还剩8页未读，
继续阅读
人教版（2019）高中物理必修第二册 模块复习检测
展开
这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册全册综合课后作业题，共11页。
[核心知识回顾]
一、曲线运动
1．物体做曲线运动的条件
(1)运动学角度：物体的加速度方向跟速度方向不在同一条直线上．
(2)动力学角度：物体所受合外力的方向跟速度方向不在同一条直线上．
2．运动的合成与分解的运算法则：运动的合成与分解是指描述运动的各物理量即位移、速度、加速度的合成与分解，由于它们均是矢量，故合成与分解都遵守平行四边形定则．
3．合运动的性质的判断
(1)根据合加速度是否恒定判定合运动的性质：若合加速度不变，则为匀变速运动；若合加速度(大小或方向)变化，则为非匀变速运动．
(2)根据合加速度的方向与合初速度的方向关系判定合运动的轨迹：若合加速度的方向与合初速度的方向在同一直线上，则为直线运动，否则为曲线运动．
二、平抛运动的规律
1．速度关系
2．位移关系
3．轨迹方程：y＝eq \f(g,2v\\al(2,0))x2.
三、匀速圆周运动
1．性质：加速度大小不变，方向总是指向圆心的变加速曲线运动．
2．向心力公式：F＝meq \f(v2,r)＝mrω2＝meq \f(4π2r,T2)＝mωv＝m·4π2f2r.
3．向心加速度公式：a＝eq \f(v2,r)＝rω2＝vω.
四、万有引力定律
1．表达式：F＝Geq \f(m1m2,r2)，其中G为引力常量，G＝6.67×10－11N·m2/kg2，由卡文迪什通过实验测定．
2．适用条件
(1)两个质点之间的相互作用．
(2)对质量分布均匀的球体，r为两球心的距离．
五、万有引力定律的应用
1．第一宇宙速度的计算方法
(1)由Geq \f(Mm,R2)＝meq \f(v2,R)得v＝eq \r(\f(GM,R)).
(2)由mg＝meq \f(v2,R)得v＝eq \r(gR).
2．卫星的运行规律及黄金代换
(1)万有引力提供向心力
(2)天体对其表面的物体的万有引力近似等于重力，即eq \f(GMm,R2)＝mg或gR2＝GM(R、g分别是天体的半径、表面重力加速度)，公式gR2＝GM应用广泛，称“黄金代换”．
六、功与功率
1．功的公式：W＝Flcs α.
(1)α是力与位移方向之间的夹角，l为物体对地的位移．
(2)该公式只适用于恒力做功．
2．功率的公式
(1)P＝eq \f(W,t)，P为时间t内的平均功率．
(2)P＝Fvcs α，若v为平均速度，则P为平均功率；若v为瞬时速度，则P为瞬时功率．
七、动能定理
1．表达式
(1)W＝ΔEk.
(2)W＝Ek2－Ek1.
(3)W＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,2)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,1).
