人教版高中物理必修二 機械能守恒定律單元測試題解析版

1、第七章 機械能守恒定律單元測試題一、單選題（每小題只有一個正確答案）1質(zhì)量為50 kg、高為18 m的跳高運動員，背越式跳過2 m高的橫桿而平落在高50 cm的墊子上，整個過程中重力對人做的功大約為（ ）A1 000 J B750 J C650 J D200 J2如圖所示，起重機的鋼繩上懸掛著重物。下列說法正確的是（ ）A當(dāng)重物靜止時，重力不做功，鋼繩的拉力做正功B當(dāng)重物沿水平方向勻速移動時，重力和鋼繩拉力都不做功C當(dāng)重物沿豎直方向向上移動時，重力和鋼繩拉力都做正功D當(dāng)重物沿豎直方向向下移動時，重力和鋼繩拉力都做負(fù)功3如圖所示，有一內(nèi)壁光滑的閉合橢圓形管道，置于豎直平面內(nèi)，MN是通過橢圓中心O

2、點的水平線。已知一小球從M點出發(fā)，初速率為v0，沿管道MPN運動，到N點的速率為v1，所需時間為t1；若該小球仍由M點以出速率v0出發(fā)，而沿管道MQN運動，到N點的速率為v2，所需時間為t2。則（ ）Av1v2，t1t2 Bv1v2，t1t2 Cv1=v2， t1t2 Dv1=v2， t1t24一個質(zhì)量為2的物體，以4的速度在光滑水平面上向右滑行，從某個時刻起，在物體上作用一個向左的水平力，經(jīng)過一段時間，物體的速度方向變?yōu)橄蜃螅笮∪匀皇?，在這段時間內(nèi)水平力對物體做的功為（）A0 B C. D. 5某同學(xué)在平直公路上勻速騎行自行車，所受阻力約為車和人總重的0.03倍，則該同學(xué)騎行過程中做功功

3、率最接近于（ ）A10-3 kW B10-1 kW C1 kW D10 kW6如圖所示，物塊第一次沿軌道1從A點由靜止下滑至底端B點，第二次沿軌道2從A點由靜止下滑經(jīng)C點至底端B點，ACCB，。物塊與兩軌道的動摩擦因數(shù)相同，不考慮物塊在C點處撞擊的因素，則在物塊兩次整個下滑過程中（ ）A物塊沿1軌道滑至B點時的速率大 B物塊沿2軌道滑至B點時的速率大C物塊兩次滑至B點時速度大小相同 D物塊沿2軌道滑至B點產(chǎn)生的熱量多7火車站以及商場都裝有智能化電動扶梯，如圖所示，當(dāng)乘客站上扶梯時，它先緩慢加速，然后再勻速上升，則( )A乘客始終處于超重狀態(tài)B在勻速階段，電梯對乘客的作用力不做功C在加速階段，電

4、梯對乘客有水平向右的摩擦力D在運送乘客的全過程中，電梯多做的功等于乘客增加的重力勢能8如圖所示，相同質(zhì)量的兩物塊從底邊長相同、傾角不同的固定斜面最高處同時由靜止釋放且下滑到底端，下面說法正確的是 ( )A若斜面光滑，兩物塊一定同時運動到斜面底端B若斜面光滑，傾角小的斜面上的物塊一定先運動到斜面底端C若兩物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)相同，傾角大的斜面上的物塊損失的機械能大D若兩物塊到達(dá)底面時的動能相同，傾角大的斜面與物塊間的動摩擦因數(shù)大9如圖所示，在豎直放置的光滑半圓弧絕緣細(xì)管的圓心O處固定一點電荷，將質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球從圓弧管的水平直徑端點A由靜止釋放，小球沿細(xì)管滑到最低點B時，對管壁

