高中同步測試卷·人教物理必修2：高中同步測試卷（十一）word版含解析

高中同步測試卷(十一)專題四動力學(xué)與能量觀點的綜合應(yīng)用(時間：90分鐘，滿分：100分)一、單項選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分．在每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確．)1．如圖所示，在高1.5m的光滑平臺上有一個質(zhì)量為2kg的小球被一細(xì)線拴在墻上，小球與墻之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧．當(dāng)燒斷細(xì)線時，小球被彈出，小球落地時的速度方向與水平方向成60°角，則彈簧被壓縮時具有的彈性勢能為(g取10m/s2)()A．10J B．15JC．20J D．25J2．運動員從高山懸崖上跳傘，傘打開前可看做是自由落體運動，開傘后減速下降，最后勻速下落．v、F、Ep和E分別表示速度、合外力、重力勢能和機(jī)械能．在整個過程中，下列圖象可能符合事實的是(其中t、h分別表示下落的時間和高度)()3.如圖所示，一塊長木板Q放在光滑的水平面上，在Q上放一物體P，系統(tǒng)靜止．現(xiàn)以恒定的外力向右拉Q，由于P、Q間摩擦力的作用，P將在Q上滑動，P、Q分別向右移動一段距離，在此過程中()A．外力F做的功等于P和Q動能的增量B．摩擦力對P所做的功可能大于P的動能的增加量C．P、Q間的摩擦力對Q所做的功等于對P所做的功的負(fù)值D．外力F對Q做的功一定大于P和Q的總動能的增量4.如圖所示，在傾角θ＝60°的光滑斜面上固定一個質(zhì)量為m＝3kg的小物體P，P到地面的豎直高度為H＝1.5m．給P一個水平向左的恒定拉力F＝40N，之后某時刻解除對P的固定，不計空氣阻力，g取10m/s2，則物體P到地面時的動能為()A．(45＋20eq\r(3))J B．(45＋60eq\r(3))JC．90J D．125J5.半徑為R的圓桶固定在小車上，有一光滑小球靜止在圓桶的最低點，如圖所示．小車以速度v向右勻速運動，當(dāng)小車遇到障礙物突然停止時，小球沿桶壁上升的高度不可能的是()A．等于eq\f(v2,2g) B．大于eq\f(v2,2g)C．小于eq\f(v2,2g) D．等于2R6．一質(zhì)量為0.6kg的物體以20m/s的初速度豎直上拋，當(dāng)物體上升到某一位置時，其動能減少了18J，機(jī)械能減少了3J．整個運動過程中物體所受阻力大小不變，重力加速度g＝10m/s2，則下列說法正確的是(已知物體的初動能Ek0＝eq\f(1,2)mv2＝120J)()A．物體向上運動時加速度大小為12m/s2B．物體向下運動時加速度大小為9m/s2C．物體返回拋出點時的動能為40J D．物體返回拋出點時的動能為114J7.如圖，一半徑為R、粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平．一質(zhì)量為m的質(zhì)點自P點上方高度R處由靜止開始下落，恰好從P點進(jìn)入軌道．質(zhì)點滑到軌道最低點N時，對軌道的壓力為4mg，g為重力加速度的大?。肳表示質(zhì)點從P點運動到N點的過程中克服摩擦力所做的功．則()A．W＝eq\f(1,2)mgR，質(zhì)點恰好可以到達(dá)Q點B．W>eq\f(1,2)mgR，質(zhì)點不能到達(dá)Q點C．W＝eq\f(1,2)mgR，質(zhì)點到達(dá)Q點后，繼續(xù)上升一段距離D．W<eq\f(1,2)mgR，質(zhì)點到達(dá)Q點后，繼續(xù)上升一段距離二、多項選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分．在每小題給出的四個選項中，有多個選項符合題意．)8.如圖所示，汽車在拱形橋頂點A勻速率運動到橋的B點．下列說法正確的是()A．合外力對汽車做的功為零 B．阻力做的功與牽引力做的功相等C．重力的瞬時功率隨時間變化 D．汽車對坡頂A的壓力等于其重力9．一物體做自由落體運動，以水平地面為零勢能面，運動過程中重力的瞬時功率P、重力勢能Ep、動能Ek隨運動時間t或下落的高度h的變化圖象可能正確的是()10．如圖所示，質(zhì)量為0.1kg的小物塊在粗糙水平桌面上滑行4m后以3.0m/s的速度飛離桌面，最終落在水平地面上，已知物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為0.5，桌面高0.45m，若不計空氣阻力，取g＝10m/s2，則()A．小物塊的初速度是5m/sB．小物塊的水平射程為0.9mC．小物塊在桌面上克服摩擦力做8J的功D．小物塊落地時的動能為0.9J11．一個人穩(wěn)站在商店自動扶梯的水平踏板上，隨扶梯向上加速運動，如圖所示，則()A．人對踏板的壓力大小等于人受到的重力大小B．