2020高中物理 第5、6章 学业质量标准检测（含解析）新人教版必修2

第五、六章学业质量标准检测本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第16小题只有一个选项符合题目要求，第710小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1(2018首都师大二附中高一下学期期中)同学们到中国科技馆参观，看到了一个有趣的科学实验：如图所示，一辆小火车在平直轨道上匀速行驶，当火车将要从“”形框架的下方通过时，突然从火车顶部的小孔中向上弹出一小球，该小球越过框架后，又与通过框架的火车相遇，并恰好落回原来的孔中下列说法中正确的是(D)A相对于地面，小球运动的轨迹是直线B相对于火车，小球运动的轨迹是曲线C小球能落回小孔是因为小球在空中运动的过程中受到水平向前的力D小球能落回小孔是因为小球具有惯性，在水平方向保持与火车相同的速度解析：相对于地面，小球竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做匀速运动，轨迹是曲线，相对于火车小球的运动轨迹是直线，A、B错误；能落回小孔是因为小球具有惯性，在水平方向保持与火车相同的速度，故C错误，D正确。2以下是书本上的一些图片，下列说法正确的是(B)A图甲中，有些火星的轨迹不是直线，说明炽热微粒不是沿砂轮的切线方向飞出的B图乙中，两个影子在x，y轴上的运动就是物体的两个分运动C图丙中，增大小锤打击弹性金属片的力，A球可能比B球晚落地D图丁中，做变速圆周运动的物体所受合外力F在半径方向的分力大于它所需要的向心力解析：炽热微粒一定沿砂轮切线飞出，A错；根据运动的合成与分解，选项B正确；图丙中A、B两球一定同时落地，与打击力度无关，C错；F沿半径方向的分力等于所需向心力，D错。3(2018江苏省苏州市高一上学期期末)如图所示，一名运动员在参加跳远比赛，他腾空过程中离地面的最大高度为L，成绩为4L，假设跳远运动员落入沙坑瞬间速度方向与水平面的夹角为，运动员可视为质点，不计空气阻力，则有(B)Atan2 Btan1CtanDtan解析：腾空过程中离地面的最大高度为L，落地过程中做平抛运动，根据运动学公式：Lgt2，解得：t，运动员在空中最高点的速度即为运动员起跳时水平方向的分速度，根据分运动与合运动的等时性，则水平方向的分速度为：vx，在最高点竖直方向速度为零，那么运动员落到地面时的竖直分速度为：vygt，运动员落入沙坑瞬间速度方向与水平面的夹角的正切值为：tan，故B正确，ACD错误。4如图所示，“旋转秋千”中的两个座椅A、B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上，不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是(D)AA的速度比B的大BA与B的向心加速度大小相等C悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等D悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的小解析：A球和B球运行的角速度相等，A球运行半径小于B球半径，故A的速度小于B的速度，选项A错误；由ar 2知，A球向心加速度小于B球向心加速度，选项B错误；设缆绳与竖直方向夹角为，由向心力公式mgtanmr2，tan，运行半径不相等，夹角也不相等，选项C错误；缆绳拉力Fmg，将tan代入可知，r越小，缆绳拉力越小，选项D正确。5(2018河北省定州中学高一下学期月考)某同学设想驾驶一辆“陆地太空”两用汽车(如图)，沿地球赤道行驶并且汽车相对于地球速度可以增加到足够大。当汽车速度增加到某一值时，它将成为脱离地面绕地球做圆周运动的“航天汽车”。不计空气阻力，已知地球的半径R6 400 km。