期末考试模拟测试题 01-2024-2025学年高中物理同步专题训练（2019人教版必修第二册）

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注意事项：
1．测试范围：人教版（2019）： 必修第二册第5~8章、必修第三册第9章。
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
1．如图甲所示，“水秋千”是我国古代的一种水上运动，最早在宋人孟元老《东京梦华录》中就有记载。表演过程如图乙所示，表演者手握固定在竖直桅杆点轻绳的一端，用力荡起至与桅杆夹角为的点时，表演者松手沿垂直轻绳方向飞出。已知在空中经过最高点时的速度大小为，重力加速度为，表演者可视为质点，整个过程船静止不动，绳子始终伸直，不计空气阻力。若点到水面的高度为间高度的4倍，则落水点到点的水平距离为（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】由题知表演者在A点竖直方向的速度大小为
AB的高度为
又
AB的水平距离为
表演者从B点到水面做平抛运动，下落高度为
下落时间为
B点到水面的水平距离为
落水点到A点的水平距离为
故选A。
2．世界一级方程式锦标赛中，赛车在水平路面行驶到弯道时，一旦操作不当常常会冲出跑道，则以下说法正确的是（ ）
A．运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道
B．转弯处赛车所受的重力小于地面给车的支持力
C．运动员采取及时减速可以避免造成赛车冲出跑道
D．在控制车速不变的情况下，应该从弯道上的内侧进行转弯
【答案】C
【详解】A．赛车行驶到弯道时，如果速度过大，使赛车受到的静摩擦力不足以提供所需的向心力，则赛车将沿切线方向冲出跑道.，A错误；；
B．由于是在水平路面转弯，重力大小始终等于地面给车的支持力，B错误；
C．要避免赛车冲出跑道，运动员应及时减速使所需向心力不超过地面提供的最大静摩擦力，C正确；
D．在控制车速不变的情况下，根据向心力公式知应该从弯道上的外侧进行转弯，D错误。
故本题选C。
3．在星球P和星球Q的表面，以相同的初速度竖直上抛一小球，小球在空中运动时的图像分别如图所示。假设两星球均为质量均匀分布的球体，星球P的半径是星球Q半径的3倍，下列说法正确的是（ ）
A．星球P和星球Q的质量之比为
B．星球P和星球Q的密度之比为
C．星球P和星球Q的第一宇宙速度之比为
D．星球P和星球Q的近地卫星周期之比为
【答案】B
【详解】A．由图像可知星球P和星球Q表面的重力加速度之比为
根据
可得
而
可得的质量之比
选项A错误；
B．根据
可得星球P和星球Q的密度之比为
选项B正确；
C．根据
可得
星球P和星球Q的第一宇宙速度之比为
选项C错误；
D．根据
星球P和星球Q的近地卫星周期之比为
选项D错误。
故选B。
4．北京时间2023年11月1日6时50分，中国在太原卫星发射中心使用长征六号改运载火箭，成功发射天绘五号卫星。已知该卫星进入预定轨道后围绕地球做匀速圆周运动，轨道离地高度为（大约），地球的半径为，地球表面附近重力加速度大小为，忽略地球的自转，下列说法正确的是（ ）
A．天绘五号卫星在加速升空阶段处于失重状态，进入预定轨道后处于失重状态
B．天绘五号卫星进入预定轨道后的运行速度大小为
C．天绘五号卫星进入预定轨道后的周期为
D．天绘五号卫星进入预定轨道后的运行周期比同步卫星的运行周期大
【答案】C
【详解】A．天绘五号卫星在加速升空阶段加速度的方向向上，所以加速升空阶段处于超重状态，卫星进入预定轨道后围绕地球做匀速圆周运动，卫星的加速度等于重力加速度，所以处于失重状态，故A错误；
B．根据
又
联立得
故B错误；
C．根据
得
故C正确；
D．根据
天绘五号卫星进入预定轨道后的运行周期比同步卫星的运行周期小，故D错误。
故选C。
5．如图所示，质量为的物块置于粗糙水平地面上，物块与地面间的动摩擦因数为，在大小为与水平面夹角为的拉力作用下通过了距离。自由落体加速度用表示。这一过程中拉力对物块做功为（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【详解】这一过程中拉力对物块做功为
故选B。
