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人教版高二物理下期末检测卷2（学生版）（必修二+必修三第九章）
一、选择题(共10题；共30分)
1．（3分）利用风洞实验室可以模拟运动员比赛时所受风阻情况，帮助运动员提高成绩。“胜哥”为了更直观的研究风洞里的流场环境，借助烟尘辅助观察，如图甲所示。“胜哥”在某次实验中获得烟尘颗粒做曲线运动的轨迹，如图乙所示，则由该轨迹可推断出（　　）
A．烟尘颗粒的速度可能不变
B．烟尘颗粒所受合力与速度方向相同
C．烟尘颗粒不可能做匀变速曲线运动
D．P、Q两点处的速度方向可能垂直
【答案】C
【知识点】曲线运动的条件
【解析】【解答】A．由于烟尘颗粒做曲线运动，所以速度方向时刻发生变化，速度一定发生变化，故A错误；
B．烟尘颗粒做曲线运动，根据曲线运动的条件可以得出所受合力与速度方向一定不在同一直线上，故B错误；
C．做曲线运动的物体，所受合力总是指向轨迹的凹测，根据轨迹的弯曲方向可以得出烟尘颗粒在P、Q两点处的合力方向一定不同，烟尘颗粒不可能做匀变速曲线运动，故C正确；
D．曲线运动在某点的速度方向是沿轨迹在该点的切线方向，根据轨迹上某点的切线方向可以得出P、Q两点处的速度方向不可能垂直，故D错误。
故选C。
【分析】利用轨迹的切线方向可以判别速度的方向；利用轨迹的弯曲方向可以判别合力的方向，进而判别颗粒不可能做匀变速曲线运动；利用颗粒做曲线运动则速度方向不断改变。
2．（3分）“胜哥”用如图所示的向心力演示器探究F与ω的关系。在两小球质量和转动半径相等时，标尺上的等分格显示得出两个小球A、B所受向心力的比值为1∶4，结合圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速塔轮相对应的半径之比为（　　）
A．1∶2 B．2∶1 C．1∶4 D．4∶1
【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心力
【解析】【解答】根据F＝mω2r可知，两小球的向心力之比为1∶4，结合题意半径和质量相等，则转动的角速度之比为1∶2，因为靠皮带传动，变速塔轮的线速度大小相等，根据v＝ωr可知，与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为2∶1。
故答案为：B。
【分析】利用向心力公式结合已知条件求出两小球的角速度之比，再根据皮带传动线速度相等的特点，通过线速度与角速度的关系求出变速塔轮的半径之比。
3．（3分）考虑到地球自转的影响，下列示意图中可以表示地球表面P点处重力加速度g方向的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】万有引力定律
【解析】【解答】P点处万有引力指向地心，充当合力，是平行四边形对角线，随地球自转的向心力指向地轴，根据
可得，故重力加速度g的方向在PO连线的左下方。
故答案为：D。
【分析】明确万有引力、向心力、重力的矢量关系，通过矢量减法确定重力加速度的方向。
4．（3分）如图所示，“胜哥”将玻璃管倒置，蜡块会沿玻璃管先加速一小段位移，之后以的恒定速度上升。在蜡块恒定速度上升时，将静止的玻璃管以加速度水平向右推动。在向右水平推动玻璃管的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．蜡块做曲线运动，0.2s末的合速度大小为0.7m/s
B．蜡块做曲线运动，0.2s末的合速度大小为0.5m/s
C．蜡块做直线运动，0.2s末的合速度大小为0.5m/s
D．蜡块做直线运动，0.2s末的合速度大小为0.7m/s
【答案】B
【知识点】曲线运动的条件；运动的合成与分解
【解析】【解答】蜡块有向右的加速度，与初速度不共线，做曲线运动，蜡块以的恒定速度上升，水平方向做匀加速直线运动，根据速度的合成可以得出0.2s末的合速度大小为
故选B。
【分析】利用初速度和加速度方向不共线可以判别蜡块做曲线运动；利用速度的合成可以求出合速度的大小。
5．（3分）小物通过视频号“胜哥课程”观看了《滑雪》 Ai视频。如图所示为跳台滑雪雪道示意图，段为助滑道和起跳区，段为倾角的着陆坡。“胜哥”从助滑道开始下滑，到达起跳点时，借助设备和技巧，以与水平方向成的方向起跳，起跳时的速率为，轨迹如图所示，运动过程中距着陆坡面最远的点为。不计一切阻力，重力加速度，，。运动员从到的时间为（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】斜抛运动
【解析】【解答】运动员起跳后，做斜上抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动，当速度方向与平行时，距离坡面最远，从到的时间为t，规定向下为正方向，则有
解得，故D正确，ABC错误；
故选D。
【分析】本题主要是考查了斜抛运动的规律，知道斜抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动。 运动员起跳后，做斜上抛运动，当速度方向坡面平行时，距离坡面最远，根据运动的合成与分解结合竖直上抛运动公式求解。
6．（3分）地球绕太阳的公转轨道是一个接近正圆的椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。近似图如下图，、是地球公转轨道的两个焦点，甲和乙位置为短轴和轨道的交点。由于地球公转速度大小不是恒定的，地球由甲位置经夏至到乙位置的时间长于全年的一半。下列说法正确的是（　　）
A．太阳的位置在焦点处
B．甲位置时地球的公转速度为全年最大
C．夏至时地球的公转速度比冬至时小
D．地球和太阳的连线相同时间内在夏至附近扫过的面积更大
