期末复习综合训练题-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

这是一份期末复习综合训练题-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册，共22页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．利用离心机的旋转可使混合液中的悬浮微粒快速沉淀。如图为某离心机工作时的局部图，分离过程中，下列说法正确的是（ ）
A．混合液不同部分做离心运动是由于受到离心力的作用
B．混合液不同部分的线速度相同
C．混合液底层1部分的角速度与上层2部分相等
D．混合液底层1部分的向心加速度大小比上层2部分小
2．将地球看成均匀球体，已知均匀球体对球外物体的万有引力相当于将球体的质量集中于球心的质点对物体的万有引力。假设在紧贴地球表面处挖去一半径为的球（R为地球半径），如图所示，在图中A点放置一质量为m的质点，则该质点在挖空前后受到的万有引力的比值为（ ）
A．B．
C．D．
3．如图，拉动齿条可使玩具陀螺转动起来．设每次拉出齿条的长度都相同，则（ ）
A．转动过程，陀螺上各点线速度大小相等
B．拉力做功大小与陀螺质量有关
C．拉力F做功全部转化为陀螺的动能
D．拉力F越大，拉力F的功率就越大
4．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．
5．如图甲所示，质量为2kg的物块静止放在光滑的水平地面上。以物块所在处为原点，以水平向右为正方向建立轴，现对物块施加水平向右的外力，随轴坐标变化的情况如图乙所示，则物体向右运动6m时（）（ ）
A．此过程外力做的总功为30J
B．此过程外力做的总功为35J
C．运动到6m时物体的末速度为5m/s
D．运动到6m时力的瞬时功率为15W
6．2023年2月26日，中国载人航天工程三十年成就展在中国国家博物馆举行，展示了中国载人航天发展历程和建设成就。如图所示是某次同步卫星从轨道1变轨到轨道3，点火变速在轨道P、Q两点，P为轨道1和轨道2的切点，Q为轨道2和轨道3的切点。轨道1和轨道3为圆轨道，轨道2为椭圆轨道。设轨道1、轨道2和轨道3上卫星运行周期分别为、和。下列说法正确的是（ ）
A．卫星在轨道3上的动能最大
B．卫星在轨道3上Q点的加速度大于轨道2上P点的加速度
C．卫星在轨道2上由P点到Q点的过程中，由于离地高度越来越大，所以机械能逐渐增大
D．卫星运行周期关系满足
7．2021年4月6日，爱国华侨领袖陈嘉庚先生创立的厦门大学迎来了百年校庆。当晚，百架无人机在夜空中排列出“厦门大学100周年校庆”的字样。若分别以水平向右、竖直向上为x、y的正方向，某架参演的无人机在x、y方向的图像分别如图甲、乙所示，则时间内，该无人机的运行轨迹为（ ）
A．B．
C．D．
8．“歼-20”是中国自主研制的双发重型隐形战斗机，该机将担负中国未来对空、对海的主权维护任务。在某次起飞中，质量为m的“歼-20”以恒定的功率P起动，其起飞过程的速度随时间变化图像如图所示，经时间飞机达到最大速度时，刚好起飞。关于飞机起飞过程，下列说法正确的是（ ）

A．机械能守恒B．合力减小，速度增加越来越快
C．发动机的牵引力做功为D．克服阻力所做的功为
9．将小球从斜面上的A点以不同速度抛出，第一次水平抛出速度大小为；第二次垂直斜面抛出速度大小为，运动过程中不计空气阻力，最终小球都落在斜面上的B点，运动轨迹如图甲、乙所示。已知斜面倾角为45°，两次运动时间分别是、，则（ ）
A．B．C．D．
10．有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A．如图甲，汽车通过拱桥的最高点处于超重状态
B．乙所示是圆锥摆，减小，但保持圆锥的高不变；则圆锥摆的角速度变大
C．如图丁，火车转弯超过规定速度行驶时，、内轨对轮缘会有挤压作用
