2022-2023學(xué)年高中物理第四章機(jī)械能和能源單元檢測粵教版必修2

第四章機(jī)械能和能源(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本題共6小題，每小題4分，共24分)1．關(guān)于重力勢能的說法，正確的是()A．重力勢能等于零的物體，不可能對別的物體做功B．在地平面下方的物體，它具有的重力勢能一定小于零C．重力勢能減少，重力一定對物體做正功D．重力勢能增加，重力一定對物體做正功2．如圖1所示，圖1DO是水平面，AB是斜面，初速度為v0的物體從D點(diǎn)出發(fā)沿DBA滑動到頂點(diǎn)A時速度剛好為零，如果斜面改為AC，讓該物體從D點(diǎn)出發(fā)沿DCA滑動到A點(diǎn)且速度剛好為零，則物體具有的初速度(已知物體與路面之間的動摩擦因數(shù)處處相同且不為零)()A．大于v0 B．等于v0C．小于v0 D．取決于斜面的傾角圖23．如圖2所示，ABCD是一個盆式容器，盆內(nèi)側(cè)與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧．BC水平，其長度d＝0.50m，盆邊緣的高度h＝0.30m，在A處放一個質(zhì)量為m的小物塊并讓其自由下滑．已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的，而盆底BC面與小物塊間的動摩擦因數(shù)μ＝0.10，小物塊在盆內(nèi)來回滑動，最后停下來，則停下的地點(diǎn)到B的距離為()A．0.50m B．0.25mC．0.10m D．04．我國“嫦娥一號”探月衛(wèi)星發(fā)射后，先在“24小時軌道”繞地球運(yùn)行(即繞地球一圈需要24小時)；然后，經(jīng)過兩次變軌依次到達(dá)“48小時軌道”和“72小時軌道”；最后奔向月球，如果按圓形軌道計算，并忽略衛(wèi)星質(zhì)量的變化，在每次變軌完成后與變軌前相比()A．衛(wèi)星動能增大，引力勢能減小 B．衛(wèi)星動能增大，引力勢能增大C．衛(wèi)星動能減小，引力勢能減小 D．衛(wèi)星動能減小，引力勢能增大5．如圖3所示，圖3電梯質(zhì)量為M，它的水平地板上放置一質(zhì)量為m的物體，電梯在鋼索的拉力作用下由靜止開始豎直向上加速運(yùn)動．當(dāng)上升高度為H時，電梯的速度達(dá)到v，則在這段過程中，下列說法中正確的是()A．電梯對物體的支持力所做的功等于eq\f(1,2)mv2B．電梯對物體的支持力所做的功大于eq\f(1,2)mv2C．鋼索的拉力所做的功等于eq\f(1,2)mv2＋MgHD．鋼索的拉力所做的功小于eq\f(1,2)mv2＋MgH6．如圖4所示，圖4將小球a從地面以初速度v0豎直上拋的同時，將另一相同質(zhì)量的小球b從距地面h處由靜止釋放，兩球恰在eq\f(h,2)處相遇(不計空氣阻力)．則()A．兩球同時落地B．相遇時兩球速度大小相等C．從開始運(yùn)動到相遇，球a動能的減少量等于球b動能的增加量D．相遇后的任意時刻，重力對球a做功功率和對球b做功功率相等二、雙項選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)7．關(guān)于功的下列幾種說法中，正確的是()A．人托著一個物體沿水平方向勻速前進(jìn)，人對物體沒有做功B．人托著一個物體沿水平方向加速前進(jìn)，人對物體做了功C．力和位移都是矢量，功也一定是矢量D．因為功有正功和負(fù)功的區(qū)別，所以功是矢量8．質(zhì)量為m的汽車發(fā)動機(jī)的功率恒為P，摩擦阻力恒力f，牽引力為F，汽車由靜止開始，經(jīng)過時間t行駛了位移s時，速度達(dá)到最大值vm，則發(fā)動機(jī)所做的功為()A．Pt B．fsC.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＋fs D．Fs9．質(zhì)量m的物體，由靜止開始下落，由于阻力作用，下落的加速度為eq\f(4,5)g，在物體下落h的過程中，下列說法中正確的是()A．物體的動能增加了eq\f(4,5)mgh B．物體的機(jī)械能減少了eq\f(4,5)mghC．物體克服阻力所做的功為eq\f(1,5)mgh D．物體的重力勢能減少了eq\f(4,5)mgh10．如圖5所示，圖5一輕繩的一端系在固定的粗糙斜面上的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，在此過程中()A．小球的機(jī)械能不守恒B．重力對小球不做功C．繩的張力對小球不做功D．在任何一段時間內(nèi)，小球克服摩擦力所做的功總是等于小球動能的減少題號12345678910答案三、填空題(本題共2小題，共14分)11．(6分)圖6在用打點(diǎn)計時器驗證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗中，使質(zhì)量為m＝1.00kg的重物自由下落，打點(diǎn)計時器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條符合實(shí)驗要求的紙帶如圖6所示．