章末检测卷机械能和能源教师版Word下载.docx

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角，则该运动员对铅球所做的功是（　　）

A.B.mgL＋mv

C.mvD.mgL＋mv

答案　A

解析　设运动员对铅球做功为W，由动能定理得W－mgLsin30°

＝mv，所以W＝mgL＋mv.

3.如图2是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则（　　）

图2

A.火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小

B.返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力

C.返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功

D.返回舱在喷气过程中处于失重状态

解析　由整体法、隔离法结合牛顿第二定律，可知A正确，B错；

由动能定理可知C错；

因返回舱具有竖直向上的加速度，因此处于超重状态，D错.

4.一个人站在阳台上，从阳台边缘以相同的速率v0分别把三个质量相同的球竖直上抛、竖直下抛、水平抛出，不计空气阻力，则三球落地时的动能（　　）

A.上抛球最大B.下抛球最大

C.平抛球最大D.一样大

解析　由动能定理得mgh＝Ek－mv.Ek＝mgh＋mv，D正确.

5.质量为2t的汽车，发动机的牵引力功率为30kW，在水平公路上，能达到的最大速度为15m/s，当汽车的速度为10m/s时的加速度大小为（　　）

A.0.5m/s2B.1m/s2

C.1.5m/s2D.2m/s2

解析　当汽车达到最大速度时，即为牵引力等于阻力时，则有P＝Fv＝fvm，

f＝＝N＝2×

103N，

当v＝10m/s时，F＝＝N＝3×

所以a＝＝m/s2＝0.5m/s2.

6.自由下落的物体，其动能与位移的关系如图3所示.则图中直线的斜率表示该物体的（　　）

图3

A.质量

B.机械能

C.重力大小

D.重力加速度

答案　C

解析　根据机械能守恒定律有Ek＝mgh，显然Ek－h图像的斜率表示物体重力大小mg、所以选项C正确.

7.（2015·

新课标全国Ⅰ·

17）如图4所示，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平.一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道.质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小.用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功.则（　　）

图4

A.W＝mgR，质点恰好可以到达Q点

B.W＞mgR，质点不能到达Q点

C.W＝mgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离

D.W＜mgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离

解析　根据动能定理得P点动能EkP＝mgR，经过N点时，由牛顿第二定律和向心力公式可得4mg－mg＝m，所以N点动能为EkN＝，从P点到N点根据动能定理可得mgR－W＝－mgR，即克服摩擦力做功W＝.质点运动过程中，半径方向的合力提供向心力，即FN－mgcosθ＝ma＝m，根据左右对称，在同一高度处，由于摩擦力做功导致在右边圆形轨道中的速度变小，轨道弹力变小，滑动摩擦力Ff＝μFN变小，所以摩擦力做功变小，那么从N到Q，根据动能定理，Q点动能EkQ＝－mgR－W′＝mgR－W′，由于W′＜，所以Q点速度仍然没有减小到0，会继续向上运动一段距离，对照选项，C正确.

二、多项选择题（本题共5小题，每小题5分，共25分）

8.如图5所示，滑块以速率v1沿斜面由底端向上滑行，至某一位置后返回，回到出发点时的速率变为v2，且v2<

v1，则下列说法中正确的是（　　）

图5

A.全过程中重力做功为零

B.在上滑和下滑两过程中，机械能减少量相等

C.在上滑和下滑两过程中，滑块的加速度大小相等

D.在上滑和下滑两过程中，摩擦力做功的平均功率相等

答案　AB

解析　根据功的公式，回到出发点，位移为零，全过程中重力做功为零，A正确；

在上滑和下滑两过程中摩擦力大小相同，位移大小相同，所以做功相同，根据能量守恒定律，机械能减少量相等，B正确；

上滑时物体所受合外力大于下滑时所受合外力，所以在上滑和下滑两过程中加速度不相等，C错误；

上滑的时间小于下滑时间，摩擦力做功的平均功率不相等，D错误.

9.如图6所示，质量为m的物体（可视为质点）以某一初速度由底端冲上倾角为30°

的固定斜面，上升的最大高度为h，其加速度大小为g，在这个过程中有关该物体的说法中正确的是（　　）

图6

A.重力势能增加了mghB.动能损失了2mgh

C.动能损失了mghD.机械能损失了mgh

解析　物体重力势能的增加量等于克服重力做的功，选项A正确；

物体的合力做的功等于动能的减少量ΔEk＝max＝ma·

＝2mgh，选项B正确，C错误；

物体机械能的损失量等于克服摩擦力做的功，因mgsin30°

＋f＝ma，所以f＝mg，故物体克服摩擦力做的功为fx＝mg·

2h＝mgh，选项D错误.

10.如图7所示，现有两个完全相同的可视为质点的物块都从静止开始运动，一个自由下落，一个沿光滑的固定斜面下滑，最终它们都到达同一水平面上，空气阻力忽略不计，则（　　）

图7

A.重力做的功相等，重力做功的平均功率相等

B.它们到达水平面上时的动能相等

C.重力做功的瞬时功率相等

D.它们的机械能都是守恒的

答案　BD

解析　两物块从同一高度下落，根据机械能守恒定律知，它们到达水平面上时的动能相等，自由下落的物块先着地，重力做功的平均功率大，而着地时重力做功的瞬时功率等于重力与重力方向上的速度的乘积，故重力做功的瞬时功率不相等，选B、D.

