2024-2025學(xué)年新教材高中物理第八章機(jī)械能守恒定律測評含解析新人教版必修第二冊

PAGE10-第八章測評(時(shí)間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共12小題,每小題4分,共48分。第1~8題每小題中只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,第9~12題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分)1.(2024山東煙臺其次中學(xué)測試)如圖所示,匈牙利大力士希恩考·若爾特曾用牙齒拉動50t的飛機(jī)。他把一條繩索的一端系在飛機(jī)下方的前輪處,另一端用牙齒緊緊咬住,在52s的時(shí)間內(nèi)將飛機(jī)拉動了約40m。假設(shè)大力士牙齒的拉力約為5×103N恒定不變,繩子與水平方向夾角θ約為30°,飛機(jī)勻加速運(yùn)動,則飛機(jī)在被拉動的過程中()A.重力做功約2.0×107JB.拉力做功約1.7×105JC.克服阻力做功約為1.5×105JD.合力做功約為2.0×105J解析由于飛機(jī)在水平面上運(yùn)動,所以重力不做功,A錯(cuò)誤;由功的公式W=Fxcosθ=5×103×40×32J=1.7×105J,B正確;飛機(jī)獲得的動能Ek=12mv2=12×50×103×2×40522J=5.9×104J,依據(jù)動能定理可知,合力做功為5.9×104J,又拉力做功1.7×105J,所以克服阻力做功1答案B2.如圖所示,一輛汽車從凸橋上的A點(diǎn)勻速率運(yùn)動到等高的B點(diǎn),以下說法中正確的是()A.汽車所受的合外力做功不為零B.汽車在運(yùn)動過程中所受合外力為零C.牽引力對汽車做的功等于汽車克服阻力做的功D.由于汽車速率不變,所以汽車從A點(diǎn)到B點(diǎn)過程中機(jī)械能不變解析汽車由A點(diǎn)勻速率運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中動能變更量為0,依據(jù)動能定理可知合外力對汽車做功為零,A錯(cuò)誤;汽車在運(yùn)動過程中做圓周運(yùn)動,有向心加速度,合外力不為零,B錯(cuò)誤;由于A、B等高,重力做功為零,又合外力做功為零,所以牽引力對汽車做的功等于汽車克服阻力做的功,C正確;由于汽車速率不變,所以汽車從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中動能不變,但重力勢能先增大后減小,所以機(jī)械能先增大后減小,D錯(cuò)誤。答案C3.(2024山西忻州第一中學(xué)高一下學(xué)期期中)圖甲為一女士站立在臺階式(臺階水平)自動扶梯上正在勻速上樓,圖乙為一男士站立在履帶式自動人行道上正在勻速上樓。下列關(guān)于兩人受到的力的做功狀況推斷正確的是()A.甲圖中支持力對人不做功B.甲圖中摩擦力對人做負(fù)功C.乙圖中支持力對人不做功D.乙圖中摩擦力對人做負(fù)功解析甲圖中,人勻速上樓,支持力豎直向上,與速度方向成銳角,故支持力做正功,人不受摩擦力作用,故摩擦力不做功,故A、B錯(cuò)誤。乙圖中,支持力與速度方向垂直,支持力不做功,摩擦力方向與速度方向相同,做正功,故C正確,D錯(cuò)誤。故選C。答案C4.某車以相同的功率在兩種不同的水平路面上行駛,受到的阻力分別為車重的k1和k2倍,最大速率分別為v1和v2,則()A.v2=k1v1 B.v2=k1kC.v2=k2k1v1 D.v2=k解析車在不同的路面以相同的功率按最大速度行駛,可推斷車做勻速直線運(yùn)動,受力平衡,由公式P=Fv,F=kmg,可推出P=k1mgv1=k2mgv2,解得v2=k1k2答案B5.如圖所示,具有肯定初速度的物塊,沿傾角為30°的粗糙斜面對上運(yùn)動的過程中,受一個(gè)恒定的沿斜面對上的拉力F作用,這時(shí)物塊的加速度大小為4m/s2,方向沿斜面對下,那么,在物塊向上運(yùn)動的過程中,下列說法正確的是()A.物塊的機(jī)械能肯定增加B.物塊的機(jī)械能肯定減小C.物塊的機(jī)械能可能不變D.物塊的機(jī)械能可能增加也可能減小解析機(jī)械能變更的緣由是非重力、彈力做功,題中除重力外,有拉力F和摩擦力Ff做功,則機(jī)械能的變更取決于F與Ff做功大小關(guān)系。