必修2物理第四章机械能和能源章末检测教科版附答案和解释.docx
《必修2物理第四章机械能和能源章末检测教科版附答案和解释.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《必修2物理第四章机械能和能源章末检测教科版附答案和解释.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
必修2物理第四章机械能和能源章末检测教科版附答案和解释
必修2物理第四章机械能和能源章末检测（教科版附答案和解释）
（时间：
60分钟，满分：
100分）
一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分）
1．小明同学骑电动自行车沿平直公路行驶，因电瓶“没电”，故改用脚蹬车匀速前行．设小明与车的总质量为100g，骑行过程中所受阻力恒为车和人总重的002倍，g取10/s2通过估算可知，小明骑此电动车做功的平均功率最接近（ ）
A．10B．100
．300D．00
解析：
选B．由P＝Fv可知，要求骑车人的功率，一要知道骑车人的动力，二要知道骑车人的速度，前者由于自行车匀速行驶，由二力平衡可知F＝f＝20N，后者对于骑车人的速度我们应该有一个定性估测，约为/s，所以P＝Fv＝20×＝100
2如图所示，现有两个完全相同的可视为质点的物块a、b从静止开始运动，a自由下落，b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（ ）
A．a与b两物块运动位移和时间均相等
B．重力对a与b两物块所做的功相等
．重力对a与b两物块所做功的平均功率相等
D．a与b两物块运动到水平面时，重力做功的瞬时功率相同
解析：
选B．设a、b运动的竖直高度为H，由题意知，a的运动时间ta＝2Hg，位移xa＝H
到达水平面时的速度va＝2gH，而b沿斜面运动的加速度ab＝gsinθ，位移xb＝Hsinθ>xA．
运动时间tb＝2sbab＝2Hgsin2θ＝1sinθ2Hg>ta，故A选项错；到达水平面时的速度大小vb＝at＝gsinθ•2Hgsin2θ＝2gH，方向平行斜面向下，由功的公式＝Fxsθ知a＝b，故B选项正确；由平均功率公式P＝t得Pa>Pb，故选项错误；由瞬时功率公式P＝Fv•sθ得Pa＝g2gH，Pb＝g2gH•s（90°－θ）＝g•2gHsinθ<Pa，故D选项错．
3．质量为的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，汽车行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为v4时，汽车的瞬时加速度的大小为（ ）
A．PvB．2Pv
．3PvD．4Pv
解析：
选．汽车在平直路面行驶，当牵引力F等于阻力f时，汽车速度达到最大值，即F＝f，P＝F•v，故f＝Pv
当汽车的速度v1＝v4时的牵引力F1＝Pv1＝4Pv
由牛顿第二定律得F1－f＝a，所以a＝F1－f＝4Pv－Pv＝3Pv故选项正确．
4．一辆汽车在平直的公路上以速度v0开始加速行驶，经过一段时间t，前进了距离l，此时恰好达到其最大速度v，设此过程中汽车发动机始终以额定功率P工作，汽车所受的阻力恒为f，则在这段时间里，发动机所做的功为（ ）
A．fvtB．Pt
．12v2－12v20＋flD．ftv0＋v2
解析：
选AB．因为发动机以额定功率工作，所以发动机的功＝Pt，故B对．达到最大速度v时，牵引力与阻力相等，所以＝P•t＝f•v•t，故A对．由动能定理－f•l＝12v2－12v20，所以＝12v2－12v20＋fl，故对．故选AB．
．如图所示，一个滑雪运动员从左侧斜坡距离坡底8处由静止滑下．以坡底为零势能参考面，当下滑到距离坡底l1处时，运动员的动能和势能恰好相等；到坡底后运动员又靠惯性冲上右侧斜坡．若不计经过坡底时的机械能损失，当上滑到距离坡底l2处时，运动员的动能和势能再次相等，上滑的最大距离为4．在此全过程中，下列说法正确的是（ ）A．摩擦力对运动员所做的功等于运动员动能的变化
B．重力和摩擦力对运动员所做的总功等于运动员机械能的变化
．l1<4，l2>2
D．l1>4，l2<2
解析：
选．在整个过程中，只有重力和摩擦力做功，由动能定理可知重力和摩擦力所做的总功等于运动员动能的变化，选项B错误；由功能关系可知摩擦力所做的功等于运动员机械能的变化，选项A错误；在下滑过程中，若不考虑空气阻力，l1＝4；若考虑空气阻力，l1处的机械能应小于初始状态的机械能，即l1<4；在上滑过程中，若不考虑空气阻力，l2应在2处，若考虑空气阻力，l2处机械能应大于4处机械能，即l2>2，选项正确，D错误．
