人教版物理必修第二冊同步講練第8章 機(jī)械能守恒定律 章末檢測 (含解析)

章末檢測(時間：45分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題5分，共50分。其中1～5題為單項選擇題，6～10題為多項選擇題)1.某游客領(lǐng)著孩子游泰山時，孩子不小心將手中的皮球滑落，球從A點滾到了山腳下的B點，高度標(biāo)記如圖所示，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A.從A到B的曲線軌跡長度不知道，無法求出此過程重力做的功B.從A到B過程中阻力大小不知道，無法求出此過程重力做的功C.從A到B重力做功mg(H＋h)D.從A到B重力做功mgH解析重力對物體所做的功只與初、末位置的高度差有關(guān)，大小為WG＝mgH，故選項D正確。答案D2.關(guān)于功和物體動能變化的關(guān)系，下列說法不正確的是()A.有力對物體做功，物體的動能就會變化B.合力不做功，物體的動能就不變C.合力做正功，物體的動能就增加D.所有外力做功代數(shù)和為負(fù)值，物體的動能就減少解析由動能定理可知，只有合力對物體做功，動能才變化。合力做正功，物體的動能就增加；合力不做功，物體的動能就不變；合力做負(fù)功，物體的動能就減少，選項A錯誤，B、C、D正確。答案A3.一個人用力踢一個質(zhì)量為1kg的皮球，使球由靜止開始以10m/s的速度飛出，假定人踢球瞬間對球的平均作用力為200N，球在水平方向運動了20m停下，那么人踢球做的功是()A.500J B.50JC.4000J D.無法確定解析踢球做的功不能用功的公式求，因為踢力作用下球的位移不清楚，而在球滾動的20m的位移上，踢力不存在。用功能關(guān)系(或動能定理)求，根據(jù)動能定理，人踢球做的功等于球獲得的動能，即W＝ΔEk＝eq\f(1,2)mv2－0＝eq\f(1,2)×1×102J＝50J，選項B正確。答案B4.一個小孩站在船頭，按圖示兩種情況從靜止開始用同樣大小的力拉繩，經(jīng)過相同的時間t(船未碰撞)，小孩所做的功W1、W2及在時間t內(nèi)小孩拉繩的功率P1、P2的關(guān)系為()A.W1＞W(wǎng)2，P1＝P2 B.W1＜W2，P1＜P2C.W1＝W2，P1＝P2 D.W1＜W2，P1＝P2解析兩種情況用同樣大小的力拉繩，則甲、乙圖中小孩所在船產(chǎn)生的加速度相同，甲圖中的船與乙圖中左邊的船移動的位移相同，但乙圖中右邊的船也要移動。乙圖中人對右邊的船多做一部分功，故乙圖中拉力做功多，由于時間相同，故乙圖中拉力的功率大，故選項B正確。答案B5.質(zhì)量為m的汽車行駛在平直公路上，在運動中所受阻力不變，當(dāng)汽車的加速度為a，速度為v時，發(fā)動機(jī)功率為P1；當(dāng)功率為P2時，汽車行駛的最大速度為()A.eq\f(P2v,P1) B.eq\f(P2v,P1－mav)C.eq\f(P1v,P2) D.eq\f(P1v,P2－mav)解析由題意知F－f＝ma，P1＝Fv，由以上兩式得f＝eq\f(P1－mav,v)。當(dāng)功率為P2時，汽車行駛的最大速度vm＝eq\f(P2,f)＝eq\f(P2v,P1－mav)，B正確。答案B6.如圖所示，質(zhì)量為m的物體置于傾角為θ的斜面上，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，在外力作用下，斜面沿水平方向向右做勻速運動，運動中物體m與斜面體相對靜止。則關(guān)于斜面對m的支持力和摩擦力的下列說法中正確的是()A.支持力一定做正功 B.摩擦力一定做正功C.摩擦力可能不做功 D.重力不做功解析物體隨斜面勻速運動時，如圖所示，物體受重力、支持力和靜摩擦力作用。根據(jù)平衡條件，可得FN＝mgcosθ，F(xiàn)f＝mgsinθ，方向分別垂直斜面向上和沿斜面向上。重力方向與位移方向垂直，不做功；摩擦力方向與位移方向的夾角為銳角，做正功；支持力方向與位移方向的夾角為鈍角，做負(fù)功。選項B、D正確，A、C錯誤。答案BD7.如圖所示，小滑塊從一個固定的光滑斜槽軌道頂端由靜止開始下滑，用v、t和h分別表示小球沿軌道下滑的速率、時間和距軌道頂端的高度。