2018-2019学年高中物理 第3章 动能的变化与机械功章末检测试卷 沪科版必修2.doc

第3章 动能的变化与机械功章末检测试卷(三)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分)1下面列举的情况中所做的功不为零的是()A举重运动员，举着杠铃在头上方停留3 s，运动员对杠铃做的功B木块在粗糙的水平面上滑动，支持力对木块做的功C一个人用力推一个笨重的物体，但没推动，人的推力对物体做的功D自由落体运动中，重力对物体做的功答案D解析举重运动员举着杠铃在头上方停留3 s的时间内，运动员对杠铃施加了竖直向上的支持力，但杠铃在支持力方向上没有位移，所以运动员对杠铃没有做功；木块滑动过程中，在支持力方向上没有位移，故支持力对木块没有做功；人推物体但没推动，只有力而没有位移，做的功等于零；自由落体运动中，重力竖直向下，物体的位移也竖直向下，故重力对物体做了功，D选项正确2某运动员臂长为L，将质量为m的铅球推出，铅球出手时的速度大小为v0，方向与水平方向成30角，则该运动员对铅球所做的功是()A. BmgLmv02C.mv02 DmgLmv02答案A解析设运动员对铅球做功为W，由动能定理得WmgLsin 30mv02，所以WmgLmv02.3假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的()A4倍 B2倍 C.倍 D.倍答案D解析设fkv，当阻力等于牵引力时，速度最大，输出功率变化前，有PFvfvkvvkv2，变化后有2PFvkvvkv2，联立解得，vv，D正确4如图1，水平放置的光滑板中心开一光滑小孔O，穿过一细绳，绳的一端系一小球，另一端用力F拉着使球在平板上做半径为r的匀速圆周运动，在运动过程中逐渐增大拉力，当拉力增大为8F时，球的运动半径减小为，在此过程中拉力做的功为()图1A0 B1.5Fr C3.5Fr D4Fr答案B解析开始：Fm后来：8Fm解得Wmv22mv121.5Fr，B正确5汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P.快进入闹市区时，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶下面四个图像中，哪个图像正确表示了从司机减小油门开始，汽车的速度与时间的关系()答案C解析功率减小一半后，汽车做加速度越来越小的减速运动，最终匀速运动故C正确6如图2所示，滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下，然后在水平面上前进至B点停下，已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数皆为，滑雪者(包括滑雪板)的质量为m，A、B两点间的水平距离为l.在滑雪者经过AB段的过程中，摩擦力所做功的大小为(已知滑雪者从斜坡滑上水平面时没有动能损失)()图2A大于mglB小于mglC等于mglD以上三种情况都有可能答案C解析设在斜面上滑动的距离为x，斜面倾角为，由A到B的过程中摩擦力所做的功为Wfmgcos xmg(lxcos )mgl，故C正确7某人通过光滑轻质定滑轮将一物体提升，第一次此人竖直向下拉绳，如图3甲所示，使物体匀速上升高度h，该过程人对物体做功为W1；第二次此人以速度v匀速向左拉着绳运动，如图乙所示，使物体上升相同的高度，此时绳子与水平面夹角为，已知重力加速度为g，人对物体做功为W2，关于两次人对物体做的功的关系正确的是()图3AW1W2 BW1W2CW1W2 D都有可能答案C解析第一次：W1mgh0，即W1mgh；第二次：物体速度vvcos ，随人左移v增大，即物体加速上升，由W2mghEk知，W2mghEk所以W1W2，C正确8(多选)如图4所示，四个相同的小球在距地面相同的高度以相同的速率分别竖直下抛、竖直上抛、平抛和斜上抛，不计空气阻力，则下列关于这四个小球从抛出到落地过程的说法中正确的是()图4A小球飞行过程中单位时间内的速度变化相同B小球落地时，重力的瞬时功率均相同C从开始运动至落地，重力对小球做功相同D从开始运动至落地，重力对小球做功的平均功率相同答案AC解析因为抛体运动的加速度恒为g，所以选项A正确；小球落地时竖直方向速度大小不同，B错误；WGmgh，选项C正确；从抛出到落地所用时间不等，所以D错误9(多选)质量不等，但有相同动能的两个物体，在动摩擦因数相同的水平地面上滑行，直至停止，则()A质量小的物体滑行的距离大B质量大的物体滑行的距离大C它们滑行的距离一样大D它们克服摩擦力所做的功一样多答案AD解析由动能定理可得fx0Ek，又fmg，则mgxEk，由于两者动能相同，故质量小的滑行距离大，它们克服摩擦力所做的功都等于Ek.10(多选)质量为2 