高中同步测试卷·人教物理必修2：高中同步测试卷（十二） 期中测试卷word版含解析

高中同步测试卷·人教物理必修2：高中同步测试卷（十二） 期中测试卷word版含解析

高中同步测试卷(十二) 期中测试卷 (时间：90 分钟，满分：100 分) 一、单项选择题(本题共 7 小题，每小题 4 分，共 28 分．在每小题给出的四个选项中， 只有一个选项正确．) 1．关于物体做曲线运动的条件，下列说法正确的是( ) A．物体在恒力作用下不能做曲线运动 B．物体在变力作用下一定做曲线运动 C．合力的方向与速度方向既不相同又不相反，物体一定做曲线运动 D．做曲线运动的物体所受的合力方向一定是变化的 2．若已知物体运动的初速度 v0 的方向及它受到的恒定的合外力 F 的方向，下列各图中 a、b、c、d 表示物体运动的轨迹，其中正确的是( ) 3.如图所示，在一次救灾工作中，一架沿水平直线飞行的直升机 A 用悬索 (重力可忽略不计)救护困在湖水中的伤员 B.在直升机 A 和伤员 B 以相同的水平 速度匀速运动的同时，悬索将伤员吊起，在某一段时间内，A、B 之间的距离 以 L＝H－t2(式中 H 为直升机 A 离湖面的高度，各物理量的单位均为国际制单 位)规律变化，则在这段时间内，下面判断中正确的是(不计空气阻力)( ) A．悬索的拉力小于伤员 B 的重力 B．悬索成倾斜直线 C．伤员 B 做加速度减小的曲线运动 D．伤员 B 做加速度大小、方向均不变的曲线运动 4.如图所示，帆板在海面上以速度 v 朝正西方向运动，帆船以速度 v 朝正北方向航行，以帆板为参照物( ) A．帆船朝正东方向航行，速度大小为 v B．帆船朝正西方向航行，速度大小为 v C．帆船朝南偏东 45°方向航行，速度大小为 2v D．帆船朝北偏东 45°方向航行，速度大小为 2v 5．水平放置的平板表面有一个圆形浅槽，如图所示．一个小球在水平槽内滚动直至停 下，在此过程中( ) A．小球受四个力，合力方向指向圆心 B．小球受三个力，合力方向指向圆心 C．槽对小球的总作用力提供小球做圆周运动的向心力 D．槽对小球弹力的水平分力提供小球做圆周运动的向心力 6．已知某星球的平均密度是地球的 n 倍，半径是地球的 k 倍，地球的第一宇宙速度为 v，则该星球的第一宇宙速度为( ) A. n kv B．k nv C．nk kv D. nkv 7.如图所示，水平放置一半圆槽，一个小球从左边槽口以速度 v 水平抛出，不计空气阻 力．若 v 取值不同，小球掉到半圆槽上时的速度方向和水平方向的夹角就不同．则下列说法 正确的是( ) A．无论 v 取何值，小球都会垂直撞击半圆槽 B．无论 v 取何值，小球都不可能垂直撞击半圆槽 C．总可以找到一个 v 值，使小球垂直撞击半圆槽 D．总可以找到一个 v 值，使小球撞击半圆槽时速度竖直向下 二、多项选择题(本题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分．在每小题给出的四个选项中， 有多个选项符合题意．) 8.如图所示为质点做匀变速曲线运动轨迹的示意图，且质点运动到 D 点时速度方向与加 速度方向恰好互相垂直，则质点从 A 点运动到 E 点的过程中，下列说法中正确的是( ) A．质点经过 C 点的速度比 D 点的大 B．质点经过 A 点时的加速度方向与速度方向的夹角大于 90° C．质点经过 D 点时的加速度比 B 点的大 D．质点从 B 到 E 的过程中加速度方向与速度方向的夹角先增大后减小 9.有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁高速 行驶，做匀速圆周运动．如图所示，图中虚线表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为 h，下列说法中正确的是( ) A．h 越高，摩托车对侧壁的压力将越大 B．h 越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大 C．h 越高，摩托车做圆周运动的周期将越大 D．h 越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大 10.