XX專(zhuān)用學(xué)年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律章末檢測(cè)卷 新人教必修

PAGE第七章機(jī)械能守恒定律章末檢測(cè)卷(三)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(共13小題，每小題4分，共52分。在每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的，不選、多選、錯(cuò)選均不得分。)1.如圖1所示，小車(chē)在與水平方向成α角的恒力F作用下，沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)一段距離l，此過(guò)程中力F對(duì)小車(chē)所做的功為()圖1A.Fl B.FlsinαC.Flcosα D.Fltanα答案C2.總質(zhì)量約為3.8噸“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器在距月面3m處關(guān)閉反推發(fā)動(dòng)機(jī)，讓其以自由落體方式降落在月球表面。4條著陸腿觸月信號(hào)顯示，“嫦娥三號(hào)”完美著陸月球虹灣地區(qū)。月球表面附近重力加速度約為1.6m/s2，4條著陸腿可視作完全相同的四個(gè)輕彈簧，在軟著陸后，每個(gè)輕彈簧獲得的彈性勢(shì)能大約是()圖2A.28500J B.4560JC.18240J D.9120J解析由機(jī)械能守恒定律，mgh＝4Ep，解得Ep＝eq\f(mgh,4)＝4560J，選項(xiàng)B正確。答案B3.某運(yùn)動(dòng)員臂長(zhǎng)為L(zhǎng)，將質(zhì)量為m的鉛球推出，鉛球出手時(shí)的速度大小為v0，方向與水平方向成30°角，則該運(yùn)動(dòng)員對(duì)鉛球所做的功是()A.eq\f(m（gL＋veq\o\al(2,0)）,2) B.mgL＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)C.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0) D.mgL＋mveq\o\al(2,0)解析設(shè)運(yùn)動(dòng)員對(duì)鉛球做功為W，由動(dòng)能定理得W－mgLsin30°＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，所以W＝eq\f(1,2)mgL＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)。答案A4.如圖3是“神舟”系列航天飛船返回艙返回地面的示意圖，假定其過(guò)程可簡(jiǎn)化為打開(kāi)降落傘一段時(shí)間后，整個(gè)裝置勻速下降，為確保安全著陸，需點(diǎn)燃返回艙的緩沖火箭，在火箭噴氣過(guò)程中返回艙做減速直線運(yùn)動(dòng)，則()圖3A.火箭開(kāi)始噴氣瞬間傘繩對(duì)返回艙的拉力變小B.返回艙在噴氣過(guò)程中減速的主要原因是空氣阻力C.返回艙在噴氣過(guò)程中所受合外力可能做正功D.返回艙在噴氣過(guò)程中處于失重狀態(tài)解析由整體法、隔離法結(jié)合牛頓第二定律，可知A正確，B錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理可知C錯(cuò)誤；因返回艙具有豎直向上的加速度，因此處于超重狀態(tài)，D錯(cuò)誤。答案A5.如圖4甲所示，質(zhì)量m＝0.5kg，初速度v0＝10m/s的物體，受到一個(gè)與初速度方向相反的外力F的作用，沿粗糙的水平面滑動(dòng)，經(jīng)3s撤去外力，直到物體停止，整個(gè)過(guò)程物體的vt圖象如圖乙所示，g取10m/s2，則()圖4A.物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2B.0～2s內(nèi)F做的功為8JC.0～7s內(nèi)由于摩擦產(chǎn)生的熱量為25JD.0～7s內(nèi)物體滑行的總位移為29m解析由圖象可知物體在3～7s內(nèi)僅受摩擦力做減速運(yùn)動(dòng)，其加速度大小a＝1m/s2＝μg，得物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，A錯(cuò)；計(jì)算0～7s內(nèi)圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積可得物體滑行的總位移為x＝29m，D正確；0～7s內(nèi)由于摩擦產(chǎn)生的熱量為Q＝μmgx＝14.5J，C錯(cuò)誤；0～2s內(nèi)物體的加速度大小a1＝2m/s2，由μmg＋F＝ma1可得F＝0.5N，0～2s內(nèi)物體的位移s＝v0t－eq\f(1,2)a1t2＝16m，所以F做的功為W＝－Fs＝－8J，B錯(cuò)誤。答案D6.