高中物理粵教版第五章經(jīng)典力學(xué)與物理學(xué)的革命 模塊綜合測(cè)評(píng)

模塊綜合測(cè)評(píng)(時(shí)間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～5題只有一項(xiàng)符合題目要求，第6～8題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1．(2023·山東高考)距地面高5m的水平直軌道上A、B兩點(diǎn)相距2m，在B點(diǎn)用細(xì)線懸掛一小球，離地高度為h，如圖1所示．小車始終以4m/s的速度沿軌道勻速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)將隨車攜帶的小球由軌道高度自由卸下，小車運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)細(xì)線被軋斷，最后兩球同時(shí)落地．不計(jì)空氣阻力，取重力加速度的大小g取10m/s2.可求得h等于()圖1A．m B．mC．m D．m【解析】根據(jù)兩球同時(shí)落地可得eq\r(\f(2H,g))＝eq\f(dAB,v)＋eq\r(\f(2h,g))，代入數(shù)據(jù)得h＝m，選項(xiàng)A正確．【答案】A2．甲沿著半徑為R的圓周跑道勻速跑步，乙沿著半徑為2R的圓周跑道勻速跑步，在相同的時(shí)間內(nèi)，甲、乙各自跑了一圈，他們的角速度和線速度的大小分別為ω1、ω2和v1、v2，則()A．ω1＞ω2，v1＞v2 B．ω1＜ω2，v1＜v2C．ω1＝ω2，v1＜v2 D．ω1＝ω2，v1＝v2【解析】由于甲、乙在相同時(shí)間內(nèi)各自跑了一圈，v1＝eq\f(2πR,t)，v2＝eq\f(4πR,t)，v1＜v2，由v＝rω，得ω＝eq\f(v,r)，ω1＝eq\f(v1,R)＝eq\f(2π,t)，ω2＝eq\f(2π,t)，ω1＝ω2，故C正確．【答案】C3．如圖2所示，運(yùn)動(dòng)員跳傘將經(jīng)歷加速下降和減速下降兩個(gè)過程，將人和傘看成一個(gè)系統(tǒng)，在這兩個(gè)過程中，下列說(shuō)法正確的是()圖2A．阻力對(duì)系統(tǒng)始終做負(fù)功B．系統(tǒng)受到的合外力始終向下C．加速下降時(shí)，重力做功大于系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量D．任意相等的時(shí)間內(nèi)重力做的功相等【解析】下降過程中，阻力始終與運(yùn)動(dòng)方向相反，做負(fù)功，A對(duì)；加速下降時(shí)合力向下，減速下降時(shí)合力向上，B錯(cuò)；下降時(shí)重力做功等于重力勢(shì)能減少量，C錯(cuò)；由于任意相等的時(shí)間內(nèi)下落的位移不等，所以，任意相等時(shí)間內(nèi)重力做的功不等，D錯(cuò)．【答案】A4．(2023·全國(guó)卷Ⅱ)一汽車在平直公路上行駛．從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P隨時(shí)間t的變化如圖3所示．假定汽車所受阻力的大小f恒定不變．下列描述該汽車的速度v隨時(shí)間t變化的圖線中，可能正確的是()圖3【解析】由P-t圖像知：0～t1內(nèi)汽車以恒定功率P1行駛，t1～t2內(nèi)汽車以恒定功率P2行駛．設(shè)汽車所受牽引力為F，則由P＝Fv得，當(dāng)v增加時(shí)，F(xiàn)減小，由a＝eq\f(F－f,m)知a減小，又因速度不可能突變，所以選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)A正確．【答案】A5．(2023·福州高一期末)如圖4所示，小球以初速度v0從A點(diǎn)沿不光滑的軌道運(yùn)動(dòng)到高為h的B點(diǎn)后自動(dòng)返回，其返回途中仍經(jīng)過A點(diǎn)，則經(jīng)過A點(diǎn)的速度大小為()圖4\r(v\o\al(2,0)－4gh)\r(4gh－v\o\al(2,0))\r(v\o\al(2,0)－2gh)\r(2gh－v\o\al(2,0))【解析】設(shè)小球從A到B克服摩擦力做的功為Wf，小球從A至B，由動(dòng)能定理，有－Wf－mgh＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)小球從B至A，由動(dòng)能定理，有mgh－Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－0解以上兩式得vA＝eq\r(4gh－v\o\al(2,0))，B對(duì)．【答案】B6．(2023·全國(guó)卷Ⅰ)我國(guó)發(fā)射的“嫦娥三號(hào)”登月探測(cè)器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圓軌道上繞月運(yùn)行；然后經(jīng)過一系列過程，在離月面4m高處做一次懸停(可認(rèn)為是相對(duì)于月球靜止)；最后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，探測(cè)器自由下落．