2012高中物理 第四章機(jī)械能和能源12單元測(cè)試 教科版必修2

1、第四章 機(jī)械能和能源 單元試卷 (時(shí)間45分鐘，滿分100分)一、選擇題(本題包括9小題，每小題6分，共54分每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確)1.如圖所示，一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m的小球以初速度v飛出高為H的桌面，當(dāng)它經(jīng)過距離地面高為h的A點(diǎn)時(shí)，所具有的機(jī)械能是(以桌面為零勢(shì)能面，不計(jì)空氣阻力)()A.mv2B.mv2mgh C.mv2mgh D.mv2mg(Hh)解析：小球平拋過程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒，故小球在A點(diǎn)的機(jī)械能等于平拋起點(diǎn)的機(jī)械能，大小為mv2，故A正確答案：A2質(zhì)量為m的小球從高H處由靜止開始自由下落，以地面作為參考平面當(dāng)小球的動(dòng)能和重力勢(shì)能相等時(shí)，重力的瞬時(shí)功率為()A2mg

2、BmgC.mg D.mg解析：動(dòng)能和重力勢(shì)能相等時(shí)，下落高度為h，速度v，故Pmgvmg，B選項(xiàng)正確答案：B3.如圖所示，一輕繩的一端系在固定粗糙斜面上的O點(diǎn)，另一端系一小球，給小球一足夠大的初速度，使小球在斜面上做圓周運(yùn)動(dòng)在此過程中()A小球的機(jī)械能守恒 B重力對(duì)小球不做功C繩的張力對(duì)小球不做功D在任何一段時(shí)間內(nèi)，小球克服摩擦力所做的功總是等于小球動(dòng)能的減少解析：斜面粗糙，小球受到重力、支持力、摩擦力、繩子拉力，由于除重力做功外，摩擦力做負(fù)功，機(jī)械能減少，A、B錯(cuò)；繩子張力總是與運(yùn)動(dòng)方向垂直，故不做功，C對(duì)；小球動(dòng)能的變化等于合外力做的功，即重力與摩擦力做的功，D錯(cuò)答案：C4一質(zhì)量為m的物體

3、以速度v在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假設(shè)t0 時(shí)刻物體在軌跡最低點(diǎn)且重力勢(shì)能為零，那么，下列說法正確的是()A物體運(yùn)動(dòng)的過程中，重力勢(shì)能隨時(shí)間的變化關(guān)系為EpmgR(1cost)B物體運(yùn)動(dòng)的過程中，動(dòng)能隨時(shí)間的變化關(guān)系為Ekmv2mgR(1cost)C物體運(yùn)動(dòng)的過程中，機(jī)械能守恒，且機(jī)械能為Emv2D物體運(yùn)動(dòng)的過程中，機(jī)械能隨時(shí)間的變化關(guān)系為Emv2mgR(1cost)解析：重力勢(shì)能Epmg(RRcos)，tt.則EpmgR(1cost)，物體的動(dòng)能Ekmv2不變機(jī)械能Epmv2mgR(1cost)故D項(xiàng)正確答案：D5.如圖所示，重10 N的滑塊在傾角為30的斜面上，從a點(diǎn)由靜止下滑

4、，到b點(diǎn)接觸到一個(gè)輕彈簧滑塊壓縮彈簧到c點(diǎn)開始彈回，返回b點(diǎn)離開彈簧，最后又回到a點(diǎn)，已知ab0.8 m，bc0.4 m，那么在整個(gè)過程中下列說法錯(cuò)誤的是() A滑塊動(dòng)能的最大值是6 JB彈簧彈性勢(shì)能的最大值是6 JC從c到b彈簧的彈力對(duì)滑塊做的功是6 JD滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)整個(gè)過程機(jī)械能守恒解析：滑塊能回到原出發(fā)點(diǎn)，所以機(jī)械能守恒，D正確；以c點(diǎn)為參考點(diǎn)，則a點(diǎn)的機(jī)械能為6 J，c點(diǎn)時(shí)的速度為0，重力勢(shì)能也為0，所以彈性勢(shì)能的最大值為6 J，從c到b彈簧的彈力對(duì)滑塊做的功等于彈性勢(shì)能的減小量，故為6 J，所以B、C正確由ac時(shí)，因重力勢(shì)能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，故A錯(cuò)答案：A6.如圖所示，在一

5、直立的光滑管內(nèi)放置一輕質(zhì)彈簧，上端O點(diǎn)與管口A的距離為2x0，一質(zhì)量為m的小球從管口由靜止下落，將彈簧壓縮至最低點(diǎn)B，壓縮量為x0，不計(jì)空氣阻力，則()A小球運(yùn)動(dòng)的最大速度大于2B小球運(yùn)動(dòng)中最大速度等于2 C彈簧的勁度系數(shù)為D彈簧的最大彈性勢(shì)能為mgx0解析：小球到達(dá)O點(diǎn)時(shí)，根據(jù)機(jī)械能守恒得mv2mg2x0.所以v2，然后先加速后減速運(yùn)動(dòng)到達(dá)最低點(diǎn)B，故最大速度比2要大，A選項(xiàng)正確，B錯(cuò)誤由于B點(diǎn)不是平衡位置，即kx0mg，C選項(xiàng)錯(cuò)誤小球從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)，彈簧和小球的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，3mgx0E彈，且B點(diǎn)彈性勢(shì)能最大，D選項(xiàng)錯(cuò)誤答案：A7.如圖所示，粗細(xì)均勻、兩端開口的U形管內(nèi)裝有同種液體，開始

