人教版 (2019)必修 第二册2 万有引力定律课时作业

这是一份人教版 (2019)必修 第二册2 万有引力定律课时作业，共9页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
高中同步测试卷(十五)高考水平测试卷(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．关于机械能守恒定律的适用条件，下列说法中正确的是(　　)A．只有重力和弹力作用时，机械能才守恒B．当有其他外力作用时，只要合外力为零，机械能守恒C．当有其他外力作用时，只要其他外力不做功，机械能守恒D．炮弹在空中飞行，不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒2．如图所示，水平抛出的物体，抵达斜面上端P处，其速度方向恰好沿斜面方向，然后沿斜面无摩擦滑下，下列选项中的图象是描述物体沿x方向和y方向运动的速度－时间图象，其中正确的是(　　) 　3.如图所示，螺旋形光滑轨道竖直放置，P、Q为对应的轨道最高点，一个小球以一定速度沿轨道切线方向进入轨道，且能过轨道最高点P，则下列说法中正确的是(　　)A．轨道对小球做正功，小球的线速度vP>vQB．轨道对小球不做功，小球的角速度ωP<ωQC．小球的向心加速度aP>aQD．轨道对小球的压力FP>FQ4．一滑块在水平地面上沿直线滑行，t＝0时其速度为1 m/s.从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F，力F和滑块的速度v随时间t的变化规律分别如图甲和乙所示．设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3.则以下关系式正确的是(　　)A．W1＝W2＝W3  B．W1<W2<W3 C．W1<W3<W2  D．W1＝W2<W35．如图，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高；质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g.质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为(　　)A.mgR  B.mgR C.mgR  D.mgR6．据报道，MH370失联后多个国家积极投入搜救行动，在搜救过程中卫星发挥了巨大的作用．其中我国的北斗导航系统和美国的GPS导航系统均参与搜救工作．北斗导航系统包含5颗地球同步卫星，而GPS导航系统由运行周期为12小时的圆轨道卫星群组成，则下列说法正确的是(　　)A．发射人造地球卫星时，发射速度只要大于7.9 km/s就可以B．卫星向地面上同一物体拍照时GPS卫星拍摄视角小于北斗同步卫星拍摄视角C．北斗同步卫星的机械能一定大于GPS卫星的机械能D．北斗同步卫星的线速度与GPS卫星的线速度之比为7.如图所示，圆心在O点、半径为R的圆弧轨道abc竖直固定在水平桌面上，Oc与Oa的夹角为60°，轨道最低点a与桌面相切．一轻绳两端系着质量分别为m1和m2的小球(均可视为质点，且m1>m2)，挂在圆弧轨道边缘c的两边，开始时，m1位于c点，然后从静止释放，设轻绳足够长，不计一切摩擦．则 (　　)A．在m1由c下滑到a的过程中，两球速度大小始终相等B．在m1由c下滑到a的过程中，m1所受重力的功率始终增大C．若m1恰好能沿圆弧下滑到a点，则m1＝2m2D．若m1恰好能沿圆弧下滑到a点，则m1＝3m2二、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．)8．一物体受到两个外力的作用，沿某方向做匀速直线运动．若将其中一个力的方向旋转90°，保持这个力的大小和另一个力不变，则物体可能做(　　)A．匀速直线运动  B．匀加速直线运动C．匀减速直线运动  D．轨迹为曲线的运动9．(2016·高考全国卷丙)如图，一固定容器的内壁是半径为R的半球面；在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P.