高中物理 第7章 機(jī)械能守恒定限時(shí)檢測(cè) 新人教版必修2

【成才之路】-學(xué)年高中物理第7章機(jī)械能守恒定限時(shí)檢測(cè)新人教版必修2本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．如圖所示的四幅圖是小明提包回家的情景，小明提包的力不做功的是()答案：B解析：據(jù)功的概念及功的兩個(gè)因素可知，只有同時(shí)滿足力及在力的方向上有位移兩個(gè)條件時(shí)，力對(duì)物體才做功，A、C、D做功，B沒有做功，選B。2．(遼寧省東北育才中學(xué)、省實(shí)驗(yàn)中學(xué)、大連二十高～學(xué)年高一下學(xué)期期末聯(lián)考)如圖所示，小物體A沿高為h、傾角為θ的光滑斜面以初速度v0從頂端滑到底端，而相同的物體B以同樣大小的初速度從同等高度處豎直上拋，則()A．兩物體落地時(shí)速度相同B．從開始至落地，重力對(duì)它們做功相同C．兩物體落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率相同D．從開始運(yùn)動(dòng)至落地過程中，重力對(duì)它們做功的平均功率相同答案：B解析：整個(gè)過程重力對(duì)它們做的功均為mgh，根據(jù)機(jī)械能守恒知兩物體落地時(shí)速度的大小相等，但方向不同，所以A、C錯(cuò)，B正確。從開始至落地它們用時(shí)不等，所以D錯(cuò)。3．一輛汽車以v1＝6m/s的速度沿水平路面行駛時(shí)，急剎車后能滑行s1＝3.6m，如果以v2＝8m/s的速度行駛，在同樣路面上急剎車后滑行的距離s2應(yīng)為()A．6.4m B．5.6mC．7.2m D．10.8m答案：A解析：急剎車后，車只受摩擦阻力的作用，且兩種情況下摩擦力大小是相同的，汽車的末速度皆為零。設(shè)摩擦阻力為F，據(jù)動(dòng)能定理得－Fs1＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1) ①－Fs2＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2) ②②式除以①式得：eq\f(s2,s1)＝eq\f(v\o\al(2,2),v\o\al(2,1))故得汽車滑行距離s2＝eq\f(v\o\al(2,2),v\o\al(2,1))s1＝(eq\f(8,6))2×3.6m＝6.4m。4．如圖甲、乙中是一質(zhì)量m＝6×103kg的公共汽車在t＝0和t＝4s末兩個(gè)時(shí)刻的兩張照片。當(dāng)t＝0時(shí)，汽車剛啟動(dòng)(汽車的運(yùn)動(dòng)可看成勻加速直線運(yùn)動(dòng))。圖丙是車內(nèi)橫桿上懸掛的手拉環(huán)的圖象，測(cè)得A．汽車的長度 B．4s內(nèi)汽車牽引力所做的功C．4s末汽車的速度 D．4s末汽車合外力的瞬時(shí)功率答案：B解析：根據(jù)題圖丙，通過對(duì)手拉環(huán)受力分析，結(jié)合牛頓第二定律可知，汽車的加速度為a＝gtanθ＝eq\f(10\r(3),3)m/s2，所以，t＝4s末汽車的速度v＝at＝eq\f(40\r(3),3)m/s，選項(xiàng)C可估算；根據(jù)圖甲、乙可知，汽車的長度等于4s內(nèi)汽車的位移，即l＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(80\r(3),3)m，選項(xiàng)A可估算；因?yàn)?s末汽車的瞬時(shí)速度可求出，汽車的合外力F＝ma也可求出，所以汽車在4s末的瞬時(shí)功率為P＝Fv也可估算，即選項(xiàng)D可估算；因?yàn)椴恢嚺c地面間的摩擦力，所以無法估算4s內(nèi)汽車牽引力所做的功，選項(xiàng)B符合題意。5．(杭州二中12～13學(xué)年高一下學(xué)期期末)如圖所示，傾角30°的斜面連接水平面，在水平面上安裝半徑為R的半圓豎直擋板，質(zhì)量m的小球從斜面上高為R/2處靜止釋放，到達(dá)水平面恰能貼著擋板內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)。不計(jì)小球體積，不計(jì)摩擦和機(jī)械能損失。則小球沿?fù)醢暹\(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)擋板的作用力是()A．0.5mg B．mgC．1.5mg D．2mg答案：B解析：由mgeq\f(R,2)＝eq\f(1,2)mv2，F(xiàn)＝meq\f(v2,R)得F＝mg選項(xiàng)B正確。6．如圖所示，傳送帶以1m/s的速度水平勻速運(yùn)動(dòng)，砂斗以20kg/s的流量向傳送帶上裝砂子，為了保持傳遞速率不變，驅(qū)動(dòng)傳送帶的電動(dòng)機(jī)因此應(yīng)增加功率()A．10W B．20WC．30W D．40W答案：B解析：每秒鐘流到傳送帶的砂子獲得的動(dòng)能為ΔEk＝eq\f(1,2)mv2，砂子達(dá)到速度v之前，相對(duì)傳送帶向后滑動(dòng)，每秒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的機(jī)械能為：Q＝Ffs相對(duì)，而s相對(duì)＝eq\f(v\o\al(2,t相)－v\o\al(2,0相),2a相)＝eq\f(0－v2,2－μg)＝eq\f(v2,2μg)Q＝Ffs相對(duì)＝μmg·eq\f(v2,2μg)＝eq\f(1,2)mv2因此，電動(dòng)機(jī)必須增加的功率為：ΔP＝eq\f(ΔEk＋Q,Δt)＝eq\f(mv2,Δt)＝20W，∴應(yīng)選B。