如圖所示的v－t圖像和v2－h(huán)圖像中可能正確的是()解析小滑塊下滑過程中，小滑塊的重力沿斜槽軌道切向的分力逐漸變小，故小滑塊的加速度逐漸變小，故選項A錯誤，B正確；由機(jī)械能守恒得mgh＝eq\f(1,2)mv2，故v2＝2gh，所以v2與h成正比，選項C錯誤，D正確。答案BD8.如圖所示，質(zhì)量為m的小車在水平恒力F推動下，從山坡(粗糙)底部A處由靜止開始運動至高為h的坡頂B，獲得速度為v，A、B之間的水平距離為x，重力加速度為g。下列說法正確的是()A.小車克服重力所做的功是mghB.合力對小車做的功是eq\f(1,2)mv2C.推力對小車做的功是eq\f(1,2)mv2＋mghD.阻力對小車做的功是eq\f(1,2)mv2＋mgh－Fx解析重力做功WG＝－mgh，A正確；推力做功WF＝Fx＝eq\f(1,2)mv2＋mgh－Wf，C錯誤；根據(jù)動能定理WF＋Wf＋WG＝eq\f(1,2)mv2，即合力做功eq\f(1,2)mv2，B正確；由上式得阻力做功Wf＝eq\f(1,2)mv2－WF－WG＝eq\f(1,2)mv2＋mgh－Fx，D正確。答案ABD9.質(zhì)量為4kg的物體被人由靜止開始向上提升0.25m后速度達(dá)到1m/s，不計空氣阻力，g取10m/s2，則下列判斷正確的是()A.人對物體做的功是12JB.合外力對物體做功2JC.物體克服重力做功10JD.人對物體做的功等于物體增加的動能解析人提升物體的過程中，人對物體做了功，W人＝mgh＋eq\f(1,2)mv2＝12J，A正確，D錯誤；合外力對物體做的功(包括重力)等于物體動能的變化，W合＝eq\f(1,2)mv2＝2J，B正確；物體克服重力做的功等于物體重力勢能的增加量，WG＝mgh＝10J，C正確。答案ABC10.如圖所示，一木塊右端連接輕質(zhì)彈簧，靜止在傾角為θ的固定斜面上?，F(xiàn)用力F沿斜面向上緩慢拉彈簧的上端P，直至木塊沿斜面勻速上滑(滑動摩擦力等于最大靜摩擦力)，此時F＝F0。從力F作用開始，至木塊滑動距離L的過程中，下列說法正確的是()A.木塊所受摩擦力先變大后變小B.力F做功為F0LC.當(dāng)木塊勻速上滑時，彈簧的彈性勢能不再增加D.彈簧和木塊組成的系統(tǒng)的機(jī)械能一直增加解析在木塊靜止過程中受力平衡，開始時摩擦力等于重力的分力，隨著拉力的增大，摩擦力將減小；當(dāng)拉力大于重力的分力時，摩擦力向下，并隨著拉力的增大而增大；當(dāng)木塊運動后摩擦力為滑動摩擦力，大小不變，選項A錯誤；因拉力為變力，故不能根據(jù)W＝FL求解拉力的功，選項B錯誤；彈簧的彈性勢能與形變量有關(guān)，當(dāng)木塊做勻速運動時，拉力不變，形變量不變，彈性勢能不再增加，選項C正確；因拉力一直做正功，故彈簧和木塊組成的系統(tǒng)的機(jī)械能一直增加，選項D正確。答案CD二、非選擇題(共4小題，共50分)11.(10分)如圖所示，打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗證機(jī)械能守恒定律。(1)對于該實驗，下列操作中對減小實驗誤差有利的是________。A.重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘B.兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正C.精確測量出重物的質(zhì)量D.用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撤手釋放重物(2)某實驗小組利用上述裝置將打點計時器接到50Hz的交流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長，圖中有部分未畫出，如圖所示。紙帶上各點是打點計時器打出的計時點，其中O點為紙帶上打出的第一個點。重物下落高度應(yīng)從紙帶上計時點間的距離直接測出，利用下列測量值能完成驗證機(jī)械能守恒定律的選項有________。A.OA、AD和EG的長度 B.OC、BC和CD的長度C.BD、CF和EG的長度 D.AC、BD和EG的長度解析(1)重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘，減小空氣阻力，以減小誤差，故選項A正確；兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正，減小紙帶和打點計時器之間的阻力，以減小誤差，故選項B正確；驗證機(jī)械能守恒定律的原理是：mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，重物質(zhì)量可以消掉，無需精確測量出重物的質(zhì)量，故選項C錯誤；用手拉穩(wěn)紙帶，而不是托住重物，接通電源后，撒手釋放紙帶，故選項D錯誤。