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模塊綜合試卷 (時間：90分鐘　滿分：100分) 一、單項選擇題(本題共13小題，每小題3分，共39分) 1．(2018浙江省9＋1高中聯(lián)盟第二學(xué)期期中考試)在物理學(xué)發(fā)展史上伽利略、開普勒等許多科學(xué)家為物理學(xué)的發(fā)展做出了巨大貢獻．以下選項中不符合他們觀點的是(　　) A．伽利略認為：在忽略空氣阻力的情況下，羽毛和鐵塊下落速度一樣快 B．伽利略認為：物體沿光滑斜面下滑后上升到另一光滑斜面，最終將回到原來的高度 C．開普勒認為：火星與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相同 D．開普勒認為：繞太陽公轉(zhuǎn)的所有行星軌道半長軸的長度跟它的公轉(zhuǎn)周期的比值都相等 答案　D 2.一戶外健身器材如圖1所示，當器材上輪子轉(zhuǎn)動時，輪子上A、B兩點的(　　) 圖1 A．轉(zhuǎn)速nB＞nA B．周期TB＞TA C．線速度vB＞vA D．角速度ωB＞ωA 答案　C 3．(2018浙江6月學(xué)考)如圖2所示為1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中牛頓所畫草圖．他設(shè)想在高山上水平拋出物體，若速度一次比一次大，落點就一次比一次遠．當速度足夠大時，物體就不會落回地面，成為人造地球衛(wèi)星．若不計空氣阻力，這個速度至少為(　　) 圖2 A．7.9 km/s B．8.9 km/s C．11.2 km/s D．16.7 km/s 答案　A 4．(2018浙江6月學(xué)考)如圖3所示，質(zhì)量為m的小車在與豎直方向成α角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向左運動一段距離l.在此過程中，小車受到的阻力大小恒為Ff，重力加速度為g，則(　　) 圖3 A．拉力對小車做的功為Flcos α B．支持力對小車做的功為Flsin α C．阻力對小車做的功為－Ffl D．重力對小車做的功為mgl 答案　C 解析　根據(jù)力做功的公式W＝Flcos θ，其中θ為力、位移的夾角，所以拉力做的功為W＝Flsin α，選項A錯誤；支持力、重力不做功，選項B、D錯誤，阻力做功Wf＝－Ffl，選項C正確． 5．“投壺”是我國一種傳統(tǒng)投擲游戲．如圖4所示，大人和小孩在同一豎直線上的不同高度分別以水平速度v1、v2拋出“箭矢”(可視為質(zhì)點)，都能投入地面上的“壺”內(nèi)，“箭矢”在空中的運動時間分別為t1、t2.忽略空氣阻力，則(　　) 圖4 A．t1＜t2 B．t1＝t2 C．v1＜v2 D．v1＞v2 答案　C 解析　根據(jù)平拋運動規(guī)律知下落時間t＝，由于h1＞h2，故t1＞t2，所以A、B錯誤；根據(jù)v＝，得v1＜v2，C正確，D錯誤． 6.(2017浙江省名校新高考研究聯(lián)盟第二次聯(lián)考)如圖5所示，在水平桌面上擺一條彎曲的軌道，它是由幾段稍短的弧形光滑軌道組合而成的．通過壓縮彈簧使鋼球從軌道的C端進入，在軌道的約束下做曲線運動．則下列說法中正確的是(　　) 圖5 A．小球運動過程中，受到重力、彈力和向心力作用 B．小球在運動過程中做速度不變的運動 C．彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能和重力勢能 D．從A點飛出時，小鋼球的速度方向一定沿著A點的切線方向 答案　D 7.(2018寧波市高三上學(xué)期期末“十校聯(lián)考”)如圖6是位于某游樂園的摩天輪，高度為108 m，直徑是98 m．一質(zhì)量為50 kg的游客乘坐該摩天輪做勻速圓周運動旋轉(zhuǎn)一圈需25 min.如果以地面為零勢能面，則他到達最高點時的(g＝10 m/s2，不計空氣阻力)(　　) 圖6 A．重力勢能為5.4104 J，角速度為0.2 rad/s B．重力勢能為4.9104 J，角速度為0.2 rad/s C．重力勢能為5.4104 J，角速度為4.210－3 rad/s D．