2015-2016學(xué)年高中物理第7章機(jī)械能守恒定律單元綜合測評(píng)新人教版必修2

PAGEPAGE11機(jī)械能守恒定律(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)第Ⅰ卷(選擇題，共48分)一、選擇題(本題有12小題，每小題4分，共48分．請(qǐng)將答案填寫在答題欄內(nèi))1．人類利用能源大致經(jīng)歷的三個(gè)時(shí)期是()A．煤炭時(shí)期、石油時(shí)期、電能時(shí)期B．煤炭時(shí)期、電能時(shí)期、核能時(shí)期C．煤炭時(shí)期、電能時(shí)期、太陽能時(shí)期D．柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期答案：D2．若物體在運(yùn)動(dòng)過程中受到的合外力不為零，則()A．物體的動(dòng)能不可能總是不變的B．物體的加速度一定變化C．物體的速度方向一定變化D．物體所受合外力做的功可能為零解析：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)合外力不為零，但合外力做的功為零，動(dòng)能不變，A錯(cuò)，D對(duì)；合外力不為零，物體的加速度一定不為零，是否變化不能斷定，B錯(cuò)；合外力不為零，物體的速度方向可能變化，也可能不變，C錯(cuò)．答案：D3.如圖所示，人站在電動(dòng)扶梯的水平臺(tái)階上，假定人與扶梯一起沿斜面加速上升，在這個(gè)過程中，人腳所受的靜摩擦力()A．等于零，對(duì)人不做功B．水平向左，對(duì)人做負(fù)功C．水平向右，對(duì)人做正功D．斜向上，對(duì)人做正功解析：人隨扶梯沿斜面加速上升，人受到的力有重力、支持力和水平向右的靜摩擦力，且靜摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向的夾角小于90°，故靜摩擦力對(duì)人做正功，只有C正確．答案：C4．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eq\f(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解析：由mgeq\f(R,2)＝eq\f(1,2)mv2，F(xiàn)＝meq\f(v2,R)得F＝mg.答案：B5．如圖所示是健身用的“跑步機(jī)”示意圖．質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員踩在與水平面成α角的靜止皮帶上，運(yùn)動(dòng)員用力向后蹬皮帶，皮帶運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力恒為Ff，使皮帶以速度v勻速向后運(yùn)動(dòng)，則在運(yùn)動(dòng)過程中，下列說法中正確的是()A．運(yùn)動(dòng)員的腳對(duì)皮帶的摩擦力是皮帶運(yùn)動(dòng)的阻力B．運(yùn)動(dòng)員對(duì)皮帶不做功C．運(yùn)動(dòng)員對(duì)皮帶做功的功率為mgvD．運(yùn)動(dòng)員對(duì)皮帶做功的功率為Ffv解析：運(yùn)動(dòng)員的腳對(duì)皮帶的摩擦力是皮帶運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，A錯(cuò)誤；皮帶運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員對(duì)皮帶做了功，B錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員對(duì)皮帶做功的功率是摩擦力的功率，為Ffv，C錯(cuò)誤，D正確．答案：D6．小球自由落下，在與地面發(fā)生碰撞的瞬間，反彈速度與落地速度大小相等．若從釋放時(shí)開始計(jì)時(shí)，不計(jì)小球與地面發(fā)生碰撞的時(shí)間及空氣阻力，則下圖中能正確描述小球各物理量與時(shí)間的關(guān)系是()ABCD解析：動(dòng)能無負(fù)值，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；以拋出點(diǎn)為位移零點(diǎn)，小球位移不可能有正有負(fù)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；重力勢能與時(shí)間成二次函數(shù)關(guān)系，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；自由落下的速度v＝gt，發(fā)生碰撞后先做勻減速再反向勻加速，故選項(xiàng)D正確．答案：D7．一小石子從高為10m處自由下落，不計(jì)空氣阻力，經(jīng)一段時(shí)間后小石子的動(dòng)能恰等于它的重力勢能(以地面為參考平面)，g＝10m/s2，則該時(shí)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(dòng)能等于它的重力勢能時(shí)速度為v，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mgh＝mgh′＋eq\f(1,2)mv2由題意知mgh′＝eq\f(1,2)mv2，所以mgh＝mv2故v＝eq\r(gh)＝10m/s，B正確．答案：B8．宇宙飛船運(yùn)動(dòng)中需要多次“軌道維持”．所謂“軌道維持”就是通過控制飛船上發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間和推力的大小和方向，使飛船能保持在預(yù)定軌道上穩(wěn)定運(yùn)行．如果不進(jìn)行“軌道維持”，由于飛船受軌道上稀薄空氣的影響，軌道高度會(huì)逐漸降低，在這種情況下飛船的動(dòng)能、重力勢能和機(jī)械能的變化情況將會(huì)是()A．動(dòng)能、重力勢能和機(jī)械能逐漸減小B．重力勢能逐漸減小，動(dòng)能逐漸增大，機(jī)械能不變C．重力勢能逐漸增大，動(dòng)能逐漸減小，機(jī)械能不變D．重力勢能逐漸減小，動(dòng)能逐漸增大，機(jī)械能逐漸減小解析：由于飛船受軌道上稀薄空氣的影響，機(jī)械能逐漸減小，高度減小，根據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)有v＝eq\r(\f(GM,r))，可得動(dòng)能逐漸增大．