【名師一號(hào)】2021年人教版物理雙基限時(shí)練-必修二：第七章《機(jī)械能守恒定律》章末檢測(cè)

《機(jī)械能守恒定律》章末檢測(cè)時(shí)間：90分鐘滿分：100分第Ⅰ卷(選擇題，共40分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分．每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，有的有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1．人類利用能源大致經(jīng)受的三個(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(yáng)能時(shí)期D．柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期答案D2．如圖所示，一小孩和一大人都以水平的力勻速推動(dòng)相同的木箱在相同的路面上走相同的位移(推箱的速度大小如圖中所注)，比較此過(guò)程中兩人分別對(duì)木箱做功的多少()A．大人做的功多B．小孩做的功多C．大人和小孩做的功一樣多D．條件不足，無(wú)法推斷解析由于木箱勻速運(yùn)動(dòng)，所以推力等于摩擦力，依據(jù)Ff＝μFN＝μmg可知，小孩和大人所用的推力大小相等，又由于沿推力方向所走的位移相同，所以做功一樣多，C選項(xiàng)正確．答案C3．下列說(shuō)法正確的是()A．物體的機(jī)械能守恒，肯定只受重力和彈簧彈力作用B．物體處于平衡狀態(tài)時(shí)機(jī)械能肯定守恒C．物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能之和增大時(shí)，必定有重力以外的其他力對(duì)物體做了功D．物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能在相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中，肯定通過(guò)重力做功來(lái)實(shí)現(xiàn)解析物體的機(jī)械能守恒時(shí)，肯定只有重力和彈簧的彈力做功，但不肯定只受重力和彈簧彈力的作用．答案CD4.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(guò)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C5．如圖所示，在電梯中的斜面上放置了一滑塊，在電梯加速上升的過(guò)程中，滑塊相對(duì)斜面靜止．則在該過(guò)程中()A．斜面對(duì)滑塊的彈力對(duì)滑塊所做的功等于滑塊增加的重力勢(shì)能B．滑塊所受合力對(duì)滑塊所做的功等于滑塊增加的機(jī)械能C．斜面對(duì)滑塊的摩擦力對(duì)滑塊做負(fù)功D．斜面對(duì)滑塊的彈力對(duì)滑塊所做的功小于滑塊增加的機(jī)械能解析物體克服重力所做的功等于物體增加的重力勢(shì)能，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；合力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的增量，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；斜面對(duì)物體的摩擦力沿斜面對(duì)上，因此摩擦力做正功，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；斜面對(duì)滑塊的彈力、摩擦力對(duì)滑塊做的總功等于滑塊機(jī)械能的增量，因此D選項(xiàng)正確．答案D6．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角靜止的皮帶上，運(yùn)動(dòng)員用力向后蹬皮帶，皮帶運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力恒為Ff，使皮帶以速度v勻速向右運(yùn)動(dòng)，則在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．人腳對(duì)皮帶的摩擦力是皮帶運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力B．人對(duì)皮帶不做功C．人對(duì)皮帶做功的功率為mgvD．人對(duì)皮帶做功的功率為Ffv解析皮帶之所以能運(yùn)動(dòng)起來(lái)，是人對(duì)皮帶的摩擦力充當(dāng)了動(dòng)力，故A正確．摩擦力的大小與阻力相等，故人對(duì)皮帶做功的功率為Ffv.答案AD7．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(guò)把握飛船上發(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．假如不進(jìn)行“軌道維持”，由于飛船受軌道上淡薄空氣的影響，軌道高度會(huì)漸漸降低，在這種狀況下飛船的動(dòng)能、重力勢(shì)能和機(jī)械能的變化狀況將會(huì)是()A．動(dòng)能、重力勢(shì)能和機(jī)械能漸漸減小B．重力勢(shì)能漸漸減小，動(dòng)能漸漸增大，機(jī)械能不變C．