7．溜溜球是一種流行的健身玩具，具有很濃的趣味性，備受學(xué)生的歡迎。溜溜球類似“滾擺”，對(duì)稱的左右兩輪通過固定軸連接(兩輪均用透明塑料制成)，軸上套一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒，圓筒上系條長約1m的棉線，玩時(shí)手掌向下，用力向正下方擲出溜溜球，當(dāng)滾到最低處時(shí)，輕抖手腕，向上拉一下繩線，溜溜球?qū)⒎祷氐侥愕氖稚?，如圖所示。溜溜球在運(yùn)動(dòng)過程中()A．一邊轉(zhuǎn)動(dòng)一邊向下運(yùn)動(dòng)，由于重力做功，溜溜球越轉(zhuǎn)越快，動(dòng)能不斷增大，溜溜球的勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能B．在溜溜球上下運(yùn)動(dòng)中，由于發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，因此機(jī)械能守恒C．在溜溜球上下運(yùn)動(dòng)中，由于空氣阻力和繩子與固定軸之間摩擦力的作用，會(huì)損失一部分能量D．在溜溜球轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)繩子將要開始向上纏繞時(shí)，輕抖手腕，向上拉一下繩子，給溜溜球提供能量答案：ACD解析：溜溜球向下運(yùn)動(dòng)時(shí)由于重力做正功，動(dòng)能一定增大，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，選項(xiàng)A正確；溜溜球在上下運(yùn)動(dòng)的過程中由于有阻力做功，所以會(huì)損失一部分機(jī)械能，機(jī)械能不守恒，若不及時(shí)補(bǔ)充能量則上升的高度會(huì)越來越低，因此可在溜溜球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)輕抖手腕，向上拉一下繩子，給其補(bǔ)充能量，故選項(xiàng)CD正確，B錯(cuò)誤。8．某位溜冰愛好者先在岸上從O點(diǎn)由靜止開始勻加速助跑，2s后到達(dá)岸邊A處，接著進(jìn)入冰面(冰面與岸邊基本相平)開始滑行，又經(jīng)3s停在了冰上的B點(diǎn)，如圖甲所示。若該過程中，他的位移是x，速度是v，受的合外力是F，機(jī)械能是E，則對(duì)以上各量隨時(shí)間變化規(guī)律的描述，圖乙中正確的是()答案：BC解析：由題意知，初末速度均為0，前2s勻加速運(yùn)動(dòng)，后3s做勻減速運(yùn)動(dòng)，位移一直增加，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；加速度的大小關(guān)系為3∶2，由牛頓第二定律得受的合外力的大小關(guān)系為3∶2，選項(xiàng)BC正確；運(yùn)動(dòng)過程中重力勢(shì)能不變，而動(dòng)能先增大后減小，所以機(jī)械能先增大后減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9．(遼寧省實(shí)驗(yàn)中學(xué)、東北育才中學(xué)、大連二十高～學(xué)年高一下學(xué)期期末聯(lián)考)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(jìn)入右側(cè)不同的軌道：除去底部一小段圓弧，A圖中的軌道是一段斜面，高度大于h；B圖中的軌道與A圖中的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(gè)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圖中是個(gè)半圓形軌道，其直徑等于h，如果不計(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()答案：AC解析：對(duì)A、C軌道，小球到右側(cè)最高點(diǎn)的速度可以為零，由機(jī)械能守恒可得，小球進(jìn)入右側(cè)軌道后的高度仍為h，故A、C正確；軌道B右側(cè)軌道最大高度小于h，小球到軌道最高點(diǎn)后做斜拋運(yùn)動(dòng)，小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)仍有水平速度，因此，小球能到達(dá)的最大高度小于h，B不正確，軌道D右側(cè)為圓形軌道，小球通過最高點(diǎn)必須具有一定速度，因此，小球沿軌道D不可能到達(dá)h高度，D錯(cuò)誤。10．(溫州十校聯(lián)合體12～13學(xué)年高一下學(xué)期期末)如圖甲所示是一打樁機(jī)的簡易模型。質(zhì)量m＝1kg的物體在拉力F作用下從與釘子接觸處由靜止開始運(yùn)動(dòng)，上升一段高度后撤去F，到最高點(diǎn)后自由下落，撞擊釘子，將釘子打入一定深度。物體上升過程中，機(jī)械能E與上升高度h的關(guān)系圖象如圖乙所示。不計(jì)所有摩擦，g取10m/s2()A．拉力F的大小為12NB．物體上升1.0m處的速度為2m/sC．撤去F后物體上升時(shí)間為0.1sD．物體上升到0.25m高度處拉力F的瞬時(shí)功率為12W答案：ABD解析：由功能關(guān)系：F·h＝ΔE得F＝eq\f(ΔE,h)＝eq\f(12,1)N＝12N，選項(xiàng)A正確。由E＝mgh＋eq\f(1,2)mv2當(dāng)h＝1m時(shí)得v＝2m/s，選項(xiàng)B正確。