【答案】C
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】ABC．地球由甲位置经夏至到乙位置的时间长于全年的一半，由于这个区间线速度比较小，所以太阳的位置远离地球，故太阳的位置在焦点处，根据开普勒第二定律，地球在冬至日时地球的公转速度为全年最大，在夏至日时地球的公转速度为全年最小，故AB错误，C正确；
D．地球做椭圆运动，根据开普勒第二定律可知地球与太阳的连线在单位时间内扫过的面积都相等，故D错误；
故选C。
【分析】根据运动的时间可以判别太阳所处交点的位置，进而判别线速度最大和最小的位置；利用开普勒第二定律可知地球与太阳的连线在单位时间内扫过的面积都相等。
7．（3分）一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c（c为光速）的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是（　　）
A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
【答案】B
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】根据狭义相对论可知，沿相对运动方向的长度缩短，所以地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m，飞船上的人测量飞船的长度等于30m，所以A不符合题意；B符合题意；根据光速不变原理，飞船上和地球上测量光的速度都等于c，C、D不符合题意．
故答案为：B
【分析】利用相对论知识可以判别惯性参考性观察时长度不变，地面观察时长度会变小，而利用光速不变原理速度大小保持不变。
8．（3分）如图所示，“套圈”活动中，“胜哥”将相同套环分两次从同一位置水平抛出，分别套中Ⅰ、Ⅱ号物品．若套环可近似视为质点，不计空气阻力，则(　　)
A．套中Ⅰ号物品，套环被抛出的速度较大
B．套中Ⅰ号物品，重力对套环做功较小
C．套中Ⅱ号物品，套环飞行时间较长
D．套中Ⅱ号物品，套环动能变化量较小
【答案】D
【知识点】平抛运动；动能定理的综合应用；动能和势能的相互转化
【解析】【解答】 平抛运动的性质：平抛运动可以看成水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动。
A．根据平抛运动规律，水平方向和竖直方向的位移公式为
，
可得
套中Ⅰ号物品时x位移较小，h下落高度较大，可知套环被抛出的速度v0一定较小，A错误；
B．根据重力做功表达式W=mgh可知，套中Ⅰ号物品时h下落高度较大，重力对套环做功较大，B错误；
C．根据平抛运动规律，竖直方向的位移公式可得
套中Ⅱ号物品，h下落高度较小，套环飞行时间较短，C错误；
D．套中物品过程中由动能定理得
套中Ⅱ号物品，h下落高度较小，重力做功较小，可知套环动能变化量较小，D正确。
故答案为：D。
【分析】平抛运动，竖直方向做自由落体运动，水平方向匀速运动，根据位移计算公式分析，结合动能定理表达式即可判断。
9．（3分）“胜哥”采用如图装置做静电感应的实验：在绝缘支架上的金属导体M和金属导体N按图中方向接触放置，原先M、N都不带电，先让开关S1、S2均断开，现在将一个带正电小球P放置在M左侧，则下列说法正确的是（　　）
A．若开关S1、S2均断开，导体M左端带正电，导体N右端带负电
B．若开关S1、S2均闭合，则导体M和导体N均不带电
C．若只闭合开关S1，接着将MN分开，再移走带电小球，则导体N不带电
D．若只闭合开关S2，接着移走带电小球，最后将MN分开，则导体M带负电
【答案】C
【知识点】电荷及三种起电方式；电荷守恒定律；点电荷
【解析】【解答】 A . 开关断开时M左端感应负电，N右端感应正电（近端异种电荷），故A错误；
B . 开关均闭合时MN为等势体，但接地会导走感应电荷，、均闭合时，导体M端（近端）会感应异种电荷，带负电；N端通过接地线使金属导体右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和，所以金属导体左端带负电，右端不再带有电荷，故B错误；
C . 由于静电感应的作用，金属导体右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和，接着将MN分开，再移走带电小球，金属导体M带负电，N因接地不再带有电荷，故C正确。
D . 当闭合开关，由于静电感应的作用，金属导体N右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和，所以导体N右端不再带有电荷，接着移走带电小球，M端的负电荷被中和不带电，最后将MN分开，则M和N均不带电，故D错误；
故选C；
【分析】（1）解题需分步分析静电感应与接地的影响；关键点是明确电荷分布与开关状态的动态关系；隐含条件是接地会导致电荷中和；
（2）易错点包括：混淆感应电荷的极性；忽视接地对电荷分布的改变；误判开关操作的时序影响；未理解静电平衡的瞬态过程。
10．（3分）在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点。其中a、b两点的电势相等，电场强度大小相等、方向也相同的是（　　）
A．甲图：与点电荷等距的a、b两点
B．乙图：两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
C．丙图：点电荷与带电平板形成的电场中平板上表面的a、b两点
D．丁图：匀强电场中的a、b两点
【答案】B
【知识点】电场强度和电场线
【解析】【解答】A、甲图为正的点电荷的电场，图中 、 两点在同一个圆上，所以 、b两点的电势相同，电场强度的大小也相同，但是场强的方向不同，A不符合题意；
