根據(jù)ω＝eq\f(2π,T)，脈沖星FP1的自轉角速度小于脈沖星FP2的自轉角速度，故C錯誤，D正確；故選A、D.9．質量為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動距離x，斜面對物體不做功B．若斜面向上勻速運動距離x，斜面對物體做功mgxC．若斜面水平向左以加速度a運動距離x，斜面對物體做功maxD．若斜面向下以加速度a運動距離x，斜面對物體做功m(g＋a)x解析：物體受到平衡力作用而處于勻速直線運動狀態(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動時，力與位移垂直，斜面對物體不做功．斜面向上勻速運動時，力與位移同向，W＝F·x＝mgx.斜面水平向左加速運動時，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，對物體有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，de面水平且與圓心等高．今將質量為m的小球在d點的正上方高為h處由靜止釋放，使其自由下落到d處后，又切入圓軌道運動，則下列說法正確的是(CD)A．在h一定的條件下，釋放后小球的運動情況與小球的質量有關B．只要改變h的大小，就能使小球在通過a點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點后做平拋運動的水平射程x，由平拋運動公式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)我國已啟動了月球探測計劃——“嫦娥工程”．右圖所示為“嫦娥一號”月球探測器飛行路線的示意圖．(1)在探測器飛離地球的過程中，地球對它的引力逐漸減小(填“增大”“減小”或“不變”)．(2)已知月球與地球的質量之比為M月M地＝181，當探測器飛至月地連線上某點P時，月球與地球對它的引力恰好相等，此時P點到月心與到地心的距離之比為19.(3)結合圖中信息，通過推理，可以得出的結論是BD.A．探測器飛離地球時速度方向指向月球B．探測器經(jīng)過多次軌道修正，進入預定繞月軌道C．探測器繞地球的旋轉方向與繞月球的旋轉方向一致D．探測器進入繞月軌道后，運行半徑逐漸減小，直至到達預定軌道解析：(1)根據(jù)萬有引力定律F＝Geq\f(Mm,r2)可知，當距離增大時，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)由探測器的飛行路線可以看出：探測器飛離地球時速度方向指向月球公轉的前方，當?shù)竭_月球軌道時與月球“相遇”，選項A錯誤；探測器經(jīng)過多次軌道修正后，才進入預定繞月軌道，選項B正確；探測器繞地球的旋轉方向為逆時針方向，繞月球的旋轉方向為順時針方向，選項C錯誤；探測器進入繞月軌道后，運行半徑逐漸減小，直至到達預定軌道，選項D正確．12．(8分)探究能力是進行物理學研究的重要能力之一．物體因繞軸轉動而具有的動能叫轉動動能，轉動動能的大小與物體轉動的角速度有關．為了研究某一砂輪的轉動動能Ek與角速度ω的關系，某同學采用了下述實驗方法進行探索：如圖所示，先讓砂輪由動力帶動勻速旋轉，測得其角速度ω，然后讓砂輪脫離動力，由于克服轉軸間摩擦力做功，砂輪最后停下，測出砂輪脫離動力到停止轉動的圈數(shù)n，通過分析實驗數(shù)據(jù)，得出結論．經(jīng)實驗測得的幾組ω和n如下表所示：ω/(rad·s－1)0.51234n52080180320Ek/J0.5281832另外已測得砂輪轉軸的直徑為1cm，轉軸間的摩擦力為eq\f(10,π)N.(1)計算出砂輪每次脫離動力的轉動動能，并填入上表中．(2)由上述數(shù)據(jù)推導出該砂輪的轉動動能Ek與角速度ω的關系式為Ek＝2ω2.(3)若測得脫離動力后砂輪的角速度為2.5rad/s，則它轉過45圈后的角速度為2rad/s.解析：(1)從脫離動力到最后停止轉動，由動能定理得－Ff·n·πD＝0－Ek0，即Ek0＝nFfπD＝0.1n.將n的不同數(shù)值代入可得到相應的轉動動能如下表：Ek/J0.5281832(2)觀察數(shù)據(jù)特點可以歸納出該砂輪的轉動動能Ek與角速度ω的關系式為：Ek＝2ω2.(3)若測得脫離動力后砂輪的角速度為2.5rad/s，則此時砂輪脫離時的動能Ek0＝2ω2＝12.5J，轉過45圈時的動能：Ek＝2ω′2，此過程摩擦力做功W＝－f·n·πD＝－4.5J，再根據(jù)動能定理得：W＝Ek－Ek0，代入數(shù)據(jù)得：ω′＝2rad/s.四、計算題(共4小題，共46分)13．(8分)汽車在平直的公路上由靜止啟動，做直線運動，下圖中曲線1表示汽車運動的速度和時間的關系(除6～16s時間段圖線為曲線外，其余時間段圖線均為直線)，直線2表示汽車的功率和時間的關系．設汽車在運動過程中受到的阻力不變，在16s末汽車的速度恰好達到最大．(1)定性描述汽車的運動狀態(tài)；(2)求汽車受到的阻力和最大牽引力；(3)求汽車的質量．解析：(1)汽車剛開始做初速度為零的勻加速直線運動，6s末開始做加速度減小的變加速直線運動，16s末開始做勻速直線運動．(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，是勻加速直線運動的末速度，此時牽引力最大，F(xiàn)＝eq\f(P,v1)＝eq\f(7×103,8)N＝875N.(3)汽車勻加速運動的加速度為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)某一空間飛行器質量為m，從地面起飛時，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，發(fā)動機提供的動力方向與水平方向夾角α＝60°，經(jīng)時間t后，將動力方向沿逆時針旋轉60°，同時適當調(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，重力加速度為g，求：(1)t時刻飛行器的速度；(2)t時刻發(fā)動機動力的功率；(3)從起飛到上升到最大高度的整個過程中，飛行器發(fā)動機動力做的總功．解析：(1)對飛行器進行受力分析如圖，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時刻飛行器的速度v＝at＝gt.(2)設t時刻發(fā)動機動力的功率為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，由動能定理得W1－mgx1sin30°＝eq\f(1,2)mv2.將動力方向沿逆時針旋轉60°后與速度方向垂直，所以減速過程發(fā)動機動力做的功W2＝0.飛行器從地面到最大高度的整個過程中發(fā)動機動力做的功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，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鏡H，機組人員使穿梭機S進入與H相同的軌道并關閉助推火箭，而望遠鏡則在穿梭機前方數(shù)千米處．如圖所示，設G為引力常量，M為地球質量(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)在穿梭機內(nèi)，一質量為70kg的太空人的視重是多少？(2)計算軌道上的重力加速度及穿梭機在軌道上的速率和周期．解析：(1)穿梭機內(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)