2020年高中物理 第七章 機械能守恒定律 章末質(zhì)量評估（三）（含解析）新人教版必修2

章末質(zhì)量評估(三)(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本大題共12小題，每小題4分，共48分其中18題為單選，912題為多選，選對得4分，漏選得2分，多選、錯選均不得分)1.如圖所示，在水平的船板上有一人拉著固定在岸邊樹上的繩子，用力使船向前移動關(guān)于力對船做功的下列說法中正確的是()A繩的拉力對船做了功B人對繩的拉力對船做了功C樹對繩子的拉力對船做了功D人對船的靜摩擦力對船做了功解析：繩的拉力、人對繩子的拉力和樹對繩子的拉力都沒有作用于船，沒有對船做功只有人對船的靜摩擦力作用于船，且船發(fā)生了位移，故對船做了功，且做正功，故選項A、B、C錯誤，選項D正確答案：D2升降機中有一質(zhì)量為m的物體，當(dāng)升降機以加速度a勻加速上升h高度時，物體增加的重力勢能為()AmghBmghmahCmah Dmghmah解析：要分析重力勢能的變化，只需要分析重力做功物體隨升降機上升了h，物體克服重力做功Wmgh，故物體的重力勢能增加了mgh，A正確答案：A3物體在恒定阻力作用下，以某初速度在水平面上沿直線滑行直到停止以a、Ek、x和t分別表示物體運動的加速度大小、動能、位移的大小和運動的時間則以下各圖象中，能正確反映這一過程的是()解析：物體在恒定阻力作用下運動，其加速度隨時間不變，隨位移不變，選項A、B錯誤；由動能定理，fxEkEk0，解得EkEk0fx，故選項C正確，D錯誤答案：C4.一小球從如圖所示的弧形軌道上的A點，由靜止開始滑下由于軌道不光滑，它僅能滑到B點由B點返回后，僅能滑到C點，已知A、B高度差為h1，B、C高度差為h2，則下列關(guān)系正確的是()Ah1h2 Bh1h2Ch1h2 Dh1、h2大小關(guān)系不確定解析：由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，小球由A到B的過程中重力勢能減少mgh1，全部用于克服摩擦力做功，即WABmgh1.同理，WBCmgh2，又隨著小球最大高度的降低，每次滑過的路程越來越短，必有WABWBC，所以mgh1mgh2，得h1h2，故C正確答案：C5.如圖所示是半徑為r的豎直光滑圓形軌道，將一玩具小車放到與軌道圓心O處于同一水平面的A點，并給小車一豎直向下的初速度，使小車沿軌道內(nèi)側(cè)做圓周運動要使小車不脫離軌道，則在A處使小車獲得豎直向下的最小初速度應(yīng)為()A. B.C. D.解析：小車恰好不脫離軌道的條件是在最高點滿足mgm.小車沿軌道內(nèi)側(cè)做圓周運動的過程中，只有重力做功，機械能守恒設(shè)小車在A處獲得的最小初速度為vA，由機械能守恒定律得mvmgrmv2，解得vA.故選項C正確答案：C6物體在拉力作用下向上運動，其中拉力做功10 J，克服阻力做功5 J，克服重力做功5 J，則()A物體重力勢能減少5 JB物體機械能增加5 JC合力做功為20 J D物體機械能減少5 J解析：物體向上運動，重力做負(fù)功5 J，故重力勢能增加了5 J，故A錯誤；合力做功W10550，即合力做功為零，故C錯誤；除重力以外的力做功衡量機械能的變化，因此物體的機械能增加了E1055 J，故B正確，D錯誤. 答案：B7.如圖所示為某中學(xué)科技小組制作的利用太陽能驅(qū)動小車的裝置當(dāng)太陽光照射到小車上方的光電板時，光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動機帶動小車前進若質(zhì)量為m的小車在平直的水泥路上從靜止開始沿直線加速行駛，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，小車所受阻力恒為F，那么這段時間內(nèi) ()A小車做勻加速運動B小車受到的牽引力逐漸增大C小車受到的合外力所做的功為PtD小車受到的牽引力做的功為Fxmv解析：小車在運動方向上受向前的牽引力F1和向后的阻力F，因為v增大，P不變，由PF1v，F(xiàn)1Fma，得出F1逐漸減小，a也逐漸減小，當(dāng)vvm時，a0，故A、B項錯誤；合外力做的功W外PtFx，由動能定理得W牽Fxmv，故C項錯誤，D項正確答案：D8.