期末测评卷2021-2022学年物理必修2人教版（Word含解析）

期末测评

(满分:100分;时间:90分钟)

一、选择题(每小题6分,共48分)

1.(2021江苏南京大厂高级中学高二上月考)如图所示是跳高运动员正在飞越横杆时的情景。对运动员从起跳到图示位置的过程,下列说法正确的是              (　　)

A.重力做正功,重力势能增加

B.重力做正功,重力势能减少

C.重力做负功,重力势能增加

D.重力做负功,重力势能减少

2.(2021湖北沙洋中学高一下月考)滑雪运动深受人民群众的喜爱,某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中              (　　)

A.所受合外力始终为零

B.所受摩擦力大小不变

C.合外力做功一定为零

D.机械能始终保持不变

3.(2021江苏无锡天一中学高一下期中)小孩站在岸边向湖面依次抛出三个石子,三次石子的轨迹如图所示,最高点在同一水平线上。假设三个石子质量相同,忽略空气阻力的影响,下列说法中正确的是              (　　)

A.沿轨迹3运动的石子落水时速度最小

B.三个石子在最高点时速度相同

C.小孩抛出石子时,对三个石子做的功相等

D.沿轨迹3运动的石子在落水时重力的功率最大

4.(2021浙江衢州五校联盟高二上期末联考)如图所示,A、B两物体的质量分别为mA、mB,且mA>mB,整个系统处于静止状态,滑轮的质量和一切摩擦均不计,如果绳一端由Q点缓慢地向左移到P点,P、Q距离为L,两滑轮间的绳与水平方向的夹角为θ,整个系统重新平衡后,下列说法正确的是              (　　)

A.θ角不变,物体A重力势能的增加量为

B.θ角不变,物体A重力势能的增加量为

C.θ角不变,物体B重力势能的减少量为mBgL sin θ

D.θ角减小,物体B的高度不变

5.(2021重庆北碚西大附中高一下月考)(多选)如图所示,以下情景均不计摩擦和空气阻力,则下列说法正确的是              (　　)

A.甲图中,火箭升空的过程中,若匀速升空,火箭的机械能守恒

B.乙图中,物块在外力F的作用下匀速上滑,物块的机械能守恒

C.丙图中,物块A以一定的初速度将弹簧压缩的过程中,物块A的机械能不守恒

D.丁图中,物块A加速下落、物块B加速上升的过程中,A、B系统机械能守恒

6.(2021福建三明第一中学高一下月考)(多选)在平直公路上,汽车由静止开始做匀加速直线运动,当速度达到vmax后,立即关闭发动机直至汽车静止,v-t图象如图所示,设汽车的牵引力为F,受到的摩擦力为f,全过程中牵引力做功为W1,克服摩擦力做功为W2,则              (　　)

A.F∶f=3∶1 B.W1∶W2=1∶1

C.F∶f=4∶1 D.W1∶W2=1∶3

7.[2021新高考八省(市)1月联考,福建卷](多选)图(a)为某科技兴趣小组制作的重力投石机示意图。支架固定在水平地面上,轻杆AB可绕支架顶部水平轴OO'在竖直面内自由转动。A端凹槽内装有一石子,B端固定一配重。某次打靶时,将杆沿逆时针方向转至与竖直方向成θ角后由静止释放,杆在配重重力作用下转到竖直位置时石子被水平抛出。石子投向正前方竖直放置的靶,打到靶心(“10”环)上方的“6”环处,如图(b)所示。若要打中靶心,可能实现的途径有              (　　)

A.增大石子的质量,同时减小配重的质量

B.减小投石机到靶的距离,同时增大θ角

C.增大投石机到靶的距离,同时减小θ角

D.减小投石机到靶的距离,同时增大配重的质量

8.[2021新高考八省(市)1月联考,广东卷](多选)如图所示,排球比赛中运动员将排球从M点水平击出,排球飞到P点时,被对方运动员击出,球又斜向上飞出后落到M点正下方的N点,N点与P点等高,轨迹的最高点Q与M等高,不计空气阻力。下列说法正确的有              (　　)

