高中物理人教版第七章機(jī)械能守恒定律單元測(cè)試 限時(shí)檢測(cè)7

第七章限時(shí)檢測(cè)本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿(mǎn)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．(河北成安一中、永年二中、臨漳一中2023～2023學(xué)年高一聯(lián)考)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eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)00820574)()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(mǎn)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(méi)有做功，選B。2．(濰坊臨朐實(shí)驗(yàn)中學(xué)2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期質(zhì)檢)從空中以40m/s的初速度平拋一重為10N的物體，物體在空中運(yùn)動(dòng)3s落地，不計(jì)空氣阻力，取g＝10m/s2，則物體落地前瞬間，重力的瞬時(shí)功率為eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)00820575)()A．300W B．400WC．500W D．700W答案：A解析：物體落地瞬間vy＝gt＝30m/s，∴PG＝mgvy＝300W。3．(杭州二中2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期檢測(cè))如圖所示，在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落到比地面低h的海平面上。若以地面為參考平面，且不計(jì)空氣阻力，則下列選項(xiàng)錯(cuò)誤的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)00820576)()A．物體落到海平面時(shí)的勢(shì)能為mghB．重力對(duì)物體做的功為mghC．物體在海平面上的動(dòng)能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mghD．物體在海平面上的機(jī)械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)答案：A解析：若以地面為參考平面，物體落到海平面時(shí)的勢(shì)能為－mgh，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤；此過(guò)程重力做正功，做功的數(shù)值為mgh，因而B(niǎo)正確；不計(jì)空氣阻力，只有重力做功，所以機(jī)械能守恒，有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝－mgh＋Ek，在海平面上的動(dòng)能為Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgh，C選項(xiàng)正確；在地面處的機(jī)械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，因此在海平面上的機(jī)械能也為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，D選項(xiàng)正確。4．(沈陽(yáng)二中2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期期中)運(yùn)動(dòng)員從懸停在空中的直升機(jī)上跳傘，傘打開(kāi)前可看作是自由落體運(yùn)動(dòng)，打開(kāi)傘后減速下降，最后勻速下落。在整個(gè)過(guò)程中，下列圖象可能符合事實(shí)的是(其中h表示下落高度、t表示下落的時(shí)間、F表示人受到的合外力、E表示人的機(jī)械能、EP表示人的重力勢(shì)能、v表示人下落的速度)eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)00820577)()答案：C解析：根據(jù)運(yùn)動(dòng)員下落時(shí)先做自由落體運(yùn)動(dòng)，又做減速最后勻速運(yùn)動(dòng)，可判只有選項(xiàng)C正確。5．如圖所示，一根跨越光滑定滑輪的輕繩，兩端各連有一雜技演員(可視為質(zhì)點(diǎn))，甲站于地面，乙從圖示的位置由靜止開(kāi)始向下擺動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中繩始終處于伸直狀態(tài)，當(dāng)演員乙擺至最低點(diǎn)時(shí)，甲剛好對(duì)地面無(wú)壓力，則演員甲的質(zhì)量與演員乙的質(zhì)量之比為eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)00820578)()A．1∶1 B．2∶1C．3∶1 D．4∶1答案：B解析：設(shè)定滑輪到乙演員的距離為L(zhǎng)，那么當(dāng)乙擺至最低點(diǎn)時(shí)下降的高度為eq\f(L,2)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知m乙geq\f(L,2)＝eq\f(1,2)m乙v2；又因當(dāng)演員乙擺至最低點(diǎn)時(shí)，甲剛好對(duì)地面無(wú)壓力，說(shuō)明繩子上的張力和甲演員的重力相等，所以m甲g－m乙g＝m乙eq\f(v2,L)，聯(lián)立上面兩式可得演員甲的質(zhì)量與演員乙的質(zhì)量之比為2∶1。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eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)00820579)()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．某位溜冰愛(ài)好者先在岸上從O點(diǎn)由靜止開(kāi)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(kāi)始滑行，又經(jīng)3s停在了冰上的B點(diǎn)，如圖甲所示。若該過(guò)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eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)00820580)()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)B、C正確；運(yùn)動(dòng)過(guò)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。8．(南陽(yáng)市部分示范高中2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期聯(lián)考)如圖甲、乙中是一質(zhì)量m＝6×103kg的公共汽車(chē)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(chē)剛啟動(dòng)(汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)可看成勻加速直線運(yùn)動(dòng))。