重力勢能為4.9104 J，角速度為4.210－3 rad/s 答案　C 解析　Ep＝mgh＝5.4104 J T＝25 min＝1 500 s ω＝≈4.210－3 rad/s，C正確． 8．(2018浙江省名校協(xié)作體第二學(xué)期考試)游樂園中的豎直摩天輪在勻速轉(zhuǎn)動時，其每個載客輪艙都能始終保持豎直直立狀(如圖7所示)，一質(zhì)量為m的旅行包放置在該摩天輪輪艙水平底板上．已知旅行包在最高點對底板的壓力為0.8mg，下列說法正確的是(　　) 圖7 A．摩天輪轉(zhuǎn)動過程中，旅行包所受合力不變 B．旅行包隨摩天輪的運動過程中始終受到輪艙水平底板的摩擦力作用 C．旅行包隨摩天輪運動到圓心等高處時受到的摩擦力為0.2mg D．旅行包隨摩天輪運動的過程中機械能守恒 答案　C 解析　摩天輪勻速轉(zhuǎn)動，旅行包所受合外力大小不變，方向變化，A錯誤；在最高點向心力由重力和底板的支持力提供，F(xiàn)n＝mg－FN＝mg－0.8mg＝0.2mg 在圓心等高處，向心力由摩擦力提供Ff＝Fn＝0.2mg，C正確． 旅行包在最高點和最低點不受摩擦力作用，B項錯誤；由于動能不變，重力勢能變化，故旅行包隨摩天輪運動過程中機械能不守恒，D項錯誤． 9．(2018溫州市六校協(xié)作體高三上學(xué)期期末聯(lián)考)有一種特殊的手機，在電池能量將要耗盡時，為了應(yīng)急需要，可以通過搖晃手機來維持通話．假設(shè)每搖晃一次相當于將150 g的重物舉高45 cm，每秒搖兩次，則(　　) A．搖晃手機的平均功率約為1.4 W B．每搖晃一次手機做的功約為1.4 J C．搖晃過程中手機的機械能直接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 D．搖晃過程中手機的電能直接轉(zhuǎn)化為機械能 答案　A 解析　搖晃一次手機所做的功W＝mgh＝0.15100.45 J＝0.675 J，B錯．P＝＝ W＝1.35 W≈1.4 W，A對．搖晃過程中手機的機械能直接轉(zhuǎn)化為電能，C、D錯． 10．(2015浙江10月選考科目考試)快艇在運動中受到的阻力與速度平方成正比(即Ff＝kv2)．若油箱中有20 L燃油，當快艇以10 m/s勻速行駛時，還能行駛40 km，假設(shè)快艇發(fā)動機的效率保持不變，則快艇以20 m/s勻速行駛時，還能行駛(　　) A．80 km B．40 km C．10 km D．5 km 答案　C 解析　20 L燃油可用于克服阻力做功一定，即Ffs＝kv2s一定，s與v2成反比，當速度增加為原來的2倍時，路程應(yīng)為原來的，C對． 11．(2018余姚市高一第二學(xué)期期中考試)2017年4月，我國成功發(fā)射的“天舟一號”貨運飛船與“天宮二號”空間實驗室完成了首次交會對接，對接形成的組合體仍沿“天宮二號”原來的軌道(可視為圓軌道)運動，與“天宮二號”單獨運行相比，組合體運行的(　　) A．周期變大 B．角速度變大 C．動能變大 D．向心加速度變大 答案　C 解析　由于對接后組合體的軌道半徑與“天宮二號”相同，故v、ω、T、a大小不變，由Ek＝mv2知，由于質(zhì)量變大，故動能變大． 12.(2018浙江省9＋1高中聯(lián)盟第二學(xué)期期中考試)“跳一跳”小游戲需要操作者控制棋子離開平臺時的速度，使其能跳到旁邊平臺上．如圖8所示的拋物線為棋子在某次跳躍過程中的運動軌跡，其最高點離平臺的高度為h，水平速度為v；若質(zhì)量為m的棋子在運動過程中可視為質(zhì)點，只受重力作用，重力加速度為g，則(　　) 圖8 A．棋子從最高點落到平臺上所需時間t＝ B．若棋子在最高點的速度v變大，則其落到平臺上的時間變長 C．棋子從最高點落到平臺的過程中，重力勢能增加mgh D．棋子落到平臺上時的速度大小為 答案　A 解析　由h＝gt2得：t＝，A項正確；下落時間與初速度v無關(guān)，B項錯誤；下落過程中，重力勢能減少mgh，C項錯誤 ；由機械能守恒定律：mv′2＝mv2＋mgh得：v′＝，D項錯誤． 13．(2018浙江省名校新高考研究聯(lián)盟第二次聯(lián)考)應(yīng)用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入．