2020高中物理 本册综合学业质量标准检测B（含解析）新人教版必修2

本册综合学业质量标准检测(B)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(2019山东省济南一中高一下学期合格考)列车在通过桥梁、隧道的时候，要提前减速。假设列车的减速过程可看作匀减速直线运动，下列与其运动相关的物理量(位移x、加速度a、速度v、动能Ek)随时间t变化的图像，能正确反映其规律的是(C)解析：由火车减速过程中位移与时间的关系xv0tat2可知，位移时间图像为开口向下的二次函数图线，故A错误；由于火车做匀减速运动，故加速度恒定不变，故B错误；火车减速过程速度与时间的关系式vv0at，可知速度时间关系为一次函数图线且斜率为负，故C正确；由动能公式Ekmv2。可得，火车在减速过程中，动能与时间的关系表达式为二次函数关系，故D错误。22010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，它的发现使“太空电梯”缆线的制造成为可能，人类将有望通过“太空电梯”进入太空。现假设有一“太空电梯”悬在赤道上空某处，相对地球静止，如图所示，那么关于“太空电梯”，下列说法正确的是(D)A“太空电梯”各点均处于完全失重状态B“太空电梯”各点运行周期随高度增大而增大C“太空电梯”上各点线速度与该点离地球球心距离的开方成反比D“太空电梯”上各点线速度与该点离地球球心距离成正比解析：“太空电梯”随地球一起自转，其周期相同，B错；根据vr可知C错，D对；“太空电梯”不处于完全失重状态，A错。3(2019辽宁省沈阳二十中高一下学期期中)如图所示，一铁球用细线悬挂于天花板上，静止垂在桌子的边缘， 细线穿过一光盘的中间孔，手推光盘在桌面上平移， 光盘带动细线紧贴着桌子的边缘以水平速度v匀速运动，当光盘由A位置运动到图中虚线所示的B位置时，细线与竖直方向的夹角为，此时铁球(B)A竖直方向速度大小为vcosB竖直方向速度大小为vsinC竖直方向速度大小为vtanD相对于地面速度大小为v解析：线与光盘交点参与两个运动，一是沿着线的方向运动，二是垂直线的方向运动，则合运动的速度大小为v，由数学三角函数关系，则有： v球v线vsin，而沿线的速度的大小，即为小球上升的速度大小，故B正确，AC错误；球相对于地面速度大小为v，故D错误。4(2018吉林省实验中学高一下学期期末)如图所示，小球从静止开始沿光滑曲面轨道AB滑下，从B端水平飞出，撞击到一个与地面呈37的斜面上，撞击点为C。已知斜面上端与曲面末端B相连。若AB的高度差为h，BC间的高度差为H，则h与H的比值等于(不计空气阻力，sin370.6，cos370.8)(C)ABCD解析：小球下滑过程中机械能守恒，则有：mghmv，解得：vB，到达B点后小球做平抛运动，在竖直方向有Hgt2，水平方向xvBt，根据几何关系有：tan37，解得：，故C正确，ABD错误。5(2019浙江省诸暨中学高一下学期期中)浙江省诸暨陈蔡镇是我省有名的板栗产地。如图为老乡敲打板栗的情形，假设某一次敲打时，离地4 m处的板栗被敲打后以4 m/s的速度水平飞出。已知板栗的质量为20 g，(忽略空气阻力作用，以地面为零势能面) ，则关于该板栗下列说法正确的是(C)A水平飞出时的重力势能是0.08 JB落地时的机械能为0.16 JC在离地高1 m处的势能是其机械能的5/24D有可能击中离敲出点水平距离为5 m的工人解析：以地面为零势能面，板栗相对参考平面的高度为h4 m，所以重力势能为Epmgh20103104 J0.8 J, 故A错误；由于板栗做平抛运动过程中机械能守恒，所以落地时的机械能等于抛出时的机械能，即为EEpEkEpmv(0.82010342) J0.96 J，故B错误；在离地高为1 m处的重力势能为Epmgh120103101 J0.2 J，所以在离地高1 m处的势能是其机械能的，故C正确；板栗竖直方向做自由落体运动，由公式hgt2得t s，板栗水平方向的位移为：xv0t4m3.6 m，所以不可能击中离敲出点水平距离为5 m的工人，故D错误。