撤去F后t＝eq\f(v,g)＝0.2s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。由圖線可知，當(dāng)h＝0.25m時(shí)E＝3J，此時(shí)v′＝1m/s所以P＝Fv′＝12W，選項(xiàng)D正確。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共3小題，共18分。將正確答案填在題中的橫線上)11．(5分)(海岳中學(xué)～學(xué)年高一下學(xué)期期末)我國艦載飛機(jī)在“遼寧艦”上成功著艦后，某課外活動(dòng)小組對(duì)艦載飛機(jī)利用阻攔索著艦的力學(xué)問題很感興趣。他們找來了木板、鋼球、鐵釘、橡皮條以及墨水，制作了如圖所示的裝置，準(zhǔn)備定量研究鋼球在橡皮條阻攔下前進(jìn)的距離與被阻攔前速率的關(guān)系。要達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，需直接測(cè)量的物理量是鋼球由靜止釋放時(shí)的________和在橡皮條阻攔下前進(jìn)的距離，還必須增加的一種實(shí)驗(yàn)器材是________。忽略鋼球所受的摩擦力和空氣阻力，重力加速度已知，根據(jù)__________________定律(定理)，可得到鋼球被阻攔前的速率。答案：高度(距水平木板的高度)刻度尺機(jī)械能守恒(動(dòng)能)解析：本題用實(shí)驗(yàn)情景考查機(jī)械能守恒定律。設(shè)鋼球釋放點(diǎn)距水平木板的高度為h，由機(jī)械能守恒定律(或動(dòng)能定理)得mgh＝eq\f(1,2)mv2v＝eq\r(2gh)要求鋼球被阻攔前的速度v，只要知道h，因此需再加的實(shí)驗(yàn)器材是刻度尺，用以測(cè)量h。12．(6分)(湛江一中～學(xué)年高一下學(xué)期期中)某學(xué)習(xí)小組做探究“合力的功和物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，如圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W，當(dāng)用2條、3條……，完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次……實(shí)驗(yàn)時(shí)，使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長的長度都保持一致。每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出。(1)除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和________。(2)木板傾斜的目的是為了__________________________________。(3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是()A．橡皮筋處于原長狀態(tài)B．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C．小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處(4)在正確操作情況下，打在紙帶上的點(diǎn)，并不都是均勻的，為了測(cè)量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的__________________部分進(jìn)行測(cè)量(根據(jù)上面所示的紙帶回答，填入相應(yīng)段的字母)。(5)若W－v2圖象是一條過原點(diǎn)的傾斜的直線，則說明_______________________。答案：(1)交流電源(或?qū)W生電源)(2)平衡摩擦力(3)B(4)GK(選取勻速部分均為正確)(5)W與v2成正比13．(7分)用如圖(甲)實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。圖(乙)給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。已知m1＝50g，m2＝150g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50Hz，則(g取10m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v＝________m/s；(2)在打0～5的過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量ΔEk＝________________J，系統(tǒng)勢(shì)能的減少量ΔEp＝________J，由此得出的結(jié)論是____________________________________。(3)若某同學(xué)作出eq\f(1,2)v2－h(huán)圖象如圖(丙)所示，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭′＝________m/s2。