O為第一個點(diǎn)，A、B、C為從合適位置開始選取的三個連續(xù)點(diǎn)(其他點(diǎn)未畫出)．已知打點(diǎn)計時器每隔0.02s打一個點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間＝9.8m/s2，那么：(1)紙帶的______端(填“左”或“右”)與重物相連；(2)根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點(diǎn)到______點(diǎn)來驗證機(jī)械能守恒定律；(3)從O點(diǎn)到(2)問中所取的點(diǎn)，重物重力勢能的減少量ΔEp＝________J，動能增加ΔEk＝________J．(結(jié)果取三位有效數(shù)字)圖712．(8分)某實(shí)驗小組采用圖7所示的裝置探究“動能定理”，圖中小車中可放置砝碼．實(shí)驗中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達(dá)地面，打點(diǎn)計時器工作頻率為50Hz.(1)實(shí)驗的部分步驟如下：①在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計時器，連在小車后端，用細(xì)線連接小車和鉤碼；②將小車停在打點(diǎn)計時器附近，________，________，小車拖動紙帶，打點(diǎn)計時器在紙帶上打下一列點(diǎn)，________；③改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)②的操作．(2)圖8是鉤碼質(zhì)量為0.03kg，砝碼質(zhì)量為0.02kg時得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D和E五個計數(shù)點(diǎn)，可獲得各計數(shù)點(diǎn)到O的距離x及對應(yīng)時刻小車的瞬時速度v，請將C點(diǎn)的測量結(jié)果填在下表中的相應(yīng)位置．圖8紙帶的測量結(jié)果測量點(diǎn)x/cmv/(m·s－1)O0.000.35A1.510.40B3.200.45CD7.150.54E9.410.60四、計算題(本題共4小題，共38分)13．(8分)火車在運(yùn)行中保持額定功率2500kW不變，火車的總質(zhì)量是1000t，所受阻力恒為1.56×105N．求：(1)火車的加速度是1m/s2時的速度；(2)火車的速度是12m/s時的加速度；(3)火車的最大速度．圖914．(10分)如圖9所示，mA＝4kg，mB＝1kg，A與桌面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，B與地面間的距離s＝0.8m，A、B原來靜止，求：(1)B落到地面時的速度為多大？(2)B落地后，A在桌面上能繼續(xù)滑行多遠(yuǎn)才能靜止下來？(g取10m/s2)圖1015．(10分)如圖10所示，長度為l的輕繩上端固定在O點(diǎn)，下端系一質(zhì)量為m的小球(小球的大小可以忽略)．(1)在水平拉力F的作用下，輕繩與豎直方向的夾角為α，小球保持靜止．畫出此時小球的受力圖，并求力F的大小．(2)由圖示位置靜止釋放小球，求當(dāng)小球通過最低點(diǎn)時的速度大小及輕繩對小球的拉力．不計空氣阻力．16．(10分)如圖11所示，圖11光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導(dǎo)軌在B點(diǎn)銜接，導(dǎo)軌半徑為R，一個質(zhì)量為m的小球?qū)椈蓧嚎s至A處．小球從A處由靜止釋放被彈開后，經(jīng)過B點(diǎn)進(jìn)入軌道的瞬間對軌道的壓力為其重力的8倍，之后向上運(yùn)動恰能沿軌道運(yùn)動到C點(diǎn)，求：(1)釋放小球前彈簧的彈性勢能；(2)小球由B到C克服阻力做的功．第四章機(jī)械能和能源1．C[重力勢能的數(shù)值與參考平面的選取有關(guān)，重力勢能等于零不能說物體不具有重力勢能，故A、B錯．重力勢能減少，物體的高度一定下降，所以重力一定做正功，D錯，C正確．]2．B[設(shè)DO之間的水平距離為L，斜面與水平面的夾角為θ，高度為h，則物體由D到A的過程，根據(jù)動能定理得：－mgh－μmgcosθ·eq\f(h,sinθ)－μmg(L－h(huán)cotθ)＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，解得v0＝eq\r(2gh＋μL)，可見要使物體能滑到A點(diǎn)且速度剛好為零，所具有的初速度與斜面傾角無關(guān)，故B正確．]3．D[根據(jù)能量守恒定律：mgh＝μmgs，代入數(shù)據(jù)得s＝3.0m，又因為d＝0.50m，所以最后停在B點(diǎn)，故選D.]4．D[由F＝eq\f(GMm,r2)＝meq\f(v2,r)知，Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(GMm,2r)，r越大，Ek越?。畆增大，衛(wèi)星在升高過程中要克服萬有引力做功，引力勢能增大．綜上所述D對，A、B、C錯．]5．