2024-2025學(xué)年新教材高中物理第1章功和機(jī)械能章末測(cè)評(píng)含解析魯科版必修第二冊(cè)

PAGE10-功和機(jī)械能(分值：100分)1．(4分)殲-15在遼寧艦甲板上著陸，勾住阻攔索減速的過程中，阻攔索對(duì)殲-15做功和殲-15動(dòng)能變更的狀況是()A．做正功，動(dòng)能增加 B．做負(fù)功，動(dòng)能增加C．做正功，動(dòng)能削減 D．做負(fù)功，動(dòng)能削減D[殲-15做減速運(yùn)動(dòng)，速率減小，則動(dòng)能削減。由動(dòng)能定理知：阻攔索對(duì)殲-15做功等于殲-15動(dòng)能的變更，則阻攔索對(duì)殲-15做負(fù)功。故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。]2．(4分)一端固定的輕質(zhì)彈簧處于原長(zhǎng)，現(xiàn)用相互垂直的兩個(gè)力F1、F2拉彈簧的另一端至O點(diǎn)，如圖所示，在此過程F1、F2分別做了3J、4J的功；換用另一個(gè)力F仍使彈簧重復(fù)上述過程，則該過程中F所做的功是()A．1JB．5JC．7JD．9JC[功是標(biāo)量，用相互垂直的兩個(gè)力F1、F2拉彈簧的另一端至O點(diǎn)，此過程F1、F2分別做了3J、4J的功；換用另一個(gè)力F仍使彈簧重復(fù)上述過程，則WF＝WF1＋WF2＝(3＋4)J＝7J。則C項(xiàng)正確，A、B、D錯(cuò)誤。]3．(4分)如圖所示是蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中表演的情景。在運(yùn)動(dòng)員從最低點(diǎn)起先反彈至即將與蹦床分別的過程中，蹦床的彈性勢(shì)能和運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能變更狀況分別是()A．彈性勢(shì)能減小，重力勢(shì)能增加B．彈性勢(shì)能減小，重力勢(shì)能減小C．彈性勢(shì)能增加，重力勢(shì)能增加D．彈性勢(shì)能增加，重力勢(shì)能減小A[據(jù)題意，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員從最低點(diǎn)起先反彈至即將與蹦床分別的過程中，有一個(gè)平衡位置，即彈力等于重力，F(xiàn)彈＝mg，運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)至這個(gè)位置時(shí)速度達(dá)到最大，即從最低點(diǎn)起先運(yùn)動(dòng)員的速度先增加再減小，所以動(dòng)能也是先增加后減小，而重力勢(shì)能始終都在增加，彈性勢(shì)能始終在減小，故選項(xiàng)A正確。]4．(4分)2019年4月24日亞洲田徑錦標(biāo)賽男子110米欄決賽中，中國(guó)選手謝文駿發(fā)揮精彩，跑出13秒21奪得冠軍。打破了劉翔在2011年創(chuàng)下的13秒22賽會(huì)紀(jì)錄，A．在沖線時(shí)可以當(dāng)成質(zhì)點(diǎn)B．跑動(dòng)過程中的平均速度為8.3m/C．運(yùn)動(dòng)過程中地面對(duì)謝文駿供應(yīng)了動(dòng)力并做正功D．上欄過程中，重力做負(fù)功，地面對(duì)謝文駿的支持力做正功B[在競(jìng)賽時(shí)誰最先達(dá)到終點(diǎn)，誰就獲勝，此時(shí)看誰的身體的部位最先到終點(diǎn)，所以人不能看成質(zhì)點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；謝文駿全程的平均速度eq\o(v,\s\up8(－))＝eq\f(110,13.22)m/s＝8.3m/s，故B正確；謝文駿從站立到躍起過程中，謝文駿在地面對(duì)他的作用力下沒有發(fā)生位移，此力做功為零，故C錯(cuò)誤；謝文駿上欄過程中，重力做負(fù)功，地面對(duì)謝文駿的支持力不做功，故D錯(cuò)誤。]5．(4分)起重機(jī)的鋼索將重物由地面吊到空中某個(gè)高度，其v-t圖像如圖所示，則鋼索拉力的功率隨時(shí)間變更的圖像可能是圖中的()ABCDB[在0～t1時(shí)間內(nèi)，重物加速上升，設(shè)加速度為a1，則據(jù)牛頓其次定律可得鋼索的拉力F1＝mg＋ma1，速度v1＝a1t1，所以拉力的功率P1＝m(a1＋g)a1t1；在t1～t2時(shí)間內(nèi)，重物勻速上升，拉力F2＝mg，速度v2＝a1t1，所以拉力的功率P2＝mga1t1；在t2～t3時(shí)間內(nèi)，重物減速上升，設(shè)加速度大小為a2，則據(jù)牛頓其次定律可得鋼索的拉力F3＝mg－ma2，速度v3＝a1t1－a2(t3－t2)，所以拉力的功率P3＝m(g－a2)[a1t1－a2(t3－t2)]。