（浙江專用）2018-2019學(xué)年高中物理 第七章 機械能守恒定律章末檢測試卷 新人教版必修2.doc
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第七章 機械能守恒定律 章末檢測試卷(三) (時間：90分鐘 滿分：100分) 一、單項選擇題(本題共13小題，每小題3分，共39分) 1．(2016浙江10月選考科目考試)如圖1所示，無人機在空中勻速上升時，不斷增加的能量是( ) 圖1 A．動能 B．動能、重力勢能 C．重力勢能、機械能 D．動能、重力勢能、機械能 答案 C 解析 無人機勻速上升，所以動能保持不變，選項A、B、D均錯誤．高度不斷增加，所以重力勢能不斷增加，在上升過程中升力對無人機做正功，所以無人機機械能不斷增加，所以選項C正確． 2.如圖2所示，質(zhì)量為m的小球，從距桌面h1高處的A點自由下落到地面上的B點，桌面離地高為h2.選擇桌面為參考平面，則小球(忽略空氣阻力)( ) 圖2 A．在A點時的重力勢能為mg(h1＋h2) B．在A點時的機械能為mg(h1＋h2) C．在B點時的重力勢能為0 D．落到B點時的動能為mg(h1＋h2) 答案 D 解析 以桌面為參考平面，所以A點機械能(重力勢能)為mgh1，選項A、B錯誤；在B點重力勢能為－mgh2，選項C錯誤．在整個過程中小球機械能守恒，因此在B點的動能為mg(h1＋h2)，選項D正確． 3.(2017嘉興市第一中學(xué)第二學(xué)期期中考試)如圖3所示，運動員跳傘將經(jīng)歷加速下降和減速下降兩個過程，將人和傘看成一個系統(tǒng)，在這兩個過程中，下列說法正確的是( ) 圖3 A．空氣阻力對系統(tǒng)始終做負功 B．系統(tǒng)受到的合力始終向下 C．重力做功使系統(tǒng)的重力勢能增加 D．任意相等的時間內(nèi)重力做的功相等 答案 A 解析 空氣阻力的方向始終與人運動的方向相反，所以空氣阻力對系統(tǒng)始終做負功，故A正確．運動員跳傘將經(jīng)歷加速下降和減速下降兩個過程，在減速下降的過程中合力的方向是向上的，所以B錯誤．在下降的過程中重力做正功，重力勢能減小，所以C錯誤．由重力做的功W＝mgh可知，由于人不是勻速運動的，在相等的時間內(nèi)下降的高度不同，所以重力做功不相等，故D錯誤． 4．假設(shè)摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率．如果摩托艇發(fā)動機的輸出功率變?yōu)樵瓉淼?倍，則摩托艇的最大速率變?yōu)樵瓉淼? ) A．4倍 B．2倍 C.倍 D.倍 答案 D 解析 由P＝Fv＝kvv＝kv2知P變?yōu)樵瓉淼?倍時，v變?yōu)樵瓉淼谋叮? 5.(2017浙江省名校新高考研究聯(lián)盟第三次聯(lián)考)“激流勇進”是一種常見的水上機動游樂設(shè)備，常見于主題游樂園中．游客們在一定安全裝置的束縛下，沿著設(shè)計好的水道漂行．其間通常會有至少一次大幅度的機械提升和瞬時跌落．如圖4所示為游客們正坐在橡皮艇上從高處沿斜坡水道向下加速滑行，在此過程中，下列說法正確的是( ) 圖4 A．合外力對游客做負功 B．橡皮艇對游客不做功 C．重力對游客做正功 D．游客的機械能增加 答案 C 6．(2018浙江省高三“五校聯(lián)考”第一次考試)如圖5所示，中國已成為世界上高鐵系統(tǒng)技術(shù)最全、集成能力最強、運營里程最長、運行速度最高、在建規(guī)模最大的國家．報道稱，新一代高速列車牽引功率達9 000 kW，持續(xù)運行速度為350 km/h.則新一代高速列車沿全長約1 300 km的京滬線從北京到上海，在動力上耗電約為( ) 圖5 A．3.3104 kWh B．3.1106 kWh C．1.8104 kWh D．3.3105 kWh 答案 A 解析 t＝＝＝ h，W＝Pt＝9 000 kW h≈3.3104 kWh. 7.(2017溫州中學(xué)11月選考科目模擬考試)如圖6所示，某質(zhì)量為m的電動玩具小車在平直的水泥路上由靜止沿直線加速行駛．