高中物理人教版第七章機械能守恒定律章末綜合測評3

章末綜合測評(三)(用時：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分．在每小題給出的四個選項中，1～5小題只有一項符合題目要求，6～8題有多項符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1．如圖所示實例中均不考慮空氣阻力，系統(tǒng)機械能守恒的是()A．上樓B．跳繩(人與地球組成的系統(tǒng))(人與繩組成的系統(tǒng))C．水滴石穿D．箭射出后(水滴與石頭組成的系統(tǒng))(箭、弓、地球組成的系統(tǒng))【解析】人上樓、跳繩過程中機械能不守恒，從能量轉化角度看都是消耗人體的化學能；水滴石穿，水滴的機械能減少的部分轉變?yōu)閮饶?；弓箭射出過程中是彈性勢能與動能、重力勢能的相互轉化，只有重力和彈力做功，機械能守恒．【答案】D2．如圖1所示，在加速運動的車廂中，一個人用力沿車前進的方向推車廂，已知人與車廂始終保持相對靜止，那么人對車廂做功的情況是()圖1A．做正功 B．做負功C．不做功 D．無法確定【解析】人隨車一起向車前進的方向加速運動，表明車對人在水平方向上的合力向前，根據(jù)牛頓第三定律，人對車在水平方向的合力與車運動方向相反，故人對車做負功，B正確．【答案】B3．如圖2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()【導學號：69390116】圖2A．兩物體落地時速度相同B．從開始至落地，重力對它們做功相同C．兩物體落地時重力的瞬時功率相同D．從開始運動至落地過程中，重力對它們做功的平均功率相同【解析】整個過程重力對它們做的功均為mgh，根據(jù)機械能守恒知兩物體落地時速度的大小相等，但方向不同，所以A、C錯，B正確；從開始至落地它們用時不等，所以D錯．【答案】B4．一輛汽車以v1＝6m/s的速度沿水平路面行駛時，急剎車后能滑行s1＝m，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應為()A．m B．mC．m D．m【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．設摩擦阻力為F，據(jù)動能定理得－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(veq\o\al(2,2),veq\o\al(2,1))故得汽車滑行距離s2＝eq\f(veq\o\al(2,2),veq\o\al(2,1))s1＝(eq\f(8,6))2×m＝m.【答案】A5．如圖3所示，一質量為M的光滑大圓環(huán)，用一細輕桿固定在豎直平面內；套在大環(huán)上質量為m的小環(huán)(可視為質點)，從大環(huán)的最高處由靜止滑下．重力加速度大小為g，當小環(huán)滑到大環(huán)的最低點時，大環(huán)對輕桿拉力的大小為()圖3A．Mg－5mg B．Mg＋mgC．Mg＋5mg D．Mg＋10mg【解析】設小環(huán)到大環(huán)最低點的速度為v，由能量守恒定律，得eq\f(1,2)mv2＝mg2R①小環(huán)在大環(huán)上做圓周運動，在最低點時，大環(huán)對它的支持力方向豎直向上，設為FN，由牛頓第二定律，得FN－mg＝meq\f(v2,R)②由①②得FN＝5mg，由牛頓第三定律可知，小環(huán)對大環(huán)豎直向下的壓力FN′＝FN＝5mg.大環(huán)平衡，輕桿對大環(huán)的拉力為F＝FN′＋Mg＝Mg＋5mg，選項C正確．【答案】C6．人們設計出磁懸浮列車，列車能以很大速度行駛．列車的速度很大，是采取了下列哪些可能的措施()A．減小列車的質量B．增大列車的牽引力C．減小列車所受的阻力D．增大列車的功率【解析】當列車以最大速度行駛時，牽引力與阻力大小相等，有P＝Ffv，故v＝eq\f(P,Ff)，要增大速度，一方面增大列車的功率，另一方面減小列車所受的阻力，故C、D正確．【答案】CD7．某位溜冰愛好者先在岸上從O點由靜止開始勻加速助跑，2s后到達岸邊A處，接著進入冰面(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，如圖4所示．若該過程中，他的位移是x，速度是v，受的合外力是F，機械能是E，則對以上各量隨時間變化規(guī)律的描述，下列選項中正確的是()圖4【解析】由題意知，初末速度均為0，前2s勻加速運動，后3s做勻減速運動，位移一直增加，選項A錯誤；加速度的大小關系為3∶2，由牛頓第二定律得受的合外力的大小關系為3∶2，選項B、C正確；運動過程中重力勢能不變，而動能先增大后減小，所以機械能先增大后減小，選項D錯誤．【答案】BC8．由光滑細管組成的軌道如圖5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．一質量為m的小球，從距離水平地面高為H的管口D處靜止釋放，最后能夠從A端水平拋出落到地面上．下列說法正確的是()【導學號：69390117】圖5A．小球落到地面時相對于A點的水平位移值為2eq\r(RH－2R2)B．小球落到地面時相對于A點的水平位移值為2eq\r(2RH－4R2)C．小球能從細管A端水平拋出的條件是H＞2RD．小球能從細管A端水平拋出的最小高度Hmin＝eq\f(5,2)R【解析】要使小球從A點水平拋出，則小球到達A點時的速度v＞0，根據(jù)機械能守恒定律，有mgH－mg·2R＝eq\f(1,2)mv2，所以H＞2R，故選項C正確，選項D錯誤；小球從A點水平拋出時的速度v＝eq\r(2gH－4gR)，小球離開A點后做平拋運動，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A錯誤，選項B正確．