学年同步备课套餐之高一物理教科版版必修2讲义章末检测第四章Word文档下载推荐.docx
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C.机械能转化为内能,总能量守恒
D.机械能和内能之间没有转化
答案 C
解析 汽车关闭发动机后,匀速下滑,重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡,摩擦阻力做功,汽车摩擦生热,温度升高,有部分机械能转化为内能,机械能减少,但总能量守恒.因此,只有选项C正确.
3.如图2所示,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( )
图2
A.阻力对系统始终做负功
B.系统受到的合力始终向下
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 无论系统在什么运动情况下,阻力一定做负功,A正确;
加速下降时,合力向下,减速下降时,合力向上,B错误;
系统下降,重力做正功,所以重力势能减少,C错误;
由于系统做变速运动,系统在相等时间内下落的高度不同,所以重力做功不同,D错误.
4.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( )
A.4倍B.2倍C.倍D.倍
答案 D
解析 由P=Fv=kv·
v=kv2知P变为原来的2倍时,v变为原来的倍.
5.如图3甲所示,静置于光滑水平面上坐标原点处的小物块,在水平拉力F作用下,沿x轴方向运动,拉力F随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示,图线为半圆.则小物块运动到x0处时F做的总功为( )
图3
A.0B.Fmx0C.Fmx0D.x
解析 F为变力,但F-x图像包围的面积在数值上表示拉力做的总功.由于图线为半圆,又因在数值上Fm=x0,故W=πF=π·
Fm·
x0=Fmx0.
6.静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升,在某一高度撤去恒力,不计空气阻力,在整个上升过程中,物体机械能随时间变化的关系是( )
解析 物体机械能的增量等于恒力做的功,恒力做功WF=Fh,h=at2,则有外力作用时,物体机械能随时间变化关系为E=Fat2.撤去恒力后,物体机械能不变,故选项C正确.
7.静止在光滑水平面上的物体,在水平力F的作用下产生位移x,而获得速度v;
若水平面不光滑,物体运动时受到的摩擦力为(n是大于1的常数),仍要使物体由静止出发通过位移x而获得速度v,则水平力为( )
A.FB.F
C.nFD.(n+1)F
解析 根据动能定理Fx=mv2,F′x-x=mv2,解得F′=F,选项A正确.
8.如图4所示,光滑圆轨道固定在竖直面内,一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动.已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N1,在最高点时对轨道的压力大小为N2.重力加速度大小为g,则N1-N2的值为( )
图4
A.3mgB.4mgC.5mgD.6mg
解析 设小球在最低点速度为v1,在最高点速度为v2,根据牛顿第二定律,在最低点有N1-mg=m,在最高点有N2+mg=m,从最高点到最低点,根据机械能守恒有mg·
2R+mv=mv,联立以上三式可以得到:
N1-N2=6mg,故选项D正确.
9.质量为4kg的物体被人由静止开始向上提升0.25m后速度达到1m/s,不计空气阻力,g取10m/s2,则下列判断正确的是( )
A.人对物体传递的功是12J
B.合外力对物体做功2J
C.物体克服重力做功10J
D.人对物体做的功等于物体增加的动能
答案 BC
解析 人提升物体的过程中,人对物体做了功,对物体传递了能量,不能说人对物体传递了功,A错误;
合外力对物体做的功(包括重力)等于物体动能的变化,W合=mv2=2J,B正确;
物体克服重力做的功等于物体重力势能的增加量,WG=mgh=10J,C正确;
W人=mgh+mv2=12J,D错误.
10.下列四个选项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项中的轨道是一段斜面,高度大于h;
B项中的轨道与A项中轨道相比只是短了一些,且斜面高度小于h;
C项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项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选项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选项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.