綜上所述，B正確。]6．(4分)2019年12月16日，中國(guó)籃球公開賽南區(qū)大區(qū)賽在醴陵實(shí)行。若某次投籃干脆入網(wǎng)(如圖所示)，已知籃球出手時(shí)距地面高度為h1，出手過程中對(duì)籃球做功為W，籃筐距地面高度為h2，籃球的質(zhì)量為m，不計(jì)空氣阻力，籃球可看作質(zhì)點(diǎn)，A．出手時(shí)的速率為2eq\r(\f(2W,m))B．進(jìn)筐時(shí)的動(dòng)能為W＋mgh1－mgh2C．從靜止到進(jìn)筐的過程中，機(jī)械能的增量為W＋mgh2－mgh1D．從出手到進(jìn)筐的過程中，運(yùn)動(dòng)總時(shí)間為eq\r(\f(2（h2－h(huán)1）,g))B[由動(dòng)能定理得：W＝eq\f(1,2)mv2，得籃球出手時(shí)的速率為v＝eq\r(\f(2W,m))，A錯(cuò)誤；從出手到籃球進(jìn)筐的過程中，由動(dòng)能定理得：－mg(h2－h(huán)1)＝Ek－eq\f(1,2)mv2，可得籃球進(jìn)筐時(shí)的動(dòng)能為Ek＝W＋mgh1－mgh2，B正確；籃球從靜止到進(jìn)筐的過程中，機(jī)械能的增量為人對(duì)球做的功W，C錯(cuò)誤；從出手到籃球進(jìn)筐的過程中，運(yùn)動(dòng)總時(shí)間不能確定，不肯定為eq\r(\f(2（h2－h(huán)1）,g))，D錯(cuò)誤。]7．(4分)(2024·廣西桂林高二上月考)如圖所示，質(zhì)量為m的物體放于水平面上，物體上豎直固定一原長(zhǎng)為L(zhǎng)、勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧?，F(xiàn)用手拉住處于原長(zhǎng)狀態(tài)的彈簧上端P緩慢向上提，使物體離開地面上升一段距離。在這一過程中，若P端上移的距離為H，則物體重力勢(shì)能的增加量為()A．mgH B．mgH－eq\f(m2g2,k)C．mgH＋eq\f(m2g2,k) D．mgH－eq\f(mg,k)B[手拉著彈簧上端P緩慢向上移動(dòng)，物體始終處于平衡狀態(tài)。依據(jù)胡克定律得彈簧的伸長(zhǎng)量Δx＝eq\f(mg,k)。在這一過程中，P端上移的距離為H，所以物體上升的高度為H－eq\f(mg,k)，所以物體重力勢(shì)能的增加量為mgH－eq\f(m2g2,k)，故選B。]8．(4分)“殲-20”是中國(guó)自主研制的雙發(fā)重型隱形戰(zhàn)斗機(jī)，該機(jī)將擔(dān)負(fù)中國(guó)將來對(duì)空、對(duì)海的主權(quán)維護(hù)任務(wù)。在某次起飛中，質(zhì)量為m的“殲-20”以恒定的功率P啟動(dòng)，其起飛過程的速度隨時(shí)間變更圖像如圖所示，經(jīng)時(shí)間t0飛機(jī)達(dá)到最大速度vm時(shí)，剛好起飛。關(guān)于飛機(jī)起飛的過程，下列說法正確的是()A．飛機(jī)所受合力不變，速度增加越來越慢B．飛機(jī)所受合力增大，速度增加越來越快C．發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力做功為eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(m))D．飛機(jī)克服阻力所做的功為Pt0－eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(m))D[依據(jù)圖像可知，v-t圖線的斜率為加速度，所以飛機(jī)起飛過程中，圖線斜率越來越小，即加速度越來越小，速度增加越來越慢，由牛頓其次定律可知，飛機(jī)所受合力越來越小，故A、B錯(cuò)誤；發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力做功為W＝Pt0，故C錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理得Pt0－Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(m))－0，解得飛機(jī)克服阻力做功為Wf＝Pt0－eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(m))，故D正確。]9．(6分)用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)中：(g取9.8m/s2)(1)運(yùn)用公式eq\f(1,2)mv2＝mgh，對(duì)試驗(yàn)條件的要求是____________，為達(dá)到此目的，所選擇的紙帶第1、第2兩點(diǎn)間的距離應(yīng)接近________。