下列说法正确的是(B)A汽车在地面上速度增加时，它对地面的压力增大B当汽车速度增加到7.9 km/s，将离开地面绕地球做圆周运动C此“航天汽车”环绕地球做圆周运动的最小周期为1 hD在此“航天汽车”上可以用弹簧测力计测量物体的重力解析：由mgFNm得FNmgm，可知A错；7.9 km/s是最小的发射速度，也是最大的环绕速度，B对；由mgm()2R知T84min，C错；“航天汽车”上处于完全失重状态，任何与重力有关的实验都无法进行，D错。6近年来，有许多电视台推出户外有奖冲关的游戏节目，如图(俯视图)所示是某电台台设计的冲关活动中的一个环节。挑战者要从平台跳到以O为转轴的快速旋转的水平转盘上而不落入水中。已知平台A到转盘盘面的竖直高度为1.25 m，平台边缘到转盘边缘的水平距离和转盘半径均为2 m，转盘以12.5 r/min的转速匀速转动。转盘边缘上间隔均匀地固定有6个相同的障碍桩，障碍桩及桩和桩之间的间隔对应的圆心角均相等。若某挑战者在如图所示时刻从平台边缘以水平速度v沿AO方向跳离平台，把人视为质点，不计桩的厚度，g取10 m/s2，则人能穿过间隙跳上转盘的最小起跳速度v0为(B)A4 m/sB5 m/sC6 m/sD7 m/s解析：人起跳后做平抛运动，因此在竖直方向上有ygt2，解得时间t0.5 s。转盘的角速度2n rad/s，转盘转过所用时间t0.4 s，要使人能跳过空隙，所用时间最多为0.4 s，因此根据水平方向匀速运动有xv0t，解得v05 m/s，故B正确。7图甲所示的“轨道康复者”航天器可在太空中给“垃圾”卫星补充能源，延长卫星的使用寿命。图乙是“轨道康复者”在某次拯救一颗地球同步卫星前，二者在同一平面内沿相同绕行方向绕地球做匀速圆周运动的示意图，此时二者的连线通过地心，轨道半径之比为14。若不考虑卫星与“轨道康复者”之间的引力，则下列说法正确的是(AD)A在图示轨道上，“轨道康复者”的速度小于7.9 km/sB在图示轨道上，“轨道康复者”的加速度大小是地球同步卫星的4倍C在图示轨道上，“轨道康复者”的周期为3 h，且从图示位置开始经1.5 h与同步卫星的距离最近D若要对该同步卫星实施拯救，“轨道康复者”应从图示轨道上加速，然后与同步卫星对接解析：卫星的环绕速度小于7.9 km/s，A对；根据a可知B错；因同步卫星也同向转动，则离同步卫星最近的时间应大于1.5 h，C错；要追上同步卫星需加速，D对。82013年6月20日上午10时，中国首位“太空教师”王亚平在天宫一号太空舱内做了如下两个实验：实验一，将用细线悬挂的小球由静止释放，小球呈悬浮状。实验二，拉紧细线给小球一个垂直于线的速度，小球以悬点为圆心做匀速圆周运动。设线长为L，小球的质量为m，小球做圆周运动的速度为v。已知地球对小球的引力约是地面重力mg的0.9倍，则在两次实验中，绳对小球拉力大小是(AD)A实验一中拉力为0B实验一中拉力为0.9mgC实验二中拉力为0.9mgmD实验二中拉力为m解析：因为在“太空舱”内物体处于完全失重状态所以实验一中绳的拉力为零，实验二中小球只受绳的拉力做匀速圆周运动Fm，选项A、D正确。9(2018内蒙古鄂尔多斯第一中学高一下学期检测)m为在水平传送带上被传送的小物体(可视为质点)，A为终端皮带轮，如图所示，已知皮带轮半径为r，传送带与皮带轮间不打滑，当m可被水平抛出时(AC)A皮带的最小速度为B皮带的最小速度为CA轮每秒的转数最少是DA轮每秒的转数最少是解析：当物块恰好被水平抛出时，在皮带轮上最高点时由重力提供向心力，则由牛顿第二定律得：mgm，解得：v，故A正确，B错误；设此时皮带转速为n，则有2nrv，得到：n。故C正确，D错误。10我国发射的“嫦娥二号”探月卫星简化后的路线示意图如图所示。卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，然后在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道，卫星开始对月球进行探测。