B、乙图为等量的异种电荷的电场，在连线的中垂线上的所有的点的电势都为零，并且场强的方向均为水平的指向负电荷，所以此时 、 两点的电势相等，电场强度大小相等、方向也相同，B符合题意；
C、丙图中 、 处于金属平板上，处在电场中的金属平板处于静电平衡状态，金属板的表面为等势面，所以 、 两点的电势相等；由于 、 两点的电场线疏密不同，所以 、 两点电场强度大小不相等，但电场线与等势面垂直，所以 、 两点的电场强度的方向相同，C不符合题意；
D、丁图是匀强电场， 、 点的场强的大小和方向都相同，但是根据沿电场线的方向电势降低可知， 点的电势要比 点的电势高，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】电场强度是矢量，包括大小和方向两个因素；利用电场线的疏密结合场强的切线方向相同可以判别场强相同。
二、多项选择题(共3题；共12分)
11．（4分）如图所示，汽车雨刮器在转动时，杆上A、B两点绕O点转动的角速度大小为、，线速度大小为、，则下列关系式正确的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】B,D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速
【解析】【解答】AB．杆上A、B两点绕O点转动即两点是同轴转动，故角速度相等，即，故A错误，B正确；
CD．根据可知半径越大，则线速度越大，所以，故C错误，D正确。
故答案为：BD。
【分析】A、B两点绕同一转轴O转动，属于同轴转动，角速度相等；再根据线速度与角速度的关系v=ωr，结合两点到转轴的距离判断线速度大小。
12．（4分）如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水桶内壁上，有一件湿衣服随圆桶一起转动而未滑动，则下列说法正确的是（　　）
A．衣服随圆桶做圆周运动时受到重力和向心力的作用
B．圆桶转速增大，衣服对桶壁的压力也增大
C．圆桶转速越大，衣服上的脱水效果越好
D．圆桶转速增大以后，衣服所受摩擦力也增大
【答案】B,C
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】A．当衣服做圆周运动时，根据受力分析可以得出衣服受到重力、筒壁的弹力和筒壁的摩擦力作用，根据向心力的方向可以得出筒壁的弹力是向心力，A错误；
B．根据弹力提供向心力有
根据表达式可知圆桶转速增大，衣服对桶壁的压力也增大，B正确；
C．根据牛顿第二定律得
解得
由于圆桶转速越大，所需要的弹力越大，衣服上的脱水效果越好，C正确；
D．圆桶转速增大以后，根据竖直方向的平衡方程可知衣服所受摩擦力不变，始终等于衣服的重力，D错误。
故选BC。
【分析】衣服受到重力、筒壁的弹力和筒壁的摩擦力作用，根据向心力的方向可以得出筒壁的弹力是向心力；利用牛顿第二定律可以判别压力的大小及脱水效果；利用竖直方向的平衡方程可知衣服所受摩擦力不变，始终等于衣服的重力。
13．（4分）如图所示，质量均为m的A、B两物块用长为3r的细线相连后，放置在水平台面上，A、B到转轴的距离分别为2r和r，A、B均可看成质点。现使A、B在水平台面上随转台一起做匀速圆周运动，物块和水平面间的动摩擦因数为μ，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．时，细线的拉力为零
B．当，B受到的摩擦力为零
C．A，B物块相对转台静止时，细线的最大拉力为2μmg
D．当，A，B物块开始相对转台滑动
【答案】B,D
【知识点】受力分析的应用；临界类问题；牛顿第二定律
【解析】【解答】A．当细线拉力未零时，A、B的向心力都由各自静摩擦力提供，不能超过各自受水平台面的最大静摩擦力，对A和B，由牛顿第二定律
联立对比可得
A不符合题意；
B．当B受的摩擦力为零时，其圆周运动向心力来源于细线的拉力，对A和B，有
解得
B符合题意；
CD．当A、B物块刚要相对转台滑动时，对A、B分别有
联立解得，
C不符合题意，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】当细线拉力为零时，根据向心力和摩擦力的大小关系得出角速度的表达式；当B受的摩擦力为零时，根据牛顿第二定律合力提供向心力得出角速度的表达式，当A、B物块刚要相对转台滑动时对AB进行受力分析，根据牛顿第二定律得出周期和角速度的表达式。
三、非选择题(共7题；共60分)
14．（6分）“胜哥”利用如图甲所示的装置做“探究系统机械能守恒”实验，其中光电门固定在足够长的竖直杆上，物块左侧面安装有宽度为d的轻质遮光片，重力加速度为g。
实验操作步骤如下：
①按图甲所示安装好实验器材；
②在沙桶中适当增减细沙，使物块在光电门下方某处恰好处于静止状态；
③用刻度尺测量遮光片与光电门之间的竖直距离x；
④在沙桶中再加入少量质量为m的细沙，使物块由静止开始向上运动；
⑤记录遮光片经过光电门的遮光时间；
⑥改变物块到光电门的距离，保持沙桶中细沙不变，重复操作③⑤，得到多组x、的数据。
（1）（2分）物块通过光电门时的速度v=　 　。
（2）（2分）若物块质量为M，系统机械能守恒，则必须满足　 　。
（3）（2分）利用步骤⑥中的实验数据，作出图像如图乙所示，则物块的质量M=　 　。
【答案】（1）
（2）
（3）
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）根据光电门测速原理可知，物块通过光电门时的速度
故答案为：
（2）根据机械能守恒定律有
结合上述解得
故答案为：
（3）结合上述有
由图像有
解得
故答案为：