5、恰好無壓力，則固定于圓心處的點電荷在AB弧中點處的電場強度大小為（）A B C D10如圖所示，A、B兩物體用一根跨過定滑輪的細(xì)繩相連，置于固定斜面體的兩個斜面上的相同高度處，且都處于靜止?fàn)顟B(tài)，兩斜面的傾角分別為和，>,若不計摩擦，剪斷細(xì)繩后，下列關(guān)于兩物體說法中正確的是( )A兩物體著地時所受重力的瞬時功率相同 B兩物體著地時的動能相同C兩物體著地時的速率相同 D兩物體著地時的機械能相同11如圖所示為皮帶傳送裝置示意圖的一部分，傳送帶與水平地面的傾角為，A、B兩端相距L，將質(zhì)量為m的物體輕放到傳送帶的A端，物體沿AB方向從A端一直加速運動到B端，物體與傳送帶間的滑動摩擦力大小為f，傳送

6、帶順時針運轉(zhuǎn)，皮帶傳送速度v保持不變，物體從A到達(dá)B所用的時間為t，物體和傳送帶組成的系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量為Q，電動機因運送物體多做的功為W，下列關(guān)系式中正確的（ ）A BC D12如圖所示，一端連接輕彈簧的質(zhì)量為m的物體B靜止在光滑水平面上，質(zhì)量也為m的物體A以速度v0正對B向右滑行，在A、B和彈簧發(fā)生相互作用的過程中，以下判斷不正確的是（ ）A任意時刻A、B和彈簧組成的系統(tǒng)總動量都為mv0B彈簧壓縮到最短時，A、B兩物體的速度相等C彈簧的最大彈性勢能為D彈簧壓縮到最短時，A、B和彈簧組成的系統(tǒng)總動能最小13輕質(zhì)彈簧豎直放在地面上，物塊P的質(zhì)量為m，與彈簧連在一起保持靜止，現(xiàn)用豎直向上的恒力

7、F使P向上加速運動一小段距離L時速度為v，則（ ）A、重力做功是-mgL B、合外力做的功是C、合外力做的功是 D、彈簧彈力做的功是14如圖所示，在水平地面上，一物塊在與水平方向成角的恒力F作用下，水平向右運動了一段位移x在此過程中，恒力F對物體所做的功為（）AFxcos BFxcos CFxsin DFxsin15一個質(zhì)量為的物體只在重力和豎直向上的拉力作用下以的加速度豎直向上加速運動，則在此物體上升高度的過程中，下列說法正確的是（ ）A物體的重力勢能增加了 B物體的動能增加了C拉力對物體做功為 D物體的機械能增加了二、多選題（每小題至少有兩個正確答案）16豎直平面內(nèi)有兩個半徑不同的半圓形光

8、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處同時無初速釋放。則（ ）A通過C、D時，兩球的線速度大小相等B通過C、D時，兩球的角速度大小相等C通過C、D時，兩球的機械能相等D通過C、D時，兩球?qū)壍赖膲毫ο嗟?7如圖甲所示，物體受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直線運動。監(jiān)測到推力F、物體速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖乙、丙所示。取g=10 m/s2，則：（ ） 甲 乙 丙A第1 s內(nèi)推力做功為1 J B第2 s內(nèi)物體克服摩擦力做的功為W=2.0 JC第1.5 s時推力F的功率為2 W D第2 s內(nèi)推力F做功的平均功率P3 W18

9、汽車發(fā)動機的額定功率為80kW，汽車的質(zhì)量為2×103kg，如果汽車從靜止開始以額定功率啟動，汽車加速運動時間為6s，運動過程中阻力恒為4×103N，則（ ）A汽車從靜止啟動后能達(dá)到的最大速度為20 msB汽車加速到10 ms時加速度大小為2ms2C汽車從靜止達(dá)到最大速度的過程中的平均速度等于10 msD汽車從靜止達(dá)到最大速度的過程中的平均速度大于10 ms19如圖所示，質(zhì)量m=1kg的物塊在水平恒力F=20 N的推動下，從粗糙斜面底部A處由靜止開始運動至高h(yuǎn)=6 m的B處，用時t=2s到達(dá)B處時物塊的速度大小為v=10 ms，重力加速度g=10 ms2不計空氣阻力，則(