6．如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道， 半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A点的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。已知AP=2R，重力加速度为g，则小球从P点运动到B点的过程中（ ）
A．重力做功2mgRB．机械能减少mgR
C．合外力做功mgRD．克服摩擦力做功mgR
【答案】D
【详解】A．小球从P点运动到B点的过程中重力做功
故A错误；
B．小球从P点运动到B点的过程中，根据能量守恒有
在B点由牛顿第二定律有
解得
联立解得小球从P点运动到B点的过程中机械能减少
故B错误；
C．根据动能定理，合外力所做的功等于动能的变化量，可知此过程中合外力做的功为
故C错误；
D．该过程中克服摩擦力做的功就等于减小的机械能，则有
故D正确。
故选D。
7．公元1世纪，我国学者王充在《论衡》一书中写下“顿牟掇芥”。顿牟即玳瑁的甲壳，芥指芥菜子，统喻干草、纸等的微小屑末，本词意指带有静电的物体能够吸引轻小物体的现象。某同学模拟该现象，用绝缘杆连接带等量异种电荷的小球模拟电中性物体，模拟体用绝缘探针支撑，让带电体靠近两小球，当小球静止时下列说法正确的是（ ）
A．当带电体带正电时，带负电的小球靠近带电体，模拟体整体所受静电力指向带电体
B．当带电体带正电时，带正电的小球靠近带电体，模拟体整体所受静电力背离带电体
C．当带电体带负电时，带负电的小球靠近带电体，模拟体整体所受静电力指向带电体
D．当带电体带负电时，带正电的小球靠近带电体，模拟体整体所受静电力背离带电体
【答案】A
【详解】根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可知当带电体带正电时，负电荷靠近带电体．正电荷远离带电体．因此模拟体受到的引力大于斥力，所以合力指向带电体。
故选A。
8．如图所示，在相距为d的两个等高处，固定着电量分别为和的两个等量异种点电荷，在它们连线的水平中垂线上固定一根长为L，内壁光滑的绝缘细管，现有一电量为的小球以初速度从管口射入，已知静电力常量为k，则下列说法正确的是（ ）
A．小球的速度一直减小B．受到的库仑力先做负功后做正功
C．管壁对小球的弹力最大值为D．小球的机械能保持不变
【答案】D
【详解】ABD．因等量异种电荷连线的垂直平分线上各点的场强均为水平向右的，可知当小球沿光滑管下滑时电场力不做功，只有重力做功，则小球的速度一直增加，小球的机械能保持不变，选项D正确，AB错误；
C．当小球到达两电荷连线的中点位置时受电场力最大，此时管壁对小球的弹力最大，最大值为
选项C错误。
故选D。
9．（多选）在真空中的O点存在一孤立的带正电的点电荷，将一带电粒子以一定的初速度射入该电荷激发的电场中，粒子在电场中的一段轨迹如图所示。粒子从P点运动到R点的过程中，在Q点与圆1相交，在R点与圆2相切，圆1、2的圆心在O点，不计粒子重力，粒子电荷量保持不变。则下列说法正确的是（ ）
A．该粒子一定带负电荷
B．粒子在P点比在Q点加速度大
C．粒子从P点运动到R点后有可能继续沿圆2轨迹做圆周运动
D．粒子从P点运动到R点（不含）的过程中速度方向与电场线方向的夹角一直为钝角
【答案】ACD
【详解】A．如图所示，由物体做曲线运动的特点知，合力在曲线弯曲的凹侧，故该粒子与带正电的点电荷相互吸引。该粒子一定带负电荷，A正确；
B.由A选项图知，，由静电力公式
则可知
由牛顿第二定律知，故粒子P点加速度比Q点加速度小，B错误；
C．由A选项图知，粒子在R点速度与圆2相切，若时，粒子从P点运动到R点后有可能继续沿圆2轨迹做圆周运动，C正确；
D．由图知，粒子从P点运动到R点（不含）的过程中速度方向与电场线方向的夹角一直为钝角，D正确；
故选ACD。
10．（多选）某国家体育训练基地中有一台我国自主研发，世界首创的转盘滑雪训练机。运动员的某次训练过程可简化为如图所示的模型，转盘滑雪训练机绕垂直于盘面的固定转轴以恒定的角速度转动，盘面边缘处离转轴距离为r的运动员（可视为质点）始终相对于盘面静止。已知运动员的质量为m，运动员运动到最高点时恰好不受摩擦力，接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，盘面与水平面的夹角为θ，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（ ）
A．圆盘的角速度大小头
B．运动员在最低点受到的摩擦力大小为2mgsinθ
C．运动员与盘面间的动摩擦因数可能小于tanθ