【分析】（1）速度计算：直接利用光电门测速的基本原理（平均速度近似瞬时速度）。
（2）守恒条件：分析系统的重力势能变化与动能变化，结合机械能守恒的定义推导等式。
（3）质量求解：将守恒条件变形为线性函数形式，利用图像斜率与物理量的关系求解质量。
（1）根据光电门测速原理可知，物块通过光电门时的速度
（2）根据机械能守恒定律有
结合上述解得
（3）结合上述有
由图像有
解得
15．（6分）“胜哥”用如图的实验装置探究动能定理。他在气垫导轨上的B处安装了一个光电门，滑块上固定一遮光条，将滑块用细线绕过气垫导轨左端的光滑定滑轮与力传感器（质量忽略不计）相连，力传感器下方悬挂钩码，调节导轨水平，接通气源，每次滑块都从气垫导轨上的A处由静止释放。
（1）（2分）下列实验要求中，正确的一项是____；
A．遮光条要宽一些
B．应使位置A与光电门间的距离小些
C．应使滑块的质量远大于钩码的质量
D．应调节滑轮的高度，使细线与气垫导轨平行
（2）（2分）实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码的质量m，记录对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，已知遮光条的宽度为d，处理数据时发现，可导致以上情况的一项是____；
A．滑块与导轨间存在摩擦力 B．导轨左端高于右端
C．释放滑块时遮光条位于A右侧 D．滑轮存在质量，转动时有动能
（3）（2分）“胜哥”借用上图的实验装置，探究加速度a与合外力F的关系。处理数据时，通过描点要作出线性图像，应作出的图像是 。
A．图像 B．图像 C．图像 D．图像
【答案】（1）D
（2）C
（3）D
【知识点】探究功与物体速度变化的关系
【解析】【解答】（1）A、遮光条要窄一些，可以减小实验误差。故A错误；
B、为了减小A、B间的距离的测量误差，应使A处与光电门间的距离适当大些。故B错误；
C、由实验装置图可知，绳子拉力可以用力传感器测得，不需要用钩码的重力代替，故不需要滑块的质量远大于钩码的质量。故C错误；
D、为了使滑块受到的合力等于绳子拉力，应将气垫导轨调至水平，并使细线与气垫导轨平行。故D正确。
故答案为：D。
（2）A、滑块与导轨间存在摩擦力，根据
可知
故A错误；
B、导轨左端高于右端，根据
可知
故B错误；
C、释放滑块时遮光条位于A右侧，根据
可知
故C正确；
D、滑轮存在质量，转动时有动能，有
其中Ek为滑轮的转动动能，可知
故D错误。
故答案为：C。
（3）滑块从A处静止释放到光电门的过程，根据牛顿第二定律可得
根据运动学公式可得
联立，可得
研究加速度a与合外力F的关系实验时，处理数据时应作出的图像是。
故答案为：D。
【分析】遮光条越窄，则滑块经过光电门的速度越精确。为减小A、B间的距离的测量误差，应使A处与光电门间的距离适当大。绳子拉力可以用力传感器测得时，不需要滑块的质量远大于钩码的质量。确定滑块运动过程的受力情况及各力的做功情况，再根据动能定理确定图像的函数表达式，再结合题意分析产生实验结果的原因。探究加速度a与合外力F的关系实验时，根据牛顿第二定律及运动学规律确定图像的函数表达式，继而确定图像的横纵坐标。
16．（8分）“胜哥”做“探究平抛运动的特点”实验。
（1）（2分）“胜哥”用如图甲所示的装置进行探究，用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，同时B球由静止释放。关于该实验，下列说法正确的有（　　）
A．A球和B球的质量必须相等
B．需要分别改变两球距地面的高度和击打力度，多次重复实验
C．本实验为验证A球在竖直方向上做自由落体运动
D．本实验为验证A球在水平方向上做匀速直线运动
（2）（6分）“胜哥”用如图乙所示的实验装置研究平抛运动。弯曲轨道AB固定在水平桌面上，在离轨道边缘B不远处有一可移动的竖直平面abcd，平面中心竖直线标有刻度，0刻度线与桌面边缘平齐。以边缘B正下方的O点为原点建立水平x轴。实验时，将竖直平面移动到x处，从轨道AB上的固定立柱处由静止释放体积很小的钢珠，钢珠从B点离开后击中中心竖直线某点，记录刻度值y；改变x，重复实验。（重力加速度g取）
①根据实验数据作出的图像，该图像应是　 　，若由图像得到斜率为k，则小钢珠平抛的初速度　 　。（用题中给出的物理量的符号表示）
②若某次将钢珠从固定立柱处由静止释放，钢珠击中中心竖直线的刻度为y；将竖直平面向远离B方向平移20.00cm，再次将钢珠从固定立柱处由静止释放，钢珠击中中心竖直线的刻度为；将竖直平面再向远离B方向平移20.00cm，让钢珠从固定立柱处由静止释放，钢珠击中中心竖直线的刻度为。则小钢珠平抛的初速度　 　m/s（保留两位有效数字）。
【答案】（1）B；C
（2）过原点的一条倾斜直线；；2.0
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】理解实验原理，知道平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动是解题的前提；根据实验注意事项、实验现象，应用运动学公式即可解题。
（1）A．实验中不需要两球质量相等，故A错误；
B．实验过程中需要分别改变两球距地面的高度和击打力度，多次重复实验，故B正确；
CD．本实验A球做平抛运动，B球做自由落体运动，两球同时落地，从而验证A球在竖直方向上做自由落体运动，故C正确，D错误。
故选BC。
（2）由于钢珠做平抛运动，则
，
联立可得
由此可知，y-x2图像应是一条过原点的倾斜直线；
若由图像得到斜率为k，则
所以小钢珠平抛的初速度为
根据题意可得
联立解得，
【分析】（1）根据实验原理与实验注意事项分析答题，
（2） ① 根据平抛运动竖直方向和水平方向的运动规律解答；
② 根据匀变速直线运动的规律解答。
