1、模块综合检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,15小题只有一个选项正确,68小题有多个选项正确。全部选对的得6分,选不全的得3分,有选错或不答的得0分)1.在牛顿发现太阳与行星间的引力过程中,得出太阳对行星的引力表达式后推出行星对太阳的引力表达式,是一个很关键的论证步骤,这一步骤采用的论证方法是()A.研究对象的选取B.理想化过程C.控制变量法D.等效法解析:对于太阳与行星之间的相互作用力,太阳和行星的地位完全相同,既然太阳对行星的引力符合关系式F,依据等效法,行星对太阳的引力也符合关系式F,故D项正确。答案:D2.跳伞表
2、演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目,如图所示,当运动员从直升机由静止跳下后,在下落过程中不免会受到水平风力的影响,下列说法中正确的是()A.风力越大,运动员下落时间越长,运动员可完成更多的动作B.风力越大,运动员着地速度越大,有可能对运动员造成伤害C.运动员下落时间与风力有关D.运动员着地速度与风力无关解析:根据运动的独立性原理,水平方向吹来的风不会影响竖直方向的运动,A、C错误;根据速度的合成,落地时速度v=,风速越大,vx越大,则降落伞落地时速度越大,B正确,D错误。答案:B3.某老师在做竖直面内圆周运动快慢的实验研究,并给运动小球拍了频闪照片,如图所示(小球相邻影像间的时间间隔相等),小球
3、在最高点和最低点的运动快慢比较,下列说法中不正确的是()A.该小球所做的运动不是匀速圆周运动B.最高点附近小球相邻影像间弧长短,线速度小,运动较慢C.最低点附近小球相邻影像间圆心角大,角速度大,运动较快D.小球在相邻影像间运动时间间隔相等,最高点与最低点运动一样快解析:由所给频闪照片可知,在最高点附近,像间弧长较小,表明最高点附近的线速度较小,运动较慢;在最低点附近,像间弧长较大,对应相同时间内通过的圆心角较大,故角速度较大,运动较快,A、B、C选项正确,D选项不正确。答案:D4.如图所示,一根跨越光滑定滑轮的轻绳,两端各连有一杂技演员(可视为质点),甲站于地面,乙从图示的位置由静止开始向下摆
4、动,运动过程中绳始终处于伸直状态,当演员乙摆至最低点时,甲刚好对地面无压力,则演员甲的质量与演员乙的质量之比为()A.11 B.21C.31 D.41解析:设定滑轮到乙演员的距离为L,那么当乙摆至最低点时下降的高度为,根据机械能守恒定律可知m乙gm乙v2;又因当演员乙摆至最低点时,甲刚好对地面无压力,说明绳子上的张力和甲演员的重力相等,所以m甲g-m乙g=m乙,联立上面两式可得演员甲的质量与演员乙的质量之比为21。答案:B5.如图甲、乙中是一质量m=6103 kg的公共汽车在t=0和t=4 s末两个时刻的两张照片。当t=0时,汽车刚启动(汽车的运动可看成匀加速直线运动)。图丙是车内横杆上悬挂的
5、手拉环的图象,测得=30。根据题中提供的信息,无法估算出的物理量是()A.汽车的长度B.4 s内汽车牵引力所做的功C.4 s末汽车的速度D.4 s末汽车合外力的瞬时功率解析:根据题图丙,通过对手拉环受力分析,结合牛顿第二定律可知,汽车的加速度a=gtan = m/s2,所以,t=4 s末汽车的速度v=at= m/s,选项C可估算;根据题图甲、乙可知,汽车的长度等于4 s内汽车的位移,即x=at2= m,选项A可估算;因为4 s末汽车的瞬时速度可求出,汽车的合外力F=ma也可求出,所以汽车在4 s末的瞬时功率为P=Fv也可估算,即选项D可估算;因为不知汽车与地面间的摩擦力,所以无法估算4 s内汽