10、)AA、B之間的水平距離8m B物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0. 25C推力F對物塊做的功為120 J D物塊克服摩擦力做的功為50 J三、實驗題20一同學(xué)要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢能與彈簧形變量的關(guān)系。實驗裝置如下圖甲所示，在離地面高為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子右邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧，其左端固定，右端與質(zhì)量為m的小球剛好接觸。將小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使小球沿水平方向射出桌面，小球在空中飛行落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡。（1）若測得某次壓縮彈簧釋放后小球落點P痕跡到O點的距離為s，則釋放小球前彈簧的彈性勢能表達(dá)式為 ；（2）該同學(xué)改變彈簧的壓縮量進行多次測量得到下表

11、一組數(shù)據(jù)：彈簧壓縮量x/cm1.001.502.002.503.003.50小球飛行水平距離s/m0.210.300.410.490.610.69結(jié)合（1）問與表中數(shù)據(jù)，可分析得到彈簧彈性勢能與彈簧壓縮量x之間的函數(shù)關(guān)系式為 （k為比例系數(shù)）A B C D（3）你認(rèn)為與x的關(guān)系式中的比例系數(shù)k與彈簧的什么因素有關(guān)？21在利用自由落體法“驗證機械能守恒定律”的實驗中：（1）打點計時器所用交流電的頻率為50 Hz，實驗得到的甲、乙兩條紙帶如圖所示，應(yīng)選_紙帶好。（2）若通過測量紙帶上某兩點間的距離來計算某時刻的瞬時速度，進而驗證機械能守恒定律，現(xiàn)測得2、4兩點間的距離為X1,0、3兩點間的距離為X

12、2，打點周期為T，為了驗證0、3兩點間的機械能守恒，則X1、X2和T應(yīng)滿足的關(guān)系是_。（3）在本實驗中，需要特別注意的有（_）A稱出重物的質(zhì)量B手提紙帶，先接通電源再釋放紙帶讓重物落下C可不考慮前面較密集的點，選取某個清晰的點作為起始運動點處理紙帶，驗證mghmv2/2是否成立D必須選取第1、2兩點間距離一定等于2mm的紙帶，才能從第1點起處理紙帶，驗證mghmv2/2是否成立（4）在本節(jié)實驗中，根據(jù)紙帶算出各點的速度v，量出下落距離h，則以v2/2為縱軸，以h為橫軸，畫出的圖象應(yīng)是下圖所示中的哪個（_）。A. B C D四、解答題22根據(jù)牛頓第二定律及運動學(xué)相關(guān)方程分別推導(dǎo)動能定理和動量定理

13、的表達(dá)式。23某興趣小組為了研究過山車原理，做了一個簡易實驗：取一段長度1 m水平粗糙軌道，如圖所示，在點設(shè)計一個豎直平面內(nèi)的光滑圓軌道，半徑的大小可以調(diào)節(jié)現(xiàn)有一電動小車（可視為質(zhì)點）質(zhì)量為0.2kg靜止在點， 通過遙控器打開電源開關(guān)，在恒定牽引力2N作用下開始向運動，小車與水平軌道的動摩擦因數(shù)為0.1，當(dāng)小車剛好到達(dá)時立即關(guān)閉電源，然后進入圓軌道，=10m/s2，求：ABCDRL（1）若圓軌道半徑=0.1m，小車到達(dá)軌道最高點時對軌道的壓力；（2）要使小車不脫離軌道，則圓軌道的半徑應(yīng)滿足什么條件？參考答案1D【解析】要考慮運動員重心的變化高度，起跳時站立，重心離地面09 m，平落在50 cm