已知探測(cè)器的質(zhì)量約為×103kg，地球質(zhì)量約為月球的81倍，地球半徑約為月球的倍，地球表面的重力加速度大小約為m/s2.則此探測(cè)器()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：35390085】A．在著陸前的瞬間，速度大小約為m/sB．懸停時(shí)受到的反沖作用力約為2×103NC．從離開近月圓軌道到著陸這段時(shí)間內(nèi)，機(jī)械能守恒D．在近月圓軌道上運(yùn)行的線速度小于人造衛(wèi)星在近地圓軌道上運(yùn)行的線速度【解析】設(shè)月球表面的重力加速度為g月，則eq\f(g月,g地)＝eq\f(\f(GM月,R\o\al(2,月)),\f(GM地,R\o\al(2,地)))＝eq\f(M月,M地)·eq\f(R\o\al(2,地),R\o\al(2,月))＝eq\f(1,81)×，解得g月≈m/s2.A．由v2＝2g月h，得著陸前的速度為v＝eq\r(2g月h)＝eq\r(2××4)m/s≈m/s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．B．懸停時(shí)受到的反沖力F＝mg月≈2×103N，選項(xiàng)B正確．C．從離開近月圓軌道到著陸過程中，除重力做功外，還有其他外力做功，故機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．D．設(shè)探測(cè)器在近月圓軌道上和人造衛(wèi)星在近地圓軌道上的線速度分別為v1、v2，則eq\f(v1,v2)＝eq\f(\r(\f(GM月,R月)),\r(\f(GM地,R地)))＝eq\r(\f(M月,M地)·\f(R地,R月))＝eq\r(\f,81))＜1，故v1＜v2，選項(xiàng)D正確．【答案】BD7．如圖5所示，一個(gè)小環(huán)套在豎直放置的光滑圓形軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)．小環(huán)從最高點(diǎn)A滑到最低點(diǎn)B的過程中，其線速度大小的平方v2隨下落高度h變化的圖象可能是()圖5【解析】設(shè)小環(huán)在A點(diǎn)的速度為v0，由機(jī)械能守恒定律得－mgh＋eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)得v2＝veq\o\al(2,0)＋2gh，可見v2與h是線性關(guān)系，若v0＝0，B正確；若v0≠0，A正確，故正確選項(xiàng)是AB.【答案】AB8．(2023·全國(guó)卷Ⅱ)如圖6所示，滑塊a、b的質(zhì)量均為m，a套在固定豎直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上．a(chǎn)、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接，由靜止開始運(yùn)動(dòng)．不計(jì)摩擦，a、b可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度大小為g.則()圖6A．a(chǎn)落地前，輕桿對(duì)b一直做正功B．a(chǎn)落地時(shí)速度大小為eq\r(2gh)C．a(chǎn)下落過程中，其加速度大小始終不大于gD．a(chǎn)落地前，當(dāng)a的機(jī)械能最小時(shí)，b對(duì)地面的壓力大小為mg【解析】由題意知，系統(tǒng)機(jī)械能守恒．設(shè)某時(shí)刻a、b的速度分別為va、vb.此時(shí)剛性輕桿與豎直桿的夾角為θ，分別將va、vb分解，如圖．因?yàn)閯傂詶U不可伸長(zhǎng)，所以沿桿的分速度v∥與v′∥是相等的，即vacosθ＝vbsinθ.當(dāng)a滑至地面時(shí)θ＝90°，此時(shí)vb＝0，由系統(tǒng)機(jī)械能守恒得mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,a)，解得va＝eq\r(2gh)，選項(xiàng)B正確；同時(shí)由于b初、末速度均為零，運(yùn)動(dòng)過程中其動(dòng)能先增大后減小，即桿對(duì)b先做正功后做負(fù)功，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；桿對(duì)b的作用先是推力后是拉力，對(duì)a則先是阻力后是動(dòng)力，即a的加速度在受到桿的向下的拉力作用時(shí)大于g，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；b的動(dòng)能最大時(shí)，桿對(duì)a、b的作用力為零，此時(shí)a的機(jī)械能最小，b只受重力和支持力，所以b對(duì)地面的壓力大小為mg，選項(xiàng)D正確．正確選項(xiàng)為B、D.【答案】BD二、實(shí)驗(yàn)題(共2小題，共18分)9．(8分)如圖7所示，是利用閃光照相研究平拋運(yùn)動(dòng)的示意圖．小球A由斜槽滾下，從桌邊緣水平拋出，當(dāng)它恰好離開桌邊緣時(shí)，小球B也同時(shí)下落，閃光頻率為10Hz的閃光器拍攝的照片中B球有四個(gè)像，像間距離已在圖中標(biāo)出，兩球恰在位置4相碰．