物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，Ek代表動(dòng)能，Ep代表勢(shì)能，h代表下落的距離，以水平地面為零勢(shì)能面(不計(jì)一切阻力)。下列圖象能正確反映各物理量之間關(guān)系的是()解析由機(jī)械能守恒定律得Ep＝E－Ek，可知?jiǎng)菽芘c動(dòng)能關(guān)系的圖象為傾斜的直線，C錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理得Ek＝mgh，則Ep＝E－mgh，故勢(shì)能與h關(guān)系的圖象也為傾斜的直線，D錯(cuò)誤；Ep＝E－eq\f(1,2)mv2，故勢(shì)能與速度關(guān)系的圖象為開(kāi)口向下的拋物線，B正確；Ep＝E－eq\f(1,2)mg2t2，勢(shì)能與時(shí)間關(guān)系的圖象也為開(kāi)口向下的拋物線，A錯(cuò)誤。答案B7.放在光滑水平面上的物體，僅在兩個(gè)方向垂直的水平力的共同作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，若這兩個(gè)力分別做了6J和8J的功，則該物體的動(dòng)能增加了()A.48J B.14JC.10J D.2J解析合力做的功為6J＋8J＝14J，根據(jù)動(dòng)能定理知該物體的動(dòng)能增加了14J，選項(xiàng)B正確。答案B8.(2017·11月選考)如圖5所示，質(zhì)量為60kg的某運(yùn)動(dòng)員在做俯臥撐運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可將她的身體視為一根直棒。已知重心在c點(diǎn)，其垂線與腳、兩手連線中點(diǎn)間的距離oa、ob分別為0.9m和0.6m。若她在1min內(nèi)做了30個(gè)俯臥撐，每次肩部上升的距離均為0.4m，則克服重力做的功和相應(yīng)的功率約為()圖5A.430J，7W B.4300J，70WC.720J，12W D.7200J，120W解析設(shè)重心上升的高度為h，根據(jù)相似三角形可知，每次俯臥撐中，有eq\f(h,0.4)＝eq\f(0.9,0.9＋0.6)，即h＝0.24m。一次俯臥撐中，克服重力做功W＝mgh＝60×10×0.24J＝144J，所以一分鐘內(nèi)克服重力做的總功為W總＝NW＝4320J，功率P＝eq\f(W總,t)＝72W，故選項(xiàng)B正確。答案B9.質(zhì)量為2kg的物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落前2s內(nèi)重力所做的功及前2s內(nèi)重力做功的平均功率分別為(g取10m/s2)()A.400J；200W B.200J；200WC.200J；400W D.400J；400W解析2s物體下落的高度h＝eq\f(1,2)gt2＝20m，則重力做功W＝mgh＝400J，重力平均功率P＝eq\f(W,t)＝200W，A正確。答案A10.質(zhì)量為5t的汽車(chē)，在水平路面上以加速度a＝2m/s2啟動(dòng)，受到的阻力為2×103N，則汽車(chē)啟動(dòng)后第2s末的瞬時(shí)功率為()A.48kW B.24kWC.22kW D.11kW解析根據(jù)牛頓第二定律有F－f＝ma，汽車(chē)第2s末的速度v＝at＝4m/s，第2s末的瞬時(shí)功率P＝Fv＝48kW，選項(xiàng)A正確。答案A11.某同學(xué)用頻閃相機(jī)拍攝了運(yùn)動(dòng)員跳遠(yuǎn)比賽時(shí)助跑中某點(diǎn)、起跳點(diǎn)、最高點(diǎn)、落地點(diǎn)四個(gè)位置的照片，簡(jiǎn)化圖如圖6所示。則運(yùn)動(dòng)員起跳瞬間消耗的體能最接近()圖6A.4J B.40JC.400J D.4000J解析運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量約為50kg，跳遠(yuǎn)過(guò)程中最高點(diǎn)距地面約為0.6m，速度為v，則由機(jī)械能守恒有：E＝mgh＋eq\f(1,2)mv2，最高點(diǎn)處可忽略v，則E＝mgh＝50×10×0.6J＝300J，故選項(xiàng)C正確。答案C12.一小石子從高為10m處自由下落，不計(jì)空氣阻力，經(jīng)一段時(shí)間后小石子的動(dòng)能恰等于它的重力勢(shì)能(以地面為參考平面)，g＝10m/s2，則該時(shí)刻小石子的速度大小為()A.5m/s B.10m/sC.15m/s D.20m/s解析設(shè)小石子的動(dòng)能等于它的重力勢(shì)能時(shí)速度為v，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mgh＝mgh′＋eq\f(1,2)mv2由題意知mgh′＝eq\f(1,2)mv2，所以mgh＝mv2故v＝eq\r(gh)＝10m/s，B正確。答案B13.