已知地球与月球的质量之比为a，卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为b，卫星在停泊轨道和工作轨道上均可视为做匀速圆周运动，则(AD)A卫星在停泊轨道和工作轨道运行的速度之比为B卫星在停泊轨道和工作轨道运行的周期之比为C卫星在停泊轨道运行的速度大于地球的第一宇宙速度D卫星从停泊轨道转移到地月转移轨道，卫星必须加速解析：根据Gm得v，卫星在停泊轨道和工作轨道运行的速度之比为，A项正确；根据T2r，卫星在停泊轨道和工作轨道运行的周期之比为b，B错误；由v知r越大，v越小，卫星停泊轨道运行的速度小于地球的第一宇宙速度，C项错；卫星从停泊轨道转移到地月转移轨道，要远离地球，卫星必须加速才能做离心运动，故D项正确。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，每小题8分，共16分。将正确答案填在题中的横线上)11(2019广西省南宁三中高一下学期期中)南宁三中物理兴趣小组的阳阳同学为了测玩具电动机的转速，设计如图(甲)所示的装置。钢质L字型直角架竖直杆穿过带孔轻质薄硬板，然后与电动机转子相固连，水平横梁末端与轻细绳上端栓接，绳下端栓连一小钢球，测量仪器只有直尺。实验前细绳竖直，小球静止，薄板在小球下方，用直尺测出水平横梁的长度d4.00 cm。现接通电源，电动机带动小球在水平面上做匀速圆周运动，待小球稳定转动时，缓慢上移簿板，恰触碰到小球时，停止移动薄板，用铅笔在竖直杆上记下薄板的位置，在薄板上记录下触碰点，最后测量出薄板到横梁之间的距离h20.00 cm，触碰点到竖直杆的距离r20.00 cm，如图(乙)所示。(1)为了实验更精确，上移薄板时要求薄板始终保持_水平 。(2)重力加速度用g表示，利用测得的物理量，写出转速n的表达式n_ (用d，h，r，g表示)，用测得的数据计算得n_1.00 r/s(计算时取2g，最后结果取三位有效数字)解析：(1)小球在水平面内做匀速圆周运动，所以上移薄板时要求薄板始终保持水平。(2)对小球受力分析，小球受重力和拉力，根据牛顿第二定律得mgtanm42n2r，解得：n，根据几何关系得tan，得：n，代入数据得n1.00 r/s12未来在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是 0.10 s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为14，则：(1)由以上信息，可知a点_是_(选填“是”或“不是”)小球的抛出点；(2)由以上及图信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为_8_m/s2；(3)由以上及图信息可以算出小球平抛的初速度是_0.8_m/s；(4)由以上及图信息可以算出小球在b点时的速度是_m/s。解析：(1)由初速度为零的匀加速直线运动经过相邻的相等的时间内通过位移之比为135可知，a点为抛出点；(2)由ab、bc、cd水平距离相同可知，a到b、b到c运动时间相同，设为T，在竖直方向有hgT2，T0.1 s，可求出g8 m/s2；(3)由两位置间的时间间隔为0.10 s，水平距离为8 cm，xvt，得水平速度为0.8 m/s。(4)b点竖直分速度为ac间的竖直平均速度，根据速度的合成求b点的合速度，vyb m/s0.8 m/s，所以vb m/s三、论述计算题(共4小题，共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13(10分)如图所示，“嫦娥三号”探测器在月球上着陆的最后阶段为：当探测器下降到距离月球表面高度为h时，探测器速度竖直向下，大小为v，此时关闭发动机，探测器仅在重力(月球对探测器的重力)作用下落到月面。