高中物理人教版第七章機(jī)械能守恒定律章末綜合測(cè)評(píng)3

章末綜合測(cè)評(píng)(三)(用時(shí)：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，1～5小題只有一項(xiàng)符合題目要求，6～8題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1．如圖所示實(shí)例中均不考慮空氣阻力，系統(tǒng)機(jī)械能守恒的是()A．上樓B．跳繩(人與地球組成的系統(tǒng))(人與繩組成的系統(tǒng))C．水滴石穿D．箭射出后(水滴與石頭組成的系統(tǒng))(箭、弓、地球組成的系統(tǒng))【解析】人上樓、跳繩過程中機(jī)械能不守恒，從能量轉(zhuǎn)化角度看都是消耗人體的化學(xué)能；水滴石穿，水滴的機(jī)械能減少的部分轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能；弓箭射出過程中是彈性勢(shì)能與動(dòng)能、重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，只有重力和彈力做功，機(jī)械能守恒．【答案】D2．如圖1所示，在加速運(yùn)動(dòng)的車廂中，一個(gè)人用力沿車前進(jìn)的方向推車廂，已知人與車廂始終保持相對(duì)靜止，那么人對(duì)車廂做功的情況是()圖1A．做正功 B．做負(fù)功C．不做功 D．無(wú)法確定【解析】人隨車一起向車前進(jìn)的方向加速運(yùn)動(dòng)，表明車對(duì)人在水平方向上的合力向前，根據(jù)牛頓第三定律，人對(duì)車在水平方向的合力與車運(yùn)動(dòng)方向相反，故人對(duì)車做負(fù)功，B正確．【答案】B3．如圖2所示，小物體A沿高為h、傾角為θ的光滑斜面以初速度v0從頂端滑到底端，而相同的物體B以同樣大小的初速度從同等高度處豎直上拋，則()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69390116】圖2A．兩物體落地時(shí)速度相同B．從開始至落地，重力對(duì)它們做功相同C．兩物體落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率相同D．從開始運(yùn)動(dòng)至落地過程中，重力對(duì)它們做功的平均功率相同【解析】整個(gè)過程重力對(duì)它們做的功均為mgh，根據(jù)機(jī)械能守恒知兩物體落地時(shí)速度的大小相等，但方向不同，所以A、C錯(cuò)，B正確；從開始至落地它們用時(shí)不等，所以D錯(cuò)．【答案】B4．一輛汽車以v1＝6m/s的速度沿水平路面行駛時(shí)，急剎車后能滑行s1＝m，如果以v2＝8m/s的速度行駛，在同樣路面上急剎車后滑行的距離s2應(yīng)為()A．m B．mC．m D．m【解析】急剎車后，車只受摩擦阻力的作用，且兩種情況下摩擦力大小是相同的，汽車的末速度皆為零．設(shè)摩擦阻力為F，據(jù)動(dòng)能定理得－Fs1＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1) ①－Fs2＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2) ②②式除以①式得：eq\f(s2,s1)＝eq\f(veq\o\al(2,2),veq\o\al(2,1))故得汽車滑行距離s2＝eq\f(veq\o\al(2,2),veq\o\al(2,1))s1＝(eq\f(8,6))2×m＝m.【答案】A5．如圖3所示，一質(zhì)量為M的光滑大圓環(huán)，用一細(xì)輕桿固定在豎直平面內(nèi)；套在大環(huán)上質(zhì)量為m的小環(huán)(可視為質(zhì)點(diǎn))，從大環(huán)的最高處由靜止滑下．重力加速度大小為g，當(dāng)小環(huán)滑到大環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)，大環(huán)對(duì)輕桿拉力的大小為()圖3A．Mg－5mg B．Mg＋mgC．Mg＋5mg D．Mg＋10mg【解析】設(shè)小環(huán)到大環(huán)最低點(diǎn)的速度為v，由能量守恒定律，得eq\f(1,2)mv2＝mg2R①小環(huán)在大環(huán)上做圓周運(yùn)動(dòng)，在最低點(diǎn)時(shí)，大環(huán)對(duì)它的支持力方向豎直向上，設(shè)為FN，由牛頓第二定律，得FN－mg＝meq\f(v2,R)②由①②得FN＝5mg，由牛頓第三定律可知，小環(huán)對(duì)大環(huán)豎直向下的壓力FN′＝FN＝5mg.大環(huán)平衡，輕桿對(duì)大環(huán)的拉力為F＝FN′＋Mg＝Mg＋5mg，選項(xiàng)C正確．【答案】C6．人們?cè)O(shè)計(jì)出磁懸浮列車，列車能以很大速度行駛．列車的速度很大，是采取了下列哪些可能的措施()A．減小列車的質(zhì)量B．增大列車的牽引力C．減小列車所受的阻力D．增大列車的功率【解析】當(dāng)列車以最大速度行駛時(shí)，牽引力與阻力大小相等，有P＝Ffv，故v＝eq\f(P,Ff)，要增大速度，一方面增大列車的功率，另一方面減小列車所受的阻力，故C、D正確．【答案】CD7．某位溜冰愛好者先在岸上從O點(diǎn)由靜止開始勻加速助跑，2s后到達(dá)岸邊A處，接著進(jìn)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(diǎn)，如圖4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(jī)械能是E，則對(duì)以上各量隨時(shí)間變化規(guī)律的描述，下列選項(xiàng)中正確的是()圖4【解析】由題意知，初末速度均為0，前2s勻加速運(yùn)動(dòng)，后3s做勻減速運(yùn)動(dòng)，位移一直增加，選項(xiàng)A錯(cuò)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(xiàng)B、C正確；運(yùn)動(dòng)過程中重力勢(shì)能不變，而動(dòng)能先增大后減小，所以機(jī)械能先增大后減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】BC8．由光滑細(xì)管組成的軌道如圖5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?kù)o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()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69390117】圖5A．小球落到地面時(shí)相對(duì)于A點(diǎn)的水平位移值為2eq\r(RH－2R2)B．小球落到地面時(shí)相對(duì)于A點(diǎn)的水平位移值為2eq\r(2RH－4R2)C．小球能從細(xì)管A端水平拋出的條件是H＞2RD．