2．适用条件
(1)动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动．
(2)动能定理既适用于恒力做功，也适用于变力做功．
(3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以不同时作用．
八、机械能守恒定律
常用的三种表达式
1．守恒式：E1＝E2或Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2.(E1、E2分别表示系统初末状态时的总机械能)
2．转化式：ΔEk＝－ΔEp或ΔEk增＝ΔEp减．(表示系统势能的减少量等于动能的增加量)
3．转移式：ΔEA＝－ΔEB或ΔEA增＝ΔEB减．(表示系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能)
九、功能关系
1．几种常见力的功与能量转化的关系
(1)重力做功：重力势能和其他能相互转化．
(2)弹簧弹力做功：弹性势能和其他能相互转化．
(3)滑动摩擦力做功：机械能转化为内能．
2．能量守恒定律的表达式
(1)E初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和．
(2)ΔE增＝ΔE减，增加的那些能量的增加量等于减少的那些能量的减少量．
[易错易混辨析]
(1)合运动不一定是物体的实际运动．(×)
(2)合运动的速度一定大于分运动的速度．(×)
(3)斜抛运动和平抛运动的加速度相同．(√)
(4)平抛运动的初速度与重力垂直．(√)
(5)平抛运动中，初速度越大，落地时间越长．(×)
(6)如果下落时间较长，平抛运动的物体的速度方向变为竖直方向．(×)
(7)从同一高度水平抛出的物体，不计空气阻力，初速度大的落地速度大．(√)
(8)随水平圆盘一起匀速转动的物体受重力、支持力和向心力作用．(×)
(9)做圆周运动的物体所受到的合外力不一定等于向心力．(√)
(10)做圆周运动的物体所受合外力突然消失，物体将沿圆周的半径方向飞出．(×)
(11)汽车驶过凸形桥最高点，速度很大时，对桥的压力可能等于零．(√)
(12)航天器中处于完全失重状态的物体不受重力作用．(×)
(13)第一宇宙速度与地球的质量有关．(√)
(14)地球同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度．(×)
(15)地球同步卫星可以定点于北京正上方．(×)
(16)若物体的发射速度大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，则物体可以绕太阳运行．(√)
(17)作用力做正功时，反作用力一定做负功．(×)
(18)根据P＝Fv可知，发动机功率—定时，交通工具的牵引力与运动速度成反比．(√)
(19)汽车上坡的时候，司机必须换挡，其目的是减小速度，得到较小的牵引力．(×)
(20)如果物体所受的合外力为零，那么，合外力对物体做的功一定为零．(√)
(21)物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化．(×)
(22)物体的动能不变，所受的合外力必定为零．(×)
(23)物体在速度增大时，其机械能可能在减小．(√)
(24)物体所受合外力为零时，机械能一定守恒．(×)
(25)物体受到摩擦力作用时，机械能一定要变化．(×)
(26)物体只发生动能和势能的相互转化时，物体的机械能一定守恒．(√)
(27)力对物体做功，物体的总能量一定增加．(×)
(28)能量在转化或转移的过程中，其总量会不断减少．(×)
(29)滑动摩擦力做功时，一定会引起能量的转化．(√)
(30)做功越多，能量的转化也越多．(√)
[高考真题感悟]
1．(2019·全国卷Ⅱ)2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆．在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图象是( )
A B C D
D [在嫦娥四号探测器“奔向”月球的过程中，根据万有引力定律，可知随着h的增大，探测器所受的地球引力逐渐减小但并不是均匀减小的，故能够描述F随h变化关系的图象是D.]
2．(2019·全国卷Ⅲ)金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火．已知它们的轨道半径R金＜R地＜R火，由此可以判定( )
A．a金＞a地＞a火 B．a火＞a地＞a金
C．v地＞v火＞v金 D．v火＞v地＞v金
A [金星、地球和火星绕太阳公转时万有引力提供向心力，则有Geq \f(Mm,R2)＝ma，解得a＝Geq \f(M,R2)，结合题中R金＜R地＜R火，可得a金＞a地＞a火，选项A正确，B错误；同理，有Geq \f(Mm,R2)＝meq \f(v2,R)，解得v＝eq \r(\f(GM,R))，再结合题中R金＜R地＜R火，可得v金＞v地＞v火，选项C、D均错误．]
3．(2019·全国卷Ⅱ)(多选)从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和．取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示．重力加速度取10 m/s2.由图中数据可得( )
A．物体的质量为2 kg
B．h＝0时，物体的速率为20 m/s
C．h＝2 m时，物体的动能Ek＝40 J
D．从地面至h＝4 m，物体的动能减少100 J
AD [根据题给图像可知h＝4 m时物体的重力势能mgh＝80 J，解得物体质量m＝2 kg，抛出时物体的动能为Ek＝100 J，由动能公式Ek＝eq \f(1,2)mv2，可知h＝0时物体的速率为v＝10 m/s，选项A正确，B错误；由功能关系可知fh＝|ΔE|＝20 J，解得物体上升过程中所受空气阻力f＝5 N，从物体开始抛出至上升到h＝2 m的过程中，由动能定理有－mgh－fh＝Ek－100 J，解得Ek＝50 J，选项C错误；由题给图像可知，物体上升到h＝4 m时，机械能为80 J，重力势能为80 J，动能为零，即物体从地面上升到h＝4 m，物体动能减少100 J，选项D正确．]
