第1章功和机械能-单元测试-2021_2022学年高一下学期物理沪教版（2019）必修第二册（word含答案）

第1章功和机械能
一、选择题（共14题）
1．“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱，设乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，下列叙述正确的是（　　）
A．摩天轮转动过程中，乘客的重力势能不变
B．摩天轮转动到最高点，乘客的速度为零
C．在最低点，乘客重力的瞬时功率为零
D．在最低点，乘客重力等于座椅对他的支持力
2．做匀速圆周运动的物体，受合力为，轨道半径为，周期为，则物体在运动一周的过程中
A．物体始终处于平衡状态
B．合力F不变
C．合力对物体做功为
D．物体向心加速度大小为
3．体育课上，同学们进行冰场上游戏，如图，第一次绳的一端拴在墙上，A同学拉绳然后越过中点；第二次绳的一端拴在一可移动的木箱上，A同学仍越过中点但未与木箱相撞。两次游戏中，A同学对绳子的拉力相同，前后两次达到中点时对绳子做的功分别为、，假设冰面光滑，则（　　）
A． B． C． D．无法确定
4．关于功的概念，下列说法中正确的是（　　）
A．力对物体做功多，说明物体的位移一定大
B．力对物体做功小，说明物体的受力一定小
C．力对物体不做功，说明物体一定没有移动
D．物体发生了位移，不一定有力对它做功
5．如图所示，在跳板跳水比赛中，运动员的起跳过程可简化为：运动员走上跳板，将跳板从水平位置B压到最低点C，跳板又将运动员向上弹起，直到运动到最高点A，然后运动员完成规定动作落入水中，则下列说法正确的是
A．运动员在下压跳板运动至最低点C时，其所受外力的合力为0
B．运动员从B到C过程中，动能一直在减小
C．运动员从B到C过程中，跳板的弹性势能一直在增加
D．在从C到A的过程中，运动员始终处于超重状态
6．一只船在水中航行时所受阻力与其速度成正比．现此船由静止开始沿直线航行，若保持牵引力恒定，经过时间t1后，速度为v，加速度为a1，最终以速度2v匀速运动；若保持牵引力的功率恒定，经过时间t2后，速度为v，加速度为a2，最终也以2v的速度匀速运动，则有（ ）
A．t1=t2 B．a2=2a1 C．t17．物体作自由落体运动，Ek表示其动能，Ep表示其势能，h表示其下落的距离，t、v分别表示其下落的时间和速度，以水平面为零势能面，下列图像中能正确反映各物理量之间关系的是 ( )
A． B．
C． D．
8．蹦床运动要求运动员在一张绷紧的弹性网上蹦起、腾空并做空中动作．利用传感器记录弹性网受到的压力，并在计算机上作出压力F—时间t的图象，如图．已知运动员质量为40kg，则运动员落回蹦床瞬间重力的功率约为(不计空气阻力，g取10m/s2)
A．2000W
B．4000W
C．8000W
D．无法计算
9．如图所示，汽车急刹车时，车上的司机会向前倾。下列对于刹车过程分析正确的是（ ）
A．司机前倾是由于惯性，车对人不做功
B．汽车减速，人对车做负功
C．人始终在车中，车对人不做功
D．人减速，车对人做负功
10．如图所示是质量为1kg的滑块在水平面上做直线运动的v-t图象，下列判断正确的是（ ）
A．在t=1s时，滑块的加速度为零
B．在1s-5s时间内，合力做功的平均功率为2W
C．在4s-6s时间内，滑块的平均速度大小为2.5m/s
D．在5s-6s时间内，滑块受到的合力大小为2N
11．质量为的汽车，发动机的额定功率为。该汽车在水平路面上以额定功率行驶时能达到的最大速度为，所受阻力恒定，则当汽车速度为时的加速度为（　　）
A． B． C． D．
12．在水平面上的O点以某一较大的初速度竖直向上抛出一木块，经过一段时间木块落回原处。以O点为坐标原点，沿竖直向上方向建立坐标轴Ox，已知空气阻力大小与速度大小成正比，下列反映木块动能随其位移x变化关系的图像正确的是（　　）
A． B．
C． D．
13．用自由落体运动“验证机被能守恒定律”，就是看是否等于，计数点的编号为0、1、了2、…、下列说法正确的是（　　）
A．打点计时器打第一个点0时，物体的速度应为零
B．是计数点n到计数点0的距离
C．m为重物的质量，需用天平称量
D．用计算时，（T为打点周期）
14．质量为2kg的物体放在动摩擦因数μ＝0.1的水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，水平拉力做的功W和物体发生的位移x之间的关系如图所示，重力加速度g取10m/s2，则(　　)
A．此物体在AB段做匀加速直线运动
B．此物体在AB段做匀速直线运动
C．此物体在OA段做匀加速直线运动
D．此物体在OA段做匀速直线运动
二、填空题
15．功率P=_____:t=_____v．
16．一个足球质量为3kg，以30 m/s的速度被踢到60m远处，在飞行过程中的最大高度是3m那么足球的初动能是___J，球在飞行过程中的最大重力势能为____J。（取g=10m/s2）
17．如图所示，AB是半径为R的 圆弧轨道，B点的切线在水平方向，且B点距离水平地面高度为h，有一物体（可视为质点）从A点由静止开始滑下，到达B点时，对轨道的压力为其所受重力的2倍（重力加速度为g）。物体落地时重力的瞬时功率为________。（结果均用题中字母表示）
18．一物块在一个水平拉力作用下沿粗糙水平面运动，其v－t图象如图甲所示，水平拉力的P－t图象如图乙所示，g＝10m/s2，则物块运动全过程中水平拉力所做的功W =________ J；物块的质量为m=_____kg.
