人教版高一第七章机械能守恒定律-阶段复习第七章过关检测试卷（A）提升练习（word版含答案）

人教版 高一 第七章 机械能守恒定律 - 阶段复习 第七章过关检测试卷（A） 提升练习
一、多选题
1．如图所示，一倾角为α的固定斜面下端固定一挡板，一劲度系数为k的轻弹簧下端固定在挡板上。现将一质量为m的小物块从斜面上离弹簧上端距离为s处，由静止释放，已知物块与斜面间的动摩擦因数为μ，物块下滑过程中的最大动能为Ekm，则小物块从释放到运动至最低点的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．
B．物块刚与弹簧接触的瞬间达到最大动能
C．弹簧的最大弹性势能等于整个过程中物块减少的重力势能与摩擦力对物块做功之和
D．若将物块从离弹簧上端2s的斜面处由静止释放，则下滑过程中物块的最大动能小于2Ekm
2．如图所示，两小球A、B完全相同，从同一高度处A以初速度v0水平抛出，同时B由静止释放作自由落体运动。关于A、B从开始运动到落地过程，下列说法中正确的是（　　）
A．两球通过的位移大小相等
B．重力对两小球做功不同
C．重力对两小球做功的平均功率相同
D．落地时，两小球重力的瞬时功率相同
3．如图，质量为m的小球，用长为L的细线挂在O点，在O点正下方处有一光滑的钉子O′，把小球拉到与钉子O′在同一水平的位置，摆线被钉子拦住且张紧，现将小球由静止释放，当小球第一次通过最低点P瞬间（　　）
A．小球的角速度不变
B．小球的线速度不变
C．小球的向心加速度减小为原来的
D．悬线受到的拉力减小为原来的
4．如图D、E、F、G为地面上水平间距相等的四点，三个质量相同的小球A、B、C分别在E、F、G的正上方不同高度处，以相同的水平初速度向左抛出，最后均落到D点．若不计空气阻力，则可判断A、B、C三个小球（ ）
A．初始位置离地面的高度之比为1:4:9
B．落地时重力的瞬时功率之比为1:2:3
C．落地时三个小球的速度大小之比为1:2:3
D．从抛出到落地过程中，动能的变化量之比为1:3:5
二、单选题
5．足够长的水平传送带始终以速度匀速运动，某时刻，一质量为m、速度大小为，方向与传送带运动方向相反的物体，在传送带上运动，最后物体与传送带相对静止．物体在传送带上相对滑动的过程中，滑动摩擦力对物体做的功为W1，传送带克服滑动摩擦力做的功W2，物体与传送带间摩擦产生的热量为Q，则（ ）
A．W1=mv2 B．W1=2mv2 C．W2=mv2 D．Q=2mv2
6．电动车以电力为能源，一般使用铅酸电池或锂离子电池进行供电；太阳能电动车在此基础上，将太阳能转化成电能对车供电，很大程度上降低了电动车的使用成本，而且非常环保。太阳能电动车能量管理系统软件程序不仅要能够监测和记录传感器的输入，而且还应包括有电动源组在内的电动汽车功能模块，这个模块系统以电动源组、控制系统和负载为主要对象，通过优化计算，可以使电动车在任何速度和负载下都达到最佳的运行效率。现假设太阳能电动车的电能可以全部输出且输出功率恒定，已知太阳光垂直照射到地面上时，单位面积的辐射功率为P0，太阳能电池的光电转换效率为n，电池板面积为S，太阳能电动车质量为m，在水平公路上行驶时所受的阻力恒定，经过时间t，太阳能电动车达到了最大行驶速度vm．在时间t内太阳能电动车行驶的距离为（　　）
A． B．
C． D．
7．如图所示，在水平地面上固定一个光滑管道ABCDE，圆形管道的半径为R=0.4m,竖直管道AE与圆形管道相切于与圆心等高的B点，圆形管道最低点C与竖直管道末端E处于同一高度．现将一质量m=0.1kg、直径略小于管道内径的小球(可看做质点)从管口A处由静止释放，小球经过圆形管道最高点D时恰好对管道没有压力，最终小球由管道末端E下落，重力加速度取g=10m/s2,则竖直管道AB的长度和小球在C点时对管道压力的大小分别为( )
A．0.6m 12N B．1.2m 12N C．1.2m 6N D．0.6 m 6N
