第四章 机械能及其守恒定律 单元达标测试1(word解析版)

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名称 第四章 机械能及其守恒定律 单元达标测试1(word解析版)
格式 doc
文件大小 2.7MB
资源类型 教案
版本资源 粤教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-10-10 06:13:08

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文档简介

2021-2022学年粤教版(2019)必修第二册
第四章 机械能及其守恒定律 单元达标测试1(解析版)
第I卷(选择题)
一、选择题(共40分)
1.关于机械能守恒,下列说法中正确的是(  )
A.做平抛运动的物体机械能一定守恒
B.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒
C.做匀速圆周运动的物体机械能一定守恒
D.做匀变速直线运动的物体机械能一定不守恒
2.如图所示,一轻弹簧竖直放置,弹簧下端与地面相连。把小球放在弹簧上面,并把小球用手往下缓慢按至位置A(图甲所示)。迅速松手后,弹簧把小球弹起。小球升至最高位置(图丙所示),途中经过位置时弹簧正好处于自由状态(图乙所示)。则关于小球能量的转化,下列说法正确的是(  )
A.A至过程中,小球的机械能不变
B.A至过程中,小球的机械能不变
C.A至过程中,弹簧的弹性势能完全转化为小球的重力势能
D.至过程中,小球的动能完全转化为小球的重力势能
3.如图所示,a、b是两个位于同一轨道平面的人造地球卫星,轨道均为圆形。由此可知(  )
A.a卫星的速度比b卫星大 B.a卫星的动能比b卫星大
C.a卫星的周期比b卫星大 D.a卫星的加速度比b卫星大
4.滑梯是小朋友最喜爱的游乐设施,如图所示,某幼儿园的小朋友们在螺旋形滑梯上以恒定的速率下滑,则下列说法中正确的是(  )
A.小朋友在下滑过程中机械能守恒
B.小朋友在下滑过程中受到的合外力不为零
C.小朋友受到的滑动摩擦力不变
D.质量大的小朋友一定比质量小的下滑得更快
5.在足球比赛中,一运动员把质量为的足球从静止踢出。观察足球在空中的飞行情况,上升的最大高度是,在最高点的速度为(不考虑空气阻力,g取)。下列说法正确的是(  )
A.足球在空中飞行时间为
B.足球在水平方向飞行的距离为
C.足球在最高点时重力的功率为
D.运动员对足球做功
6.如图所示,两个皮带轮顺时针转动,一电动机M带动水平传送带以不变的速率v运行。将质量为m的物体A(可视为质点)轻轻放在传送带左端,经过一段时间后,A的速度变为v,再经过一段时间到达传送带右端。在上述运动过程中,电动机与传送带之间保持始终不打滑,其他摩擦阻力均不计。则(  )
A.物体A对传动带做的功为
B.传送带对物体A做的功为
C.电动机M对传送带所做的功为
D.电动机M对传送带所做的功为
7.如图所示,半径可变的四分之一光滑圆弧轨道置于竖直平面内,轨道的末端B处切线水平,现将一小物体从轨道顶端A处由静止释放。小物体刚到B点时的加速度为a,落地时的速率为v,对B点的压力为,小物体离开B点后的水平位移为x。若保持圆心的位置不变,改变圆弧轨道的半径R(不超过圆心离地的高度)。不计空气阻力,下列图像正确的是(  )
A.B.C. D.
8.一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米距离,如图所示。假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点,下列说法正确的是(  )