14、的墊子上，重心下落了約04 m，重力做功WGmgh200 J2B【解析】物靜止時，沒有位移，則由功的公式：W=FLcos可知，重力及拉力均不做功，故A錯誤；當(dāng)水平勻速移動時，由于力和位移方向相互垂直，所以重力及拉力均不做功，故B正確；當(dāng)重物豎直向上運動時，拉力做正功，而重力與位移方向相反，所以重力做負(fù)功，故C錯誤；當(dāng)重物沿豎直方向向下移動時，重力做正功，鋼繩拉力做負(fù)功，故D錯誤。所以B正確，ACD錯誤。3D【解析】由于小球在運動過程中只有重力做功，機械能守恒，到達(dá)N點時速率相等，且均等于初速率，即有v1=v2=v0小球沿管道MPN運動時，根據(jù)機械能守恒定律可知在運動過程中小球的速率小于初速率v

15、0，而小球沿管道MQN運動，小球的速率大于初速率v0，所以小球沿管道MPN運動的平均速率小于沿管道MQN運動的平均速率，而兩個過程的路程相等，所以有t1t2故D正確故選D.4A【解析】試題分析：對問題受力分析可知，全過程中只有拉力做功，由動能定理可得，由于物體在前后的速度的大小相等，所以物體的動能的變化為零，所以水平力做的功為零，所以A正確故選A考點：功的計算點評：在全過程中，水平的拉力做的總功為零，所以根據(jù)動能定理可以很容易的判斷，但是對于剛學(xué)到這個地方的學(xué)生來說，這是常出錯的地方5B【解析】設(shè)人的質(zhì)量為50kg，體重就是500N，則受到的阻力的大小為15N，假設(shè)騎自行車的速度為10m/s，

16、則勻速行駛時，騎車人的功率P=Fv=fv=1510W=150W，故選B。【名師點睛】一般人的質(zhì)量在50kg左右，即體重為500N，騎自行車的速度一般小于10m/s，由勻速行駛時功率 P=FV=fV，可以求得結(jié)果。本題要用到平時的生活常識，人的一般體重和騎自行車的速度的大小，知道這些，再根據(jù)功率的公式就很容易分析了。6C【解析】試題分析：由于物體從斜面上滑下時，受到重力與摩擦力的作用，從不同軌道滑下時，重力做的功是相等的，摩擦力做的功又只與重力、摩擦系數(shù)、斜面的底邊長有關(guān)，因為Wf=mgcos××斜邊mg×底邊，和斜面與底邊的夾角無關(guān)，故摩擦力做的功也是相等的，也就

17、是說，合外力做的功相等，則兩次滑至B點時的動能的增量相等，故兩次滑至B點時速度大小相同，C正確，A、B錯誤；物體克服摩擦做的功用來產(chǎn)生熱量，故二者產(chǎn)生的熱量也是相等的，D錯誤。考點：動能定理，摩擦力做功。7C【解析】【詳解】A、加速運動階段，顧客的加速度沿電梯斜向上，有豎直向上的分加速度，根據(jù)牛頓第二定律，電梯對他的支持力大于其重力，處于超重狀態(tài)；勻速運動階段，加速度為0，所以既不超重也不失重。故A錯誤；B、在勻速階段，電梯對乘客的作用力與重力等大反向，做正功，故B錯誤；C、勻加速運動階段，電梯對顧客的支持力豎直向上，靜摩擦力水平向右，兩者合力斜向右上方，故C正確；D、在運送乘客的全過程中，乘

18、客的動能和勢能都增加，電梯多做的功等于乘客增加的重力勢能和動能，故D錯誤。故選：C8D【解析】【詳解】設(shè)斜面傾角為，底邊長為s，則有：mgsin=ma；scos=12at2，解得t=4sgsin2，則不同，則時間t不同，當(dāng)=450時，物塊滑到底端的時間最小，故選項AB錯誤；物體損失的機械能等于摩擦力所做的功，摩擦力做功W=mgcos×scos=mgs； 損失的機械能與夾角無關(guān)； 所以兩物體損失的機械能相同，故C錯誤；若物塊到達(dá)地面的動能相等，則由于傾角大的斜面重力做功多，故摩擦力做功也要多才能使兩種情況下的合外力做功相等，故物塊與傾角大的斜面間的動摩擦因數(shù)要大，故D正確；故選D?！军c