8．小球P和Q用不可伸长的轻绳挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起，使两球均被水平拉直，如图所示。将两球由静止释放，在各自轨迹的最低点（　　）
A．P球的速度一定大于Q球的速度
B．P球的动能一定大于Q球的动能
C．P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力
D．P球的向心加速度一定大于Q球的向心加速度
9．将一个物体竖直向上抛出，考虑空气阻力的作用，物体的速度变化快慢与物体只受重力时不同。在一次实验中，测得物体的v-t图像如下图，根据图像中所给出的信息，以下说法中不正确的是（　　）
A．上升阶段的加速度比下落阶段的加速度大
B．上升的最大高度为0.96m
C．物体从最高点落回抛出点时间比从抛出点上升到最高点的时间短
D．物体落回抛出点的速度比抛出时的初速度小
10．如图所示，物体A的质量为m，A的上端连接一个轻弹簧，弹簧原长为L0，劲度系数为k，整个系统置于水平地面上，现将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起，B点上移距离为L，此时物体A也已经离开地面，重力加速度为g，则下列说法中正确的是（ ）
A．提弹簧的力对系统做功为mgL
B．物体A的重力势能增加mgL
C．物体A的重力势能增加mg(L－L0)
D．物体A的重力势能增加
三、实验题
11．如图甲，是“探究功与速度变化的关系”的实验装置，当质量为的小车，在1条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为；当用2条、3条完全相同的橡皮筋进行第2次、第3次实验时，由于每次实验中橡皮筋的拉伸长度相同，因此第2次、第3次实验中，橡皮筋对小车做的功分别为、，每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带求出。则：
（1）关于该实验，下列说法中正确的是__（填选项序号字母）。
A．必须平衡摩擦力
B．打点计时器可以用干电池供电
C．每次实验，小车必须从同一位置由静止释放
D．可以选用规格不相同的橡皮筋
（2）图乙为某次用1条橡皮筋实验打出的纸带，测得、、、、相邻两点间的距离分别为，，，，则小车获得的最大速度为__。如果用2条橡皮筋做实验，那么，在理论上，小车获得的最大动能为__（结果保留两位有效数字）。
12．在“DIS研究机械能守恒定律”实验中，通过测定摆锤在某一位置的瞬时速度，从而求得摆锤在该位置的动能，同时输入摆锤的高度，求得摆锤在该位置的重力势能，进而研究势能和动能转化时的规律．实验中A、B、C、D四点高度为0.150m、0.100m、0.050m、0.000m，已由计算机默认，不必输入．现某位同学要测定摆锤在D点的瞬时速度．其实验装置如图所示；接着他点击“开始记录”，同时让摆锤从图中所示位置释放，计算机将摆锤通过某位置的瞬时速度自动记录在表格的对应处，如图．
（1）请问该实验中所用传感器的名称是_____传感器．并将该传感器和_____相连．
（2）请指出该同学实验中的错误之处：①传感器未放在标尺盘最低端的D点；②_____．
（3）摆图中计算机记录的数据与真实值相比将_____（填“偏大”、“偏小”或“仍准确”）
（4）在处理实验数据时，如果以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的v2/2—h图象应是_____，才能验证机械能守恒定律，v2/2－h图线的斜率等于_____的数值．
（5）本实验应该得到的实验结论是：________________________的情况下，物体的_____________， 但总机械能守恒．
四、解答题
