高中物理粵教版第四章機械能和能源 章末質(zhì)量評估(四)

章末質(zhì)量評估(四)(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一個選項符合題目要求，選對的得3分，選錯或不答的得0分)1．下列物理量不可能為負(fù)值的是()A．加速度 B．功C．動能 D．重力勢能解析：加速度是矢量，可正可負(fù)，表示方向，為正時，與規(guī)定的正方向相同，為負(fù)時，與規(guī)定的正方向相反；功和動能為標(biāo)量，功為正，說明力與位移的夾角小于90°，功為負(fù)，說明力與位移的夾角大于90°；物體的重力勢能有正負(fù)，為正時，說明物體在零勢能參考面的上方，為負(fù)時，說明物體在零勢能參考面的下方；動能與速度的平方成正比，不可能為負(fù)值，故選C.答案：C2．下列關(guān)于力對物體做功的說法正確的是()A．摩擦力對物體做功的多少與路徑無關(guān)B．合力不做功，物體必定做勻速直線運動C．在相同時間內(nèi)作用力與反作用力做功絕對值一定相等，一正一負(fù)D．一對作用力和反作用力，可能其中一個力做功，而另一個力不做功解析：根據(jù)摩擦力做功的特點知，摩擦力的功與路徑有關(guān)，A錯誤；合力不做功，合力不一定為零，物體不一定做勻速直線運動，B錯誤，一對作用力、反作用力的功不一定數(shù)值相等、一正一負(fù)，有可能一個力做功，另一個力不做功，C錯誤，D正確．答案：D3．清潔工人在清潔城市道路時駕駛灑水車沿平直粗糙路面勻速行駛．當(dāng)灑水車行駛到某一路口時開始灑水，若灑水車的速度保持不變，且所受阻力與車重成正比，則開始灑水后()A．灑水車受到的牽引力保持不變B．灑水車受到的牽引力逐漸增大C．灑水車發(fā)動機的輸出功率保持不變D．灑水車發(fā)動機的輸出功率不斷減小解析：因為灑水車的重力在減小，且所受阻力與車重成正比，故阻力也減小，所以受到的牽引力減小，選項A、B錯誤；又因為灑水車的速度不變，故由P＝Fv可知，發(fā)動機的輸出功率不斷減小，選項C錯誤，D正確．答案：D4．下列各種運動過程中，物體(弓、過山車、石頭、圓珠筆)機械能守恒的是(忽略空氣阻力)()A．將箭搭在弦上，拉弓的整個過程B．過山車在動力作用下從軌道上緩慢上行的過程C．在一根細(xì)線的中央懸掛著一石頭，雙手拉著細(xì)線緩慢分開的過程D．手握內(nèi)有彈簧的圓珠筆，筆帽抵在桌面放手后圓珠筆彈起的過程解析：將箭搭在弦上，拉弓的整個過程，因為人對弓要做功，故機械能增加，選項A錯誤；過山車在動力作用下從軌道上緩慢上行的過程，因為動力對車做功，故機械能增加，選項B錯誤；在一根細(xì)線的中央懸掛著一石頭，雙手拉著細(xì)線緩慢分開的過程，人要做功，故手頭的機械能增加，選項C錯誤；手握內(nèi)有彈簧的圓珠筆，筆帽抵在桌面放手后圓珠筆彈起的過程，只有重力和彈力對筆帽做功，故機械能守恒，選項D正確，故選D.答案：D5.如圖所示，在加速運動的車廂中，一個人用力沿車前進(jìn)的方向推車廂，已知人與車廂始終保持相對靜止，那么人對車廂做功的情況是()A．做正功 B．做負(fù)功C．不做功 D．無法確定解析：人隨車一起向車前進(jìn)的方向加速運動，表明車對人在水平方向上的合力向前，根據(jù)牛頓第三定律，人對車在水平方向的合力與車運動方向相反，故人對車做負(fù)功，B正確．答案：B6.如圖所示，一個物體以速度v0沖向與豎直墻壁相連的輕質(zhì)輕簧，墻壁和物體間的彈簧被物體壓縮，在此過程中以下說法正確的是()A．物體對彈簧做的功與彈簧的壓縮量成正比B．物體向墻壁運動相同的位移，彈力做的功相等C．彈簧的彈力做正功，彈性勢能減小D．彈簧的彈力做負(fù)功，彈性勢能增加解析：物體對彈簧做的功與彈簧的壓縮量不成正比，A項錯誤；物體向墻壁運動相同的位移，彈簧的彈力增大，彈力做的功也增大，B項錯誤；在壓縮過程中，彈簧的彈力做負(fù)功，彈性勢能增加，D項正確C項錯誤．答案：D7．