(2)若試驗(yàn)中所用重錘的質(zhì)量m＝1kg，打點(diǎn)紙帶如圖所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)間間隔為0.02s，則記錄B點(diǎn)時(shí)，重錘的速度vB＝_______，重錘的動(dòng)能Ek＝________，從起先下落起至B點(diǎn)，重錘的重力勢(shì)能削減量是________(3)依據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)的速度v，下落距離h，則以eq\f(v2,2)為縱軸，以h為橫軸畫出的圖像應(yīng)是()ABCD[解析](1)重錘從靜止起先自由下落時(shí)，在0.02s內(nèi)的位移應(yīng)為h＝eq\f(1,2)gt2＝eq\f(1,2)×9.8×0.022m≈2mm。(2)vB＝eq\f(sAC,2T)＝eq\f(（31.0－7.8）×10－3,2×0.02)m/s＝0.58m/s，此時(shí)重錘的動(dòng)能為Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(B))＝eq\f(1,2)×1×0.582J≈0.168J，重錘的重力勢(shì)能削減量為ΔEp＝mghB＝1×9.8×17.6×10－3J≈0.172J．因此在試驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，重錘的機(jī)械能守恒。(3)由機(jī)械能守恒定律可知，mgh＝eq\f(1,2)mv2，即要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律成立，只需驗(yàn)證eq\f(1,2)v2＝gh即可。若以eq\f(v2,2)為縱坐標(biāo)，h為橫坐標(biāo)，則圖像是過原點(diǎn)且斜率為g的直線，故選項(xiàng)C正確。[答案](1)打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重錘的初速度為零2(2)0.58m/s0.168J0.172J在試驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，重錘的機(jī)械能守恒(10．(10分)我國(guó)自行研制、具有完全自主學(xué)問產(chǎn)權(quán)的新一代大型噴氣式客機(jī)C919首飛勝利后，拉開了全面試驗(yàn)試飛的新征程。假設(shè)飛機(jī)在水平跑道上的滑跑是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)位移x＝1.6×103m時(shí)才能達(dá)到起飛所要求的速度v＝80m/s。已知飛機(jī)質(zhì)量m＝7.0×104kg，滑跑時(shí)受到的阻力為自身重力的0.1倍，重力加速度g(1)加速度a的大?。?2)牽引力的平均功率P。[解析](1)飛機(jī)滑跑過程中做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有v2＝2ax ①解得a＝2m/s2。 (2)設(shè)飛機(jī)滑跑受到的阻力為F阻，依據(jù)題意可得F阻＝0.1mg ③設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力為F，依據(jù)牛頓其次定律有F－F阻＝ma ④設(shè)飛機(jī)滑跑過程中的平均速度為eq\o(v,\s\up8(－))，有eq\o(v,\s\up8(－))＝eq\f(v,2) ⑤在滑跑階段，牽引力的平均功率P＝Feq\o(v,\s\up8(－)) ⑥聯(lián)立②③④⑤⑥，解得P＝8.4×106W。[答案](1)2m/s2(2)8.4×10611．(4分)(多選)關(guān)于重力勢(shì)能，下列說法中正確的是()A．重力勢(shì)能為零的物體，有可能對(duì)別的物體做功B．物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其重力勢(shì)能肯定不變C．重力對(duì)物體做正功，物體的重力勢(shì)能肯定增加D．重力對(duì)物體做正功，物體的重力勢(shì)能肯定削減AD[重力勢(shì)能為零只能說明物體在零勢(shì)能面上，但是重力是否能做功取決于是否有高度差，與零勢(shì)能面無關(guān)，所以重力勢(shì)能為零的物體可以對(duì)別的物體做功，故A正確；物體若在豎直方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則重力勢(shì)能肯定變更，故B錯(cuò)誤；重力做正功時(shí)，重力勢(shì)能肯定減小，故C錯(cuò)誤，D正確。]12．(4分)(多選)在平直路面上運(yùn)動(dòng)的汽車的額定功率為50kW，若其總質(zhì)量為2.5t，在水平路面上所受的阻力為5×103N。