已知从关闭发动机到探测器着地时间为t，月球半径为R且hR，引力常量为G，忽略月球自转影响，求：(1)月球表面附近重力加速度g的大小；(2)月球的质量M。答案：(1)(2)解析：(1)探测器关闭发动机后做竖直下抛运动，有hvtgt2解得：g(2)根据重力等于万有引力，有mgG得M14(11分)(2019辽宁省铁岭市六校高一下学期期中联考)如图所示，用内壁光滑的薄壁细圆管弯成的由半圆形APB(圆半径比细管的内径大得多)和直线BC组成的轨道固定在水平桌面上，已知APB部分的半径R1.0 m，BC段长L1.5 m。弹射装置将一个质量为0.1 kg的小球(可视为质点)以v03 m/s的水平初速度从A点射入轨道，小球从C点离开轨道随即水平抛出，桌子的高度h0.8 m，不计空气阻力，g取10 m/s2。求：(1)小球在半圆轨道上运动时的角速度、向心加速度a的大小及圆管在水平方向上对小球的作用力大小；(2)小球从A点运动到B点的时间t；(3)小球在空中做平抛运动的时间及落到地面D点时的速度大小。答案：(1)3 rad/s9 m/s20.9 N(2)1.05 s(3)0.4 s5 m/s解析：(1)小球做匀速圆周运动，角速度为：3 rad/s向心加速度为：a m/s29 m/s2圆管对球作用力为：Fma0.19 N0.9 N(2)小球从A到B的时间为：t1 s1.05 s。(3)小球在竖直方向做自由落体运动，根据hgt2得：t s0.4 s落地时竖直方向的速度为：vygt100.4 m/s4 m/s，落地的速度大小为：v m/s5.0 m/s。15(11分)一行星探测器从所探测的行星表面垂直升空(如图)，探测器的质量是1 500 kg，发动机推力为恒力，升空途中发动机突然关闭。如图所示为探测器速度随时间的变化图像，其中A点对应的时刻tA9 s，此行星半径为6103 km，引力恒量G6.671011 Nm2/kg2。求：(1)探测器在该行星表面达到的最大高度；(2)该行星表面的重力加速度；(3)发动机的推力；(4)该行星的第一宇宙速度。答案：(1)1 200 m(2)6.0 m/s2(3)2.5104 N(4)6.0 km/s解析：(1)由图像可知，在25 s的时间内探测器一直在上升，且在t25 s末达到最高点，在vt图像中可以利用面积表示位移，因此最大高度h2596 m1 200 m。(2)在上升阶段，探测器受推力和重力作用，在t9 s末关闭发动机后，探测器只受重力作用而减速，加速度ag，在数值上等于AB段图像斜率的绝对值，所以g m/s26.0 m/s2。(3)在OA加速阶段，Fmgma，Fmgmam(ga)，可由OA段直线的斜率求得a m/s2，所以F1 500(6.0) N2.5104 N。(4)物体在星球表面做圆周运动的环绕速度即为第一宇宙速度，且在星球表面物体受到的万有引力等于物体的重力mgGm得v6.0 km/s16(12分)(2019浙江省“温州九校”高一上学期期末联考)如图所示，半径为1 m的光滑半圆形管道AB，与水平面相切于A点，固定在竖直面内，管道内有一个直径略小于管道内径的小球(可看作质点)，质量为1 kg，在管道内做圆周运动，通过圆周最高点B后，经0.3 s垂直打到倾角为45的斜面上的C点。取g10 m/s2。求：(1)C与B点的水平距离；(2)球通过B点时对管道的作用力的大小和方向。答案：(1)0.9 m(2)1 N方向向下解析：(1)小球在C点的竖直分速度vygt水平分速度vxvytan45则B点与C点的水平距离为xvxt解得x0.9 m小球经过管道的B点时，与管道之间无作用力的临界条件为mgmv m/s因vBvx3 m/s小于 m/s，则轨道对小球的作用力方向向上 在B点根据牛顿第二定律得：mgFNBm代入数据得FNB1 N根据牛顿第三定律可知小球经过B点时对管道的作用力方向向下(其他方法正确，同样得分)- 11 -