2017-2018學(xué)年高中創(chuàng)新設(shè)計(jì)物理粵教版必修2章末檢測(cè)卷：第四章　機(jī)械能和能源

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精章末檢測(cè)卷(四)（時(shí)間：90分鐘滿分：100分）一、單項(xiàng)選擇題（本題共6小題,每小題4分，共24分)1．如圖1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()圖1A．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．沿斜面向上,對(duì)人做正功答案C解析人向右上方加速,則摩擦力水平向右，對(duì)人做正功．2．某運(yùn)動(dòng)員臂長(zhǎng)為L(zhǎng)，將質(zhì)量為m的鉛球推出,鉛球出手時(shí)的速度大小為v0，方向與水平方向成30°角，則該運(yùn)動(dòng)員對(duì)鉛球所做的功是()A.eq\f(mgL＋v\o\al（2，0）,2）B．mgL＋eq\f（1，2)mveq\o\al（2,0)C.eq\f（1，2）mveq\o\al(2，0)D．mgL＋mveq\o\al(2，0)答案A解析設(shè)運(yùn)動(dòng)員對(duì)鉛球做功為W,由動(dòng)能定理得W－mgLsin30°＝eq\f（1，2)mveq\o\al(2，0)，所以W＝eq\f（1，2）mgL＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2，0）。3．汽車的額定功率為90kW，受到的阻力恒為F，汽車行駛的最大速度為v。則(）A．如果阻力恒為2F,汽車的最大速度為eq\f(v，2）B．如果汽車牽引力為原來(lái)的二倍，汽車的最大速度為2vC．如果汽車的牽引力變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f（1,2），汽車的額定功率就變?yōu)?5kWD．如果汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率就是90kW答案A解析汽車速度達(dá)到最大時(shí)，做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)汽車的牽引力等于阻力，根據(jù)P＝Fv,當(dāng)阻力加倍時(shí)，最大速度減半，選項(xiàng)A正確；牽引力加倍，只要阻力不變，最大速度也不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；汽車的額定功率是不變的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤;汽車可以以某一恒定功率做勻速運(yùn)動(dòng)，不一定以額定功率，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．4．汽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后恰能沿斜坡勻速下滑,在這個(gè)過(guò)程中(）A．汽車的機(jī)械能守恒B．汽車的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化C．機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,總能量守恒D．機(jī)械能和內(nèi)能之間沒(méi)有轉(zhuǎn)化答案C解析汽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，勻速下滑,重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡,摩擦力做功，汽車摩擦生熱,溫度升高，有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,機(jī)械能減少，但總能量守恒．因此,選項(xiàng)C正確，其他選項(xiàng)均錯(cuò)．5．如圖2所示，質(zhì)量為m的物體（可視為質(zhì)點(diǎn))以某一初速度由底端沖上傾角為30°的固定斜面，上升的最大高度為h，其加速度大小為g,在這個(gè)過(guò)程中有關(guān)該物體的說(shuō)法中正確的是(）圖2A．重力勢(shì)能增加了mghB．動(dòng)能損失了mghC．動(dòng)能損失了eq\f（1,2）mghD．機(jī)械能損失了eq\f(1,2）mgh答案A解析物體重力勢(shì)能的增加量等于克服重力做的功，選項(xiàng)A正確；物體的合力做的功等于動(dòng)能的減少量ΔEk＝mas＝ma·eq\f（h,sin30°)＝2mgh，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;物體機(jī)械能的損失量等于克服摩擦力做的功，因mgsin30°＋f＝ma，所以f＝eq\f（1，2）mg,故物體克服摩擦力做的功為fs＝eq\f(1，2)mg·2h＝mgh,選項(xiàng)D錯(cuò)誤．