资源描述
物理必修2 （人教版）章末过关检测卷（三）第七章 机械能守恒定律（考试时间：90 分钟 分值： 100 分 ）一、单项选择题 （本题共 6 小题，每题 4 分，共 24分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确 ）1 若物体在运动过程中受到的合外力不为零，则 （）A.物体的动能不可能总是不变的B.物体的加速度一定变化C.物体的速度方向一定变化D 物体所受合外力做的功可能为零解析： 物体做匀速圆周运动时合外力不为零， 但合外力做的功为零，动能不变， A 错， D 对；合外力不为零，物体的加速度一定不为零，是否变化不能断定， B 错；合外力不为零，物体的速度方向可能变化，也可能不变， C 错答案： D2 关于做功和物体动能变化的关系，不正确的是（）A.只有动力对物体做功，物体的动能增加B.只有物体克服阻力做功，它的动能减少C.外力对物体做功的代数和等于物体的末动能与初动能之差D.动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化解析：只有动力对物体做功，则合力做正功，物体的动能增加，A对，同理B对.外力对物体做功的代数和等于合力对物体做的功， 等于物体的动能变化量，C对.动力和阻力都对物体做功时，若做的 总功为正值，物体的动能增加；若做的总功为负值，物体的动能减少， D错.故选D.答案：D3.一小石子从高为10 m处自由下落，不计空气阻力，经一段时 间后小石子的动能恰等于它的重力势能 （以地面为参考平面），g= 10 m/s2,则该时刻小石子的速度大小为（）A. 5 m/s B. 10 m/s C. 15 m/s D. 20 m/s解析：设小石子的动能等于它的重力势能时速度为 v,根据机械 能守恒定律得 mgh= mgh + 1mv2,由题意知mgh = 2mv2,所以mgh =mv2,故 丫 = /=10 m/s, B 正确.答案：B4.运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程.将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是 （）A.阻力对系统始终做负功B.系统受到的合外力始终向下C.重力做功使系统的重力势能增加D.任意相等的时间内重力做的功相等解析：无论什么情况下，阻力一定做负功， A对；加速下降时， 合力向下，减速下降时，合力向上，B错；系统下降，重力做正功， 所以重力势能减少，C错；由于系统做变速运动，系统在相等的时间 内下落的高度不同，所以在任意相等时间内重力做的功不同，D错.答案：A5.物体沿直线运动的vt关系如图所示，已知在第1秒内合外力对物体做的功为W,A.从第1秒末到第3秒末合外力做功为4 WB.从第3秒末到第5秒末合外力做功为-2 WC.从第5秒末到第7秒末合外力做功为 WD.从第3秒末到第4秒末合外力做功为0.75 W解析：由题图知，第1秒末速度、第3秒末速度、第7秒速度大1小关系：vI = v3 = v7,由题知W=mv 10,则由动能7E理知弟1秒1 C 1末到第3秒末合外力做功 W2 = /mv32 Qmv 12 = 0,故A错.第3秒末1到第5秒末合外力做功 W3 = 02mv32= W,故B错.第5秒末到1第7秒末合外力做功 W4= 1mv72 0 = W,故C正确.第3秒末到第1.1 1 一4秒末合外力做功 W5=2mv42 2mv32;因 v4=Qv3,所以 W5= 0.75W.故D错误.答案：C6 .C h如图所示，将小球a从地面以初速度V0竖直上抛的同时，将另1 一一相同质量的小球b从距地面h处由静止释放，两球恰在jh处相遇（不计空气阻力）.则（）A.两球同时落地B.相遇时两球速度大小相等C.从开始运动到相遇，球a动能的减少量等于球b动能的增加 量D.相遇后的任意时刻，重力对球a做功的功率和对球b做功的 功率相等解析：相遇时满足 2gt2 + vot2gt2= h, 1gt2=h,所以 vo2=gh, 小球b落地时间tb= 片,球a落地时间ta=2v0 =2，g,故A错误; 相遇时，vb=12gh= gh, va2 v02= 2gh, va=0,所以 B 错误; 因为两球恰在2处相遇，说明重力做功的数值相等，根据动能定理， 球a动能的减少量等于球b动能的增加量，C正确；相遇后的任意时 刻，球a的速度始终小于球b的速度，因此重力对球a做功的功率小 于对球b做功的功率，D错误.答案：C二、双项选择题（本题共4小题，每题6分，共24分.在每小题 给出的四个选项中有两个选项正确，全部选对得 6分，漏选得3分, 错选或不选得0分.）7 .人们设计出磁悬浮列车，列车能以很大速度行驶.列车的速度很大，是采取了下列哪些可能的措施()A.减小列车的质量8 .增大列车的牵引力C.减小列车所受的阻力D.增大列车的功率解析：当列车以最大速度行驶时，牵引力与阻力大小相等，有 PP= FfV,故丫 =工，要增大速度，一万面增大列车的功率，另一万面减 小列车所受的阻力，故C、D正确.