如图所示，洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中正 确的是( ) A．脱水过程中，衣物是紧贴筒壁的 B．水会从筒中甩出是因为水滴受到的向心力很大 C．增大脱水筒转动的角速度，脱水效果会更好 D．靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好 11.如图所示，“神舟十号”与“天宫一号”交会对接前“神舟十 号”飞船先在较低圆轨道 1 上运动，在适当位置经变轨与在圆轨道 2 上 运动的“天宫一号”对接．M、Q 两点在轨道 1 上，P 点在轨道 2 上，三 点连线过地球球心，把飞船的加速过程简化为只做一次短时加速．下列 关于“神舟十号”变轨过程的描述，正确的有( ) A．“神舟十号”在 M 点加速，可以在 P 点与“天宫一号”相遇 B．“神舟十号”在 M 点经一次加速，即可变轨到轨道 2 C．“神舟十号”经变轨后速度总大于变轨前的速度 D．“神舟十号”变轨后的运行周期总大于变轨前的运行周期 12.在同一水平直线上的两位置分别沿同方向抛出两小球 A 和 B，其 运动轨迹如图所示，不计空气阻力．要使两球在空中相遇，则必须 ( ) A．先抛出 A 球 B．先抛出 B 球 C．同时抛出两球 D．A 球的初速度大于 B 球的初速度 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 三、实验题(按题目要求作答．) 13. (10 分)如图所示，上、下两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上的不同高度处， 轨道的末端水平，上轨道可上下平移，在两轨道相对于各自轨道末端高度相同的位置上各安 装一个电磁铁，两个电磁铁由同一个开关控制，通电后，两电磁铁分别吸住相同小铁球 A、 B，断开开关，两个小球同时开始运动．离开圆弧轨道后，A 球做平抛运动，B 球进入一个 光滑的水平轨道，则： (1)B 球进入水平轨道后将做____________运动；改变上轨道的高度，多次重复上述实验 过程，总能观察到 A 球正好砸在 B 球上，由此现象可以得出的结论是：_________________． (2)某次实验恰按图示位置释放两个小球，两个小球相碰的位置在水平轨道上的 P 点处， 已知固定在竖直板上的方格纸的正方形小格边长均为 9 cm，则可计算出 A 球刚达 P 点时的 速度大小为______m/s.(g 取 10 m/s2，结果保留两位有效数字) 四、计算题(本题共 3 小题，共 32 分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的 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．(10 分)我国成功发射了“嫦娥三号”探月卫星，标志着我国航天正式开始了深空探 测新时代．已知月球的半径约为地球半径的1 4 ，月球表面的重力加速度约为地球表面重力加 速度的1 6.地球半径 R 地＝6.4×103km，取地球表面的重力加速度 g 近似等于π2.求绕月球飞行 卫星的周期最短为多少？ 15．(10 分)如图所示，两绳的一端系一个质量为 m＝0.1 kg 的小球，两绳 的另一端分别固定于轴上的 A、B 两处．上面的绳长 L＝2 m，两绳都拉直时与 转轴的夹角分别为 30°、45°，g 取 10 m/s2，问： (1)小球的角速度ω在什么范围内，两绳始终张紧？ (2)若两绳完全相同，两绳始终张紧，则所选绳子的最大拉力不能小于多 大？(保留 3 位有效数字) 16.(12 分)如图所示，摩托车做腾跃特技表演，沿曲面冲上高 0.8 m 顶部水平高台，接着 以 v＝3 m/s 水平速度离开平台，落至地面时，恰能无碰撞地沿圆弧切线从 A 点切入光滑竖 直圆弧轨道，并沿轨道下滑．A、B 为圆弧两端点，其连线水平．已知圆弧半径为 R＝1.0 m， 人和车的总质量为 180 kg，特技表演的全过程中，阻力忽略不计．(计算中取 g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)．求： (1)从平台飞出到 A 点，人和车运动的水平距离 s； (2)从平台飞出到达 A 点时速度及圆弧对应圆心角θ； (3)人和车运动到圆弧轨道 A 点时对轨道的压力大小． 