2017-2018學年高中創(chuàng)新設(shè)計物理教科版必修2：第四章　機械能和能源 章末檢測卷

第頁章末檢測卷(四)(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分．每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項、有的有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)圖11．如圖1所示，人站在電動扶梯的水平臺階上，假定人與扶梯一起沿斜面加速上升，在這個過程中，人腳所受的靜摩擦力()A．等于零，對人不做功B．水平向左，對人做負功C．水平向右，對人做正功D．沿斜面向上，對人做正功答案C解析人向右上方加速，則摩擦力水平向右，對人做正功．2．汽車關(guān)閉發(fā)動機后恰能沿斜坡勻速下滑，在這個過程中()A．汽車的機械能守恒B．汽車的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化C．機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量守恒D．機械能和內(nèi)能之間沒有轉(zhuǎn)化答案C解析汽車關(guān)閉發(fā)動機后，勻速下滑，重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡，摩擦力做功，汽車摩擦生熱，溫度升高，有部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機械能減少，但總能量守恒．因此，選項C正確，其他選項均錯．3．汽車的額定功率為90kW，路面的阻力恒為F，汽車行駛的最大速度為v.則()A．如果阻力恒為2F，汽車的最大速度為eq\f(v,2)B．如果汽車牽引力為原來的二倍，汽車的最大速度為2vC．如果汽車的牽引力變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，汽車的額定功率就變?yōu)?5kWD．如果汽車做勻速直線運動，汽車發(fā)動機的輸出功率就是90kW答案A解析汽車速度達到最大時，做勻速運動，此時汽車的牽引力等于阻力，根據(jù)P＝fv，當阻力加倍時，最大速度減半，選項A正確；牽引力加倍，只要阻力不變，最大速度也不變，選項B錯誤；汽車的額定功率是不變的，選項C錯誤；汽車可以以某一恒定功率做勻速運動，不一定以額定功率，選項D錯誤．4．如圖所示，A、B、C、D四圖中的小球以及小球所在的左側(cè)斜面完全相同，現(xiàn)從同一高度h處由靜止釋放小球，使之進入右側(cè)不同的豎直軌道：除去底部一小圓弧，A圖中的軌道是一段斜面，高度大于h；B圖中的軌道與A圖中軌道相比只是短了一些，且斜面高度小于h；C圖中的軌道是一個內(nèi)徑略大于小球直徑的管道，其上部為直管，下部為圓弧形，與斜面相連，管的高度大于h；D圖中的軌道是個半圓形軌道，其直徑等于h.如果不計任何摩擦阻力和拐彎處的能量損失，小球進入右側(cè)軌道后能到達h高度的是()答案AC解析小球在運動過程中機械能守恒，A、C圖中小球不能脫離軌道，在最高點速度為零，因而可以達到h高度．但B、D圖中小球都會脫離軌道而做斜拋運動，在最高點具有水平速度，所以在最高點的重力勢能要小于mgh(以最低點為零勢能面)，即最高點的高度要小于h，選項A、C正確．圖25．如圖2所示，某人坐在滑沙板上從沙坡斜面的頂端由靜止沿直線下滑到斜面底端時速度為2v0，設(shè)人下滑時所受阻力恒定不變，沙坡長度為L，斜面傾角為α，人的質(zhì)量為m，滑沙板質(zhì)量不計，重力加速度為g.則()A．若人在斜面頂端被其他人推了一把，沿斜面以v0的初速度下滑，則人到達斜面底端時的速度大小為3v0B．若人在斜面頂端被其他人推了一把，沿斜面以v0的初速度下滑，則人到達斜面底端時的速度大小為eq\r(5)v0C．人沿沙坡下滑時所受阻力f＝mgsinα－2eq\f(mv\o\al(2,0),L)D．人在下滑過程中重力功率的最大值為2mgv0答案BC解析對人進行受力分析如圖5所示，根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律有(2v0)2－0＝2aL，veq\o\al(2,1)－veq\o\al(2,0)＝2aL，可解得v1＝eq\r(5)v0，所以選項A錯誤，B正確；根據(jù)動能定理有mgLsinα－fL＝eq\f(1,2)m(2v0)2，可解得f＝mgsinα－2eq\f(mv\o\al(2,0),L)，選項C正確；重力功率的最大值為Pm＝2mgv0sinα，選項D錯誤．圖36．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的圓周運動，如圖3所示，運動過程中小球受到空氣阻力的作用．