如圖所示，一質(zhì)量為m的質(zhì)點在半徑為R的半球形容器中(容器固定)由靜止開始自邊緣上的A點滑下，到達最低點B時，它對容器的正壓力為FN.重力加速度為g，則質(zhì)點自A滑到B的過程中，摩擦力對其所做的功為()A.R(FN3mg) B.R(3mgFN)C.R(FNmg) D.R(FN2mg)解析：質(zhì)點到達最低點B時，它對容器的正壓力為FN，根據(jù)牛頓定律有FNmgm，根據(jù)動能定理，質(zhì)點自A滑到B的過程中有WfmgRmv2，故摩擦力對其所做的功WfR(FN3mg)，故A項正確答案：A9.如圖所示，長為L的木板水平放置，在木板的A端放置一個質(zhì)量為m的小物體，現(xiàn)緩慢抬高A端，使木板以左端為軸在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動，當(dāng)木板轉(zhuǎn)到與水平面成角時小物體開始滑動，此時停止轉(zhuǎn)動木板，小物體滑到木板底端時的速度為v，則在整個過程中()A支持力對小物體做功為0B摩擦力對小物體做功為mgLsin C摩擦力對小物體做功為mv2mgLsin D木板對小物體做功為mv2解析：木板由水平位置轉(zhuǎn)過角的過程中，摩擦力方向與速度方向垂直不做功，除重力外只有板的支持力做功，故此過程中支持力所做的功等于物體增加的重力勢能：WNEpmgLsin ，所以A錯誤；物體從開始下滑到滑到底端的過程中，支持力不做功，重力做正功，摩擦力做負(fù)功，由動能定理得WGWfmv20，即Wfmv2mgLsin ，故C正確，B錯誤；對全過程運用能量觀點，重力做功為0，無論支持力還是摩擦力，施力物體都是木板，所以木板對小物體做功為mv2，D正確答案：CD10(2019·江蘇卷)如圖所示，輕質(zhì)彈簧的左端固定，并處于自然狀態(tài)小物塊的質(zhì)量為m，從A點向左沿水平地面運動，壓縮彈簧后被彈回，運動到A點恰好靜止物塊向左運動的最大距離為s，與地面間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為g，彈簧未超出彈性限度在上述過程中()A彈簧的最大彈力為mgB物塊克服摩擦力做的功為2mgsC彈簧的最大彈性勢能為mgsD物塊在A點的初速度為解析：小物塊壓縮彈簧最短時有F彈>mg，故A錯誤；全過程小物塊的路程為2 s，所以全過程中克服摩擦力做的功為mg·2 s，故B正確；小物塊從彈簧壓縮最短處到A點由能量守恒得：Epmaxmgs，故C正確；對小物塊從A點返回A點，由動能定理得：mg·2s0mv，解得v02，故D錯誤答案：BC11.如圖所示，在排球比賽中，假設(shè)排球運動員某次發(fā)球后排球恰好從網(wǎng)上邊緣過網(wǎng)，排球網(wǎng)高H2.24 m，排球質(zhì)量為m300 g，運動員對排球做的功為W120 J，排球運動過程中克服空氣阻力做功為W24.12 J，重力加速度g取10 m/s2.球從手剛發(fā)出位置的高度h2.04 m，選地面為零勢能面，則()A與排球從手剛發(fā)出時相比較，排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時重力勢能的增加量為6.72 JB排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時的機械能為22 JC排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時的動能為15.88 JD與排球從手剛發(fā)出時相比較，排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時動能的減少量為4.72 J解析：與排球從手剛發(fā)出時相比較，排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時重力勢能的增加量為mg(Hh)0.3×10×(2.242.04) J0.6 J，故A錯誤；根據(jù)功能關(guān)系可得，排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時的機械能為mghW1W20.3×10×2.04 