它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦力做的功为W.重力加速度大小为g.设质点P在最低点时，向心加速度的大小为a，容器对它的支持力大小为N，则(　　)A．a＝  B．a＝C．N＝  D．N＝10．如图所示，半径为R的半圆形光滑凹槽A静止在光滑水平面上，其质量为m.现有一质量也为m的小物块B，由静止开始从槽左端的最高点沿凹槽滑下，当小物块B刚要到达槽最低点时，凹槽A恰好被一表面涂有粘性物的固定挡板粘住，在极短的时间内速度减为零；小物块B继续向右运动，运动到距槽最低点的最大高度是.则小物块从释放到第一次到达最低点的过程中，下列说法正确的是(　　)A．凹槽A对小物块B做的功W＝－mgRB．凹槽A对小物块B做的功W＝mgRC．凹槽A被粘住的瞬间，小物块B对凹槽A的压力大小为mgD．凹槽A被粘住的瞬间，小物块B对凹槽A的压力大小为2mg11．如图所示，小滑块从一个固定的光滑斜槽轨道顶端无初速开始下滑，用v、t和h分别表示小滑块沿轨道下滑的速率、时间和距轨道顶端的高度．如图所示的v－t图象和v2－h图象中可能正确的是(　　)12.如图所示，重10 N的滑块在倾角为30°的斜面上，从a点由静止下滑，到b点接触到一个轻弹簧．滑块压缩弹簧到c点开始弹回，返回b点离开弹簧，最后又回到a点，已知ab＝0.8 m，bc＝0.4 m，那么在整个过程中下列说法正确的是(　　)A．滑块动能的最大值是6 JB．弹簧弹性势能的最大值是6 JC．从c到b弹簧的弹力对滑块做的功是6 JD．滑块和弹簧组成的系统整个过程机械能守恒题号123456789101112答案            三、实验题(按题目要求作答．)13．(10分)某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律．频闪仪每隔0.05 s闪光一次，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取9.8 m/s2，小球质量m＝0.2 kg，计算结果保留三位有效数字)：时刻t2t3t4t5速度(m·s－1)4.994.483.98 (1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5＝________ m/s；(2)从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝________ J，动能减少量ΔEk＝________ J；(3)在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk近似相等，从而验证了机械能守恒定律．由上述计算得ΔEp________ΔEk(选填“>”“<”或“＝”)，造成这种结果的主要原因是__________．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)在用高级沥青铺设的高速公路上，汽车的设计速度是108 km/h.汽车在这种水平路面上行驶时，它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的，试求：(1)如果汽车在这种高速路的水平路面弯道上转弯，其弯道的最小半径是多少？(2)如果弯道的路面设计为倾斜，弯道半径为360 m，要使汽车通过此弯道时不产生侧向摩擦力，则弯道路面的倾斜角度的正切值tan θ是多少？     15.(10分)如图所示，ABCD为一竖直平面内的轨道，其中BC水平，A点比BC高出10 m，BC长1 m，AB和CD轨道光滑．一质量为1 kg的物体，从A点以4 m/s的速度开始运动，经过BC后滑到高出C点10.3 m的D点速度为零．(g取10 m/s2)求：(1)物体与BC轨道间的动摩擦因数；(2)物体第5次经过B点时的速度；(3)物体最后停止的位置(距B点多少米)．     16.(12分)现代化的生产流水线大大提高了劳动效率，如图为某工厂生产流水线上的水平传输装置的俯视图，它由传送带和转盘组成．