人教版高中物理必修二第七章 《機械能守恒定律》單元測試題（解析版）

/必修二第七章?機械能守恒定律?單元測試題一、單項選擇題(每題只有一個正確答案)1.質(zhì)量為50kg、高為1.8m的跳高運發(fā)動,背越式跳過2m高的橫桿而平落在高50cm的墊子上,整個過程中重力對人做的功大約為()A．1000JB．750JC．650JD．200J2.物體在下落過程中,那么()A．重力做負功,重力勢能減小B．重力做負功,重力勢能增加C．重力做正功,重力勢能減小D．重力做正功,重力勢能增加3.如下圖,質(zhì)量為m的物體在水平傳送帶上由靜止釋放,傳送帶由電動機帶動,始終保持以速度v勻速運動,物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ,物體過一會兒能保持與傳送帶相對靜止,對于物體從靜止釋放到相對靜止這一過程,以下說法正確的選項是()A．電動機多做的功為mv2B．物體在傳送帶上的劃痕長C．傳送帶克服摩擦力做的功為mv2D．電動機增加的功率為μmgv4.熱現(xiàn)象過程中不可防止地出現(xiàn)能量耗散現(xiàn)象．所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化過程中無法把流散的能量重新收集、重新加以利用．以下關于能量耗散說法中正確的選項是()A．能量耗散說明能量不守恒B．能量耗散不符合熱力學第二定律C．能量耗散過程中能量仍守恒,只是說明能量的轉(zhuǎn)化有方向性D．能量耗散過程中仍遵從能的轉(zhuǎn)化與守恒定律：機械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；反過來,內(nèi)能也可以全部轉(zhuǎn)化為機械能而不引起其他變化5.豎直上拋一小球,小球又落回原處,空氣阻力的大小正比于小球的速度．以下說法正確的選項是()A．上升過程中克服重力做的功大于下降過程中重力做的功B．上升過程中克服重力做的功小于下降過程中重力做的功C．上升過程中克服重力做功的平均功率大于下降過程中重力的平均功率D．上升過程中克服重力做功的平均功率小于下降過程中重力的平均功率6.下面列舉的情況中所做的功不為零的是()A．舉重運發(fā)動,舉著杠鈴在頭上方停留3s,運發(fā)動對杠鈴做的功B．木塊在粗糙的水平面上滑動,支持力對木塊做的功C．一個人用力推一個笨重的物體,但沒推動,人的推力對物體做的功D．自由落體運動中,重力對物體做的功7.一質(zhì)量為5000kg的汽車,以額定功率由靜止啟動,它在水平面上運動時所受的阻力為車重的0.1倍,發(fā)動機額定功率為50kW.那么汽車在此路面上行駛的最大速度為()A．5m/sB．7m/sC．8m/sD．10m/s8.以下說法中,正確的選項是()A．物體的動能不變,那么物體所受的外力的合力必定為零B．物體的動能變化,那么物體所受的外力的合力必定不為零C．物體的速度變化,那么物體的動能必定發(fā)生變化D．物體所受的合外力不為零,物體的動能必定發(fā)生變化9.以下關于靜摩擦力的表達中,正確的選項是()A．靜摩擦力的方向一定與物體的運動方向相反且做負功B．靜摩擦力的方向不可能與物體的運動方向相同而做正功C．靜摩擦力的方向可能與物體的運動方向垂直而不做功D．靜止物體所受靜摩擦力一定為零而不做功10.物體在水平方向上受到兩個相互垂直大小分別為3N和4N的恒力,從靜止開始運動10m,每個力做的功和這兩個力的合力做的總功分別為()．A．30J、40J、70JB．30J、40J、50JC．18J、32J、50JD．18J、32J、36.7J11.如下圖是蹦床運發(fā)動在空中表演的情景．在運發(fā)動從最低點開始反彈至即將與蹦床別離的過程中,蹦床的彈性勢能和運發(fā)動的重力勢能變化情況分別是()A．彈性勢能減小,重力勢能增大B．彈性勢能減小,重力勢能減小C．彈性勢能增大,重力勢能增大D．彈性勢能增大,重力勢能減小12.如下圖,自動卸貨車靜止在水平地面上,車廂在液壓機的作用下,θ角緩慢增大,在貨物相對車廂仍然靜止的過程中,以下說法正確的選項是()A．貨物受到的支持力變小B．貨物受到的摩擦力變小C．貨物受到的支持力對貨物做負功D．貨物受到的摩擦力對貨物做負功二、多項選擇題(每題至少有兩個正確答案)13.(多項選擇)如下圖,以下關于機械能守恒條件的判斷正確的選項是()A．