（1）A．实验中不需要两球质量相等，故A错误；
B．实验过程中需要分别改变两球距地面的高度和击打力度，多次重复实验，故B正确；
CD．本实验A球做平抛运动，B球做自由落体运动，两球同时落地，从而验证A球在竖直方向上做自由落体运动，故C正确，D错误。
故选BC。
（2）[1]由于钢珠做平抛运动，则
联立可得
由此可知，y-x2图像应是一条过原点的倾斜直线；
[2]若由图像得到斜率为k，则
所以小钢珠平抛的初速度为
[3]根据题意可得
联立解得
，
17．（10分）如图所示，左端固定在墙上的轻弹簧可以锁定在不同的压缩状态，小滑块静止于光滑水平面上并紧靠弹簧右端，水平面的右端与倾角θ=37°的传送带平滑连接。已知小滑块滑上传送带前已经做匀速直线运动，传送带两转轴中心间的距离为L=5.0m，滑块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5，重力加速度大小为g=10m/s2，弹簧始终处于弹性限度内，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
（1）（5分）若弹簧锁定时储存的弹性势能为Ep1=50J，当传送带不转动时，弹簧解除锁定后滑块恰能滑至传送带顶端，求滑块的质量m；
（2）（5分）若滑块的质量为（1）中所求，且传送带以恒定速率v1=9m/s顺时针转动，弹簧锁定时储存的弹性势能为Ep2=18J，求弹簧解除锁定后电动机因传送滑块多做的功。
【答案】（1）根据题意，由能量守恒定律有mgLsinθ+μmgLcosθ=Ep1
代入数据解得m=1kg
（2）若弹簧的弹性势能为Ep2=18J
设滑块滑上传送带前的速度为v3，根据能量守恒定律有
解得v3=6m/s＜v1
因为μ＜tanθ，所以滑块在传送带上减速运动，根据牛顿第二定律有mgsinθ-μmgcosθ=ma1
解得a1=2m/s2
设滑块在传送带上运动时间为t1，由运动学公式有
解得t1=1s，t1=5s（舍去）
滑块到达传送带顶端时的速度v4=v3-a1t1
代入数值得v4=4m/s
则滑块与传送带的相对位移为Δx=v1t1-L=9×1m-5m=4m
根据能量守恒
代入数值得W=36J
【知识点】功能关系；能量守恒定律；牛顿运动定律的应用—传送带模型
【解析】【分析】（1）当传送带不转动时，利用能量守恒定律可以求出滑块质量的大小；
（2）当传送带顺时针转动时，利用能量守恒定律可以求出滑块滑上传送带的速度，结合牛顿第二定律可以求出滑块在传送带上减速的加速度大小，结合位移公式可以求出滑块到达顶端的时间，结合速度公式可以求出到达顶端的速度大小，结合位移公式可以求出相对位移的大小，再利用能量守恒定律可以求出传送带传送物块时电动机多做的功。
（1）根据题意，由能量守恒定律有mgLsinθ+μmgLcosθ=Ep1
代入数据解得m=1kg
（2）若弹簧的弹性势能为Ep2=18J
设滑块滑上传送带前的速度为v3，根据能量守恒定律有
解得v3=6m/s＜v1
因为μ＜tanθ，所以滑块在传送带上减速运动，根据牛顿第二定律有mgsinθ-μmgcosθ=ma1
解得a1=2m/s2
设滑块在传送带上运动时间为t1，由运动学公式有
解得t1=1s，t1=5s（舍去）
滑块到达传送带顶端时的速度v4=v3-a1t1
代入数值得v4=4m/s
则滑块与传送带的相对位移为Δx=v1t1-L=9×1m-5m=4m
根据能量守恒
代入数值得W=36J
18．（10分）船在400m宽的河中横渡，河水流速是2m/s，船在静水中的航速是4m/s，试求：
（1）要使船到达对岸的时间最短，船头应指向何处？最短时间是多少？航程是多少？
（2）要使船航程最短，船头应指向何处？最短航程为多少？渡河时间又是多少？
【答案】解：（1）要使船到达对岸的时间最短，船速在垂直河岸方向的分量应最大，即船头应垂直指向对岸，船过河的最短时间为
船沿河岸方向运动的距离为
船的航程为
（2）因为船速大于水速，要使船航程最短，则船速在沿河岸方向的分量应与水速相等，设船头与上游河岸夹角为θ，则
解得
船的合速度垂直于河岸，则最短航程等于河宽，即
船的合速度为
渡河时间为
【知识点】小船渡河问题分析
【解析】【分析】本题系统地考查了运动的合成与分解思想在解决实际问题中的应用。解题的关键在于：
求最短时间：核心是最大化垂直分速度，让船头垂直河岸。求最短航程 ()：核心是让合速度垂直河岸，通过船速分解来抵消水流的影响。
1、最短渡河时间的分析
渡河时间 t 由垂直河岸方向的位移和速度决定，即，其中 d 是河宽，是船速在垂直河岸方向的分量。要使时间 t 最短，就需要使垂直分速度 最大。
因为（θ 为船头与河岸的夹角），所以当 θ = 90°，即船头垂直指向对岸时，取得最大值。
结论：最短时间，与水流速度无关。
2、最短航程的分析（当船速大于水速时）
航程是指船实际轨迹的长度。
当 时，船可以调整船头方向，使其合速度方向垂直指向对岸。此时，船的航程最短，等于河宽 d。为了实现这一点，船速在水流方向的分量必须与水速大小相等、方向相反，以抵消水流的影响。即。通过这个方程可以解出船头应指向上游的角度 θ。
19．（10分）如图所示，有一条长为L、质量为m的均匀金属链条，一半长度在光滑斜面上，斜面倾角为θ，另一半长度沿竖直方向下垂在空中，当链条从静止开始释放后链条滑动，以斜面最高点为重力势能的零点，求：
（1）（5分）开始时和链条刚好从右侧全部滑出斜面时重力势能各是多大？
（2）（5分）此过程中重力势能减少了多少？
【答案】（1）解：开始时，左边一半链条重力势能为
Ep1＝－ g· sin θ，
右边一半的重力势能为Ep2＝－ g· ，
左右两部分总的重力势能为
Ep＝Ep1＋Ep2＝－ mgL（1＋sin θ），
最后链条从右侧刚好全部滑出时，重力势能
Ep′＝－ mgL．