人受到重力、摩擦力和踏板的支持力作用C．人受到的力的合力對人所做的功等于動能的增加量D．踏板對人做的功等于人的機(jī)械能的增加量12．如圖所示，兩個eq\f(3,4)豎直圓弧軌道固定在同一水平地面上，半徑R相同，左側(cè)軌道由金屬凹槽制成，右側(cè)軌道由金屬圓管制成，均可視為光滑．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為hA和hB，下列說法正確的是()A．適當(dāng)調(diào)整hA，可使A球從軌道最高點飛出后，恰好落在軌道右端口處B．適當(dāng)調(diào)整hB，可使B球從軌道最高點飛出后，恰好落在軌道右端口處C．若使小球A沿軌道運動并且從最高點飛出，釋放的最小高度為eq\f(5R,2)D．若使小球B沿軌道運動并且從最高點飛出，釋放的最小高度為eq\f(5R,2)題號123456789101112答案三、實驗題(按題目要求作答．)13．(10分)某同學(xué)為探究“合力做功與物體動能改變的關(guān)系”，設(shè)計了如下實驗，他的操作步驟是：①按圖甲擺好實驗裝置，其中小車質(zhì)量M＝0.20kg，鉤碼總質(zhì)量m＝0.05kg.②釋放小車，然后接通打點計時器的電源(電源頻率為f＝50Hz)，打出一條紙帶．甲(1)他在多次重復(fù)實驗得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，如圖乙所示．把打下的第一點記作0，然后依次取若干個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有4個點未畫出，用厘米刻度尺測得各計數(shù)點到0點距離分別為d1＝0.041m，d2＝0.055m，d3＝0.167m，d4＝0.256m，d5＝0.360m，d6＝0.480m，他把鉤碼重力(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.8m/s2)作為小車所受合力，算出打下0點到打下第5點合力做功W＝_____J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)，用正確的公式Ek＝_____(用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式)把打下第5點時小車動能作為小車動能的改變量，算得Ek＝0.125J.乙(2)此次實驗探究的結(jié)果，他沒能得到“合力對物體做的功等于物體動能的增量”，且誤差很大，通過反思，他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的原因如下，其中正確的是________．(填選項前的字母)A．鉤碼質(zhì)量太大，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多B．沒有平衡摩擦力，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多C．釋放小車和接通電源的次序有誤，使得動能增量的測量值比真實值偏小D．沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因四、計算題(本題共3小題，共32分．解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．)14.(10分)如圖所示，質(zhì)量M＝2kg的滑塊套在光滑的水平軌道上，質(zhì)量m＝1kg的小球通過長L＝0.5m的輕質(zhì)細(xì)桿與滑塊上的光滑軸O連接，小球和輕桿可在豎直平面內(nèi)繞O軸自由轉(zhuǎn)動，開始輕桿處于水平狀態(tài)．現(xiàn)給小球一個豎直向上的初速度v0＝4m/s，g取10m/s2.若鎖定滑塊，試求小球通過最高點P時對輕桿的作用力的大小和方向．15.(10分)如圖所示，滑雪坡道由斜面AB和圓弧面BO組成，BO與斜面相切于B、與水平面相切于O，以O(shè)為原點在豎直面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系xOy.現(xiàn)有一質(zhì)量m＝60kg的運動員從斜面頂點A無初速滑下，運動員從O點飛出后落到斜坡CD上的E點．已知A點的縱坐標(biāo)為yA＝6m，E點的橫、縱坐標(biāo)分別為xE＝10m，yE＝－5m，不計空氣阻力，g＝10m/s2.求：(1)運動員在滑雪坡道ABO段損失的機(jī)械能；(2)落到E點前瞬間，運動員的重力功率大?。?6.(12分)如圖所示，用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)管彎成的“S”形軌道固定于豎直平面內(nèi)，彎曲部分是由兩個半徑均為R＝0.2m的半圓平滑對接而成(圓的半徑遠(yuǎn)大于細(xì)管內(nèi)徑)．