答案：CD8.Jb mAmi质量为mi、m2的两物体，静止在光滑的水平面上，质量为m的 人站在mi上用恒力F拉绳子，经过一段时间后，两物体的速度大小 分别为Vi和V2,位移分别为si和,如图所示.则这段时间内此人 所做的功的大小等于()A. FS2B. F(Si + a)C.2m2v22 + ；(m+ mi)vi2 D.2m2v22解析：人做的功等于绳子对 m1、m2做的功之和，即 W = Fsi + Fs2=F（Si+S2）, A错，B对.根据动能定理知，人做的功等于 mi、10 1m2动能的增加重，所以 W = 2（mi + m）vi2 + m2v22, C对，D错.答案：BC9. 一质量为1 kg的质点静止于光滑水平面上，从 t=0时起， 第1 s内受到2 N的水平外力作用，第2 s内受到同方向的1 N的外 力作用.下列判断正确的是（）9A.。2 s内外力的平均功率是4 W5B.第2 s内外力所做的功是4 JC.第2 s末外力的瞬时功率最大4D.第1 s内与第2 s内质点动能增加量的比值是45解析：第1 s内质点的加速度a1=2 m/s2, 1 s末的速度v 1 = 2x 1 m/s= 2 m/s,第2 s内的加速度a?=1 m/s2,第2 s末的速度v2=2 m/s1 o 1 o+ 1X1 m/s= 3 m/s,所以第 2 s内外力做的功 W2=2mv22 2mv 12= 2.5J,故B错误；第1 s末的功率为P1 = 2X2 W = 4 W,第2 s末的功率W为P2=1X3 W = 3 W,故C错误；。2 s内外力的平均功率 P=Y =2mv 22 9一 = 9 W,故A正确；第1 s内与第2s内质点动能增加量的比值Ei 2mv 12 4=,故 D 正确.AE2 W25答案：AD10.甲、乙两球的质量相等，悬线一长一短，将两球由图示位置的同一水平面无初速度释放，不计阻力，则对小球过最低点时的正确 说法是（）A.甲球的动能与乙球的动能相等B.两球受到线的拉力大小相等C.两球的向心加速度大小相等D.两球的机械能不相等解析：由机械能守恒知，相对同一参考面，两球开始的机械能相等，由于运动过程中每个小球的机械能都守恒， 所以任意时刻两球相 对同一参考平面的机械能相等，D错.设线长为1,小球的质量为m, 小球到达最低点时的速度为v,则1 2Gmg1=2mv 两球经最低点时的动能不同，A错.2V小F mg= m i 由得球过最低点时的拉力大小 F = mg+ mvp= 3mg, B对.球F mg过最低点时的向心加速度大小 a= m =2g, C对.答案：BC三、非选择题（本大题5小题，共52分.按题目要求作答.解答 题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案 的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.）11. （6分）在“验证机械能守恒定律”的实验中，若重物质量为 0.50 kg,选择好的纸带如图所示，O、A之间有几个点未画出.已知 相邻两点时间间隔为0.02 s,长度单位是cm, g取9.8 m/s2.则打点计 时器打下点B时，重物的速度Vb =m/s;从起点。到打下点 B的过程中，重物重力势能的减少量 AEp=J,动能的增加 量AEk =J-（结果保留三位有效数字）一 一 一3J34.8百7.02解析：V b =(7.023.13) X10 22X0.02m/s=0.973 m/s,动能的增量_1 O 1Ek = mvb2= 2 X 0.5X 0.97320.237 J重力势能的减少量 Ep = mghB = 0.5X 9.8X4.86X102 J0.238 J.答案:0.973 0.238 0.23712. (12分)用如图所示重物打点计 时器rffii一纸带 夹子的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源, 输出电压为6 V的交流电和直流电两种.重物从高处由静止开始下落，重物拖着纸带打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量，即可 验证机械能守恒定律.(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：A.按照图示的装置安装器件；B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上；C.用天平测量出重物的质量；D.释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；E.测量打出的纸带上某些点间的距离；F .根据测量的结果计算重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤是 .（将其 选项对应的字母填在横线处）（2）利用这个装置也可以测量重物下落的加速度a的数值.