2020年高中物理 綜合模塊檢測(cè)（含解析）新人教版必修2

綜合模塊檢測(cè)本試卷分第卷(選擇題)和第卷(非選擇題)兩部分，滿分100分，考試時(shí)間90分鐘。第卷(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(gè)選項(xiàng)中，第18題只有一項(xiàng)符合題目要求，第912題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)1下列說法正確的是()A物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的合力一定為零B物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的合力一定變化C物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的速度保持不變D物體做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的加速度保持不變答案D解析物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的合力不一定為零，如勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的合力不一定變化，如平拋運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的速度大小不變，方向時(shí)刻變化，是變速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；平拋運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(diǎn)在地球上空的任何一點(diǎn)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(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，而人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的速度隨著半徑增大而減小，故A錯(cuò)誤，B正確；地球同步衛(wèi)星運(yùn)行軌道為位于地球赤道平面上的圓形軌道，運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間相等，故C錯(cuò)誤；地球同步衛(wèi)星，又稱靜止軌道衛(wèi)星，是運(yùn)行在地球同步軌道上的人造衛(wèi)星，軌道為圓軌道，故D錯(cuò)誤。3慣性系S中有一邊長(zhǎng)為l的正方形，從相對(duì)S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測(cè)得該正方形的圖形是()答案C解析從相對(duì)S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測(cè)量，根據(jù)相對(duì)論長(zhǎng)度收縮效應(yīng)可知，沿x軸方向正方形邊長(zhǎng)縮短，而沿y軸方向正方形邊長(zhǎng)沒有改變，則其形狀變成長(zhǎng)方形，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。4如圖所示，“秋千擺”擺繩的一端系于O點(diǎn)，另一端打一個(gè)比較大的結(jié)，便于游戲者(視為質(zhì)點(diǎn))騎跨。繩的質(zhì)量、空氣阻力均不計(jì)。在擺繞O點(diǎn)沿豎直平面從P點(diǎn)擺至Q點(diǎn)的過程中，游戲者()A所受拉力不變B動(dòng)能始終不變C機(jī)械能先減少后增加D重力勢(shì)能先減小后增加答案D解析設(shè)繩子與豎直方向夾角為，人的軌跡是圓，對(duì)人受力分析，沿繩方向的合力提供向心力，則：Tmgcosm，則Tmgcosm，由P點(diǎn)擺至最低點(diǎn)的過程中，減小，v變大，則T增大；由最低點(diǎn)擺至Q點(diǎn)的過程中，變大，v變小，則T減??；由此可知該過程中T先增大后減小，故A錯(cuò)誤。運(yùn)動(dòng)過程中，只有重力做功，人的機(jī)械能守恒，由P點(diǎn)擺至最低點(diǎn)的過程中，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加；由最低點(diǎn)擺至Q點(diǎn)的過程中，重力勢(shì)能增加，動(dòng)能減少，故B、C錯(cuò)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(xì)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(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，已知此時(shí)細(xì)繩BO段長(zhǎng)為l，與輕桿的夾角為，重力加速度為g，則此過程中力F所做的功為()Amglcos BFl(1sin)CFlcos2 D無法確定答案A解析根據(jù)動(dòng)能定理得mglcosWF0，可得，力F所做的功WFmglcos，故A正確。6如圖所示，當(dāng)汽車以12 m/s的速度通過拱形橋頂端時(shí)，對(duì)橋頂?shù)膲毫檐囍氐?。如果要使汽車在橋面行駛至橋頂時(shí)，對(duì)橋面的壓力恰好為零，重力加速度g10 m/s2，則汽車通過橋頂?shù)乃俣葹?)A3 m/s B10 m/s C12 m/s D24 m/s答案D解析設(shè)拱形橋的半徑為R，則根據(jù)牛頓第二定律得：mgNm，其中Nmg，當(dāng)車對(duì)橋頂壓力恰好為零時(shí)，有：mgm，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：v24 m/s，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。