参考答案与解析 1．[导学号 94770179] C 2．[导学号 94770180] [解析]选 B.合外力 F 与初速度 v0 不共线，物体一定做曲线运动， C 错．物体的运动轨迹向合外力 F 方向偏转，且介于 F 与 v0 的方向之间，A、D 错，B 对． 3．[导学号 94770181] [解析]选 D.伤员 B 参与了两个方向上的运动：水平方向上和直 升机 A 以相同的水平速度做匀速直线运动；竖直方向上，由于 A、B 之间的距离满足 L＝H －t2，所以伤员 B 与湖面之间的竖直距离关系式为 s＝H－L＝t2，比较 s＝at2 2 知，伤员 B 在 竖直方向上做初速度为零、加速度为 2 m/s2 的匀加速直线运动．根据牛顿第二定律可知，在 竖直方向上，悬索的拉力应大于伤员 B 的重力，A 选项错误；在水平方向上，伤员 B 和直 升机 A 以相同的水平速度做匀速运动，没有加速度，所以悬索应成竖直直线状态，B 选项错 误；以计时起点伤员 B 所在位置为原点，直升机 A 飞行方向和竖直向上方向分别为 x、y 轴 正方向，得伤员 B 的运动轨迹方程为 y＝x2 v2(v 为水平方向的速度)，轨迹为抛物线，其加速度 a＝ay＝2 m/s2，大小、方向都不变，故 C 错误，D 正确． 4．[导学号 94770182] [解析]选 D.以帆板为参照物，帆船具有朝正东方向的速度 v 和 朝正北方向的速度 v，两速度的合速度大小为 2v，方向朝北偏东 45°，故选项 D 正确． 5．[导学号 94770183] [解析]选 D.小球受重力、槽壁对小球的弹力、摩擦力三个力， 小球受到的重力和槽壁对小球的弹力的合力方向指向圆心，槽对小球弹力的水平分力提供小 球做圆周运动的向心力，选项 D 正确． 6．[导学号 94770184] [解析]选 B.由 GMm r2 ＝m v2 r 得 v＝ GM r ，将 M＝4 3πr3ρ代入可得 v∝r ρ，所以该星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的 k n倍，本题答案为 B. 7．[导学号 94770185] [解析]选 B.若小球落在左边二分之一半圆槽上，因为小球的最 终速度不可能向左下方，所以不可能与左侧二分之一半圆槽垂直．若小球落在右边二分之一 半圆槽上，若垂直撞击半圆槽，则速度的反向延长线经过圆心，可知速度与水平方向的夹角 是位移与水平方向夹角的两倍，因为速度与水平方向的夹角的正切值是位移与水平方向夹角 正切值的两倍，两者矛盾，则不可能垂直．所以无论 v 取何值，小球都不可能垂直撞击半圆 槽．故 B 正确，A、C、D 错误． 8．[导学号 94770186] [解析]选 AB.质点做匀变速曲线运动，所以加速度不变；由于在 D 点速度方向与加速度方向垂直，则在 C 点时速度方向与加速度方向的夹角为钝角，所以 质点由 C 到 D 速率减小，即 C 点速率比 D 点大；在 A 点速度方向与加速度方向的夹角也为 钝角；而从 B 到 E 的过程中加速度方向与速度方向间的夹角越来越小．故正确答案为 A、 B. 9．[导学号 94770187] [解析]选 BC.摩托车受力如图所示．由于 N ＝ mg cos θ ，所以摩托车受到侧壁的弹力与高度无关，保持不变，由牛顿 第三定律可知摩托车对侧壁的压力也不变，选项 A 错误；由 F＝mgtan θ＝mv2 r ＝mω2r 知 h 变化时，向心力 F 不变，但高度升高，r 变大，所以线速度变大，角速 度变小，周期变大，选项 B、C 正确，D 错误． 10．[导学号 94770188] [解析]选 ACD.脱水过程中，衣物做圆周运动，其向心力由脱 水筒壁对衣物的弹力提供，选项 A 正确；脱水的原因是水所受的力不足以提供水做圆周运 动所需的向心力，水做离心运动，选项 B 错误；由 F 向＝mω2r 知，角速度ω越大，水做圆周 运动所需的向心力越大，水越容易做离心运动，选项 C 正确；由 F 向＝mω2r 知，r 越小，水 做圆周运动所需的向心力越小，水越不易做离心运动，选项 D 正确． 11．[导学号 94770189] [解析]选 AD.