重力勢(shì)能漸漸增大，動(dòng)能漸漸減小，機(jī)械能不變D．重力勢(shì)能漸漸減小，動(dòng)能漸漸增大，機(jī)械能漸漸減小解析由于飛船受軌道上淡薄空氣的影響，機(jī)械能漸漸減小，高度減小，依據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)有v＝eq\r(\f(GM,r))，可得動(dòng)能漸漸增大．答案D8．如圖所示，重10N的滑塊在傾角為30°的斜面上，從a點(diǎn)由靜止下滑，到b點(diǎn)接觸到一個(gè)輕彈簧．滑塊壓縮彈簧到c點(diǎn)開(kāi)頭彈回，返回b點(diǎn)離開(kāi)彈簧，最終又回到a點(diǎn)，已知ab＝0.8m，bc＝0.4m，那么在整個(gè)過(guò)程中()A．滑塊動(dòng)能的最大值是6JB．彈簧彈性勢(shì)能的最大值是6JC．從c到b彈簧的彈力對(duì)滑塊做的功是6JD．滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)整個(gè)過(guò)程機(jī)械能削減解析滑塊能回到原動(dòng)身點(diǎn)，所以機(jī)械能守恒，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤；以c點(diǎn)為參考點(diǎn)，則a點(diǎn)的機(jī)械能為6J，在c點(diǎn)時(shí)滑塊的速度為零，重力勢(shì)能為零，所以彈簧的彈性勢(shì)能為6J，從c到b的過(guò)程中彈簧的彈力對(duì)滑塊做的功等于彈性勢(shì)能的削減量，故B、C選項(xiàng)正確；滑塊從a到c的過(guò)程中，重力勢(shì)能不能完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案BC9.如圖所示，兩個(gè)eq\f(3,4)圓弧軌道固定在水平地面上，半徑R相同，A軌道由金屬凹槽制成，B軌道由金屬圓管制成，均可視為光滑軌道．在兩軌道右側(cè)的正上方分別將金屬小球A和B由靜止釋放，小球距離地面的高度分別用hA和hB表示，則下列說(shuō)法正確的是()A．若hA＝hB≥2R，則兩小球都能沿軌道運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)B．若hA＝hB＝eq\f(3R,2)，由于機(jī)械能守恒，兩個(gè)小球沿軌道上升的最大高度均為eq\f(3R,2)C．適當(dāng)調(diào)整hA和hB，均可使兩小球從軌道最高點(diǎn)飛出后，恰好落在軌道右端口處D．若使小球沿軌道運(yùn)動(dòng)并且從最高點(diǎn)飛出，A小球的最小高度為eq\f(5R,2)，B小球在hA>2R的任何高度均可解析小球沿B軌道運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，由機(jī)械能守恒有mghB＝2mgR＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，而小球能通過(guò)最高點(diǎn)的最小速度可以為零，所以hB≥2R，即可使小球到達(dá)軌道最高點(diǎn)，而小球沿A軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，在最高點(diǎn)有最小速度，即由重力供應(yīng)向心力mg＝meq\f(v\o\al(2,A),R)，得vA＝eq\r(gR)，由機(jī)械能守恒，得mghA＝2mgR＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)，解得hA＝eq\f(5,2)R，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若hA＝hB＝eq\f(3R,2)時(shí)，小球沿B軌道可上升到eq\f(3R,2)處；而小球沿A軌道不能上升到eq\f(3R,2)處，由于小球上升到eq\f(3R,2)處的動(dòng)能不能為零，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；小球若沿最高點(diǎn)飛出恰好落在軌道的右端口處，則有R＝eq\f(1,2)gt2，R＝vt，解得v＝eq\r(\f(gR,2))，而小球沿A軌道運(yùn)動(dòng)在最高點(diǎn)的速度不能小于eq\r(gR)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由以上分析可知，小球能從最高點(diǎn)飛出對(duì)A軌道來(lái)說(shuō)，小球的最小高度為eq\f(5,2)R，對(duì)B軌道小球的高度hB>2R即可達(dá)到最高點(diǎn)并飛出，選項(xiàng)D正確．答案D10．如圖所示，平直木板AB傾斜放置，板上的P點(diǎn)距A端較近，小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)由A到B漸漸減小．先讓物塊從A由靜止開(kāi)頭滑到B.然后，將A著地，抬高B，使木板的傾角與前一過(guò)程相同，再讓物塊從B由靜止開(kāi)頭滑到A.上述兩過(guò)程相比較，下列說(shuō)法中肯定正確的有()A．物塊經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的動(dòng)能，前一過(guò)程較小B．