圖36。質(zhì)量為m的小球被系在輕繩的一端，在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，如圖3所示,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球受到空氣阻力的作用．設(shè)某一時(shí)刻小球通過(guò)軌道的最低點(diǎn),此時(shí)繩子所受拉力為7mg，此后小球繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周恰能通過(guò)最高點(diǎn),則在此過(guò)程中小球克服空氣阻力所做的功為（）A.eq\f(mgR,8）B。eq\f(mgR，4）C。eq\f(mgR,2）D．mgR答案C解析在最低點(diǎn)有7mg－mg＝eq\f(mv\o\al(2，1)，R）,在最高點(diǎn)有mg＝eq\f（mv\o\al（2，2）,R)由最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理得－2mgR－Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al（2，2)－eq\f(1，2）mveq\o\al(2，1）由以上三個(gè)方程解得Wf＝eq\f（1，2)mgR，故C正確．二、雙項(xiàng)選擇題（本題共4小題，每小題5分，共20分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有兩個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分）7．某人坐在滑沙板上從沙坡斜面的頂端由靜止沿直線下滑到斜面底端時(shí)速度為2v0,設(shè)人下滑時(shí)所受阻力恒定不變,沙坡長(zhǎng)度為L(zhǎng)，斜面傾角為α，人的質(zhì)量為m,滑沙板質(zhì)量不計(jì)，重力加速度為g。則（)A．若人在斜面頂端被其他人推了一把，沿斜面以v0的初速度下滑，則人到達(dá)斜面底端時(shí)的速度大小為3v0B．若人在斜面頂端被其他人推了一把,沿斜面以v0的初速度下滑，則人到達(dá)斜面底端時(shí)的速度大小為eq\r(5)v0C．人沿沙坡下滑時(shí)所受阻力f＝mgsinα－2eq\f（mv\o\al（2，0），L)D．人在下滑過(guò)程中重力功率的最大值為2mgv0答案BC8．如圖4所示,勁度系數(shù)為k的輕彈簧的一端固定在墻上，另一端與置于水平面上的質(zhì)量為m的物體接觸(未連接)，彈簧水平且無(wú)形變．用水平力F緩慢推動(dòng)物體，在彈性限度內(nèi)彈簧長(zhǎng)度被壓縮了x0，此時(shí)物體靜止．撤去F后，物體開始向左運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的最大距離為4x0.物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g.則(）圖4A．撤去F后，物體先做勻加速運(yùn)動(dòng)，再做勻減速運(yùn)動(dòng)B．撤去F后，物體剛運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為eq\f（kx0，m）－μgC．物體做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為2eq\r（\f（x0,μg))D．物體開始向左運(yùn)動(dòng)到速度最大的過(guò)程中克服摩擦力做的功為μmgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x0－\f(μmg,k))）答案BD解析撤去F后,在物體離開彈簧的過(guò)程中,彈簧彈力是變力，物體先做變加速運(yùn)動(dòng)再做變減速運(yùn)動(dòng)，離開彈簧之后做勻減速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò);剛開始時(shí),由kx0－μmg＝ma可知B正確；離開彈簧之后做勻減速運(yùn)動(dòng)，減速時(shí)間滿足3x0＝eq\f（1,2）a1t2，a1＝μg則t＝eq\r(\f（6x0,μg））,C錯(cuò)；速度最大時(shí)合力為零,此時(shí)彈簧彈力F＝μmg＝kx，x＝eq\f(μmg，k），所以物體開始向左運(yùn)動(dòng)到速度最大的過(guò)程中克服摩擦力做的功為Wf＝μmg（x0－x）＝μmgeq\b\lc\（\rc\)（\a\vs4\al\co1（x0－\f(μmg，k））)，D正確．9．如圖所示，A、B、C、D四圖中的小球以及小球所在的左側(cè)斜面完全相同，現(xiàn)從同一高度h處由靜止釋放小球，使之進(jìn)入右側(cè)不同的軌道：除去底部一小圓弧，A圖中的軌道是一段斜面,高度大于h;B圖中的軌道與A圖中軌道相比只是短了一些，且斜面高度小于h；C圖中的軌道是一個(gè)內(nèi)徑略大于小球直徑的管道，其上部為豎直管，下部為圓弧形，與斜面相連，管的高度大于h;D圖中的軌道是個(gè)半圓形軌道,其直徑等于h.