（2）解：重力势能减少了ΔEp减＝Ep－Ep′＝ mgL（3－sin θ）
【知识点】动能与重力势能
【解析】【分析】此题属于典型题型，需引起重视，物体处于参考平面下方时重力势能为负，计算重力势能的大小时高度为物体重心离地面的高度，初始时链条左右两端所具有的重力势能不同，分别计算左右两部分重心离参考平面的高度。
20．（10分）两个完全相同的质量都为m、带等量电荷的小球A、B分别用等长的绝缘细线悬挂在同一水平面上相距为的M、N两点，平衡时小球A、B的位置如图甲所示，已知小球B带负电，此时两球相距为l，细线与竖直方向夹角均为θ = 45°，若外加水平向左的匀强电场，两小球平衡时位置如图乙所示，细线刚好沿竖直方向，已知静电力常量为k，重力加速度为g，求：
（1）A球的电性及所带的电荷量Q；
（2）外加匀强电场的场强E的大小。
【答案】（1）解：已知小球B带负电，由甲图可知，A球带正电，对A球受力分析，由平衡条件可得
解得A球所带的电荷量为
（2）解：加电场后对A球受力分析，由平衡条件可得
解得
【知识点】库仑定律；电场及电场力
【解析】【分析】（1）由电荷间的相互作用判断电性，利用平衡时的力的分解求电荷量；
（2）分析加电场后A的水平方向受力，结合库仑力与电场力的平衡求场强。
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人教版高二物理下期末检测卷2（学生版）（必修二+必修三第九章）
一、选择题(共10题；共30分)
1．（3分）利用风洞实验室可以模拟运动员比赛时所受风阻情况，帮助运动员提高成绩。“胜哥”为了更直观的研究风洞里的流场环境，借助烟尘辅助观察，如图甲所示。“胜哥”在某次实验中获得烟尘颗粒做曲线运动的轨迹，如图乙所示，则由该轨迹可推断出（　　）
A．烟尘颗粒的速度可能不变
B．烟尘颗粒所受合力与速度方向相同
C．烟尘颗粒不可能做匀变速曲线运动
D．P、Q两点处的速度方向可能垂直
2．（3分）“胜哥”用如图所示的向心力演示器探究F与ω的关系。在两小球质量和转动半径相等时，标尺上的等分格显示得出两个小球A、B所受向心力的比值为1∶4，结合圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速塔轮相对应的半径之比为（　　）
A．1∶2 B．2∶1 C．1∶4 D．4∶1
3．（3分）考虑到地球自转的影响，下列示意图中可以表示地球表面P点处重力加速度g方向的是（　　）
A． B．
C． D．
4．（3分）如图所示，“胜哥”将玻璃管倒置，蜡块会沿玻璃管先加速一小段位移，之后以的恒定速度上升。在蜡块恒定速度上升时，将静止的玻璃管以加速度水平向右推动。在向右水平推动玻璃管的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．蜡块做曲线运动，0.2s末的合速度大小为0.7m/s
B．蜡块做曲线运动，0.2s末的合速度大小为0.5m/s
C．蜡块做直线运动，0.2s末的合速度大小为0.5m/s
D．蜡块做直线运动，0.2s末的合速度大小为0.7m/s
5．（3分）小物通过视频号“胜哥课程”观看了《滑雪》 Ai视频。如图所示为跳台滑雪雪道示意图，段为助滑道和起跳区，段为倾角的着陆坡。“胜哥”从助滑道开始下滑，到达起跳点时，借助设备和技巧，以与水平方向成的方向起跳，起跳时的速率为，轨迹如图所示，运动过程中距着陆坡面最远的点为。不计一切阻力，重力加速度，，。运动员从到的时间为（　　）
A． B． C． D．
6．（3分）地球绕太阳的公转轨道是一个接近正圆的椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。近似图如下图，、是地球公转轨道的两个焦点，甲和乙位置为短轴和轨道的交点。由于地球公转速度大小不是恒定的，地球由甲位置经夏至到乙位置的时间长于全年的一半。下列说法正确的是（　　）
A．太阳的位置在焦点处
B．甲位置时地球的公转速度为全年最大
C．夏至时地球的公转速度比冬至时小
D．地球和太阳的连线相同时间内在夏至附近扫过的面积更大
7．（3分）一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c（c为光速）的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是（　　）
A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
8．（3分）如图所示，“套圈”活动中，“胜哥”将相同套环分两次从同一位置水平抛出，分别套中Ⅰ、Ⅱ号物品．若套环可近似视为质点，不计空气阻力，则(　　)
A．套中Ⅰ号物品，套环被抛出的速度较大
B．套中Ⅰ号物品，重力对套环做功较小
C．套中Ⅱ号物品，套环飞行时间较长
D．套中Ⅱ号物品，套环动能变化量较小
9．（3分）“胜哥”采用如图装置做静电感应的实验：在绝缘支架上的金属导体M和金属导体N按图中方向接触放置，原先M、N都不带电，先让开关S1、S2均断开，现在将一个带正电小球P放置在M左侧，则下列说法正确的是（　　）
A．若开关S1、S2均断开，导体M左端带正电，导体N右端带负电
B．若开关S1、S2均闭合，则导体M和导体N均不带电
C．若只闭合开关S1，接着将MN分开，再移走带电小球，则导体N不带电
D．若只闭合开关S2，接着移走带电小球，最后将MN分开，则导体M带负电
10．（3分）在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点。其中a、b两点的电势相等，电场强度大小相等、方向也相同的是（　　）
A．甲图：与点电荷等距的a、b两点
B．乙图：两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