答案：D9.(多選題)在新疆旅游時(shí)，最刺激的莫過于滑沙運(yùn)動(dòng)．如圖所示，某人坐在滑沙板上從沙坡斜面的頂端由靜止沿直線下滑到斜面底端時(shí)，速度為2v0，設(shè)人下滑時(shí)所受阻力恒定不變，沙坡長度為L，斜面傾角為α，人的質(zhì)量為m，滑沙板質(zhì)量不計(jì)，重力加速度為g.則()A．若人在斜面頂端被其他人推了一把，沿斜面以v0的初速度下滑，則人到達(dá)斜面底端時(shí)的速度大小為3v0B．若人在斜面頂端被其他人推了一把，沿斜面以v0的初速度下滑，則人到達(dá)斜面底端時(shí)的速度大小為eq\r(5)v0C．人沿沙坡下滑時(shí)所受阻力Ff＝mgsinα－eq\f(2mv\o\al(2,0),L)D．人在下滑過程中重力功率的最大值為2mgv0解析：對(duì)人進(jìn)行受力分析如圖所示，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有：(2v0)2－0＝2aL，veq\o\al(2,1)－veq\o\al(2,0)＝2aL，可解得：v1＝eq\r(5)v0，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)動(dòng)能定理有：mgLsinα－FfL＝eq\f(1,2)m(2v0)2.可解得Ff＝mgsinα－eq\f(2mv\o\al(2,0),L)，選項(xiàng)C正確；重力功率的最大值為Pm＝2mgv0sinα，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：BC10.(多選題)將地面上靜止的貨物豎直向上吊起，貨物由地面運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)的過程中，v－t圖象如圖所示．以下判斷正確的是()A．前3s內(nèi)貨物處于超重狀態(tài)B．最后2s內(nèi)貨物只受重力作用C．前3s內(nèi)與最后2s內(nèi)貨物的平均速度相同D．第3s末至第5s末的過程中，貨物的機(jī)械能守恒解析：由v－t圖象可知，前3s內(nèi)，a＝eq\f(Δv,Δt)＝2m/s2，貨物具有向上的加速度，故處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)A正確；最后2s內(nèi)加速度a′＝eq\f(Δv′,Δt′)＝－3m/s2，加速度方向向下，小于重力加速度，故吊繩拉力不為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)eq\x\to(v)＝eq\f(1,2)v＝3m/s可知選項(xiàng)C正確；3～5s內(nèi)貨物勻速上升，貨物機(jī)械能增加，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：AC11．(多選題)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(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()ABCD解析：小球在運(yùn)動(dòng)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，因而可以達(dá)到h高度．但B、D圖中小球都會(huì)脫離軌道而做斜拋運(yùn)動(dòng)，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(以最低點(diǎn)為零勢能面)，即最高點(diǎn)的高度要小于h，選項(xiàng)A、C正確．答案：AC12.(多選題)如圖所示，傾斜的傳送帶保持靜止，一木塊從頂端以一定的初速度勻加速下滑到底端．如果讓傳送帶沿圖中虛線箭頭所示的方向勻速運(yùn)動(dòng)，同樣的木塊從頂端以同樣的初速度下滑到底端的過程中，與傳送帶保持靜止時(shí)相比()A．木塊從頂端滑到底端的過程中，所用的時(shí)間變長B．木塊從頂端滑到底端的過程中，所用的時(shí)間不變C．木塊在滑到底端的過程中，克服摩擦力所做的功變小D．木塊在滑到底端的過程中，系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能數(shù)值將變大解析：傳送帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，木塊所受摩擦力仍然是沿傳送帶向上，木塊向下一直加速，加速度不變，因而滑到底端所用時(shí)間不變，故可判斷選項(xiàng)B對(duì)，A錯(cuò)；但由于傳送帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，木塊和傳送帶間的相對(duì)路程變大，因摩擦力產(chǎn)生的內(nèi)能也將增多，故選項(xiàng)D對(duì)，C錯(cuò)．答案：BD第Ⅱ卷(非選擇題，共52分)二、實(shí)驗(yàn)題(本題有2小題，共14分，請(qǐng)按題目要求作答)13．(6分)下圖所示是用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置．(g＝9.80m/s2)某同學(xué)利用打出的紙帶，測量出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)的距離h，算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v，以eq\f(1,2)v2為縱軸，以h為橫軸，畫出了如下圖所示的圖線．(1)如果操作無誤，圖線的斜率的值近似等于________．A．19.6 B．9.80C．4.90 D．2.45(2)圖線未過原點(diǎn)O的原因是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)在實(shí)驗(yàn)中誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒，故mgh＝eq\f(1,2)mv2，圖線的斜率近似等于重力加速度的大小；(2)從題圖可知在h＝0時(shí)，具有速度，說明該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)先釋放了紙帶，然后再閉合打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開關(guān)，即先放紙帶后開電源．