A.运动员到达最低点前重力势能始终减小
B.蹦极过程中,重力势能的改变与重力势能零点的选取有关
C.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力做正功,弹性势能增加
D.蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒
9.如图a,在竖直平面内固定一光滑的半圆形轨道ABC,半径为0.4m,小球以一定的初速度从最低点A冲上轨道,图b是小球在半圆形轨道上从A运动到C的过程中,其速度平方与其对应高度的关系图象。已知小球在最高点C受到轨道的作用力为2.5 N,空气阻力不计,B点为AC轨道中点,重力加速度g取10 m/s2, 下列说法正确的是(  )
A.图b中x=36 m2/s2 B.图b中x=25 m2/s2
C.小球质量为0.2 kg D.小球在B点受到轨道作用力为8.5N
10.如图所示,斜面固定于水平面上,,,将一小物块从斜面顶端无初速度释放,分别沿和斜面下滑到和点,对应的时间。已知物块与两斜面间的动摩擦因数均相同,,。下列说法正确的是(  )
A.物块在斜面和上下滑时的加速度大小之比为
B.物块与斜面间的动摩擦因数为
C.物块分别滑到A端和端时损失的机械能之比为
D.物块下滑的过程,物块和斜面组成的系统处于超重状态
第II卷(非选择题)
二、实验题(共15分)
11.在“探究功与速度变化的关系”的实验中,某学习小组在实验室组装了如图甲所示的装置,他们选用的砝码质量为m,称得小车的质量为M,把纸带连在小车上,细线跨过滑轮并挂上砝码,让小车处于静止状态。请回答下列问题∶
(1)要让砝码的重力近似等于小车的拉力,砝码的质量应___________小车的质量;
A.远大于 B.近似等于 C.远小于
(2)要让细线的拉力近似等于小车的合力,实验前________平衡摩擦力;
A.需要 B.不需要
(3)若遵循(1)(2)步骤进行某次实验,得到以拉力做功W为纵坐标,以速度的平方v2为横坐标的W-v2图像如图丙所示,则图像不经过原点主要原因是____________________。
12.用如图所示装置验证机械能守恒定律在已经调整为水平的气垫导轨上,将劲度系数为k的轻质弹簧右端固定在气垫导轨右端,弹簧左端与一质量为m的滑块接触而不固连。第1次向右推滑块压缩弹簧一段距离,并测出压缩量x1,然后释放滑块,通过光电门测量并计算得出滑块通过光电门的速度为v1;接下来重复以上实验操作,得到压缩量x和通过光电门的速度v的多组数据.已知弹簧的弹性势能,k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的伸长量或压缩量。
(1)在实验误差允许范围内若满足关系式_______,则可验证系统的机械能守恒定律;
(2)为了更直观地验证,某同学建立的直角坐标系应以v2为纵坐标,以_______为横坐标,得出图象为一条直线,当图象的斜率为_______时,同样可以验证机械能守恒定律。
三、解答题(共45分)
13.如图所示,一滑块经水平轨道AB,进入竖直平面内的四分之一圆弧轨道BC,已知滑块的质量m=1kg,在A点的速度VA=8m/s,AB长L=7m,滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2,圆弧轨道的半径R=1m,滑块离开C点后竖直上升h=0.2m。取g=10m/s2。求:
(1)滑块恰好滑过B点对轨道的压力大小;
(2)滑块在圆弧轨道BC段克服摩擦力所做的功W克f。
