1、模块检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分。其中16 题为单项选择题，710题为多项选择题。)1明代出版的天工开物一书中就有牛力齿轮翻车的图画(如图1)，记录了我们祖先的劳动智慧。若A、B、C三齿轮半径的大小关系如图，则()图1A齿轮A的角速度比C的大B齿轮A、B的角速度大小相等C齿轮B与C边缘的线速度大小相等D齿轮A边缘的线速度比齿轮C边缘的线速度大解析由图可知，rArBrC，齿轮A边缘的线速度vA与齿轮B边缘的线速度vB相等，齿轮B、C的角速度BC。由vAArA，vBBrB，vCCrC，可得：AB，AC，vBvC，vAvC，故选项A、B、C错误，选
2、项D正确。答案D2如图2所示，某人在对面的山坡上水平抛出两个质量不等的小石块，分别落在A、B两处。不计空气阻力，则落到A处的石块()图2A初速度大，运动时间短B初速度大，运动时间长C初速度小，运动时间短D初速度小，运动时间长解析物体做平抛运动的时间t，因落到A处的石块的竖直高度大，则运动时间长；根据v0可知因落到A处的石块的水平位移小，则初速度小，故选D。答案D3有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒为v的大河。小明驾着小船渡河，去程时船头指向始终与河岸垂直，回程时行驶路线与河岸垂直。去程与回程所用时间的比值为k，船在静水中的速度大小相同，则小船在静水中的速度大小为()A BC D解析设大河宽度
3、为d，小船在静水中的速度为v0，则去程渡河所用时间t1，回程渡河所用时间t2。由题可知k，联立以上各式得v0，故B正确。答案B4(2017邯郸高一检测)如图3所示，质量相同的甲、乙两个小物块，甲从竖直固定的光滑圆弧轨道顶端由静止滑下，轨道半径为R，圆弧底端切线水平，乙从高为R的光滑斜面顶端由静止滑下。下列判断不正确的是()图3A两物块到达底端时动能相同B两物块到达底端时速度相同C乙物块运动到底端的过程中重力做功的瞬时功率在增大D两物块到达底端时，甲物块重力做功的瞬时功率小于乙物块重力做功的瞬时功率解析根据动能定理得，mgRmv2，知两物块到达底端的动能相等，速度大小相等，但是速度的方向不同。故
4、A正确，B错误；乙做匀加速直线运动，速度逐渐增大，重力的瞬时功率Pmgvsin ，则重力的瞬时功率增大，故C正确；两物块到达底端的速度大小相等，甲重力与速度方向垂直，瞬时功率为零，则乙重力做功的瞬时功率大于甲重力做功的瞬时功率。故D正确。答案B5人骑自行车下坡，坡长l500 m，坡高h8 m，人和车总质量为100 kg，下坡时初速度为4 m/s，人不踏车的情况下，到达坡底时车速为10 m/s，g取10 m/s2，则下坡过程中阻力所做的功为()A4 000 J B3 800 JC5 000 J D4 200 J解析由动能定理得mghWfm(v2v)，解得Wfmghm(v2v)3 800 J，故B
5、正确。答案B62016年起，我国空军出动“战神”轰6K等战机赴南海战斗巡航。某次战备投弹训练，飞机在水平方向做加速直线运动的过程中投下一颗模拟弹。飞机飞行高度为h，重力加速度为g，不计空气阻力，则以下说法正确的是()图4A在飞行员看来模拟弹做平抛运动B模拟弹下落到海平面的时间为C在飞行员看来模拟弹做自由落体运动D若战斗机做加速向下的俯冲运动，此时飞行员一定处于失重状态解析模拟弹相对于海面做平抛运动，其水平方向做匀速直线运动，因飞机在水平方向做加速运动，所以在飞行员看来模拟弹做的既不是平抛运动，也不是自由落体运动，A、C项错误；模拟弹在竖直方向做自由落体运动，hgt2，得t，B项正确；“加速”是
6、指其有一定的加速度，“向下”是指其竖直向下的分速度不为0，但其加速度未必有竖直向下的分量，则飞行员不一定处于失重状态，D项错误。答案B7如图5，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0，若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中()图5A从P到M所用的时间等于B从Q到N阶段，机械能逐渐变大C 从P到Q阶段，速率逐渐变小D从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功解析由行星运动的对称性可知，从P经M到Q点的时间为T0，根据开普勒第二定律可知，从P到M运动的速率大于从M到Q运动的速率，可知从P到M所用的时间小
7、于T0，选项A错误；海王星在运动过程中只受太阳的引力作用，故机械能守恒，选项B错误；根据开普勒第二定律可知，从P到Q阶段，速率逐渐变小，选项C正确；海王星受到的万有引力指向太阳，从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功，选项D正确。答案CD8(2017汕头高一检测)如图6所示，圆a和椭圆b是位于地球赤道平面上的卫星轨道，其中圆a是地球同步轨道。现在有A、B两颗卫星分别位于a、b轨道运行，假设运行方向与地球自转方向相反。已知A、B的运行周期分别为T1、T2，地球自转周期为T0，P为轨道b的近地点。则有()图6A卫星A是地球同步卫星B卫星B在P点时动能最大CT0T1DT1T2解析圆a是地球同步轨
