人教版高中物理必修二 第七章机械能守恒定律 单元测试题解析版Word文档格式.docx

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B．做负功

C．不做功

7.北京时间2015年12月22日9时29分，美国太空探索公司（SpaceX）成功发射新型火箭Falcon9FT，并在发射10分钟后非常完美地回收了一级火箭，并成功将Orbcomm公司的11颗通讯卫星送入预定轨道．一级火箭的回收将大幅降低火箭发射费用，人类前往太空不再昂贵，廉价太空时代即将到来．如图为火箭通过尾部喷气正竖直向着降落平台减速降落的情景．火箭质量为m，喷出气体的质量相对于火箭质量很小，在离平台高h时速度为v，降落过程中受空气的浮力和阻力大小之和为Ff，刚要落在平台上时的速度可忽略，降落过程中各力均可视为恒定．下列关于上述过程的描述正确的是（　　）

A．火箭处于失重状态

B．降落过程中喷气推力为mg－m

－Ff

C．火箭的机械能减少了Ffh

D．火箭的重力势能减少了mgh

8.一质量分布均匀的不可伸长的绳索重为G，A、B两端固定在水平天花板上，如图所示，今在绳索的最低点C处施加一竖直向下的力将绳索绷直，在此过程中，绳索AB的重心位置将（　　）

A．逐渐升高

B．逐渐降低

C．先降低后升高

D．始终不变

9.下列运动的物体，机械能守恒的是（　　）

A．物体沿斜面匀速下滑

B．物体从高处以0.9g的加速度竖直下落

C．物体沿光滑曲面滑下

D．拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升

10.如图，在竖直平面内滑道ABC关于B点对称，且A、B、C三点在同一水平面上．若小滑块第一次由A滑到C、第二次由C滑到A，小滑块运动过程始终沿着滑道滑行，两次运动的初速度大小分别为v1、v2，而末速度大小相等．小滑块与滑道的动摩擦因数恒定，则两次运动的初速度（　　）

A．v1＞v2

B．v1＜v2

C．v1＝v2

D．v1、v2大小无法比较

11.在射箭比赛中，如图所示，运动员右手向后拉弓弦的过程中，她对弓弦的做功情况是（　　）

A．一直做正功

B．一直做负功

C．先做正功，后做负功

D．先做负功，后做正功

12.如图所示圆锥摆，当摆球m在某一水平面上做匀速圆周运动时，下列说法中正确的是（　　）

A．摆球的重力不做功，绳的拉力做功

B．摆球的重力做功，绳的拉力不做功

C．摆球的重力和绳的拉力都不做功

D．摆球的重力和绳的拉力都做功

13.如图所示，质量相同的物体a和b，用不可伸长的轻绳跨接在光滑的轻质定滑轮两侧，a在水平桌面的上方，b在光滑的水平桌面上．初始时用力拉住b使a、b静止，撤去拉力后，a开始运动，在a下降的过程中，b始终未离开桌面．在此过程中（　　）

A．a物体的机械能守恒

B．a、b两物体机械能的总和不变

C．a物体的动能总等于b物体的动能

D．绳的拉力对a所做的功与对b所做的功的代数和不为零

14.一质量为5000kg的汽车，以额定功率由静止启动，它在水平面上运动时所受的阻力为车重的0.1倍，发动机额定功率为50kW.则汽车在此路面上行驶的最大速度为（　　）

A．5m/s

B．7m/s

C．8m/s

D．10m/s

15.在光滑水平面上，有一块长木板，长木板左端放一个木块，木块与长木板间有摩擦，先后两次用相同的水平力F将木块拉离木板，第1次将长木板固定，第2次长木板不固定，比较这两种情况下，下列说法中正确的是（　　）

A．木块受到摩擦力的大小不相同

B．因摩擦产生的热相同

C．恒力F对木块做的功相同

D．木块获得的动能相同

二、多选题（每小题至少有两个正确答案）

16.（多选）光滑楔形木块放在水平面上，斜面上用固定的竖直挡板挡住一个光滑的铁球，如图所示，当整个装置沿水平面向左运动的过程中，铁球所受各力做功的情况是（　　）

A．斜面对球弹力做正功

B．球受的重力不做功

C．挡板对球弹力不做功

D．不知运动具体情况，无法判断

17.（多选）如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点的过程中（　　）

A．重物的机械能减少

B．系统的机械能不变

C．系统的机械能增加

D．系统的机械能减少

18.（多选）下列说法正确的是（　　）

A．－10J的功大于＋5J的功

B．功是标量，正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功

C．一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动

D．功是矢量，正、负表示方向

19.（多选）一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v－t图象如图所示．已知汽车的质量为m＝2×

103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，（取g＝10m/s2）则（　　）

A．汽车在前5s内的牵引力为4×

103N

B．汽车在前5s内的牵引力为6×

C．汽车的额定功率为60kW

D．汽车的最大速度为20m/s

20.（多选）下列四幅图片所描述的情景中，人对物体做功的是（　　）

A．答案A

B．答案B

C．答案C

D．答案D

三、填空题

21.下面是“探究功与速度变化的关系”实验的步骤，其合理顺序是________．

①将小车拉至图中C处，使A，B和B，C间距离大致相等，接通打点计时器电源，放开小车，小车带动纸带运动，打下一系列的小点，由纸带分析求出小车通过B位置时的速度v，设第1次橡皮筋对小车做的功为W.

