【名師一號】2021年人教版物理雙基限時練-必修二：第七章《機械能守恒定律》章末檢測

《機械能守恒定律》章末檢測時間：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．每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項符合題目要求，有的有多個選項符合題目要求)1．人類利用能源大致經(jīng)受的三個時期是()A．煤炭時期、石油時期、電能時期B．煤炭時期、電能時期、核能時期C．煤炭時期、電能時期、太陽能時期D．柴薪時期、煤炭時期、石油時期答案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)，比較此過程中兩人分別對木箱做功的多少()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，無法推斷解析由于木箱勻速運動，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選項正確．答案C3．下列說法正確的是()A．物體的機械能守恒，肯定只受重力和彈簧彈力作用B．物體處于平衡狀態(tài)時機械能肯定守恒C．物體的動能和重力勢能之和增大時，必定有重力以外的其他力對物體做了功D．物體的動能和重力勢能在相互轉(zhuǎn)化過程中，肯定通過重力做功來實現(xiàn)解析物體的機械能守恒時，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，人站在電動扶梯的水平臺階上，假定人與扶梯一起沿斜面加速上升，在這個過程中，人腳所受的靜摩擦力()A．等于零，對人不做功B．水平向左，對人做負(fù)功C．水平向右，對人做正功D．斜向上，對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動方向的夾角小于90°，故靜摩擦力對人做正功，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程中，滑塊相對斜面靜止．則在該過程中()A．斜面對滑塊的彈力對滑塊所做的功等于滑塊增加的重力勢能B．滑塊所受合力對滑塊所做的功等于滑塊增加的機械能C．斜面對滑塊的摩擦力對滑塊做負(fù)功D．斜面對滑塊的彈力對滑塊所做的功小于滑塊增加的機械能解析物體克服重力所做的功等于物體增加的重力勢能，故A選項錯誤；合力對物體所做的功等于物體動能的增量，故B選項錯誤；斜面對物體的摩擦力沿斜面對上，因此摩擦力做正功，C選項錯誤；斜面對滑塊的彈力、摩擦力對滑塊做的總功等于滑塊機械能的增量，因此D選項正確．答案D6．如圖所示是健身用的“跑步機”示意圖，質(zhì)量為m的運動員踩在與水平面成α角靜止的皮帶上，運動員用力向后蹬皮帶，皮帶運動過程中受到的阻力恒為Ff，使皮帶以速度v勻速向右運動，則在運動過程中，下列說法正確的是()A．人腳對皮帶的摩擦力是皮帶運動的動力B．人對皮帶不做功C．人對皮帶做功的功率為mgvD．人對皮帶做功的功率為Ffv解析皮帶之所以能運動起來，是人對皮帶的摩擦力充當(dāng)了動力，故A正確．摩擦力的大小與阻力相等，故人對皮帶做功的功率為Ffv.答案AD7．宇宙飛船運動中需要多次“軌道維持”．所謂“軌道維持”就是通過把握飛船上發(fā)動機的點火時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)定運行．假如不進行“軌道維持”，由于飛船受軌道上淡薄空氣的影響，軌道高度會漸漸降低，在這種狀況下飛船的動能、重力勢能和機械能的變化狀況將會是()A．動能、重力勢能和機械能漸漸減小B．重力勢能漸漸減小，動能漸漸增大，機械能不變C．重力勢能漸漸增大，動能漸漸減小，機械能不變D．重力勢能漸漸減小，動能漸漸增大，機械能漸漸減小解析由于飛船受軌道上淡薄空氣的影響，機械能漸漸減小，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點由靜止下滑，到b點接觸到一個輕彈簧．滑塊壓縮彈簧到c點開頭彈回，返回b點離開彈簧，最終又回到a點，已知ab＝0.8m，bc＝0.4m，那么在整個過程中()A．滑塊動能的最大值是6JB．彈簧彈性勢能的最大值是6JC．從c到b彈簧的彈力對滑塊做的功是6JD．滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)整個過程機械能削減解析滑塊能回到原動身點，所以機械能守恒，故D選項錯誤；以c點為參考點，則a點的機械能為6J，在c點時滑塊的速度為零，重力勢能為零，所以彈簧的彈性勢能為6J，從c到b的過程中彈簧的彈力對滑塊做的功等于彈性勢能的削減量，故B、C選項正確；滑塊從a到c的過程中，重力勢能不能完全轉(zhuǎn)化為動能，故A選項錯誤．答案BC9.如圖所示，兩個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，則下列說法正確的是()A．若hA＝hB≥2R，則兩小球都能沿軌道運動到最高點B．若hA＝hB＝eq\f(3R,2)，由于機械能守恒，兩個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飛出后，恰好落在軌道右端口處D．若使小球沿軌道運動并且從最高點飛出，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軌道運動到最高點時，由機械能守恒有mghB＝2mgR＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，而小球能通過最高點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，而小球沿A軌道運動時，在最高點有最小速度，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A錯誤；若hA＝hB＝eq\f(3R,2)時，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)處的動能不能為零，故選項B錯誤；小球若沿最高點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軌道運動在最高點的速度不能小于eq\r(gR)，選項C錯誤；由以上分析可知，小球能從最高點飛出對A軌道來說，小球的最小高度為eq\f(5,2)R，對B軌道小球的高度hB>2R即可達(dá)到最高點并飛出，選項D正確．答案D10．如圖所示，平直木板AB傾斜放置，板上的P點距A端較近，小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)由A到B漸漸減小．