【答案】BC二、非選擇題(共4小題，共52分，按題目要求作答)9．(8分)下表是在探究功與物體速度變化的關系時得到的數(shù)據(jù)．請根據(jù)以下數(shù)據(jù)在圖中完成W-v、W-v2、W-v3圖象，并由圖象確定功與速度變化的關系是________.W(一條橡皮筋做的功作為功的單位)12345678v(m/s)v2(m2/s2)v3(m3/s3)【解析】v2、v3的數(shù)值如下表所示：W(一條橡皮筋做的功作為功的單位)12345678v(m/s)v2(m2/s2)v3(m3/s3)W-v、W-v2、W-v3圖象如圖所示．由圖可得力對物體做的功與速度的平方成正比．【答案】見解析10．(10分)用如圖3實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒．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，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．圖4甲給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點(圖中未標出)，計數(shù)點間的距離如圖4甲所示．已知m1＝50g，m2＝150g，打點計時器工作頻率為50Hz，則(g取10m/s2，結果保留兩位有效數(shù)字)圖3(1)紙帶上打下計數(shù)點5時的速度v＝________m/s；(2)在打0～5的過程中系統(tǒng)動能的增量ΔEk＝________J，系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp＝________J，由此得出的結論是______________________________．(3)若某同學作出eq\f(1,2)v2-h圖象如圖4乙所示，則當?shù)氐闹亓铀俣萭′＝________m/s2.甲乙圖4【解析】(1)在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度大小為v＝eq\f(x46,t46)＝eq\f＋,2×5××10－2m/s＝m/s(2)在打點0～5過程中系統(tǒng)動能的增量為ΔEk＝eq\f(1,2)(m1＋m2)v2－0＝eq\f(1,2)×(50＋150)×10－3×－0≈J系統(tǒng)重力勢能的減少量為ΔEp＝(m2－m1)gh05＝(150－50)×10－3×10×＋×10－2J＝J實驗結果表明，在誤差允許的范圍內，m1、m2組成的系統(tǒng)重力勢能的減少量等于動能的增加量，即系統(tǒng)的機械能守恒．(3)m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒，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圖象斜率的2倍，則g′＝2×eq\f,m/s2＝m/s2.【答案】(1)(2)系統(tǒng)的機械能守恒(3)11．(16分)質量為2000kg的汽車在平直公路上行駛，所能達到的最大速度為20m/s，設汽車所受阻力為車重的倍(即f＝．如果汽車在運動的初始階段是以2m/s2的加速度由靜止開始作勻加速行駛，試求：【導學號：69390118】(1)汽車的額定功率；(2)汽車在勻加速行駛時的牽引力；(3)汽車做勻加速運動的最長時間；(4)汽車在第3s末的瞬時功率；(5)試畫出汽車在8s內的P-t圖象．【解析】(1)P額＝fv＝＝80kW.(2)F＝f＋ma＝8000N.(3)設汽車勻加速運動所能達到的最大速度為v0，對汽車由牛頓第二定律得F－f＝ma即eq\f(P額,v0)－f＝ma代入數(shù)據(jù)得v0＝10m/s所以汽車做勻加速直線運動的時間t0＝eq\f(v0,a)＝eq\f(10,2)s＝5s.(4)P＝Fv＝Fat＝48kW.(5)汽車在8s內的P-t圖象為【答案】(1)80kW(2)8000N(3)5s(4)48kW(5)見解析12．(18分)如圖5所示，一小球從A點以某一水平向右的初速度出發(fā)，沿水平直線軌道運動到B點后，進入半徑R＝10cm的光滑豎直圓形軌道，圓形軌道間不相互重疊，即小球離開圓形軌道后可繼續(xù)向C點運動，C點右側有一壕溝，C、D兩點的豎直高度h＝m，水平距離s＝m，水平軌道AB長為L1＝1m，BC長為L2＝3m，小球與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ＝，重力加速度g取10m/s2.(1)若小球恰能通過圓形軌道的最高點，求小球在A點的初速度；(2)若小球既能通過圓形軌道的最高點，又不掉進壕溝，求小球在A點初速度的范圍是多少？圖5【解析】(1)小球恰能通過最高點，有mg＝meq\f(v2,R)，由B到最高點有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)mv2＋mg·2R.由A→B有－μmgL1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A).解得在A點的初速度vA＝3m/s.(2)若小球恰好停在C處，則有－μmg(L1＋L2)＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)，解得在A點的初速度vA＝4m/s.若