②作出W－v、W－v2的图象，分析图象的特点，得出结论．

③如图所示，先固定打点计时器，在长木板的两侧A处钉两个小钉，小车放在B处挂上一根橡皮筋（即图示情况），使橡皮筋处于自由长度．

④用2条、3条…同样的橡皮筋进行第2次、第3次…实验，每次实验保持橡皮筋拉伸的长度不变，用同样的方法测出v2、v3…记下W、3W…记入表格．

22.如图所示，在没有空气阻力和摩擦力时（实际很小），从斜面A上由静止释放小球，会发现无论θ角怎样变化，小球最后总能达______________的位置，在物理学中，把这一事实说成是有某个量是守恒的，并且把这个量叫________．

23.质量为20kg的薄铁板平放在二楼的地面上，二楼地面与楼外地面的高度差为5m．这块铁板相对二楼地面的重力势能为________J，相对楼外地面的重力势能为________J；

将铁板提高1m，若以二楼地面为参考平面，则铁板的重力势能变化了________J；

若以楼外地面为参考平面，则铁板的重力势能变化了________J.

24.（多选）在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法中正确的是

A．要用天平称量重物质量

B．选用重物时，同样大小、形状的重物应选重一点的比较好

C．要选用第1、2两点距离接近2mm的纸带

D．实验时，当松开纸带让重物下落的同时，立即接通电源

E．实验结果总是动能增加量略小于重力势能的减少量

25.如图所示，处于自然长度的轻质弹簧一端与墙接触，另一端与置于光滑地面上的物体接触，现在物体上施加一水平推力F，使物体缓慢压缩弹簧，当推力F做功100J时，弹簧的弹力做功________J，以弹簧处于自然长度时的弹性势能为零，则弹簧的弹性势能为________J.

四、实验题

26.某实验小组用图甲所示装置“探究功与物体速度变化的关系”．

（1）为平衡小车运动过程中受到的阻力，应该采用下面所述方法中的________（填入选项前的字母代号）．

A．逐步调节木板的倾斜程度，让小车能够自由下滑

B．逐步调节木板的倾斜程度，让小车在橡皮条作用下开始运动

C．逐步调节木板的倾斜程度，给小车一初速度，让拖着纸带的小车匀速下滑

D．逐步调节木板的倾斜程度，让拖着纸带的小车自由下滑

（2）图乙是该实验小组在实验过程中打出的一条纸带，已知打点计时器连接的电源的频率为50Hz，则橡皮筋恢复原长时小车的速度为________m/s（结果保留3位有效数字）．

27.小玲同学平时使用带弹簧的圆珠笔写字，她想估测里面小弹簧在圆珠笔尾端压紧情况下的弹性势能的增加量．请你帮助她完成这一想法.

（1）写出实验所用的器材：

________________________________________________________________________.

（2）写出实验的步骤和所要测量的物理量（用字母量表示）：

（要求能符合实际并尽量减少误差）____________________．

（3）弹性势能的增加量的表达式ΔEp＝

五、计算题

28.如图所示是一个横截面为半圆、半径为R的光滑柱面，一根不可伸长的细线两端分别系着物体A、B，且mA＝2mB，由图示位置从静止开始释放A物体，当物体B达到圆柱顶点时，求绳的张力对物体B所做的功．

六、简答题

29.“神舟十号”飞船返回舱进入地球大气层以后，由于它的高速下落，而与空气发生剧烈摩擦，返回舱的表面温度达到1000摄氏度．

（1）该过程动能和势能怎么变化？

机械能守恒吗？

（2）该过程中什么能向什么能转化？

机械能和内能的总量变化吗？

答案解析

1.【答案】B

【解析】从需要验证的关系式ghn＝

看，与质量无关，A错误；

当重物质量大一些时，有利于减小误差，B正确，C错误；

纸带先下落而后打点，此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时就有了初动能，如果仍认为打第1个点时重物的速度为零，此时重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，若不用第1个点，另选纸带上的A，B两点，此时重力势能的变化量mg（hB－hA）与动能的增加量