由mgsinα+Ff-F=ma知:F-Ff=mgsin30°-ma>0,即F>Ff,故F做的正功多于摩擦力做的負(fù)功,故機(jī)械能增加,選項(xiàng)A正確。答案A6.如圖所示,一質(zhì)量為m的小圓環(huán),套在一豎直固定的光滑輕桿上,用一跨過光滑定滑輪的細(xì)繩拉住,在力F作用下,讓小圓環(huán)由位置A(AO在同一水平面上)緩慢運(yùn)動到B點(diǎn),已知此時(shí)細(xì)繩BO段長為l,與輕桿的夾角為θ,重力加速度為g,則此過程中力F所做的功為()A.-mglcosθ B.-Fl(1-sinθ)C.-Flcos2θ D.無法確定解析依據(jù)動能定理得mglcosθ+WF=0,可得,力F所做的功WF=-mglcosθ,選項(xiàng)A正確。答案A7.(2024山西大同調(diào)研)一個(gè)小球以肯定的初速度從圖示位置進(jìn)入光滑的軌道,小球先進(jìn)入圓軌道1,再進(jìn)入圓軌道2。圓軌道1的半徑為R,圓軌道2的半徑是軌道1的1.8倍,小球的質(zhì)量為m。若小球恰好能通過軌道2的最高點(diǎn)B,則小球在軌道1上經(jīng)過最高點(diǎn)A處時(shí)對軌道的壓力為()A.2mg B.3mg C.4mg D.5mg解析小球恰好能通過軌道2的最高點(diǎn)B時(shí),有mg=mvB21.8R,小球在軌道1上經(jīng)過最高點(diǎn)A處時(shí),有F+mg=mvA2R,答案C8.(2024四川成都石室中學(xué)高一下學(xué)期期末)如圖所示,固定的傾斜光滑桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)與豎直放置的輕質(zhì)彈簧一端相連,彈簧的另一端固定在地面上的A點(diǎn),彈簧處于原長,圓環(huán)高度為h。讓圓環(huán)沿桿滑下,滑到桿的底端時(shí)速度為零。則在圓環(huán)下滑究竟端的過程中(重力加速度為g,桿與水平方向夾角為30°)()A.圓環(huán)的機(jī)械能守恒B.彈簧的彈性勢能先減小后增大C.彈簧的彈性勢能變更了mghD.彈簧與光滑桿垂直時(shí)圓環(huán)動能最大解析圓環(huán)與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,但圓環(huán)的機(jī)械能不守恒,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;彈簧形變量先增大后減小然后再增大,所以彈簧的彈性勢能先增大后減小再增大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于圓環(huán)與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,圓環(huán)的機(jī)械能削減了mgh,所以彈簧的彈性勢能增加了mgh,選項(xiàng)C正確;彈簧與光滑桿垂直時(shí),圓環(huán)所受合力沿桿向下,圓環(huán)具有與速度同向的加速度,所以做加速運(yùn)動,動能不是最大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C9.如圖所示,海王星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動,P為近日點(diǎn),Q為遠(yuǎn)日點(diǎn),M,N為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn),運(yùn)行的周期為T0,若只考慮海王星和太陽之間的相互作用,則海王星在從P經(jīng)M、Q到N的運(yùn)動過程中()A.從P到M所用的時(shí)間等于TB.從Q到N階段,機(jī)械能漸漸變大C.從P到Q階段,速率漸漸變小D.從M到N階段,萬有引力對它先做負(fù)功后做正功解析依據(jù)功能關(guān)系可知,海王星在PM段的速度大小大于MQ段的速度大小,則PM段的時(shí)間小于MQ段的時(shí)間,所以P到M所用的時(shí)間小于T4,故A錯(cuò)誤;從Q到N的過程中,由于只有萬有引力做功,機(jī)械能守恒,故B錯(cuò)誤;從P到Q階段,萬有引力做負(fù)功,依據(jù)動能定理可知,速率減小,故C正確;依據(jù)萬有引力方向與速度方向的關(guān)系知,從M到N答案CD10.