2024-2025學(xué)年高中物理第4章能量守恒與可持續(xù)發(fā)展測評含解析滬科版必修2

PAGEPAGE9第4章測評(時間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共10小題,每小題5分,共50分。每小題給出的選項(xiàng)中至少有一項(xiàng)符合題目要求,全部選對的得5分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)1.汽車關(guān)閉發(fā)動機(jī)后恰能沿斜坡勻速下滑,在這個過程中()A.汽車的機(jī)械能守恒B.汽車的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化C.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,總能量守恒D.機(jī)械能和內(nèi)能之間沒有轉(zhuǎn)化解析:汽車沿斜坡勻速下滑時,滑動摩擦力做負(fù)功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但總能量不變,故C正確,A、B、D錯誤。答案:C2.在同一位置以相同的速率把三個小球分別沿水平、斜向上、斜向下方向拋出,不計(jì)空氣阻力,則落在同一水平地面時的速度大小()A.一樣大 B.水平拋的最大C.斜向上拋的最大 D.斜向下拋的最大解析:由機(jī)械能守恒定律mgh+可知,落地時速度v2的大小相等,故A正確。答案:A3.右圖是一名蹦極運(yùn)動員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落,到最低點(diǎn)時距水面還有數(shù)米距離。假定空氣阻力可忽視,運(yùn)動員可視為質(zhì)點(diǎn),下列說法錯誤的是()A.運(yùn)動員到達(dá)最低點(diǎn)前重力勢能始終減小B.蹦極繩張緊后的下落過程中,彈力做負(fù)功,彈性勢能增加C.蹦極過程中,運(yùn)動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D.蹦極過程中,重力勢能的變更量與重力勢能零點(diǎn)的選取有關(guān)解析:運(yùn)動員到達(dá)最低點(diǎn)前重力勢能始終減小,選項(xiàng)A正確,不符合題意;蹦極繩張緊后的下落過程中,彈力做負(fù)功,由功能關(guān)系知,彈性勢能增加,選項(xiàng)B正確,不符合題意;蹦極過程中,運(yùn)動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)只有動能和勢能的轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,選項(xiàng)C正確,不符合題意;蹦極過程中,重力勢能的變更量與重力勢能零點(diǎn)的選取無關(guān),選項(xiàng)D錯誤,符合題意。答案:D4.一小石子從高為10m處自由下落,不計(jì)空氣阻力,經(jīng)一段時間后小石子的動能恰等于它的重力勢能(以地面為參考平面),g取10m/s2,則該時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)小石子的動能等于它的重力勢能時速度為v,依據(jù)機(jī)械能守恒定律得mgh=mgh'+mv2,由題意知mgh'=mv2,所以mgh=mv2,故v==10m/s,B正確。答案:B5.導(dǎo)學(xué)號44904060下圖是由光滑細(xì)管組成的軌道固定在豎直平面內(nèi),AB段和BC段是半徑為R的四分之一圓弧,CD段為平滑的彎管。一小球從管口D處由靜止釋放,最終能夠從A端水平拋出落到地面上。關(guān)于管口D距離地面的高度必需滿意的條件是()A.等于2R B.大于2RC.大于2R且小于R D.大于R解析:要使小球從A端水平拋出,其速度v必需大于零。設(shè)管口D距離地面的高度為H,由機(jī)械能守恒定律得mgH=mg(2R)+mv2,解得H>2R,選項(xiàng)B正確。答案:B6.如圖所示,質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))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)該物體的說法正確的是()A.重力勢能增加了mghB.動能損失了mghC.動能損失了mghD.