甲圖中,火箭升空的過程中,假設勻速升空機械能守恒,假設加速升空機械能不守恒B．乙圖中物體勻速運動,機械能守恒C．丙圖中小球做勻速圓周運動,機械能守恒D．丁圖中,輕彈簧將A、B兩小車彈開,兩小車組成的系統(tǒng)機械能不守恒,兩小車和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒14.(多項選擇)一質(zhì)點開始時做勻速直線運動,從某時刻起受到一恒力作用．此后,該質(zhì)點的動能可能()A．一直增大B．先逐漸減小至零,再逐漸增大C．先逐漸增大至某一最大值,再逐漸減小D．先逐漸減小至某一非零的最小值,再逐漸增大15.(多項選擇)由光滑細管組成的軌道如下圖,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處靜止釋放,最后能夠從A端水平拋出落到地面上．以下說法正確的選項是()A．小球落到地面時相對于A點的水平位移值為2B．小球落到地面時相對于A點的水平位移值為2C．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＝R16.(多項選擇)如下圖,是一兒童游戲機的工作示意圖．光滑游戲面板與水平面成一夾角θ,半徑為R的四分之一圓弧軌道BC與AB管道相切于B點,C點為圓弧軌道最高點,輕彈簧下端固定在AB管道的底端,上端系一輕繩,繩通過彈簧內(nèi)部連一手柄P.將球投入AB管內(nèi),緩慢下拉手柄使彈簧被壓縮,釋放手柄,彈珠被彈出,與游戲面板內(nèi)的障礙物發(fā)生一系列碰撞后落入彈槽里,根據(jù)入槽情況可以獲得不同的獎勵．假設所有軌道均光滑,忽略空氣阻力,彈珠視為質(zhì)點．某次緩慢下拉手柄,使彈珠距B點為L,釋放手柄,彈珠被彈出,到達C點速度為v,以下說法正確的選項是()A．彈珠從釋放手柄開始到觸碰障礙物之前的過程中機械能不守恒B．調(diào)整手柄的位置,可以使彈珠從C點離開后做勻變速直線運動,直到碰到障礙物C．彈珠脫離彈簧的瞬間,其動能和重力勢能之和到達最大D．此過程中,彈簧的最大彈性勢能為mg(L＋R)sinθ＋mv217.(多項選擇)如下圖,一小球貼著光滑曲面自由滑下,依次經(jīng)過A、B、C三點．以下表述正確的選項是()A．假設以地面為參考平面,小球在B點的重力勢能比C點大B．假設以A點所在的水平面為參考平面,小球在B點的重力勢能比C點小C．假設以B點所在的水平面為參考平面,小球在C點的重力勢能大于零D．無論以何處水平面為參考平面,小球在B點的重力勢能均比C點大三、實驗題18.如圖甲所示,某組同學借用“探究a與F、m之間的定量關系〞的相關實驗思想、原理及操作,進行“研究合外力做功和動能變化的關系〞的實驗：(1)為到達平衡阻力的目的,取下細繩及托盤,通過調(diào)整墊片的位置,改變長木板傾斜程度,根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做__________運動．(2)連接細繩及托盤,放入砝碼,通過實驗得到如圖乙所示的紙帶．紙帶上O為小車運動起始時刻所打的點,選取時間間隔為0.1s的相鄰計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G.實驗時小車所受拉力為0.2N,小車的質(zhì)量為0.2kg.乙請計算小車所受合外力做的功W和小車動能的變化ΔEk,補填表中空格(結果保存至小數(shù)點后第四位).分析上述數(shù)據(jù)可知：在實驗誤差允許范圍內(nèi)W＝ΔEk,與理論推導結果一致．(3)實驗前已測得托盤質(zhì)量為7.7×10－3kg,實驗時該組同學放入托盤中的砝碼質(zhì)量應為________kg(g取9.8m/s2,結果保存至小數(shù)點后第三位)．19.利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律,實驗裝置示意圖如下圖．(1)實驗步驟：①將氣墊導軌放在水平桌面上,桌面高度不低于1m,將導軌調(diào)至水平．②用游標卡尺測出擋光條的寬度d＝9.30mm.③由導軌標尺讀出兩光電門中心間的距離s＝________cm.④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處,待砝碼靜止不動時,釋放滑塊,要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2.