11.一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上,从t=0时起,第1s内受到2N的水平外力作用,第2s内受到同方向的1N的外力作用.下列判断正确的是( )
A.0~2s内外力的平均功率是W
B.第2s内外力所做的功是J
C.第2s末外力的瞬时功率最大
D.第1s内与第2s内质点动能增加量的比值是
答案 AD
解析 根据牛顿第二定律得,物体在第1s内的加速度a1==2m/s2,在第2s内的加速度a2==m/s2=1m/s2;
第1s末的速度v1=a1t=2m/s,第2s末的速度v2=v1+a2t=3m/s;
0~2s内外力做的功W=mv=J,功率P==W,故A正确;
第2s内外力所做的功W2=mv-mv=(×
1×
32-×
22)J=J,故B错误;
第1s末的瞬时功率P1=F1v1=4W,第2s末的瞬时功率P2=F2v2=3W,故C错误;
第1s内动能的增加量ΔEk1=mv=2J,第2s内动能的增加量ΔEk2=W2=J,则=,故D正确.
12.如图5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μ.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,sin37°
=0.6,cos37°
=0.8).则( )
图5
A.动摩擦因数μ=
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mgh
D.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mg·
2h-μmgcos45°
·
-μmgcos37°
=0,解得μ=,选项A正确;
对经过上段滑道的过程,根据动能定理得,mgh-μmgcos45°
=mv2,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a==-g,选项D错误.
二、实验题(本题共2小题,共16分)
13.(6分)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图6甲):
甲
乙
图6
(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50Hz,则打B点时小车的瞬时速度大小为______m/s.
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斜面倾角,使μ=tanθ,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)vB==0.653m/s.
14.(10分)“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法.(g取10m/s2)
(1)用公式mv2=mgh验证,对纸带上起点的要求是初速度为________,为达到此目的,所选择的纸带第1、2两点间距应接近________.
(2)若实验中所用重物质量m=1kg,打点纸带如图7甲所示,打点时间间隔为0.02s,则记录C点时,重物速度vC=________,重物的动能EkC=________,从开始下落至C点,重物的重力势能减少量是__________,因此可得出的结论是___________________________.(结果保留三位有效数字)
图7
(3)根据纸带算出相关各点的速度值,量出下落的距离,则以为纵轴,以h为横轴画出的图线应是图乙中的________.
答案
(1)0 2mm
(2)0.590m/s 0.174J 0.176J 在实验误差允许的范围内,重物动能的增加量等于重力势能的减少量 (3)C
解析
(1)初速度为0,所选的第1、2两点间距应接近2mm.
(2)vC==m/s=0.590m/s
EkC=mv=×
0.592J≈0.174J
ΔEp=mgh=1×
10×
17.6×
10-3J=0.176J
在实验误差允许的范围内,重物动能的增加量等于重力势能的减少量.
(3)由mv2=mgh可得=gh∝h,故选项C正确.
三、计算题(本题共3小题,共36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.(10分)如图8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x.一质量为m的小球,在水平恒力F作用下由静止开始从A向B运动,小球与水平轨道间的动摩擦因数为μ,到B点时撤去力F,小球沿圆轨道运动到最高点时对轨道的压力为2mg,重力加速度为g.求:
图8
(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N=2mg.小球在C点时,受到重力和轨道对球向下的弹力,由牛顿第二定律得N+mg=ma,解得a=3g.
(2)设小球在B、C两点的速度分别为v1、v2,在C点由a=得v2=.
从B到C过程中,由机械能守恒定律得
mv=mv+mg·
2R.
解得v1=.
从A到B过程中,由动能定理得
Fx-μmgx=mv-0.
解得F=μmg+.
16.(12分)如图9甲所示,质量m=1kg的物体静止在光滑的水平面上,t=0时刻,物体受到一个变力F作用,t=1s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v-t图像如图乙所示,不计其他阻力,g取10m/s2,求:
图9
(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)50J
(2)20W (3)2m/s
解析
(1)由图像知物体1s末的速度v1=10m/s,
根据动能定理得:
WF=mv=50J.
(2)物体在斜面上升的最大距离:
x=×
10m=5m
物体到达斜面时的速度v2=10m/s,到达斜面最