機(jī)械能損失了mgh解析:物體重力勢能的增加量等于克服重力做的功,選項(xiàng)A正確;物體的合力做的功等于動能的削減量ΔEk=mas=ma=2mgh,選項(xiàng)B、C錯誤;物體機(jī)械能的損失量等于克服摩擦力做的功,因mgsin30°+f=ma,所以f=mg,故物體克服摩擦力做的功Wf=fs'=mg(2h)=mgh,選項(xiàng)D錯誤。答案:A7.(多選)在右圖中有兩個完全相同的可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊都從靜止起先運(yùn)動,一個自由下落,一個沿光滑的固定斜面下滑,最終它們都到達(dá)同一水平面上,空氣阻力忽視不計(jì),則()A.重力做的功相等,重力做功的平均功率相等B.它們到達(dá)水平面上時的動能相等C.重力做功的瞬時功率相等D.它們的機(jī)械能都是守恒的解析:兩物體從同一高度下落,依據(jù)機(jī)械能守恒定律知,它們到達(dá)水平面上時的動能相等,自由下落的物體先著地,重力做功的平均功率大,而著地時重力做功的瞬時功率等于重力與重力方向上的速度的乘積,故重力做功的瞬時功率不相等。答案:BD8.(多選)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(jìn)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。假如不計(jì)任何摩擦阻力和拐彎處的能量損失,小球進(jìn)入右側(cè)軌道后能到達(dá)h高度的是()解析:小球在運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒,A、C圖中小球不能脫離軌道,在最高點(diǎn)速度為零,因而可以到達(dá)h高度處。但B、D圖中小球都會脫離軌道而做斜拋運(yùn)動,在最高點(diǎn)具有水平速度,所以在最高點(diǎn)的重力勢能要小于mgh(以軌道最低點(diǎn)為零勢能面),即最高點(diǎn)的高度要小于h。答案:AC9.(多選)如圖所示,光滑的水平軌道AB,與半徑為R的光滑的半圓形軌道BCD相切于B點(diǎn),其中半圓形軌道在豎直平面內(nèi),B為最低點(diǎn),D為最高點(diǎn)。為使一質(zhì)量為m的小球以初速度v0沿AB運(yùn)動,恰能通過最高點(diǎn),則()A.R越小,v0越小B.m越大,v0越大C.R越大,小球經(jīng)過B點(diǎn)時對軌道的壓力越大D.小球經(jīng)過B點(diǎn)時對軌道的壓力與R無關(guān)解析:小球恰能通過最高點(diǎn),則在最高點(diǎn)時重力供應(yīng)向心力,有mg=m,解得vD=,從A到D,依據(jù)機(jī)械能守恒定律有+2mgR,解得v0=,可見,R越小,v0越小,且v0與小球的質(zhì)量m無關(guān),故A正確,B錯誤;小球經(jīng)過B點(diǎn)時,依據(jù)牛頓其次定律有FN-mg=m,解得軌道對小球的支持力FN=mg+m=6mg,則FN與R無關(guān),故小球經(jīng)過B點(diǎn)時對軌道的壓力與R無關(guān),C錯誤,D正確。答案:AD10.(多選)如圖所示,有一光滑軌道ABC,AB部分為半徑為R的圓弧,BC部分水平,質(zhì)量均為m的小球a、b固定在豎直輕桿的兩端,輕桿長為R,不計(jì)小球大小。起先時a球處在圓弧上端A點(diǎn),由靜止釋放小球和輕桿,使其沿光滑軌道下滑,下列說法正確的是()A.a球下滑過程中機(jī)械能保持不變B.a、b兩球和輕桿組成的系統(tǒng)在下滑過程中機(jī)械能保持不變C.a、b滑到水平軌道上時速度為D.從釋放到a、b滑到水平軌道上,整個過程中輕桿對a球做的功為解析:由機(jī)械能守恒的條件得,a球機(jī)械能不守恒,a、b系統(tǒng)機(jī)械能守恒,所以A錯誤,B正確。對a、b系統(tǒng)由機(jī)械能守恒定律得mgR+2mgR=2×mv2,解得v=,C錯誤。對a由動能定理得mgR+W=mv2,解得W=,D正確。答案:BD二、試驗(yàn)題(本題共2小題,共18分)11.(9分)某同學(xué)利用圖甲中器材來做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn),圖乙是該試驗(yàn)得到的一條點(diǎn)跡清楚的紙帶,現(xiàn)要取A、B兩點(diǎn)來驗(yàn)證明驗(yàn),已知打點(diǎn)計(jì)時器每隔0.02s打一個點(diǎn)。甲乙請回答下列問題:(1)可以推斷,連接重物的夾子應(yīng)夾在紙帶的(選填“左”或“右”)端;