例如你用手掌平托一蘋果，保持這樣的姿勢在豎直平面內(nèi)以速率v按順時針方向做半徑為R的勻速圓周運動，如圖9所示．假設(shè)t＝0時刻蘋果在最低點a且重力勢能為零，關(guān)于蘋果從最低點a運動到最高點c的過程，下列說法正確的是(　　) 圖9 A．蘋果在最高點c受到的手的支持力為mg＋m B．蘋果的重力勢能隨時間的變化關(guān)系為Ep＝mgR C．蘋果在運動過程中機械能守恒 D．蘋果在運動過程中的加速度越來越小 答案　B 解析　在最高點，蘋果受到手的支持力，方向向上，受到重力，方向向下，故根據(jù)牛頓第二定律可得mg－FN＝m，解得FN＝mg－m，A錯誤；t時刻蘋果相對于a點的高度h＝R(1－cos ωt)＝R[1－cos ]，所以重力勢能隨時間的變化關(guān)系式為Ep＝mgR，B正確；手的支持力對蘋果做功，蘋果的機械能不守恒，C錯誤；蘋果做勻速圓周運動，加速度大小恒定不變，方向時刻指向圓心，D錯誤． 二、不定項選擇題(本題共3小題，每小題3分，共9分) 14.如圖10所示，一質(zhì)量為m的小球固定于輕質(zhì)彈簧的一端，彈簧的另一端固定于O點處．將小球拉至A處，彈簧恰好無形變，由靜止釋放小球，它運動到O點正下方B點速度為v，AB間的豎直高度差為h，忽略空氣阻力，則(　　) 圖10 A．由A到B重力對小球做的功等于mgh B．由A到B小球的重力勢能減少mv2 C．由A到B小球克服彈力做功為mgh D．小球到達位置B時彈簧的彈性勢能為mgh－ 答案　AD 解析　重力做功只和高度差有關(guān)，故由A到B重力做的功等于mgh，選項A正確；由A到B重力勢能減少mgh，選項B錯誤；由A到B小球克服彈力做功為W＝mgh－mv2，又小球在A處時，彈簧無形變，故小球在B處時彈簧的彈性勢能為mgh－mv2，選項C錯誤，D正確． 【考點】各種功能關(guān)系及應(yīng)用 【題點】各種功能關(guān)系及應(yīng)用 15．(2018浙江省百校開學(xué)摸底聯(lián)考)2017年6月19日，長征三號乙遙二十八火箭發(fā)射中星9A衛(wèi)星過程中出現(xiàn)變故，由于運載火箭的異常，致使衛(wèi)星沒有按照原計劃進入預(yù)定軌道．經(jīng)過航天測控人員的配合和努力，通過多次軌跡調(diào)整，7月5日衛(wèi)星成功變軌進入預(yù)定軌道．衛(wèi)星變軌原理圖如圖11所示，衛(wèi)星從橢圓軌道Ⅰ遠地點Q改變速度進入預(yù)定軌道Ⅱ，P點為橢圓軌道近地點，下列說法正確的是(　　) 圖11 A．衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ運行時，在P點的速度等于在Q點的速度 B．衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ的Q點的速度小于在預(yù)定軌道Ⅱ的Q點的速度 C．衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ的Q點的加速度大于在預(yù)定軌道Ⅱ的Q點的加速度 D．衛(wèi)星耗盡燃料后，在微小阻力的作用下，機械能減小，軌道半徑變小，動能變大 答案　BD 16．如圖12甲所示，質(zhì)量不計的彈簧豎直固定在水平面上，t＝0時刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球接觸彈簧并將彈簧壓縮至最低點(形變在彈性限度內(nèi))，然后又被彈起離開彈簧，上升到一定高度后又下落，如此反復(fù)．通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測出該過程中彈簧彈力F隨時間t變化的圖象如圖乙所示，則(　　) 圖12 A．運動過程中小球的機械能守恒 B．t2時刻小球的速度為零 C．t1～t2這段時間內(nèi)，小球的動能在逐漸減小 D．t2～t3這段時間內(nèi)，小球的動能與重力勢能之和在增加 答案　BD 解析　運動過程中彈簧的彈力對小球做功，所以小球的機械能不守恒，A錯誤．t2時刻，彈簧彈力最大，說明彈簧的壓縮量最大，小球的速度為零，B正確．t1～t2這段時間內(nèi)，小球接觸彈簧并把彈簧壓縮到最短，小球的速度先增大到最大，然后減小到零，所以小球的動能先增大后減小，C錯誤．