高中物理人教版第七章機械能守恒定律單元測試 限時檢測7

第七章限時檢測本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，第1～6小題只有一個選項符合題目要求，第7～10小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1．(河北成安一中、永年二中、臨漳一中2023～2023學(xué)年高一聯(lián)考)如圖所示的四幅圖是小明提包回家的情景，小明提包的力不做功的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820574)()答案：B解析：據(jù)功的概念及功的兩個因素可知，只有同時滿足力及在力的方向上有位移兩個條件時，力對物體才做功，A、C、D做功，B沒有做功，選B。2．(濰坊臨朐實驗中學(xué)2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期質(zhì)檢)從空中以40m/s的初速度平拋一重為10N的物體，物體在空中運動3s落地，不計空氣阻力，取g＝10m/s2，則物體落地前瞬間，重力的瞬時功率為eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820575)()A．300W B．400WC．500W D．700W答案：A解析：物體落地瞬間vy＝gt＝30m/s，∴PG＝mgvy＝300W。3．(杭州二中2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期檢測)如圖所示，在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落到比地面低h的海平面上。若以地面為參考平面，且不計空氣阻力，則下列選項錯誤的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820576)()A．物體落到海平面時的勢能為mghB．重力對物體做的功為mghC．物體在海平面上的動能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mghD．物體在海平面上的機械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)答案：A解析：若以地面為參考平面，物體落到海平面時的勢能為－mgh，所以A選項錯誤；此過程重力做正功，做功的數(shù)值為mgh，因而B正確；不計空氣阻力，只有重力做功，所以機械能守恒，有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝－mgh＋Ek，在海平面上的動能為Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgh，C選項正確；在地面處的機械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，因此在海平面上的機械能也為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，D選項正確。4．(沈陽二中2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期期中)運動員從懸停在空中的直升機上跳傘，傘打開前可看作是自由落體運動，打開傘后減速下降，最后勻速下落。在整個過程中，下列圖象可能符合事實的是(其中h表示下落高度、t表示下落的時間、F表示人受到的合外力、E表示人的機械能、EP表示人的重力勢能、v表示人下落的速度)eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820577)()答案：C解析：根據(jù)運動員下落時先做自由落體運動，又做減速最后勻速運動，可判只有選項C正確。5．如圖所示，一根跨越光滑定滑輪的輕繩，兩端各連有一雜技演員(可視為質(zhì)點)，甲站于地面，乙從圖示的位置由靜止開始向下擺動，運動過程中繩始終處于伸直狀態(tài)，當(dāng)演員乙擺至最低點時，甲剛好對地面無壓力，則演員甲的質(zhì)量與演員乙的質(zhì)量之比為eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820578)()A．1∶1 B．2∶1C．3∶1 D．4∶1答案：B解析：設(shè)定滑輪到乙演員的距離為L，那么當(dāng)乙擺至最低點時下降的高度為eq\f(L,2)，根據(jù)機械能守恒定律可知m乙geq\f(L,2)＝eq\f(1,2)m乙v2；又因當(dāng)演員乙擺至最低點時，甲剛好對地面無壓力，說明繩子上的張力和甲演員的重力相等，所以m甲g－m乙g＝m乙eq\f(v2,L)，聯(lián)立上面兩式可得演員甲的質(zhì)量與演員乙的質(zhì)量之比為2∶1。