13．在水平面上有一个长度为L=2m、质量为M=1kg的木板P，在木板上正中央放置一个质量为m=2kg的小滑块Q，PQ之间动摩擦因数为μ1=0.2，P与水平面之间动摩擦因数为μ2=0.4，系统静止．取g=10m/s2
（1）若对Q施加一个水平向右的恒力F=16N，欲使Q从P上掉下去，求F对Q至少要做多少功；
（2）若对P施加一个水平向右的恒力F=15N，欲使Q从P上掉下去，求F最短作用时间．
14．在某星球表面轻绳约束下的质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动，小球在最高点时绳子拉力为F1，在最低点时绳子拉力为F2．假设星球是均匀球体，其半径为R，已知万有引力常量为G，不计一切阻力，求：
（1）求星球表面重力加速度；
（2）求该星球的密度．
15．用一台额定功率为P0=60kW的起重机，将一质量为m=500kg的工件由地面竖直向上吊起，不计摩擦等阻力，取g= 10m/s2．求：
（1）工件在被吊起的过程中所能达到的最大速度vm；
（2）若使工件以a=2m/s2的加速度从静止开始匀加速向上吊起，则匀加速过程能维持多长时间？
（3）若起重机在始终保持额定功率的情况下从静止开始吊起工件，经过t= 1.14s工件的速度vt= 10m/s，则此时工件离地面的高度h为多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．ACD
【详解】
A．根据题意，小物块从静止释放后能下滑，则有
即
故A项正确；
B．物块刚与弹簧接触的瞬间，弹簧的弹力仍为零，仍有，物块继续向下加速，动能仍在增大，所以此瞬间动能不是最大，当物块的合力为零时动能才最大，故B项错误；
C．小物块从释放到运动至最低点的过程中，根据能量转化和能量守恒定律知，物块减少的重力势能等于弹簧的最大弹性势能与产生的内能之和，而内能等于物块克服摩擦力做的功，所以弹簧的最大弹性势能等于整个过程中物块减少的重力势能与摩擦力对物块做功之和，故C项正确；
D．若将物块从离弹簧上端2s的斜面处由静止释放，下滑过程中物块动能最大的位置不变，弹性势能不变，设为Ep，此位置弹簧的压缩量为x，根据功能关系可得：将物块从离弹簧上端s的斜面处由静止释放，下滑过程中物块的最大动能为
将物块从离弹簧上端2s的斜面处由静止释放，下滑过程中物块的最大动能为
据数学知识有
由于在物块接触弹簧到动能最大的过程中，物块的重力势能转化为内能、物块动能的增量、弹簧弹性势能，则根据功能关系可得
即
所以得
故D正确。
故选ACD。
2．CD
【详解】
A．A球做平抛运动，B球做自由落体运动；两球同时落地，但由于A球有初速度，故A球的位移大于B球的位移，选项A错误；
B．重力做功等于重力与高度的乘积，由于两小球下落高度相同，所以重力做功相同，选项B错误；
C．因为重力做功相同，下落时间相同，所以重力对两小球做功的平均功率相同，选项C正确；
D．落地时，两小球的竖直分速度相同，故重力对两小球做功的瞬时功率相同，选项D正确。
故选CD。
3．BC
【详解】
B．小球第一次通过最低点时，小球的速率不变，故B正确；
A．半径突然变大，由知，小球的角速度ω变小，故A错误；
C．根据知，半径变为原来的2倍，则小球的向心加速度减小为原来的，故C正确；
D．根据
得
半径变为原来的2倍，则悬线受到的拉力减小为不是原来的，选项D错误；
故选BC．
【点睛】
解决本题的关键抓住通过最低点的线速度不变，根据向心力和向心加速度的公式，结合半径的变化判断其变化．
4．AB
【详解】
由题意知，小球在水平方向的位移之比，小球在水平方向做匀速直线运动，根据可知小球的运动时间之比为，小球在竖直方向上做自由落体运动，根据公式，则抛出点的高度之比为，A正确；重力做功功率，而，故，结合可得落地时重力的瞬时功率之比为1：2：3，B正确；因为落地速度为，而落地时竖直方向上的速度之比为1：2：3，所以落地的合速度之比不等于1：2：3，C错误；由动能定理得，动能的变化量，根据可知动能的变化量之比为1：4：9，D错误．