物塊從頂端滑到P點(diǎn)的過(guò)程中因摩擦產(chǎn)生的熱量，前一過(guò)程較少C．物塊滑到底端的速度，前一過(guò)程較大D．物塊從頂端滑到底端的時(shí)間，前一過(guò)程較長(zhǎng)解析設(shè)第一個(gè)過(guò)程A到P點(diǎn)的距離為l1，板與水平面夾角為α，平均摩擦力為f1，到達(dá)P點(diǎn)速度為v1.其次個(gè)過(guò)程從B到P的距離為l2，摩擦力的平均值為f2，到達(dá)P點(diǎn)速度為v2.由題意可知，l1<l2，f1>f2.由動(dòng)能定理可知，mgl1sinα－f1l1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，l1(mgsinα－f1)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1).同理l2(mgsinα－f2)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2).由于f1>f2，l1<l2，所以eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)<eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，A選項(xiàng)正確；依據(jù)功能關(guān)系兩個(gè)過(guò)程中到達(dá)P點(diǎn)產(chǎn)生熱量分別為Q1＝f1l1，Q2＝f2l2，不能確定Q1、Q2的大小關(guān)系，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)全程應(yīng)用動(dòng)能定理可知到達(dá)底端時(shí)兩個(gè)過(guò)程的速度大小相等，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；定性畫出兩個(gè)過(guò)程的v－t圖象．圖線1表示第一個(gè)過(guò)程的速度圖線，加速度漸漸增大；圖線2表示其次個(gè)過(guò)程的速度圖線，加速度漸漸減小，兩次的位移大小相同，所以t1>t2，D選項(xiàng)正確．答案AD第Ⅱ卷(非選擇題，共60分)二、試驗(yàn)題(本題共2小題，共18分)11．(6分)如圖甲所示，把紙帶固定在質(zhì)量為50g的鉤碼上，讓紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接通電源，松開(kāi)紙帶，讓鉤碼自由下落，計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，得到如圖乙所示的紙帶．用刻度尺測(cè)量起始點(diǎn)O到各點(diǎn)的距離，并知溝通電源的頻率是50Hz，依據(jù)上述數(shù)據(jù)，在此試驗(yàn)中可以做到以下的幾點(diǎn)：________.A．測(cè)出當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊木_值B．計(jì)算在紙帶中打下D點(diǎn)時(shí)鉤碼的動(dòng)能C．計(jì)算鉤碼下落過(guò)程中受到的合外力D．較精確?????地驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律解析由于該試驗(yàn)存在摩擦力，因此無(wú)法精確地測(cè)出重力加速度，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；但可以利用紙帶求出物體的速度和加速度，從而求打下各點(diǎn)時(shí)鉤碼的動(dòng)能，B選項(xiàng)正確；由加速度可求出合外力，C選項(xiàng)正確；由于阻力較小，因此用本試驗(yàn)可以較精確?????地驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，故D選項(xiàng)正確．答案BCD12．(12分)為了只用一根彈簧和一把刻度尺測(cè)定某滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ(設(shè)μ為定值)，某同學(xué)經(jīng)查閱資料知：一勁度系數(shù)為k的輕彈簧由伸長(zhǎng)量為x至恢復(fù)到原長(zhǎng)的過(guò)程中，彈力所做的功為eq\f(1,2)kx2.于是他設(shè)計(jì)了下述試驗(yàn)：第一步，如圖所示，將彈簧的一端固定在豎直墻上，彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)另一端落在位置B，使滑塊緊靠彈簧將其壓縮至位置A，松手后滑塊在水平桌面上運(yùn)動(dòng)一段距離，到達(dá)位置C時(shí)停止．其次步，將滑塊掛在豎直放置的彈簧下，彈簧伸長(zhǎng)后保持靜止?fàn)顟B(tài)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)你認(rèn)為，該同學(xué)需用刻度尺直接測(cè)量的物理量是(寫出名稱并用符號(hào)表示)______________________________．(2)用測(cè)得的物理量表示滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ的計(jì)算式：μ＝________.