6．如圖所示，傳送帶以1m/s的速度水平勻速運動，砂斗以20kg/s的流量向傳送帶上裝砂子，為了保持傳遞速率不變，驅(qū)動傳送帶的電動機因此應(yīng)增加功率eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820579)()A．10W B．20WC．30W D．40W答案：B解析：每秒鐘流到傳送帶的砂子獲得的動能為ΔEk＝eq\f(1,2)mv2，砂子達到速度v之前，相對傳送帶向后滑動，每秒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的機械能為：Q＝Ffs相對，而s相對＝eq\f(v\o\al(2,t相)－v\o\al(2,0相),2a相)＝eq\f(0－v2,2－μg)＝eq\f(v2,2μg)Q＝Ffs相對＝μmg·eq\f(v2,2μg)＝eq\f(1,2)mv2因此，電動機必須增加的功率為：ΔP＝eq\f(ΔEk＋Q,Δt)＝eq\f(mv2,Δt)＝20W，∴應(yīng)選B。7．某位溜冰愛好者先在岸上從O點由靜止開始勻加速助跑，2s后到達岸邊A處，接著進入冰面(冰面與岸邊基本相平)開始滑行，又經(jīng)3s停在了冰上的B點，如圖甲所示。若該過程中，他的位移是x，速度是v，受的合外力是F，機械能是E，則對以上各量隨時間變化規(guī)律的描述，圖乙中正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820580)()答案：BC解析：由題意知，初末速度均為0，前2s勻加速運動，后3s做勻減速運動，位移一直增加，選項A錯誤；加速度的大小關(guān)系為3∶2，由牛頓第二定律得受的合外力的大小關(guān)系為3∶2，選項B、C正確；運動過程中重力勢能不變，而動能先增大后減小，所以機械能先增大后減小，選項D錯誤。8．(南陽市部分示范高中2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期聯(lián)考)如圖甲、乙中是一質(zhì)量m＝6×103kg的公共汽車在t＝0和t＝4s末兩個時刻的兩張照片。當(dāng)t＝0時，汽車剛啟動(汽車的運動可看成勻加速直線運動)。圖丙是車內(nèi)橫桿上懸掛的手拉環(huán)的圖象，測得θ＝30°。根據(jù)題中提供的信息，能估算出的物理量是eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820581)()A．汽車的長度 B．4s內(nèi)汽車牽引力所做的功C．4s末汽車的速度 D．4s末汽車合外力的瞬時功率答案：ACD解析：根據(jù)題圖丙，通過對手拉環(huán)受力分析，結(jié)合牛頓第二定律可知，汽車的加速度為a＝gtanθ＝eq\f(10\r(3),3)m/s2，所以，t＝4s末汽車的速度v＝at＝eq\f(40\r(3),3)m/s，選項C可估算；根據(jù)圖甲、乙可知，汽車的長度等于4s內(nèi)汽車的位移，即l＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(80\r(3),3)m，選項A可估算；因為4s末汽車的瞬時速度可求出，汽車的合外力F＝ma也可求出，所以汽車在4s末的瞬時功率為P＝Fv也可估算，即選項D可估算；因為不知汽車與地面間的摩擦力，所以無法估算4s內(nèi)汽車牽引力所做的功。9．由光滑細管組成的軌道如圖所示，其中AB段和BC段是半徑為R的四分之一圓弧，軌道固定在豎直平面內(nèi)。一質(zhì)量為m的小球，從距離水平地面高為H的管口D處靜止釋放，最后能夠從A端水平拋出落到地面上。下列說法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820582)()A．小球落到地面時相對于A點的水平位移值為2eq\r(RH－2R2)B．小球落到地面時相對于A點的水平位移值為2eq\r(2RH－4R2)C．小球能從細管A端水平拋出的條件是H>2RD．小球能從細管A端水平拋出的最小高度Hmin＝eq\f(5,2)R答案：BC解析：要使小球從A點水平拋出，則小球到達A點時的速度v>0，根據(jù)機械能守恒定律，有mgH－mg·2R＝eq\f(1,2)mv2，所以H>2R，故選項C正確，選項D錯誤；小球從A點水平拋出時的速度v＝eq\r(2gH－4gR)，小球離開A點后做平拋運動，則有2R＝eq\f(1,2)gt2，水平位移x＝vt，聯(lián)立以上各式可得水平位移x＝2eq\r(2RH－4R2)，選項A錯誤，選項B正確。10．(溫州十校聯(lián)合體高一下學(xué)期期末)如圖甲所示是一打樁機的簡易模型。質(zhì)量m＝1kg的物體在拉力F作用下從與釘子接觸處由靜止開始運動，上升一段高度后撤去F，到最高點后自由下落，撞擊釘子，將釘子打入一定深度。