6“太空涂鸦”技术就是使低轨运行的攻击卫星在接近高轨侦查卫星时，准确计算轨道向其发射“漆雾”弹，并在临近侦查卫星时，压爆弹囊，让“漆雾”散开并喷向侦查卫星，喷散后强力吸附在侦查卫星的侦察镜头、太阳能板、电子侦察传感器等关键设备上，使之暂时失效。下列说法正确的是(C)A攻击卫星在轨运行速率大于7.9 km/sB攻击卫星进攻前的速度比侦查卫星的速度小C攻击卫星完成“太空涂鸦”后应减速才能返回低轨道上D若攻击卫星周期已知，结合万有引力常量就可计算出地球质量解析：7.9 km/s是地球卫星的最大环绕速度，选项A错误；攻击卫星进攻前在低轨运行，轨道半径小于高轨侦查卫星，根据Gm可知攻击卫星进攻前的速度比侦查卫星的速度大，选项B错误；攻击卫星完成“太空涂鸦”后减速做向心运动能返回低轨道上，选项C正确；根据Gmr可知，计算地球质量，除了知道攻击卫星周期、万有引力常量，还需知道攻击卫星的轨道半径，选项D错误。7(2018河北唐山一中高一下学期期中)如图所示，从水平地面上同一位置先后抛出的两个质量相等的小球P、Q，分别落在地面上的M、N点，两球运动的最大高度相同，不计空气阻力，则下列说法正确的是(AC)AP、Q的飞行时间相等BP与Q在空中不可能相遇CP、Q落地时的重力的瞬时功率相等DP落地时的动能大于Q落地时的动能解析：因两球上升的高度相同，所以在空中飞行的时间相等，落地时竖直方向的速度相等，故选项A、C正确；P、Q有可能相遇，B错；Q球的水平初速度大，故落地动能大，D错。8如图甲、乙中是一质量m6103kg的公共汽车在t0和t4 s末两个时刻的两张照片。当t0时，汽车刚启动(汽车的运动可看成匀加速直线运动)。图丙是车内横杆上悬挂的手拉环的图像，测得30。根据题中提供的信息，能估算出的物理量是(ACD)A汽车的长度B4 s内汽车牵引力所做的功C4 s末汽车的速度D4 s末汽车合外力的瞬时功率解析：根据题图丙，通过对手拉环受力分析，结合牛顿第二定律可知，汽车的加速度为agtan m/s2，所以，t4 s末汽车的速度vat m/s ，选项C可估算；根据图甲、乙可知，汽车的长度等于4 s内汽车的位移，即lat2 m，选项A可估算；因为4 s末汽车的瞬时速度可求出，汽车的合外力Fma也可求出，所以汽车在4 s末的瞬时功率为PFv也可估算，即选项D可估算；因为不知汽车与地面间的摩擦力，所以无法估算4 s内汽车牵引力所做的功。9一宇航员到达半径为R、密度均匀的某星球表面，做如下实验：用不可伸长的轻绳拴一质量为m的小球，上端固定在O点，如图甲所示，现在最低点处给小球一初速度，使其绕O点在竖直平面内做圆周运动，通过传感器记录下绳中 拉力大小F随时间t的变化规律如图乙所示，已知F1的大小等于7F2，引力常量为G，各种阻力不计，则(AC)A该星球表面的重力加速度为B卫星绕该星球的第一宇宙速度为C该星球的质量为D小球通过最高点的最小速度为零解析：设砝码在最低点时细线的拉力为F1，速度为v1，则F1mgm设砝码在最高点细线的拉力为F2，速度为v2，则F2mgm由机械能守恒定律得mg2Rmvmv由解得g又：F17F2，所以该星球表面的重力加速度为g，故A正确。根据万有引力提供向心力得：mmg卫星绕该星球的第一宇宙速度为v，故B错误，在星球表面万有引力近似等于重力Gmg由、解得M，故C正确。小球在最高点的速度不能为零，D错。10(2017河北石家庄一中高一下学期期中)如图所示，半径为R，表面光滑的半圆柱体固定于水平地面上，其圆心在O点。位于竖直面内的光滑曲线轨道AB的底端水平，与半圆柱相切于半圆柱面顶点B。质量为m的小滑块从距B点高为R的A点由静止释放，则小滑块(CD)A将沿半圆柱体表面做圆周运动B落地点距离O点的距离为RC将从B点开始做平抛运动D落地时的速度大小为2解析：由机械能守恒得：mgRmv得vB，故滑块从B点开始做平抛运动，A错，C正确；xvBt2R，B错；设落地速度为v，则mv2mg2R，得v2，故D正确。