A.排球两次飞行过程中加速度相同

B.排球两次飞行过程中重力对排球做的功相等

C.排球离开M点的速率比经过Q点的速率大

D.排球到达P点时的速率比离开P点时的速率大

二、非选择题(共52分)

9.(2020江苏金陵中学、丹阳高级中学、无锡一中高三联考)(8分)某同学用图甲所示的实验装置探究恒力做功与小车动能变化的关系。

甲

(1)为了能用砂和砂桶的总重力所做的功表示小车所受拉力做的功,本实验中小车质量M　　　　(填“需要”或“不需要”)远大于砂和砂桶的总质量m。 

(2)图乙为实验得到的一条清晰的纸带,A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点,sAD=　　　　cm。已知电源频率为50 Hz,则打点计时器在打D点时纸带的速度v=　　　　m/s(保留两位有效数字)。 

乙

(3)该同学画出小车动能变化与拉力对小车所做的功的ΔEk-W关系图象,由于实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤,他得到的实验图线(实线)应该是　　　　。 

10.(2020湖北荆州高三质检)(8分)引力波探测者于2017年获得诺贝尔物理学奖。双星的运动是引力波的来源之一,假设宇宙中有一双星系统由P、Q两颗星体组成,这两颗星绕它们连线的某一点在二者间万有引力作用下做匀速圆周运动,测得P星的周期为T,P、Q两颗星的距离为l,P、Q两颗星的轨道半径之差为Δr(P星的轨道半径大于Q星的轨道半径),引力常量为G,求:

(1)P、Q两颗星的线速度大小之差Δv;

(2)P、Q两颗星的质量之差Δm。

11.(2021 江西上饶高三下二模)(10分)如图所示的光滑斜面长为l,宽为b=0.6 m,倾角为θ =30°,一物块(可看成质点)从斜面左上方顶点A水平射入,恰好从斜面右下方底端B点离开斜面,已知物块的初速度v0=1 m/s,质量m=1 kg,g=10 m/s2,试求:

(1)物块由A运动到B所用的时间t;

(2)光滑斜面的长l;

(3)物块在斜面上运动过程中重力的平均功率。

12.(2021河南焦作高一下期中)(12分)如图所示,在竖直面内有一个半径R=1.8 m的光滑半圆轨道,圆心为O,竖直虚线MN到圆心距离为s=0.9 m。水平轨道上有一个可看成质点的小滑块运动至最右端恰好进入半圆轨道,小滑块与水平轨道间的动摩擦因数为μ=0.4。小滑块在水平轨道上经过距O点水平距离为L=2 m处时速度为v0,重力加速度g取10 m/s2。(结果可用根式表示)

(1)若使小滑块不脱离光滑圆轨道运动,求v0至少多大;

(2)若v0=5 m/s,求小滑块经过竖直线MN时的速度大小。

13.(2021鄂东南省级示范高中教育教学改革联盟高一下期中联考)(14分)某课外兴趣小组,根据手中的器材,设计了如图装置来模拟工业上简易的传输系统。在某竖直平面内:水平地面BC左端与光滑曲面AB平滑连接于B点,右端与半径r=1.2 m、内壁光滑的细圆管CD相切于C点,B、C间的距离为1 m,管口D正下方一根劲度系数为k=72 N/m的轻弹簧直立于水平地面上,弹簧下端固定,上端恰好与管口D平齐,并处于自然状态。实验用的小球的直径均略小于圆管内径,小球与BC间的动摩擦因数为μ=0.2,一质量为m=1.2 kg的小球甲放在曲面AB上,从距离BC面的高度为h处由静止释放,小球进入管口C时,它对上管壁弹力大小为FN=4 N,通过CD后,当弹簧压缩到最短时,其压缩量为x=1 m(未超过弹性限度),小球可视为质点,若不计空气阻力,取重力加速度g=10 m/s2,求:

(1)释放点距离BC面高度h;

(2)当弹簧压缩到最短时,弹簧的弹性势能Ep;

(3)为实现高处与低处的双向传输,当弹簧压缩至最短时,立即锁定弹簧并取走小球甲,然后把质量为m'的小球乙轻放在弹簧上,稳定后解除锁定,若小球乙能运动至小球甲最初在曲面AB上的释放点,则m'应满足什么条件?