設(shè)某一時刻小球通過軌道的最低點，此時繩子所受拉力為7mg，此后小球繼續(xù)做圓周運動，經(jīng)過半個圓周恰能通過最高點，則在此過程中小球克服空氣阻力所做的功為()A.eq\f(mgR,8)B.eq\f(mgR,4)C.eq\f(mgR,2)D．mgR答案C解析在最低點有7mg－mg＝eq\f(mv\o\al(2,1),R)，在最高點有mg＝eq\f(mv\o\al(2,2),R)由最低點到最高點的過程，根據(jù)動能定理得－2mgR－Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)由以上三個方程解得Wf＝eq\f(1,2)mgR，故C正確．圖47．如圖4所示，質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點)以某一初速度由底端沖上傾角為30°的固定斜面，上升的最大高度為h，其加速度大小為g，在這個過程中有關(guān)該物體的說法中正確的是()A．重力勢能增加了mghB．動能損失了mghC．動能損失了eq\f(1,2)mghD．機械能損失了eq\f(1,2)mgh答案A解析物體重力勢能的增加量等于克服重力做的功，選項A正確；物體的合力做的功等于動能的減少量ΔEk＝max＝ma·eq\f(h,sin30°)＝2mgh，選項B、C錯誤；物體機械能的損失量等于克服摩擦力做的功，因mgsin30°＋f＝ma，所以f＝eq\f(1,2)mg，故物體克服摩擦力做的功為fx′＝eq\f(1,2)mg·2h＝mgh，選項D錯誤．圖58．如圖5所示，勁度系數(shù)為k的輕彈簧的一端固定在墻上，另一端與置于水平面上的質(zhì)量為m的物體接觸(未連接)，彈簧水平且無形變．用水平力F緩慢推動物體，在彈性限度內(nèi)彈簧長度被壓縮了x0，此時物體靜止．撤去F后，物體開始向左運動，運動的最大距離為4x0.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g.則()A．撤去F后，物體先做勻加速運動，再做勻減速運動B．撤去F后，物體剛運動時的加速度為eq\f(kx0,m)－μgC．物體做勻減速運動的時間為2eq\r(\f(x0,μg))D．物體開始向左運動到速度最大的過程中克服摩擦力做的功為μmgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x0－\f(μmg,k)))答案BD解析撤去F后，在物體離開彈簧的過程中，彈簧彈力是變力，物體先做變加速運動，離開彈簧之后做勻減速運動，故A錯；剛開始時，由kx0－μmg＝ma可知B正確；離開彈簧之后做勻減速運動，減速時間滿足3x0＝eq\f(1,2)a1t2，a1＝μg則t＝eq\r(\f(6x0,μg))，C錯；速度最大時合力為零，此時彈簧彈力F＝μmg＝kx，x＝eq\f(μmg,k)，所以物體開始向左運動到速度最大的過程中克服摩擦力做的功為Wf＝μmg(x0－x)＝μmgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x0－\f(μmg,k)))，D正確．圖69．如圖6所示，卷揚機的繩索通過定滑輪用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移動．在移動過程中，下列說法正確的是()A．F對木箱做的功等于木箱增加的動能與木箱克服摩擦力所做的功之和B．F對木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和C．木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力勢能D．F對木箱做的功等于木箱增加的機械能與木箱克服摩擦力做的功之和答案CD解析木箱加速上移的過程中，拉力F做正功，重力和摩擦力做負功，支持力不做功，由動能定理得：WF－WG－Wf＝eq\f(1,2)mv2－0.即WF＝WG＋Wf＋eq\f(1,2)mv2.A、B錯誤，D正確．又因木箱克服重力做功WG等于木箱重力勢能的增加量，故C正確．10．質(zhì)量為m的小球，從離地面h高處以初速度v0豎直上拋，小球上升的離拋出點的最大高度為H，若選取最高點為零勢能面，不計空氣阻力，則()A．小球在拋出點的機械能是0B．小球落回拋出點時的機械能是－mgHC．小球落到地面時的動能是eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mghD．小球落到地面時的重力勢能是－mgh答案AC解析選最高點為零勢能面，小球的機械能E＝0，不計空氣阻力，小球拋出后只有重力做功機械能守恒，故拋出后在各位置的機械能都是0，故A對，B錯；小球落到地面時的重力勢能是－mg(h＋H)，D錯；由拋出點到落地點利用動能定理得mgh＝Ek－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，所以Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgh，C對．二、填空題(本題共2小題，共14分)圖711．