J20 J4.12 J22 J，故B正確；由動能定理可知，排球恰好到達球網(wǎng)上邊緣時的動能為W1W2mg(Hh)15.28 J，故C錯誤；與排球從手剛發(fā)出時相比較，排球恰好到達網(wǎng)上邊緣時動能的減少量為W2mg(Hh)4.72 J，故D正確答案：BD12某興趣小組遙控一輛玩具車，使其在水平路面上由靜止啟動，在前2 s內(nèi)做勻加速直線運動，2 s末達到額定功率，2 s到14 s保持額定功率運動，14 s末停止遙控，讓玩具車自由滑行，其v-t圖象如圖所示可認(rèn)為整個過程玩具車所受阻力大小不變，已知玩具車的質(zhì)量為m1 kg，g取10 m/s2，則()A玩具車所受阻力大小為2 NB玩具車在4 s末牽引力的瞬時功率為9 WC玩具車在2 s到10 s內(nèi)位移的大小為39 mD玩具車整個過程的位移為90 m解析：由題圖可知在14 s后的加速度a2 m/s21.5 m/s2，故阻力fma21.5 N，A錯誤；玩具車在前2 s內(nèi)的加速度a1 m/s21.5 m/s2，由牛頓第二定律可得牽引力Fma1f3 N，當(dāng)t2 s時達到額定功率P額Fv9 W，此后玩具車以額定功率運動，速度增大，牽引力減小，所以t4 s時功率為9 W，B正確；玩具車在2 s到10 s內(nèi)做加速度減小的加速運動，由動能定理得P額tfx2mvmv，解得x239 m，故C正確；由圖象可知總位移x×3×2 m39 m6×4 m×4×6 m78 m，故D錯誤答案：BC二、非選擇題(本題共5小題，共52分把答案填在題中的橫線上或按照題目要求作答解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13(6分)某同學(xué)用圖(a)所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取9.80 m/s2.實驗中該同學(xué)得到的一條點跡清晰的完整紙帶如圖(b)所示紙帶上的第一個點記為O，另選連續(xù)的三個點A、B、C進行測量，圖中給出了這三個點到O點的距離hA、hB和hC的值回答下列問題(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)：(1)打點計時器打B點時，重物速度的大小vB_m/s；(2)通過分析該同學(xué)測量的實驗數(shù)據(jù)，他的實驗結(jié)果是否驗證了機械能守恒定律？簡要說明分析的依據(jù)解析：(1)由題意可知，打點計時器的打點周期T0.02 s，根據(jù)某段時間的中點時刻的瞬時速度等于整段時間的平均速度，可得vBm/s3.90 m/s.(2)設(shè)物體質(zhì)量為m，在打下計時點O到B的物體運動過程，物體減少的重力勢能EpmghOB7.70m，物體在打下B點時的動能EkmvB27.61m，在誤差范圍內(nèi)可以認(rèn)為mvmghB，實驗結(jié)果驗證了機械能守恒定律答案：(1)3.90(2)因為mghB，近似驗證了機械能守恒定律14(9分)如圖是用“落體法”驗證機械能守恒定律的實驗裝置(g取9.80 m/s2)(1)選一條清晰的紙帶，如圖甲所示，其中O點為打點計時器打下的第一個點，A、B、C為三個計數(shù)點，對打點計時器通以頻率為50 Hz的交變電流用分度值為1 mm的刻度尺測得OA12.41 cm，OB18.90 cm，OC27.06 cm，在計數(shù)點A和B、B和C之間還各有一個點，重錘的質(zhì)量為1.00 kg.甲同學(xué)根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當(dāng)打點計時器打到B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了_J；此時重錘的速度vB_m/s，此時重錘的動能比開始下落時增加了_J(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(2)某同學(xué)利用他自己實驗時打出的紙帶，測量出了各計數(shù)點到打點計時器打下的第一個點的距離h，算出了各計數(shù)點對應(yīng)的速度v，然后以h為橫軸、以v2為縱軸作出了如圖乙所示的圖線，圖線的斜率近似等于_A19.6B9.8C4.90圖線未過原點O的原因是_解析：(1)當(dāng)打點計時器打到B點時，重錘的重力勢能減少量Epmg·OB1.00×9.80×18.90×102 J1.85 J；打B點時重錘的速度vB m/s1.83 m/s，此時重錘的動能增加量Ekmv×1.00×1.832 J1.67 J.