“神舟十号”与“天宫一号”实施对接，需要“神 舟十号”抬升轨道，即“神舟十号”开动发动机加速做离心运动使轨道高度抬升与“天宫一 号”实现对接，故“神舟十号”在 M 点加速，可以在 P 点与“天宫一号”相遇，故 A 正确； 卫星绕地球做圆周运动的向心力由万有引力提供，故有 GMm r2 ＝mv2 r ，解得：v＝ GM r ，所 以卫星轨道高度越大线速度越小，“神舟十号”在轨道 2 的速度小于轨道 1 的速度，所以 M 点经一次加速后，还有一个减速过程，才可变轨到轨道 2，故 B、C 错误；根据 GMm r2 ＝m 4π2r T2 解得：T＝2π r3 GM 知轨道半径越大，周期越大，所以“神舟十号”变轨后的运行周期总大 于变轨前的运行周期，故 D 正确． 12．[导学号 94770190] [解析]选 CD.两球从同一高度抛出且能在空中相遇，表明它们 被同时抛出，A、B 错，C 对．相同时间内，A 球的水平位移较大，由 x＝v0t 知 A 球的初速 度较大，D 对． 13．[导学号 94770191] [解析] (1)让两小球从相同的弧形轨道上相同高度滚下，从而使 两小球同时滚离轨道并具有相同的速度．小球 A 做平抛运动，小球 B 做匀速直线运动，当 两小球相遇时则说明小球平抛运动水平方向是匀速直线运动．当同时改变两小球滚下的高度 时，仍能相碰，则说明平抛运动水平方向总是匀速直线运动． (2)物体做平抛运动，因此有： 竖直方向：h＝9L＝1 2gt2，vy＝gt 水平方向：9L＝v0t A 到达 P 点的速度为：v＝ v20＋v2y 将 L＝9 cm＝0.09 m 代入，解得：v＝4.5 m/s. [答案](1)匀速(直线) A 球(或平抛运动)的水平分运动是匀速直线运动 (2)4.5 14．[导学号 94770192] [解析]周期最短的卫星在靠近月球表面的轨道上运行，轨道半 径可看成月球的半径．设月球的半径为 R 月，月球表面的重力加速度为 g 月， 卫星的最短周 期为 T，则 GM 月 m R2月 ＝m 2π T 2 R 月 (3 分) GM 月 m R2月 ＝mg 月 (3 分) 将 R 月＝R 地 4 ，g 月＝1 6g 代入可得 T＝2π 3R 地 2g (2 分) 代入数据解得卫星的最短周期约为 T＝6.2×103 s． (2 分) [答案]6.2×103s 15．[导学号 94770193] [解析](1)选小球为研究对象，对小球进行受力 分析如图所示．当角速度较小，BC 绳恰好拉直时，F2＝0，小球在拉力 F1 和重力作用下做匀速圆周运动，设此时的角速度为ω1，则有 F1cos 30°＝mg (1 分) F1sin 30°＝mω21Lsin 30° (1 分) 联立解得ω1＝2.40 rad/s (1 分) 当角速度较大，AC 绳恰好拉直时，F1＝0，小球在拉力 F2 和重力作用 下做匀速圆周运动，设此时的角速度为ω2，则有 F2cos 45°＝mg (1 分) F2sin 45°＝mω22Lsin 30° (1 分) 联立解得ω2＝3.16 rad/s (1 分) 所以角速度ω的取值范围为： 2．40 rad/s≤ω≤3.16 rad/s (1 分) (2)由 F1cos 30°＝mg，解得 F1＝mg/cos 30°＝1.155 N (1 分) 由 F2cos 45°＝mg，解得 F2＝mg/cos 45°＝1.414 N (1 分) 所选绳子的最大拉力不能小于 1.42 N (1 分) [答案]见解析 16．[导学号 94770194] [解析](1)车做的是平抛运动，根据平抛运动的规律可得 竖直方向上 h＝1 2gt2 (2 分) 水平方向上 s＝vt (2 分) 则 s＝v 2h g ＝1.2 m． (1 分) (2)摩托车落至 A 点时，其竖直方向的分速度 vy＝gt＝4 m/s (1 分) 到达 A 点时速度 vA＝ v2＋v2y ＝5 m/s (1 分) 设摩托车落地时速度方向与水平方向的夹角为α，则 tan α＝vy v ＝4 3 即α＝53° 所以θ＝2α＝106°. (1 分) (3)对摩托车受力分析可知，摩托车受到的指向圆心方向的合力作为圆周运动的向心力， 所以 NA－mgcos α＝mv2A R (3 分) 解得 NA＝5 580 N 由牛顿第三定律可知，人和车在 A 点时对轨道的压力大小为 5 580 N． (1 分) [答案]见解析