第八章 功和能單元測試提高卷（解析版）-高一物理同步講義（人教版）

功和能單元測試（提高）卷一、單項選擇題（本題共8小題，每小題3分，共24分．在每小題給出的四個選項中，只有一個選項符合題意．請將解答填涂在答題卡的相應(yīng)位置上。）1.如圖所示，質(zhì)量相等的兩物體A、B處于同一高度，A自由下落，B沿固定在地面上的光滑斜面從靜止開始下滑，最后到達同一水平面，則()A.重力對兩物體做功不同B.重力的平均功率相同C.到達底端時重力的瞬時功率PA大于PBD.到達底端時重力的瞬時功率PA等于PB【答案】C【解析】【詳解】A、兩物體質(zhì)量m相同,初末位置的高度差h相同,重力做的功相同,故A錯誤；B、兩物體重力做功相等,因為時間的不一樣,所以重力的平均功率不同,故B錯誤;C、根據(jù)動能定理可知，到達底端時兩物體的速率相同,重力也相同,但B物體重力方向與速度有夾角,重力功率為重力與豎直速度的乘積，所以到達底端時重力的瞬時功率不相同,故C正確，D錯誤；故選C點睛：質(zhì)量相同的兩物體處于同一高度,A沿固定在地面上的光滑斜面下滑,而B自由下落,到達同一水平面.重力勢能全轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?重力的平均功率是由重力做功與時間的比值,而重力的瞬時功率則是重力與重力方向的速率乘積.2.小球P和Q用不可伸長的輕繩懸掛在天花板上，P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量，懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短．將兩球拉起，使兩繩均被水平拉直，如圖所示，將兩球由靜止釋放，在各自軌跡的最低點()A.P球的速度一定大于Q球的速度B.P球的動能一定小于Q球的動能C.P球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度【答案】C【解析】從靜止釋放至最低點，由機械能守恒得：mgR=mv2，解得：，在最低點的速度只與半徑有關(guān)，可知vP＜vQ；動能與質(zhì)量和半徑有關(guān)，由于P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量，懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短，所以不能比較動能的大?。蔄B錯誤；在最低點，拉力和重力的合力提供向心力，由牛頓第二定律得：F-mg=m，解得，F(xiàn)=mg+m=3mg，，所以P球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力，向心加速度兩者相等．故C正確，D錯誤．故選C．點睛：求最低的速度、動能時，也可以使用動能定理求解；在比較一個物理量時，應(yīng)該找出影響它的所有因素，全面的分析才能正確的解題．3.如圖所示，一個質(zhì)量為m，均勻的細鏈條長為L，置于光滑水平桌面上，用手按住一端，使L/2長部分垂在桌面下，（桌面高度大于鏈條長度，取桌面為零勢能面），則鏈條的重力勢能為A.0 B.-mgL C.-mgL D.-mgL【答案】D【解析】【詳解】將鏈條分成水平部分和豎直部分兩段，水平部分的重力勢能為零，豎直部分的重心中豎直段的中間，高度為，而豎直部分的重力為，這樣豎直部分的重力勢能為這樣鏈條總的重力勢能為。故選D。4.直立的輕彈簧一端固定在地面上，另一端拴住一個鐵塊，現(xiàn)讓鐵塊在豎直方向做往復(fù)運動，從塊所受合力為零開始計時，取向上為正方向，其運動的位移-時間圖像如圖所示（）A.t=0.25s時物體對彈簧的壓力最大B.t=0.25s和t=0.75s兩時刻彈簧的彈力相等C.t=0.25s至t=0.50s這段時間物體做加速度逐漸增大的加速運動D.t=0.25s至t=0.50s這段時間內(nèi)物體的動能和彈簧的彈性勢都在增大【答案】D【解析】【詳解】A．