2024-2025學(xué)年高中物理第3章動能的變化與機(jī)械功測評含解析滬科版必修2

PAGEPAGE10第3章測評(時間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共10小題,每小題5分,共50分。每小題給出的選項中至少有一項符合題目要求,全部選對的得5分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)1.一物體靜止在升降機(jī)的地板上,在升降機(jī)加速上升的過程中,下列說法正確的是()A.合力對物體不做功B.地板對物體的支持力做負(fù)功C.重力對物體做負(fù)功D.地板對物體的支持力做負(fù)功解析:升降機(jī)加速上升時,物體所受支持力方向向上,與位移同向做正功;物體所受重力方向向下,與位移反向做負(fù)功;物體所受合力方向向上,與位移同向做正功。故選項C正確。答案:C2.一小球以初速度v0水平拋出,不計空氣阻力,小球在空中運動的過程中重力做功的功率P隨時間t變更的圖像是()解析:設(shè)經(jīng)過時間t速度大小為v,其方向與豎直方向(或重力方向)成θ角,由功率公式P=Fvcosθ知,此時重力的功率P=mgvcosθ=mgvy=mg·gt=mg2t,所以A正確。答案:A3.導(dǎo)學(xué)號44904044如圖所示,質(zhì)量為m的物體A靜止于傾角為θ的斜面體B上,斜面體B的質(zhì)量為m0,現(xiàn)對該斜面體施加一個水平向左的推力F,使物體隨斜面體一起沿水平方向向左做加速度為a的勻加速運動,移動s,則此過程中斜面體B對物體A所做的功為()A.Fs B.mgssinθC.mas D.(m0+m)as解析:物體A隨斜面體一起做勻加速運動,它所受合外力等于F合=ma,這個力水平向左由斜面B所給,則W=mas,故選項C正確。答案:C4.如圖所示,滑雪者由靜止起先沿斜坡從A點自由滑下,然后在水平面上前進(jìn)至B點停下,已知斜坡、水平面與滑雪板之間的動摩擦因數(shù)皆為μ,滑雪者(包括滑雪板)的質(zhì)量為m,A、B兩點間的水平距離為l。在滑雪者經(jīng)過AB段的過程中,摩擦力所做功的大小為(已知滑雪者從斜坡滑上水平面時沒有動能損失)()A.大于μmgl B.小于μmglC.等于μmgl D.以上三種狀況都有可能解析:設(shè)在斜面上滑動的距離為s,斜面傾角為θ,由A到B的過程中摩擦力所做的功為Wf=-μmgcosθ·s-μmg(l-scosθ)=-μmgl,故C正確。答案:C5.子彈的速度為v,打穿一塊固定的木塊后速度剛好變?yōu)榱?。若木塊對子彈的阻力為恒力,那么當(dāng)子彈射入木塊的深度為其厚度的一半時,子彈的速度是()A. B.v C. D.解析:設(shè)子彈的質(zhì)量為m,木塊的厚度為d,木塊對子彈的阻力為f。依據(jù)動能定理可知,子彈剛好打穿木塊的過程滿意-fd=0-mv2。設(shè)子彈射入木塊厚度一半時的速度為v',則-f·mv'2-mv2,得v'=v,故選B。答案:B6.如圖所示,細(xì)線的一端固定于O點,另一端系一小球。在水平拉力作用下,小球以恒定速率在豎直平面內(nèi)由A點運動到B點。在此過程中拉力的瞬時功率變更狀況是()A.漸漸增大 B.漸漸減小C.先增大,后減小 D.先減小,后增大解析:小球速率恒定,由動能定理可知,拉力做的功與克服重力做的功始終相等,將小球的速度分解,可發(fā)覺小球在豎直方向分速度漸漸增大,重力的瞬時功率也漸漸增大,則拉力的瞬時功率也漸漸增大,A項正確。答案:A7.(多選)質(zhì)量為m的汽車在平直馬路上行駛,發(fā)動機(jī)的功率P和汽車受到的阻力f均恒定不變,在時間t內(nèi),汽車的速度由v0增加到最大速度vmax,汽車前進(jìn)的距離為s,則此段時間內(nèi)發(fā)動機(jī)所做的功W可表示為()A.W=PtB.W=fsC.W=+fsD.W=+fs解析:由題意知,發(fā)動機(jī)功率不變,故t時間內(nèi)發(fā)動機(jī)做功W=Pt,所以A正確;車做加速運動,故牽引力大于阻力f,故B錯誤;依據(jù)動能定理W-fs=,所以C正確,D錯誤。答案:AC8.(多選)在平直馬路上,汽車由靜止起先做勻加速直線運動,當(dāng)速度達(dá)到vmax后,馬上關(guān)閉發(fā)動機(jī)直至靜止,v-t圖像如圖所示,設(shè)汽車的牽引力為F,受到的摩擦力為f,全程中牽引力做功為W1,克服摩擦力做功為W2,則()A.F∶f=1∶3B.W1∶W2=1∶1C.F∶f=4∶1D.W1∶W2=1∶3解析:對汽車運動的全過程,由動能定理得W1-W2=ΔEk=0,所以W1=W2,選項B正確,選項D錯誤;由圖像可知s1∶s2=1∶4,由動能定理得Fs1-fs2=0,所以F∶f=4∶1,選項A錯誤,選項C正確。答案:BC9.(多選)質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上,從t=0時刻起先受到水平力F的作用。力F的大小與時間t的關(guān)系如圖所示,力的方向保持不變,則()A.3t0時刻的瞬時功率為B.3t0時刻的瞬時功率為C.在t=0到3t0這段時間內(nèi),水平力的平均功率為D.在t=0到3t0這段時間內(nèi),水平力的平均功率為解析:0~2t0時間內(nèi),物體的加速度a1=,2t0時刻的速度v1=a1·2t0=,位移s1=,2t0~3t0時間內(nèi),加速度a2=,3t0時刻的速度v2=v1+a2t0=,2t0~3t0時間內(nèi)的位移s2=。所以3t0時刻的瞬時功率P=3F0v2=,B對,A錯;3t0內(nèi)的平均功率,D對,C錯。答案:BD10.(多選)如圖所示,在光滑四分之一圓弧軌道的頂端A點,質(zhì)量為m的物塊(可視為質(zhì)點)由靜止起先下滑,經(jīng)圓弧最低點B滑上粗糙水平面,圓弧軌道在B點與水平軌道平滑相接,物塊最終滑至C點停止。若圓弧軌道半徑為R,物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ,下列說法正確的是()A.物塊滑到B點時的速度為B.物塊滑到B點時對B點的壓力是3mgC.整個過程中物塊克服摩擦力做功為mgRD.C點與B點的距離為解析:物塊滑到B點時,mgR=mv2-0,v=,A錯誤;在B點,F-mg=m,F=3mg,B正確;從A點到C點,mgR-W=0,故W=mgR,C錯誤;mgR-μmgs=0-0,s=,D正確。答案:BD二、試驗題(本題共2小題,共18分)11.(9分)為驗證動能定理,某同學(xué)設(shè)計了如下試驗。將一長直板一端墊起,另一端側(cè)面裝一速度傳感器,讓小滑塊由靜止從木板h高處(從傳感器所在平面算起)自由滑下至速度傳感器時,讀出滑塊經(jīng)此處時的速度v,如圖所示。多次變更滑塊的下滑高度h(斜面的傾角不變),對應(yīng)的速度值記錄在表中。下滑高度h/m0.100.200.300.400.50速度v/(m·s-1)0.6330.8951.1001.2651.414要最簡潔直觀地說明此過程動能定理是否成立,該同學(xué)建立了以h為縱軸的坐標(biāo)系,你認(rèn)為坐標(biāo)系的橫軸應(yīng)當(dāng)是,本試驗是否須要平衡摩擦力。(選填“是”或“否”)