11.竖直平面内有两个半径不同的半圆形光滑轨道，如图8所示，A、M、B三点位于同一水平面上，C、D分别为两轨道的最低点，将两个相同的小球分别从A、B处同时无初速度释放，则下列说法中正确的是（　　）

图8

A.通过C、D时，两球的加速度相等

B.通过C、D时，两球的机械能相等

C.通过C、D时，两球对轨道的压力相等

D.通过C、D时，两球的速度大小相等

答案　ABC

解析　设左右两轨道的半径分别为r1和r2，则r1<

r2，根据机械能守恒定律可求出vC＝，vD＝，显然vC<

vD，选项D错误.通过C、D时，两球的加速度分别为a1＝＝2g，a2＝＝2g，a1＝a2，选项A正确；

两球释放前重力势能相等，动能均为零，所以机械能相等，释放后，它们的机械能守恒，通过C、D时，两球的机械能相等，选项B正确；

通过C时，根据牛顿第二定律可得，FC－mg＝ma1，所以FC＝3mg，同理可得FD＝3mg，即通过C、D时，两球对轨道的压力相等，选项C正确.

12.A、B、C、D四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同，现从同一高度h处由静止释放小球，使之进入右侧不同的竖直轨道：

除去底部一小圆弧，A图中的轨道是一段斜面，高度大于h；

B图中的轨道与A图中轨道相比只是短了一些，且斜面高度小于h；

C图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管道，其上部为直管，下部为圆弧形，与斜面相连，管的高度大于h；

D图中的轨道是个半圆形轨道，其直径等于h.如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失，小球进入右侧轨道后能到达h高度的是（　　）

答案　AC

解析　小球在运动过程中机械能守恒，A、C图中小球不能脱离轨道，在最高点速度为零，因而可以达到h高度.但B、D图中小球都会脱离轨道而做斜抛运动，在最高点具有水平速度，所以在最高点的重力势能要小于mgh（以最低点为零势能面），即最高点的高度要小于h，选项A、C正确.

三、实验题（本题共2小题，共10分）

13.（4分）图9为验证机械能守恒定律的实验装置示意图.现有的器材为带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平.回答下列问题：

图9

（1）为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________.（填入正确选项前的字母）

A.米尺B.秒表

C.0～12V的直流电源D.0～12V的交流电源

（2）实验中误差产生的原因有______________.（写出两个原因）

答案　

（1）AD　

（2）①纸带与打点计时器之间有摩擦　②用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差　③计算势能变化时，选取初末两点距离过近　④交流电频率不稳定

解析　打点计时器需接交流电源；

需要用米尺测量纸带上打出的点之间的距离.

14.（6分）如图10所示是某同学探究动能定理的实验装置.已知重力加速度为g，不计滑轮摩擦阻力，该同学的实验步骤如下：

图10

a.将长木板倾斜放置，小车放在长木板上，长木板旁放置两个光电门A和B，砂桶通过滑轮与小车相连.

b.调整长木板倾角，使得小车恰好能在细绳的拉力作用下匀速下滑，测得砂和砂桶的总质量为m.

c.某时刻剪断细绳，小车由静止开始加速运动.

d.测得挡光片通过光电门A的时间为Δt1，通过光电门B的时间为Δt2，挡光片宽度为d，小车质量为M，两个光电门A和B之间的距离为L.

e.依据以上数据探究动能定理.

（1）根据以上步骤，你认为以下关于实验过程的表述正确的是________.

A.实验时，先接通光电门，后剪断细绳

B.实验时，小车加速运动的合外力为F＝Mg

C.实验过程不需要测出斜面的倾角

D.实验时，应满足砂和砂桶的总质量m远小于小车质量M

（2）小车经过光电门A、B的瞬时速度为vA＝________、vB＝________.如果关系式________________________在误差允许范围内成立，就验证了动能定理.

答案　

（1）AC

（2）　　mgL＝M（）2－M（）2

四、计算题（本题共4小题，共37分，解答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.（8分）小球自h＝2m的高度由静止释放，与地面碰撞后反弹的高度为h.设碰撞时没有动能的损失，且小球在运动过程中受到的空气阻力大小不变，求：

（1）小球受到的空气阻力是重力的多少倍？

（2）小球从开始到停止运动的过程中运动的总路程.

答案　

（1）　

（2）14m

解析　设小球的质量为m，所受阻力大小为f.

（1）小球从h处释放时速度为零，与地面碰撞反弹到h时，速度也为零，

由动能定理得mg（h－h）－f（h＋h）＝0

解得f＝mg

（2）设小球运动的总路程为s，且最后小球静止在地面上，对于整个过程，由动能定理得

mgh－fs＝0

s＝h＝7×

2m＝14m

16.（8分）如图11所示，竖直平面内半径为R的光滑半圆形轨道，与水平轨道AB相连接，AB的长度为s.一质量为m的小滑块，在水平恒力F作用下由静止开始从A向B运动，小滑块与水平轨道间的动摩擦因数为μ，到B点时撤去力F，小滑块沿圆轨道运动到最高点C时对轨道的压力为2mg，重力加速度为g.求：

图11

（1）小球在C点的加速度大小；

（2）恒力F的大小.

答案　

（1）3g　

（2）μmg＋

解析　

（1）由牛顿第三定律知在C点，轨道对小球的弹力为N＝2mg

小球在C点时，受到重力和轨道对其向下的弹力，由牛顿第二定律得N＋m