圖丙是車(chē)內(nèi)橫桿上懸掛的手拉環(huán)的圖象，測(cè)得θ＝30°。根據(jù)題中提供的信息，能估算出的物理量是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)00820581)()A．汽車(chē)的長(zhǎng)度 B．4s內(nèi)汽車(chē)牽引力所做的功C．4s末汽車(chē)的速度 D．4s末汽車(chē)合外力的瞬時(shí)功率答案：ACD解析：根據(jù)題圖丙，通過(guò)對(duì)手拉環(huán)受力分析，結(jié)合牛頓第二定律可知，汽車(chē)的加速度為a＝gtanθ＝eq\f(10\r(3),3)m/s2，所以，t＝4s末汽車(chē)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(chē)的長(zhǎng)度等于4s內(nèi)汽車(chē)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(chē)的瞬時(shí)速度可求出，汽車(chē)的合外力F＝ma也可求出，所以汽車(chē)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?chē)與地面間的摩擦力，所以無(wú)法估算4s內(nèi)汽車(chē)牽引力所做的功。9．由光滑細(xì)管組成的軌道如圖所示，其中AB段和BC段是半徑為R的四分之一圓弧，軌道固定在豎直平面內(nèi)。一質(zhì)量為m的小球，從距離水平地面高為H的管口D處?kù)o止釋放，最后能夠從A端水平拋出落到地面上。下列說(shuō)法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)00820582)()A．小球落到地面時(shí)相對(duì)于A點(diǎn)的水平位移值為2eq\r(RH－2R2)B．小球落到地面時(shí)相對(duì)于A點(diǎn)的水平位移值為2eq\r(2RH－4R2)C．小球能從細(xì)管A端水平拋出的條件是H>2RD．小球能從細(xì)管A端水平拋出的最小高度Hmin＝eq\f(5,2)R答案：BC解析：要使小球從A點(diǎn)水平拋出，則小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的速度v>0，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，有mgH－mg·2R＝eq\f(1,2)mv2，所以H>2R，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；小球從A點(diǎn)水平拋出時(shí)的速度v＝eq\r(2gH－4gR)，小球離開(kāi)A點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)，則有2R＝eq\f(1,2)gt2，水平位移x＝vt，聯(lián)立以上各式可得水平位移x＝2eq\r(2RH－4R2)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確。10．(溫州十校聯(lián)合體高一下學(xué)期期末)如圖甲所示是一打樁機(jī)的簡(jiǎn)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(kāi)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(guò)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/s2eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)00820583)()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)如圖所示，用一小鋼球及下列器材測(cè)定彈簧被壓縮時(shí)的彈性勢(shì)能：光滑水平軌道與光滑圓弧軌道相切，輕彈簧的一端固定在軌道的左端，OP是可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的輕桿，且擺到某處就能停在該處，作為指示鋼球位置的標(biāo)桿。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)00820584)(1)還需要的器材是________、________。(2)該實(shí)驗(yàn)是間接測(cè)量彈簧的彈性勢(shì)能。實(shí)際上是把對(duì)彈性勢(shì)能的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)________的測(cè)量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為對(duì)________和________的直接測(cè)量。答案：(1)天平刻度尺(2)重力勢(shì)能質(zhì)量高度解析：(1)該實(shí)驗(yàn)的原理是小球在最高點(diǎn)的重力勢(shì)能等于彈簧的彈性勢(shì)能，要知道小球的重力勢(shì)能EP＝mgh，需測(cè)出質(zhì)量m和高度h，因此需要的器材是天平和刻度尺。(2)此實(shí)驗(yàn)是根據(jù)機(jī)械能守恒，把彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能的測(cè)量，即測(cè)出質(zhì)量和高度。12．(6分)為了探究功與物體速度變化的關(guān)系，某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)，他讓滑塊在某一水平面上滑行，利用速度采集器獲取其初速度v，并測(cè)量出不同初速度的最大滑行距離x，得到下表所示幾組數(shù)據(jù)：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)00820585)數(shù)據(jù)組123456v/(m·s－1)0x/m0(1)一同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，作出x－v圖象如圖甲所示。觀察該圖象，該同學(xué)作出如下推理：根據(jù)x－v圖象大致是一條拋物線，可以猜想，x可能與v2成正比。請(qǐng)?jiān)趫D乙所示坐標(biāo)紙上選擇適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸作出圖線驗(yàn)證該同學(xué)的猜想。(2)根據(jù)你所作的圖象，你認(rèn)為滑塊滑行的最大距離x與滑塊初速度平方v2的關(guān)系是________。答案：(1)見(jiàn)解析圖(2)x∝v2解析：(1)做出x－v2圖線如圖所示(2)由圖可以看出，滑塊滑行的最大距離x與滑塊初速度平方v2成正比。即x∝v2。13．(7分)某同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。該同學(xué)經(jīng)正確操作得到打點(diǎn)紙帶，在紙帶后段每?jī)蓚€(gè)計(jì)時(shí)間隔取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，依次為1、2、3、4、5、6、7，測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個(gè)打點(diǎn)的距離h，并正確求出打相應(yīng)點(diǎn)時(shí)的速度v。