春物理必修第二册人教版新教材第八章 机械能守恒定律章末检测.docx

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春物理必修第二册人教版新教材第八章机械能守恒定律章末检测

章末检测

（时间：

45分钟　满分：

100分）

一、选择题（本题共10小题，每小题5分，共50分。

其中1～5题为单项选择题，6～10题为多项选择题）

1.某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中的皮球滑落，球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）

A.从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程重力做的功

B.从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程重力做的功

C.从A到B重力做功mg（H＋h）

D.从A到B重力做功mgH

解析　重力对物体所做的功只与初、末位置的高度差有关，大小为WG＝mgH，故选项D正确。

答案　D

2.关于功和物体动能变化的关系，下列说法不正确的是（　　）

A.有力对物体做功，物体的动能就会变化

B.合力不做功，物体的动能就不变

C.合力做正功，物体的动能就增加

D.所有外力做功代数和为负值，物体的动能就减少

解析　由动能定理可知，只有合力对物体做功，动能才变化。

合力做正功，物体的动能就增加；合力不做功，物体的动能就不变；合力做负功，物体的动能就减少，选项A错误，B、C、D正确。

答案　A

3.一个人用力踢一个质量为1kg的皮球，使球由静止开始以10m/s的速度飞出，假定人踢球瞬间对球的平均作用力为200N，球在水平方向运动了20m停下，那么人踢球做的功是（　　）

A.500JB.50J

C.4000JD.无法确定

解析　踢球做的功不能用功的公式求，因为踢力作用下球的位移不清楚，而在球滚动的20m的位移上，踢力不存在。

用功能关系（或动能定理）求，根据动能定理，人踢球做的功等于球获得的动能，即W＝ΔEk＝

mv2－0＝

×1×102J＝50J，选项B正确。

答案　B

4.一个小孩站在船头，按图示两种情况从静止开始用同样大小的力拉绳，经过相同的时间t（船未碰撞），小孩所做的功W1、W2及在时间t内小孩拉绳的功率P1、P2的关系为（　　）

A.W1＞W2，P1＝P2B.W1＜W2，P1＜P2

C.W1＝W2，P1＝P2D.W1＜W2，P1＝P2

解析　两种情况用同样大小的力拉绳，则甲、乙图中小孩所在船产生的加速度相同，甲图中的船与乙图中左边的船移动的位移相同，但乙图中右边的船也要移动。

乙图中人对右边的船多做一部分功，故乙图中拉力做功多，由于时间相同，故乙图中拉力的功率大，故选项B正确。

答案　B

5.质量为m的汽车行驶在平直公路上，在运动中所受阻力不变，当汽车的加速度为a，速度为v时，发动机功率为P1；当功率为P2时，汽车行驶的最大速度为（　　）

A.

B.

C.

D.

解析　由题意知F－f＝ma，P1＝Fv，由以上两式得f＝

。

当功率为P2时，汽车行驶的最大速度vm＝

＝

，B正确。

答案　B

6.如图所示，质量为m的物体置于倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，在外力作用下，斜面沿水平方向向右做匀速运动，运动中物体m与斜面体相对静止。