經(jīng)過時間t前進的距離為x，且速度達到最大值vm，設(shè)這一過程中電動機的功率恒為P，小車受到的阻力恒為F，則t時間內(nèi)( ) 圖6 A．小車做勻加速運動 B．小車受到的牽引力逐漸增大 C．合外力對小車所做的功為Pt D．牽引力對小車所做的功為Fx＋mvm2 答案 D 解析 由P＝Fv知，隨著v的增大，F(xiàn)逐漸減小，A、B錯誤；牽引力對小車做的功W＝Pt，由動能定理Pt－Fx＝mvm2，故牽引力做的功W＝Pt＝Fx＋mvm2，C錯誤，D正確． 8．(2018溫州市新力量聯(lián)盟第二學(xué)期期中聯(lián)考)彈弓是孩子們喜愛的彈射類玩具，其構(gòu)造原理如圖7所示，橡皮筋兩端點A、B固定在把手上，橡皮筋處于ACB時恰好為原長狀態(tài)，在C處(AB連線的中垂線上)放一固體彈丸，一手執(zhí)把，另一手將彈丸拉至D點放手，彈丸就會在橡皮筋的作用下發(fā)射出去，擊中目標．現(xiàn)將彈丸豎直向上發(fā)射，已知E是CD中點，則( ) 圖7 A．從D到C過程中，彈丸的機械能守恒 B．從D到C過程中，彈丸的動能一直在增大 C．從D到C過程中，橡皮筋的彈性勢能先增大后減小 D．從D到E過程中，橡皮筋對彈丸做的功大于從E到C過程橡皮筋對彈丸做的功 答案 D 9.如圖8所示，光滑圓軌道固定在豎直面內(nèi)，一質(zhì)量為m的小球沿軌道做完整的圓周運動．已知小球在最低點時對軌道的壓力大小為FN1，在最高點時對軌道的壓力大小為FN2.重力加速度大小為g，則FN1－FN2的值為( ) 圖8 A．3mg B．4mg C．5mg D．6mg 答案 D 解析 設(shè)小球在最低點速度為v1，在最高點速度為v2，根據(jù)牛頓第二定律，在最低點有FN1－mg＝m，在最高點有FN2＋mg＝m，選最低點所在的水平面為零勢能參考平面，從最高點到最低點，根據(jù)機械能守恒有mg2R＋mv22＝mv12，聯(lián)立以上三式可以得到：FN1－FN2＝6mg，故選項D正確． 10．質(zhì)量為4 kg的物體被人由靜止開始向上提升0.25 m后速度達到1 m/s，不計空氣阻力，g取10 m/s2，則下列判斷正確的是( ) A．人對物體傳遞的功是12 J B．合外力對物體做功12 J C．物體克服重力做功10 J D．人對物體做的功等于物體增加的動能 答案 C 解析 人提升物體的過程中，人對物體做了功，對物體傳遞了能量，不能說人對物體傳遞了功，A錯誤；合外力對物體做的功(包括重力)等于物體動能的變化，W合＝mv2＝2 J，B錯誤；物體克服重力做的功等于物體重力勢能的增加量，WG＝mgh＝10 J，C正確；W人＝mgh＋mv2＝12 J，D錯誤． 11．靜止在地面上的物體在豎直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力，不計空氣阻力，在整個上升過程中，物體機械能隨時間變化的關(guān)系是( ) 答案 C 解析 物體機械能的增量等于恒力做的功，恒力做功WF＝Fh，h＝at2，則有恒力作用時，物體機械能隨時間的變化關(guān)系為E＝Fat2.撤去恒力后，物體機械能不變，故選項C正確． 12.(2017浙江11月選考科目考試)如圖9所示是具有登高平臺的消防車，具有一定質(zhì)量的伸縮臂能夠在5 min內(nèi)使承載4人的登高平臺(人連同平臺的總質(zhì)量為400 kg)上升60 m到達滅火位置．此后，在登高平臺上的消防員用水炮滅火，已知水炮的出水量為3 m3/min，水離開炮口時的速率為20 m/s，則用于( ) 圖9 A．水炮工作的發(fā)動機輸出功率約為1104 W B．水炮工作的發(fā)動機輸出功率約為4104 W C．水炮工作的發(fā)動機輸出功率約為2.4106 W D．伸縮臂抬升登高平臺的發(fā)動機輸出功率約為800 W 答案 B 解析 若不計伸縮臂的質(zhì)量，抬升登高平臺的發(fā)動機輸出功率P＝＝4001060 W＝800 W，但伸縮臂具有一定質(zhì)量，發(fā)動機輸出功率應(yīng)大于800 W，故選項D錯誤．