C．丙图：点电荷与带电平板形成的电场中平板上表面的a、b两点
D．丁图：匀强电场中的a、b两点
二、多项选择题(共3题；共12分)
11．（4分）如图所示，汽车雨刮器在转动时，杆上A、B两点绕O点转动的角速度大小为、，线速度大小为、，则下列关系式正确的是（　　）
A． B． C． D．
12．（4分）如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水桶内壁上，有一件湿衣服随圆桶一起转动而未滑动，则下列说法正确的是（　　）
A．衣服随圆桶做圆周运动时受到重力和向心力的作用
B．圆桶转速增大，衣服对桶壁的压力也增大
C．圆桶转速越大，衣服上的脱水效果越好
D．圆桶转速增大以后，衣服所受摩擦力也增大
13．（4分）如图所示，质量均为m的A、B两物块用长为3r的细线相连后，放置在水平台面上，A、B到转轴的距离分别为2r和r，A、B均可看成质点。现使A、B在水平台面上随转台一起做匀速圆周运动，物块和水平面间的动摩擦因数为μ，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．时，细线的拉力为零
B．当，B受到的摩擦力为零
C．A，B物块相对转台静止时，细线的最大拉力为2μmg
D．当，A，B物块开始相对转台滑动
三、非选择题(共7题；共60分)
14．（6分）“胜哥”利用如图甲所示的装置做“探究系统机械能守恒”实验，其中光电门固定在足够长的竖直杆上，物块左侧面安装有宽度为d的轻质遮光片，重力加速度为g。
实验操作步骤如下：
①按图甲所示安装好实验器材；
②在沙桶中适当增减细沙，使物块在光电门下方某处恰好处于静止状态；
③用刻度尺测量遮光片与光电门之间的竖直距离x；
④在沙桶中再加入少量质量为m的细沙，使物块由静止开始向上运动；
⑤记录遮光片经过光电门的遮光时间；
⑥改变物块到光电门的距离，保持沙桶中细沙不变，重复操作③⑤，得到多组x、的数据。
（1）（2分）物块通过光电门时的速度v=　 　。
（2）（2分）若物块质量为M，系统机械能守恒，则必须满足　 　。
（3）（2分）利用步骤⑥中的实验数据，作出图像如图乙所示，则物块的质量M=　 　。
15．（6分）“胜哥”用如图的实验装置探究动能定理。他在气垫导轨上的B处安装了一个光电门，滑块上固定一遮光条，将滑块用细线绕过气垫导轨左端的光滑定滑轮与力传感器（质量忽略不计）相连，力传感器下方悬挂钩码，调节导轨水平，接通气源，每次滑块都从气垫导轨上的A处由静止释放。
（1）（2分）下列实验要求中，正确的一项是____；
A．遮光条要宽一些
B．应使位置A与光电门间的距离小些
C．应使滑块的质量远大于钩码的质量
D．应调节滑轮的高度，使细线与气垫导轨平行
（2）（2分）实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码的质量m，记录对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，已知遮光条的宽度为d，处理数据时发现，可导致以上情况的一项是____；
A．滑块与导轨间存在摩擦力 B．导轨左端高于右端
C．释放滑块时遮光条位于A右侧 D．滑轮存在质量，转动时有动能
（3）（2分）“胜哥”借用上图的实验装置，探究加速度a与合外力F的关系。处理数据时，通过描点要作出线性图像，应作出的图像是 。
A．图像 B．图像 C．图像 D．图像
16．（8分）“胜哥”做“探究平抛运动的特点”实验。
（1）（2分）“胜哥”用如图甲所示的装置进行探究，用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，同时B球由静止释放。关于该实验，下列说法正确的有（　　）
A．A球和B球的质量必须相等
B．需要分别改变两球距地面的高度和击打力度，多次重复实验
C．本实验为验证A球在竖直方向上做自由落体运动
D．本实验为验证A球在水平方向上做匀速直线运动
（2）（6分）“胜哥”用如图乙所示的实验装置研究平抛运动。弯曲轨道AB固定在水平桌面上，在离轨道边缘B不远处有一可移动的竖直平面abcd，平面中心竖直线标有刻度，0刻度线与桌面边缘平齐。以边缘B正下方的O点为原点建立水平x轴。实验时，将竖直平面移动到x处，从轨道AB上的固定立柱处由静止释放体积很小的钢珠，钢珠从B点离开后击中中心竖直线某点，记录刻度值y；改变x，重复实验。（重力加速度g取）
①根据实验数据作出的图像，该图像应是　 　，若由图像得到斜率为k，则小钢珠平抛的初速度　 　。（用题中给出的物理量的符号表示）
②若某次将钢珠从固定立柱处由静止释放，钢珠击中中心竖直线的刻度为y；将竖直平面向远离B方向平移20.00cm，再次将钢珠从固定立柱处由静止释放，钢珠击中中心竖直线的刻度为；将竖直平面再向远离B方向平移20.00cm，让钢珠从固定立柱处由静止释放，钢珠击中中心竖直线的刻度为。则小钢珠平抛的初速度　 　m/s（保留两位有效数字）。
17．（10分）如图所示，左端固定在墙上的轻弹簧可以锁定在不同的压缩状态，小滑块静止于光滑水平面上并紧靠弹簧右端，水平面的右端与倾角θ=37°的传送带平滑连接。已知小滑块滑上传送带前已经做匀速直线运动，传送带两转轴中心间的距离为L=5.0m，滑块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5，重力加速度大小为g=10m/s2，弹簧始终处于弹性限度内，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
（1）（5分）若弹簧锁定时储存的弹性势能为Ep1=50J，当传送带不转动时，弹簧解除锁定后滑块恰能滑至传送带顶端，求滑块的质量m；