5．D
【详解】
试题分析：设小物体速度由v减到零过程对地位移大小为s，则该过程传送带对地位移为2s，两者相对移动的路程为3s；
当小物体速度由零增加到v过程，小物体和传送带对地位移分别为s和2s，两者相对移动的路程为s；
因此全过程两者相对移动的路程为4s，摩擦生热Q=4fs，而fs=mv2，所以Q=2mv2．
滑动摩擦力对物体做的功W1=mv2
物体相对传送带滑动的过程中，传送带克服摩擦力做的功，
由动能定理可得：-W2=0-m(2v)2
则有W2=2mv2
考点：动能定理的应用；动量定理；功能关系．
6．D
【解析】
【详解】
电动车的最大功率为P=nP0S，当牵引力和阻力相等时，有最大速度vm，vm=，得，由动能定理得： ，解得：．
A. ，与结论不相符，选项A错误；
B. ，与结论不相符，选项B错误；
C. ，与结论不相符，选项C错误；
D. ，与结论相符，选项D正确；
7．D
【解析】
设AB的长度为L，由于小球经过圆形管道最高点D时恰好对管道没有压力，则小球在最高点D应满足：，小球从A运动至D的过程，由动能定理有：，可得：L=0.6 m；小球从C运动至D过程，由机械能守恒定律有：，设在C点时管道对小球的支持力为FN，由牛顿第二定律有：，可得：FN=6N，由牛顿第三定律可得，小球对管道的压力为6N，方向竖直向下，选项D正确．故选D．
【点睛】本题为多过程问题，要注意正确分析物理过程，做好受力分析，确定出圆周运动的向心力来源，选择正确的物理规律求解．
8．C
【详解】
A．对任意一球，设绳子长度为L，小球从静止释放至最低点，由机械能守恒得
解得
则知，通过最低点时，P球的速度一定小于Q球的速度。故A错误；
B．由于P球的质量大于Q球的质量，而P球的速度小于Q球的速度，所以P球的动能不一定大于Q球的动能。故B错误；
C．在最低点，由拉力和重力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
F=3mg
与L无关，与m成正比，所以P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力，故C正确；
D．在最低点小球的向心加速度
与L、m无关，所以P球的向心加速度一定等于Q球的向心加速度，故D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．根据v-t图像的斜率等于加速度，斜率越大，加速度越大，可知上升阶段的加速度比下落阶段的加速度大，故A正确，不符合题意；
B．物体在0~0.4s内上升，由图像与时间轴所围的面积表示位移，可得最大高度为
故B正确，不符合题意；
C．物体从最高点落回抛出点时的位移与从抛出点上升到最高点的位移大小相等，由v-t图像面积表示位移得出物体从最高点落回抛出点时比从抛出点上升到最高点的时间长，故C错误，符合题意；
D．由于空气阻力做负功，物体的机械能减小，则物体落回抛出点的速度比抛出时的初速度小，故D正确，不符合题意。
故选C。
10．D
【分析】
将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起，使B点上移距离为L，拉力做的功等于系统重力势能和弹性势能的增加量之和，根据能量守恒定律分析即可．
【详解】
将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起，由于开始时有支持力，故拉力先小于mg，物体离地后等于mg；拉力的位移为L，故提弹簧的力对系统做功小于mgL，A错误；提弹簧的力对系统做功小于mgL，弹簧的弹性势能也要增加，故物体的重力势能的增加量小于mgL，B错误；B点上移距离为L，弹簧伸长量为，则A上升的高度为，则A的重力势能增加，C错误D正确．
【点睛】
本题关键明确缓慢提起物体的过程中，拉力做的功等于系统重力势能和弹性势能的增加量之和，基础题．
