高中物理教科版第四章機(jī)械能和能源學(xué)業(yè)分層測評(píng)14

學(xué)業(yè)分層測評(píng)(十四)(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．(多選)質(zhì)量一定的物體()A．速度發(fā)生變化時(shí)其動(dòng)能一定變化B．速度發(fā)生變化時(shí)其動(dòng)能不一定變化C．速度不變時(shí)其動(dòng)能一定不變D．動(dòng)能不變時(shí)其速度一定不變【解析】速度是矢量，速度變化時(shí)可能只有方向變化，而大小不變，動(dòng)能是標(biāo)量，所以速度只有方向變化時(shí)，動(dòng)能可以不變；動(dòng)能不變時(shí)，只能說明速度大小不變，但速度方向不一定不變，故只有B、C正確．【答案】BC2．改變物體的質(zhì)量和速度都可改變物體的動(dòng)能，在下列情況下，物體的動(dòng)能變化最大的是()A．物體的質(zhì)量不變，運(yùn)動(dòng)速度增大到原來的2倍B．物體的速度不變，質(zhì)量增大到原來的2倍C．物體的質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?倍，運(yùn)動(dòng)速度減為原來的一半D．物體的質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼囊话?，速度增加為原來?倍【解析】由動(dòng)能的計(jì)算式Ek＝eq\f(1,2)mv2可知，D正確．【答案】D3．一質(zhì)量為m的滑塊，以速度v在光滑水平面上向左滑行，從某一時(shí)刻起，在滑塊上作用一向右的水平力，經(jīng)過一段時(shí)間后，滑塊的速度變?yōu)椋?v，在這段時(shí)間內(nèi)，水平力所做的功為()\f(3,2)mv2 B．－eq\f(3,2)mv2\f(5,2)mv2 D．－eq\f(5,2)mv2【解析】由動(dòng)能定理得W＝eq\f(1,2)m(2v)2－eq\f(1,2)mv2＝eq\f(3,2)mv2.【答案】A4．某消防隊(duì)員從一平臺(tái)上跳下，下落2m后雙腳觸地，接著他用雙腿彎曲的方法緩沖，使自身的重心又下降了0.5m，在著地過程中地面對(duì)他雙腳的平均作用力估計(jì)為()A．自身所受重力的2倍B．自身所受重力的5倍C．自身所受重力的8倍D．自身所受重力的10倍【解析】設(shè)地面對(duì)雙腳的平均作用力為F，在全過程中，由動(dòng)能定理得mg(H＋h)－Fh＝0F＝eq\f(mgH＋h,h)＝eq\f(2＋,mg＝5mg，B正確．【答案】B5．(多選)甲、乙兩個(gè)質(zhì)量相同的物體，用大小相等的力F分別拉它們?cè)谒矫嫔蠌撵o止開始運(yùn)動(dòng)相同的距離s.如圖4-4-7所示，甲在光滑面上，乙在粗糙面上，則下列關(guān)于力F對(duì)甲、乙兩物體做的功和甲、乙兩物體獲得的動(dòng)能的說法中正確的是()圖4-4-7A．力F對(duì)甲物體做功多B．力F對(duì)甲、乙兩個(gè)物體做的功一樣多C．甲物體獲得的動(dòng)能比乙大D．甲、乙兩個(gè)物體獲得的動(dòng)能相同【解析】由功的公式W＝Fscosα＝F·s可知，兩種情況下力F對(duì)甲、乙兩個(gè)物體做的功一樣多，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)動(dòng)能定理，對(duì)甲有Fs＝Ek1，對(duì)乙有Fs－fs＝Ek2，可知Ek1＞Ek2，即甲物體獲得的動(dòng)能比乙大，C正確，D錯(cuò)誤．【答案】BC6．一空盒以某一初速度在水平面上滑行，滑行的最遠(yuǎn)距離為L.現(xiàn)往空盒中倒入砂子，使空盒與砂子的總質(zhì)量為原來空盒的3倍，仍以原來的初速度在水平面上滑行，此時(shí)滑行的最遠(yuǎn)距離為()\f(1,9)L B．eq\f(1,3)LC．L D．3【解析】盒子與水平面動(dòng)摩擦因數(shù)一定，據(jù)動(dòng)能定理得－μmgs＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，解得s＝eq\f(v\o\al(2,0),2μg)，位移s與物體質(zhì)量無關(guān)，正確選項(xiàng)為C.【答案】C7．甲、乙兩輛汽車的質(zhì)量之比m1∶m2＝2∶1，它們剎車時(shí)的初動(dòng)能相同，若它們與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，則它們滑行的距離之比s1∶s2等于()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：67120232】A．1∶1 B．1∶2C．1∶4 D．4∶1【解析】對(duì)兩輛汽車由動(dòng)能定理得：－μm1gs1＝0－Ek，－μm2gs2＝0－Ek，s1∶s2＝m2∶m1＝1∶2，B正確．【答案】B8．將質(zhì)量為m的物體，以初速度v0豎直向上拋出．已知拋出過程中阻力大小恒為重力的倍．求(1)物體上升的最大高度；(2)物體落回拋出點(diǎn)時(shí)的速度大小．【解析】(1)上升過程，由動(dòng)能定理－mgh－fh＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)①將f＝②聯(lián)立①②可得：h＝eq\f(5v\o\al(2,0),12g).③(2)全過程，由動(dòng)能定理：－2fh＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)④聯(lián)立②③④可得：v＝eq\f(\r(6),3)v0.【答案】(1)eq\f(5v\o\al(2,0),12g)(2)eq\f(\r(6),3)v0[能力提升]9．(多選)在平直公路上，汽車由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度達(dá)到vmax后，立即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)直至靜止，v-t圖象如圖4-4-8所示，設(shè)汽車的牽引力為F，受到的摩擦力為f，全程中牽引力做功為W1，克服摩擦力做功為W2，則()圖4-4-8A．F∶f＝1∶3 B．W1∶W2＝1∶1C．F∶f＝4∶1 D．W1∶W2＝1∶3【解析】對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)的全過程，由動(dòng)能定理得：W1－W2＝ΔEk＝0，所以W1＝W2，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由圖象知s1∶s2＝1∶4，由動(dòng)能定理得Fs1－fs2＝0，所以F∶f＝4∶1，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確．