先讓物塊從A由靜止開頭滑到B.然后，將A著地，抬高B，使木板的傾角與前一過程相同，再讓物塊從B由靜止開頭滑到A.上述兩過程相比較，下列說法中肯定正確的有()A．物塊經(jīng)過P點的動能，前一過程較小B．物塊從頂端滑到P點的過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量，前一過程較少C．物塊滑到底端的速度，前一過程較大D．物塊從頂端滑到底端的時間，前一過程較長解析設(shè)第一個過程A到P點的距離為l1，板與水平面夾角為α，平均摩擦力為f1，到達(dá)P點速度為v1.其次個過程從B到P的距離為l2，摩擦力的平均值為f2，到達(dá)P點速度為v2.由題意可知，l1<l2，f1>f2.由動能定理可知，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選項正確；依據(jù)功能關(guān)系兩個過程中到達(dá)P點產(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選項錯誤；對全程應(yīng)用動能定理可知到達(dá)底端時兩個過程的速度大小相等，故C選項錯誤；定性畫出兩個過程的v－t圖象．圖線1表示第一個過程的速度圖線，加速度漸漸增大；圖線2表示其次個過程的速度圖線，加速度漸漸減小，兩次的位移大小相同，所以t1>t2，D選項正確．答案AD第Ⅱ卷(非選擇題，共60分)二、試驗題(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，讓紙帶穿過打點計時器，接通電源，松開紙帶，讓鉤碼自由下落，計時器在紙帶上打下一系列的點，得到如圖乙所示的紙帶．用刻度尺測量起始點O到各點的距離，并知溝通電源的頻率是50Hz，依據(jù)上述數(shù)據(jù)，在此試驗中可以做到以下的幾點：________.A．測出當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊木_值B．計算在紙帶中打下D點時鉤碼的動能C．計算鉤碼下落過程中受到的合外力D．較精確?????地驗證機械能守恒定律解析由于該試驗存在摩擦力，因此無法精確地測出重力加速度，A選項錯誤；但可以利用紙帶求出物體的速度和加速度，從而求打下各點時鉤碼的動能，B選項正確；由加速度可求出合外力，C選項正確；由于阻力較小，因此用本試驗可以較精確?????地驗證機械能守恒定律，故D選項正確．答案BCD12．(12分)為了只用一根彈簧和一把刻度尺測定某滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(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的輕彈簧由伸長量為x至恢復(fù)到原長的過程中，彈力所做的功為eq\f(1,2)kx2.于是他設(shè)計了下述試驗：第一步，如圖所示，將彈簧的一端固定在豎直墻上，彈簧處于原長時另一端落在位置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動一段距離，到達(dá)位置C時停止．其次步，將滑塊掛在豎直放置的彈簧下，彈簧伸長后保持靜止?fàn)顟B(tài)．請回答下列問題：(1)你認(rèn)為，該同學(xué)需用刻度尺直接測量的物理量是(寫出名稱并用符號表示)______________________________．(2)用測得的物理量表示滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)μ的計算式：μ＝________.解析(1)滑塊從A到C過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，彈簧豎直懸掛時彈簧伸長的長度x2.(2)滑塊由A到C的過程由動能定理得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，彈簧豎直懸掛時彈簧伸長的長度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B與長為L＝1m的水平面相切于B點，BC離地面高h(yuǎn)＝0.8m，質(zhì)量m＝1.0kg的小滑塊從圓弧頂點D由靜止釋放，已知滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1(不計空氣阻力，取g＝10m/s2)，求：(1)小滑塊剛到達(dá)圓弧軌道的B點時對軌道的壓力；(2)小滑塊落地點距C點的距離．解析(1)設(shè)小滑塊到達(dá)B點時的速度為vB，圓弧軌道對滑塊的支持力為FN，由機械能守恒定律得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點時對軌道的壓力為30N.(2)設(shè)滑塊運動到C點時的速度為vC，由動能定理得mgR－μmgL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)，解得vC＝4m/s.小滑塊從C點運動到地面做平拋運動水平方向x＝vCt，豎直方向h＝eq\f(1,2)gt2，滑塊落地點距C點的距離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)電動機通過一繩子吊起質(zhì)量為8kg的物體，繩的拉力不能超過120N，電動機的功率不能超過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時已開頭以最大速度勻速上升)，所需時間為多少？解析此題可以用機車啟動類問題為思路，即將物體吊高分為兩個過程處理：第一個過程是以繩所能承受的最大拉力拉物體，使物體勻加速上升，第一個過程結(jié)束時，電動機到達(dá)最大功率．其次個過程中電動機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，物體開頭勻速上升．在勻加速運動過程中加速度為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.在功率恒定的過程中，最終勻速運動的速度為vm＝eq\f(Pm,F)＝eq\f(Pm,mg)＝eq\f(1200,8×10)m/s＝15m/s.外力對物體做的總功W＝Pmt2－mgh2，動能變化量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.所需時間至少要7.75