(2024甘肅岷縣一中高一下學(xué)期期末)如圖所示,在粗糙斜面頂端固定一彈簧,其下端掛一物體,物體在A點(diǎn)處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)用平行于斜面對下的力拉物體,第一次干脆拉到B點(diǎn),其次次將物體先拉到C點(diǎn),再回到B點(diǎn),則這兩次過程中()A.重力勢能變更量不相等B.彈簧的彈性勢能變更量相等C.摩擦力對物體做的功相等D.斜面彈力對物體做功相等解析第一次干脆將物體拉到B點(diǎn),其次次將物體先拉到C點(diǎn),再回到B點(diǎn),兩次初、末位置一樣,路徑不同,依據(jù)重力做功只跟初、末位置有關(guān),跟路徑無關(guān)可知,兩次重力做功相等,依據(jù)重力做功與重力勢能變更的關(guān)系得兩次重力勢能變更量相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于兩次初、末位置一樣,即兩次對應(yīng)的彈簧的形變量一樣,所以兩次彈簧的彈性勢能變更量相等,選項(xiàng)B正確;依據(jù)功的定義式知,摩擦力做功和路徑有關(guān),兩次初、末位置一樣,路徑不同,所以兩次摩擦力對物體做的功不相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;斜面的彈力與物體位移方向垂直,則彈力對物體不做功,即兩次斜面彈力對物體做功均為0,選項(xiàng)D正確。答案BD11.“跳一跳”小嬉戲須要操作者限制棋子離開平臺時(shí)的速度,使其能跳到旁邊平臺上。如圖所示的拋物線為棋子在某次跳動過程中的運(yùn)動軌跡,其最高點(diǎn)離平臺的高度為h,水平速度為v;若質(zhì)量為m的棋子在運(yùn)動過程中可視為質(zhì)點(diǎn),只受重力作用,重力加速度為g,則()A.棋子從最高點(diǎn)落到平臺上所需時(shí)間t=2B.若棋子在最高點(diǎn)的速度v變大,則其落到平臺上的時(shí)間變長C.棋子從最高點(diǎn)落到平臺的過程中,重力勢能削減mghD.棋子落到平臺上的速度大小為2解析由h=12gt2得t=2hg,選項(xiàng)A正確;下落時(shí)間與棋子在最高點(diǎn)的速度v無關(guān),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;棋子從最高點(diǎn)落到平臺的過程中,重力做功為mgh,重力勢能削減mgh,選項(xiàng)C正確;對棋子由最高點(diǎn)落到平臺上的過程,由機(jī)械能守恒定律得12mv'2=12mv2答案AC12.水平地面上有兩個(gè)固定的、高度相同的粗糙斜面體甲和乙,乙的斜面傾角大,甲、乙斜面長分別為S、L1,如圖所示。兩個(gè)完全相同的小滑塊A、B可視為質(zhì)點(diǎn),同時(shí)由靜止起先從甲、乙兩個(gè)斜面的頂端釋放,小滑塊A始終沿斜面甲滑究竟端C點(diǎn),而小滑塊B沿斜面乙滑究竟端P后又沿水平面滑行到D點(diǎn)(小滑塊B在P點(diǎn)從斜面滑到水平面的速度大小不變),在水平面上滑行的距離PD=L2,且S=L1+L2。小滑塊A、B與兩個(gè)斜面和水平面間的動摩擦因數(shù)相同,則()A.滑塊A到達(dá)底端C點(diǎn)時(shí)的動能肯定比滑塊B到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的動能小B.兩個(gè)滑塊在斜面上加速下滑的過程中,到達(dá)同一高度時(shí),動能可能相同C.A、B兩個(gè)滑塊從斜面頂端分別運(yùn)動到C點(diǎn)、D點(diǎn)的過程中,滑塊A重力做功的平均功率小于滑塊B重力做功的平均功率D.A、B兩個(gè)滑塊從斜面頂端分別運(yùn)動到C點(diǎn)、D點(diǎn)的過程中,由于克服摩擦而產(chǎn)生的熱量肯定相同解析探討滑塊A到達(dá)底端C點(diǎn)的過程,依據(jù)動能定理得,mgh-μmgcosα·S=12mvC2,探討滑塊B到達(dá)D點(diǎn)的過程,依據(jù)動能定理得,mgh-μmgcosθ·L1-μmgL2=12mvD2,S=L1+L2,依據(jù)幾何關(guān)系得Scosα>L1cosθ+L答案AC二、試驗(yàn)題(本題共2小題,共12分)13.