B[物體m受重力和支持力向上做加速運(yùn)動，設(shè)支持力做的功為W1，由動能定理得W1－WG＝eq\f(1,2)mv2，所以支持力做的功大于eq\f(1,2)mv2；鋼索拉力做的功設(shè)為W2，則由動能定理得W2－(M＋m)gH＝eq\f(1,2)(M＋m)v2，W2＝(M＋m)gH＋eq\f(1,2)(M＋m)v2，故只有B正確．]6．C[對b球，由eq\f(h,2)＝eq\f(1,2)gt2得t＝eq\r(\f(h,g))，vb＝gt＝eq\r(gh)，以后以初速度eq\r(gh)勻加速下落．對a球，eq\f(h,2)＝v0t－eq\f(1,2)gt2得v0＝eq\r(gh).在eq\f(h,2)處，va＝v0－gt＝0，以后從eq\f(h,2)處自由下落．故落地時間tb<ta，a、b不同時落地，選項A錯誤．相遇時vb＝eq\r(gh)，va＝0，選項B錯誤．從開始運(yùn)動到相遇，從開始運(yùn)動到相遇a球動能減少量ΔEka＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mgh，b球動能增加量ΔEkb＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,b)＝eq\f(1,2)mgh，選項C正確．相遇之后，重力對b球做功的功率Pb＝mg(vb＋gt)＝mg(eq\r(gh)＋gt)，重力對a球做功的功率Pa＝mg(va＋gt)＝mg·gt，Pb>Pa，選項D錯誤．]7．AB[人托著一個物體沿水平方向勻速前進(jìn)時，人對物體只有支持力，垂直于運(yùn)動方向不做功，A正確；若加速前進(jìn)，則人對物體的摩擦力對物體做功，B正確；功雖有正功和負(fù)功之分，但功是標(biāo)量，C、D均錯．]8．AC9．AC[物體下落過程合力F＝ma＝eq\f(4,5)mg，由動能定理可知，合力的功等于動能的增加量，即ΔEk＝W＝Fh＝eq\f(4,5)mgh.物體所受阻力為f，則mg－f＝ma，所以f＝eq\f(1,5)mg，機(jī)械能的減少量等于物體克服阻力所做的功，ΔE＝fh＝eq\f(1,5)mgh.重力勢能的減少是重力做功引起的，故ΔEp＝WG＝mgh，由此可知，A、C選項正確．]10．AC[由于摩擦力做功，機(jī)械能不守恒，任一時間內(nèi)小球克服摩擦力所做的功總是等于小球機(jī)械能的減少．轉(zhuǎn)動過程重力做功，繩的張力總與小球運(yùn)動方向垂直，不做功．]11．(1)左(2)B(3)1.891.70解析由題意知，O點(diǎn)為第一個點(diǎn)，所以紙帶的左端與重物相連，為了減小誤差和便于求重物動能的增加量，可取圖中O點(diǎn)到B點(diǎn)來驗證機(jī)械能守恒定律，此過程中重力勢能的減少量ΔEp＝mghOB＝1.00×9.8×19.25×10－2J≈1.89J.打B點(diǎn)時重物的瞬時速度vB＝eq\f(\x\to(OC)－\x\to(OA),2T)＝eq\f(22.93－15.55×10－2,2×0.02)m/s＝1.845m/s.所以動能增量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)×1.00×1.8452J＝1.70J.12．(1)接通電源釋放小車關(guān)閉電源(2)5.05～5.080.48～0.50(答案在此范圍內(nèi)都對)解析(1)將小車停在打點(diǎn)計時器附近后，需先接通電源，再釋放小車，讓其拖動紙帶，等打點(diǎn)計時器在紙帶上打下一系列點(diǎn)后，關(guān)閉打點(diǎn)計時器電源．(2)從紙帶上可知C點(diǎn)的速度就是BD的平均速度，vC＝eq\f(7.15－3.20,0.08)×10－2m/s≈0.49m/s.13．(1)2.16m/s(2)5.2×10－2m/s2(3)16m/s解析(1)由牛頓第二定律F－f＝ma1，又P＝Fv1，所以v1＝eq\f(P,F)＝eq\f(P,f＋ma1)＝eq\f(2500×103,1.56×105＋1000×103×1)m/s≈2.16m/s(2)由牛頓第二定律，有F－f＝ma2，又P＝Fv2，所以a2＝eq\f(F－f,m)＝eq\f(P/v2－f,m)＝eq\f(\f(2500×103,12)－1.56×105,1000×103)m/s2≈5.2×10－2m/s2(3)當(dāng)F＝f時，火車達(dá)到最大速度，由P＝fvmax得vmax＝eq\f(P,f)＝eq\f(2500×103,1.56×105)m/s≈16m/s.14．(1)0.8m/s(2)0.16m解析(1)以A、B物體構(gòu)成的系統(tǒng)為對象，B物體所受重力mBg做正功，A物體所受的摩擦力對系統(tǒng)做負(fù)功，設(shè)B落到地面時的速度為v，由動能定理得mBgs－μmAgs＝eq\f(1,2)(mA＋mB)v2－0代入數(shù)據(jù)，解得v＝0.8m/s.(2)設(shè)B物體落地后A物體能滑行的距離為s′，則根據(jù)動能定理得－μmAgs′＝0－eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,A)因vA＝v＝0.8m/s，故s′＝eq\f(\f(1,2)v\o\al(2,A),μg)＝eq\f(\f(1,2)