則A球從離開桌面到和B球碰撞時(shí)經(jīng)過的時(shí)間為________s，A球離開桌面的速度為________m/s.(g取10m/s2)圖7【解析】因?yàn)閔＝eq\f(1,2)gt2，所以t＝eq\r(\f(2h,g))＝s，v0＝eq\f(x,t)＝1m/s.【答案】110．(10分)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：(1)供實(shí)驗(yàn)選擇的重物有以下四個(gè)，應(yīng)選擇：()A．質(zhì)量為10g的砝碼B．質(zhì)量為200g的木球C．質(zhì)量為50g的塑料球D．質(zhì)量為200g的鐵球(2)下列敘述正確的是()A．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間B．可用自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律計(jì)算重物的瞬時(shí)速度C．因?yàn)槭峭ㄟ^比較eq\f(mv2,2)和mgh是否相等來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，故不需要測(cè)量重物的質(zhì)量D．釋放重物前應(yīng)手提紙帶的上端，使紙帶豎直通過限位孔(3)質(zhì)量m＝1kg的物體自由下落，得到如圖8所示的紙帶，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為s，那么從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下起點(diǎn)O到打下B點(diǎn)的過程中，物體重力勢(shì)能的減少量Ep＝________J，此過程中物體動(dòng)能的增加量Ek＝________J．(g取m/s2，保留三位有效數(shù)字)圖8【解析】(1)為減小實(shí)驗(yàn)誤差應(yīng)選用鐵球．(3)ΔEp＝mgeq\x\to(OB)＝JvB＝eq\f(\x\to(AC),2T)＝m/sΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝J.【答案】(1)D(2)CD(3)三、計(jì)算題(共2小題，共34分)11．(16分)蕩秋千是大家喜愛的一項(xiàng)體育活動(dòng)．隨著科技的迅速發(fā)展，將來(lái)的某一天，同學(xué)們也許會(huì)在其他星球上享受蕩秋千的樂趣．假設(shè)你當(dāng)時(shí)所在星球的質(zhì)量為M、半徑為R，可將人視為質(zhì)點(diǎn)，秋千質(zhì)量不計(jì)、擺長(zhǎng)不變、擺角小于90°，萬(wàn)有引力常量為G.那么，(1)該星球表面附近的重力加速度g星等于多少？(2)若經(jīng)過最低位置的速度為v0，你能上升的最大高度是多少？【解析】(1)設(shè)人的質(zhì)量為m，在星球表面附近的重力等于萬(wàn)有引力，有mg星＝eq\f(GMm,R2)，解得g星＝eq\f(GM,R2).(2)設(shè)人能上升的最大高度為h，由功能關(guān)系得mg星h＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解得h＝eq\f(R2v\o\al(2,0),2GM).【答案】(1)eq\f(GM,R2)(2)eq\f(R2v\o\al(2,0),2GM)12．(18分)如圖9所示，質(zhì)量為M的小車靜止在光滑水平面上，小車AB段是半徑為R的四分之一圓弧光滑軌道，BC段是長(zhǎng)為L(zhǎng)的水平粗糙軌道，兩段軌道相切于B點(diǎn)．一質(zhì)量為m的滑塊在小車上從A點(diǎn)由靜止開始沿軌道滑下，重力加速度為g.圖9(1)若固定小車，求滑塊運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)小車的最大壓力．(2)若不固定小車，滑塊仍從A點(diǎn)由靜止下滑，然后滑入BC軌道，最后從C點(diǎn)滑出小車．已知滑塊質(zhì)量m＝eq\f(M,2)，在任一時(shí)刻滑塊相對(duì)地面速度的水平分量是小車速度大小的2倍，滑塊與軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求：【導(dǎo)學(xué)號(hào)：35390086】①滑塊運(yùn)動(dòng)過程中，小車的最大速度大小vm；②滑塊從B到C運(yùn)動(dòng)過程中，小車的位移大小s.【解析】(1)滑塊滑到B點(diǎn)時(shí)對(duì)小車壓力最大，從A到B機(jī)械能守恒mgR＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)滑塊在B點(diǎn)處，由牛頓第二定律得N－mg＝meq\f(v\o\al(2,B),R)解得N＝3mg由牛頓第三定律得N′＝3mg.(2)①滑塊下滑到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，小車速度最大．由機(jī)械能守恒得mgR＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,m)＋eq\f(1,2)m(