4．(2019·全国卷Ⅲ)从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用．距地面高度h在3 m以内时，物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示．重力加速度取10 m/s2.该物体的质量为( )
A．2 kg B．1.5 kg
C．1 kg D．0.5 kg
C [设物体的质量为m，则物体在上升过程中，受到竖直向下的重力mg和竖直向下的恒定外力F，由动能定理结合题图可得－(mg＋F)×3 m＝(36－72)J；物体在下落过程中，受到竖直向下的重力mg和竖直向上的恒定外力F，再由动能定理结合题图可得(mg－F)×3 m＝(48－24)J，联立解得m＝1 kg、F＝2 N，选项C正确，A、B、D均错误．]
5．(2019·全国卷Ⅰ)(多选)在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，P由静止向下运动，物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示．在另一星球N上用完全相同的弹簧，改用物体Q完成同样的过程，其ax关系如图中虚线所示．假设两星球均为质量均匀分布的球体．已知星球M的半径是星球N的3倍，则( )
A．M与N的密度相等
B．Q的质量是P的3倍
C．Q下落过程中的最大动能是P的4倍
D．Q下落过程中弹簧的最大压缩量是P的4倍
AC [设P、Q的质量分别为mP、mQ；M、N的质量分别为M1、M2，半径分别为R1、R2，密度分别为ρ1、ρ2；M、N表面的重力加速度分别为g1、g2.在星球M上，弹簧压缩量为0时有mPg1＝3mPa0，所以g1＝3a0＝Geq \f(M1,R\\al(2,1))，密度ρ1＝eq \f(M1,\f(4,3)πR\\al(3,1))＝eq \f(9a0,4πGR1)；在星球N上，弹簧压缩量为0时有mQg2＝mQa0，所以g2＝a0＝Geq \f(M2,R\\al(2,2))，密度ρ2＝eq \f(M2,\f(4,3)πR\\al(3,2))＝eq \f(3a0,4πGR2)；因为R1＝3R2，所以有ρ1＝ρ2，选项A正确．当物体的加速度为0时有mPg1＝3mPa0＝kx0，mQg2＝mQa0＝2kx0，解得mQ＝6mP，选项B错误．根据ax图线与坐标轴围成图形的面积和质量的乘积表示合外力做的功可知，EkmP＝eq \f(3,2)mPa0x0，EkmQ＝mQa0x0，所以EkmQ＝4EkmP，选项C正确．根据运动的对称性可知，Q下落时弹簧的最大压缩量为4x0，P下落时弹簧的最大压缩量为2x0，选项D错误．]
6．(2016·全国卷Ⅰ)利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯．目前，地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍．假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为( )
A．1 h B．4 h
C．8 h D．16 h
B [万有引力提供向心力，对同步卫星有：
eq \f(GMm,r2)＝mreq \f(4π2,T2)，整理得GM＝eq \f(4π2r3,T2)
当r＝6.6R地时，T＝24 h
若地球的自转周期变小，轨道半径最小为2R地
三颗同步卫星A、B、C如图所示分布
则有eq \f(4π26.6R地3,T2)＝eq \f(4π22R地3,T′2)
解得T′≈eq \f(T,6)＝4 h，选项B正确．]
7．(2016·全国卷Ⅲ)(多选)如图所示，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连．现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中经过了N点．已知在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM<∠OMN
A．弹力对小球先做正功后做负功
B．有两个时刻小球的加速度等于重力加速度
C．弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零
D．小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差
BCD [在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM<∠OMN
8．(2017·全国卷Ⅱ)为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线相距s0和s1(s1
(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数；
(2)满足训练要求的运动员的最小加速度．
[解析] (1)设冰球的质量为m，冰球与冰面之间的动摩擦因数为μ，由动能定理得
－μmgs0＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,1)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)①
解得μ＝eq \f(v\\al(2,0)－v\\al(2,1),2gs0).②
(2)冰球到达挡板时，满足训练要求的运动员中，刚好到达小旗处的运动员的加速度最小．设这种情况下，冰球和运动员的加速度大小分别为a1和a2，所用的时间为t.