t=0.25s時物體在平衡位置上方最大位移處，此時加速度向下最大，物體發(fā)生失重最大，此時對彈簧的壓力最小，選項A錯誤；B．t=0.25s和t=0.75s兩時刻物塊相對平衡位置的位移大小相等，但此時彈簧的形變量不同，即彈簧的彈力不相等，選項B錯誤；CD．t=0.25s至t=0.50s這段時間物體從最高點向平衡位置運動，相對平衡位置的位移逐漸減小，則所受合外力逐漸減小，則加速度減小，即物體做加速度逐漸減小的加速運動，此過程中物體的動能變大，彈簧不斷被壓縮，彈性勢能逐漸變大，選項C錯誤，D正確。故選D。5.2019年“山東艦"正式服役，標志著我國進入雙航母時代。如圖，“山東艦"正在沿直線航行，其質(zhì)量為m，發(fā)動機的輸出功率恒為P，所受阻力恒為f，某時刻速度為v1、加速度為a1，一段時間t后速度變?yōu)関2（v2>v1），在這段時間內(nèi)位移為s。下列關(guān)系式正確的是（）A. B.C. D.【答案】A【解析】【詳解】A．由牛頓第二定律，則有故A正確；B．當航母達到最大速度時，F(xiàn)=f，此時故B錯誤；C．航母的運動不是勻加速運動，則時間t內(nèi)的位移故C錯誤；D．由動能定理可得故D錯誤。故選A。6.如圖所示，質(zhì)量為M木塊靜止在光滑水平桌面上，一質(zhì)量為m子彈以初速度速度v0水平射入木塊，當射入木塊的深度為d時，子彈與木塊相對靜止以速度v一起運動，在子彈入射的過程中，木塊沿桌面移動的距離為L，木塊對子彈的平均阻力為Ff，下列關(guān)系式中正確的是（）A.FfL=Mv2-Mv02B.-Ff(L+d)=mv2C.Ffd=mv2-mv02D.FfL=Mv2【答案】D【解析】【詳解】根據(jù)動能定理，對子彈對木塊兩式相加可得因此ABC錯誤D正確。故選D。7.豎直平面內(nèi)有兩個半徑不同的半圓形光滑軌道，如圖所示，A、M、B三點位于同一水平面上，C、D分別為兩軌道的最低點，將兩個相同的小球分別從A、B處靜止釋放，當它們各自通過C、D時，則A.兩球的線速度大小相等B.兩球的角速度大小相等C.兩球?qū)壍赖膲毫ο嗟菵.兩球的重力勢能相等【答案】C【解析】【詳解】A．小球在光滑軌道上運動只有重力做功，故機械能守恒，即有mgR＝mv2，所以，線速度v＝；兩軌道半徑不同，故兩球的線速度大小不等，故A錯誤；B．角速度兩軌道半徑不同，故兩球的角速度大小不等，故B錯誤；C．由牛頓第二定律可得：小球?qū)壍缐毫N＝mg+＝3mg故兩球?qū)壍赖膲毫ο嗟?，故C正確；D．兩球開始的高度相同，機械能相同，因機械能守恒，則在最低點時的機械能相同，但動能不同，則重力勢能不同，故D錯誤；故選C．8.如圖所示，在輕彈簧的下端懸掛一個質(zhì)量為m的小球A，將小球A從彈簧原長位置由靜止釋放，小球A能夠下降的最大高度為h．若將小球A換為質(zhì)量為3m的小球B，仍從彈簧原長位置由靜止釋放，重力加速度為g，不計空氣阻力，則小球B下降h時的速度為()A. B.C. D.【答案】A【解析】【詳解】根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒得，對A下降h過程有mgh＝Ep，對B下降h的過程有3mgh＝Ep＋×3mv2，解得，選項A正確．二、多項選擇題（本題共4小題，每小題4分，共16分．在每小題給出的四個選項中有多個選項符合題意．全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不答的得0分．請將解答填涂在答題卡的相應(yīng)位置上。）9.