高中物理人教版必修二综合检测3

综合检测(三)第七章机械能守恒定律(分值：100分时间：60分钟)一、选择题(本题共7小题，每小题6分，共42分每小题至少有一个选项是正确的)1下列关于力对物体做功的说法正确的是()A摩擦阻力对物体做功的多少与路径有关B合力不做功，物体必定做匀速直线运动C在相同时间内作用力与反作用力做功绝对值一定相等，一正一负D一对作用力和反作用力，可能其中一个力做功，而另一个力不做功【解析】根据摩擦力做功的特点知，摩擦力的功与路径有关，A正确；合力不做功，合力不一定为零，物体不一定做匀速直线运动，B错误；一对作用力、反作用力的功不一定数值相等、一正一负，有可能一个力做功，另一个力不做功，C错误，D正确【答案】AD2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B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PFfv，故v，要增大速度，一方面增大列车的功率，另一方面减小列车所受的阻力，故C、D正确【答案】CD3(2013石家庄高一期末)质量为m的物体从地面上方H高处无初速度释放，落到地面后出现一个深为h的坑，如图1所示，在此过程中()图1A重力对物体做功mgHB物体重力势能减少mg(Hh)C合力对物体做的总功为零D地面对物体的平均阻力为【解析】重力做功为mg(Hh)，A错；重力势能减少mg(Hh)，B错；由动能定理W总Ek0.C对；又mg(Hh)h0，故，D错【答案】C4(2013福州高一期末)如图2所示，小球以初速度v0从A点沿不光滑的轨道运动到高为h的B点后自动返回，其返回途中仍经过A点，则经过A点的速度大小为()图2A.B.C.D.【解析】设小球从A到B克服摩擦力的功为Wf.小球从A至B.Wfmgh0mv小球从B至AmghWfmv0解以上两式得vA，B对【答案】B5(2013郑州高一检测)在空中某一位置，以大小v0的速度水平抛出一质量为m的物体，经过时间t物体下落一段距离后，其速度大小仍为v0，但方向与初速度方向相反，如图3所示，则下列说法中正确的是()图3A风力对物体做功为零B风力对物体做负功C物体的机械能减少D物体的动能变化为mv【解析】由题意知物体的动能不变，D错；由于物体在竖直方向上初、末速度为0，即物体不做自由落体运动，物体在竖直方向下落的高度小于hgt2，物体减少的机械能Emgh，所以E，故C错误；由动能定理知物体克服风力做的功与重力做的功相同，故A错，B对【答案】B6(2013沈阳高一检测)如图4所示，小球m分别从A点和B点无初速度地释放，则经过最低点C时，小球的速率之比v1v2为(空气阻力不计)()图4A1B.1C21 D12【解析】设球经C点时的速度为v，绳长为l.根据动能定理有mghmv20，故v.所以v1，v2.v1v21，B正确【答案】B7(2013北京高考)在实验操作前应该对实验进行适当的分析研究平抛运动的实验装置示意图如图5所示小球每次都从斜槽的同一位置无初速释放，并从斜槽末端水平飞出改变水平板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹某同学设想小球先后三次做平抛运动，将水平板依次放在如图中1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3，机械能的变化量依次为E1、E2、E3，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是()图5Ax2x1x3x2，E1E2E3Bx2x1x3x2，E1E2E3Cx2x1x3x2，E1E2E3Dx2x1x3x2，E1E2t23；在水平方向上x12x2x1v0t12，x23x3x2v0t23，故有：x2x1x3x2，又因忽略空气阻力的影响，故此过程中机械能守恒，所以有E1E2E30，选项B正确【答案】B二、非选择题(本题共5小题，共58分计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)8(8分)在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图6所示O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，当地的重力加速度为9.8 