如果不計(jì)任何摩擦阻力和拐彎處的能量損失，小球進(jìn)入右側(cè)軌道后能到達(dá)h高度的是(）答案AC解析小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，A、C圖中小球不能脫離軌道，在最高點(diǎn)速度為零，因而可以達(dá)到h高度．但B、D圖中小球都會(huì)脫離軌道而做斜拋運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)具有水平速度，所以在最高點(diǎn)的重力勢(shì)能要小于mgh（以最低點(diǎn)為零勢(shì)能面)，即最高點(diǎn)的高度要小于h,選項(xiàng)A、C正確．圖510.如圖5所示，卷?yè)P(yáng)機(jī)的繩索通過(guò)定滑輪用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移動(dòng)．在移動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（)A．F對(duì)木箱做的功等于木箱增加的動(dòng)能與木箱克服摩擦力所做的功之和B．F對(duì)木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和C．木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力勢(shì)能D．F對(duì)木箱做的功等于木箱增加的機(jī)械能與木箱克服摩擦力做的功之和答案CD解析木箱加速上移的過(guò)程中，拉力F做正功，重力和摩擦力做負(fù)功，支持力不做功,由動(dòng)能定理得：WF－WG－Wf＝eq\f（1,2)mv2－0。即WF＝WG＋Wf＋eq\f（1,2）mv2。A、B錯(cuò)誤，D正確,又因木箱克服重力做的功WG等于木箱重力勢(shì)能的增加量，故C正確．三、實(shí)驗(yàn)題（本題共2小題,共14分）圖611.(6分）圖6為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平．回答下列問(wèn)題：（1）為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有________．(填入正確選項(xiàng)前的字母)A．米尺B．秒表C．6V的直流電源D．6V的交流電源（2）實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有____________．(寫出兩個(gè)原因)答案(1)AD（2)①紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦②用米尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)的間距時(shí)讀數(shù)有誤差③計(jì)算勢(shì)能變化時(shí),選取初、末兩點(diǎn)距離過(guò)近④交流電頻率不穩(wěn)定解析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需接交流電源；需要用米尺測(cè)量紙帶上打出的點(diǎn)之間的距離．12．(8分）如圖7所示是某同學(xué)探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)裝置．已知重力加速度為g，該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：圖7a．將長(zhǎng)木板傾斜放置，小車放在長(zhǎng)木板上，長(zhǎng)木板旁放置兩個(gè)光電門A和B,砂桶通過(guò)滑輪與小車相連．b．調(diào)整長(zhǎng)木板傾角,使得小車恰好能在細(xì)繩的拉力作用下勻速下滑,測(cè)得砂和砂桶的總質(zhì)量為m。c．某時(shí)刻剪斷細(xì)繩,小車由靜止開始加速運(yùn)動(dòng)．d．測(cè)得擋光片通過(guò)光電門A的時(shí)間為Δt1，通過(guò)光電門B的時(shí)間為Δt2，擋光片寬度為d，小車質(zhì)量為M，兩個(gè)光電門A和B之間的距離為L(zhǎng)。e．依據(jù)以上數(shù)據(jù)探究動(dòng)能定理．（1)根據(jù)以上步驟，你認(rèn)為以下關(guān)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程的表述正確的是________．A．實(shí)驗(yàn)時(shí),先接通光電門，后剪斷細(xì)繩B．實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車加速運(yùn)動(dòng)的合外力為F＝MgC．