6如图所示，斜面AB、DB动摩擦因数相同．可视为质点的物体分别沿AB、DB从斜面顶端由静止下滑到底端，下列说法正确的是（ ）A．物体沿斜面DB滑动到底端时动能较大
B．物体沿斜面AB滑动到底端时动能较大
．物体沿斜面DB滑动过程中克服摩擦力做的功较多
D．物体沿斜面AB滑动过程中克服摩擦力做的功较多
解析：
选B．已知斜面AB、DB动摩擦因数相同，设斜面倾角为θ，底边为x，则斜面高度为h＝xtanθ，斜面长度L＝xsθ，物体分别沿AB、DB从斜面顶端由静止下滑到底端，由动能定理有：
gh－μgLsθ＝12v2，可知物体沿斜面AB滑动到底端时动能较大，故A错误，B正确；物体沿斜面滑动过程中克服摩擦力做的功f＝μgLsθ＝μgx相同，故、D错误．
7一小物体冲上一个固定的粗糙斜面，经过斜面上A、B两点到达斜面的最高点后返回时，又通过了A、B两点，如图所示，对于物体上滑时由A到B和下滑时由B到A的过程中，其动能的增量的大小分别为ΔE1和ΔE2，机械能的增量的大小分别是ΔE1和ΔE2，则以下大小关系正确的是（ ）A．ΔE1＞ΔE2 ΔE1＞ΔE2
B．ΔE1＞ΔE2 ΔE1＜ΔE2
．ΔE1＞ΔE2 ΔE1＝ΔE2
D．ΔE1＜ΔE2 ΔE1＝ΔE2
解析：
选．设物体在A、B间滑动时克服阻力做功为f，则物体由A到B，有gh＋f＝ΔE1，由B到A，有gh－f＝ΔE2，所以ΔE1>ΔE2；再根据功能关系，物体克服阻力做的功等于物体机械能改变量的大小，有：
f＝ΔE1＝ΔE2，故选项正确．
8如图，在一直立的光滑管内放置一轻质弹簧，上端点与管口A的距离为2x0，一质量为的小球从管口由静止下落，将弹簧压至最低点B，压缩量为x0，不计空气阻力，则（ ）A．小球从接触弹簧开始速度一直减小
B．小球运动过程中最大速度等于2gx0
．弹簧的最大弹性势能为3gx0
D．弹簧劲度系数等于gx0
解析：
选．小球由A到B的过程中，小球和弹簧组成的系统只有重力和弹力做功，机械能守恒，B点时弹性势能最大为Ep，则Ep＝g（2x0＋x0）＝3gx0，故选项正确；由于弹力与压缩量成正比，且克服弹力做功等于弹性势能的增加量，即x02•x0＝Ep＝3gx0，得＝6gx0，故D选项错；小球从到B的过程中由于弹力越越大，所以小球先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，当g＝x′时速度最大，动能最大，即x′＝g＝16x0，最大速度为v，即•16x02•16x0＋12v2＝g（2x0＋16x0）得v＝6gx06，故A、B均错．
二、填空题（本题共1小题，共10分，按题目要求作答）
9．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为＝100g的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．为第一个点，A、B、为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔002s打一个点，当地的重力加速度为98/s2，那么
（1）纸带的________端（填“左”或“右”）与重物相连；
（2）根据图上所得的数据，应取图中点到________点验证机械能守恒定律；
（3）从点到
（2）问中所取的点，重物重力势能的减少量ΔEp＝________，动能增加量ΔE＝________．（结果取三位有效数字）
解析：
由题意知，点为第一个点，所以纸带的左端与重物相连，为了减小误差和便于求重物动能的增加量，可取题图中点到B点验证机械能守恒定律，此过程中重力势能的减少量ΔEp＝ghB＝100×98×192×10－2≈189
打B点时重物的瞬时速度
vB＝－A2T＝2293－1×10－22×002/s
＝184/s
所以动能增量
ΔE＝12v2B＝12×100×1842≈170
答案：
（1）左
（2）B （3）189 170
三、计算题（本题共4小题，共42分，解答时应写出必要的字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
10．（8分）质量为2000g，额定功率为80的汽车，在平直公路上行驶的最大速度为20/s若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为2/s2，运动中的阻力不变，求：