答案：(1)B(2)該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)先釋放了紙帶，然后再閉合打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開關(guān)14．(8分)某同學(xué)為探究“合力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟是：①按下圖擺好實(shí)驗(yàn)裝置，其中小車質(zhì)量M＝0.20kg，鉤碼總質(zhì)量m＝0.05kg.②釋放小車，然后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(電源頻率為f＝50Hz)，打出一條紙帶．(1)他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，如下圖所示．把打下的第一點(diǎn)記作0，然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，用厘米刻度尺測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)距離分別為d1＝0.004m，d2＝0.055m，d3＝0.167m，d4＝0.256m，d5＝0.360m，d6＝0.480m…，他把鉤碼重力(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.8m/s2)作為小車所受合力算出打下0點(diǎn)到打下第5點(diǎn)合力做功W＝________J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)，把打下第5點(diǎn)時(shí)的小車動(dòng)能作為小車動(dòng)能的改變量，算得Ek＝________.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(2)此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果，他沒能得到“合力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量”，且誤差很大．通過反思，他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的原因如下，其中正確的是________．A．鉤碼質(zhì)量太大，使得合力對(duì)物體做功的測量值比真實(shí)值偏大太多B．沒有平衡摩擦力，使得合力對(duì)物體做功的測量值比真實(shí)值偏大太多C．釋放小車和接通電源的次序有誤，使得動(dòng)能增量的測量值比真實(shí)值偏小D．沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因解析：(1)W＝mgd5＝0.176J，由Ek＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,5)，v5＝eq\f(d6－d4,2T)，T＝0.1s，可解得：Ek＝0.125J.(2)鉤碼向下加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)繩的拉力比鉤碼重力小，且鉤碼質(zhì)量越大，這種差別越大，A正確；本實(shí)驗(yàn)應(yīng)平衡小車的摩擦力，這樣繩的拉力所做的功才近似等于小車動(dòng)能的改變量，B正確；而C、D兩選項(xiàng)都不是產(chǎn)生此誤差的主要原因．答案：(1)0.1760.125(2)AB三、計(jì)算題(本題有3小題，共38分．解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，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)15．(10分)如圖甲所示，在傾角為30°的足夠長且光滑的斜面AB前，有一粗糙水平面OA，OA長為4m．有一質(zhì)量為m的滑塊，從O處由靜止開始受一水平向右的力F作用．F只按圖乙所示的規(guī)律變化，滑塊與OA間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.25，g取10m/s2，試求：甲乙(1)滑塊到A處的速度大??；(2)不計(jì)滑塊在A處的速率變化，滑塊沖上AB斜面的長度是多少？解析：(1)由題圖乙知，在前2m內(nèi)，F(xiàn)1＝2mg，做正功，在第3m內(nèi)，F(xiàn)2＝－0.5mg，做負(fù)功，在第4m內(nèi)，F(xiàn)3＝0，滑動(dòng)摩擦力Ff＝－μmg＝－0.25mg，始終做負(fù)功，由動(dòng)能定理全程列式得：F1x1＋F2x2＋Ffx＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－0.代入數(shù)據(jù)解得vA＝5eq\r(2)(2)沖上斜面的過程，由動(dòng)能定理得－mgLsin30°＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)解得沖上AB斜面的長度L＝5m.答案：(1)5eq\r(2)m16．(14分)如圖所示，質(zhì)量M＝2kg的滑塊套在光滑的水平軌道上，質(zhì)量m＝1kg的小球通過長L＝0.5m的輕質(zhì)細(xì)桿與滑塊上的光滑軸O連接，小球和輕桿可在豎直平面內(nèi)繞O軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，開始輕桿處于水平狀態(tài)．現(xiàn)給小球一個(gè)豎直向上的初速度v0＝4m/s，g取10m/s2.若鎖定滑塊，試求小球通過最高點(diǎn)P時(shí)對(duì)輕桿的作用力的大小和方向．解析：設(shè)小球能通過最高點(diǎn)，且此時(shí)的速度為v1.在上升過程中，因只有重力做功，小球的機(jī)械能守恒．選M所在水平面為參考平面，則eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋mgL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)①v1＝eq\r(6)m/s②設(shè)小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，輕桿對(duì)小球的作用力為F，方向向下，則F＋mg＝meq\f(v\o\al(2,1),L)③由②③式，得F＝2N④由牛頓第三定律可知，小球?qū)p桿的作用力大小為2N，方向豎直向上．答案：2N，豎直向