由运动学公式得
veq \\al(2,0)－veq \\al(2,1)＝2a1s0③
v0－v1＝a1t④
s1＝eq \f(1,2)a2t2⑤
联立③④⑤式得a2＝eq \f(s1v1＋v02,2s\\al(2,0)).⑥
[答案] (1)eq \f(v\\al(2,0)－v\\al(2,1),2gs0) (2)eq \f(s1v1＋v02,2s\\al(2,0))
9．(2017·全国卷Ⅰ)一质量为8.00×104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面．飞船在离地面高度1.60×105 m处以7.50×103 m/s的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为100 m/s时下落到地面．取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量，大小取为9.8 m/s2.(结果保留2位有效数字)
(1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能；
(2)求飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%.
[解析] (1)飞船着地前瞬间的机械能为
Ek0＝eq \f(1,2) mveq \\al(2,0)①
式中，m和v0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率．由①式和题给数据得
Ek0＝4.0×108 J．②
设地面附近的重力加速度大小为g.飞船进入大气层时的机械能为
Eh＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,h)＋mgh③
式中，vh是飞船在高度1.60×105 m处的速度大小．由③式和题给数据得
Eh≈2.4×1012 J．④
(2)飞船在高度h′＝600 m处的机械能为
Eh′＝eq \f(1,2)meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2.0,100)vh))eq \s\up20(2)＋mgh′⑤
由功能原理得
W＝Eh′－Ek0⑥
式中，W是飞船从高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功．由②⑤⑥式和题给数据得
W≈9.7×108 J．⑦
[答案] (1)4.0×108 J 2.4×1012 J
(2)9.7×108 J
[核心知识回顾]
一、曲线运动
1．物体做曲线运动的条件
(1)运动学角度：物体的加速度方向跟速度方向不在同一条直线上．
(2)动力学角度：物体所受合外力的方向跟速度方向不在同一条直线上．
2．运动的合成与分解的运算法则：运动的合成与分解是指描述运动的各物理量即位移、速度、加速度的合成与分解，由于它们均是矢量，故合成与分解都遵守平行四边形定则．
3．合运动的性质的判断
(1)根据合加速度是否恒定判定合运动的性质：若合加速度不变，则为匀变速运动；若合加速度(大小或方向)变化，则为非匀变速运动．
(2)根据合加速度的方向与合初速度的方向关系判定合运动的轨迹：若合加速度的方向与合初速度的方向在同一直线上，则为直线运动，否则为曲线运动．
二、平抛运动的规律
1．速度关系
2．位移关系
3．轨迹方程：y＝eq \f(g,2v\\al(2,0))x2.
三、匀速圆周运动
1．性质：加速度大小不变，方向总是指向圆心的变加速曲线运动．
2．向心力公式：F＝meq \f(v2,r)＝mrω2＝meq \f(4π2r,T2)＝mωv＝m·4π2f2r.
3．向心加速度公式：a＝eq \f(v2,r)＝rω2＝vω.
四、万有引力定律
1．表达式：F＝Geq \f(m1m2,r2)，其中G为引力常量，G＝6.67×10－11N·m2/kg2，由卡文迪什通过实验测定．
2．适用条件
(1)两个质点之间的相互作用．
(2)对质量分布均匀的球体，r为两球心的距离．
五、万有引力定律的应用
1．第一宇宙速度的计算方法
(1)由Geq \f(Mm,R2)＝meq \f(v2,R)得v＝eq \r(\f(GM,R)).
(2)由mg＝meq \f(v2,R)得v＝eq \r(gR).
2．卫星的运行规律及黄金代换
(1)万有引力提供向心力
(2)天体对其表面的物体的万有引力近似等于重力，即eq \f(GMm,R2)＝mg或gR2＝GM(R、g分别是天体的半径、表面重力加速度)，公式gR2＝GM应用广泛，称“黄金代换”．
六、功与功率
1．功的公式：W＝Flcs α.