7如圖所示，“跳一跳”游戲需要操作者控制棋子離開平臺(tái)時(shí)的速度，使其能跳到旁邊等高平臺(tái)上。棋子在某次跳躍過程中的軌跡為拋物線，經(jīng)最高點(diǎn)時(shí)速度為v0，此時(shí)離平臺(tái)的高度為h。棋子質(zhì)量為m，空氣阻力不計(jì)，重力加速度為g。則此跳躍過程()A所用時(shí)間t B水平位移大小x2v0C初速度的豎直分量大小為2D初速度大小為答案B解析由題可知，棋子做斜拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向：hgt，解得t1，由斜拋運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知全過程所用時(shí)間為t2t12，故A錯(cuò)誤；水平位移xv0t2v0，故B正確；初速度的豎直分量大小為vygt1，故C錯(cuò)誤；由速度的矢量合成得：初速度大小為v，故D錯(cuò)誤。8如圖所示，物塊P、Q的質(zhì)量均為m，物塊P用細(xì)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，使輕繩的拉力剛好為零，保持兩物塊靜止不動(dòng)。現(xiàn)撤去推力F，則在物塊Q由靜止向下運(yùn)動(dòng)到速度最大的過程中，(輕繩不會(huì)被拉斷)()A物塊Q的機(jī)械能一直增加B初末兩狀態(tài)，物塊Q的機(jī)械能相等C物塊Q的機(jī)械能不斷減小，轉(zhuǎn)化成了彈簧的彈性勢(shì)能DQ重力勢(shì)能的減少量大于Q動(dòng)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(shí)彈簧彈力為mg且壓縮；在物塊Q速度最大時(shí)合力為零，此時(shí)彈簧彈力為mg且拉伸；所以兩個(gè)狀態(tài)彈簧彈性勢(shì)能大小相同。對(duì)Q，全程彈力做功為零，初末兩狀態(tài)，物塊Q的機(jī)械能相等，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。9一質(zhì)量為m50 kg的滑雪運(yùn)動(dòng)員由某一高度無初速沿直線下滑，經(jīng)測(cè)量可知出發(fā)點(diǎn)距離底端的高度差為h30 m，斜坡的傾角大小為30°，該運(yùn)動(dòng)員在下滑的過程中所受的摩擦力大小為Ff200 N，重力加速度為g10 m/s2。則()A合力對(duì)運(yùn)動(dòng)員所做的功為3000 JB摩擦力對(duì)運(yùn)動(dòng)員所做的功為12000 JC重力對(duì)運(yùn)動(dòng)員所做的功為15000 JD支持力對(duì)運(yùn)動(dòng)員所做的功為15000 J答案AC解析由于滑雪運(yùn)動(dòng)員的高度下降了30 m，則重力對(duì)滑雪運(yùn)動(dòng)員所做的功為WGmgh50×10×30 J15000 J，則C正確；摩擦力對(duì)運(yùn)動(dòng)員所做的功為WfFf·200× J12000 J，B錯(cuò)誤；由于支持力的方向與運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)方向始終垂直，則支持力對(duì)運(yùn)動(dòng)員所做的功為0，D錯(cuò)誤；合力對(duì)運(yùn)動(dòng)員所做的功為WWGWf15000 J12000 J3000 J，A正確。10長(zhǎng)l的輕桿一端固定著一個(gè)小球A，另一端可繞光滑水平軸O在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，下面敘述符合實(shí)際的是()A小球在最高點(diǎn)的速度至少為B小球在最高點(diǎn)的速度大于時(shí)，受到桿的拉力作用C當(dāng)球在直徑ab下方時(shí)，一定受到桿的拉力D當(dāng)球在直徑ab上方時(shí)，一定受到桿的支持力答案BC解析桿對(duì)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(diǎn)的速度可以為零，A錯(cuò)誤；在最高點(diǎn)，當(dāng)球只受重力時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有：mgm，解得：v，則當(dāng)v 時(shí)，桿對(duì)小球的作用力為零，當(dāng)v時(shí)，桿對(duì)小球的作用力表現(xiàn)為拉力，當(dāng)v時(shí)，桿對(duì)小球的作用力表現(xiàn)為支持力，故B正確，D錯(cuò)誤；當(dāng)小球在直徑ab下方時(shí)，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(dòng)，啟動(dòng)過程的速度變化規(guī)律如圖所示，其中OA為過原點(diǎn)的一條直線，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中汽車所受阻力恒為Ff，則()A0t1時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力等于mBt1t2時(shí)間內(nèi)，汽車的功率等于Ffv2Ct1t2時(shí)間內(nèi)汽車的功率等于t2以后汽車的功率Dt1t2時(shí)間內(nèi)，汽車的平均速度等于答案BC解析0t1時(shí)間內(nèi)，汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a，根據(jù)牛頓第二定律得，F(xiàn)Ffma，解得牽引力FFfm，故A錯(cuò)誤；