D．若仅减小圆盘的转速，则运动员可能相对于圆盘滑动
【答案】AB
【详解】
A．运动员运动到最高点时恰好不受摩擦力，则有
解得圆盘的角速度大小为
故A正确；
BC．当运动员在最低点受到的摩擦力最大，根据牛顿第二定律可得
解得
又
可得运动员与盘面间的动摩擦因数应满足
故B正确，C错误；
D．若仅减小圆盘的转速，即角速度减小，运动员在最低点时有
可知随着角速度的减小，运动员在最低点受到的静摩擦力减小，当角速度减小为0时，根据受力平衡可知，摩擦力大小为
可知运动员不可能相对于圆盘滑动，故D错误。
故选AB。
11．（多选）2021年12月9日，“天宫课堂”第一课开讲，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课。如图为王亚平做的浮力消失的实验：乒乓球并没有像在地面一样浮在水面，而是停留在了水中。关于此现象，以下说法正确的是（ ）

A．浮力消失的原因是空间站内的物体处于完全失重状态
B．如果王亚平老师将杯口转为朝下放置，水会从杯口流出
C．神舟飞船返回大气层时，其内部水杯中的水也不产生浮力
D．水杯在地面上做竖直上抛运动时，杯中的水也不产生浮力
【答案】AD
【详解】A．由于在天空中宇宙飞船绕地球轨道做匀速圆周运动，所以地球对飞船的万有引力提供向心力，所以飞船处于完全失重状态，同理飞船中的物体或人都处于完全失重状态，对于静止在水中的乒乓球而言，也处于完全失重状态，则乒乓球不受浮力，故A正确；
B．当杯口朝下，由于天空中物体处于完全失重状态，所以水不会流出，故B错误；
C．当神舟飞船返回大气层时，物体不再处于完全失重状态，所以水杯中的水会产生浮力，故C错误；
D．水在地面上作竖直上抛运动时，因为，方向竖直向下，处于完全失重状态，则水杯中的水也不会产生浮力，故D正确。
故选AD。
12．（多选）跳跳杆玩具广受孩子们的喜爱。跳跳杆底部装有一根弹簧，某次小明从最低点弹起，以小明运动的最低点为坐标原点，竖直向上为x轴正方向，小明与杆整体的动能与其位置坐标的关系如图所示，图像0~ x3之间为曲线，x2为其最高点，x3~ x4为直线，已知小明和杆的总质量为m，忽略弹簧质量和空气阻力的影响。下列说法正确的是（ ）
A．小明和杆的最大加速度a=g
B．弹簧的劲度系数
C．在x1处的速度为
D．在x1处的弹性势能为
【答案】BD
【详解】AB．由图像可知，在x3处小明和杆整体脱离弹簧，此时弹簧处于原长，即弹簧在最低点时被压缩x3，此时加速度最大，则
在x2位置弹力等于重力，即
所以
，
故A错误，B正确；
C．在x1处的速度等于在x3处的速度，因从x3到x4做竖直上抛运动，则
故C错误；
D．从x1处到x3处，由机械能守恒定律可得
所以
故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷 非选择题
二、实验题（共2小题,共20分）
13．图示为“验证机械能守恒定律”的实验装置，A、B、C是固定在不同位置的三个挡光片，规定经过最低点D的重力势能为零。
(1)释放摆锤，由A运动到D点的过程中（ ）
A．连杆的拉力不做功，合外力不做功B．连杆的拉力不做功，合外力做正功
C．连杆的拉力做正功，合外力不做功D．连杆的拉力做正功，合外力做负功
(2)实验中，使用 传感器测量摆锤经过各点的速度。挡光片的宽度选择 为宜（选填“”、“”、“”）。
(3)本实验可以通过测量速度和高度间接测量物体的动能和重力势能。现已测得摆锤经过A、B两点的速度分别为、，A，B与D点的高度差分别为、，重力加速度为。得出 ，就可以认为摆锤在A、B两点的机械能是相等的（用给定的符号表示）。
(4)另一实验小组自上而下将挡光片编号为1、2、3、4、5、6，测量并计算出摆锤经过各个挡光片的机械能如下表：
摆锤经过第 个挡光片的数据不合理（填写挡光片位置编号！）。剔除不合理数据后，其它数据还存在明显差异，这是因为： 。
【答案】(1)B
(2) 光电门
(3)
(4) 3 摆锤运动过程受到一定的空气阻力
【详解】（1）释放摆锤，由A运动到D点的过程中，连杆的拉力总是与速度方向垂直，即连杆的拉力不做功，只有重力做正功，即合外力做正功。
故选B。
（2）[1][2]实验中，使用光电门传感器测量摆锤经过各点的速度；为了减小误差，挡光片的宽度选择为宜。
（3）设摆锤的质量为，则摆锤在A点的机械能为
摆锤在B点的机械能为
若摆锤在A、B两点的机械能相等，则有
可得