m（vB2－vA2）仍然可以相互对应，进而验证机械能守恒定律，D错误．

2.【答案】B

【解析】如图所示，由于v垂直于斜面，可求出小球落在斜面上时速度的竖直分量v2＝

，此时重力做功的瞬时功率为P＝mgv2＝

，B正确．

3.【答案】B

【解析】设摩擦力为Ff，每条橡皮条的拉力为F，由牛顿第二定律则得：

F合＝nF－Ff＝ma，

解得：

加速度a＝

＝

·

n－

在a－n的函数表达式中斜率为

，可见斜率与摩擦力无关，

若更换物块所在水平面的材料，再重复做这个实验，摩擦力发生变化，

而F、m不变，即斜率不变，所以夹角不变．故B正确，A、C、D错误．

4.【答案】B

【解析】

5.【答案】B

【解析】由题意可知，物体运动过程可分两段，两段内摩擦力做功均为负功，为W＝－Ffs；

则全程摩擦力所做的功W总＝－2Ffs.

6.【答案】B

【解析】人随车一起向车前进的方向加速运动，表明车对人在水平方向上的合力向前，根据牛顿第三定律，人对车在水平方向的合力与车运动方向相反，由于人对车的压力对车不做功，故人对车做负功，B正确．

7.【答案】D

【解析】火箭减速降落时，加速度向上，由牛顿运动定律知火箭处于超重状态，故A错误；

根据动能定理得：

（mg－F－Ff）h＝0－

mv2，解得推力F＝mg＋m

－Ff，故B错误；

C、根据功能原理知，火箭的机械能减少了（F＋Ff）h，故C错误；

重力做功mgh，则火箭的重力势能减少了mgh，故D正确．

8.【答案】A

【解析】本题直接求解很困难，因为重心不在绳索上，但可以通过功和能的关系来处理．在用力向下拉绳索的过程中，外界对绳索做功，消耗了能量，一定转化为绳索的某种能量，而整个过程中绳索只有重力势能发生了变化，其他各种能量均不变，所以绳索的重力势能肯定在逐渐增加，从而其重心位置也逐渐升高，故A正确．

9.【答案】C

【解析】物体沿斜面匀速下滑时，动能不变，重力势能减小，所以机械能减小．物体以0.9g的加速度下落时，除重力外，其他力的合力向上，大小为0.1mg，合力在物体下落时对物体做负功，物体机械能不守恒．物体沿光滑曲面滑下时，只有重力做功，机械能守恒．拉着物体沿斜面上升时，拉力对物体做功，物体机械能不守恒．综上，机械能守恒的是C项．

10.【答案】B

【解析】设AB轨道上有某一点D，从A到C的过程和C到A的过程，都通过D点时，由牛顿第二定律知，径向的合力提供向心力，从A到B时速度较大，则支持力较小，摩擦力较小，同理在BC段，径向的合力提供向心力，从A到B，在BC段的速度较小，支持力较小，摩擦力较小，结合动能定理知，从A到C过程中克服摩擦力做功小于从C到A过程中克服摩擦力做功，而末速度大小相等，知v1＜v2，故B正确．

11.【答案】A

【解析】在运动员向后拉弓弦的过程，人对弓弦的作用力和其运动位移方向相同，故人一直做正功．

12.【答案】C

13.【答案】B

【解析】a物体下落过程中，有绳子的拉力做功，其机械能不守恒，故A错误；

对于a、b两个物体组成的系统，只有重力做功，所以a、b两物体机械能守恒，故B正确；

将b的实际速度进行分解，如图：

由图可知va＝vbcosθ，即a的速度小于b的速度，故a的动能小于b的动能，故C错误；

在极短时间t内，绳子对a的拉力和对b的拉力大小相等，绳子对a做的功等于－FTvat，绳子对b的功等于拉力与拉力方向上b的位移的乘积，即：

FTvbcosθt，又va＝vbcosθ，所以绳的拉力对a所做的功与对b所做的功的绝对值相等，二者代数和为零，故D错误．

14.【答案】D

【解析】当汽车以额定功率行驶时，做加速度减小的加速运动，当加速度减到零时，速度最大，此时牵引力等于阻力，即F＝Ff＝kmg＝0.1×

5000×

10N＝5000N；

此时的最大速度为：

vm＝

m/s＝10m/s，选项D正确．

15.【答案】B

【解析】两次压力（大小等于木块的重力）大小相同，动摩擦因数没变，所以摩擦力大小相同，故A错误；

摩擦产生的热等于摩擦力所做的功，由A知道摩擦力不变，距离为两物体的相对位移即木板的长度．因为在两个过程中摩擦力不变，距离不变（木板长）所以因摩擦产生的热相同，故B正确；