從t1時(shí)刻起汽車的功率保持不變，可知汽車在t1t2時(shí)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(yùn)動(dòng)，牽引力與阻力相等，根據(jù)PFv，可得汽車的功率PFfv2，故B、C正確；t1t2時(shí)間內(nèi)，汽車做變加速直線運(yùn)動(dòng)，平均速度不等于，故D錯(cuò)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(jìn)入一個(gè)近地的圓軌道，然后在P點(diǎn)變軌，進(jìn)入橢圓轉(zhuǎn)移軌道(該橢圓軌道的近地點(diǎn)為近地圓軌道上的P點(diǎn)，遠(yuǎn)地點(diǎn)為同步圓軌道上的Q點(diǎn))，到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)Q時(shí)再次變軌，進(jìn)入同步軌道。設(shè)衛(wèi)星在近地圓軌道上運(yùn)行的速率為v1，在橢圓軌移軌道的近地點(diǎn)P點(diǎn)的速率為v2，沿轉(zhuǎn)移軌道剛到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)Q時(shí)的速率為v3，在同步軌道上的速率為v4，三個(gè)軌道上運(yùn)動(dòng)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(diǎn)變軌時(shí)需要加速，Q點(diǎn)變軌時(shí)要減速B題述過程中，在P點(diǎn)變軌時(shí)需要減速，Q點(diǎn)變軌時(shí)要加速CT1<T2<T3Dv2>v1>v4>v3答案CD解析題述過程中，在P點(diǎn)變軌做離心運(yùn)動(dòng)，需要加速，故v1<v2，在Q點(diǎn)變軌時(shí)也要加速，故v3<v4，衛(wèi)星在圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，由萬(wàn)有引力提供向心力，Gm，故有v ，故v4<v1，綜上可知，v2>v1>v4>v3，故A、B錯(cuò)誤，D正確；由開普勒第三定律可知，T1<T2<T3，故C正確。第卷(非選擇題，共52分)二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題，共12分)13(6分)在做“探究平拋物體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)：(1)為使小球水平拋出，必須調(diào)整斜槽，使其末端的切線_。(2)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得到的軌跡如圖甲所示，判斷O點(diǎn)是否是拋出點(diǎn)：_(填“是”或“否”)。(3)該同學(xué)在軌跡上選取間距較大的幾個(gè)點(diǎn)，測(cè)出其坐標(biāo)，并在直角坐標(biāo)系內(nèi)繪出了y­x2圖像，如圖乙所示，則此平拋物體的初速度v0_m/s。(取g10 m/s2)答案(1)水平(2)是(3)0.5解析(1)為使小球水平拋出，應(yīng)使斜槽末端的切線水平。(2)由軌跡可知，在相等的時(shí)間間隔內(nèi)(取水平位移相等)，豎直方向的位移之比為135，表明豎直方向自O(shè)點(diǎn)做自由落體運(yùn)動(dòng)，故O點(diǎn)是拋出點(diǎn)。(3)由ygt2，xv0t得，yx2，則y­x2圖像的斜率為 m120 m1，故初速度v00.5 m/s。14(6分)某興趣小組用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)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(gè)光電門，光電門與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連(圖中未畫出，記錄小車通過時(shí)的遮光時(shí)間t)。實(shí)驗(yàn)時(shí)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(biāo)卡尺測(cè)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(jì)時(shí)器記錄的遮光時(shí)間為t0.005 s，則小車的速度v_ m/s。(2)該小組驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的原理表達(dá)式為_(用題干所給的字母符號(hào)表示)。答案(1)2.250.45(2)gh解析(1)由圖乙知游標(biāo)尺上第5條刻度線與主尺一刻度線對(duì)齊，則讀數(shù)為：d2 mm5×0.05 mm2.25 mm；小車在過光電門時(shí)的速度可用平均速度替代，小車的速度v m/s0.45 m/s。(2)小車的速度v系統(tǒng)重力勢(shì)能減少量為Epmgh動(dòng)能增加量為Ekm驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的原理表達(dá)式為EpEk，即gh。三、計(jì)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(jì)算的要注明單位)15(10分)某同學(xué)為探月宇航員設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：在月球表面高h(yuǎn)處以初速度v0水平拋出一個(gè)物體，然后測(cè)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(yùn)動(dòng)，則水平方向上有xv0t，豎直方向上有hg月t2，聯(lián)立解得g月。