一小球以初速度v0水平拋出，不計空氣阻力，小球在空中運動的過程中重力做功的功率P隨時間t變化的圖象是()解析：設(shè)經(jīng)過時間t小球速度大小為v，其方向與豎直方向(或重力方向)成θ角，由功率公式P＝Fvcosθ知，此時重力的功率P＝mgvcosθ＝mgvy＝mg·gt＝mg2t，A對．答案：A8．如圖所示，一固定在地面上的光滑斜面的頂端固定有一輕彈簧，地面上質(zhì)量為m的物塊(可視為質(zhì)點)向右滑行并沖上斜面．設(shè)物塊在斜面最低點A的速率為v，壓縮彈簧至C點時彈簧最短，C點距地面高度為h，則物塊運動到C點時彈簧的彈性勢能為()A．mgh B．mgh＋eq\f(1,2)mv2C．mgh－eq\f(1,2)mv2 \f(1,2)mv2－mgh解析：由機械能守恒定律可得物塊的動能轉(zhuǎn)化為其重力勢能和彈簧的彈性勢能，有eq\f(1,2)mv2＝mgh＋Ep，故Ep＝eq\f(1,2)mv2－mgh.答案：D9．(2023·海南高考)如圖，一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置，軌道兩端等高；質(zhì)量為m的質(zhì)點自軌道端點P由靜止開始滑下，滑到最低點Q時，對軌道的正壓力為2mg，重力加速度大小為g.質(zhì)點自P滑到Q的過程中，克服摩擦力所做的功為()\f(1,4)mgR \f(1,3)mgR\f(1,2)mgR \f(π,4)mgR解析：在Q點，F(xiàn)N－mg＝eq\f(mv2,R)，所以v＝eq\r(gR)；由P到Q根據(jù)動能定理得mgR－Wf＝eq\f(1,2)mv2，解得Wf＝eq\f(1,2)mgR，故C正確．答案：C10.如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道，半徑OA水平、OB豎直，一個質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點由靜止開始自由下落，小球沿軌道到達(dá)最高點B時恰好對軌道沒有壓力．已知AP＝2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運動過程中()A．重力做功2mgRB．機械能減少mgRC．合外力做功mgRD．克服摩擦力做功eq\f(1,2)mgR解析：重力做功與路徑無關(guān)，所以WG＝mgR，選項A錯；小球在B點時所受重力提供向心力，即mg＝meq\f(v2,R)，所以v＝eq\r(gR)，從P點到B點，由動能定理知：W合＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mgR，故選項C錯；根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化與守恒知：機械能的減少量|ΔE|＝|ΔEp|－|ΔEk|＝eq\f(1,2)mgR，故選項B錯；克服摩擦力做的功等于機械能的減少量，等于eq\f(1,2)mgR，故選項D對．答案：D二、多項選擇題(本大題共4小題，每小題6分，共24分．在每小題給出的四個選項中，有多個選項符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分)11．一個質(zhì)量為m的物體，分別做下列運動，其動能在運動過程中一定發(fā)生變化的是()A．勻速直線運動 B．勻變速直線運動C．平拋運動 D．勻速圓周運動解析：物體做勻速直線運動，速度的大小和方向均不改變，根據(jù)公式Ek＝eq\f(1,2)mv2，動能不變，故A錯誤；物體做勻變速直線運動，速度的大小變化，根據(jù)公式Ek＝eq\f(1,2)mv2，動能一定改變，故B正確；物體做平拋運動，速度的大小不斷增加，根據(jù)公式Ek＝eq\f(1,2)mv2，動能一定增加，故C正確；物體做勻速圓周運動，速度的大小沒有變化，根據(jù)公式Ek＝eq\f(1,2)mv2，動能不變，故D錯誤；故選BC.答案：BC12．把質(zhì)量為m的小球從距地面高為h處以θ角斜向上方拋出，初速度為v0，不計空氣阻力，小球落地時的速度大小與下列因素中有關(guān)的是()A．小球的初速度v0的大小B．小球的質(zhì)量mC．小球拋出時的高度hD．