D．如图丙，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球的角速度大小不同，但所受筒壁的支持力大小相等
11．位于河南郑州古柏渡飞黄旅游区的滑沙场已被吉尼斯世界纪录总部认定为世界上落差最大的人工滑沙场。如图，在该滑沙场中倾角不同的两个滑道上，一男、一女两名游客各自乘同款滑沙桶从两倾斜滑道的顶端P点由静止下滑，并且最终均停止在滑道的水平部分上（倾斜部分与水平部分平滑连接）。设滑道各处与滑沙橇的滑动摩擦因数均相等，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）

A．男游客滑到底端M点的速度比女游客滑到N点的速度大
B．两游客在全程运动过程中克服摩擦力做功相等
C．男游客全程运动的位移更大
D．两游客全程运动的路程一定相等
12．中国天宫号空间站正常绕地运行的轨道可视为圆形，轨道平面与赤道平面夹角为，轨道离地高约400km，每天绕地球约转16圈，绕行方向自西向东。地球半径约为6400km，下列说法正确的是（ ）
A．空间站中的宇航员受地球的引力约为其在地面时的
B．空间站绕地运行的角速度比地面上物体随地球自转的角速度小
C．空间站连续两次经过我国某城市上方的时间间隔约为1.5h
D．空间站绕地运行的速度比月球绕地运行的速度小
二、多选题（共4题）
13．盾构隧道掘进机，简称盾构机，是一种隧道掘进的专用工程机械，又被称作“工程机械之王”是城市地铁建设、开山修路、打通隧道的利器。图为我国最新研制的“聚力一号”盾构机的刀盘，其直径达16m，转速为5r/min，下列说法正确的是（ ）
A．刀盘工作时的角速度为
B．刀盘边缘的线速度大小为
C．刀盘旋转的周期为12s
D．刀盘工作时各刀片的角速度均相同
14．火星是距离地球最近的行星，如图所示，地球绕太阳运动的轨道半径为，火星绕太阳运动的轨道半径为。若一探测器被发射后绕太阳运动的轨道是椭圆，该椭圆以地球轨道上的A点为近日点，以火星轨道上的B点为远日点。已知地球公转的周期为T，引力常量为G，太阳质量远大于地球、火星的质量，不计火星、地球对探测器的影响，下列说法正确的是（ ）
A．太阳质量为
B．火星公转的周期为
C．探测器在A点的速率与在B点的速率之比为
D．探测器在椭圆轨道运行的周期为
15．如图所示，倾角为37°的光滑斜面与光滑的水平面在B点连接，质量均为m的小球甲、乙（视为质点）用轻质硬杆连接，乙放置在水平面上，甲从斜面上甲的A点由静止释放，已知A点与水平面的高度差为h，甲在下落的过程中，乙始终在水平面上，、，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）

A．甲在下落的过程中，乙的动能增加量等于甲的重力势能减少量
B．甲在下落的过程中，杆对乙做的功大小等于杆对甲做的功
C．甲刚到达B点还未与地面接触时，甲、乙的速度之比为
D．甲刚到达B点还未与地面接触时，乙的动能为
16．从地面以的速度竖直向上抛出一个物体，不计空气阻力，重力加速度为g，以地面为重力势能的零势能面。以下说法正确的是（ ）
A．物体的重力势能为动能的一半时，物体离地面的高度为
B．物体的重力势能为动能的一半时，物体的速度为
C．物体的动能是重力势能的一半时，物体离地面的高度为
D．物体的动能是重力势能的一半时，物体的速度为
三、实验题（共2题）
17．如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间关系的实验装置。
(1)下列实验的实验方法与本实验相同的是___________；
A．探究平抛运动的特点
B．探究加速度与力、质量的关系
C．探究两个互成角度的力的合成规律
(2)当探究向心力的大小F与半径r的关系时需调整传动皮带的位置使得左右两侧塔轮轮盘半径 （选填“相同”或“不同”）；
(3)当探究向心力的大小F与角速度的关系时，需要把质量相同的小球分别放在挡板 （填“A、C”或者“B、C”）