(2)對(duì)月球表面質(zhì)量為m的物體，根據(jù)萬(wàn)有引力等于重力有Gmg月，解得M。(3)對(duì)環(huán)繞月球表面飛行的宇宙飛船，根據(jù)萬(wàn)有引力等于重力有mg月m，解得v。16(10分)某汽車研發(fā)機(jī)構(gòu)在汽車的車輪上安裝了小型發(fā)電機(jī)，將減速時(shí)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存在蓄電池中，以達(dá)到節(jié)能的目的。某次測(cè)試中，汽車以額定功率勻速行駛700 m后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，測(cè)出了汽車動(dòng)能Ek與位移x的關(guān)系圖像如圖所示，其中是關(guān)閉儲(chǔ)能裝置時(shí)的關(guān)系圖線，是開啟儲(chǔ)能裝置時(shí)的關(guān)系圖線。已知汽車的質(zhì)量為1000 kg，設(shè)汽車運(yùn)動(dòng)過程中所受地面阻力恒定，空氣阻力不計(jì)。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(chǔ)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(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)且關(guān)閉儲(chǔ)能裝置后，汽車在地面阻力f的作用下減速至靜止，由動(dòng)能定理有fx0Ek解得f2×103 N。(2)汽車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能為Ekmv2解得v40 m/s汽車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的牽引力大小等于阻力，故汽車的額定功率為PFvfv2×103×40 W8×104 W。(3)由功能關(guān)系，汽車開啟儲(chǔ)能裝置后向蓄電池提供的電能為EEkfx8×105 J2×103×150 J5×105 J。17(10分)如圖所示，有一可繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓盤，上面放置勁度系數(shù)為k46 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m1 kg的小物塊A，物塊與盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，開始時(shí)彈簧未發(fā)生形變，長(zhǎng)度為l00.5 m，若最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，重力加速度g10 m/s2，物塊A始終與圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)。則：(1)圓盤的角速度為多大時(shí)，物塊A開始滑動(dòng)？(2)當(dāng)角速度緩慢地增加到4 rad/s時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量是多少？(彈簧伸長(zhǎng)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(jì)算在坐標(biāo)系中作出f­2圖像。答案(1)2 rad/s(2)0.2 m(3)圖見解析解析(1)設(shè)圓盤的角速度為0時(shí)，物塊A開始滑動(dòng)，則mgml0解得02 rad/s。(2)設(shè)此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為x，則mgkxm2(l0x)解得x0.2 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，fml02，f2，f隨著角速度平方的增加而增大；當(dāng)>2 rad/s時(shí)，物塊與盤間摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，為定值，fmg2 N。f­2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(zhǎng)為L(zhǎng)9 cm的輕質(zhì)細(xì)繩一端固定在O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m1 kg的小球，將細(xì)繩拉至水平，使小球在位置C由靜止釋放，小球到達(dá)最低點(diǎn)D時(shí)，細(xì)繩剛好被拉斷。之后小球在運(yùn)動(dòng)過程中恰好沿斜面方向?qū)椈蓧嚎s，最大壓縮量為x5 cm。(g10 m/s2，sin53°0.8，cos53°0.6)求：(1)細(xì)繩受到的拉力的最大值；(2)D點(diǎn)到水平線AB的高度h；(3)彈簧所獲得的最大彈性勢(shì)能Ep。答案(1)30 N(2)0.16 m(3)2.9 J解析(1)設(shè)小球在D點(diǎn)的速度為v1，由C到D的過程中，由機(jī)械能守恒定律得：mgLmv解得：v1在D點(diǎn)，由牛頓第二定律得：Fmgm聯(lián)立式解得：F30 N由牛頓第三定律知細(xì)繩受到的最大拉力為 30 N。(2)由D到A，小球做平拋運(yùn)動(dòng)，則v2ghtan53°聯(lián)立式解得h0.16 m。(3)小球從C點(diǎn)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(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律有：Epmg(Lhxsin53°)代入數(shù)據(jù)得：Ep2.9 J。11