物品从A处无初速、等时间间隔地放到传送带上，运动到B处后进入匀速转动的转盘随其一起运动(无相对滑动)，到C处被取走装箱．已知A、B间的距离L＝9.0 m，物品在转盘上与转轴O的距离R＝3.0 m，与传送带间的动摩擦因数μ1＝0.25，传送带的传输速度和转盘上与O相距为R处的线速度均为v＝3.0 m/s，取g＝10 m/s2.问：(1)物品从A处运动到B处的时间t；(2)若物品在转盘上的最大静摩擦力可视为与滑动摩擦力大小相等，则物品与转盘间的动摩擦因数μ2至少为多大？(3)若物品的质量为0.5 kg，每输送一个物品从A到C，该流水线为此至少多做多少功？     参考答案与解析1．[导学号94770227]　[解析]选C.机械能守恒的条件是只有重力和系统内的弹力做功，如果这里的弹力是外力，且做功不为零，机械能不守恒，A错误．当有其他外力作用且合外力为零时，机械能可以不守恒，如拉一物体匀速上升，合外力为零但机械能不守恒，B错误．C选项中，“其他外力”不含重力，满足机械能守恒的条件．对于D选项，在炮弹爆炸过程中，爆炸时产生的化学能转化为机械能，机械能不守恒．2．[导学号94770228]　[解析]选C.O～tP段，水平方向：vx＝v0，恒定不变；竖直方向：vy＝gt；tP～tQ段，水平方向：vx＝v0＋a水平t，竖直方向：vy＝gtP＋a竖直t(a竖直＜g)，因此选项A、B、D均错误，选项C正确．3．[导学号94770229]　[解析]选B.轨道光滑，小球在运动的过程中只受重力和支持力，支持力时刻与运动方向垂直，所以不做功，A错；那么在整个过程中只有重力做功，满足机械能守恒，根据机械能守恒有vP<vQ，在P、Q两点对应的轨道半径rP>rQ，根据ω＝，a＝，得小球在P点的角速度小于在Q点的角速度，B正确；在P点的向心加速度小于在Q点的向心加速度，C错；小球在P、Q两点的向心力由重力和支持力提供，即mg＋FN＝ma向，可得P点对小球的支持力小于Q点对小球的支持力，D错．4．[导学号94770230]　[解析]选B.各秒内的位移等于速度图线与横轴所围的面积，由题图乙可知：x1＝×1×1 m＝0.5 m，x2＝×1×1 m＝0.5 m，x3＝1×1 m＝1 m，结合题图甲力的大小，可以求得：W1＝1×0.5 J＝0.5 J，W2＝3×0.5 J＝1.5 J，W3＝2×1 J＝2 J，所以选B.5．[导学号94770231]　[解析]选C.质点经过Q点时，由重力和轨道的支持力提供向心力，由牛顿第二定律得：N－mg＝m由题有：N＝2mg可得：vQ＝质点自P滑到Q的过程中，由动能定理得：mgR－Wf＝mv得克服摩擦力所做的功为 Wf＝mgR.6．[导学号94770232]　[解析]选D.7.9 km/s是发射卫星的最小速度，不同的卫星发射速度不同，故A错误；北斗导航系统包含5颗地球同步卫星，而GPS导航系统由运行周期为12小时的圆轨道卫星群组成，所以卫星向地面上同一物体拍照时GPS卫星拍摄视角大于北斗同步卫星拍摄视角，故B错误；由于卫星的质量关系不清楚，所以无法比较机械能的大小关系，故C错误； GPS由运行周期为12小时的卫星群组成，同步卫星的周期是24小时，所以北斗导航系统中的同步卫星和GPS导航卫星的周期之比T1∶T2＝2∶1.根据万有引力提供向心力得r＝，所以北斗同步卫星的轨道半径与GPS卫星的轨道半径之比是∶1，根据v＝得北斗同步卫星的线速度与GPS卫星的线速度之比为，故D正确．7．[导学号94770233]　[解析]选C.小球m1沿绳的方向的分速度与m2的速度大小相等，A错误；重力m1g的功率P1＝m1g·v1竖，小球m1在竖直方向的分速度v1竖先增大后减小，故P1也先增大后减小，B错误；由m1和m2组成的系统机械能守恒可得：m1gR(1－cos 60°)＝m2gR，故m1＝2m2，C正确，D错误．8．[导学号94770234]　[解析]选BCD.旋转后两个力的合力与物体原来的运动方向相同时，物体做匀加速直线运动；旋转后两个力的合力与物体原来的运动方向相反时，物体做匀减速直线运动；旋转后两个力的合力与物体原来的运动方向不共线时，则物体的轨迹为曲线．