則下列說法中正確的是()A．汽車所能供應(yīng)的最大牽引力為5×103NB．汽車所能達(dá)到的最大速度是10m/C．汽車以0.5m/s2D．汽車以0.5m/s2BD[當(dāng)汽車速度達(dá)到最大時(shí)，牽引力最小F＝f，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由P＝Fv得，汽車所能達(dá)到的最大速度vmax＝eq\f(P,f)＝eq\f(50×103,5×103)m/s＝10m/s，選項(xiàng)B正確；汽車以恒定的加速度a做勻加速運(yùn)動(dòng)，能夠達(dá)到的最大速度為v，則有eq\f(P,v)－f＝ma，解得v＝eq\f(P,f＋ma)＝eq\f(50×103,5×103＋2.5×103×0.5)m/s＝8m/s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由v＝at得，這一過程維持的時(shí)間t＝eq\f(v,a)＝eq\f(8,0.5)s＝16s，選項(xiàng)D正確。]13．(4分)(多選)質(zhì)量為m＝2kg的物體沿水平面對(duì)右做直線運(yùn)動(dòng)，t＝0時(shí)刻受到一個(gè)水平向左的恒力F，如圖甲所示，此后物體的v-t圖像如圖乙所示，取水平向右為正方向，g取10m/s2甲乙A．物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.5B．10s末恒力F的瞬時(shí)功率為6WC．10s末物體在計(jì)時(shí)起點(diǎn)左側(cè)2mD．10s內(nèi)物體克服摩擦力做功34JCD[由v-t圖像得兩段時(shí)間的加速度大小分別為a1＝2m/s2、a2＝1m/s2。依據(jù)牛頓其次定律有：F＋μmg＝ma1，F(xiàn)－μmg＝ma2。解得：F＝3N，μ＝0.05，故A錯(cuò)誤；10s末恒力F的瞬時(shí)功率P＝Fv＝18W，B錯(cuò)誤；10s內(nèi)物體的位移s＝eq\f(8,2)×4m－eq\f(6,2)×6m＝－2m，說明物體10s末在計(jì)時(shí)起點(diǎn)左側(cè)2m處，C正確；整個(gè)過程的路程x＝eq\f(8,2)×4m＋eq\f(6,2)×6m＝34m，所以10s內(nèi)物體克服摩擦力做功W＝μmgx＝34J，D正確。]14．(4分)(2024·全國(guó)卷ⅠT20)(多選)一物塊在高3.0m、長(zhǎng)5.0m的斜面頂端從靜止起先沿斜面下滑，其重力勢(shì)能和動(dòng)能隨下滑距離s的變更如圖中直線Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10m/sA．物塊下滑過程中機(jī)械能不守恒B．物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5C．物塊下滑時(shí)加速度的大小為6.0m/sD．當(dāng)物塊下滑2.0m時(shí)機(jī)械能損失了12AB[由重力勢(shì)能和動(dòng)能隨下滑距離s變更的圖像可知，重力勢(shì)能和動(dòng)能之和隨下滑距離s的增大而減小，可知物塊下滑過程中機(jī)械能不守恒，A項(xiàng)正確；在斜面頂端，重力勢(shì)能mgh＝30J，解得物塊質(zhì)量m＝1kg，由重力勢(shì)能隨下滑距離s變更圖像可知，重力勢(shì)能可以表示為Ep＝(30－6s)J，由動(dòng)能隨下滑距離s變更圖像可知，動(dòng)能可以表示為Ek＝2sJ，設(shè)斜面傾角為θ，則有sinθ＝eq\f(h,L)＝eq\f(3,5)，cosθ＝eq\f(4,5)，由功能關(guān)系有－μmgcosθ·s＝Ep＋Ek－30J＝(30－6s＋2s－30)J＝－4sJ，可得μ＝0.5，B項(xiàng)正確；由Ek＝2sJ，Ek＝eq\f(mv2,2)可得，v2＝4sm2/s2，對(duì)比勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式v2＝2as，可得a＝2m/s2，即物塊下滑時(shí)加速度的大小為2.0m/s2，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由重力勢(shì)能和動(dòng)能隨下滑距離s變更圖像可知，當(dāng)物塊下滑2.0m時(shí)機(jī)械能為E＝18J＋4J＝22J，機(jī)械能損失了ΔE＝30J－22J＝8J，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]15．(8分)某同學(xué)為探究“恒力做功與物體動(dòng)能變更的關(guān)系”，設(shè)計(jì)了如下試驗(yàn)，他的操作步驟是：①安裝好試驗(yàn)裝置如圖所示。②將質(zhì)量為200g的小車?yán)酱螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器旁邊，并按住小車。