⑤從數(shù)字計時器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間Δt1和Δt2.⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M,再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m.(2)用直接測量的字母表示寫出以下物理量的表達式．①滑塊通過光電門1和光電門2時,瞬時速度分別為v1＝________和v2＝________.②當滑塊通過光電門1和光電門2時,系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為Ek1＝________和Ek2＝________.③在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中,系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp＝________(重力加速度為g)．(3)如果ΔEp＝________,那么可認為驗證了機械能守恒定律．四、計算題20.如下圖,光滑水平桌面上開一個光滑小孔,從孔中穿一根細繩,繩一端系一個小球,另一端用力F1向下拉,以維持小球在光滑水平面上做半徑為R1的勻速圓周運動．今改變拉力,當大小變?yōu)镕2時,使小球仍在水平面上做勻速圓周運動,但半徑變?yōu)镽2,小球運動半徑由R1變?yōu)镽2過程中拉力對小球做的功多大？21.一根長度為L的輕繩一端懸掛在固定點O,另一端拴一質(zhì)量為m的小球,假設在懸點O的正下方、距O點為OC＝的C點處釘一小釘．現(xiàn)將小球拉至細繩繃直在水平位置時,由靜止釋放小球,如下圖．假設細繩始終不會被拉斷,求：(1)細繩碰到釘子前、后的瞬間,細繩對小球的拉力各多大．(2)要使細繩碰釘子后小球能夠做完整的圓周運動,那么釋放小球時繃直的細繩與豎直方向的夾角至少為多大．答案解析1.【答案】D【解析】考慮運發(fā)動重心的變化高度,起跳時站立,離地面0.9m,平落在50cm的墊子上,重心下落了約0.4m,重力做功WG＝mgh＝200J.2.【答案】C【解析】3.【答案】D【解析】電動機多做的功轉(zhuǎn)化成了物體的動能和內(nèi)能,物體在這個過程中獲得動能是mv2,由于滑動摩擦力做功,所以電動機多做的功一定大于mv2,故A錯誤；物體做勻加速直線運動的加速度a＝μg,那么勻加速直線運動的時間為：t＝＝,在這段時間內(nèi)傳送帶的位移為：x1＝vt＝,物體的位移為：x2＝＝,那么相對運動的位移,即劃痕的長度為：Δx＝x1－x2＝,故B錯誤；傳送帶克服摩擦力做功為：Wf＝μmgx1＝mv2,故C錯誤；電動機增加的功率即為克服摩擦力做功的功率,大小為Ffv＝μmgv,故D正確．4.【答案】C【解析】5.【答案】C【解析】重力是保守力,做功的大小只與小球的初末位置有關,與小球的路徑等無關,所以在上升和下降的過程中,重力做功的大小是相等的,故上升過程中克服重力做的功等于下降過程中重力做的功,故A、B錯誤；小球在上升過程中,受到的阻力向下,在下降過程中受到的阻力向上,所以在上升時小球受到的合力大,加速度大,此時小球運動的時間短,在上升和下降過程中小球重力做功的大小是相同的,由P＝可知,上升過程中的重力的平均功率較大,故C正確,D錯誤．6.【答案】D【解析】A選項,舉重運發(fā)動舉著杠鈴在頭上方停留3s的時間內(nèi),運發(fā)動對杠鈴施加了豎直向上的支持力,但杠鈴在支持力方向上沒有位移,所以運發(fā)動對杠鈴沒有做功；B選項,木塊滑動過程中,在支持力的方向上沒有位移,故支持力對木塊沒有做功；C選項,推而不動,只有力而沒有位移,做的功等于零；D選項,重力豎直向下,物體的位移也豎直向下,故重力對物體做了功,D選項正確．7.【答案】D【解析】當汽車以額定功率行駛時,做加速度減小的加速運動,當加速度減到零時,速度最大,此時牽引力等于阻力,即F＝Ff＝kmg＝0.1×5000×10N＝5000N；此時的最大速度為：vm＝＝m/s＝10m/s,選項D正確．8.