(6分)運(yùn)用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,打出一條紙帶如圖乙所示。圖乙中O是打出的第一個(gè)點(diǎn)跡,A、B、C、D、E、F……是依次打出的點(diǎn)跡,量出OE間的距離為l,DF間的距離為s,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期是T=0.02s。甲乙(1)上述物理量假如在試驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)滿意關(guān)系式,即驗(yàn)證了重物下落過程中機(jī)械能是守恒的。

(2)假如發(fā)覺圖乙中OA距離大約是4mm,則出現(xiàn)這種狀況的緣由可能是,假如出現(xiàn)這種狀況,上述的各物理量間滿意的關(guān)系式可能是。

答案(1)gl=s(2)先釋放紙帶,后接通電源gl<s14.(6分)(2024山東濰坊模擬)如圖是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)。小圓柱由一根不行伸長的輕繩拴住,輕繩另一端固定。將輕繩拉至水平后由靜止釋放。在最低點(diǎn)旁邊放置一組光電門,測出小圓柱運(yùn)動到最低點(diǎn)的擋光時(shí)間Δt,再用游標(biāo)卡尺測出小圓柱的直徑d,重力加速度為g。(1)測出懸點(diǎn)到圓柱重心的距離l,若等式gl=成立,說明小圓柱下擺過程機(jī)械能守恒。

(2)若在懸點(diǎn)O安裝一個(gè)拉力傳感器,測出繩子上的拉力F,則若要驗(yàn)證小圓柱在最低點(diǎn)的向心力公式還須要測量的物理量是(用文字和字母表示),若等式F=成立,則可驗(yàn)證向心力公式。

解析(1)依據(jù)機(jī)械能守恒定律得mgl=12mv2,所以只需驗(yàn)證gl=12v2=(2)若測量出小圓柱的質(zhì)量m,則在最低點(diǎn)由牛頓其次定律得F-mg=mv2l,若等式F=mg+md2l(答案(1)12dΔmg+md三、計(jì)算題(本題共4小題,共40分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)15.(8分)一質(zhì)量為8.00×104kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面。飛船在離地面高度1.60×105m處以7.5×103m/s的速度進(jìn)入大氣層,漸漸減慢至速度為100m/s時(shí)下落到地面。取地面為重力勢能零點(diǎn),在飛船下落過程中,重力加速度可視為常量,大小取9.8m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)分別求出該飛船著地前瞬間的機(jī)械能和它進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能;(2)求飛船從離地面高度600m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功,已知飛船在該處的速度大小是其進(jìn)入大氣層時(shí)速度大小的2.0%。解析(1)飛船著地前瞬間的機(jī)械能為Ek0=12式中,m和v0分別是飛船的質(zhì)量和著地前瞬間的速率。由①式和題中數(shù)據(jù)得Ek0=4.0×108J②設(shè)地面旁邊的重力加速度大小為g。飛船進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能為Eh=12m式中,vh是飛船在高度1.6×105m處的速度大小。由③式和題中數(shù)據(jù)得Eh=2.4×1012J④(2)飛船在高度h'=600m處的機(jī)械能為Eh'=12m2.0100vh2由功能關(guān)系得W=Eh'-Ek0⑥式中,W是飛船從高度600m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功。由②⑤⑥式和題中數(shù)據(jù)得W=9.7×108J答案(1)4.0×108J2.4×1012J(2)9.7×108J16.(10分)(2024福建南平期末)如圖甲所示,質(zhì)量m=1kg的物體靜止在光滑的水平面上,t=0時(shí)刻,物體受到一個(gè)變力F作用,t=1