(1)α是力与位移方向之间的夹角，l为物体对地的位移．
(2)该公式只适用于恒力做功．
2．功率的公式
(1)P＝eq \f(W,t)，P为时间t内的平均功率．
(2)P＝Fvcs α，若v为平均速度，则P为平均功率；若v为瞬时速度，则P为瞬时功率．
七、动能定理
1．表达式
(1)W＝ΔEk.
(2)W＝Ek2－Ek1.
(3)W＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,2)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,1).
2．适用条件
(1)动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动．
(2)动能定理既适用于恒力做功，也适用于变力做功．
(3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以不同时作用．
八、机械能守恒定律
常用的三种表达式
1．守恒式：E1＝E2或Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2.(E1、E2分别表示系统初末状态时的总机械能)
2．转化式：ΔEk＝－ΔEp或ΔEk增＝ΔEp减．(表示系统势能的减少量等于动能的增加量)
3．转移式：ΔEA＝－ΔEB或ΔEA增＝ΔEB减．(表示系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能)
九、功能关系
1．几种常见力的功与能量转化的关系
(1)重力做功：重力势能和其他能相互转化．
(2)弹簧弹力做功：弹性势能和其他能相互转化．
(3)滑动摩擦力做功：机械能转化为内能．
2．能量守恒定律的表达式
(1)E初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和．
(2)ΔE增＝ΔE减，增加的那些能量的增加量等于减少的那些能量的减少量．
[易错易混辨析]
(1)合运动不一定是物体的实际运动．(×)
(2)合运动的速度一定大于分运动的速度．(×)
(3)斜抛运动和平抛运动的加速度相同．(√)
(4)平抛运动的初速度与重力垂直．(√)
(5)平抛运动中，初速度越大，落地时间越长．(×)
(6)如果下落时间较长，平抛运动的物体的速度方向变为竖直方向．(×)
(7)从同一高度水平抛出的物体，不计空气阻力，初速度大的落地速度大．(√)
(8)随水平圆盘一起匀速转动的物体受重力、支持力和向心力作用．(×)
(9)做圆周运动的物体所受到的合外力不一定等于向心力．(√)
(10)做圆周运动的物体所受合外力突然消失，物体将沿圆周的半径方向飞出．(×)
(11)汽车驶过凸形桥最高点，速度很大时，对桥的压力可能等于零．(√)
(12)航天器中处于完全失重状态的物体不受重力作用．(×)
(13)第一宇宙速度与地球的质量有关．(√)
(14)地球同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度．(×)
(15)地球同步卫星可以定点于北京正上方．(×)
(16)若物体的发射速度大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，则物体可以绕太阳运行．(√)
(17)作用力做正功时，反作用力一定做负功．(×)
(18)根据P＝Fv可知，发动机功率—定时，交通工具的牵引力与运动速度成反比．(√)
(19)汽车上坡的时候，司机必须换挡，其目的是减小速度，得到较小的牵引力．(×)
(20)如果物体所受的合外力为零，那么，合外力对物体做的功一定为零．(√)
(21)物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化．(×)
(22)物体的动能不变，所受的合外力必定为零．(×)
(23)物体在速度增大时，其机械能可能在减小．(√)
(24)物体所受合外力为零时，机械能一定守恒．(×)
(25)物体受到摩擦力作用时，机械能一定要变化．(×)
(26)物体只发生动能和势能的相互转化时，物体的机械能一定守恒．(√)
(27)力对物体做功，物体的总能量一定增加．(×)
(28)能量在转化或转移的过程中，其总量会不断减少．(×)
(29)滑动摩擦力做功时，一定会引起能量的转化．(√)
(30)做功越多，能量的转化也越多．(√)
[高考真题感悟]
1．(2019·全国卷Ⅱ)2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆．在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图象是( )
A B C D
D [在嫦娥四号探测器“奔向”月球的过程中，根据万有引力定律，可知随着h的增大，探测器所受的地球引力逐渐减小但并不是均匀减小的，故能够描述F随h变化关系的图象是D.]