將兩個物塊甲和乙放置在一表面光滑且固定在水平面上的三角形斜劈上，如圖所示，現(xiàn)將甲、乙兩物塊由斜劈的頂端無初速釋放，使兩物塊無相對滑動地沿斜劈向下運動，在物塊甲和乙下滑的過程中，物塊乙對物塊甲的支持力大小為FN，摩擦力大小為Ff，合外力為F，則下列說法正確的是（）A.FN對物塊甲不做功 B.F對物塊甲不做功C.Ff對物塊甲做正功 D.Ff對物塊甲做負功【答案】BC【解析】【詳解】設(shè)斜劈的傾角為θ，以甲、乙整體為研究對象，應(yīng)用牛頓第二定律得解得如圖所示，隔離甲分析所以有解得又物塊乙對物塊甲的支持力和物塊乙對物塊甲的摩擦力之間成90度，根據(jù)力的平行四邊形法則，F(xiàn)f與FN的合力沿+y方向，由功的公式物塊乙對物塊甲的支持力與甲的位移方向夾角為鈍角，故可判定物塊乙對物塊甲的支持力做負功，同理可判定，物塊乙對物塊甲的摩擦力做正功，物塊乙對物塊甲的合力不做功，故AD錯誤，BC正確。故選BC。10.水平面上甲、乙兩物體，在某時刻動能相等，它們僅在摩擦力作用下停下來，如圖中的a、b分別表示甲、乙兩物體的動能E和位移x圖象，以下分析正確的是（）A.若甲、乙兩物體與水平面動摩擦因數(shù)相同，則甲的質(zhì)量較大B.若甲、乙兩物體與水平面動摩擦因數(shù)相同，則乙的質(zhì)量較大C.若甲、乙兩物體質(zhì)量相等，則甲與地面間的動摩擦因數(shù)較大D.若甲、乙兩物體質(zhì)量相等，則乙與地面的動摩擦因數(shù)較大【答案】AC【解析】【詳解】AB．甲、乙兩物體的初動能和末動能都相同，都只受摩擦力作用，根據(jù)動能定理可知摩擦力對甲、乙兩物體做的功相等，即由圖可知則所以，若甲、乙兩物體與水平面動摩擦因數(shù)相同，則甲的質(zhì)量較大，故A正確，B錯誤；CD．若甲、乙質(zhì)量相同，則甲與地面間的動摩擦因數(shù)較大，故C正確，D錯誤。故選AC。11.如圖所示：半徑為R的光滑圓柱體固定在課桌邊緣，質(zhì)量為m、2m的物體A、B用一根輕繩相連，并分居于圓柱體兩側(cè)。初始時用手托住B，使繩張直但無作用力。放手后，A會在繩子作用下向上運動（不脫離圓柱體），當A到達圓柱體最高點瞬間（）A.物體A對圓柱體壓力大小等于mgB.物體A的動能大小等于C.此時繩子拉力大小等于D.物體B的重力勢能損失量等于【答案】CD【解析】【詳解】BD．對A、B組成的系統(tǒng)，在整個過程中系統(tǒng)機械能守恒，則由此可得物體A的動能為物體B的重力勢能損失量為所以D正確，B錯誤；A．在最高點的臨界條件為但是，此時的速度為所以此時在最高點已脫離圓柱，瞬間的壓力為0，所以A錯誤；C．對A、B組成的系統(tǒng)，由牛頓第二定律可得，整體沿繩子方向的加速度為對A由牛頓第二定律為所以C正確。故選CD。12.如圖所示，傾角30°高為L的固定斜面底端與水平面平滑相連，質(zhì)量分別為3m、m的兩個小球A、B用一根長為L的輕繩連接，A球置于斜面頂端。現(xiàn)由靜止釋放A、B兩球，B球與弧形擋板碰撞過程時間極短無機械能損失，且碰后只能沿斜面下滑，兩球最終均滑到水平面上。已知重力加速度為g，不計一切摩擦，則（）A.小球A下滑過程中，小球A、B系統(tǒng)的重力勢能減小B.A球剛滑至水平面時的速度大小為C.小球B升高時，重力對小球A做功的功率大于重力對小球B做功的功率D.小球B從剛開始上升到開始進入斜面過程中，繩的拉力對小球B做功為【答案】ABC【解析】【詳解】A．小球A下滑過程中，小球A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒，由于A沿斜面的下滑分力大于小球B的重力，因此B在上升過程中，整個系統(tǒng)做加速運動，動能增加，因此整個系統(tǒng)，重力勢能一定減小，A正確；B．根據(jù)機械能守恒定律整理得B正確；C．設(shè)小球B升高時，小球A、B的速度大小為則重力對A做功的功率為重力對B做功功率大小為可知C正確；D．在B上升的過程中，對小球A進行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律，可得對B進行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律兩式聯(lián)立得，繩子拉力小球B從剛開始上升到開始進入斜面過程中，繩拉力對小球B做功為D錯誤。