如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点 A、B、C、D、E, 测出A点距起始点O的距离为xo,点A、C间的距离为,点C、 E间的距离为X2,使用交流电的频率为f,根据这些条件计算重物下 落的加速度a =,（3）在上述验证机械能守恒定律的实验中发现，重物减小的重力势能总是大于重物增加的动能，其原因主要是重物下落的过程中存在 阻力作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小. 若已知当地重力 加速度公认的较准确的值是g,还需要测量的物理量是：试用这些物理量和上图纸带上的数据符号表示出重物在下落的过程中受到的平均阻力为 F =解析：（1）因本实验中是通过比较重物的重力势能减小量mghn和一,12 , 一 人一、“ 一动能2mvn2增加量的大小来达到验证的目的，对于同一个研究对象（重 一一一一一 1 9 一物）来说，质量是一定的，故只需比较ghn和1v n2就能达到目的，选项C是没必要的.选项B、D是错误的，应将打点计时器接到电源的 “交流输出”上；释放悬挂纸带的夹子，先接通电源开关再释放一条纸带.(2)因 Ax= aT2,所以 a=2Ax(X2Xi) f(2T) 24（3）由牛顿第二定律得平均阻力 F = mg ma,所以应测量重物的一，、.（x2 x1） f2，.，、 .质量m,代入加速度得F = mg_2 4 或由动能定理得：mg（xo1.X1 + X2+ Xi） F（xo+Xi） = Qmvc 又因为 vc = 4T 一,由以上两式得 F =:（X1 + X2） 2f2mlg-.J 32（X0 + X1） 一答案：（1）BCD （2） （x2-Xl） f （3）重物的质量 m；（X2-X1） f2， （X1 + X2） 2f2mg4或 mg 32（X0+X1）点评：解答实验题时，首先应弄清实验原理和误差来源，然后针 对具体题目进行全面分析.只有从原理上着手，问题的解答才有依据， 绝不能死记实验步骤和注意事项.13. （10分）一列车的质量是5.0X 105 kg,在平直的轨道上以额定 功率3 000 kW加速行驶，当速度由10 m/s加速到所能达到的最大速 率30 m/s时，共用了 2 min,则在这段时间内列车前进的距离是多少？解析：设列车在2 min内前进的距离为1,已知m = 5.0X105 kg,P=3 000 kW, v = 10 m/s, v=30 m/s, t= 2 min,由于 P=Fv,列车速度最大时,a=0,所以阻力Ff =3X106301.0X105 N,牵引力做功 W=Pt= 3X 106X60X2 J=3.6X108 J,由动11能定理知 WFfl = mv 2 2mv2,代入数据求得l=1.6 km.答案：1.6 km14. （12分）某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛.比赛路径如图所示，赛车从起点 A出发，沿水平直线轨道运动 L后，由B点 进入半径为R的光滑竖直圆轨道，离开竖直圆轨道后继续在光滑平 直轨道上运动到C点，并能越过壕沟.已知赛车质量 m = 0.1 kg,通 电后以额定功率P=1.5 W工作，进入竖直轨道前受到阻力恒为0.3N,随后在运动中受到的阻力均可不计.图中L = 10.00 m,R=0.32 m, h=1.25 m, x= 1.50 m.问：要使赛车完成比赛，电动机至少工作多 长时间？（取g=10 m/s2）解析：设赛车越过壕沟需要的最小速度为 v 1,由平抛运动的规律*g12=h-1 V2h=3 m/s,设赛车恰好通过圆轨道,对应圆轨道最高点的速度为v 2,最低点的速度为v 3,由牛顿第二定律及机械能守恒定律1mv32= ：mv22+mg(2R),联立解得v3= ,5gR= 4 m/s,通过分析比较，赛车要完成比赛，在进入圆轨道前的速度最小应该是Vmin = V3 = V 1=4 m/S,设电动12机工作时间至少为t,根据功能关系Pt-FfL = 2mvmin2由止匕可得t= 2.53 s.答案：2.53 s15. (12分)如图所示，光滑斜轨和光滑圆轨相连，固定在同一竖直面内，圆轨的半径为 R, 一个小球(可视为质点)，从离水平面高h处由静止自由下滑，由斜轨进入圆轨.求：(1)为了使小球在圆轨内运动的过程中始终不脱离圆轨，h应至少多高？(2)若小球到达圆轨最高点时圆轨对小球的压力大小恰好等于它自身重力大小，那么小球开始下滑时的h是多大？解析：(1)小球刚好不脱离圆轨，在最高点由牛顿第二定律得mg2=mR小球由斜轨运动至圆轨最高点过程，由动能定理得mg(h-2R)12_=?mv 5联立解得h = 5R5故小球在圆轨内运动的过程中始终不脱离圆轨，h至少为5R.2(2)在最高点对小球由牛顿第二定律得 Fn + mg= m号 R又有FN = mg小球由斜轨至圆轨最高点过程，由动能定理得1-mg(h-2R)=2mv i2 * * 5 联立解得h=3R5答案:(1)2R (2)3R
展开阅读全文