實(shí)驗(yàn)過(guò)程不需要測(cè)出斜面的傾角D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)滿足砂和砂桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量M（2）小車經(jīng)過(guò)光電門A、B的瞬時(shí)速度為vA＝________、vB＝________。如果關(guān)系式________________________在誤差允許范圍內(nèi)成立,就驗(yàn)證了動(dòng)能定理．答案(1)AC（2)eq\f(d,Δt1）eq\f（d，Δt2)mgL＝eq\f(1，2)M（eq\f(d,Δt2）)2－eq\f（1，2）M（eq\f(d，Δt1））2四、計(jì)算題(本題共4小題,共42分，解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）13．（8分）用200N豎直向上的拉力將地面上一個(gè)質(zhì)量為10kg的物體提起5m高，空氣阻力不計(jì)，g取10m/s2,求:（1）拉力對(duì)物體所做的功；（2)物體被提高后具有的動(dòng)能．答案（1)1000J(2）500J解析(1）W＝Fs＝200×5J＝1000J（2)由動(dòng)能定理得Ek＝W－mgs＝1000J－10×10×5J＝500J14．（10分)在地面處，以30m/s的初速度豎直向上拋出一個(gè)球，不計(jì)空氣阻力，取地面為零勢(shì)能面．問(wèn):（g取10m/s2）（1）球距地面多高處，它的重力勢(shì)能是動(dòng)能的2倍？(2)若小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能是重力勢(shì)能的2倍時(shí)，它的速度大小為多少？答案（1)30m（2）24.5m/s解析(1）設(shè)距地面為h時(shí),Ep＝2Ek由機(jī)械能守恒定律知Ep＋Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al（2,0)在h高處物體的重力勢(shì)能Ep＝mgh由以上三個(gè)方程解得h＝30m（2）設(shè)當(dāng)速度為v時(shí)，Ek＝2Ep，Ek＝eq\f(1,2)mv2由機(jī)械能守恒定律知Ek＋Ep＝eq\f(1,2）mveq\o\al（2，0）以上三個(gè)方程式代數(shù)解得v≈24.5m/s。15．(11分)如圖8所示，豎直平面內(nèi)半徑為R的光滑半圓形軌道，與水平軌道AB相連接，AB的長(zhǎng)度為s.一質(zhì)量為m的小球，在水平恒力F作用下由靜止開始從A向B運(yùn)動(dòng),小球與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，到B點(diǎn)時(shí)撤去力F,小球沿圓軌道運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)C時(shí)對(duì)軌道的壓力為2mg,重力加速度為g。求:圖8（1）小球在C點(diǎn)的加速度大小；（2）恒力F的大小．答案(1)3g(2)μmg＋eq\f(7mgR,2s)解析(1）由牛頓第三定律知在C點(diǎn),軌道對(duì)小球的彈力為N＝2mg小球在C點(diǎn)時(shí)，受到重力和軌道對(duì)球向下的彈力，由牛頓第二定律得N＋mg＝ma，解得a＝3g.（2）設(shè)小球在B、C兩點(diǎn)的速度分別為v1、v2，在C點(diǎn)由a＝eq\f（v\o\al(2,2）,R)。得v2＝eq\r(3gR）。從B到C過(guò)程中,由機(jī)械能守恒定律得eq\f（1,2)mveq\o\al(2,1)＝eq\f（1,2）mveq\o\al(2，2)＋mg·2R。解得v1＝eq\r（7gR）.從A到B過(guò)程中，由動(dòng)能定理得Fs－μmgs＝eq\f（1,2)mveq\o\al（2,1)－0.解得F＝μmg＋eq\f(7mgR,2s）。16．（13分）如圖9所示，質(zhì)量為M＝0.2kg的木塊放在水平臺(tái)面上，水平臺(tái)面比水平地面高出h＝0.2m,木塊距水平臺(tái)面的右端L＝1.7m．質(zhì)量為m＝0.1M的子彈以v0＝180m/s的速度水平射向木塊，當(dāng)子彈以v＝90m/s的速度水平射出時(shí)，木塊的速度為v1＝9m/s(此過(guò)程作用時(shí)間極短，可認(rèn)為木塊的位移為零）．若木塊落到水平地面時(shí)的落地點(diǎn)到水平臺(tái)面右端的水平距離為l＝1.6m,求：(g取10m/s2)圖9（1)木塊對(duì)子彈所做的功W1和子彈對(duì)木塊所做的功W2；（2）木塊與水平臺(tái)面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。答案（1)－243J8.1J(2)0。5解析(1)由動(dòng)能定理得，木塊對(duì)子彈所做的功為W1＝eq\f(1，2）mv2－eq\f（1，2)mveq\o\al(2,0)＝