答案全解全析

期末测评

1.C　运动员从起跳到飞越横杆的过程中,重心升高,重力做负功,重力势能增加。故选C。

2.C　运动员做匀速圆周运动,所受合外力指向圆心,A错误;因运动员做匀速圆周运动,所以运动员所受滑动摩擦力大小和重力沿圆弧切线方向的分力大小相等,方向相反,重力沿圆弧切线方向的分力逐渐减小,因此摩擦力逐渐减小,B错误;因为合外力方向始终与运动员的运动方向垂直,所以合外力对运动员做功一定为零,C正确;运动员动能不变,重力势能减少,所以机械能减少,D错误。

3.A　设任一石子初速度大小为v0,初速度的竖直分量为vy,水平分量为vx,初速度与水平方向的夹角为α,上升的最大高度为h,运动时间为t,落水时速度为v。取竖直向上为正方向,从抛出至到达最高点,由0-=-2gh,得vy=,由题可知h相同,所以三个石子初速度的竖直分量vy相同,由vy=v0 sin α可知,由于角α不同,所以v0不同,沿轨迹1抛出的石子的初速度最大,沿轨迹3抛出的石子的初速度最小。石子从抛出到落水过程,根据动能定理有WG=mv2-m,得mv2=WG+m ,重力做功WG相同,沿轨迹3抛出石子的初速度最小,所以沿轨迹3运动的石子落水时速度最小,A正确;三个石子在最高点的速度等于抛出时的水平分速度vx,由vx=可知,由于vy相同,初速度与水平方向的夹角α不同,所以vx不同,B错误;在小孩抛出石子过程中,由动能定理得 W=m-0,由于沿轨迹1抛出石子的初速度v0最大,所以小孩对沿轨迹1抛出的石子做功最多,C错误;因三个石子初速度的竖直分量vy相同,则它们落水时竖直方向的分速度也相等,根据P=mgvy,可知重力的功率相等,D错误。

4.A　由于同一根绳子上拉力大小处处相等,对A受力分析,由平衡条件有T=mAg,对B受力分析,由平衡条件有2T sin θ=mBg,绳一端由Q点缓慢地向左移到P点过程中,两物体质量不变,绳子拉力大小不变,则由上式可知绳与水平方向的夹角θ将保持不变,如图所示:

由几何关系可得A上升的高度为h=×2=,物体A上升,重力势能的增加量为ΔEpA=mAgh=,A正确,B错误;由几何关系可得B下降的高度为h'=L tan θ,物体B重力势能的减少量为ΔEpB=mBgh'=mBgL tan θ,C、D错误。

5.CD　甲图中,火箭升空的过程中,若匀速升空,动能不变,重力势能增大,火箭的机械能增大,A错误;乙图中,物块在外力的作用下匀速上滑,外力F做正功,物块的机械能增大,B错误;丙图中,物块A以一定的初速度将弹簧压缩的过程中,弹簧弹力对物块A做负功,物块A的机械能减小,C正确;丁图中,物块A加速下落、物块B加速上升的过程中,A、B系统只有重力做功,机械能守恒,D正确。

6.BC　加速阶段加速度大小为a1==vmax

根据牛顿第二定律有F-f=ma1=mvmax

解得F=f+mvmax

加速阶段的位移为x1=·1

减速阶段加速度大小为a2==

根据牛顿第二定律有f=ma2=m

所以解得牵引力为F=mvmax

减速阶段的位移为x2=·3

所以牵引力做功为W1=Fx1=mvmax×=m

克服摩擦力做功为W2=f(x1+x2)=mvmax×(+)=m

所以F∶f=4∶1,W1∶W2=1∶1,故选B、C。

7.AC　想要打中靶心,可以采取的方法是减小石子的水平速度,或增大投石机到靶的距离,要减小石子抛出时的水平速度,可以减小配重减少的重力势能,即可以减小配重下降的高度(减小θ角),或者减小配重的质量;或者增大石子的质量,在获得相同动能的情况下,减小石子抛出时的速度。故选A、C。