2．(2019·全国卷Ⅲ)金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火．已知它们的轨道半径R金＜R地＜R火，由此可以判定( )
A．a金＞a地＞a火 B．a火＞a地＞a金
C．v地＞v火＞v金 D．v火＞v地＞v金
A [金星、地球和火星绕太阳公转时万有引力提供向心力，则有Geq \f(Mm,R2)＝ma，解得a＝Geq \f(M,R2)，结合题中R金＜R地＜R火，可得a金＞a地＞a火，选项A正确，B错误；同理，有Geq \f(Mm,R2)＝meq \f(v2,R)，解得v＝eq \r(\f(GM,R))，再结合题中R金＜R地＜R火，可得v金＞v地＞v火，选项C、D均错误．]
3．(2019·全国卷Ⅱ)(多选)从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和．取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示．重力加速度取10 m/s2.由图中数据可得( )
A．物体的质量为2 kg
B．h＝0时，物体的速率为20 m/s
C．h＝2 m时，物体的动能Ek＝40 J
D．从地面至h＝4 m，物体的动能减少100 J
AD [根据题给图像可知h＝4 m时物体的重力势能mgh＝80 J，解得物体质量m＝2 kg，抛出时物体的动能为Ek＝100 J，由动能公式Ek＝eq \f(1,2)mv2，可知h＝0时物体的速率为v＝10 m/s，选项A正确，B错误；由功能关系可知fh＝|ΔE|＝20 J，解得物体上升过程中所受空气阻力f＝5 N，从物体开始抛出至上升到h＝2 m的过程中，由动能定理有－mgh－fh＝Ek－100 J，解得Ek＝50 J，选项C错误；由题给图像可知，物体上升到h＝4 m时，机械能为80 J，重力势能为80 J，动能为零，即物体从地面上升到h＝4 m，物体动能减少100 J，选项D正确．]
4．(2019·全国卷Ⅲ)从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用．距地面高度h在3 m以内时，物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示．重力加速度取10 m/s2.该物体的质量为( )
A．2 kg B．1.5 kg
C．1 kg D．0.5 kg
C [设物体的质量为m，则物体在上升过程中，受到竖直向下的重力mg和竖直向下的恒定外力F，由动能定理结合题图可得－(mg＋F)×3 m＝(36－72)J；物体在下落过程中，受到竖直向下的重力mg和竖直向上的恒定外力F，再由动能定理结合题图可得(mg－F)×3 m＝(48－24)J，联立解得m＝1 kg、F＝2 N，选项C正确，A、B、D均错误．]
5．(2019·全国卷Ⅰ)(多选)在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，P由静止向下运动，物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示．在另一星球N上用完全相同的弹簧，改用物体Q完成同样的过程，其ax关系如图中虚线所示．假设两星球均为质量均匀分布的球体．已知星球M的半径是星球N的3倍，则( )
A．M与N的密度相等
B．Q的质量是P的3倍
C．Q下落过程中的最大动能是P的4倍
D．Q下落过程中弹簧的最大压缩量是P的4倍
AC [设P、Q的质量分别为mP、mQ；M、N的质量分别为M1、M2，半径分别为R1、R2，密度分别为ρ1、ρ2；M、N表面的重力加速度分别为g1、g2.在星球M上，弹簧压缩量为0时有mPg1＝3mPa0，所以g1＝3a0＝Geq \f(M1,R\\al(2,1))，密度ρ1＝eq \f(M1,\f(4,3)πR\\al(3,1))＝eq \f(9a0,4πGR1)；在星球N上，弹簧压缩量为0时有mQg2＝mQa0，所以g2＝a0＝Geq \f(M2,R\\al(2,2))，密度ρ2＝eq \f(M2,\f(4,3)πR\\al(3,2))＝eq \f(3a0,4πGR2)；因为R1＝3R2，所以有ρ1＝ρ2，选项A正确．当物体的加速度为0时有mPg1＝3mPa0＝kx0，mQg2＝mQa0＝2kx0，解得mQ＝6mP，选项B错误．根据ax图线与坐标轴围成图形的面积和质量的乘积表示合外力做的功可知，EkmP＝eq \f(3,2)mPa0x0，EkmQ＝mQa0x0，所以EkmQ＝4EkmP，选项C正确．根据运动的对称性可知，Q下落时弹簧的最大压缩量为4x0，P下落时弹簧的最大压缩量为2x0，选项D错误．]
6．(2016·全国卷Ⅰ)利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯．目前，地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍．假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为( )
A．1 h B．4 h
C．8 h D．16 h
B [万有引力提供向心力，对同步卫星有：
eq \f(GMm,r2)＝mreq \f(4π2,T2)，整理得GM＝eq \f(4π2r3,T2)
当r＝6.6R地时，T＝24 h
若地球的自转周期变小，轨道半径最小为2R地
三颗同步卫星A、B、C如图所示分布
则有eq \f(4π26.6R地3,T2)＝eq \f(4π22R地3,T′2)