14.某型号汽车发动机的额定功率为(也就说),在水平路面上行驶时受到的阻力是,求:发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度大小?
15.如图所示,在竖直平面内,BC为光滑圆轨道的一部分,O为圆心,OC位于竖直方向, OB与竖直方向的夹角θ =45° ,CD为水平地面并与圆弧相切,一小木块以v1=2 m/s的速度从A位置水平向左抛出,木块恰好从B点沿圆弧切线方向进入BC轨道,最后停在水平面CD上的P点(图中未画出),已知光滑圆轨道半径为R=(2 +)m,木块与CD之间的动摩擦因数为μ =0.4,重力加速度大小g=10 m/s2。求∶
(1)AB两点的水平距离与竖直高度;
(2)CP之间的距离。
16.如图1,质量为货车以的速度在平直的高速公路上匀速行驶。因司机看到前方警示标识,采取紧急制动。车厢内货物向前滑行,恰好在车停止时与车厢前壁相撞并反弹,其图像如图2所示。设货车匀减速刹停后不再移动。重力加速度g取。则从货车开始刹车到物块停止运动的过程中,求:
(1)货物与车厢间的动摩擦因数;
(2)货车的位移大小;
(3)货物相对车厢滑行的位移大小;
(4)摩擦力对货物做的功。
参考答案
1.A
【详解】
A.做平抛运动的物体,只有重力做功,则机械能一定守恒,选项A正确;
B.做匀速直线运动的物体动能不变,但是势能不一定不变,则机械能不一定守恒,选项B错误;
C.做匀速圆周运动的物体动能不变,但是势能不一定不变,则机械能不一定守恒,选项C错误;
D.做匀变速直线运动的物体机械能不一定不守恒,例如自由落体运动的物体,选项D错误。
故选A。
2.D
【详解】
AB.A至过程中,弹力对小球做正功,则小球的机械能增加,从B到C小球的机械能不变,选项AB错误;
C.A至过程中,弹簧的弹性势能转化为小球的重力势能和动能,选项C错误;
D.至过程中,小球的机械能守恒,小球的动能完全转化为小球的重力势能,选项D正确。
故选D。
3.C
【详解】
A.根据
解得
轨道a的半径大于轨道b的半径,则a卫星的速度比b卫星小,A错误;
B.根据
a卫星的速度比b卫星小,两卫星质量未知,动能大小无法判断,B错误;
C.根据
解得
轨道a的半径大于轨道b的半径,a卫星的周期比b卫星大,C正确;
D.根据
解得
轨道a的半径大于轨道b的半径,a卫星的加速度比b卫星小,D错误。
故选C。
4.B
【详解】
A.摩擦力与位移方向相反,所以摩擦力对小朋友做负功,则小朋友的机械能减小,A错误;
B.小朋友在下滑过程中做曲线运动,受到合外力不为零,B正确;
C.小朋友在下滑过程中做曲线运动,滑动摩擦力与相对运动方向相反,所以小朋友受到的滑动摩擦力是变化的,C错误;
D.根据牛顿第二定律,小朋友的加速度与小朋友的质量无关,小朋友的行走的路程相同,则下落时间相等,D错误。
故选B。
5.D
【详解】
A.足球在竖直方向做竖直上抛运动,可以看成向下的初速度为零的匀加速直线运动,根据
可得下降时间为
根据对称性可知,球在空中运动的总时间为
故A错误;
B.足球从最高点落到地面的过程中做平抛运动,水平位移为
根据足球的运动轨迹的对称性可得足球的落地点离踢出点的水平距离大约为
故B错误;
C.足球在最高点时重力方向上的瞬时速度为0,故重力的功率为0。故C错误;
D.足球在空中运动过程中只受重力作用,机械能守恒;而人对足球做的功转化为足球的机械能,故人对足球做功为
故D正确。
故选D。
6.D
【详解】
A.物体A先匀加速到与传送带共速,之后匀速,匀加速过程物体A与传送带之间有摩擦力,匀速过程没有摩擦力,设匀加速运动的时间为t,则t时间内