小球拋出時的仰角θ解析：從小球從拋出到落地，由動能定理可知：eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgh＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(veq\o\al(2,0)＋2gh)，則小球落地時的速度大小與小球的初速度v0的大小、小球拋出時的高度h有關(guān)，故選A、C.答案：AC13．一物體靜止在升降機的地板上，在升降機加速上升的過程中，地板對物體的支持力所做的功等于()A．物體勢能的增加量B．物體動能的增加量C．物體動能的增加量加上物體勢能的增加量D．物體動能的增加量加上克服重力所做的功解析：在升降機加速上升的過程中，物體的重力mg對其做負(fù)功，地板對物體的支持力N對其做正功，設(shè)升降機上升高度為h，由動能定理知WN－mgh＝ΔEk，WN＝mgh＋ΔEk，其中mgh為物體勢能的增加量，也等于物體克服重力所做的功，ΔEk為物體動能的增加量．答案：CD14.如圖所示，楔形木塊abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc與水平面的夾角相同，頂角b處安裝一定滑輪．質(zhì)量分別為M、m(M>m)的滑塊，通過不可伸長的輕繩跨過定滑輪連接，輕繩與斜面平行．兩滑塊由靜止釋放后，沿斜面做勻加速運動．若不計滑輪的質(zhì)量和摩擦，在兩滑塊沿斜面運動的過程中()A．兩滑塊組成系統(tǒng)的機械能守恒B．重力對M做的功等于M動能的增加C．輕繩對m做的功等于m機械能的增加D．兩滑塊組成系統(tǒng)的機械能損失等于M克服摩擦力做的功解析：對于M和m組成的系統(tǒng)，除了重力、輕繩彈力做功外，摩擦力對M做了功，系統(tǒng)機械能不守恒，選項A錯誤；對于M，合外力做的功等于其重力、輕繩拉力及摩擦力做功的代數(shù)和，根據(jù)動能定理可知，M動能的增加等于合外力做的功，選項B錯誤；對于m，只有其重力和輕繩拉力做了功，根據(jù)功能關(guān)系可知，除了重力之外的其他力對物體做的正功等于物體機械能的增加量，選項C正確；對于M和m組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)輕繩上彈力做功的代數(shù)和等于零，只有兩滑塊的重力和M受到的摩擦力對系統(tǒng)做了功，根據(jù)功能關(guān)系得，M的摩擦力對系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)機械能的損失量，選項D正確．答案：CD三、非選擇題(本題共4小題，共46分．按題目要求作答．解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程和重要演算步驟，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15．(10分)物體在空中下落過程中，重力做正功，物體的動能越來越大，為了探究重力做功和物體動能變化的定量關(guān)系，我們提供了如圖所示的實驗裝置．(1)某同學(xué)根據(jù)所學(xué)的知識結(jié)合題圖設(shè)計了一個本實驗情境的命題，如圖所示：測量質(zhì)量為m的小球，在重力mg作用下從開始端自由下落至光電門處發(fā)生的①______________，以及通過光電門時的②____________，探究重力做的功③____________與小球動能變化量④____________的定量關(guān)系(請在①②空格處填寫物理量名稱和對應(yīng)符號，在③④空格處填寫數(shù)學(xué)表達(dá)式)．