18．为了探究“重力势能转化为动能过程机械能守恒”。提供可使用的实验器材有：
光滑带凹槽导轨（两段）、钢球、电子秤、毫米刻度尺、停表、木块等。
实验步骤如下：
①将两段导轨连接在一起，放在水平桌面上，如图甲所示。抬起一段导轨的一端并在它下面垫一木块。确保装置的稳固性，使小球得以平滑地滚过两段槽轨的连接处。
②用毫米刻度尺测量导轨水平部分的长度为L。把一个小球放在木块支撑点的正上方的导轨上，测得小球离水平面的高度为h，然后静止释放这个小球。当小球到达导轨的水平段时，启动停表，当小球到达导轨水平段的终点时，停下停表，测得运动时间为。
③将支撑木块移动到倾斜导轨的中部下方，如图乙所示。把小球放在木块支撑点的正上方的导轨上。释放小球并测量小球滚过导轨水平部分所用的时间。
④将支撑木块移动到倾斜导轨长度约三分之一处的下方，如图丙所示。把小球放在木块支撑点的正上方的导轨上。释放小球并测量小球滚过导轨水平部分所用的时间。
回答下列问题：
(1)该实验 测量钢球的质量。（填“需要”或“不需要”）
(2)实验过程中，在实验误差范围内，若 （用g、L、表示），则说明钢球沿倾斜导轨下落到水平导轨过程，重力势能转化为动能的过程机械能守恒。
(3)多次重复实验，发现始终是，分析其主要原因可能是 。
四、解答题（共2题）
19．自行车山地越野赛在一段山路转弯时的情景如图所示，转弯时当地面对车的作用力通过车（包括人）的重心时，车将不会倾倒。设自行车和人的总质量M=80kg，自行车轮胎与路面的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力大小，弯道可看成一段半径的圆弧，取，空气阻力不计。
（1）自行车以v=10m/s的速度匀速通过水平弯道，求自行车受到的静摩擦力；
（2）若弯道处路面水平，求自行车转弯时不发生侧滑的最大速度；
（3）若弯道处路面向内侧倾斜，与水平面的夹角为15°，已知，，。要使自行车不受摩擦力作用，其速度应等于多少？（可用根号表示）
20．改编自刘慈欣科幻小说的电影——《流浪地球2》中，电影中的太空电梯非常吸引人。如图甲所示。太空电梯的原理并不复杂，与生活中的普通电梯十分相似。只需在地球同步轨道上建造一个空间站，并用某种足够长也足够结实的“绳索”将其与地面相连，当空间站围绕地球运转时，宇航员、乘客以及货物可以通过像电梯轿厢一样的升降舱沿“绳索”直入太空，这样不需要依靠火箭、飞船这类复杂航天工具。现假设已经建成了如图所示的太空电梯，其通过超级缆绳将地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站连接在一起，它们随地球同步旋转。图中同步空间站与地球同步卫星处在同一个运行轨道，距离地面的高度为。配重空间站比同步空间站更高，P是缆绳上的一个平台，距离地面高度为。已知地球的半径大小为R，地球自转周期为T，引力常量为G。求：
（1）求地球质量的表达式。
（2）平台P跟随地球自转的向心加速度的大小。
（3）若绑定同步空间站与配重空间站的缆绳均断裂，同步空间站将做______（填圆周运动/离心运动/近心运动），配重空间站将做______（填圆周运动/离心运动/近心运动）。若此后配重空间站开始调整速度，最终以速度v在更高的轨道环绕地球做圆周运动，求：
此时配重空间站距离地面的高度的表达式。
参考答案：
1．C
A．混合液不同部分做离心运动是因为受到的实际力不足以提供向心力而造成的，并没有受到离心力的作用；故A错误；
B．混合液不同部分的角速度相同，根据
因为混合液不同部分的半径不同，则线速度不相同，故B错误；
CD．混合液底层1部分的角速度与上层2部分相等，根据
由于混合液底层1部分的半径大于上层2部分的半径，则混合液底层1部分的向心加速度大小比上层2部分大，故C正确，D错误。
2．A
未挖前，在A处的质点受到的万有引力为
挖去部分对A处质点的万有引力为
故A处质点在挖空前后受到的万有引力的比值为
3．D