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，共18分。把答案直接填在横线上)11(5分)“神舟十号”飞船在预定轨道上做匀速圆周运动，在该飞船的密封舱内，如图所示的实验能够进行的是_C_。解析：飞船在预定轨道上做匀速圆周运动，飞船内的一切物体都处于完全失重状态，与重力相关的现象都消失了，故正确选项为C。12(6分)小刚同学用如图实验装置研究“机械能守恒定律”。他进行了如下实验操作并测出如下数值。用天平测定小球的质量为0.50 kg；用游标卡尺测出小球的直径为10.0 mm；用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为82.05 cm；电磁铁先通电，让小球吸在开始端；电磁铁断电后，小球自由下落；在小球经过光电门时间内，计时装置记下小球经过光电门所用时间为2.50103s，由此可算得小球经过光电门的速度；计算得出小球重力势能减小量Ep_4.02_J，小球的动能变化量Ek_4.00_J。(g取9.8 m/s2，结果保留三位有效数字)从实验结果中发现Ep_稍大于_Ek(填“稍大于”“稍小于”或“等于”)，试分析可能的原因_空气阻力的影响，高度测量中忽略了小球的尺度等_。解析：v m/s4 m/sEpmgh0.59.80.820 5 J4.02 JEkmv20.542 J4 J13(7分)(2017辽宁省庄河市高级中学高一下学期期末)理论分析可得出弹簧的弹性势能公式Epkx2(式中k为弹簧的劲度系数， x为弹簧长度的变化量)。为验证这一结论，A、B两位同学设计了以下的实验：两位同学首先都进行了如图甲所示的实验：将一根轻质弹簧竖直挂起，在弹簧的另一端挂上一个已知质量为m的小铁球，稳定后测得弹簧的伸长量为d。A同学完成步骤后，接着进行了如图乙所示的实验：将这根弹簧竖直地固定在水平桌面上，并把小铁球放在弹簧上，然后再竖直套上一根带有插销孔的长透明塑料管，利用插销压缩弹簧。拔掉插销时，弹簧对小球做功，使小球弹起，测得弹簧的压缩量x和小铁球上升的最大高度H。B同学完成步骤后，接着进行了如图丙所示的实验：将弹簧放在水平桌面上，一端固定在竖直的墙上，另一端被小铁球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后，小铁球从高为h的桌面上水平抛出，抛出的水平距离为L。(1)A、B两位同学进行图甲所示的实验目的是为了确定什 么物理量，这个物理量是_弹簧的劲度系数k_；请用m、d、g表示该物理量_k_。(2)如果Epkx2成立，那么：A同学测出的物理量x与d、H的关系式是x_；B同学测出的物理量x与d、h、L的关系式是x_L_。解析：(1)A、B两位同学进行图甲所示的实验，目的是为了确定弹簧的劲度系数；根据胡克定律k，则有：k；(2)A同学实验中，根据弹簧的弹性势能转化为重力势能，则有：kx2mgH，k，由上解得：x；B同学实验中，弹簧的弹性势能转化为动能，而动能则借助于平抛运动来测得初速度，v0L，所以：kx2m(L)2，解得：xL。三、论述计算题(共4小题，共42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)14(9分)(2019湖北武汉华中师范大学第一附属中学高一上学期期末)“抛石机”是古代战争中常用的一种设备。如图所示，某学习小组用自制的抛石机演练抛石过程。已知所用抛石机长臂的长度L2 m，质量m1.0 kg的石块装在长臂末端的口袋中，开始时长臂处于静止状态，与水平面间的夹角30，现对短臂施力，当长臂转到竖直位置时立即停止转动，水平抛出前，石块对长臂顶部向上的压力为2.5 N，抛出后垂直打在倾角为45的斜面上，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2试求斜面的右端点A距抛出点的水平距离。