19、睛】本題考查學(xué)生對動能定理及功能關(guān)系的理解與應(yīng)用； 對于兩種情況進行比較的問題，一定要注意要找出相同條件后，再進行分析.9B【解析】由于點電荷在圓心處，所以從A到B的弧面為等勢面，弧面上所有點的電場強度大小相等，電場力不做功，故根據(jù)動能定理可得到最低點B點時，只有重力做功，即，在最低點，解得，B正確【點睛】小球沿細(xì)管滑到最低點B時，對管壁恰好無壓力并不是電場力等于重力，而是電場力與重力提供向心力去做圓周運動10AC【解析】試題分析：兩物體靜止時時，根據(jù)平衡條件可知，到達(dá)地面時，根據(jù)機械能守恒可知兩物體速率相等，因此重力的瞬時功率，A正確，C正確；開始時A物體的機械能為，B物體的機械能為，由于，

20、因此，D錯誤，下滑過程中，兩個物體各自機械能守恒，到達(dá)底端時勢能全部轉(zhuǎn)化為動能，因此兩物體落地時動能也不相同，B錯誤?？键c：功與功率，機械能守恒11BD【解析】試題分析：物塊產(chǎn)生的加速度為：，在時間t內(nèi)傳送帶前進位移為，發(fā)生的相對位移為：，故產(chǎn)生的熱量為：，故A錯誤B正確；電動機做的功一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化為物塊的機械能，故有：，故C錯誤；傳送帶多做的功是傳送帶克服摩擦力做的功，等于摩擦力和傳送帶位移的乘積，即，故D正確考點：考查了牛頓第二定律，功能關(guān)系，能量守恒【名師點睛】產(chǎn)生的內(nèi)能等于摩擦力與發(fā)生相對位移的乘積，電動機做的功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和物塊增加的機械能，由能量守恒即可求得12C

21、【解析】試題分析：在AB碰撞并壓縮彈簧，在壓縮彈簧的過程中，系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動量守恒，系統(tǒng)發(fā)生彈性碰撞，機械能守恒，AB的動能及彈簧的彈性勢能之和不變，當(dāng)彈簧被壓縮到最短時，A、B兩個物體的速度相同AB碰撞并壓縮彈簧，在壓縮彈簧的過程中，系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動量守恒，在任意時刻，A、B兩個物體組成的系統(tǒng)的總動量都為，故A正確；當(dāng)AB兩個物體速度相等時，兩物體相距最近，即彈簧被壓縮到最短，彈簧的彈性勢能最大，系統(tǒng)的動能最小，根據(jù)動量守恒定律可得，根據(jù)能量守恒定律可得，解得，BD正確C錯誤13AD【解析】試題分析：P向上加速運動一小段距離L，重力做功為，根據(jù)動能定理合力做功為，因為，所

22、以，故AD正確；考點：考查了功的計算，動能定理的應(yīng)用【名師點睛】本題關(guān)鍵是明確物體的受力情況，然后結(jié)合動能定理列式求解各個力的功，彈力的變力，一定要根據(jù)動能定理求解功14A【解析】F為恒力，x為位移，為力與位移的夾角；故拉力F做的功為：W=Fxcos；故選：A。15BD【解析】試題分析：重力做負(fù)功重力勢能增加，物體上升h過程中，重力所做的負(fù)功為，重力勢能增加了，所以A項錯誤；物體所受的合外力為，合外力做功等于動能的變化量，合外力做功為，物體的動能增加了，所以B項正確；根據(jù)牛頓第二定律可以求出拉力，拉力做功為，所以C項錯誤；除重力彈力之外的力做功影響機械能的變化，拉力做功為，所以機械能增加了，D