A.转动过程，陀螺上各点角速度相等，半径不同，由
可知各点线速度大小不相等，故A错误；
B.由功的公式
可见拉力做功大小与拉力大小、在拉力方向上发生的位移大小有关，与陀螺质量无关，故B错误；
C. 拉力做功，转化为陀螺的动能和摩擦产生的内能，故C错误；
D.因每次拉出齿条的长度都相同，如果 拉力越大，拉力做功越多，陀螺的动能越大，即获得的速度越大，由功率
可知的功率越大，故D正确。
4．A
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
5．C
AB．外力F做的功在数量上等于F-x图像所围的面积，所以此过程外力做的总功为
AB错误；
C．由动能定理得
解得运动到6m时物体的末速度为
C正确；
D．力F的瞬时功率为
D错误。
6．D
A．在圆轨道，根据万有引力提供向心力可得
则卫星在轨道3上的速度小，故卫星在轨道3上的动能小，故A错误；
B．根据牛顿第二定律可得
解得
故轨道3上Q点的加速度小于轨道2上P点的加速度，故B错误；
C．轨道2上从P到Q点只有万有引力做功，机械能不变，故C错误；
D．根据开普勒第三律，对轨道1有
同理对2、3有
联立可得
故D正确。
7．A
由图可知，在时间内，无人机在x方向上向右做匀减速运动，加速度沿x轴负向，在y方向上做初速度为0的匀加速运动，加速度沿y轴正向，则合力方向沿坐标平面的第三象限，根据合力方向位于轨迹的凹侧，可知无人机的轨迹向上偏转；在时间内，无人机在x方向上做匀速运动，在y方向上向上做匀减速运动，加速度沿y轴负向，合力方向沿y轴负向，可知无人机的轨迹向下偏转。
8．C
A．飞机起飞过程，牵引力做正功，机械能增加，故A错误；
B．根据图像可知，加速度减小，速度增加越来越慢，故B错误；
C．“歼-20”以恒定的功率P起动，发动机的牵引力做功为，故C正确；
D．根据动能定理
故克服阻力所做的功为，故D错误。
9．A
水平方向做匀速直线运动，则有
竖直方向
同时满足
联立解得
10．D
A．如图甲，汽车通过拱桥的最高点时，汽车的加速度方向向下，汽车处于失重状态，故A错误；
B．如图乙所示是一圆锥摆，减小，但保持圆锥的高不变，设高度为，根据牛顿第二定律可得
可得
可知减小，但保持圆锥的高不变，则圆锥摆的角速度不变，故B错误；
C．如图丁，火车转弯超过规定速度行驶时，重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，外轨对轮缘会有挤压作用，故C错误；
D．如图丙，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，设圆锥筒的母线与水平方向的夹角为，竖直方向根据受力平衡可得
可得
可知小球在A、B位置所受筒壁的支持力大小相等，水平方向根据牛顿第二定律可得
可得
由于同一小球在A、B位置做匀速圆周运动的半径不同，则角速度不同，故D正确。
11．A
A．设倾斜滑道的倾角为，倾斜滑道的长度为，两人在沿倾斜滑道下滑的过程中，根据动能定理得
其中是倾斜滑道底边的长度，因为倾斜滑道的底边短，则沿段到达M点的速率大，且该结果与质量无关，故A正确；
B．在全程运动过程中克服摩擦力做功为
且是倾斜滑道底边的长度，故倾斜滑道的底边短，但由于质量未知，故无法判断，故B错误；
CD．设在水平沙面滑行的距离为，对全过程运用动能定理得
整理得
可知两人沿两滑道滑行的水平位移大小相等，故两人的位移大小相同，根据几何关系知男游客滑行的总路程一定大于女游客滑行的总路程，故CD错误。
12．A
A．在地球表面有
在空间站有
整理有
故A项正确；
B．由于空间站每天绕地球约转16圈，所以其周期约为
而地球上的物体转一圈的周期为24h，由周期与角速度的关系有
由于空间站的周期小，所以空间的角速度大于在地球上物体的角速度，故B项错误；
C．由于空间站的周期为1.5h，地球的周期为24h，但是又由于空间站轨道平面与赤道所在平面不共面，所以每次空间站转16圈，中国某城市相对于空间站回到了出发位置，即空间站连续两次经过我国某城市上方的时间间隔约为24h，故C项错误；