t2～t3這段時間內(nèi)，彈簧彈力從最大值開始逐漸減小，說明彈簧的壓縮量逐漸減小，小球開始逐漸上升，彈簧的彈力對小球做正功，所以小球的機械能增加，即其動能與重力勢能之和在增加，D正確． 【考點】系統(tǒng)機械能守恒定律的應(yīng)用 【題點】機械能守恒定律在彈簧類問題中的應(yīng)用 三、實驗題(本題共2小題，共12分) 17．(6分)(2018臺州中學(xué)高二下學(xué)期期中考試)在探究“功和速度變化的關(guān)系”的實驗中，小張同學(xué)用如圖13所示裝置，嘗試通過測得細繩拉力(近似等于懸掛重物重力)做的功和小車獲得的速度的值進行探究，則： 圖13 (1)下列說法正確的是________． A．該方案需要平衡摩擦力 B．該方案需要重物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量 C．該方案操作時細繩應(yīng)該與木板平行 D．該方案處理數(shù)據(jù)時應(yīng)選擇勻速時的速度 (2)某次實驗獲得的紙帶如圖14所示，小張同學(xué)每隔4點標一個計數(shù)點，則C點的速度為________ m/s(電火花計時器的工作頻率為50 Hz，計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)． 圖14 (3)小張同學(xué)又設(shè)計了如圖15所示裝置，嘗試通過橡皮筋彈射小球的方式來探究“功和速度變化的關(guān)系”，測得小球離地高度為h，彈射水平距離為L，重力加速度為g，則小球的拋出速度可表示為________． 圖15 答案　(1)ABC　(2)0.178(0.173～0.183均可) (3)L 18.(6分)某課外活動小組利用豎直上拋運動驗證機械能守恒定律． 圖16 (1)某同學(xué)用20分度游標卡尺測量出小球的直徑為1.020 cm.如圖16所示彈射裝置將小球豎直向上拋出，先后通過光電門A、B，計時裝置測出小球通過A、B的時間分別為2.55 ms、5.15 ms，由此可知小球通過光電門A、B時的速度分別為vA、vB，其中vA＝________m/s. (2)用刻度尺測出光電門A、B間的距離h，已知當?shù)氐闹亓铀俣葹間，只需比較________(用題目中涉及的物理量符號表示)是否相等，就可以驗證機械能是否守恒． (3)通過多次實驗發(fā)現(xiàn)，小球通過光電門A的時間越短，(2)中要驗證的兩數(shù)值差越大，試分析實驗中產(chǎn)生誤差的主要原因是_____________________________________________________． 答案　(1)4(4.0或4.00也對)　(2)gh和－　(3)小球上升過程中受到空氣阻力的作用，速度越大，所受阻力越大 解析　 (1)小球通過光電門可近似認為做勻速直線運動，所以vA＝＝ m/s＝4 m/s； (2)在驗證機械能守恒定律時，要看動能的減少量是否等于重力勢能的增加量，即gh與－是否相等； (3)小球通過A的時間越短，意味著小球的速度越大，而速度越大受到的空氣阻力就越大，損失的能量就越多，動能的減少量和重力勢能的增加量差值就越大． 四、計算題(本題共3小題，共40分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位) 19．(12分)我國將于2022年舉辦冬奧會，跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項目之一．如圖17所示，質(zhì)量m＝60 kg(包括雪具在內(nèi))的運動員從長直助滑道AB的A處由靜止開始以加速度a＝3.6 m/s2勻加速滑下，到達助滑道末端B時速度vB＝24 m/s，A與B的豎直高度差H＝48 m，為了改變運動員的運動方向，在助滑道與起跳臺之間用一段彎曲滑道平滑銜接，其中最低點C處附近是一段以O(shè)為圓心的圓?。滥┒薆與滑道最低點C的高度差h＝5 m，運動員在B、C間運動時阻力做功W＝－1 530 J，取g＝10 m/s2. 圖17 (1)求運動員在AB段下滑時受到的阻力Ff的大??； (2)若運動員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍，則C點所在圓弧的半徑R至少應(yīng)為多大． 