解析:設(shè)木板與水平桌面間的夾角為θ,滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ。由動能定理得mgh-μmgcosθ×mv2,整理得h=v2,故h與v2成正比,應(yīng)以v2為橫軸。本試驗是滑塊重力的分力與摩擦力的合力充當(dāng)合外力使滑塊加速即可,因此不須要平衡摩擦力。答案:v2否12.導(dǎo)學(xué)號44904045(9分)(2017·北京理綜)如圖甲所示,用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車,使它在長木板上運動,打點計時器在紙帶上記錄小車的運動狀況。利用該裝置可以完成“探究動能定理”的試驗。甲(1)打點計時器運用的電源是(選填選項前的字母)。

A.直流電源 B.溝通電源(2)試驗中,須要平衡摩擦力和其他阻力。正確操作方法是(選填選項前的字母)。

A.把長木板右端墊高 B.變更小車的質(zhì)量在不掛重物且(選填選項前的字母)的狀況下,輕推一下小車,若小車拖著紙帶做勻速運動,表明已經(jīng)消退了摩擦力和其他阻力的影響。

A.計時器不打點 B.計時器打點(3)接通電源,釋放小車,打點計時器在紙帶上打下一系列點,將打下的第一個點標(biāo)為O。在紙帶上依次取A、B、C……若干個計數(shù)點,已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T。測得A、B、C……各點到O點的距離為x1、x2、x3……,如圖乙所示。乙試驗中,重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量,可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg,從打O點到打B點的過程中,拉力對小車做的功W=,打B點時小車的速度v=。