質(zhì)量為m的小球被系在輕繩的一端，在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，如圖7所示，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球受到空氣阻力的作用。設(shè)某一時(shí)刻小球通過(guò)軌道的最底點(diǎn)，此時(shí)繩子所受拉力為7mg，此后小球繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周恰能通過(guò)最高點(diǎn)，則在此過(guò)程中小球克服空氣阻力所做的功為()圖7A.eq\f(mgR,8) B.eq\f(mgR,4)C.eq\f(mgR,2) D.mgR解析在最低點(diǎn)有7mg－mg＝eq\f(mveq\o\al(2,1),R)，在最高點(diǎn)有mg＝eq\f(mveq\o\al(2,2),R)，由最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理得－2mgR－Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)由以上三個(gè)方程解得Wf＝eq\f(1,2)mgR，故C正確。答案C二、非選擇題(本題共6小題，共48分)14.(5分)如圖8為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖?，F(xiàn)有的器材為帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平?；卮鹣铝袉?wèn)題：圖8(1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有________。(填入正確選項(xiàng)前的字母)A.米尺 B.秒表C.0～12V的直流電源 D.0～12V的交流電源(2)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有________。(寫(xiě)出兩個(gè)原因)解析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需接交流電源；需要用米尺測(cè)量紙帶上打出的點(diǎn)之間的距離。答案(1)AD(2)①紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間的摩擦、空氣阻力②用米尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)的位置時(shí)讀數(shù)有誤差③計(jì)算勢(shì)能變化時(shí)，選取初末兩點(diǎn)距離過(guò)近15.(5分)如圖9所示是某同學(xué)探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)裝置。已知重力加速度為g，不計(jì)滑輪摩擦阻力，該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：圖9a.將長(zhǎng)木板傾斜放置，小車(chē)放在長(zhǎng)木板上，長(zhǎng)木板旁放置兩個(gè)光電門(mén)A和B，砂桶通過(guò)滑輪與小車(chē)相連。b.調(diào)整長(zhǎng)木板傾角，使得小車(chē)恰好能在細(xì)繩的拉力作用下勻速下滑，測(cè)得砂和砂桶的總質(zhì)量為m。c.某時(shí)刻剪斷細(xì)繩，小車(chē)由靜止開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng)。d.測(cè)得擋光片通過(guò)光電門(mén)A的時(shí)間為Δt1，通過(guò)光電門(mén)B的時(shí)間為Δt2，擋光片寬度為d，小車(chē)質(zhì)量為M，兩個(gè)光電門(mén)A和B之間的距離為L(zhǎng)。e.依據(jù)以上數(shù)據(jù)探究動(dòng)能定理。(1)根據(jù)以上步驟，你認(rèn)為以下關(guān)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程的表述正確的是________。A.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通光電門(mén)，后剪斷細(xì)繩B.實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車(chē)加速運(yùn)動(dòng)的合外力為F＝MgC.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不需要測(cè)出斜面的傾角D.實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)滿足砂和砂桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量M(2)小車(chē)經(jīng)過(guò)光電門(mén)A、B的瞬時(shí)速度為vA＝________、vB＝________。