解析(1)滑塊從A到C過(guò)程中彈簧的彈力做功，克服摩擦力做功．若能求得摩擦力做功以及物體的位移則可求摩擦力．設(shè)法求得滑塊受到水平桌面的支持力，則可求得摩擦因數(shù)．所以該同學(xué)用刻度尺直接測(cè)量的物理量是AB間的距離x1，AC間的距離l，彈簧豎直懸掛時(shí)彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度x2.(2)滑塊由A到C的過(guò)程由動(dòng)能定理得eq\f(1,2)kxeq\o\al(2,1)－μmgl＝0，滑塊懸掛在彈簧上靜止時(shí)有mg＝kx2，由以上兩式得μ＝eq\f(x\o\al(2,1),2lx2).答案(1)AB間的距離x1，AC間的距離l，彈簧豎直懸掛時(shí)彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度x2(2)eq\f(x\o\al(2,1),2lx2)三、解答題(本題共3小題，共42分．解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫出答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)13．(12分)如圖所示，半徑R＝0.9m的四分之一圓弧形光滑軌道豎直放置，圓弧最低點(diǎn)B與長(zhǎng)為L(zhǎng)＝1m的水平面相切于B點(diǎn)，BC離地面高h(yuǎn)＝0.8m，質(zhì)量m＝1.0kg的小滑塊從圓弧頂點(diǎn)D由靜止釋放，已知滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1(不計(jì)空氣阻力，取g＝10m/s2)，求：(1)小滑塊剛到達(dá)圓弧軌道的B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力；(2)小滑塊落地點(diǎn)距C點(diǎn)的距離．解析(1)設(shè)小滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度為vB，圓弧軌道對(duì)滑塊的支持力為FN，由機(jī)械能守恒定律得mgR＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，由牛頓其次定律得FN－mg＝meq\f(v\o\al(2,B),R)，聯(lián)立解得FN＝30N.由牛頓第三定律可知，滑塊在B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力為30N.(2)設(shè)滑塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度為vC，由動(dòng)能定理得mgR－μmgL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)，解得vC＝4m/s.小滑塊從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到地面做平拋運(yùn)動(dòng)水平方向x＝vCt，豎直方向h＝eq\f(1,2)gt2，滑塊落地點(diǎn)距C點(diǎn)的距離s＝eq\r(x2＋h2)＝eq\f(4,5)eq\r(5)m.答案(1)30N(2)eq\f(4,5)eq\r(5)m14．(14分)電動(dòng)機(jī)通過(guò)一繩子吊起質(zhì)量為8kg的物體，繩的拉力不能超過(guò)120N，電動(dòng)機(jī)的功率不能超過(guò)1200W，要將此物體由靜止起用最快的方式吊高90m(已知此物體在被吊高接近90m時(shí)已開(kāi)頭以最大速度勻速上升)，所需時(shí)間為多少？解析此題可以用機(jī)車啟動(dòng)類問(wèn)題為思路，即將物體吊高分為兩個(gè)過(guò)程處理：第一個(gè)過(guò)程是以繩所能承受的最大拉力拉物體，使物體勻加速上升，第一個(gè)過(guò)程結(jié)束時(shí)，電動(dòng)機(jī)到達(dá)最大功率．其次個(gè)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)始終以最大功率拉物體，拉力漸漸減小，當(dāng)拉力等于重力時(shí)，物體開(kāi)頭勻速上升．在勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度為a＝eq\f(Fm－mg,m)＝eq\f(120－8×10,8)m/s2＝5m/s2，末速度vt＝eq\f(Pm,Fm)＝eq\f(1200,120)m/s＝10m/s，上升時(shí)間t1＝eq\f(vt,a)＝2s，上上升度h＝eq\f(v\o\al(2,t),2a)＝10m.在功率恒定的過(guò)程中，最終勻速運(yùn)動(dòng)的速度為vm＝eq\f(Pm,F)＝eq\f(Pm,mg)＝eq\f(1200,8×10)m/s＝15m/s.外力對(duì)物體做的總功W＝Pmt2－mgh2，動(dòng)能變化量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,t)，由動(dòng)能定理得Pm·t2－mgh2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,t)，代入數(shù)據(jù)后解得t2＝5.75s，t＝t1＋t2＝7.75s.所需時(shí)間至少要7.75