【答案】B【解析】如果動能不變說明合力對物體做的功為零,可能是合力與速度方向垂直,但是合力不一定為零,比方勻速圓周運動,故A錯誤；物體的動能變化,那么合力做功一定不為零,那么合力必定不為零,故B正確；物體的速度變化,可能只是速度的方向變化而速度大小不變,那么動能不變,故C錯誤；物體所受的合外力不為零,但假設合外力與速度方向垂直,那么合外力做功為零,根據(jù)動能定理那么物體的動能不變,故D錯誤．9.【答案】C【解析】10.【答案】C【解析】合力大小為5N,合力方向即合位移方向與3N的力夾角α1＝53°,與4N的力夾角α2＝37°,各個力及合力做功分別為W1＝F1lcosα1＝18J,W2＝F2lcosα2＝32J,W合＝50J,C對．11.【答案】A【解析】在運發(fā)動從最低點開始反彈至即將與蹦床別離的過程中,運發(fā)動被彈起時,彈性勢能減小,而質(zhì)量不變,高度增大,所以重力勢能增大,故A正確,B、C、D錯誤．12.【答案】A【解析】貨物受重力、支持力、摩擦力的作用,根據(jù)平衡條件得FN＝mgcosθ,Ff＝mgsinθ,θ角緩慢增大的過程中,支持力變小,摩擦力增大,所以A正確；B錯誤；根據(jù)做功的公式知,支持力做正功,故C錯誤；摩擦力不做功,所以D錯誤．13.【答案】CD【解析】A中火箭升空的過程中,外力對火箭做了功,故火箭的機械能不守恒,無論勻速升空還是加速升空都不守恒,A錯誤；B中物體在外力的作用下上升,外力對物體做了功,故機械能不守恒,B錯誤；C中小球做勻速圓周運動,其速度不變,動能不變,小球的高度不變,重力勢能不變,故其機械能守恒,C正確；D中對于小車而言,由于彈簧對它們做了功,故機械能不守恒,而對于小車與彈簧而言,整個系統(tǒng)沒有受到外力的作用,其整個系統(tǒng)的機械能是守恒的,D正確．14.【答案】ABD【解析】當恒力方向與速度方向相同時,質(zhì)點加速,動能一直增大,故A正確；當恒力方向與速度方向相反時,質(zhì)點開始減速至零,再反向加速,動能先減小再增大,故B正確；當恒力方向與速度方向成小于90°夾角時,把速度沿恒力方向和垂直恒力方向分解,質(zhì)點做曲線運動,速度一直增大,故C錯誤；當恒力方向與速度方向成大于90°的夾角時,把速度沿恒力方向和垂直恒力方向分解,開始在與恒力相反方向上質(zhì)點做減速運動直至速度為0,而在垂直恒力方向上質(zhì)點的速度不變,某一時刻質(zhì)點速度最小,此后,質(zhì)點在恒力作用下速度增加,其動能經(jīng)歷一個先減小到某一數(shù)值,再逐漸增大的過程,故D正確．15.【答案】BC【解析】因為軌道光滑,所以小球從D點運動到A點的過程中機械能守恒,根據(jù)機械能守恒定律有mgH＝mg(R＋R)＋mv,解得vA＝,從A端水平拋出到落到地面上,根據(jù)平拋運動規(guī)律有2R＝gt2,水平位移x＝vAt＝·＝2,故A錯誤,B正確；因為小球能從細管A端水平拋出的條件是vA>0,所以要求H>2R,C正確,D錯誤．16.【答案】ACD【解析】在釋放手柄的過程中,彈簧對彈珠做正功,其機械能增加,故A正確；彈珠從C點離開后初速度水平向左,合力等于重力沿斜面向下的分力,兩者垂直,所以彈珠做勻變速曲線運動,直到碰到障礙物,故B錯誤；在釋放手柄的過程中,彈簧的彈力對彈珠做正功,彈珠的動能和重力勢能之和不斷增大,根據(jù)彈珠和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,知彈珠脫離彈簧的瞬間,彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為彈珠的動能和重力勢能,所以此瞬間動能和重力勢能之和到達最大,故C正確；根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒得,彈簧的最大彈性勢能等于彈珠在C點的機械能,為mg(L＋R)sinθ＋mv2,故D正確．17.【答案】AD【解析】18.【答案】(1)勻速直線(2)0.11150.1105(3)0.015【解析】(1)取下細繩與托盤后,當摩擦力恰好被平衡時,小車與紙帶所受合力為零,獲得初速度后應做勻速直線運動．(2)由題圖可知＝55.75cm,再結合＝可得打下計數(shù)點F時的瞬時速度vF＝＝1.051m/s,故W＝F·＝0.1115J,ΔEk＝Mv≈0.1105J.(3)根據(jù)牛頓第二定律有：對小車F＝Ma,得a＝1.0m/s2；對托盤及砝碼(m＋m0)g－F＝(m＋m0)a,故有m＝－m0＝kg－7.7×10－3kg≈0.015