在1 s內(nèi)，噴出去水的質(zhì)量為m′＝ρV＝103 kg＝50 kg，噴出去水的重力勢能為Ep＝m′gh＝501060 J＝3104 J，水的動能為Ek＝m′v2＝1104 J，所以1 s內(nèi)水增加的能量為4104 J，所以水炮工作的發(fā)動機輸出功率為4104 W，選項B正確，A、C錯誤． 13.(2018牌頭中學(xué)第一學(xué)期期中考試)如圖10所示，內(nèi)壁光滑、半徑大小為R的圓軌道豎直固定在桌面上，一個質(zhì)量為m的小球靜止在軌道底部A點．現(xiàn)用小錘沿水平方向快速擊打小球，擊打后迅速移開，使小球沿軌道在豎直面內(nèi)運動．當(dāng)小球回到A點時，再次用小錘沿運動方向擊打小球，通過兩次擊打，小球才能運動到圓軌道的最高點．已知小球在運動過程中始終未脫離軌道，在第一次擊打過程中小錘對小球做功W1，第二次擊打過程中小錘對小球做功W2，設(shè)先后兩次擊打過程中，小錘對小球做的功全部用來增加小球的動能，則的值可能是(不計空氣阻力)( ) 圖10 A. B. C. D．1 答案 B 解析 設(shè)第一次擊打后小球剛好上升到A點 則W1＝mgR① 兩次擊打后小球剛好上升到最高點B 則W1＋W2－2mgR＝mvB2② 在B點mg＝m③ 由①②③得：W2＝mgR 要完成題述過程，兩次擊打做功情況需滿足 W1≤mgR，W2≥mgR 故≤，B正確． 二、不定項選擇題(本題共3小題，每小題3分，共9分) 14.(2018臺州中學(xué)高二下學(xué)期期中考試)如圖11所示，摩天輪是游樂場內(nèi)的一種大型轉(zhuǎn)輪狀設(shè)施，摩天輪邊緣懸掛透明座艙，乘客隨座艙在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，下列敘述中正確的是( ) 圖11 A．摩天輪轉(zhuǎn)動過程中，乘客的機械能保持不變 B．摩天輪轉(zhuǎn)動一周的過程中，乘客所受合外力不做功 C．在最高點，乘客處于失重狀態(tài) D．摩天輪轉(zhuǎn)動過程中，乘客所受重力的瞬時功率保持不變 答案 BC 15．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，使之進入右側(cè)不同的豎直軌道：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圖中的軌道是個半圓形軌道，其直徑等于h.如果不計任何摩擦阻力和拐彎處的能量損失，小球進入右側(cè)軌道后能到達h高度的是( ) 答案 AC 解析 小球在運動過程中機械能守恒，A、C圖中小球不會脫離軌道，在最高點速度為零，因而可以達到h高度．但B、D圖中小球都會脫離軌道而做斜拋運動，在最高點具有水平速度，所以在最高點的重力勢能要小于mgh(以最低點為零勢能面)，即最高點的高度要小于h，選項A、C正確． 【考點】單個物體機械能守恒定律的應(yīng)用 【題點】機械能守恒定律的簡單應(yīng)用 16．(2018寧波市高三上學(xué)期期末“十校聯(lián)考”)如圖12是某設(shè)計師設(shè)計的游樂場滑梯軌道簡化模型圖，在傾角θ＝53的長直軌道AC上的B點輕放一小車，B點到C點的距離L0＝4 m，開始下滑到C點后進入弧形的光滑軌道CDEF，其中CDE是半徑為R＝5 m、圓心角為106的圓弧，EF為半徑R＝5 m、圓心角為53的圓弧，已知小車的質(zhì)量為60 kg，車與軌道AC間存在摩擦，動摩擦因數(shù)為μ＝0.5，不計其他阻力，sin 53＝0.8，cos 53＝0.6，g＝10 m/s2，下列說法正確的是( ) 圖12 A．小車滑至C點的速度為6 m/s B．小車到達D點時對軌道的壓力為1 560 N C．小車剛好能沿著軌道滑到F點 D．若小車從長直軌道上距C點L0′＝9 m處開始由靜止下滑，則能沿軌道到F點后剛好做平拋運動 答案 BCD 解析 小車從B到C點的過程中，由動能定理得： mgL0sin θ－μmgL0cos θ＝mvC2，解得：vC＝2 m/s，A錯誤． 