③在質(zhì)量為10g、30g、50g的三種鉤碼中，他選擇了一個(gè)質(zhì)量為50g的鉤碼掛在拉線④釋放小車，打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，打出一條紙帶。(1)在多次重復(fù)試驗(yàn)得到的紙帶中取出較為滿足的一條，經(jīng)測(cè)量、計(jì)算，得到如下數(shù)據(jù)：①第一個(gè)點(diǎn)到第N個(gè)點(diǎn)的距離為40.0cm。②打下第N點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為1.00m該同學(xué)將鉤碼的重力當(dāng)作小車所受的拉力，算出拉力對(duì)小車做的功為________J，小車動(dòng)能的增量為________J。(2)此次試驗(yàn)探究結(jié)果，他沒能得到“恒力對(duì)物體做的功，等于物體動(dòng)能的增量”，且誤差很大，明顯，在試驗(yàn)探究過程中忽視了各種產(chǎn)生誤差的因素。請(qǐng)你依據(jù)該同學(xué)的試驗(yàn)操作過程幫助分析一下，造成較大誤差的主要緣由是(至少說出兩種可能)：_____________________________________________。[解析](1)拉力對(duì)小車做的功W＝mgs＝0.196N。小車動(dòng)能的增量ΔEk＝eq\f(1,2)Mv2＝0.1J。(2)①小車的質(zhì)量不是遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量；②沒有平衡摩擦力；③操作錯(cuò)誤，試驗(yàn)時(shí)先放開小車，后接通電源。[答案](1)0.1960.1(2)①小車質(zhì)量沒有遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量；②沒有平衡摩擦力；③錯(cuò)誤操作，試驗(yàn)時(shí)先放開小車，后接通電源16．(8分)如圖所示，質(zhì)量為m＝10kg的滑塊，從光滑弧形面的某一高處A點(diǎn)以初速度v0＝1m/s往下滑行，到達(dá)弧形面的底端P處時(shí)速度為vP＝4m/s，又沿水平面滑行LPQ＝(1)起始位置A點(diǎn)距離水平面的高度；(2)滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(3)若用一拉力F，把滑塊從Q點(diǎn)循原路返回，拉回到起始點(diǎn)A，則拉力至少做多少功？[解析](1)從A點(diǎn)到P點(diǎn)過程，依據(jù)動(dòng)能定理有mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(P))－eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(A))代入數(shù)據(jù)解得h＝0.75m(2)沿水平面滑行過程依據(jù)動(dòng)能定理－μmgLPQ＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(P))代入數(shù)據(jù)解得μ＝0.8。(3)把滑塊從Q點(diǎn)循原路返回過程依據(jù)動(dòng)能定理WF－μmgLPQ－mgh＝0－0解得拉力至少做功WF＝155J。[答案](1)0.75m(2)0.8(3)15517．(10分)質(zhì)量為5kg的物體靜止于水平地面上，現(xiàn)對(duì)物體施以水平方向的恒定拉力，1s末將拉力撤去，物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示，(1)滑動(dòng)摩擦力在0～3s內(nèi)做的功；(2)拉力在1s末的功率。[解析](1)依據(jù)題圖知，撤去拉力后物體加速度大小a2＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(Δv,Δt)))＝6m/s2撤去拉力后，物體只受摩擦力，則f＝ma2＝30N物體在3s內(nèi)的位移s＝eq\f(3×12,2)m＝18m摩擦力做的功為Wf＝－fs＝－540J。(2)撤去拉力F之前，由牛頓其次定律得F－f＝ma1依據(jù)題圖知，第1s內(nèi)加速度a1＝eq\f(Δv,Δt)＝12m/s2由瞬時(shí)功率公式得P＝Fv＝1080W。[答案](1)－540J(2)1080W18．(10分)(2024·全國(guó)Ⅲ卷節(jié)選)如圖所示，相距L＝11.5m的兩平臺(tái)位于同一水平面內(nèi)，二者之間用傳送帶相接。傳送帶向右勻速運(yùn)動(dòng)，其速度的大小v可以由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)依