物體上升過程中，機械能E與上升高度h的關(guān)系圖象如圖乙所示。不計所有摩擦，g取10m/s2eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820583)()A．拉力F的大小為12NB．物體上升1．0m處的速度為2m/sC．撤去F后物體上升時間為0．1sD．物體上升到0．25m高度處拉力F的瞬時功率為12W答案：ABD解析：由功能關(guān)系：F·h＝ΔE得F＝eq\f(ΔE,h)＝eq\f(12,1)N＝12N，選項A正確。由E＝mgh＋eq\f(1,2)mv2當(dāng)h＝1m時得v＝2m/s，選項B正確。撤去F后t＝eq\f(v,g)＝0．2s，選項C錯誤。由圖線可知，當(dāng)h＝0．25m時E＝3J，此時v′＝1m/s所以P＝Fv′＝12W，選項D正確。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共3小題，共18分。將正確答案填在題中的橫線上)11．(5分)如圖所示，用一小鋼球及下列器材測定彈簧被壓縮時的彈性勢能：光滑水平軌道與光滑圓弧軌道相切，輕彈簧的一端固定在軌道的左端，OP是可繞O點轉(zhuǎn)動的輕桿，且擺到某處就能停在該處，作為指示鋼球位置的標桿。eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820584)(1)還需要的器材是________、________。(2)該實驗是間接測量彈簧的彈性勢能。實際上是把對彈性勢能的測量轉(zhuǎn)化為對________的測量，進而轉(zhuǎn)化為對________和________的直接測量。答案：(1)天平刻度尺(2)重力勢能質(zhì)量高度解析：(1)該實驗的原理是小球在最高點的重力勢能等于彈簧的彈性勢能，要知道小球的重力勢能EP＝mgh，需測出質(zhì)量m和高度h，因此需要的器材是天平和刻度尺。(2)此實驗是根據(jù)機械能守恒，把彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能的測量，即測出質(zhì)量和高度。12．(6分)為了探究功與物體速度變化的關(guān)系，某同學(xué)做了如下實驗，他讓滑塊在某一水平面上滑行，利用速度采集器獲取其初速度v，并測量出不同初速度的最大滑行距離x，得到下表所示幾組數(shù)據(jù)：eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820585)數(shù)據(jù)組123456v/(m·s－1)0x/m0(1)一同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，作出x－v圖象如圖甲所示。觀察該圖象，該同學(xué)作出如下推理：根據(jù)x－v圖象大致是一條拋物線，可以猜想，x可能與v2成正比。請在圖乙所示坐標紙上選擇適當(dāng)?shù)淖鴺溯S作出圖線驗證該同學(xué)的猜想。(2)根據(jù)你所作的圖象，你認為滑塊滑行的最大距離x與滑塊初速度平方v2的關(guān)系是________。答案：(1)見解析圖(2)x∝v2解析：(1)做出x－v2圖線如圖所示(2)由圖可以看出，滑塊滑行的最大距離x與滑塊初速度平方v2成正比。即x∝v2。13．(7分)某同學(xué)利用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。該同學(xué)經(jīng)正確操作得到打點紙帶，在紙帶后段每兩個計時間隔取一個計數(shù)點，依次為1、2、3、4、5、6、7，測量各計數(shù)點到第一個打點的距離h，并正確求出打相應(yīng)點時的速度v。各計數(shù)點對應(yīng)的數(shù)據(jù)見下表：eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820586)計數(shù)點1234567h(m)v(m/s)v2(m2/s2)(1)請在圖乙坐標中，描點作出v2－h(huán)圖線；(2)由圖線可知，重錘下落的加速度g′＝________m/s2(保留三位有效數(shù)字)；(3)若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9．8m/s2，根據(jù)作出的圖線，能粗略驗證自由下落的重錘機械能守恒的依據(jù)是________。答案：(1)作出v2－h(huán)圖線如圖(2)9．75(答9．69～9．79均給分)(3)圖線為通過坐標原點的一條直線，斜率的一半與g基本相等(不交代“通過坐標原點”也給分)三、論述·計算題(本題共4小題；共42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14．