故選ABC。三、實驗題（本題共2小題，共15分．）13.如圖所示是某同學(xué)探究動能定理的實驗裝置。已知重力加速度為，不計滑輪摩擦阻力，該同學(xué)的實驗步驟如下：a．將長木板傾斜放置，小車放在長木板上，長木板旁放置兩個光電門和，砂桶通過滑輪與小車相連b．調(diào)整長木板傾角，使得小車恰好能在細繩的拉力作用下勻速下滑，測得砂和砂桶的總質(zhì)量為c．某時刻剪斷細繩，小車由靜止開始加速運動d．測得擋光片通過光電門的時間為，通過光電門的時間為，擋光片寬度為d，小車質(zhì)量為，兩個光電門和之間的距離為e．依據(jù)以上數(shù)據(jù)探究動能定理(1)根據(jù)以上步驟，你認為以下關(guān)于實驗過程的表述正確的是______A．實驗時，先剪斷細繩，后接通光電門B．實驗時，小車加速運動的合外力為C．實驗過程不需要測出斜面的傾角D．實驗時，應(yīng)滿足砂和砂桶的總質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量(2)小車經(jīng)過光電門A、B的瞬時速度為__、__。如果關(guān)系式__在誤差允許范圍內(nèi)成立，就驗證了動能定理?！敬鸢浮?1).C(2).(3).(4).【解析】【分析】【詳解】(1)[1]A．按照操作規(guī)程，應(yīng)先接通光電門，后釋放滑塊，故A錯誤；B．平衡時，除了繩子拉力以外的力的合力與繩子的拉力等值反向，實驗時，剪斷細繩，則小車加速運動的合外力為，故B錯誤；C．實驗過程中，傾斜木板的目的是平衡摩擦力，不需要測出斜面的傾角，故正確；D．實驗時，剪斷細線，砂和砂桶不隨小車運動，無需考慮砂和砂桶的總質(zhì)量遠是否小于小車質(zhì)量，故D錯誤。故選C(2)[2][3]由于遮光條比較小，通過光電門的時間極短，因此可以利用平均速度來代替其瞬時速度，因此滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度分別為、[4]小車從到的過程中，其合力做功為，小車動能的增加量為因此只要比較與是否相等，即可探究合外力做功與動能改變量之間關(guān)系是否相等。即如果關(guān)系式在誤差允許范圍內(nèi)成立，就驗證了動能定理。14.某同學(xué)用如圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。(1)實驗中根據(jù)打點計時器打出的紙帶，下列物理量中，不利用公式計算就能直接得到的是________A.時間間隔B.速度C.加速度(2)他進行了如下操作，其中沒有必要進行的步驟是________，操作不當?shù)牟襟E是________A.按照圖示的裝置安裝器材B.將打點計時器連接到交流電源上C.用天平測出重物的質(zhì)量D.將連有重物的紙帶穿過打點計時器的限位孔E.先釋放紙帶，后接通電源(3)該同學(xué)用如圖1所示的實驗裝置做驗證機械能守恒定律的實驗。實驗時讓重物從高處由靜止開始下落，重物上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點。已知紙帶上相鄰兩個點的時間間隔為T，當?shù)氐闹亓铀俣萭，測出所用重物的質(zhì)量為m。實驗中得到一條點跡清晰的紙帶如圖2所示，把第一個點記作O，另選連續(xù)的3個點A、B、C作為測量的點。經(jīng)測量知道OA=h1、OB=h2、OC=h3.根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以算出由O點至B點的過程中，重物重力勢能的減少量等于________，動能的增加量等于________（用題中所給字母表示）(4)在用圖所示裝置做驗證機械能守恒定律實驗時，發(fā)現(xiàn)重物減少的重力勢能總是大于重物增加的動能，造成這種現(xiàn)象的原因是________A.