D．由于
整理有
由于空间站距离地心的距离比月球小，故其绕行速度比月球的大，故D项错误。
13．CD
A．盾构机的刀盘，转速为5r/min，即
则刀盘工作时的角速度为
故A错误；
B．则刀盘边缘的线速度大小为
故B错误；
C．则刀盘旋转的周期为
故C正确；
D．刀盘工作时各刀片的角速度均相同，故D正确。
14．AD
A．地球绕太阳运行过程中由万有引力提供向心力
解得太阳质量为
A正确；
B．由开普勒第三定律得
解得
B错误；
C．由开普勒第二定律得
可得探测器在A点的速率与在B点的速率之比为 ，C错误；
D．由开普勒第三定律得
解得
D正确；
15．BCD
A．由能量守恒，甲在下落的过程中，甲的重力势能转化为甲与乙的总动能，故A错误；
BC．甲、乙组成的系统在下落过程中机械能守恒，即甲机械能的减少量等于乙机械能的增加量，故杆对甲、乙做功大小相等，则分解，由关联速度的关系可得乙的速度
则甲、乙的速度之比为
故BC正确；
D．甲在下落的过程中，由系统的机械能守恒可得
乙的动能为
综合可得
故D正确。
16．BC
根据机械能守恒可得
AB．物体的重力势能为动能的一半时
可得物体离地面的高度为
选项A错误，B正确；
CD．物体的动能是重力势能的一半时
物体离地面的高度为
选项C正确，D错误。
17．(1)B
(2)相同
(3)A、C
（1）探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间关系，采用的实验方向是控制变量法。
A．探究平抛运动的特点，采用的是等效思想，故A错误；
B．探究加速度与力、质量的关系采用的实验方法是控制变量法，故B正确；
C．探究两个互成角度的力的合成规律采用的实验方法是等效替代法，故C错误。
故选B。
（2）当探究向心力的大小F与半径r的关系时，需要控制质量和角速度相同，两侧塔轮边缘的线速度大小相等，根据
可知需调整传动皮带的位置使得左右两侧塔轮轮盘半径相同。
（3）当探究向心力的大小F与角速度的关系时，需要控制质量和半径相同，则需要把质量相同的小球分别放在挡板A、C。
18．(1)不需要
(2)
(3)小球克服轨道摩擦阻力做功
（1）由于该实验是“探究重力势能转化为动能过程机械能守恒”，即
该等式两边均有小球的质量，可以约掉，显然不影响实验的探究，所以不需要测量小钢球的质量。
（2）实验过程中，小钢球达到水平轨道时的速度设为，小球在水平轨道上近似做匀速直线运动，则有
在实验误差范围内，若满足
联立求得
则说明钢球沿倾斜导轨下落到水平导轨过程中，重力势能转化为动能的过程机械能守恒。
（3）由于小球在沿斜轨道下滑时，轨道不可能绝对光滑，小球需要克服摩擦阻力做功，设小球与轨道间的动摩擦因数为，小球从斜轨道上距水平轨道为的位置从静止释放，斜轨道与水平面的夹角为，根据功能关系可知
其中，为小球斜面上的位移在水平面上的投影，可得
显然由题意可知逐渐减小，则可得逐渐变大，小球在水平轨道上运动的时间将逐渐减小，所以多次重复实验，发现始终是，因此主要原因可能是小球克服轨道摩擦力做功所引起的。
19．（1）160N；（2）20m/s；（3）
（1）对自行车受力分析，静摩擦力提供向心力
解得
（2）刚要发生侧移时，自行车受到的静摩擦力为最大静摩擦力
对自行车受力分析
解得
（3）在斜面上，对自行车受力分析
解得
20．（1）；（2）；（3）圆周运动，离心运动，
（1）地球同步卫星得绕行周期为T，由万有引力提供向心力得
故
（2）P跟随地球自转，其自转角速度与地球同步卫星的绕行角速度相同，即
由圆周运动知识可知平台P跟随地球自转的向心加速度的大小
（3）绑着绳子时，同步空间站得运动与地球同步卫星完全相同，断开绳子，同步空间站在万有引力作用下继续做圆周运动，配重空间站轨道处绕行的角速度小于配重空间站自转的角速度，断开绳子后将做离心运动由万有引力提供向心力，有
得
解得