23、項正確?？键c：本題考查了功能關(guān)系16CD【解析】對任意一球研究設(shè)半圓軌道的半徑為r，根據(jù)機械能守恒定律得： ，得： ，由于r不同，則v不等，故A錯誤；由v=r得： ，可知兩球的角速度大小不等，故B錯誤；兩球的初始位置機械能相等，下滑過程機械能都守恒，所以通過C、D時兩球的機械能相等則小球通過C點時的速度較小，故C正確；通過圓軌道最低點時小球的向心加速度為，與半徑無關(guān)，根據(jù)牛頓第二定律得：N-mg=man，得軌道對小球的支持力大小為N=3mg，則球?qū)壍赖膲毫镹=3mg，與質(zhì)量無關(guān)，則通過C、D時，兩球?qū)壍赖膲毫ο嗟?，故D正確。所以CD正確，AB錯誤。17BD【解析】A、第1 s內(nèi)物體保持靜

24、止?fàn)顟B(tài)，在推力方向沒有位移產(chǎn)生，故做功為0，故A錯誤；B、由圖像可知，第3 s內(nèi)物體做勻速運動，F(xiàn)2 N，故F=Ff=2N，由v-t圖像知，第2 s內(nèi)物體的位移x=12×1×2=1m，第2 s內(nèi)物體克服摩擦力做的功W=Ffx=2.0J，故B正確；C、第1.5 s時物體的速度為1 m/s，故推力的功率為3 W，故C錯誤；D、第2 s內(nèi)推力F3 N，推力F做功WF=Fx=3.0J，故第2 s內(nèi)推力F做功的平均功率P=WFt=3W，故D正確；故選BD。【點睛】根據(jù)V-t圖和F-t圖可知：第1s內(nèi)推力沒有克服物體的最大靜摩擦力，一直靜止沒有運動；第2s內(nèi)物體做加速運動；第3s內(nèi)做勻

25、速運動可知此時F=Ff=2N，根據(jù)功、平均功率和瞬時功率的公式可求得各選項的結(jié)果。18ABD【解析】A、當(dāng)汽車的牽引力與阻力相等時，汽車的速度最大,根據(jù)P=fvm得，汽車的最大速度vm=P/f=80000/4000m/s=20m/s，故A正確；B、根據(jù)和牛頓第二定律Ff=ma得： ，B正確；CD、根據(jù)牛頓第二定律可知汽車從靜止啟動的過程是一個加速度逐漸減小的過程，所以平均速度大于10 ms，C錯誤、D正確。故選：ABD。【名師點睛】汽車達(dá)到最大速度時，牽引力與阻力相等，則由功率公式可求得汽車能達(dá)到的最大速度；由功率公式求出10 ms時的牽引力，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度；根據(jù)加速度的變化規(guī)律可

26、知平均速度的大小大于10 ms。19ABD【解析】根據(jù)x=v2t ，解得x=10m,則AB之間的水平距離d=102-62=8m，選項A正確； 斜面傾角為=370，則由動能定理：Fd-mgh-（mgcos+Fsin)x=12mv2 ，代入數(shù)據(jù)解得=0.25 ，選項B正確；推力F的功：WWF=Fxcos=20×8=160J ，選項C錯誤；客服摩擦力做功：Wf=(mgcos+Fsin)x=0.25(10×0.8+20×0.6)×10J=50J ，選項D正確；故選ABD.點睛：求功時，要注意區(qū)分是恒力還是變力，若恒力做功，可直接考慮功的公式，合外力做功往往根據(jù)動能定理求要知道合外力做功等于動能的變化量，而且合外力做功等于各力做功的代數(shù)和。20(1) (2)B(3)自然長度，金屬絲粗細(xì) ，彈簧的橫截面積，匝數(shù)，勁度系數(shù)【解析】試題分析：（1）由平拋運動規(guī)律有，得。由機械能守恒定律得 （2）Ep與彈簧的壓縮量x之間的關(guān)系為：Ep與x2成正