由B到D的過程中，由動能定理得： mgL0sin θ－μmgL0cos θ＋mgR(1－cos 53)＝mvD2 在D點，對小車：FN－mg＝m 得vD＝4 m/s FN＝1 560 N 由牛頓第三定律知，在D點時，小車對軌道的壓力為1 560 W，B正確． 設(shè)小車到達F點的速度為vF，從D到F的過程中，由動能定理得： －mg2R(1－cos 53)＝mv－mvD2 解得vF＝0，因此小車剛好能上滑到F點，C正確． 若L0′＝9 m，小車運動的全過程中，由動能定理得：mgL0′sin θ－μmgL0′cos θ－mgR(1－cos 53)＝mvF′2 得vF′＝5 m/s mg＝m得，v0＝5 m/s 因vF′＝v0，小車到達F點后剛好做平拋運動，故D正確． 三、實驗題(本題共2小題，共14分) 17．(4分)在“探究恒力做功與動能變化的關(guān)系”實驗中(裝置如圖13甲)： 圖13 (1)下列說法正確的是( ) A．平衡摩擦力時必須將鉤碼通過細線掛在小車上 B．為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠大于小車質(zhì)量 C．實驗時，應(yīng)使小車靠近打點計時器由靜止釋放 (2)圖乙是實驗中獲得的一條紙帶的一部分，選取O、A、B、C計數(shù)點，已知打點計時器使用的交流電頻率為50 Hz，則打B點時小車的瞬時速度大小為______ m/s(保留三位有效數(shù)字)． 答案 (1)C (2)0.653 解析 (1)平衡摩擦力的原理就是在沒有拉力的情況下調(diào)整木板傾角，使μ＝tan θ，A錯；為減小系統(tǒng)誤差應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，B錯；實驗時使小車靠近打點計時器能充分利用紙帶，由靜止釋放則后面點測出的動能即等于該過程的動能變化量，便于利用實驗數(shù)據(jù)進行探究，故選C.(2)vB＝＝0.653 m/s. 18．(10分)(2018浙江省9＋1高中聯(lián)盟第二學(xué)期期中考試)(1)在“驗證機械能守恒定律”實驗中，某同學(xué)按如圖14所示進行實驗操作，請指出兩個錯誤：_____________；_____________. 圖14 圖15 (2)某實驗小組用天平稱量得到重錘質(zhì)量m＝0.3 kg，打點計時器工作頻率為50 Hz，他們在實驗中獲得一條紙帶如圖15所示，A、B、C、D、E、F為依次打下的點，根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，可得打下E點的刻度尺讀數(shù)為________ cm，可測得打下E點重錘的動能EkE＝________ J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．某同學(xué)計算發(fā)現(xiàn)A到E點重力勢能的減少量ΔEp小于E點時重錘的動能EkE，由此他得出結(jié)論：在重錘下落過程中，機械能不守恒．你認為他的觀點是否正確？試說明原因_____________________________________________________________________． 答案 (1)重錘離打點計時器太遠 打點計時器接在直流電源上 紙帶沒有拉直(任選兩個即可) (2)8.53(8.50～8.57均可) 0.265(0.254～0.277) 不正確 因為A點具有初動能(或初速度) 四、計算題(本題共3小題，共38分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位) 19．(12分)(2015浙江10月選考科目考試)如圖16所示是公路上的“避險車道”，車道表面是粗糙的碎石，其作用是供下坡的汽車在剎車失靈的情況下避險．