如果關(guān)系式________________________________在誤差允許范圍內(nèi)成立，就驗(yàn)證了動(dòng)能定理。答案(1)AC(2)eq\f(d,Δt1)eq\f(d,Δt2)mgL＝eq\f(1,2)M(eq\f(d,Δt2))2－eq\f(1,2)M(eq\f(d,Δt1))216.(8分)如圖10所示，QB段是半徑為R＝1m的光滑圓弧軌道，AQ段是長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝1m的粗糙水平軌道，兩軌道相切于Q點(diǎn)，Q在圓心O的正下方，整個(gè)軌道位于同一豎直平面內(nèi)。物塊P的質(zhì)量m＝1kg(可視為質(zhì)點(diǎn))，P與AQ間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，若物塊P以速度v0從A點(diǎn)滑上水平軌道，到C點(diǎn)又返回A點(diǎn)時(shí)恰好靜止。(g取10m/s2)求：圖10(1)v0的大小；(2)物塊P第一次剛通過(guò)Q點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力。解析(1)物塊P從A到C又返回A的過(guò)程中，由動(dòng)能定理有：－μmg·2L＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解得v0＝eq\r(4μgL)＝2m/s(2)設(shè)物塊P第一次剛通過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速度為v，在Q點(diǎn)軌道對(duì)P的支持力為FN，由動(dòng)能定理和牛頓第二定律有：－μmgL＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)FN－mg＝meq\f(v2,R)解得：FN＝12N由牛頓第三定律可知，物塊P第一次剛通過(guò)Q點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力大小為12N，方向豎直向下。答案(1)2m/s(2)12N，方向豎直向下17.(8分)高一年級(jí)某“機(jī)器人”社團(tuán)對(duì)自制的一輛電動(dòng)遙控小車(chē)的性能進(jìn)行研究，他們讓小車(chē)在水平直軌道上由靜止開(kāi)始始終以額定功率運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)t＝5s時(shí)小車(chē)達(dá)到最大速度，小車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的部分vt圖象如圖11所示。已知小車(chē)質(zhì)量為m＝1kg，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力大小恒為車(chē)重的0.1倍，g取10m/s2。求：圖11(1)小車(chē)的額定功率；(2)小車(chē)在0～5s內(nèi)的位移大小。解析(1)設(shè)小車(chē)的額定功率為P，由題意，有P＝0.1mgvmax解得P＝4W(2)設(shè)小車(chē)在0～5s內(nèi)的位移大小為x，由動(dòng)能定理，有Pt－0.1mgx＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,max)解得x＝12m答案(1)4W(2)12m18.(10分)如圖12，一個(gè)小球沿光滑固定軌道從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始滑下。已知軌道的末端水平，距水平地面的高度h＝3.2m，小球落地點(diǎn)距軌道末端的水平距離x＝4.8m，取g＝10m/s2，求：圖12(1)小球離開(kāi)軌道時(shí)的速度大??；(2)A點(diǎn)離地面的高度H。解析(1)設(shè)小球離開(kāi)軌道時(shí)的速度大小為v，對(duì)于平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程有x＝vth＝eq\f(1,2)gt2所以v＝xeq\r(\f(g,2h))＝6m/s(2)對(duì)于小球在軌道上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mg(H－h(huán))＝eq\f(1,2)mv2所以H＝h＋eq\f(v2,2g)＝5m答案(1)6m/s(2)5m19.(12分)(2016·10月浙江選考)如圖13所示，游樂(lè)場(chǎng)的過(guò)山車(chē)可以底朝上在豎直圓軌道上運(yùn)行，可抽象為圖14的模型。傾角為45°的直軌道AB，半徑R＝10m的光滑豎直圓軌道和傾角為37°的直軌道EF，分別通過(guò)水平光滑銜接軌道BC、C′E平滑連接，另有水平減速直軌道FG與EF平滑連接，EG間的水平距離l＝40m?，F(xiàn)有質(zhì)量m＝500kg的過(guò)山車(chē)，