11．AC 0.82 0.067
【详解】
（1）[1]．A．为了保证小车的动能都是橡皮筋做功的结果，必须平衡摩擦力，长木板要适当的倾斜，故A正确。
B．打点计时器使用的是低压交流电源。故B错误；
C．根据实验原理可知，每次实验，小车必须从同一位置由静止弹出。故C正确。
D．根据实验原理可知，橡皮筋必须是相同的，故D错误。
故选AC
（2）[2][3]．要测量最大速度，应该选用点迹恒定的部分。即应选用纸带的C、D、E部分进行测量，时间间隔为0.02s，最大速度：
如果用2条橡皮筋做实验，那么在理论上，小车获得的最大动能为
12．光电门 数据采集器 摆锤释放器未置于 A 点 偏小 一条倾斜直线 重力加速度 只有重力做功 动能和势能相互转化
【详解】
（1）[1][2]．该实验中所用传感器的名称是光电门传感器．并将该传感器和数据采集器相连．
（2）[3]．该同学实验中的错误之处：①光电门传感器未放在标尺盘最底端的D点；②摆锤释放器未置于A点．
（3）[4]．由于摆锤释放器未置于A点，所以得到的动能与真实值相比将偏小．
（4）[5][6]．在处理实验数据时，由可得
则如果以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的v2/2—h图象应是一条倾斜直线，才能验证机械能守恒定律，v2/2－h图线的斜率等于重力加速度g的数值．
（5）[7][8]．本实验应该得到的实验结论是：只有重力做功的情况下，物体的动能和势能相互转化，但总机械能守恒．
13．（1）4J；（2）2.3s
【详解】
（1）P、Q一起能保持相对静止的最大加速度为a0=1g=2m/s2；P、Q间摩擦力f1=1mg=0.2210N=4N，P与水平面的摩擦力为f2=2（M+m）g=0.4（1+2）10N=12N，因为f1f2，对Q施加一个水平向右的恒力F=16N时，P保持静止，对Q由牛顿第二定律得：F﹣1mg=ma1，a1==6m/s2，撤去F后Q的加速度为a2=1g=2m/s2，撤去F后Q恰好滑到P最右端速度减为零，此时F做功最少，由x=知，撤去F前后位移之比为13，又因为Q在P正中央，所以力F作用的位移x1==0.25m，F对Q至少要做功WF=Fx1=160.25J=4J．
（2）设施加F后P、Q一起加速，则一起的加速度a3==1m/s2a0，所以P、Q在水平向右的恒力F=15N作用下能一起加速，设加速时间t2，则v=a3t2；撤去F后P、Q都做减速运动，Q的加速度仍为a2=1g=2m/s2，方向向左，P的加速度a4==8m/s2，方向向左，故P先停止，Q滑到P的最后端时速度为零，则F作用时间最短，由运动学可得：-=，解得撤去F时共同的速度v=m/s，所以F最短的作用时间t2==2.3s．
14．（1）（2）
【解析】
【详解】
（1）设最高点和最低点速度大小分别为v1、v2，绳子的长度设为L，
在最高点根据向心力公式有：
①
在最低点根据向心力公式有：
②
最高点到最低点过程中只有重力做功，机械能守恒，有：
③
联立①②③得：
F2-F1=6mg
所以：
g=
（2）在星球表面重力等于万有引力，有：
④
得：
= ⑤
联立可得：
=
15．（1）12m/s；（2）5s；（3）8.68m
【详解】
（1）当工件达到最大速度时，功率达到额定功率且加速度为零，即F=mg，P=P0=60kW
故
（2）工件被匀加速向上吊起时，a不变，v变大，P也变大，当P=P0时匀加速过程结束，根据牛顿第二定律得F-mg=ma ，
此时的瞬时功率为：P0=Fv
代入数据a=2m/s2，P0=60kW
解得匀加速过程结束时工件的速度为：
匀加速过程持续的时间为： ；
（3）在该过程中重力做负功，牵引力做正功，根据动能定理，
代入数据解得： h=8.68m．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页