選用的重物質(zhì)量太大B.重物的質(zhì)量測量不準確C.摩擦阻力和空氣阻力的影響D.處理紙帶時實驗數(shù)據(jù)測量不準確(5)實驗中該同學(xué)進行拓展研究，若不計阻力，讓重物從離地面高為h0處自由下落，該同學(xué)嘗試畫出了重物距離地面的高度h與速度v的關(guān)系圖像。下列四個圖中，能正確表示重物距離地面的高度h與速度v的關(guān)系的是_______【答案】(1).A(2).C(3).E(4).mgh2(5).(6).C(7).C【解析】【分析】【詳解】(1)[1]時間間隔是通過打點計時器直接得出的，不需要公式計算，而加速度和速度都需要根據(jù)打出的點結(jié)合勻變速直線運動推論計算得出，故A正確。(2)[2]由于在驗證過程中，質(zhì)量在等式兩邊抵消，所以不需要測量質(zhì)量，故C不必要。[3]為了有效利用紙帶，應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶，故E操作不當。(3)[4]重物的重力勢能減小量根據(jù)勻變速直線運動平均速度推論可得在B點的速度為[5]故物體的動能增加量為(4)[6]實驗中，發(fā)現(xiàn)重錘減少的勢能總是大于重錘增加的動能，造成這種現(xiàn)象的主要原因是克服空氣對重物和打點計時器對紙帶的阻力做功，故C正確。(5)[7]根據(jù)可得結(jié)合圖像可知C正確。四、計算題（本題共4小題，共45分．）15.如圖所示傾角為30°的光滑斜面上用固定的豎直擋板夾住一個質(zhì)量為m的光滑球，重力加速度為g，當整個裝置沿水平面向左勻速運動距離L的過程中，求：（1）重力對球做的功；（2）豎直擋板以及斜面對球的彈力分別做的功；（3）球所受合力做的功?！敬鸢浮浚?）0；（2），；（3）0【解析】【詳解】（1）由于裝置沿水平面運動，重力方向豎直向下，故重力做功為（2）如下圖，對球受力分析，設(shè)擋板以及斜面對球的支持力大小分別為，，可得則豎直擋板以及斜面對球彈力做功分別為（3）球的合力做功為16.如圖所示，水平桌面上有一輕彈簧，左端固定在A點，自然狀態(tài)時其右端位于B點．水平桌面右側(cè)有一豎直放置的圓弧軌道MNP，其形狀為半徑R=1.0m的圓環(huán)剪去了左上角120°的圓弧，MN為其豎直直徑，P點到桌面的豎直距離是h=2.4m．用質(zhì)量m=0.4kg的小物塊將彈簧緩慢壓縮到C點，釋放彈簧后物塊沿粗糙水平桌面運動，從D飛離桌面后恰好由P點沿切線落入圓弧軌道．（不計空氣阻力，g取10m/s2）求：（1）小物塊飛離D點時速度vD的大小；（2）若圓弧軌道MNP光滑，小物塊經(jīng)過圓弧軌道最低點N時對圓弧軌道的壓力FN的大??；（3）若小物塊m剛好能達到圓弧軌道最高點M，整個運動過程中其克服摩擦力做的功為8J，則開始被壓縮的彈簧的彈性勢能Ep至少為多少焦耳？【答案】（1）4m/s（2）33.6N（3）6.4J【解析】【詳解】（1）物塊離開桌面后做平拋運動，豎直方向：=2gh代入數(shù)據(jù)解得：vy=4m/s.設(shè)物塊進人圓弧軌道時的速度方向與水平方向夾角為，由幾何知識可得:=60°，tan=代入數(shù)據(jù)解得：vD=4m/s（2）物塊由P到N過程，由機械能守恒定律得：.在N點，支持力與重力的合力提供同心力：FN-mg=m.由牛頓第三定律可知代人數(shù)據(jù)解得，物塊對圓弧軌道的壓力：FN=33.6N．（3）物塊恰好到達M點，在M點重力提供向心力，由牛頓第二定律得：mg=m，在整個過程中，由能量守恒定律得：Ep=Wf+-mg（h-1.5R）代人數(shù)據(jù)解得:Ep=6.4J．17.如圖所示，在豎直平面內(nèi)固定有兩個很靠近的同心圓形軌道，外圓ABCD光滑，內(nèi)圓的上半部分粗糙，下半部分光滑。一質(zhì)量的小球從軌道的最低點A處以初速度向右運動，球的直徑