答案：0.75 m解析：石块在长臂顶部时，根据牛顿第二定律可得：mgFNm解得v05 m/s石块被抛出后做平抛运动，垂直打在45角的斜面上，则vyv05 m/s则vygt可得t0.5 s，则水平方向：xv0t2.5 m竖直方向：LLsin30hgt2，h1.75 m斜面的右端点A距抛出点的水平距离：sxhtan450.75 m15(10分)在半径R5 000 km的某星球表面，宇航员做了如下实验，实验装置如图甲所示。竖直平面内的光滑轨道由斜轨道AB和圆弧轨道BC组成，将质量m0.2 kg的小球，从轨道AB上高H处的某点静止释放，用力传感器测出小球经过C点时对轨道的压力F，改变H的大小，可测出F随H的变化关系如图乙所示，求：(1)圆轨道的半径；(2)该星球的第一宇宙速度。答案：(1)0.2 m(2)5103 m/s解析：(1)小球过C点时满足Fmgm又根据mg(H2r)mv由得：FH5mg由图可知：H10.5 m时F10；代入可得r0.2 mH21.0 m时F25 N；代入可得g5 m/s2(2)据mmg可得v5103 m/s16(11分)如图所示，半径R0.8 m的光滑圆弧轨道固定在水平地面上，O为该圆弧的圆心，轨道上方的A处有一个可视为质点的质量m1kg的小物块，小物块由静止开始下落后恰好沿切线进入圆弧轨道此后小物块将沿圆弧轨道下滑，已知AO连线与水平方向的夹角45，在轨道末端C点紧靠一质量M3kg的长木板，木板上表面与圆弧轨道末端的切线相平，木板下表面与水平地面之间光滑，小物块与长木板间的动摩擦因数0.3，g取10 m/s2。求：(1)小物块刚到达C点时的速度大小；(2)小物块刚要到达圆弧轨道末端C点时对轨道的压力；(3)要使小物块不滑出长木板，木板长度L至少为多少？答案：(1)4 m/s(2)50 N方向竖直向下(3)4 m解析：(1)小物块从A到C，根据机械能守恒有mg2Rmv，解得vC4 m/s。(2)小物块刚要到C点，由牛顿第二定律有FNmgmv/R，解得FN50 N。由牛顿第三定律，小物块对C点的压力FN50 N，方向竖直向下。(3)设小物块刚滑到木板右端时达到共同速度，大小为v，小物块在长木板上滑行过程中，小物块与长木板的加速度分别为ammg/maMmg/MvvCamtvaMt将数据代入上面各式解得v m/s由能量守恒得mvmgL(Mm)v2将数据代入解得L4 m。17(12分)(2019福建省宁德市“同心联盟”高一下学期联考)如图所示，在距地面高h12 m的光滑水平台面上，一个质量m1 kg的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存的弹性势能Ep4.5 J。现打开锁扣K，物块与弹簧分离后将以一定的水平速度向右滑离平台，并恰好从B点沿切线方向进入光滑的BC斜面，已知B点距水平地面的高h21.2 m，小物块过C点无机械能损失，并与水平地面上长为L10 m的粗糙直轨道CD平滑连接，小物块沿轨道BCD运动并与右边的竖直墙壁发生碰撞，重力加速度g10 m/s2，空气阻力忽略不计。试求：(1)小物块运动到平台末端A的瞬时速度vA大小；(2)小物块从A到B的时间、水平位移大小以及斜面倾角的正切(tan)大小； (3)若小物块与墙壁碰撞后速度等大反向，只会发生一次碰撞，且不能再次经过C点，那么小物块与轨道CD之间的动摩擦因数应该满足怎样的条件。答案：(1)3 m/s(2)0.4 s1.2 m(3)0.122 50.245解析：(1)小物块与弹簧分离过程中，机械能守恒EPmv，vA3 m/s(2)从A到B点过程，根据平抛运动规律可知，h1h2gt2t0.4 s水平位移：xvAtx1.2 mvygt4 m/stan(3)依据题意有的最大值对应的是物块撞墙瞬间的速度趋近于零，根据功能关系有：mgh1EPmgL带入数据解得：0.245对于的最小值求解，物体第一次碰撞后反弹，恰好不能过C点，根据功能关系有：mgh1Ep2mgL解得0.122 5综上可知满足题目条件的动摩擦因数值：0.122 50.245- 12 -