(2)若x2=4.80cm,則在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時的速度vB=m/s。(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

(3)若x1數(shù)據(jù)也已測出,則試驗(yàn)還需測出的物理量為。

(4)若分析試驗(yàn)結(jié)果發(fā)覺重物下落過程中削減的重力勢能始終略大于其增加的動能,則可能的緣由是。

解析:(1)從紙帶上可以發(fā)覺從左到右,相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離越來越大,也就是說明速度越來越大,與重物相連接的紙帶先打出點(diǎn),速度較小,所以試驗(yàn)時紙帶的左端通過夾子和重物相連接。(2)若x2=4.80cm,則依據(jù)中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度來求B點(diǎn)的速度大小。在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B點(diǎn)時的速度vB=m/s=1.20m/s。(3)若x1數(shù)據(jù)也已測出,則試驗(yàn)還需測出的物理量為A、B之間的距離或hAB。(4)若分析試驗(yàn)結(jié)果發(fā)覺重物下落過程中削減的重力勢能始終略大于其增加的動能,則可能的緣由是克服摩擦阻力做功。答案:(1)左(2)1.20(3)AB之間的距離或hAB(4)克服摩擦阻力做功12.(9分)(2016·四川理綜)用如圖所示的裝置測量彈簧的彈性勢能。將彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌上,左端固定,右端在O點(diǎn);在O點(diǎn)右側(cè)的B、C位置各安裝一個光電門。計(jì)時器(圖中未畫出)與兩個光電門相連。先用米尺測得B、C兩點(diǎn)間距離s,再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置A,靜止釋放。計(jì)時器顯示遮光片從B到C所用的時間t。用米尺測量A、O之間的距離x。(1)計(jì)算滑塊離開彈簧時速度大小的表達(dá)式是。

(2)為求出彈簧的彈性勢能,還須要測量。

A.彈簧原長B.當(dāng)?shù)刂亓铀俣菴.滑塊(含遮光片)的質(zhì)量(3)增大A、O之間的距離x,計(jì)時器顯示時間t將。

A.增大B.減小C.不變解析:(1)滑塊由B到C做勻速直線運(yùn)動,故v=;(2)由能量守恒定律ΔEp減=ΔEk增,即Ep=mv2,可知需測滑塊(含遮光片)的質(zhì)量;(3)增大A、O之間的距離x,滑塊經(jīng)BC間的速度變大,所用時間減小。答案:(1)v=(2)C(3)B三、計(jì)算題(本題共3小題,共32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)13.(10分)如圖所示,質(zhì)量為m的物體,以某一初速度從A點(diǎn)向下沿光滑的軌道運(yùn)動,不計(jì)空氣阻力。若物體通過軌道最低點(diǎn)B時的速度為3,求:(1)物體在A點(diǎn)時的速度大小;(2)物體離開C點(diǎn)后還能上升多高。解析:(1)物體在運(yùn)動的全過程中只有重力做功,機(jī)械能守恒,選取B點(diǎn)為零勢能點(diǎn)。設(shè)物體在B處的速度為vB,則mg(3R)+,解得v0=。(2)設(shè)從B點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的高度為HB,由機(jī)械能守恒可得mgHB=HB=4.5R所以離開C點(diǎn)后還能上升HC=HB-R=3.5R。答案:(1)(2)3.5R14.(10分)如圖所示,物體A質(zhì)量為2m,物體B質(zhì)量為m,通過輕繩跨過定滑輪相連。斜面光滑,且與水平面成θ=30°,不計(jì)繩子和滑輪之間的摩擦。起先時A物體離地的高度為h,B物體位于斜面的底端,用手托住A物體,A、B兩物體均靜止。撤去手后,求:(1)A物體將要落地時的速度多大?(2)A物體落地后,B物體由于慣性將接著沿斜面上升,則B物體在斜面上的最遠(yuǎn)點(diǎn)離地的高度多大?解析:(1)由題可知,物體A質(zhì)量為2m,物體B質(zhì)量為m,A、B兩物體構(gòu)成的整體(系統(tǒng))只有重力做功,故整體的機(jī)械能守恒,則:mAgh-mBghsinθ=(mA+mB)v2解得v=。(2)當(dāng)A物體落地后,B物體由于慣性將接著上升,此時繩子松了,對B物體而言,只有重力做功,故B物體的機(jī)械能守恒,設(shè)其上升的最遠(yuǎn)點(diǎn)離地高度為H,依據(jù)機(jī)械能守恒定律得mBv2=mBg(H-hsinθ)整理得H=h。答案:(1)(2)h15.導(dǎo)學(xué)號44904061(12分)(2017·天津理綜)如圖所示,物塊A和B通過一根輕質(zhì)不行伸長的細(xì)繩相連,跨放在質(zhì)量不計(jì)的光滑定滑輪兩側(cè),質(zhì)量分別為mA=2kg、mB=1kg。初始時A靜止于水平地面上,B懸于空中?，F(xiàn)將B豎直向上再舉高h(yuǎn)=1.8m(未觸及滑輪),然后由靜止釋放。一段時間后細(xì)繩繃直,A、B以大小相等的速度一起運(yùn)動,之后B恰好可以和地面接觸。g取10m/s2,空氣阻力不計(jì)。求:(1)B從釋放到細(xì)繩剛繃直時的運(yùn)動時間t;(2)A的最大速度v的大小;(3)初始時B離地面的高度H。解析:(1)B從釋放到細(xì)繩剛繃直前做自由落體運(yùn)動,有h=gt2①代入數(shù)據(jù)解得t=0.6s。②(