8.ACD　不计空气阻力,则排球在空中运动只受重力作用,加速度均为重力加速度g,A项正确;设排球的上升高度为h,第一次从M到P,重力做正功WG=mgh,第二次做斜抛运动从P到Q到N点,竖直位移为零,则重力做功为零,故B项错误;取PN的一半研究,利用对称性可知,排球从M到P和从Q到N都是平抛运动,由于h相同,利用h=gt2知运动时间相同,水平位移sMP>sQN,由s=v0t,可知离开M点的速度大于经过Q点的速度,故C正确;逆向思考,排球从P到Q的斜上抛运动可看成从Q到P的平抛运动,则由M到P和Q到P的平抛运动比较,运动高度相同,则竖直分速度vy相同,M到P的水平位移大,则水平速度v0较大,由于v=,可知从M到P的末速度大小大于从P到Q的初速度大小,故D正确。

9.答案　(1)需要(2分)　(2)2.12(2分)　0.50(2分)　(3)D(2分)

解析　(1)为了能用砂和砂桶的总重力所做的功表示小车所受拉力做的功,则绳中拉力要近似等于砂和砂桶的总重力,即小车质量M需要远大于砂和砂桶的总质量m。

(2)由题图得sAD=2.12 cm,打点计时器在打D点时纸带的速度v== m/s=0.50 m/s

(3)理论线ΔEk=W=Fs,实验线ΔEk=W'=Fs-fs,则随着做功的增多,两线间距变大,选项D正确。

10.答案　(1)　(2)

解析　(1)P星的线速度大小vP= (1分)

Q星的线速度大小vQ= (1分)

则P、Q两颗星的线速度大小之差为Δv=vP-vQ=-= (1分)

(2)双星系统靠相互间的万有引力提供向心力,角速度大小相等,向心力大小相等,则有G=mPrPω2=mQrQω2              (2分)

解得mP=,mQ= (2分)

则P、Q两颗星的质量之差为Δm=mQ-mP== (1分)

11.答案　(1)0.6 s　(2)0.9 m　(3)7.5 W

解析　(1)物块做类平抛运动,沿水平方向做匀速运动,有b=v0t (2分)

解得t=0.6 s(1分)

(2)物块沿斜面向下做初速度为零的匀加速运动,有

mg sin θ=ma,l=at2 (2分)

联立得l=0.9 m(1分)

(3)物块在斜面上运动过程中重力做的功W=mgl sin θ (2分)

重力的平均功率P= (1分)

联立得P=7.5 W(1分)

12.答案　(1) m/s　(2)3 m/s

解析　(1)若小滑块恰好不脱离光滑圆轨道运动,则经过最高点时满足mg=m (1分)

由动能定理有-μmgL=mv2-m (2分)

解得v0= m/s(1分)

(2)若v0=5 m/s< m/s,则小滑块运动到水平轨道右端时,由动能定理有-μmgL=m-m              (2分)

解得v1=3 m/s(1分)

滑块将以初速度v1,做平抛运动,则当经过MN时,水平位移s=0.9 m=v1t (1分)

解得t=0.3 s(1分)

竖直速度vy=gt=3 m/s(1分)

合速度为v==3 m/s(2分)

13.答案　(1)1 m　(2)36 J　(3)m'≤ kg

解析　(1)小球进入管口C时,它对上管壁弹力大小为FN=4 N,

则根据牛顿第三定律,管壁对小球的弹力大小也是4 N, (1分)

设小球在C点的速度为vC ,则有 FN'+mg=m (2分)

解得vC=4 m/s(1分)

从A到C,根据动能定理有mgh-μmgxBC=m-0 (2分)

解得h=1 m(1分)

(2)当弹簧压缩到最短时,根据机械能守恒有

mgx+mgr+m=Ep(2分)

解得Ep=36 J(1分)

(3)若小球乙恰能运动至小球甲最初在曲面AB上的释放点,则小球乙的末速度为零,根据能量守恒有

Ep=m'g(h+r+x)+μm'gxBC (2分)

解得m'= kg(1分)

即应满足m'≤ kg(1分)