軌道底端A與水平地面相切，頂端與一個長為l＝0.9m的水平軌道相切于B點．一傾角為θ＝37°的傾斜軌道固定于右側(cè)地面上，其頂點D與水平軌道的高度差為h＝0.45m，并與其他兩個軌道處于同一豎直平面內(nèi)．一質(zhì)量為m＝0.1kg的小物體(可視為質(zhì)點)在A點被彈射入“S”形軌道內(nèi)，沿軌道ABC運動，并恰好從D點以平行于斜面的速度進(jìn)入傾斜軌道．小物體與BC段間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5.(不計空氣阻力，g取10m/s2.sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)小物體從B點運動到D點所用的時間；(2)小物體運動到B點時對“S”形軌道的作用力大小和方向；(3)小物體在A點的動能．參考答案與解析1．[導(dǎo)學(xué)號94770163][解析]選A.由h＝eq\f(1,2)gt2和vy＝gt得：vy＝eq\r(30)m/s，落地時，tan60°＝eq\f(vy,v0)可得：v0＝eq\f(vy,tan60°)＝eq\r(10)m/s，由機(jī)械能守恒定律得：Ep＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，可求得：Ep＝10J，故A正確．2．[導(dǎo)學(xué)號94770164][解析]選B.運動員先做自由落體運動，受到的合力為重力，重力勢能隨高度均勻減小，機(jī)械能守恒，選項C、D錯誤；打開降落傘后，運動員受到重力和空氣阻力，因最終做勻速運動，故空氣阻力隨著速度的減小而減小，運動員受到的合力大小隨著阻力的減小而減小，直到阻力等于運動員的重力，運動員做加速度逐漸減小的減速運動，最后做勻速運動，選項A錯誤，選項B正確．3．[導(dǎo)學(xué)號94770165][解析]選D.物體P所受的合外力等于Q對P的摩擦力，則Q對P的摩擦力所做的功等于P的動能的增量，B錯誤；P對Q的摩擦力與Q對P的摩擦力是一對作用力與反作用力，大小相等，方向相反，但由于P在Q上滑動，P、Q的位移不等，則二者做功絕對值不等，C錯誤；由于P、Q間有相對滑動，摩擦生熱，力F做的功大于物體P、Q的動能之和，D正確、A錯誤．4．[導(dǎo)學(xué)號94770166][解析]選D.P解除固定后受到重力mg＝30N和拉力F＝40N的合力大小為F合＝50N、方向與水平方向成夾角α＝37°，則P不沿斜面向下滑動、沿F合方向做勻加速直線運動．設(shè)P到地面時的動能為Ek，P的運動位移x＝H/sinα＝2.5m，對P應(yīng)用動能定理有F合x＝Ek，解得Ek＝125J，D正確．5．[導(dǎo)學(xué)號94770167][解析]選B.小球沿圓桶上滑機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒分析，若小球不能通過與圓桶中心等高的位置，則h＝eq\f(v2,2g)；若小球能通過與圓桶中心等高的位置，但不能通過圓桶最高點，則小球在圓心上方某位置脫離圓桶，斜上拋到拋物線的最高點，這種情況小球沿桶壁上升的高度小于eq\f(v2,2g)；若小球能通過圓桶最高點，小球沿桶壁上升的高度等于2R，所以A、C、D是可能的．6．[導(dǎo)學(xué)號94770168][解析]選A.根據(jù)機(jī)械能的變化量等于除了重力以外的其他力做的功，所以阻力做功Wf＝－3J，在物體上升到某一位置的過程中根據(jù)動能定理有，－mgh＋Wf＝ΔEk，解得h＝2.5m，又Wf＝－fh，解得f＝eq\f(6,5)N，上升過程中有mg＋f＝ma，解得a＝12m/s2，下落過程中有mg－f＝ma′，解得a′＝8m/s2，A項正確，B項錯．初動能Ek0＝eq\f(1,2)mv2＝120J，當(dāng)上升到某一位置動能變化量為ΔEk＝－18J，ΔEk＝Ek1－Ek0，解得：Ek1＝102J，再上升到最高點時機(jī)械能減少量為ΔE，則eq\f(18,3)＝eq\f(102,ΔE)，解得ΔE＝17J，所以在上升、下落全過程中機(jī)械能的減少量為40J,這個過程中利用動能定理有－40＝Ek－Ek0，得返回拋出點時的動能Ek＝80J，所以C、D兩項均錯．7．[導(dǎo)學(xué)號94770169][解析]選C.設(shè)質(zhì)點到達(dá)N點的速度為vN，在N點質(zhì)點受到軌道的彈力為FN，則FN－mg＝eq\f(mveq\o\al(2,N),R)，已知FN＝F′N＝4mg，則質(zhì)點到達(dá)N點的動能為EkN＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,N)＝eq\f(3,2)mgR.質(zhì)點由開始至N點的過程，由動能定理得mg·2R＋Wf＝EkN－0，解得摩擦力做的功為Wf＝－eq\f(1,2)mgR，即克服摩擦力做的功為W＝－Wf＝eq\f(1,2)mgR.