三、综合题
19．一个质量为150kg的雪橇，受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力，大小为500N，在水平地面上做匀速直线运动，已知，求：
（1）求地面对雪橇阻力的大小；
（2）若雪橇在水平地面上移动的距离为5m，求地面对雪橇阻力所做的功。
20．如图所示，水平轨道与竖直平面内的圆弧轨道平滑连接后固定在水平地面上，圆弧轨道B端的切线沿水平方向．质量m=1.0kg的滑块（可视为质点）在水平恒力F=10.0N的作用下，从A点由静止开始运动．已知A、B之间的距离x0=1.0m，滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.10，取g=10m/s2．求：
（1）滑块通过B点时的动能；
（2）滑块通过B点后，撤去力F，能沿圆弧轨道上升的最大高度h=0.35m，求滑块沿圆弧轨道上升过程中克服摩擦力做的功．
21．质量m的玩具小车以额定功率P沿平直的轨道前进，已知t＝0时刻的速度大小为最大速度的一半，经时间t达到最大速度，小车受到的阻力为车重的λ倍。求：
（1）小车达到的最大速度大小；
（2）t=0时刻小车的加速度大小；
22．某国内知名电动车品牌研发了一款新型电动汽车，工作人员准备对其进行测试。该测试可以简化为如下情景：汽车在水平公路的A处由静止开始匀加速运动，经过5s运动了12.5m到达倾角为θ的斜坡底端B处，紧接着又以加速度a=2m/s2沿斜坡向上匀加速运动，经过一段时间后汽车到达斜坡顶端C处且此时汽车刚好达到额定功率。该汽车质量m=2×103kg，额定功率P0=90kW，整个过程中汽车受到的阻力大小恒为f=1×103N。已知水平公路与斜坡底端平滑相连，sinθ=0.05，重力加速度取g=10m/s2.求：
（1）汽车刚运动到B点时发动机功率的大小；
（2）斜坡BC的长度。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
A．摩天轮转动过程中，乘客的高度在变化，所以重力势能也在变化。A错误；
B．乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，所以在最高点速度不为零。B错误；
C．在最低点，速度水平，重力在竖直方向上，二者垂直，所以功率为零。C正确；
D．在最低点，支持力与重力的合力提供向上的向心力，所以支持力大于重力。D错误。
故选C。
2．D
【详解】
A、匀速圆周运动的合力不为零，合力方向始终指向圆心，方向时刻改变，不是平衡状态，故AB错误；
C、合力方向与速度方向垂直，合力不做功，故C错误；
D、物体向心加速度为：，故D正确．
3．A
【详解】
力对物体做的功等于力与力方向上的位移的乘积，第一次，A同学的位移就是其到中点的距离，第二次，木箱移动，则A同学与绳子间作用点移动的距离大于A同学的位移即到中点的距离，所以
故选A。
4．D
【详解】
力对物体做功W多，根据W=FScosθ，可能是力大，也可能是力的方向的位移大，也有可能两者都大，故A错误；力对物体做功W少，根据W=FScosθ，可能是力小，也可能是力的方向的位移小，也有可能两者都小，故B错误；力对物体不做功，即W=0，可能是F=0，也可能是S=0，也可能是cosθ=0，故说明物体可以有位移，故C错误；根据恒力做功的表达式W=FScosθ判断，功的大小取决与力的大小、力的方向的位移大小，因此物体发生了位移，不一定有力对它做功，故D正确．所以D正确，ABC错误．
5．C
【详解】
运动员在下压跳板运动至最低点C时，跳板的形变量最大，此时所受外力的合力最大，选项A错误；运动员从B到C过程中，重力先大于弹力，加速向下运动；当重力等于弹力时速度最大；然后重力小于弹力做减速运动，可知运动员的动能先增加后减小，选项B错误；运动员从B到C过程中，跳板的形变量一直变大，则弹性势能一直在增加，选项C正确；在从C到A的过程中，运动员向上先加速后减速，则先超重后失重，选项D错误；故选C.