各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)00820586)計(jì)數(shù)點(diǎn)1234567h(m)v(m/s)v2(m2/s2)(1)請(qǐng)?jiān)趫D乙坐標(biāo)中，描點(diǎn)作出v2－h(huán)圖線；(2)由圖線可知，重錘下落的加速度g′＝________m/s2(保留三位有效數(shù)字)；(3)若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9．8m/s2，根據(jù)作出的圖線，能粗略驗(yàn)證自由下落的重錘機(jī)械能守恒的依據(jù)是________。答案：(1)作出v2－h(huán)圖線如圖(2)9．75(答9．69～9．79均給分)(3)圖線為通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，斜率的一半與g基本相等(不交代“通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)”也給分)三、論述·計(jì)算題(本題共4小題；共42分。解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫(xiě)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(xiě)出數(shù)值和單位)14．(10分)(曲阜師大附中2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期檢測(cè))質(zhì)量為2000kg的汽車(chē)在平直公路上行駛，所能達(dá)到的最大速度為20m/s，設(shè)汽車(chē)所受阻力為車(chē)重的0．2倍(即f＝0．2G)。如果汽車(chē)在運(yùn)動(dòng)的初始階段是以2m/s2的加速度由靜止開(kāi)始勻加速行駛，試求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)00820587)(1)汽車(chē)的額定功率；(2)汽車(chē)在勻加速行駛時(shí)的牽引力；(3)汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間；(4)汽車(chē)在第3s末的瞬時(shí)功率；(5)試畫(huà)出汽車(chē)在8s內(nèi)的P－t圖象。答案：(1)80kW(2)8000N(3)5s(4)48kW(5)如圖解析：(1)P額＝fv＝0．2Gvm＝80kW(2)F＝f＋ma＝8000N(3)設(shè)汽車(chē)勻加速運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的最大速度為v0，對(duì)汽車(chē)由牛頓第二定律得F－f＝ma即eq\f(P額,v0)－f＝ma代入數(shù)據(jù)得v0＝10m/s所以汽車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t0＝eq\f(v0,a)＝eq\f(10,2)s＝5s(4)P＝Fv＝Fat＝48kW15．(10分)(福建師大附中2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期期中)如圖所示，質(zhì)量m的物塊A下端固定一勁度系數(shù)為k的彈簧，彈簧下端固定在桌面上。物塊上端連一豎直細(xì)繩，細(xì)繩通過(guò)輕質(zhì)光滑的定滑輪與不計(jì)重力的小鉤B相連。開(kāi)始時(shí)物塊A處于靜止，細(xì)繩繃直但沒(méi)有作用力?，F(xiàn)用拉力向下拉小鉤B，拉力的功率P恒定，當(dāng)彈簧彈力為零時(shí)物塊A的加速度為a。求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)00820588)(1)彈簧彈力為零時(shí)細(xì)繩的拉力F和物塊A的速度v；(2)若已知上述過(guò)程經(jīng)過(guò)的時(shí)間為t，現(xiàn)改用質(zhì)量為2m的鉤碼C掛在小鉤B上，也從原狀態(tài)開(kāi)始釋放C，則當(dāng)彈簧彈力也為零時(shí)，物塊A的動(dòng)能EK多大答案：(1)mg＋maeq\f(P,mg＋ma)(2)eq\f(2m2g2,3k)＋eq\f(mP2,6mg＋ma2)－eq\f(Pt,3)解析：(1)由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得F－mg＝maF＝mg＋mav＝eq\f(P,F)＝eq\f(P,mg＋ma)(2)假設(shè)這一過(guò)程彈簧彈力做功為W，第一次對(duì)物塊A：Pt－mgh＋W＝eq\f(1,2)mv2第二次對(duì)物體A、C整體：2mgh－mgh＋W＝eq\f(1,2)×3mv′2h＝eq\f(mg,k)Ek＝eq\f(1,2)mv′2解得Ek＝eq\f(2m2g2,3k)＋eq\f(mP2,6mg＋ma2)－eq\f(Pt,3)16．(11分)如圖(a)所示，一傾角為37°的傳送帶以恒定速度運(yùn)行?，F(xiàn)將一質(zhì)量m＝2kg的小物體以某一初速度放上傳送帶，物體相對(duì)地面的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖(b)所示，取沿傳送帶向上為正方向，g＝10m/s2，sin37°＝0．6，cos37°＝0．8。求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)00820589)(1)0～10s內(nèi)物體位移的大??；(2)物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(3)0～10s內(nèi)物體機(jī)械能的增量及因與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量Q。答案：(1)33m(2)eq\f(15,16)(3)423J405J解析：(1)從圖(b)中求出物體位移為s＝eq\f(4＋8×6,2)m－eq\f(1,2)×2×3m＝33m。(2)由圖象知，物體在傳送帶上滑動(dòng)時(shí)的加速度a＝1．5m/s2，在此過(guò)程中對(duì)物體受力分析得：μmgcosθ－mgsinθ＝ma，得μ＝eq\f(15,16)。(3)物體被送上的高度h＝ssinθ＝19．8m，重力勢(shì)能增量ΔEp＝mgh＝396J，動(dòng)能增量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝27J，機(jī)械能增量ΔE＝ΔEp＋ΔEk＝423J。因0～10s內(nèi)只有前6s發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，而0～6s內(nèi)傳送帶運(yùn)動(dòng)距離s帶＝6×6m＝36m。0～6s內(nèi)物體位移s物＝eq\f(1,2)×4×6m－eq\f(1,2)×2×3m＝9m，所以Δx＝s帶－s物＝27m，故產(chǎn)生的熱量Q＝μmgcosθΔx＝405J。17．(11分)(東營(yíng)勝利一中2023～2023學(xué)年高一下學(xué)期期末)如圖所示，一小