設(shè)從N到Q的過程中克服摩擦力做功為W′，則W′<W.從N到Q的過程，由動能定理得－mgR－W′＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,Q)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,N)，即eq\f(1,2)mgR－W′＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,Q)，故質(zhì)點到達(dá)Q點后速度不為0，質(zhì)點繼續(xù)上升一段距離．選項C正確．8．[導(dǎo)學(xué)號94770170]AC9．[導(dǎo)學(xué)號94770171][解析]選BC.重力的瞬時功率的表達(dá)式為P＝mgv＝mg2t＝mgeq\r(2gh)，所以A錯，C對；Ep＝Ep0－mgh＝Ep0－eq\f(1,2)mg2t2，所以B對；物體做自由落體運動，初動能為零，D錯誤．10．[導(dǎo)學(xué)號94770172][解析]選BD.小物塊在桌面上克服摩擦力做功Wf＝μmgL＝2J，C錯．在水平桌面上滑行，由動能定理得－Wf＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，解得v0＝7m/s，A錯．小物塊飛離桌面后做平拋運動，有x＝vt、h＝eq\f(1,2)gt2，解得x＝0.9m，B正確．設(shè)小物塊落地時動能為Ek，由動能定理得mgh＝Ek－eq\f(1,2)mv2，解得Ek＝0.9J，D正確．11．[導(dǎo)學(xué)號94770173][解析]選BCD.人的加速度斜向上，將加速度分解到水平和豎直方向得：ax＝acosθ，方向水平向右；ay＝asinθ，方向豎直向上，水平方向受靜摩擦力作用，f＝max＝macosθ，水平向右，豎直方向受重力和支持力，F(xiàn)N－mg＝masinθ，所以FN＞mg，故A錯誤，B正確；根據(jù)動能定理可知：合外力對人做的功等于人動能的增加量，故C正確；除重力以外的力對物體做的功，等于物體機(jī)械能的變化量，所以踏板對人做的功等于人的機(jī)械能增加量，故D正確．故選BCD.12．[導(dǎo)學(xué)號94770174][解析]選BC.A球恰好通過左邊圓弧軌道最高點時，最小速度為eq\r(gR)，根據(jù)R＝eq\f(1,2)gt2得，t＝eq\r(\f(2R,g))，則水平位移x＝eq\r(gR)eq\r(\f(2R,g))＝eq\r(2)R＞R，可知A球從軌道最高點飛出后，不可能落在軌道右端口處，故A錯誤．當(dāng)B球在最高點的速度v＝eq\f(R,t)＝eq\f(R,\r(\f(2R,g)))＝eq\r(\f(gR,2))時，B球可以恰好落在軌道右端口處，故B正確．小球恰好通過左邊圓弧軌道最高點時，最小速度為eq\r(gR)，根據(jù)動能定理知，mg(h－2R)＝eq\f(1,2)mv2，解得最小高度h＝eq\f(5,2)R，故C正確．若使小球B沿軌道運動并且從最高點飛出，根據(jù)機(jī)械能守恒得，釋放的最小高度為2R，故D錯誤．13．[導(dǎo)學(xué)號94770175][解析](1)小車所受合力做的功W＝mgd5＝0.05×9.8×0.360J＝0.176J，打下第5點時小車動能Ek＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,5)＝eq\f(1,2)Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d6－d4,2×5)×f))eq\s\up12(2)＝eq\f(Mf2,200)(d6－d4)2.(2)小車所受合外力做的功0.176J大于小車動能的增量0.125J，說明本實驗可能沒有平衡摩擦力，或者沒有滿足鉤碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量的條件，A、B正確．[答案](1)0.176eq\f(Mf2,200)(d6－d4)2(2)AB14．[導(dǎo)學(xué)號94770176][解析]設(shè)小球能通過最高點，且此時的速度為v1，在上升過程中，因只有重力做功，小球的機(jī)械能守恒．選M所在水平面為參考平面，則eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋mgL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)① (3分)v1＝eq\r(6)m/s② (2分)設(shè)小球到達(dá)最高點時，輕桿對小球的作用力為F，方向向下，則F＋mg＝meq\f(veq\o\al(2,1),L)③ (3分)由②③式，得F＝2N④ (1分)由牛頓第三定律可知，小球?qū)p桿的作用力大小為2