質(zhì)量m＝2.0103 kg的汽車沿下坡行駛，當(dāng)駕駛員發(fā)現(xiàn)剎車失靈的同時發(fā)動機失去動力，此時速度表示數(shù)v1＝36 km/h，汽車繼續(xù)沿下坡勻加速直行l(wèi)＝350 m、下降高度h＝50 m時到達“避險車道”，此時速度表示數(shù)v2＝72 km/h. 圖16 (1)求從發(fā)現(xiàn)剎車失靈至到達“避險車道”這一過程汽車動能的變化量； (2)求汽車在下坡過程中所受的阻力的大?。? (3)若“避險車道”與水平面間的夾角為17，汽車在“避險車道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍，求汽車在“避險車道”上運動的最大位移．(sin 17≈0.3) 答案 見解析 解析 (1)ΔEk＝mv22－mv12 得ΔEk＝3.0105 J (2)由動能定理mgh－Ffl＝mv22－mv12 得Ff＝2103 N (3)設(shè)汽車在“避險車道”上運動的最大位移是l′，由動能定理 －(mgsin 17＋3Ff)l′＝0－mv22 得l′≈33.3 m. 20．(12分)(2018東陽中學(xué)期中考試)如圖17所示，在同一豎直平面內(nèi)，一輕質(zhì)彈簧下端固定在位置E，上端恰好與水平線CD齊平，靜止在傾角為θ＝53的光滑斜面上．一長為L＝1.8 m的輕質(zhì)細繩一端固定在O點上，另一端系一質(zhì)量為m＝1 kg的小球，將細繩拉至水平，使小球從位置A由靜止釋放，小球到達最低點B時，細繩剛好被拉斷．之后小球恰好能沿著斜面方向撞上彈簧上端并將彈簧壓縮，最大壓縮量為x＝0.5 m，g＝10 m/s2，sin 53＝0.8，cos 53＝0.6，不計空氣阻力．求： 圖17 (1)細繩受到的拉力的最大值FTm； (2)B點到水平線CD的高度h； (3)彈簧所獲得的最大彈性勢能Ep. 答案 (1)30 N (2)3.2 m (3)54 J 解析 (1)設(shè)小球在B點的速度為vB，由機械能守恒定律：mgL＝mvB2① 在B點，由牛頓第二定律：FTm－mg＝m② 聯(lián)立①②兩式得：vB＝6 m/s，F(xiàn)Tm＝30 N③ (2)細繩被拉斷后小球做平拋運動 撞上彈簧上端時速度方向與水平方向夾角為θ，則vx＝vB＝6 m/s v y2＝2gh④ 由題意：tan θ＝⑤ 解得：h＝3.2 m (3)小球在C點時速度vC＝ 由能量守恒定律，彈簧的最大彈性勢能Ep＝mgsin 53x＋mvC2 解得Ep＝54 J. 21．(14分)(2018浙江4月選考科目考試改編)如圖18所示，一軌道為半徑2 m的四分之一豎直圓弧軌道AB和長度可調(diào)的水平直軌道BC在B點平滑連接而成．現(xiàn)有一質(zhì)量為0.2 kg的小球從A點無初速度釋放，經(jīng)過圓弧上B點時，傳感器測得軌道所受壓力大小為3.6 N，小球經(jīng)過BC段所受的阻力為其重力的0.2倍，然后從C點水平飛離軌道，落到水平地面上的P點，P、C兩點間的高度差為3.2 m．小球運動過程中可視為質(zhì)點，且不計空氣阻力． 圖18 (1)求小球運動至B點時的速度大?。? (2)求小球在圓弧軌道上克服摩擦力所做的功； (3)為使小球落點P與B點的水平距離最大，求BC段的長度． 答案 (1)4 m/s (2)2.4 J (3)3.36 m 解析 (1)由向心力公式和牛頓第三定律有 FN－mg＝m， 解得vB＝4 m/s. (2)小球從A到B的過程，只有重力和摩擦力做功，設(shè)克服摩擦力所做的功為W克． 由動能定理得：mgR－W克＝mvB2－0 解得W克＝2.4 J. (3)分析運動可知，BC段長度會影響勻減速運動的時間，進而影響平拋運動的水平初速度以及水平位移． 設(shè)BC段小球的運動時間為t，加速度a＝＝2 m/s2 由運動學(xué)公式得vC＝vB－at＝4－2t① xBC＝vBt－at2＝4t－t2② 其中，0下載提示(請認真閱讀)
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