(6分)圖7為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平．回答下列問題：(1)為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的器材有________．(填入正確選項前的字母)A．米尺B．秒表C．0～12V的直流電源D．0～12V的交流電源(2)實驗中誤差產(chǎn)生的原因有____________________________________________________________________________________________________________.(寫出兩個原因)答案(1)AD(2)①紙帶與打點計時器之間有摩擦②用米尺測量紙帶上點的位置時讀數(shù)有誤差③計算勢能變化時，選取初、末兩點距離過近④交流電頻率不穩(wěn)定解析(1)打點計時器需接交流電源；需要用米尺測量紙帶上打出的點之間的距離．12．(8分)如圖8所示是某同學探究動能定理的實驗裝置．已知重力加速度為g，不計滑輪摩擦阻力，該同學的實驗步驟如下：圖8a．將長木板傾斜放置，小車放在長木板上，長木板旁放置兩個光電門A和B，砂桶通過滑輪與小車相連．b．調(diào)整長木板傾角，使得小車恰好能在細繩的拉力作用下勻速下滑，測得砂和砂桶的總質(zhì)量為m.c．某時刻剪斷細繩，小車由靜止開始加速運動．d．測得擋光片通過光電門A的時間為Δt1，通過光電門B的時間為Δt2，擋光片寬度為d，小車質(zhì)量為M，兩個光電門A和B之間的距離為L.e．依據(jù)以上數(shù)據(jù)探究動能定理．(1)根據(jù)以上步驟，你認為以下關(guān)于實驗過程的表述正確的是________．A．實驗時，先接通光電門，后剪斷細繩B．實驗時，小車加速運動的合外力為F＝MgC．實驗過程不需要測出斜面的傾角D．實驗時，應(yīng)滿足砂和砂桶的總質(zhì)量m遠小于小車質(zhì)量M(2)小車經(jīng)過光電門A、B的瞬時速度為vA＝________、vB＝________.如果關(guān)系式________________________在誤差允許范圍內(nèi)成立，就驗證了動能定理．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))2三、計算題(本題共4小題，共46分，解答應(yīng)寫出必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)13．(8分)用200N豎直向上的拉力將地面上一個質(zhì)量為10kg的物體提起5m高的位移，空氣阻力不計，g取10m/s2，求：(1)拉力對物體所做的功；(2)物體被提高后具有的動能．答案(1)1000J(2)500J解析(1)W＝Fx＝200×5J＝1000J(2)由動能定理得Ek＝W－mgx＝1000J－10×10×5J＝500J14．(12分)在地面處，以30m/s的初速度豎直向上拋出一個球，不計空氣阻力，取地面為零勢能面．問：(g取10m/s2)(1)球距地面多高處，它的重力勢能是動能的2倍？(2)若小球在運動過程中，動能是重力勢能的2倍時，它的速度大小為多少？答案(1)30m(2)24.5m/s解析(1)設(shè)距地面為h時，Ep＝2Ek由機械能守恒定律知Ep＋Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)在地面h處物體的重力勢能Ep＝mgh由以上三個方程解得h＝30m(2)設(shè)當速度為v時，Ek＝2Ep，Ek＝eq\f(1,2)mv2由機械能守恒定律知Ek＋Ep＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)以上三個方程式代數(shù)解得v≈24.5m/s.15．(12分)如圖9所示，豎直平面內(nèi)半徑為R的光滑半圓形軌道，與水平軌道AB相連接，AB的長度為s.一質(zhì)量為m的小滑塊，在水平恒力F作用下由靜止開始從A向B運動，小滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為μ，到B點時撤去力F，小滑塊沿圓軌道運動到最高點C時對軌道的壓力為2mg，重力加速度為g.求：圖9(1)小球在C點的加速度大小；(2)恒力F的大小．答案(1)3g(2)μmg＋eq\f(7mgR,2s)解析(1)由牛頓第三定律知在C點，軌道對小球的彈力為N＝2mg小球在C點時，受到重力和軌道對球向下的彈力，由牛頓第二定律得N＋mg＝ma，解得a＝3g.(2)設(shè)小球在B、C兩點的速度分別為v1、v2，在C點由a＝eq\f(v\o\al(2,2),R).得v2＝eq\r(3gR).從B到C過程中，由機械能守恒定律得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＋mg·2R.解得v1＝eq\r(7gR).從A到B過程中，由動能定理得Fs－μm