对物体A,由动能定理可知
所以物体A对传送带做功为
A错误;
B.传送带对物体A做的功,由动能定理可知
B错误;
CD.在传送小物体的过程中,传送带损失的能量即电动机M对其补充的能量,根据能量守恒可知
小物体A与传送带之间的相对位移为
即小物体加速运动过程中的对地位移与传送带之间的相对位移相等,则产生的热量为

即电动机M对传送带所做的功为,C错误,D正确。
故选D。
7.B
【详解】
A.物体从光滑圆轨道顶端A处由静止开始运动,运动中只受重力、支持力作用,只有重力做功,机械能守恒,则有
小物体刚到B点时的加速度为a ,此加速度是向心加速度,即
加速度a为恒定值,与R无关,A错误;
B.小物体离开B点后做平抛运动,设圆心距地面高度是H,由平抛运动的规律,可得:在竖直方向
在水平方向
解得
速度v为恒定值,与R无关,B正确;
C.对小物体在B点时,由牛顿第二定律可得
由牛顿第三定律可知,小物体对B点的压力大小是
FN =FN′=3mg
FN是恒定值,与R无关,C错误;
D.小物体离开B点后做平抛运动,设圆心距地面高度是H,由平抛运动的规律,可得:在竖直方向
在水平方向
解得
x2 R应是抛物线,D错误。
故选B。
8.AD
【详解】
A.运动员到达最低点前一直下降,重力势能始终减小,A正确;
B.蹦极过程中,重力势能的改变与高度差有关,与零点的选取无关,B错误;
C.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力做负功,弹性势能增加,C错误;
D.蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒,D正确。
故选AD。
9.BCD
【详解】
AB.根据机械能守恒


代入图中数据,可得
x=25 m2/s2
A错误,B正确;
C.在C点时,根据牛顿第二定律

代入数据可得
C正确;
D.由图b可知,在B点速度的平方
因此小球在B点受到轨道作用力
D正确。
故选BCD。
10.ABC
【详解】
A.物块在斜面上做匀加速直线运动,由集合关系得斜面与长度之比

可知物块在斜面和上下滑时的加速度之比为
选项A正确;
B.对斜面上运动的物块受力分析可得
对斜面上运动的物块受力分析可得
解得
选项B正确;
C.物体由A滑到克服摩擦力做功
物体由A滑到克服摩擦力做功
物块分别滑到A端和端时损失的机械能之比等于克服摩擦力做功之比,选项C正确;
D.物块下滑的过程,物块和斜面组成的系统有向下的分加速度,系统处于失重状态,选项D错误。
故选ABC。
11.C A 先释放小车后接通电源
【详解】
(1)[1]由牛顿第二定律可得,对小车
对砝码
联立解得
当时,,故要让砝码的重力近似等于小车的拉力,砝码的质量应远小于小车的质量,C正确。
故选C。
(2)[2]要让细线的拉力近似等于小车的合力,实验前需要平衡摩擦力,A正确。
故选A。
(3)[3]由动能定理可得
由丙图可知,在遵循(1)(2)步骤进行实验时,W=0时就有速度,主要原因是先释放小车后接通电源,纸带开始记录数据时就已经有速度了。
12.
【详解】
(1)[1]弹簧与滑块组成的系统机械能守恒有
(2)[2][3]由

为了更直观地验证,某同学建立的直角坐标系应以v2为纵坐标,以为横坐标得出图象为一条直线,当图象的斜率为时,同样可以验证机械能守恒定律。
13.(1)46N;(2)6J
【详解】
(1)滑块由A到B过程,应用动能定理有
解得
滑块滑倒B点时的加速度大小
解得由牛顿第二定律
FN-mg=maB
又由牛顿第三定律,滑块恰好滑过B点对轨道的压力大小为
FN = FN=46N
(2)滑块在圆弧轨道BC段克服摩擦力所做的功,利用动能定理
解得
14.
【详解】
汽车匀速行驶时,牵引力与阻力平衡,所以
则匀速运动的速度为
15.(1)0.2m;(2)3.5m
【详解】
(1)设木块在 B点的速度为v2,水平方向有
解得
竖直方向有
解得
t=0.2 s
AB两点的水平距离
竖直高度
(2)设CP之间的距离为s,从B到P过程由动能定理有
解得
16.(1);(2)81m;(3)8.5m;(4)
【详解】
(1)对货物由图像可知
根据牛顿第二定律有
解得
(2)设货车制动前速度为,制动距离为,用时为t,则有
(3)设货物碰撞车厢时的速度大小为,碰撞前的位移大小为,碰撞后瞬间速度大小为可,返回的位移大小为。由图像可知
又因为

设货物相对车厢的位移为,则有
解得
(4)摩擦力对货物做的功