kg的物体置于水平面上，在运动方向上受到水平拉力F的作用，沿水平方向做匀变速运动，拉力F作用2 s后撤去，物体运动的速度时间图像如图5所示，则下列说法正确的是(取g10 m/s2)()图5A拉力F做功150 JB拉力F做功350 JC物体克服摩擦力做功100 JD物体克服摩擦力做功175 J答案AD解析由题图可知撤去拉力后，物体做匀减速直线运动，加速度大小a22.5 m/s2，所以滑动摩擦力fma25 N；加速过程加速度大小a12.5 m/s2，由Ffma1得，拉力Fma1f10 N由题图可知F作用2 s时间内的位移s115 m，撤去F后运动的位移s220 m，全程位移s35 m，所以拉力F做功W1Fs11015 J150 J，A正确，B错误；物体克服摩擦力做功W2fs535 J175 J，C错误，D正确11(多选)如图6，一固定容器的内壁是半径为R的半球面；在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P.它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦力做的功为W.重力加速度大小为g.设质点P在最低点时，向心加速度的大小为a，容器对它的支持力大小为N，则()图6AaBaCNDN答案AC解析质点P下滑过程中，重力和摩擦力做功，根据动能定理可得mgRWmv2，根据公式a，联立可得a，A正确，B错误；在最低点重力和支持力的合力充当向心力，根据牛顿第二定律可得，Nmgma，代入可得，N，C正确，D错误12(多选)如图7所示为一滑草场某条滑道由上、下两段高均为h，与水平面倾角分别为45和37的滑道组成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为.质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端(不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，sin 370.6，cos 370.8)重力加速度为g，则()图7A动摩擦因数B载人滑草车的最大速度为C载人滑草车克服摩擦力做功为mghD载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为g答案AB解析对滑草车从坡顶由静止滑下，到底端静止的全过程分析，得mg2hmgcos 45mgcos 370，解得，选项A正确；对经过上段滑道的过程，根据动能定理得，mghmgcos 45mv2，解得v，选项B正确；载人滑草车克服摩擦力做功为2mgh，选项C错误；载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为ag，选项D错误二、实验题(本题共2小题，共10分)13(4分)在“探究恒力做功与动能变化的关系”实验中(装置如图8甲)：甲乙图8(1)下列说法哪一项是正确的()A平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量C实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，则打B点时小车的瞬时速度大小为_ m/s(保留三位有效数字)答案(1)C(2)0.653解析(1)平衡摩擦力的原理就是在没有拉力的情况下调整木板倾角，使tan ，A错；为减小系统误差应使钩码质量远小于小车质量，B错；实验时使小车靠近打点计时器能充分利用纸带，由静止释放则后面点测出的动能即等于该过程的动能变化量，便于利用实验数据进行探究，故选C.(2)vB0.653 m/s.14(6分)在“探究恒力做功和物体速度变化的关系”实验中：(1)某同学的实验设计方案如图9甲所示，该实验用钩码的重力表示小车受到的合外力，为此，实验时在安装正确、操作规范的前提下(已平衡摩擦力)，还需要满足的条件是_图9(2)如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是该同学确定的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，距离如图所示则打C点时小车的速度为_；要验证合外力的功与速度变化的关系，除位移、速度外，还要测出的物理量有_答案(1)钩码的重力远小于小车的重力(2)钩码的质量和小车的质量解析(1)只有当钩码的重力远小于小车的重力时，才能近似地认为小车受到的拉力等于钩码的重力(2)C点的速度等于BD段的平均速度，故vC.