(2)由EG的長度可求出打F點的速度v2，打O點的速度v1＝0，但求不出OF之間的距離h，故選項A錯誤；由BC和CD的長度可求出打C點的速度v2，打O點的速度v1＝0，由OC之間的距離h，可以來驗證機(jī)械能守恒定律，故選項B正確；由BD和EG的長度可分別求出打C點的速度v1和打F點的速度v2，由CF之間的距離h，可以來驗證機(jī)械能守恒定律，故選項C正確；AC、BD和EG的長度可分別求出打B、C、F三點的速度，但BC、CF、BF之間的距離都無法求出，無法驗證機(jī)械能守恒定律，故選項D錯誤。答案(1)AB(2)BC12.(12分)如圖所示，粗糙的水平面與豎直平面內(nèi)的光滑彎曲軌道BC在B點吻接(即水平面是彎曲軌道的切面)，一小物塊從水平面上的D點以初速度v0＝8m/s出發(fā)向B點滑行，DB長為12m，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，取g＝10m/s2，則：(1)小物塊滑到B點時的速度為多少？(2)小物塊沿彎曲軌道上滑的最大高度為多少？解析(1)在水平面上運動，只有滑動摩擦力Ff對物塊做功。從D到B運動的過程運用動能定理，設(shè)物塊在B點時的速度為v，則－Ff·DB＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，又Ff＝μmg，聯(lián)立以上兩式解得v＝4m/s。(2)設(shè)物塊能夠上滑的最大高度為h，物塊沿彎曲軌道上滑的過程中，只有重力對物塊做功，運用機(jī)械能守恒定律得mgh＝eq\f(1,2)mv2，解得h＝0.8m。答案(1)4m/s(2)0.8m13.(12分)如圖所示是一個橫截面為半圓、半徑為R的光滑柱面。一根不可伸長的細(xì)線兩端分別系著物體A、B，且mA＝2mB，重力加速度為g。由圖示位置從靜止開始釋放物體A，當(dāng)物體B到達(dá)圓柱頂點時，求繩的張力對物體B所做的功。解析由于圓柱面是光滑的，故系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。系統(tǒng)重力勢能的減少量ΔEp減＝mAgeq\f(πR,2)－mBgR，系統(tǒng)動能的增加量ΔEk增＝eq\f(1,2)(mA＋mB)v2，由ΔEp減＝ΔEk增，得mAgeq\f(πR,2)－mBgR＝eq\f(1,2)(mA＋mB)v2，又mA＝2mB，聯(lián)立以上兩式得v2＝eq\f(2,3)(π－1)gR，對物體B應(yīng)用動能定理得，繩的張力對物體B做的功W＝eq\f(1,2)mBv2＋mBgR＝eq\f(π＋2,3)mBgR。答案eq\f(π＋2,3)mBgR14.(16分)在賽車場上，安全起見，車道外圍都固定上廢舊輪胎作為圍欄，當(dāng)車碰撞圍欄時起緩沖器作用，如圖甲所示。在一次模擬實驗中用彈簧來代替廢舊輪胎，實驗情景如圖乙所示，水平放置的輕彈簧左側(cè)固定于墻上，處于自然狀態(tài)，開始時賽車在A處且處于靜止?fàn)顟B(tài)，距彈簧自由端的距離為L1＝1m。當(dāng)賽車啟動時，產(chǎn)生水平向左的恒為F＝24N的牽引力使賽車向左勻加速前進(jìn)，當(dāng)賽車接觸彈簧的瞬間立即關(guān)閉發(fā)動機(jī)，賽車?yán)^續(xù)壓縮彈簧，最后被彈回到B處停下。已知賽車的質(zhì)量為m＝2kg，A、B之間的距離為L2＝3m，賽車被彈回的過程中離開彈簧時的速度大小為v＝4m/s，方向水平向右。g取10m/s2。(1)賽車和地面間的動摩擦因數(shù)；(2)彈簧被壓縮的最大距離是多少？試從加速度和速度變化的角度分析賽車關(guān)閉發(fā)動機(jī)后的運動性質(zhì)；(3)試分析賽車速度過大時，存在什么安全隱患。解析(1)從賽車離開彈簧到B點靜止，由動能定理得－μmg(L1＋L2)＝0－eq\f(1,2)mv2解得μ＝0.2。(2)設(shè)彈簧被壓縮的最大距離為L，從賽車加速到離開彈簧，由動能定理得FL1－μmg(L1＋2L)＝eq\f(1,2)mv2－0解得L＝0.5m。賽車