6、车牵引力所做的功,选项B符合题意。答案:B6.如图所示,一个电影替身演员准备跑过一个屋顶,然后水平跳跃并离开屋顶,在下一个建筑物的屋顶上着地。如果他在屋顶跑动的最大速度是4.5 m/s,那么下列关于他能否安全跳过去的说法正确的是(g取9.8 m/s2)()A.他安全跳过去是可能的B.他安全跳过去是不可能的C.如果要安全跳过去,他在屋顶跑动的最小速度应大于6.2 m/sD.如果要安全跳过去,他在屋顶跑动的最大速度应小于4.5 m/s解析:根据y=gt2,当他降落在下一个屋顶时,下落的高度y=4.9 m,所用时间t=s=1.0 s,最大水平位移x=vmt=4.51.0 m=4.5 m6.2 m,所
7、以他不能安全到达下一个屋顶。要想安全跳过去,他的跑动速度至少要大于 m/s,即6.2 m/s。故B、C正确。答案:BC7. 迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住,绕恒星“Gliese581”运行的行星“G1-581c”却很值得我们期待。该行星的温度在0 到40 之间,质量是地球的6倍、直径是地球的1.5倍,公转周期为13个地球日。“Gliese581”的质量是太阳质量的0.31。设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体,绕其中心天体做匀速圆周运动,则()A.在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同B.如果人到了该行星,其体重是地球上的2倍C.该行星与“Gliese581”的距离是日
8、地距离的D.由于该行星公转速度比地球大,地球上的物体如果被带上该行星,其质量会稍有变化解析:解题关键是明确中心天体对行星的万有引力提供了行星的向心力,对此行星的卫星有G=m,得v=,将质量关系和半径关系代入得第一宇宙速度关系为=2,选项A错误;由G=mg得,人在该行星上的体重是地球上的2倍,选项B正确;对行星应用万有引力定律G=mr,得r=,选项C错误;根据爱因斯坦的狭义相对论可判D选项正确。答案:BD8.如图甲所示是一打桩机的简易模型。质量m=1 kg的物体在拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动,上升一段高度后撤去F,到最高点后自由下落,撞击钉子,将钉子打入一定深度。物体上升过程中,机械
9、能E与上升高度h的关系图象如图乙所示。不计所有摩擦,g取10 m/s2()A.拉力F的大小为12 NB.物体上升1.0 m处的速度为2 m/sC.撤去F后物体上升时间为0.1 sD.物体上升到0.25 m高度处拉力F的瞬时功率为12 W解析:由功能关系Fh=E,得F= N=12 N,选项A正确。由E=mgh+mv2,当h=1 m时得v=2 m/s,选项B正确。撤去F后t=0.2 s,选项C错误。由题中图线可知,当h=0.25 m时E=3 J,此时v=1 m/s,所以P=Fv=12 W,选项D正确。答案:ABD二、填空题(本题共2小题,每小题10分,共20分)9.为了“探究外力做功与物体动能变化
10、的关系”,查资料得知,弹簧的弹性势能Ep=kx2,其中k是弹簧的劲度系数,x是弹簧长度的变化量。某同学就设想用压缩的弹簧推静止的小球(质量为m)运动来探究这一问题。为了研究方便,把小铁球O放在水平桌面上做实验,让小球O在弹力作用下运动,即只有弹簧推力做功。该同学设计实验如下:首先进行如图甲所示的实验:将轻质弹簧竖直挂起来,在弹簧的另一端挂上小铁球O,静止时测得弹簧的伸长量为d。在此步骤中,目的是要确定物理量,用m、d、g表示为。接着进行如图乙所示的实验:将这根弹簧水平放在桌面上,一端固定,另一端被小铁球压缩,测得压缩量为x,释放弹簧后,小铁球被推出去,从高为h的水平桌面上抛出,小铁球在空中运动