6、時(shí)兩邊液面高度差為h，管中液柱總長(zhǎng)度為4h，后來打來閥門讓液體自由流動(dòng)，不計(jì)液體產(chǎn)生的摩擦阻力當(dāng)兩液面高度相等時(shí)，左側(cè)液面下降的速度為()A. B. C. D. 解析： 由于不考慮摩擦阻力，所以整個(gè)液柱與地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒(機(jī)械能當(dāng)然是物體與地球所共有的，下文就省略“與地球組成的系統(tǒng)”這句話)到左右支管液面相平為止，相當(dāng)于有長(zhǎng)h/2的液柱從左管移到右管(圖中陰影部分)，因此系統(tǒng)的重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加設(shè)長(zhǎng)為h的液柱質(zhì)量為m ，由EkEp得：(4m)v2mg，得v.答案：A8.如圖6示，一根跨越光滑定滑輪的輕繩，兩端各有一雜技演員(可視為質(zhì)點(diǎn))，a站于地面，b從圖示的位置由靜止開始向下擺動(dòng)

7、，運(yùn)動(dòng)過程中繩始終處于伸直狀態(tài)，當(dāng)演員b擺至最低點(diǎn)時(shí)，a剛好對(duì)地面無壓力，則演員a質(zhì)量與演員b質(zhì)量之比為()A11 B21 C31 D41解析：設(shè)b擺至最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，由機(jī)械能守恒定律可得：mgl(1cos60)mv2，解得v.設(shè)b擺至最低點(diǎn)時(shí)繩子的拉力為FT，由圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)得：FTmbgmb，解得FT2mbg，對(duì)演員a有FTmag，所以，演員a質(zhì)量與演員b質(zhì)量之比為21.答案：B9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

8、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圖中的軌道是個(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 ()A BC D解析：對(duì)、軌道，小球到達(dá)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、正確；軌道右側(cè)軌道最大高度小于h，小球運(yùn)動(dòng)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，不正確；軌道右側(cè)為圓形軌道，小球通過最高點(diǎn)必須具有一定速度，因此，小球沿軌道不可能到達(dá)h高度，錯(cuò)誤

9、答案：A二、非選擇題(本題包括3小題，共46分)10.(15分)如圖8示，半徑R0.9 m的四分之一圓弧形光滑軌道豎直放置，圓弧最低點(diǎn)B與長(zhǎng)為L(zhǎng)1 m的水平面相切于B點(diǎn)，BC離地面高h(yuǎn)0.8 m，質(zhì)量m1.0 kg的小滑塊從圓弧頂點(diǎn)D由靜止釋放，已知滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1，(不計(jì)空氣阻力，取g10 m/s2)求： (1)小滑塊剛到達(dá)圓弧軌道的B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力；(2)小滑塊落地點(diǎn)距C點(diǎn)的距離解析：(1)設(shè)小滑塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的速度為vB，圓弧軌道對(duì)小滑塊的支持力為FN，由機(jī)械能守恒定律得：mgRmvB2由牛頓第二定律得：FNmgm聯(lián)立解得小滑塊在B點(diǎn)所受支持力FN30 N由牛頓第三定律得

10、，小滑塊在B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力為30 N(2)設(shè)小滑塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的速度為vC，由動(dòng)能定理得：mgRmgLmvC2解得小滑塊在C點(diǎn)的速度vC4 m/s小滑塊從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到地面做平拋運(yùn)動(dòng)水平方向：xvCt豎直方向：hgt2滑塊落地點(diǎn)距C點(diǎn)的距離s0.8 m1.8 m答案：(1)30 N(2)1.8 m11(16分)如圖甲所示，豎直平面內(nèi)的光滑軌道由直軌道AB和圓軌道BC組成，小球從軌道AB上高H處的某點(diǎn)由靜止滑下，用力傳感器測(cè)出小球經(jīng)過圓軌道最高點(diǎn)C時(shí)對(duì)軌道的壓力為F，并得到如圖乙所示的壓力F隨高度H的變化關(guān)系圖象(小球在軌道連接處無機(jī)械能損失，g10 m/s2)求：(1)小球從H3R處滑下，它經(jīng)過最低點(diǎn)B時(shí)的向心加速度的大小；(2)小球的質(zhì)量和圓軌道的半徑解析：(1)由機(jī)械能守恒得：mgHmvB2向心加速度a6g60 m/s2(2)由機(jī)械能守恒得：mgHmg2RmvC2由牛頓第二定律得：mgFm解得：FH5mg根據(jù)圖象代入數(shù)據(jù)得：m0.1 kg，R0.2 m答案：(1)60 m/s2(2)0.1 kg0.2 m12.(15分)如圖所示，質(zhì)量為M(M足夠大)的小球被一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的可繞O軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)的輕質(zhì)桿固定在其端點(diǎn)，同時(shí)又通過繩跨過光滑定滑輪與質(zhì)量為m的小球相連小球M此時(shí)與定滑輪的距離可忽略若將質(zhì)量為M的球，由桿