（2）（5分）若滑块的质量为（1）中所求，且传送带以恒定速率v1=9m/s顺时针转动，弹簧锁定时储存的弹性势能为Ep2=18J，求弹簧解除锁定后电动机因传送滑块多做的功。
18．（10分）船在400m宽的河中横渡，河水流速是2m/s，船在静水中的航速是4m/s，试求：
（1）要使船到达对岸的时间最短，船头应指向何处？最短时间是多少？航程是多少？
（2）要使船航程最短，船头应指向何处？最短航程为多少？渡河时间又是多少？
19．（10分）如图所示，有一条长为L、质量为m的均匀金属链条，一半长度在光滑斜面上，斜面倾角为θ，另一半长度沿竖直方向下垂在空中，当链条从静止开始释放后链条滑动，以斜面最高点为重力势能的零点，求：
（1）（5分）开始时和链条刚好从右侧全部滑出斜面时重力势能各是多大？
（2）（5分）此过程中重力势能减少了多少？
20．（10分）两个完全相同的质量都为m、带等量电荷的小球A、B分别用等长的绝缘细线悬挂在同一水平面上相距为的M、N两点，平衡时小球A、B的位置如图甲所示，已知小球B带负电，此时两球相距为l，细线与竖直方向夹角均为θ = 45°，若外加水平向左的匀强电场，两小球平衡时位置如图乙所示，细线刚好沿竖直方向，已知静电力常量为k，重力加速度为g，求：
（1）A球的电性及所带的电荷量Q；
（2）外加匀强电场的场强E的大小。
答案
1．C
2．B
3．D
4．B
5．D
6．C
7．B
8．D
9．C
10．B
11．B,D
12．B,C
13．B,D
14．（1）
（2）
（3）
15．（1）D
（2）C
（3）D
16．（1）B；C
（2）过原点的一条倾斜直线；；2.0
17．（1）根据题意，由能量守恒定律有mgLsinθ+μmgLcosθ=Ep1
代入数据解得m=1kg
（2）若弹簧的弹性势能为Ep2=18J
设滑块滑上传送带前的速度为v3，根据能量守恒定律有
解得v3=6m/s＜v1
因为μ＜tanθ，所以滑块在传送带上减速运动，根据牛顿第二定律有mgsinθ-μmgcosθ=ma1
解得a1=2m/s2
设滑块在传送带上运动时间为t1，由运动学公式有
解得t1=1s，t1=5s（舍去）
滑块到达传送带顶端时的速度v4=v3-a1t1
代入数值得v4=4m/s
则滑块与传送带的相对位移为Δx=v1t1-L=9×1m-5m=4m
根据能量守恒
代入数值得W=36J
18．解：（1）要使船到达对岸的时间最短，船速在垂直河岸方向的分量应最大，即船头应垂直指向对岸，船过河的最短时间为
船沿河岸方向运动的距离为
船的航程为
（2）因为船速大于水速，要使船航程最短，则船速在沿河岸方向的分量应与水速相等，设船头与上游河岸夹角为θ，则
解得
船的合速度垂直于河岸，则最短航程等于河宽，即
船的合速度为
渡河时间为
19．（1）解：开始时，左边一半链条重力势能为
Ep1＝－ g· sin θ，
右边一半的重力势能为Ep2＝－ g· ，
左右两部分总的重力势能为
Ep＝Ep1＋Ep2＝－ mgL（1＋sin θ），
最后链条从右侧刚好全部滑出时，重力势能
Ep′＝－ mgL．
（2）解：重力势能减少了ΔEp减＝Ep－Ep′＝ mgL（3－sin θ）
20．（1）解：已知小球B带负电，由甲图可知，A球带正电，对A球受力分析，由平衡条件可得
解得A球所带的电荷量为
（2）解：加电场后对A球受力分析，由平衡条件可得
解得
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人教版高一物理下期末检测卷2答题卡
(
条
码
粘
贴
处
（正面朝上
贴在此
虚线框内）
)
试卷类型：B
姓名：______________班级：______________
准考证号
(
缺考标记
考生禁止填涂缺考标记
！只能由监考老师负责用黑色字迹的签字笔填涂。
) (
注意事项
1
、
答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚。
2
、
请将准考证条码粘贴在右侧的[条码粘贴处]的方框内
3
、
选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须用0.5毫米黑色字迹的签字笔填写，字体工整
4
、
请按题号顺序在各题的答题区内作答，超出范围的答案无效，在草纸、试卷上作答无效。
5
、保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、刮纸刀。
6
、填涂样例
正确
[
■
]
错误
[
--
][
√
] [
×
]
)
选择题（请用2B铅笔填涂）
1. [A][B][C][D] 2. [A][B][C][D] 3. [A][B][C][D] 4. [A][B][C][D] 5. [A][B][C][D] 6. [A][B][C][D] 7. [A][B][C][D] 8. [A][B][C][D] 9. [A][B][C][D] 10. [A][B][C][D] 11. [A][B][C][D] 12. [A][B][C][D] 13. [A][B][C][D] 15.1. [A][B][C][D] 15.2. [A][B][C][D]
15.3. [A][B][C][D] 16.1. [A][B][C][D]
非选择题（请在各试题的答题区内作答）
14．（1）___________________ （2）___________________（3）___________________
16．（2）___________________；___________________；___________________
17．（1）
（2）
18．解：（1）
（2）
19．（1）
（2）
20．（1）
（2）
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