11、的水平距离为L。小铁球的初动能Ek1=。小铁球的末动能Ek2=。弹簧对小铁球做的功W=。(用m、x、d、g表示)对比W和Ek2-Ek1就可以得出“外力做功与物体动能变化的关系”,即在实验误差允许范围内,外力所做的功等于物体动能的变化。解析:该题也是探究做功与物体动能变化的关系,但是在教材实验的基础上进行了变化和创新,主要考查了灵活应用知识的能力和创新能力。在题图甲所示的步骤中,目的是确定弹簧的劲度系数k,由平衡条件得mg=kd即k=在题图乙所示的实验中,小铁球的初动能Ek1=0。又根据小球做平抛运动得h=gt2L=vt所以Ek2=mv2=m(L)2=弹簧对小铁球做的功等于弹性势能的减少所以W=
12、kx2=。答案:弹簧劲度系数k010.“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行。(1)比较这两种方案,(选填“甲”或“乙”)方案好些。(2)下图是某种方案得到的一条纸带,测得每两个计数点间距离如图所示,已知每两个计数点之间的时间间隔T=0.1 s,物体运动的加速度a=m/s2;该纸带是采用(选填“甲”或“乙”)实验方案得到的。(3)下图是采用甲方案时得到的一条纸带,在计算图中N点速度时,几位同学分别用下列不同的方法进行,其中正确的是()A.vN=gnTB.vN=C.vN= D.vN=g(n-1)T解析:(1)比较甲、乙两种方案,乙方案中产生的阻力对实验的影响大于甲方案,因
13、此应选的方案是甲。(2)由题意得a=4.83 m/s,所以该纸带是采用乙实验方案得到的。(3)计算N点速度应通过实验得到的纸带,经测量计算得出,所以应选B、C。答案:(1)甲(2)4.83 m/s2乙(3)BC三、计算题(本题共2小题,每小题16分,共32分。解答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)11.在半径R=5 000 km的某星球表面,宇航员做了如下实验,实验装置如图甲所示。竖直平面内的光滑轨道由斜轨道AB和圆弧轨道BC组成,将质量m=0.2 kg的小球,从轨道AB上高H处的某点静止释放,用力传感器测出小
14、球经过C点时对轨道的压力F,改变H的大小,可测出F随H的变化关系如图乙所示,求:(1)圆轨道的半径;(2)该星球的第一宇宙速度。解析:(1)小球过C点时满足F+mg=m又根据mg(H-2r)=由得F=H-5mg由题图可知H1=0.5 m时F1=0;代入可得r=0.2 mH2=1.0 m时F2=5 N;代入可得g=5 m/s2。(2)据m=mg可得v=5103 m/s。答案:(1)0.2 m(2)5103 m/s12.在“极限”运动会中,有一个在钢索桥上的比赛项目。如图所示,总长为L的均匀粗钢丝绳固定在等高的A、B处,钢丝绳最低点与固定点A、B的高度差为H,动滑轮起点在A处,并可沿钢丝绳滑动,钢
15、丝绳最低点距离水面也为H。若质量为m的人抓住滑轮下方的挂钩由A点静止滑下,最远能到达右侧C点,C、B间钢丝绳相距为,高度差为。参赛者在运动过程中视为质点,滑轮受到的阻力大小可认为不变,且克服阻力所做的功与滑过的路程成正比,不计参赛者在运动中受到的空气阻力、滑轮(含挂钩)的质量和大小,不考虑钢索桥的摆动及形变。重力加速度为g。求:(1)滑轮受到的阻力大小;(2)某次比赛规定参赛者须在钢丝绳最低点松开挂钩并落到与钢丝绳最低点水平相距为4a、宽度为a,厚度不计的海绵垫子上。若参赛者由A点静止滑下,会落在海绵垫子左侧的水中。为了能落到海绵垫子上,求参赛者在A点抓住挂钩时应具有初动能的范围。解析:(1)设参赛者、滑轮受到的阻力为Ff,根据能量守恒mgh-Ff(L-L)=0,其中L=,h=则滑轮受到的阻力Ff=。(2)参赛者落到海绵垫的过程做平抛运动。设人脱离挂钩时的速度为v,运动的水平位移为s,则s=vt,H=gt2当s=4a时,参赛者具有的最小速度vmin=当s=5a时,参赛者具有的最大速度为vmax=设参赛者在A点抓住挂钩的初动能为Ek。由动能定理,参赛者在A到钢索最低点运动过程中有mgH-Ffmv2-Ek由此可得,参赛者在A点抓住挂钩的最小和最大初动能分别为Emin=mgHEmax=mgH即初动能范围为mgHEkmgH。答案:(1)(2)-mgHEk-mgH