(10分)(曲阜師大附中2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期檢測)質(zhì)量為2000kg的汽車在平直公路上行駛，所能達到的最大速度為20m/s，設(shè)汽車所受阻力為車重的0．2倍(即f＝0．2G)。如果汽車在運動的初始階段是以2m/s2的加速度由靜止開始勻加速行駛，試求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820587)(1)汽車的額定功率；(2)汽車在勻加速行駛時的牽引力；(3)汽車做勻加速運動的最長時間；(4)汽車在第3s末的瞬時功率；(5)試畫出汽車在8s內(nèi)的P－t圖象。答案：(1)80kW(2)8000N(3)5s(4)48kW(5)如圖解析：(1)P額＝fv＝0．2Gvm＝80kW(2)F＝f＋ma＝8000N(3)設(shè)汽車勻加速運動所能達到的最大速度為v0，對汽車由牛頓第二定律得F－f＝ma即eq\f(P額,v0)－f＝ma代入數(shù)據(jù)得v0＝10m/s所以汽車做勻加速直線運動的時間t0＝eq\f(v0,a)＝eq\f(10,2)s＝5s(4)P＝Fv＝Fat＝48kW15．(10分)(福建師大附中2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期期中)如圖所示，質(zhì)量m的物塊A下端固定一勁度系數(shù)為k的彈簧，彈簧下端固定在桌面上。物塊上端連一豎直細繩，細繩通過輕質(zhì)光滑的定滑輪與不計重力的小鉤B相連。開始時物塊A處于靜止，細繩繃直但沒有作用力?，F(xiàn)用拉力向下拉小鉤B，拉力的功率P恒定，當(dāng)彈簧彈力為零時物塊A的加速度為a。求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820588)(1)彈簧彈力為零時細繩的拉力F和物塊A的速度v；(2)若已知上述過程經(jīng)過的時間為t，現(xiàn)改用質(zhì)量為2m的鉤碼C掛在小鉤B上，也從原狀態(tài)開始釋放C，則當(dāng)彈簧彈力也為零時，物塊A的動能EK多大答案：(1)mg＋maeq\f(P,mg＋ma)(2)eq\f(2m2g2,3k)＋eq\f(mP2,6mg＋ma2)－eq\f(Pt,3)解析：(1)由牛頓運動定律得F－mg＝maF＝mg＋mav＝eq\f(P,F)＝eq\f(P,mg＋ma)(2)假設(shè)這一過程彈簧彈力做功為W，第一次對物塊A：Pt－mgh＋W＝eq\f(1,2)mv2第二次對物體A、C整體：2mgh－mgh＋W＝eq\f(1,2)×3mv′2h＝eq\f(mg,k)Ek＝eq\f(1,2)mv′2解得Ek＝eq\f(2m2g2,3k)＋eq\f(mP2,6mg＋ma2)－eq\f(Pt,3)16．(11分)如圖(a)所示，一傾角為37°的傳送帶以恒定速度運行?，F(xiàn)將一質(zhì)量m＝2kg的小物體以某一初速度放上傳送帶，物體相對地面的速度隨時間變化的關(guān)系如圖(b)所示，取沿傳送帶向上為正方向，g＝10m/s2，sin37°＝0．6，cos37°＝0．8。求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號00820589)(1)0～10s內(nèi)物體位移的大小；(2)物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)；(3)0～10s內(nèi)物體機械能的增量及因與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量Q。答案：(1)33m(2)eq\f(15,16)(3)423J405J解析：(1)從圖(b)中求出物體位移為s＝eq\f(4＋8×6,2)m－eq\f(1,2)×2×3m＝33m。(2)由圖象知，物體在傳送帶上滑動時的加速度a＝1．5m/s2，在此過程中對物體受力分析得：μmgcosθ－mgsinθ＝ma，得μ＝eq\f(15,16)。(3)物體被送上的高度h＝ssinθ＝19．8m，重力勢能增量ΔEp＝mgh＝396J，動能增量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝27J，機械能增量ΔE＝ΔEp＋ΔEk＝423J。因0～10s內(nèi)只有前6s發(fā)生相對滑動，而0～6s內(nèi)傳送帶運動距離s帶＝6×6m＝36m。0～6s內(nèi)物體位移s物＝eq\f(1,2)×4×6m－eq\f(1,2)×2×3m＝9m，所以Δx＝s帶－s物＝27m，故產(chǎn)生的熱量Q＝μmgcosθΔx＝405J。17．(11分)(東營勝利一中2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期期末)如圖所示，一小