答案　(1)144 N　(2)12.5 m 解析　(1)運動員在AB上做初速度為零的勻加速直線運動，設(shè)AB的長度為x，則有vB2＝2ax① 由牛頓第二定律有mg－Ff＝ma② 聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得Ff＝144 N③ (2)設(shè)運動員到達C點時的速度為vC，在由B到達C的過程中，由動能定理得 mgh＋W＝mvC2－mvB2④ 設(shè)運動員在C點所受的支持力為FN，由牛頓第二定律有 FN－mg＝m⑤ 由題意知FN＝6mg⑥ 聯(lián)立④⑤⑥式，代入數(shù)據(jù)解得R＝12.5 m. 20．(14分)(2018浙江省名校協(xié)作體高三上學(xué)期考試)如圖18所示，質(zhì)量m＝1 kg的小物塊靜止放在粗糙水平面上，它與水平面表面的動摩擦因數(shù)μ＝0.4，且與水平面邊緣O點的距離s＝8 m．在臺階右側(cè)固定了一個圓弧擋板，半徑R＝3 m，左端為O點，圓心與桌面同高．今以O(shè)點為原點建立平面直角坐標系．現(xiàn)用F＝8 N的水平恒力拉動小物塊，一段時間后撤去拉力，小物塊最終水平拋出并擊中擋板．(g取10 m/s2，不計空氣阻力) 圖18 (1)若小物塊恰能擊中圓弧最低點，求其離開O點時的動能大??； (2)在第(1)中拉力F作用的時間； (3)若小物塊在空中運動的時間為0.6 s，則拉力F作用的距離． 答案　(1)7.5 J　(2) s　(3) m 解析　(1)小物塊離開O點后做平拋運動， 故：R＝v0t R＝gt2 EkO＝mv 代入數(shù)值解得EkO＝7.5 J (2)開始運動到小物塊到達O點的過程，由動能定理得：Fx－μmgs＝mv02 所以x＝ m 由牛頓第二定律得F－μmg＝ma，a＝4 m/s2 at02＝x，t0＝ s (3)小物塊離開O點后做平拋運動，由下落時間可知下落距離y＝gt2，y＝1.8 m， ①若小物塊落到半圓的左半邊，則平拋運動水平位移 x1＝R－＝0.6 m v1＝＝1 m/s FL1－μmgs＝mv12 所以L1＝ m ②若小物塊落到半圓的右半邊，同理可得v2＝9 m/s L2＝ m＞8 m(舍去) 21．(14分)(2018浙江省高三“五校聯(lián)考”第一次考試)如圖19甲所示，傾角為θ＝37的傳送帶以恒定速率逆時針運行，現(xiàn)將一質(zhì)量m＝2 kg的小物體輕輕放在傳送帶的A端，物體相對地面的速度隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示，2 s末物體到達B端，取沿傳送帶向下為正方向，g＝10 m/s2，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8，求： 圖19 (1)小物體在傳送帶A、B兩端間運動的平均速度v的大?。? (2)物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ； (3)2 s內(nèi)物體機械能的減少量ΔE及因與傳送帶摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能Q. 答案　(1)8 m/s　(2)0.5　(3)48 J　48 J 解析　(1)由v－t圖象與t軸所圍面積表示位移可知，xAB＝16 m，則v＝＝8 m/s. (2)由v－t圖象可知傳送帶運行速度為v1＝10 m/s， 物體從A到B先做加速度為a1＝ m/s2＝10 m/s2的勻加速運動， 經(jīng)過時間t1＝1 s后再做加速度為a2＝ m/s2＝2 m/s2的勻加速運動， 再經(jīng)過時間t2＝1 s，物體以大小為v2＝12 m/s的速度到達傳送帶B端． 由物體在傳送帶上的受力情況知 a1＝或a2＝ 解得μ＝0.5. (3)小物體到達傳送帶B端時的速度大小v2＝12 m/s 物體的動能增加了ΔEk＝mv22＝2122 J＝144 J 物體的重力勢能減少了ΔEp＝mgxABsin θ＝210160.6 J＝192 J 所以物體機械能的減少量ΔE＝48 J 由功能關(guān)系可知 Q＝μmgcos θ(v1t1－t1)＋μmgcos θ 代入數(shù)值得Q＝48 J.