（4）[1][2]根据表格数据可知摆锤经过第3个挡光片的数据不合理；剔除不合理数据后，其它数据还存在明显差异，这是因为摆锤运动过程受到一定的空气阻力，摆锤的机械能逐渐减小。
14．图1是利用电磁定位系统“探究平抛运动的特点”的实验，通过电磁定位板与计算机相连，软件自动记录信号源（类似平抛小球）的运动轨迹，同时得到信号源轨迹在水平方向、竖直方向的投影，通过计算机处理得到水平方向、竖直方向的图像（分别如图2中a、b图线所示）。

（1）由实验可知，平抛运动在水平方向的分运动为 。
A．匀速直线运动
B．匀变速直线运动
C．变加速直线运动
D．曲线运动
（2）在信号源的轨迹图中取4个点，如图3所示。已知图中相邻两点之间的时间间隔为，分析可知，图中每个正方形小方格的边长为 cm，该信号源做平抛运动的初速度大小为 m/s。（取重力加速度，结果均保留两位有效数字）
【答案】 A 1.6 0.80
【详解】（1）[1]平抛运动在水平方向的分运动如图（2）中图线（a）所示，为匀速直线运动。
故选A。
（2）[2][3]平抛运动在竖直方向的分运动为匀加速直线运动，图（3）中相邻两点的竖直高度差为
代入数据得
水平方向有
解得
三．计算题（本题共3小题，共32分）
15．如图，无人机在与平直斜坡坡顶等高处水平向右匀速飞行。某时刻释放小球，球刚好垂直坡面落入斜坡上正中央小孔。已知球质量为m=0.2kg，斜坡高为H=40cm，g=10m/s2，不计空气阻力，求：
（1）小球从释放到进入小孔的时间t；
（2）小球进入小孔时重力的功率P；
（3）无人机匀速飞行的速度v0。
【答案】（1）0.2s；（2）4W；（3）1.5m/s
【详解】（1）由平抛规律得
=gt2
解得
t=0.2s
（2）设进入小孔时竖直速度为v1，则有
v1=gt
故刚进入时重力的功率为
P=mgv1
解得
P=4W
（3）设初速度为v0，垂直进入小孔，则有
tan37°=
联立解得
v0=1.5m/s
16．开普勒用二十年的时间研究第谷的行星观测数据，发表了开普勒三大定律。在研究行星绕太阳运动的规律时，将行星轨道简化为一半径为的圆轨道。
（1）如图所示，设行星与太阳的连线在一段非常非常小的时间内，扫过的扇形面积为。求行星绕太阳运动的线速度的大小，并结合开普勒第二定律证明行星做匀速圆周运动；（提示：）
（2）请结合开普勒第三定律、牛顿运动定律，证明太阳对行星的引力与行星轨道半径的平方成反比。
【答案】（1），证明见解析；（2）证明见解析
【详解】（1）根据扇形面积公式可得时间内行星扫过的扇形面积满足
解得
根据开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，即为常量，则行星绕太阳运动的线速度的大小也为常量，所以行星做匀速圆周运动。
（2）设行星质量为m，根据题意可知行星的圆周运动由太阳对行星的引力F提供向心力，则根据牛顿第二定律有
根据开普勒第三定律可得
即
联立以上两式可得
其中为常量，则太阳对行星的引力F与行星轨道半径r的平方成反比。
17．如图所示，半径的四分之一光滑圆弧轨道竖直固定于水平面上。4个相同的木板紧挨着圆弧轨道末端静置，圆弧轨道末端与木板等高，每块木板的质量为，长。它们与地面间的动摩擦因数，木板与地面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现让一质量物块A从圆弧顶端由静止滑下，物块与木板间的动摩擦因数，，则
（1）求物块A滑至圆弧轨道底端时对轨道的压力大小；
（2）求物块A刚滑离木板1时的速度大小；
（3）试判断物块A滑行过程中能否使木板滑动？若木板会滑动，计算木板滑动前系统的摩擦生热。若不会滑动，计算全过程系统的摩擦生热。
【答案】（1）；（2）；（3）会滑动；
【详解】（1）物块A滑到曲面轨道下端，根据动能定理有
物块A滑到曲面轨道下端时，根据牛顿第二定律有
解得轨道对物块A的支持力为
根据牛顿第三定律得
（2）物块A刚滑上木板1时，对物块A，其所受到摩擦力
将4块木板看成整体，其与地面之间的最大静摩擦力为
由于，故物块A滑离木板1时，4块木板整体静止，对物块A，根据动能定理有
解得
（3）设物块A刚滑至第n块木板时，该木板开始滑动，该木板及后面木板受到地面的最大静摩擦力为
要使木板滑动，则有，解得
即物块A滑上第3块木板时，木板开始滑动，根据动能定理有
解得物块A刚滑至木板3时的速度为
故物块A能滑上第三块木板，并使34两块木板滑动，在此过程中
挡光片位置编号
1
2
3
4
5
6
机械能
0056
0.055
0059
0.053
0.051
0.047