(4)以v2為縱坐標(biāo),W為橫坐標(biāo),利用試驗數(shù)據(jù)作如圖丙所示的v2-W圖像。由此圖像可得v2隨W變更的表達(dá)式為。依據(jù)功與能的關(guān)系,動能的表達(dá)式中可能包含v2這個因子;分析試驗結(jié)果的單位關(guān)系,與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是。

丙(5)假設(shè)已經(jīng)完全消退了摩擦力和其他阻力的影響,若重物質(zhì)量不滿意遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件,則從理論上分析,圖丁中正確反映v2-W關(guān)系的是。

丁解析:(1)由打點計時器的原理可知,運用的是溝通電源。(2)平衡摩擦力的原理是利用重力的下滑分力平衡阻力,故應(yīng)把長木板右端墊高。阻力包括摩擦力和紙帶與限位孔的阻力,故平衡時不掛重物,但后面要拖紙帶,故應(yīng)讓計時器打點,且依據(jù)點跡是否勻稱判定是否平衡好了。(3)拉力為mg,位移為x2,則做功W=mgx2,B點速度可用AC間的平均速度代替,故v=。(4)在圖上取兩點算得斜率k≈4.71(4.5~5.0均正確),故v2=kW,k=(4.5~5.0)m2·s-2·J-1。k的單位為,所以與斜率有關(guān)的物理量是質(zhì)量。(5)重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量,則W≈m0v2,故v2=W,斜率與質(zhì)量有關(guān)。若重物質(zhì)量不滿意遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量,則W=(m0+m)v2,故v2=W。圖像仍為過原點直線,故選A。答案:(1)B(2)AB(3)mgx2(4)v2=kW,k=(4.5~5.0)m2·s-2·J-1質(zhì)量(5)A三、計算題(本題共3小題,共32分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)13.(10分)如圖所示,一個質(zhì)量為m=0.6kg的小球以某一初速度v0=2m/s從P點水平拋出,從粗糙圓弧ABC的A點沿切線方向進(jìn)入(不計空氣阻力,進(jìn)入圓弧時無機(jī)械能損失)且恰好沿圓弧通過最高點C。已知圓弧的圓心為O,半徑R=0.3m,θ=60°,g取10m/s2。求:(1)小球到達(dá)A點的速度vA的大小;(2)P點與A點的豎直高度H;(3)小球從圓弧A點運動到最高點C的過程中克服摩擦力所做的功W。解析:(1)在A處由速度的合成得vA=代入數(shù)據(jù)解得vA=4m/s。(2)P到A小球做平拋運動,豎直分速度vy=v0tanθ由運動學(xué)規(guī)律有=2gH由以上兩式解得H=0.6m。(3)恰好過C點滿意mg=由A到C由動能定理得-mgR(1+cosθ)-W=代入數(shù)據(jù)解得W=1.2J。答案:(1)4m/s(2)0.6m(3)1.2J14.(10分)如圖所示,在水平路段AB上有一質(zhì)量為2×103kg的汽車,正以10m/s的速度向右勻速運動,汽車前方的水平路段BC較粗糙,汽車通過整個ABC路段的v-t圖像(在t=15s處水平虛線與曲線相切),運動過程中汽車發(fā)動機(jī)的輸出功率保持20kW不變,假設(shè)汽車在兩個路段上受到的阻力恒定不變。(汽車看成質(zhì)點)(1)求汽車在AB路段上運動時所受的阻力f1的大小和BC路段上運動時所受的阻力f2的大小;(2)求汽車從B到C的過程中牽引力做的功;(3)求BC路段的長度。解析:(1)汽車在AB路段做勻速直線運動,依據(jù)平衡條件有F1=f1,P=F1v1解得f1=N=2000N方向與運動方向相反;t=15s時汽車處于平衡狀態(tài),則F2=f2,P=F2v2解得f2==4000N。(2)汽車的輸出功率不變,由W=Pt得W=Pt=2.0×105J。(3)對于汽車在BC段運動,由動能定理得Pt-f2s=解得s=68.75m。答案:(1)2000N4000N(2)2.0×105J(3)68.75m15.(12分)如圖所示,豎直平面內(nèi)的圓弧形光滑管道半徑略大于小球半徑,管道中心線到圓心的距離為R,A端與圓心O等高,AD為水平面,B點在O的正下方,小球自A點正上方由靜止釋放,自由下落至A點時進(jìn)入管道,從上端口飛出后落在C點,當(dāng)小