则关于斜面对m的支持力和摩擦力的下列说法中正确的是（　　）

A.支持力一定做正功B.摩擦力一定做正功

C.摩擦力可能不做功D.重力不做功

解析　物体随斜面匀速运动时，如图所示，物体受重力、支持力和静摩擦力作用。

根据平衡条件，可得FN＝mgcosθ，Ff＝mgsinθ，方向分别垂直斜面向上和沿斜面向上。

重力方向与位移方向垂直，不做功；

摩擦力方向与位移方向的夹角为锐角，做正功；

支持力方向与位移方向的夹角为钝角，做负功。

选项B、D正确，A、C错误。

答案　BD

7.如图所示，小滑块从一个固定的光滑斜槽轨道顶端由静止开始下滑，用v、t和h分别表示小球沿轨道下滑的速率、时间和距轨道顶端的高度。

如图所示的v－t图像和v2－h图像中可能正确的是（　　）

解析　小滑块下滑过程中，小滑块的重力沿斜槽轨道切向的分力逐渐变小，故小滑块的加速度逐渐变小，故选项A错误，B正确；由机械能守恒得mgh＝

mv2，故v2＝2gh，所以v2与h成正比，选项C错误，D正确。

答案　BD

8.如图所示，质量为m的小车在水平恒力F推动下，从山坡（粗糙）底部A处由静止开始运动至高为h的坡顶B，获得速度为v，A、B之间的水平距离为x，重力加速度为g。

下列说法正确的是（　　）

A.小车克服重力所做的功是mgh

B.合力对小车做的功是

mv2

C.推力对小车做的功是

mv2＋mgh

D.阻力对小车做的功是

mv2＋mgh－Fx

解析　重力做功WG＝－mgh，A正确；推力做功WF＝Fx＝

mv2＋mgh－Wf，C错误；根据动能定理WF＋Wf＋WG＝

mv2，即合力做功

mv2，B正确；由上式得阻力做功Wf＝

mv2－WF－WG＝

mv2＋mgh－Fx，D正确。

答案　ABD

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.人对物体做的功是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

解析　人提升物体的过程中，人对物体做了功，W人＝mgh＋

mv2＝12J，A正确，D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。

答案　ABC

10.如图所示，一木块右端连接轻质弹簧，静止在倾角为θ的固定斜面上。

现用力F沿斜面向上缓慢拉弹簧的上端P，直至木块沿斜面匀速上滑（滑动摩擦力等于最大静摩擦力），此时F＝F0。

从力F作用开始，至木块滑动距离L的过程中，下列说法正确的是（　　）

A.木块所受摩擦力先变大后变小

B.力F做功为F0L

C.当木块匀速上滑时，弹簧的弹性势能不再增加

D.弹簧和木块组成的系统的机械能一直增加

解析　在木块静止过程中受力平衡，开始时摩擦力等于重力的分力，随着拉力的增大，摩擦力将减小；当拉力大于重力的分力时，摩擦力向下，并随着拉力的增大而增大；当木块运动后摩擦力为滑动摩擦力，大小不变，选项A错误；因拉力为变力，故不能根据W＝FL求解拉力的功，选项B错误；弹簧的弹性势能与形变量有关，当木块做匀速运动时，拉力不变，形变量不变，弹性势能不再增加，选项C正确；因拉力一直做正功，故弹簧和木块组成的系统的机械能一直增加，选项D正确。

答案　CD

二、非选择题（共4小题，共50分）

11.（10分）如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。

（1）对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是________。

A.重物选用质量和密度较大的金属锤

B.两限位孔在同一竖直面内上下对正

C.精确测量出重物的质量

D.用手托稳重物，接通电源后，撤手释放重物

（2）某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。

纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。

重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________。

A.OA、AD和EG的长度B.OC、BC和CD的长度

C.BD、CF和EG的长度D.AC、BD和EG的长度

解析　

（1）重物选用质量和密度较大的金属锤，减小空气阻力，以减小误差，故选项A正确；两限位孔在同一竖直面内上下对正，减小纸带和打点计时器之间的阻力，以减小误差，故选项B正确；验证机械能守恒定律的原理是：

mgh＝

mv

－

mv

，重物质量可以消掉，无需精确测量出重物的质量，故选项C错误；用手拉稳纸带，而不是托住重物，接通电源后，撒手释放纸带，故选项D错误。

（2）由EG的长度可求出打F点的速度v2，打O点的速度v1＝0，但求不出OF之间的距离h，故选项A错误；由BC和CD的长度可求出打C点的速度v2，打O点的速度v1＝0，由OC之间的距离h，可以来验证机械能守恒定律，故选项B正确；由BD和EG的长度可分别求出打C点的速度v1和打F点的速度v2，由CF之间的距离h，可以来验证机械能守恒定律，故选项C正确；AC、BD和EG的长度可分别求出打B、C、F三点的速度，但BC、CF、BF之间的距离都无法求出，无法验证机械能守恒定律，故选项D错误。