答案：(1)2.4(2)0.580.60在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒(3)9.7解析：(1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度大小為v＝eq\f(x46,t46)＝eq\f(21.60＋26.40,2×5×0.02)×10－2m/s＝2.4m/s(2)在打點(diǎn)0～5過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量為ΔEk＝eq\f(1,2)m1v2＋eq\f(1,2)m2v2－0＝eq\f(1,2)×50×10－3×2.42J＋eq\f(1,2)×150×10－3×2.42J－0≈0.58J系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量為ΔEp＝m2gh05－m1gh05＝150×10－3×10×(38.40＋21.60)×10－2J－50×10－3×10×(38.40＋21.60)×10－2J＝0.60J實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量，即系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。(3)m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則m2g′h－m1g′h＝eq\f(1,2)m2v2＋eq\f(1,2)m1v2－0，整理得v2＝g′h可見，重力加速度g′大小等于eq\f(v2,2)－h(huán)圖象斜率的2倍，則g′＝2×eq\f(5.82,1.20)m/s2＝9.7m/s2。三、論述·計(jì)算題(本題共4小題；共42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14．(10分)(寧波市～學(xué)年高一下學(xué)期期末)如圖甲所示，在水平路段AB上有一質(zhì)量為2×103kg的汽車，正以10m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，汽車前方的水平路段BC較粗糙，汽車通過整個(gè)ABC路段的v－t圖象如圖乙所示(在(1)求汽車在AB路段上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力Ff1；(2)求汽車剛好到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的加速度a；(3)求BC路段的長度。答案：(1)N(2)－1m/s2(3)68.75m解析：(1)汽車在AB路段時(shí)，有F1＝Ff1，P＝F1v1，F(xiàn)f1＝eq\f(P,v1)，解得：Ff1＝eq\f(20×103,10)N＝N(2)t＝15s時(shí)汽車處于平衡態(tài)，有F2＝Ff2，P＝F2v2，F(xiàn)f2＝eq\f(P,v2)，聯(lián)立解得：Ff2＝eq\f(20×103,5)N＝4000N。t＝5s時(shí)汽車開始減速運(yùn)動(dòng)，有F1－Ff2＝ma，解得a＝－1m/s2(3)Pt－Ff2x＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)解得x＝68.75m。15．(10分)如圖所示為一種擺式摩擦因數(shù)測(cè)量儀，可測(cè)量輪胎與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)，其主要部件有：底部固定有輪胎橡膠片的擺錘和連接擺錘的輕質(zhì)細(xì)桿。擺錘的質(zhì)量為m，細(xì)桿可繞軸O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，擺錘重心到O點(diǎn)距離為L。測(cè)量時(shí)，測(cè)量儀固定于水平地面，將擺錘從與O等高的位置處靜止釋放。擺錘到最低點(diǎn)附近時(shí)，橡膠片緊壓地面擦過一小段距離s(s?L)，之后繼續(xù)擺至與豎直方向成θ角的最高位置。若擺錘對(duì)地面的壓力可視為大小為F的恒力，重力加速度為g，求(1)擺錘在上述過程中損失的機(jī)械能；(2)在上述過程中摩擦力對(duì)擺錘所做的功；(3)橡膠片與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。答案：(1)mgLcosθ(2)－mgLcosθ(3)eq\f(mgLcosθ,Fs)解析：(1)由功能關(guān)系知，損失的機(jī)械能為ΔE＝E1－E2＝mgLcosθ(2)上述過程中只有摩擦力對(duì)擺錘做功，故摩擦力對(duì)擺錘做的功為Wf＝－mgLcosθ(3)由功的概念Wf＝Ffs＝－μFs，所以有－μFs＝－mgLcosθ，得μ＝eq\f(mgLcosθ,Fs)16．(10分)(湛江一中～學(xué)年高一下學(xué)期期中)如圖所示，豎直平面內(nèi)的eq\f(3,4)圓弧形光滑管道半徑略大于小球半徑，管道中心到圓心距離為R，A端與圓心O等高，AD為水平面，B端在O的正下方，小球自A點(diǎn)正上方由靜止釋放，自由下落至A點(diǎn)進(jìn)入管道，當(dāng)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，管壁對(duì)小球的彈力大小為小球重力的9倍。求：(1)釋放點(diǎn)距A的豎直高度；(2)落點(diǎn)C與A的水平距離。答案：(1)3R(2)(2eq\r(2)－1)R解析：(1)設(shè)小球到達(dá)B點(diǎn)的速度為v1，因?yàn)榈竭_(dá)B點(diǎn)時(shí)管壁對(duì)小球的彈力大小為小球重力大小的9倍，所以有9mg－mg＝meq\f(v\o\al(2,1),R)又由動(dòng)能定理得mg(h＋R)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－0所以h＝3R(2)設(shè)小球到達(dá)最高點(diǎn)的速度為v2，落點(diǎn)C與A的水平距離為s由機(jī)械能守恒定律得eq\f