m/s2，那么图6(1)纸带的_端(填“左”或“右”)与重物相连；(2)根据图上所得的数据，应取图中O点到_点来验证机械能守恒定律；(3)从O点到(2)问中所取的点，重物重力势能的减少量Ep_ J，动能增加Ek_ J(结果取三位有效数字)【解析】由题意知，O点为第一个点，所以纸带的左端与重物相连，为了减小误差和便于求重物动能的增加量，可取题图中O点到B点来验证机械能守恒定律，此过程中重力势能的减少量EpmghOB1.009.819.25102 J1.89 J.打B点时重物的瞬时速度vB m/s1.845 m/s.所以动能增量Ekmv1.001.8452 J1.70 J.【答案】(1)左(2)B(3)1.891.709(10分)质量为40 kg的物体，在一个水平外力作用下，沿直径为40 m的水平圆形轨道匀速运动一周，若物体与轨道间动摩擦因数为0.5，求水平外力在此过程中做的功为多少？(g取10 m/s2)【解析】物体做匀速圆周运动的动能不变，由动能定理得WWf0上式得W、Wf分别为水平外力和摩擦力做的功，而Wfmg2R联立求得W2.51104 J.【答案】2.51104 J10(10分)一列车的质量是5.0105 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l，已知m5.0105 kg，P3 000 kW，v10 m/s，v30 m/s，t2 min，由于PFv列车速度最大时，a0，所以阻力FfF，则Ff N1.0105 N，牵引力做功WPt3106602 J3.6108 J，由动能定理知WFflmv2mv2，代入数据求得l1.6 km.【答案】1.6 km11(14分)如图7所示，ABC和DEF是在同一竖直平面内的两条光滑轨道，其中ABC的末端水平，DEF是半径为r0.4 m的半圆形轨道，其直径DF沿竖直方向，C、D可看做重合现有一可视为质点的小球从轨道ABC上距C点高为H的地方由静止释放，则：图7(1)若要使小球经C处水平进入轨道DEF且能沿轨道运动，H至少要有多高？(2)若小球静止释放处离C点的高度h小于(1)中H的最小值，小球可击中与圆心等高的E点，求此h的值(取g10 m/s2)【解析】(1)小球从ABC轨道下滑，机械能守恒，设到达C点时的速度大小为v.则：mgHmv2小球能在竖直平面内做圆周运动，在圆周最高点必须满足：mgm联立以上两式并代入数据得：H0.2 m.(2)若hH，小球过C点后做平抛运动，设球经C点时的速度大小为vx，则击中E点时，竖直方向：rgt2水平方向：rvxt由机械能守恒有：mghmv联立以上三式并代入数据得h0.1 m.【答案】(1)0.2 m(2)0.1 m12(16分)(2013合肥高一期末)如图8是翻滚过山车的模型，光滑的竖直圆轨道半径为R2 m，入口的平直轨道AC和出口的平直轨道CD均是粗糙的，质量为m2 kg的小车与水平轨道之间的动摩擦因数均为0.5，加速阶段AB的长度为l3 m，小车从以A静止开始受到水平拉力F60 N的作用，在B点撤去拉力，试问：(1)要使小车恰好通过圆轨道的最高点，小车在C点的速度为多少？(2)满足第(1)的条件下，小车沿着出口平轨道CD滑行多远的距离？(3)要使小车不脱离轨道，平直轨道BC段的长度范围？图8【解析】(1)设最高点的速度为v0：mg，由C点到最高点满足机械能守恒定律：mvmg2Rmv，vC10 m/s.(2)动能定理：mgsCD0mv，sCD10 m.(3)小车经过C点的速度大于10 m/s就能做完整圆周运动，由动能定理：Flmg(lsBC)mv，sBC5 m小车进入圆轨道时，上升的高度小于R2 m时，小车返回而不会脱离轨道：Flmg(lsBC)mgh00，h2 m，sBC11 m综上可得：sBC5 m或sBC11 m小车不脱离轨道【答案】(1)10 m/s(2)10 m(3)小于等于5 m或大于等于11 m