解得T′≈eq \f(T,6)＝4 h，选项B正确．]
7．(2016·全国卷Ⅲ)(多选)如图所示，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连．现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中经过了N点．已知在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM<∠OMN
A．弹力对小球先做正功后做负功
B．有两个时刻小球的加速度等于重力加速度
C．弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零
D．小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差
BCD [在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM<∠OMN
8．(2017·全国卷Ⅱ)为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线相距s0和s1(s1
(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数；
(2)满足训练要求的运动员的最小加速度．
[解析] (1)设冰球的质量为m，冰球与冰面之间的动摩擦因数为μ，由动能定理得
－μmgs0＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,1)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)①
解得μ＝eq \f(v\\al(2,0)－v\\al(2,1),2gs0).②
(2)冰球到达挡板时，满足训练要求的运动员中，刚好到达小旗处的运动员的加速度最小．设这种情况下，冰球和运动员的加速度大小分别为a1和a2，所用的时间为t.
由运动学公式得
veq \\al(2,0)－veq \\al(2,1)＝2a1s0③
v0－v1＝a1t④
s1＝eq \f(1,2)a2t2⑤
联立③④⑤式得a2＝eq \f(s1v1＋v02,2s\\al(2,0)).⑥
[答案] (1)eq \f(v\\al(2,0)－v\\al(2,1),2gs0) (2)eq \f(s1v1＋v02,2s\\al(2,0))
9．(2017·全国卷Ⅰ)一质量为8.00×104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面．飞船在离地面高度1.60×105 m处以7.50×103 m/s的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为100 m/s时下落到地面．取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量，大小取为9.8 m/s2.(结果保留2位有效数字)
(1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能；
(2)求飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%.
[解析] (1)飞船着地前瞬间的机械能为
Ek0＝eq \f(1,2) mveq \\al(2,0)①
式中，m和v0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率．由①式和题给数据得
Ek0＝4.0×108 J．②
设地面附近的重力加速度大小为g.飞船进入大气层时的机械能为
Eh＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,h)＋mgh③
式中，vh是飞船在高度1.60×105 m处的速度大小．由③式和题给数据得
Eh≈2.4×1012 J．④
(2)飞船在高度h′＝600 m处的机械能为
Eh′＝eq \f(1,2)meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2.0,100)vh))eq \s\up20(2)＋mgh′⑤
由功能原理得
W＝Eh′－Ek0⑥
式中，W是飞船从高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功．由②⑤⑥式和题给数据得
W≈9.7×108 J．⑦
[答案] (1)4.0×108 J 2.4×1012 J
(2)9.7×108 J
相关试卷
人教版高中物理选择性必修第二册模块综合检测含答案： 这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册全册综合课堂检测，共14页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
教科版高中物理必修第二册模块检测试题含答案： 这是一份教科版高中物理必修第二册模块检测试题含答案，共16页。
人教版（2019）高中物理选择性必修二模块素养检测提升练习（word版含答案）： 这是一份人教版（2019）高中物理选择性必修二模块素养检测提升练习（word版含答案），共18页。试卷主要包含了多选题，单选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