(2)由機械能守恒定律有mv2mgh，可得v2gh，由此可知圖線的斜率近似等于重力加速度g，故B正確由題圖線可知，h0時，重錘的速度不等于零，原因是該同學(xué)做實驗時先釋放了紙帶，然后才合上打點計時器的開關(guān)答案：(1)1.851.831.67(2)B先釋放了紙帶，再合上打點計時器的開關(guān)15.(10分)(2018·天津卷)我國自行研制、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代大型噴氣式客機C919首飛成功后，拉開了全面試驗試飛的新征程假設(shè)飛機在水平跑道上的滑跑是初速度為零的勻加速直線運動，當(dāng)位移x1.6×103 m時才能達到起飛所要求的速度v80 m/s.已知飛機質(zhì)量m7.0×104kg，滑跑時受到的阻力為自身重力的0.1倍，重力加速度g取10 m/s2.求飛機滑跑過程中(1)加速度a的大??；(2)牽引力的平均功率P.解析：(1)飛機滑跑過程中做初速度為零的勻加速直線運動，有v22ax，解得a2 m/s2.(2)設(shè)飛機滑跑受到的阻力為F阻，根據(jù)題意可得F阻0.1mg.設(shè)發(fā)動機的牽引力為F，根據(jù)牛頓第二定律有FF阻ma，設(shè)飛機滑跑過程中的平均速度為，有，在滑跑階段，牽引力的平均功率PF，聯(lián)立，解得P8.4×106 W.答案：(1)2 m/s2(2)8.4×106 W16(12分)如圖所示，將質(zhì)量為m1 kg的小物塊放在長為L1.5 m的小車左端，車的上表面粗糙，物塊與車上表面間動摩擦因數(shù)0.5，半徑R0.9 m的光滑半圓形軌道固定在水平面上且直徑MON豎直，車的上表面和軌道最低點高度相同，距地面高度h0.65 m，開始車和物塊一起以10 m/s的初速度在光滑水平面上向右運動，車碰到軌道后立即停止運動，g取10 m/s2，求：(1)小物塊剛進入半圓軌道時對軌道的壓力；(2)小物塊落地點至車左端的水平距離解析：(1)車停止運動后取小物塊為研究對象，設(shè)其到達車右端時的速度為v1，由動能定理，得mgLmvmv，解得v1 m/s.剛進入半圓軌道時，設(shè)物塊受到的支持力為FN，由牛頓第二定律，得FNmgm，解得FN104.4 N，由牛頓第三定律FNFN，得FN104.4 N，方向豎直向下(2)若小物塊能到達半圓軌道最高點，則由機械能守恒，得mv2mgRmv，解得v27 m/s.設(shè)恰能過最高點的速度為v3，則mgm，解得v33 m/s.因v2>v3，故小物塊離開半圓軌道最高點后將做平拋運動，得h2Rgt2，xv2t，聯(lián)立解得x4.9 m，故小物塊距車左端sxL3.4 m.答案：(1)104.4 N，方向豎直向下(2)3.4 m17(15分)如圖所示，光滑曲面AB與水平面BC平滑連接于B點，BC右端連接內(nèi)壁光滑、半徑為r的細(xì)圓管CD，管口D端正下方直立一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧，輕彈簧下端固定，上端恰好與管口D端齊平，質(zhì)量為m的小球在曲面上距BC的高度為2r處從靜止開始下滑，進入管口C端時與管壁間恰好無作用力，通過CD后壓縮彈簧，在壓縮彈簧過程中速度最大時彈簧的彈性勢能為Ep，已知小球與BC間的動摩擦因數(shù)0.5.求：(1)小球達到B點時的速度大小vB；(2)水平面BC的長度s；(3)在壓縮彈簧過程中小球的最大速度vm.解析：(1)由機械能守恒定律，得mg·2rmv，解得vB2.(2)由mgm，得vC.由A至C，由動能定理，得mg·2rmgsmv.解得s3r.(3)設(shè)在壓縮彈簧過程中小球速度最大時離D端的距離為x，則有kxmg，得x.由功能關(guān)系，得mg(rx)Epmvmv，解得vm .答案：(1)2(2)3r(3) - 11 -