(2)某同學(xué)根據(jù)上述命題進(jìn)行如下操作并測出如下數(shù)據(jù)(取g＝10m/s2①用天平測出小球的質(zhì)量為0.50kg②用游標(biāo)卡尺測出小球的直徑為10.00mm③用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為80.80cm；④電磁鐵先通電，讓小球吸在開始端；⑤電磁鐵斷電時，小球自由下落；⑥在小球經(jīng)過光電門時，計時裝置記下小球經(jīng)過光電門所用時間為×10－3s，由此可算出小球經(jīng)過光電門時的速度為________m/s；⑦計算得出重力做的功為________J，小球動能變化量為________J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．(3)試根據(jù)(2)對本實驗得出結(jié)論：________________________________________________________________________________.解析：(1)首先明確實驗原理：重力做的功等于物體增加的動能．故測量小球下落的位移s和該位移s所對應(yīng)的瞬時速度v，比較重力做的功W＝mgs和動能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mv2的關(guān)系即可驗證命題的正確性．(2)小球經(jīng)過光電門的速度可以用小球通過光電門這段很短時間內(nèi)的平均速度來表示，eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(d,t)＝eq\f×10－3,×10－3)m/s＝4.00m/s；W＝mgs＝J，ΔEk＝eq\f(1,2)mv2＝J.答案：(1)位移s瞬時速度vmgseq\f(1,2)mv2(2)(3)在誤差允許范圍內(nèi)，重力做的功與物體動能的變化量相等16．(10分)下表是一輛電動自行車的部分技術(shù)指標(biāo)，其中額定車速是指電動車滿載情況下在水平直道上以額定功率勻速行駛的速度．額定車速整車質(zhì)量載重電源電源輸出電壓充電時間額定輸出功率電動機額定工作電壓和電流18km/h40kg80kg36V/12Ah≥36V6～8h180W36V/6A請參考表中數(shù)據(jù)，完成下列問題(g取10m/s2(1)求電動車在水平直道上行駛過程中受到阻力的大小．(2)若電動車滿載時以額定功率行駛，當(dāng)車速為3m/s解析：(1)設(shè)電動車的額定車速為vm，此時電動車牽引力為F1，則P額＝F1·vm，①F1－f＝0.②聯(lián)立①②可得f＝36N.(2)當(dāng)車速為3m/s，此時電動車牽引力為F2P額＝F2·v，③F2－f＝ma.④聯(lián)立③④可得a＝0.2m/s2答案：(1)36N(2)0.2m/s17．(12分)如圖所示，傳送帶與地面傾角θ＝30°，AB長度為L＝16.5m，傳送帶以v＝11m/s的速率逆時針轉(zhuǎn)動．在傳送帶上端A無初速度地放上一個質(zhì)量為m＝0.5kg的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ＝eq\f(2\r(3),5)，取g＝10m/s2(1)從物體開始運動至物體剛與傳送帶達(dá)到共同速度這一過程中，傳送帶的摩擦力對物體做了多少功？(2)物體從與傳送帶達(dá)到共同速度的瞬間至滑到B端的過程中，傳送帶的摩擦力對物體又做了多少功？解析：(1)物體放上傳送帶后，受到傳送帶的沿斜面向下的滑動摩擦力f1，以a1做勻加速直線運動，直至與傳送帶速度相等．設(shè)這一過程所需的時間為t1，物體下滑的位移為s1，則由牛頓第二定律，有mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1.由運動學(xué)公式，有s1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)，v1＝a1t1.代入數(shù)據(jù)，解得s1＝5.5m滑動摩擦力對物體做正功W1＝μmgcosθs1＝J.(2)物體與傳送帶達(dá)到共同速度后，因為mgsinθ<μmgcosθ，物體將與傳送帶保持相對靜止，以v1勻速下滑，故由物體與傳送帶共速滑到B端的時間摩擦力對物體做負(fù)功，大小為W2＝－mgsinθ(L－s1)＝－J.答案：(1)J(2)－J18．(14分)如圖