8、道，卫星A的运行方向与地球自转方向相反，所以不是地球同步卫星，所以A项错误；卫星B在椭圆轨道上，在近地点P速度最大动能最大，所以B项正确；根据万有引力提供向心力可得Gmr，得出周期T，可知距离地面高度相等，周期相同，所以卫星A与地球同步卫星的周期相同，并且与地球自转周期相同，C项正确；椭圆轨道与圆轨道对比周期，根据开普勒第三定律k(常数)，卫星A的半径大于卫星B的半长轴，所以T1T2，D项错误。答案BC9(2017佛山高一检测)图7甲为0.1 kg的小球从最低点A冲入竖直放置在水平地面上、半径为0.4 m的半圆轨道，已知小球恰能到达最高点C，轨道粗糙程度处处相同，空气阻力不计。小球速度的平方与
9、其高度的关系图象，如图乙所示。g取10 m/s2，B为AC轨道中点。下列说法正确的是()图7A图乙中x4B小球从B到C损失了0.125 J的机械能C小球从A到C合力做的功为1.05 JD小球从C抛出后，落地点到A的距离为0.8 m解析当h0.8 m时小球在C点，由于小球恰能到达最高点C，故mgm，所以vgr100.4 m2s24 m2s2，故选项A正确；由已知条件无法计算出小球从B到C损失了0.125 J的机械能，故选项B错误；小球从A到C，由动能定理可知W合mvmv0.14 J0.125 J1.05 J，故选项C正确；小球离开C点后做平抛运动，故2rgt2，落地点到A的距离x1vCt，解得x
10、10.8 m，故选项D正确。答案ACD10如图8所示，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为m的小环，从大环的最高处由静止滑下，滑到大环的最低点的过程中，(重力加速度大小为g)图8A小环滑到大圆环的最低点时处于失重状态B小环滑到大圆环的最低点时处于超重状态C此过程中小环的机械能守恒D小环滑到大环最低点时，大圆环对杆的拉力大于(mM)g解析小环滑到大环的最低点时，有竖直向上的加速度，由牛顿运动定律可知小环处于超重状态，故选项A错误，选项B正确；由于大环固定不动，对小环的支持力不做功，只有重力对小环做功，所以小环的机械能守恒，故选项C正确；小环从最高点到最低点，由机械
11、能守恒定律得：mg2Rmv2；小环在最低点时，根据牛顿第二定律得：Fmgm；联立得：F5mg。对大环分析，有：TFMg5mgMg(mM)g，故选项D正确。答案BCD二、非选择题(共6小题，共60分。)11(6分)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图9所示。轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接。向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。图9(1)实验中涉及下列操作步骤：把纸带向左拉直松手释放物块接通打点计时器电源向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序
12、是_(填入代表步骤的序号)。(2)图10中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为50 Hz。由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为_m/s。比较两纸带可知，_(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。图10解析(1)先接通电源后释放物块，正确的操作顺序是。(2)物块脱离弹簧时的速度最大，速度为vm/s1.29 m/s；比较两纸带可知物块脱离弹簧时M纸带对应的速度大，即动能大，由能量守恒，知M纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。答案(1)(2)1.29M12(10分)利用图11装置做”验证机
13、械能守恒定律”实验。图11(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的_。A动能变化量与势能变化量B速度变化量与势能变化量C速度变化量与高度变化量(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是_。A交流电源B刻度尺C天平(含砝码)(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图12所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量Ep_，动能变化量E