三、计算题(本题共4小题，共42分，解答时应写出必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)15(10分)质量为m5103 kg的汽车在水平公路上行驶，阻力是车重的0.1倍让车保持额定功率P060 kW，从静止开始行驶(g取10 m/s2)(1)若以额定功率启动，求汽车达到的最大速度vm及汽车车速v12 m/s时的加速度大小(2)若汽车以v6 m/s的速度匀速行驶，求汽车的实际功率答案(1)12 m/s5 m/s2(2)30 kW解析(1)由P0Fvmfvm得vm m/s12 m/s由PFv得F，当v12 m/s时，F1 N3104 N由牛顿第二定律得F1fma，所以a m/s25 m/s2(2)汽车以6 m/s的速度匀速行驶，则牵引力Ff0.1510310 N5103 N实际功率为PFv51036 W30 kW.16(10分)如图10所示，质量为m的小球用长为L的轻质细线悬于O点，与O点处于同一水平线上的P点处有一颗光滑的细钉，已知OP，在A点给小球一个水平向左的初速度v0，发现小球恰能到达跟P点在同一竖直线上的最高点B.求：图10(1)小球到达B点时的速率(2)若不计空气阻力，则初速度v0为多少？(3)若初速度变为v03，其他条件均不变，则小球从A到B的过程中克服空气阻力做了多少功？答案(1)(2)(3)mgL解析(1)小球恰能到达最高点B，则在最高点有mg，小球到达B点时的速率v.(2)从A点到B点，由动能定理得mg(L)mv2mv02，则v0(3)空气阻力是变力，设小球从A到B克服空气阻力做功为Wf，由动能定理得mg(L)Wfmv2mv02，解得WfmgL.17(10分)如图11甲所示，质量m1 kg的物体静止在光滑的水平面上，t0时刻，物体受到一个变力F作用，t1 s时，撤去力F，某时刻物体滑上倾角为37的粗糙斜面；已知物体从开始运动到斜面最高点的vt图像如图乙所示，不计其他阻力，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：图11(1)变力F做的功；(2)物体从斜面底端滑到最高点过程中克服摩擦力做功的平均功率；(3)物体回到出发点的速度大小答案(1)50 J(2)20 W(3)2 m/s解析(1)由题图乙知物体1 s末的速度v110 m/s，根据动能定理得：WFmv1250 J.(2)物体在斜面上升的最大距离：x110 m5 m物体到达斜面时的速度v210 m/s，到达斜面最高点的速度为零，根据动能定理：mgxsin 37Wf0mv22解得：Wf20 J，20 W.(3)设物体重新到达斜面底端时的速度为v3，则根据动能定理：2Wfmv32mv22解得：v32 m/s此后物体做匀速直线运动，到达原出发点的速度为2 m/s.18(12分)如图12所示，质量m0.2 kg的小物块，放在半径R12 m的水平圆盘边缘A处，小物块与圆盘间的动摩擦因数10.8.圆心角为37、半径R22.5 m的光滑圆弧轨道BC与水平轨道光滑连接于C点，小物块与水平轨道间的动摩擦因数为20.5.开始圆盘静止，在电动机的带动下绕过圆心O1的竖直轴缓慢加速转动，某时刻小物块沿纸面水平方向飞出(此时O1与A连线垂直纸面)，恰好沿切线进入圆弧轨道B处，经过圆弧BC进入水平轨道CD，在D处进入圆心为O2、半径R30.5 m的光滑竖直圆轨道，绕过圆轨道后沿水平轨道DF向右运动设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力，sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2，求：图12(1)圆盘对小物块m做的功；(2)小物块刚离开圆盘时A、B两点间的水平距离；(3)假设竖直圆轨道可以左右移动，要使小物块能够通过竖直圆轨道，求竖直圆轨道底端D与圆弧轨道底端C之间的距离范围和小物块的最终位置答案(1)1.6 J(2)1.2 m(3)lDC1 m最后停在离C位置右侧3.5 m处解析(1)小物块刚滑出圆盘时：1mg得：vA4 m/s由动能定理可得：WmvA2得：W1.6 J(2)物块正好切入圆弧轨道BC，由平抛运动知识可得：在B处物块的竖直分速度为vByvAtan 37运动时间tA、B间的水平距离xvAt联立解得：x1.2 m(3)物块刚好通过竖直完整圆轨道最高点E处：mg由B到E点由动能定理得：mgR2(1cos 37)2mgL2mgR3mvE2mvB2又vB可得：L1 m即DC之间距离不大于1 m时物块可通过竖直圆轨道最后物块必定停止，由动能定理可得：mgR2(1cos 37)2mgx0mvB2解得x3.5 m即最后物块停在离C位置右侧3.5 m处