木板固定时候木块移动距离比木板不固定时候移动的距离短，所以恒力F做功不相同，故C错误；

由B可知F对木块做功不同，由动能定理：

动能的变化等于合外力所做的功，摩擦力做功相等，F做功不等，所以木块获得的动能不相同，故D错误．

16.【答案】AB

17.【答案】AB

【解析】重物自由摆下的过程中，弹簧拉力对重物做负功，重物的机械能减少，选项A正确；

对系统而言，除重力、弹力外，无其他外力做功，故系统的机械能守恒，选项B正确．

18.【答案】ABC

【解析】功是标量，功的正负既不表示方向也不表示功的大小，而是表示力对物体起动力作用（即力对物体做功）还是力对物体起阻力作用（即物体克服外力做功）．选项A，B，C正确．

19.【答案】BC

【解析】由于汽车受到的阻力为Ff＝0.1mg＝2×

103N，而汽车在前5s内的加速度为a＝

＝2m/s2，由牛顿第二定律得，牵引力为F＝ma＋Ff＝2×

103kg×

2m/s2＋2×

103N＝6×

103N，A错误，B正确；

由于5s末达到额定功率，故汽车的额定功率P＝Fv＝6×

103N×

10m/s＝6×

104W＝60kW，C正确；

汽车的最大速度vmax＝

＝30m/s，D错误．

20.【答案】AD

【解析】A项中人对物体做正功；

B项中力和位移垂直，不做功；

C项中重物位移为零，不做功；

D项中人对拖把做正功．故A，D正确．

21.【答案】③①④②

【解析】实验步骤应包括仪器安装、进行实验、数据处理几个环节，所以正确顺序应该是③①④②.

22.【答案】斜面B上距斜面底端竖直高度为h　能量

【解析】通过“小球从斜面A滚上斜面B”的多次重复性实验，看到了“小球都到达斜面B上距斜面底端竖直高度为h的同一点”的现象，分析这个现象得出“有一个量是守恒的”这一结论，从而确定这个守恒量的名字叫能量．

23.【答案】0　103　200　200

【解析】根据重力势能的定义式，以二楼地面为参考平面：

Ep＝0.

以楼外地面为参考平面：

Ep′＝mgh＝20×

10×

5J＝103J.

以二楼地面为参考平面：

ΔEp＝Ep2－Ep1＝mgh1－0＝20×

1J＝200J.

ΔEp＝Ep2′－Ep1′＝mg（h＋h1）－mgh＝mgh1＝20×

24.【答案】BCE

【解析】该实验不需要测重物的质量，A错．为了减小由于空气阻力带来的实验误差，应选用密度较大的重物，B对．为使打第1个点时的速度为零，实验时应先接通电源，让打点计时器打点后再释放重物，选取第1、2点间的距离约为2mm的纸带，C对，D错．由于实验中不可避免地受到阻力作用，重物的机械能总有损失，动能的增加总是略小于重力势能的减少量，E对．

25.【答案】－100　100

【解析】在物体缓慢压缩弹簧的过程中，推力F始终与弹簧弹力等大反向，所以力F做的功等于克服弹簧弹力所做的功，即W弹＝－WF＝－100J.

由弹力做功与弹性势能的变化关系知，

弹性势能增加了100J.

26.【答案】

（1）C　

（2）1.45

（1）平衡摩擦力的方法是：

逐步调节木板的倾斜程度，给小车一初速度，让拖着纸带的小车匀速下滑，故选C；

（2）从C点到F点小车做匀速运动，则速度为v＝

＝1.45m/s

27.【答案】

（1）天平　直尺

（2）①将圆珠笔紧靠直尺竖直放在桌面上并将尾端压紧，记下笔尖处的读数x1；

②突然放开圆珠笔，观察并记下笔尖到达最高处的读数x2；

③多次测量笔尖到达最高处的读数x2并取平均值

2；

④用天平测出圆珠笔的质量m.（注：

步骤①④可对调）．

（3）ΔEp＝mg（

2－x1）

28.【答案】

mBgR

【解析】由于柱面是光滑的，故系统的机械能守恒，系统重力势能的减少量等于系统动能的增加量．系统重力势能的减少量为：

ΔEp＝mAg

－mBgR，

系统动能的增加量为ΔEk＝

（mA＋mB）v2

由ΔEp＝ΔEk得：

v2＝

（π－1）gR

绳的张力对B做的功：

W＝

mBv2＋mBgR＝

mBgR.

29.【答案】

（1）动能增加，势能减少，机械能不守恒．

（2）减少的势能一部分转化为动能，一部分转化为内能．

或者说一部分机械能转化成了内能．机械能和内能的总量不变，即能量守恒．