14、k_。图12(4)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是_。A利用公式vgt计算重物速度B利用公式v计算重物速度C存在空气阻力和摩擦阻力的影响D没有采用多次实验取平均值的方法(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2h图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒，请你分析论证该同学的判断是否正确的。解析(1)重物下落过程中重力势能减少，动能增加，故该实验需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量在误差范围内是否相等，A项正确。(2)电磁
15、打点计时器使用的是交流电源，故要选A；需要测纸带上两点间的距离，还需要刻度尺，选B；根据mghmv20，可将等式两边的质量抵消，不需要天平，不需用C。(3)重物的重力势能变化量为EpmghB，动能的变化量Ekmvm2(4)重物重力势能的减少量略大于动能的增加量，是因为重物下落过程中存在空气阻力和摩擦阻力的影响，C正确。(5)该同学的判断依据不正确，在重物下落h的过程中，若阻力f恒定，根据mghfhmv20，则v22(g)h可知，v2h图像就是过原点的一条直线。要想通过v2h图像的方法验证机械能是否守恒，还必须看图像的斜率是否接近2g。答案(1)A(2)AB(3)mghBm2(4)C(5)不正确
16、，理由见解析13(10分)如图13所示，有一可绕竖直中心轴转动的水平圆盘，上面放置劲度系数为k46 N/m的弹簧，弹簧的一端固定于轴O上，另一端连接质量为m1 kg的小物块A，物块与盘间的动摩擦因数为0.2，开始时弹簧未发生形变，长度为l00.5 m，若最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度g10 m/s2，物块A始终与圆盘一起转动。则：图13(1)圆盘的角速度为多大时，物块A开始滑动？(2)当角速度缓慢地增加到4 rad/s时，弹簧的伸长量是多少？(弹簧伸长在弹性限度内且物块未脱离圆盘)。(3)在角速度从零缓慢地增加到4 rad/s过程中，物块与盘间摩擦力大小为f，试通过计算在坐标系中
17、作出f2图像。解析(1)设盘的角速度为0时，物块A开始滑动，则mgml0，解得02 rad/s。(2)设此时弹簧的伸长量为x，则mgkxm2(l0x)解得x0.2 m。(3)在角速度从零缓慢地增加到2 rad/s过程中，物块与盘间摩擦力为静摩擦力fml02，f2，f随着角速度平方的增加而增大；当2 rad/s时，物块与盘间摩擦力为滑动摩擦力为定值fmg2 N。f2如下图所示答案(1)2 rad/s(2)0.2 m(3)图见解析14(10分)如图14甲所示，在水平路段AB上有一质量为2103 kg 的汽车，正以20 m/s的速度向右匀速运动，汽车前方的水平路段BC较粗糙，汽车通过整个ABC路段的
18、vt图像如图乙所示(在t15 s处水平虚线与曲线相切)，运动过程中汽车发动机的输出功率保持30 kW不变，假设汽车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自保持不变。求：图14(1)汽车在AB段及BC段上运动时所受的阻力f1和f2。(2)BC路段的长度。解析(1)汽车在AB段时，有Pf1v1，则f1 N1 500 Nt15 s时，有Pf2v2，则f2 N3 000 N(2)从B到C，根据动能定理：Ptf2xmvmv；解得x200 m答案(1)1 500 N3 000 N(2)200 m15(12分)如图15所示，圆心角为90的光滑圆弧形轨道，半径R为1.6 m，其底端切线沿水平方向
19、。长为lm的斜面，倾角为60，其顶端与弧形轨道末端相接，斜面正中间有一竖直放置的直杆；现让质量为1 kg的物块从弧形轨道的顶端由静止开始滑下，物块离开弧形轨道后刚好能从直杆的顶端通过，重力加速度g取10 m/s2，求：图15(1)物块滑到弧形轨道底端时对轨道的压力大小；(2)直杆的长度。解析(1)沿光滑圆弧形轨道下滑，只有重力做功，机械能守恒。设物块在轨道最低点时的速度为v，则mgRmv2在轨道最低点时，由牛顿第二定律：Nmgm联立式解得：v4 m/s，N30 N由牛顿第三定律可知物块对轨道的压力大小为30 N。(2)根据平抛运动的规律知水平方向做匀速直线运动，通过直杆的顶端时，水平位移：xv
20、t且xcos 竖直方向做自由落体运动，下落高度：ygt2根据几何关系知：hsin y联立以上各式知h2.1 m答案(1)30 N(2)2.1 m16(12分)在真空环境内探测微粒在重力场中能量的简化装置如图16所示。P是一个微粒源，能持续水平向右发射质量相同、初速度不同的微粒。高度为h的探测屏AB竖直放置，离P点的水平距离为L，上端A与P点的高度差也为h。图16(1)若微粒打在探测屏AB的中点，求微粒在空中飞行的时间；(2)求能被屏探测到的微粒的初速度范围；(3)若打在探测屏A、B两点的微粒的动能相等，求L与h的关系。解析(1)打在探测屏AB中点的微粒下落的高度hgt2t。(2)打在B点的微粒初速度v1，2hgt得v1同理，打在A点的微粒初速度v2L能被屏探测到的微粒初速度范围vL。(3)由功能关系mvmghmv2mgh代入式，得L2h。答案(1)(2)vL(3)2h