（1）汽车所受阻力的大小；
（2）3s末汽车的瞬时功率．
解析：
（1）设汽车所受阻力为f，当汽车达到最大速度时有P＝Fv＝fv（1分）
所以f＝Pv＝80×10320N＝4×103N．（1分）
（2）由牛顿第二定律得F－f＝a
则F＝f＋a（1分）
汽车达到匀加速运动的最大速度为v＝PF（1分）
又据运动学公式v＝at（1分）
匀加速运动的时间为t＝s．（1分）
所以3s末汽车的瞬时功率
P＝Fv3＝（f＋a）at3
＝（4×103＋2000×2）×2×3＝48×104．（2分）
答案：
（1）4×103N
（2）48×104
11（10分）如图所示，质量为＝02g的木块放在水平台面上，台面比水平地面高出h＝020，木块距水平台的右端L＝17．质量为＝010的子弹以v0＝180/s的速度水平射向木块，当子弹以v＝90/s的速度水平射出时，木块的速度为v1＝9/s（此过程作用时间极短，可认为木块的位移为零）．若木块落到水平地面时的落地点到台面右端的水平距离为l＝16，求：
（g取10/s2）
（1）木块对子弹所做的功1和子弹对木块所做的功2；
（2）木块与台面间的动摩擦因数μ
解析：
（1）由动能定理得，木块对子弹所做的功为
1＝12v2－12v20＝－243（2分）
同理，子弹对木块所做的功为
2＝12v21＝81．（2分）
（2）设木块离开台面时的速度为v2，木块在台面上滑行阶段对木块由动能定理，有
－μgL＝12v22－12v21（3分）
木块离开台面后的平抛阶段l＝v22hg（2分）
解得μ＝00（1分）
答案：
（1）－243 81
（2）00
12．（10分）如图所示为一种摆式摩擦因数测量仪，可测量轮胎与地面间动摩擦因数，其主要部有：
底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆．摆锤的质量为，细杆可绕轴在竖直平面内自由转动，摆锤重心到点距离为L测量时，测量仪固定于水平地面，将摆锤从与等高的位置处静止释放．摆锤到最低点附近时，橡胶片紧压地面擦过一小段距离s（s≪L），之后继续摆至与竖直方向成θ角的最高位置．若摆锤对地面的压力可视为大小为F的恒力，重力加速度为g，求
（1）摆锤在上述过程中损失的机械能；
（2）在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功；
（3）橡胶片与地面之间的动摩擦因数．
解析：
（1）选从右侧最高点到左侧最高点的过程研究．因为初、末状态动能为零，所以全程损失的机械能ΔE等于减少的重力势能，即：
ΔE＝gLsθ①（2分）
（2）对全程应用动能定理：
G＋f＝0②（1分）
G＝gLsθ③（1分）
由②③得f＝－G＝－gLsθ④（2分）
（3）由滑动摩擦力公式得f＝μF⑤（1分）
摩擦力做的功f＝－fs⑥（1分）
④⑤式代入⑥式得：
μ＝gLsθFs（2分）
答案：
（1）gLsθ
（2）－gLsθ
（3）gLsθFs
13．（14分）（2013•高考浙江卷）谷中有三块石头和一根不可伸长的轻质青藤，其示意图如下．图中A、B、、D均为石头的边缘点，为青藤的固定点，h1＝18，h2＝40，x1＝48，x2＝80．开始时，质量分别为＝10g和＝2g的大、小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上，当大猴发现小猴将受到伤害时，迅速从左边石头的A点水平跳至中间石头．大猴抱起小猴跑到点，抓住青藤下端，荡到右边石头上的D点，此时速度恰好为零．运动过程中猴子均可看成质点，空气阻力不计，重力加速度g＝10/s2，求：
（1）大猴从A点水平跳离时速度的最小值；
（2）猴子抓住青藤荡起时的速度大小；
（3）猴子荡起时，青藤对猴子的拉力大小．
解析：
（1）设猴子从A点水平跳离时速度的最小值为vin，根据平抛运动规律，有
h1＝12gt2①（1分）
x1＝vint②（1分）
联立①、②式，得
vin＝8/s③（2分）
（2）猴子抓住青藤后的运动过程中机械能守恒，设荡起时速度为v，有
（＋）gh2＝12（＋）v2④（2分）
v＝2gh2＝80/s≈9/s⑤（2分）
（3）设拉力为T，青藤的长度为L对最低点，由牛顿第二定律得
T－（＋）g＝（＋）v2L⑥（2分）
由几何关系
（L－h2）2＋x22＝L2⑦（1分）
得：
L＝10⑧（2分）
综合⑤、⑥、⑧式并代入数据解得：
T＝（＋）g＋（＋）v2L＝216N．（1分）
答案：
（1）8/s
（2）约9/s （3）216N
升级会员 