【答案】BC圖4-4-910．(2023·浙江高考)如圖4-4-9所示為一滑草場．某條滑道由上下兩段高均為h，與水平面傾角分別為45°和37°的滑道組成，滑草車與草地之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑，經(jīng)過上、下兩段滑道后，最后恰好靜止于滑道的底端(不計(jì)滑草車在兩段滑道交接處的能量損失，sin37°＝，cos37°＝．則()A．動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝eq\f(6,7)B．載人滑草車最大速度為eq\r(\f(2gh,7))C．載人滑草車克服摩擦力做功為mghD．載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為eq\f(3,5)g【解析】由題意知，上、下兩段斜坡的長分別為s1＝eq\f(h,sin45°)、s2＝eq\f(h,sin37°)由動(dòng)能定理知：2mgh＝μmgs1cos45°＋μmgs2cos37°解得動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝eq\f(6,7)，選項(xiàng)A正確；下落h時(shí)的速度最大，由動(dòng)能定理知：mgh－μmgs1cos45°＝eq\f(1,2)mv2解得v＝eq\r(\f(2gh,7))，選項(xiàng)B正確；載人滑草車克服摩擦力做的功與重力做功相等，即W＝2mgh，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；滑草車在下段滑道上的加速度大小為a＝μgcos37°－gsin37°＝eq\f(3,35)g，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】AB11．某同學(xué)為探究“合力做功與物體速度變化的關(guān)系”，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟是：①按圖4-4-10擺好實(shí)驗(yàn)裝置，其中小車質(zhì)量M＝kg，鉤碼總質(zhì)量m＝kg.②釋放小車，然后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(電源頻率為f＝50Hz)，打出一條紙帶．圖4-4-10(1)他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，如圖4-4-11所示．把打下的第一點(diǎn)記作0，然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，用厘米刻度尺測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)距離分別為d1＝0.004m，d2＝0.055m，d3＝0.167m，d4＝0.256m，d5＝0.360m，d6＝0.480m…，他把鉤碼重力(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取9.8m/s2)作為小車所受合力算出打下0點(diǎn)到打下第5點(diǎn)合力做功W＝________J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)，打下第5點(diǎn)時(shí)小車的速度v5＝________m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．圖4-4-11(2)此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果，他沒能得到“合力對(duì)物體做的功W∝v2”A．鉤碼質(zhì)量太大，使得合力對(duì)物體做功的測量值比真實(shí)值偏大太多B．沒有平衡摩擦力，使得合力對(duì)物體做功的測量值比真實(shí)值偏大太多C．釋放小車和接通電源的次序有誤，使得動(dòng)能增量的測量值比真實(shí)值偏小D．沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因【解析】(1)根據(jù)題意物體所受合外力為：F＝mg＝×N＝N，根據(jù)功的定義可知：W＝Fd5＝J；根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度，可以求出第5個(gè)點(diǎn)的速度大小為：v5＝eq\f(d6－d4,2T)＝eq\f－,2×5×)m/s＝1.12m/s.(2)設(shè)繩子上拉力為F，根據(jù)牛頓第二定律有：對(duì)小車：F＝Ma①對(duì)鉤碼：mg－F＝ma②聯(lián)立①②可得F＝eq\f(mgM,M＋m)＝eq\f(mg,1＋\f(m,M))，由此可知當(dāng)M?m時(shí)，鉤碼的重力等于繩子的拉力，因此當(dāng)鉤碼質(zhì)量太大時(shí)，會(huì)造成較大誤差，故A正確；實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行平衡摩擦力操作，若沒有平衡摩擦力直接將鉤碼重力做的功當(dāng)做小車合外力做的功，會(huì)造成較大誤差，故B正確；釋放小車和接通電源的順序有誤，影響打點(diǎn)多少，不一定會(huì)使動(dòng)能的測量值偏小，故C錯(cuò)誤；距離的測量產(chǎn)生的誤差不是該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的主要誤差，故D錯(cuò)誤．【答案】(1)(2)AB12．如圖4-4-12所示，粗糙水平軌道AB與半徑為R的光滑半圓形軌道BC相切于B點(diǎn)，現(xiàn)有質(zhì)量為m的小球(可看作質(zhì)點(diǎn))以初速度v0＝eq\r(6gR)，從A點(diǎn)開始向右運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)入半圓形軌道，若小球恰好能到達(dá)半圓形軌道的最高點(diǎn)C，最終又落于水平軌道上的A處，重力加速度為g，求：圖4-4-12(1)小球落到水平軌道上的A點(diǎn)時(shí)速度的大小vA；(2)水平軌道與小球間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：67120233】【解析】(1)mg＝meq\f(v\o\al(2,C),R)，得vC＝eq\r(gR)，從C到A由動(dòng)能定理得：mg2R＝eq\f(1,