小球能從細(xì)管A端水平拋出的最小高度Hmin＝eq\f(5,2)R【解析】要使小球從A點(diǎn)水平拋出，則小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的速度v＞0，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，有mgH－mg·2R＝eq\f(1,2)mv2，所以H＞2R，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；小球從A點(diǎn)水平拋出時(shí)的速度v＝eq\r(2gH－4gR)，小球離開A點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)，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(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確．【答案】BC二、非選擇題(共4小題，共52分，按題目要求作答)9．(8分)下表是在探究功與物體速度變化的關(guān)系時(shí)得到的數(shù)據(jù)．請(qǐng)根據(jù)以下數(shù)據(jù)在圖中完成W-v、W-v2、W-v3圖象，并由圖象確定功與速度變化的關(guān)系是________.W(一條橡皮筋做的功作為功的單位)12345678v(m/s)v2(m2/s2)v3(m3/s3)【解析】v2、v3的數(shù)值如下表所示：W(一條橡皮筋做的功作為功的單位)12345678v(m/s)v2(m2/s2)v3(m3/s3)W-v、W-v2、W-v3圖象如圖所示．由圖可得力對(duì)物體做的功與速度的平方成正比．【答案】見解析10．(10分)用如圖3實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．圖4甲給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖4甲所示．已知m1＝50g，m2＝150g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50Hz，則(g取10m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖3(1)紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v＝________m/s；(2)在打0～5的過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量ΔEk＝________J，系統(tǒng)勢(shì)能的減少量ΔEp＝________J，由此得出的結(jié)論是______________________________．(3)若某同學(xué)作出eq\f(1,2)v2-h圖象如圖4乙所示，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭′＝________m/s2.甲乙圖4【解析】(1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度大小為v＝eq\f(x46,t46)＝eq\f＋,2×5××10－2m/s＝m/s(2)在打點(diǎn)0～5過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量為ΔEk＝eq\f(1,2)(m1＋m2)v2－0＝eq\f(1,2)×(50＋150)×10－3×－0≈J系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量為ΔEp＝(m2－m1)gh05＝(150－50)×10－3×10×＋×10－2J＝J實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量，即系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．(3)m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則m2g′h－m1g′h＝eq\f(1,2)m2v2＋eq\f(1,2)m1v2－0，整理得v2＝g′h可見，重力加速度g′大小等于eq\f(v2,2)-h圖象斜率的2倍，則g′＝2×eq\f,m/s2＝m/s2.【答案】(1)(2)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒(3)11．(16分)質(zhì)量為2000kg的汽車在平直公路上行駛，所能達(dá)到的最大速度為20m/s，設(shè)汽車所受阻力為車重的倍(即f＝．如果汽車在運(yùn)動(dòng)的初始階段是以2m/s2的加速度由靜止開始作勻加速行駛，試求：【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69390118】(1)汽車的額定功率；(2)汽車在勻加速行駛時(shí)的牽引力；(3)汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間；(4)汽車在第3s末的瞬時(shí)功率；(5)試畫出汽車在8s內(nèi)的P-t圖象．【解析】(1)P額＝fv＝＝80kW.(2)F＝f＋ma＝8000N.(3)設(shè)汽車勻加速運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的最大速度為v0，對(duì)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(yùn)動(dòng)的時(shí)間t0＝eq\f(v0,a)＝eq\f(10,2)s＝5s.(4)P＝Fv＝Fat＝48kW.(5)汽車在8s內(nèi)的P-t圖象為【答案】(1)80kW(2)8000N(3)5s(4)48kW(5)見解析12．(18分)如圖5所示，一小球從A點(diǎn)以某一水平向右的初速度出發(fā)，沿水平直線軌道運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)后，進(jìn)入半徑R＝10cm的光滑豎直圓形軌道，圓形軌道間不相互重疊，即小球離開圓形軌道后可繼續(xù)向C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，C點(diǎn)右側(cè)有一壕溝，C、D兩點(diǎn)的豎直高度h＝m，水平距離s＝m，水平軌道AB長(zhǎng)為L(zhǎng)1＝1m，BC長(zhǎng)為L(zhǎng)2＝3m，小球與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝，重力加速度g取10m/s2.(1)若小球恰能通過圓形軌道的最高點(diǎn)，求小球在A點(diǎn)的初速度；(2)若小球既能通過圓形軌道的最高點(diǎn)，又不掉進(jìn)壕溝，求小球在A點(diǎn)初速度的范圍是多少？圖5【解析】(1)小球恰能通過最高點(diǎn)，有mg＝meq\f(v2,R)，由B到最高點(diǎn)有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)mv2＋mg·2R.由A→B有－μmgL1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A).解得在A點(diǎn)的初速度vA＝3m/s.(2)若小球恰好停在C處，則有－μmg(L1＋L2)＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)，解得在A點(diǎn)的初速度vA＝4m/s.若