答案　

（1）AB　

（2）BC

12.（12分）如图所示，粗糙的水平面与竖直平面内的光滑弯曲轨道BC在B点吻接（即水平面是弯曲轨道的切面），一小物块从水平面上的D点以初速度v0＝8m/s出发向B点滑行，DB长为12m，物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，取g＝10m/s2，则：

（1）小物块滑到B点时的速度为多少？

（2）小物块沿弯曲轨道上滑的最大高度为多少？

解析　

（1）在水平面上运动，只有滑动摩擦力Ff对物块做功。

从D到B运动的过程运用动能定理，设物块在B点时的速度为v，则

－Ff·DB＝

mv2－

mv

，

又Ff＝μmg，

联立以上两式解得v＝4m/s。

（2）设物块能够上滑的最大高度为h，物块沿弯曲轨道上滑的过程中，只有重力对物块做功，运用机械能守恒定律得mgh＝

mv2，解得h＝0.8m。

答案　

（1）4m/s　

（2）0.8m

13.（12分）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，重力加速度为g。

由图示位置从静止开始释放物体A，当物体B到达圆柱顶点时，求绳的张力对物体B所做的功。

解析　由于圆柱面是光滑的，故系统的机械能守恒。

系统重力势能的减少量ΔEp减＝mAg

－mBgR，

系统动能的增加量

ΔEk增＝

（mA＋mB）v2，

由ΔEp减＝ΔEk增，得

mAg

－mBgR＝

（mA＋mB）v2，

又mA＝2mB，

联立以上两式得

v2＝

（π－1）gR，

对物体B应用动能定理得，绳的张力对物体B做的功

W＝

mBv2＋mBgR＝

mBgR。

答案　

mBgR

14.（16分）在赛车场上，安全起见，车道外围都固定上废旧轮胎作为围栏，当车碰撞围栏时起缓冲器作用，如图甲所示。

在一次模拟实验中用弹簧来代替废旧轮胎，实验情景如图乙所示，水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上，处于自然状态，开始时赛车在A处且处于静止状态，距弹簧自由端的距离为L1＝1m。

当赛车启动时，产生水平向左的恒为F＝24N的牵引力使赛车向左匀加速前进，当赛车接触弹簧的瞬间立即关闭发动机，赛车继续压缩弹簧，最后被弹回到B处停下。

已知赛车的质量为m＝2kg，A、B之间的距离为L2＝3m，赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小为v＝4m/s，方向水平向右。

g取10m/s2。

（1）赛车和地面间的动摩擦因数；

（2）弹簧被压缩的最大距离是多少？

试从加速度和速度变化的角度分析赛车关闭发动机后的运动性质；

（3）试分析赛车速度过大时，存在什么安全隐患。

解析　

（1）从赛车离开弹簧到B点静止，由动能定理得

－μmg（L1＋L2）＝0－

mv2

解得μ＝0.2。

（2）设弹簧被压缩的最大距离为L，从赛车加速到离开弹簧，由动能定理得

FL1－μmg（L1＋2L）＝

mv2－0

解得L＝0.5m。

赛车接触弹簧后立即关闭发动机，牵引力消失，水平方向摩擦力不变，弹簧弹力增大，由牛顿第二定律知赛车做加速度增大的减速运动，当弹簧被压缩至最短时，赛车速度减为零，然后赛车在弹簧弹力作用下被反向弹回，赛车被反向弹回时摩擦力大小不变，方向向左，弹簧弹力逐渐减小，赛车脱离弹簧时弹力为0，赛车先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动。

赛车脱离弹簧后，做匀减速直线运动至速度减为0。

（3）若赛车速度过大，撞击时超过弹簧的弹性限度，就会冲出围栏，发生安全事故。

答案　

（1）0.2　

（2）0.5m　赛车的运动性质见解析　（3）见解析