因此正确答案为BCD.9．[导学号94770235]　[解析]选AC.质点由半球面最高点到最低点的过程中，由动能定理有：mgR－W＝mv2，又在最低点时，向心加速度大小a＝，两式联立可得a＝，A项正确，B项错误；在最低点时有N－mg＝m，解得N＝，C项正确，D项错误．10．[导学号94770236]　[解析]选AD.设小物块B第一次到达最低点的速度为v，小物块B从最低点继续向右运动到最高点，根据动能定理有mg＝mv2，得v＝，小物块B从左端最高点到最低点的过程中，对B由动能定理有mgR＋W＝mv2－0，得W＝－mgR，A项正确，B项错误．在最低点小物块所受的向心力F向＝FN－mg＝m，得FN＝2mg，则由牛顿第三定律可知小物块对凹槽的压力大小FN′＝FN＝2mg，所以D项正确，C项错误．11．[导学号94770237]　[解析]选BD.小滑块下滑过程中，小滑块的重力沿斜槽轨道切向的分力逐渐变小，故小滑块的加速度逐渐变小，故A错误，B正确；由机械能守恒得：mgh＝mv2，故v2＝2gh，所以v2与h成正比，C错误，D正确．12．[导学号94770238]　[解析]选BCD.滑块能回到原出发点，所以机械能守恒，D正确；以c点为参考点，则a点的机械能为6 J，c点时的速度为0，重力势能也为0，所以弹性势能的最大值为6 J，从c到b弹簧的弹力对滑块做的功等于弹性势能的减少量，故为6 J，所以B、C正确；由a→c时，因重力势能不能全部转变为动能，故A错．13．[导学号94770239]　[解析](1)t5时刻小球的速度v5＝×10－2 m/s＝3.48 m/s.(2)从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝mgh25＝0.2×9.8×(23.68＋21.16＋18.66)×10－2 J＝1.24 J，动能减少量ΔEk＝mv－mv＝1.28 J.(3)ΔEp<ΔEk，造成这种结果的主要原因是存在空气阻力．[答案](1)3.48　(2)1.24　1.28　(3)<　存在空气阻力14．[导学号94770240]　[解析](1)汽车在水平路面上转弯时，可视为匀速圆周运动，其向心力由汽车与路面间的静摩擦力提供，当静摩擦力达到最大值时，对应的半径最小，有fm＝mg，fm＝m (3分)又v＝108 km/h＝30 m/s (1分)解得：r＝150 m (1分)故弯道的最小半径为150 m． (1分)(2)设弯道倾斜角度为θ，汽车通过此弯道时向心力由重力及支持力的合力提供，有mgtan θ＝m              (3分)解得弯道路面倾斜角度的正切值tan θ＝0.25. (1分)[答案](1)150 m　(2)0.2515．[导学号94770241]　[解析](1)由动能定理得－mg(h－H)－μmgsBC＝0－mv， (2分)解得μ＝0.5.  (1分) (2)物体第5次经过B点时，物体在BC上滑动了4次，由动能定理得mgH－μmg·4sBC＝mv－mv， (2分)解得v2＝4  m/s≈13.3 m/s.  (1分) (3)分析整个过程，由动能定理得mgH－μmgs＝0－mv， (2分)解得s＝21.6 m.  (1分)所以物体在轨道上来回运动了10次后，还有1.6 m，故距B点的距离为2 m－1.6 m＝0.4 m.               (1分)[答案](1)0.5　(2)13.3 m/s　(3)距B点0.4 m16．[导学号94770242]　[解析](1)设物品质量为m，物品先在传送带上做初速度为零的匀加速直线运动，其位移大小为s.由 μ1mg＝mav2＝2as得s＝1.8 m＜L (2分)之后，物品和传送带一起以速度v做匀速直线运动匀加速运动的时间 t1＝＝1.2 st2＝＝2.4 s所以t＝t1＋t2＝3.6 s． (2分)(2)物品在转盘上所受静摩擦力提供向心力，μ2最小时达最大静摩擦力，有：μ2mg＝m (3分)得 μ2＝0.3. (2分)(3)在传送带上因为传送物品需要做的功为：W＝mv2＋μ1mg(vt1－s)＝4.5 J． (3分)[答案](1)3.6 s　(2)0.3　(3)4.5 J