6．D
【详解】
试题分析：设阻力，当牵引力恒定时，最终匀速运动，可知牵引力大小：，而当速度为V时的加速度；当功率一定时，最终匀速运动，可知恒定功率，当速度为V时的加速度，因此a2=3a1，D正确，B错误；由于第二种情况一直保持额定功率，而第一种情况下，保持牵引力不变时，开始功率小于额定功率，这样经相同时间，第二种情况下牵引力做功多，船的运动速度更快，因而速度相同所用时间，第二种情况小于第一种情况，即t1>t2，A、C都错误．
7．D
【详解】
试题分析：因，故Ek-v不是线性关系，选项B错误；，故Ek-t不是线性关系，选项A错误；因物体的机械能守恒，则Ek+Ep=k，故选项C错误；由动能定理可知：Ek=mgh，故选项D正确；故选D.
8．B
【详解】
由图可知运动员在空中的最长时间为：t=4.3s-2.3s=2s，根据运动的对称行可知，从最高点落到弹性网的时间；落到弹性网的速度为：，重力的瞬时功率为：P=mgv=4000W，故B正确，ACD错误.
9．D
【详解】
由于汽车刹车，人和车均作减速运动，人受车的作用力而减速，故车对人做负功；依相互作用力可知人对车有水平向前的力，人对车做正功，车减速，主要是地面阻力导致，故ABC错误，D正确。
故选D。
10．B
【详解】
A．图线的斜率表示加速度，故在t=1s时，滑块的加速度大小为
A错误；
B．在1s时速度为零，5s速度为4m/s，根据动能定理可得
则合力做功的平均功率为
B正确；
C．图线与时间轴所围的面积表示位移，可得在4s-6s时间内，滑块的位移为
x=4×1m+×4×1m=6m
则滑块的平均速度大小为
C错误；
D．在5s-6s时间内，滑块的加速度大小为
根据牛顿第二定律可得，滑块受到的合外力大小为
D错误。
故选B。
11．B
【详解】
汽车在水平路面上达到最大速度时，牵引力与阻力二力平衡，即有
由
得
当汽车的速度为10m/s时，牵引力为
根据牛顿第二定律得
代入数据得
故选B。
12．A
【详解】
木块向上运动时，根据动能定理得
随着木块上升，位移增大，速度逐渐减小，所以图像的斜率逐渐减小；木块下落时，根据动能定理得
随着木块下落，位移减小，速度逐渐增大，所以图像的斜率逐渐减小。
故选A。
13．AB
【详解】
A．本实验的原理就是利用是否等于来验证机械能守恒定律，因此打点计时器所打的第一个点，对应的速度应为零，故A正确；
B．与分别表示打第n点时重物下落的高度和对应的瞬时速度，故B正确；
C．本实验中，需要验证
质量约去了，不需要测量重物的质量，故C错误；
D．计算速度时不能用
或
否则就犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒定律的错误，故D错误。
故选AB。
14．BC
【详解】
物体在水平面上运动，水平拉力与物体运动方向相同，物体受到的滑动摩擦力大小
物体在OA段受到的水平拉力大小等于
可见，水平拉力大于摩擦力，则物体在OA段做匀加速直线运动．物体在AB段受到的水平拉力大小等于
水平拉力等于摩擦力，则物体在AB段做匀速直线运动。
故选BC。
15． W F
【详解】
根据功率的定义可知
又
W=Fl
代入得
16． 1350 90
【详解】
足球的初动能
mv02＝×3×900J＝1350J
飞行过程中最大的重力势能
Ep=mgh=30×3J=90J
17．
【详解】
小球离开B点后做平抛运动，下落到地面时，在竖直方向有
即竖直方向速度大小为
故物体落地时重力的瞬时功率
18． 24 1
【详解】
P-t图象与时间轴所围成的面积表示拉力做功，故物块运动全过程水平拉力所做的功
在5s～9s内，拉力为零，由牛顿第二定律可得
又
所以
μ=0.1
在2-5s内物体做匀速运动，根据平衡条件有
F=μmg
又
P=Fv
由图知P=4W，v=4m/s，联立解得
m=1kg
19．（1）400N；（2）2000J
【详解】
（1）设地面对雪橇阻力的大小为，对雪橇受力分析得
代入数据得
（2）地面对雪橇阻力所做的功为
20．（1）EkB=9J （2） W克f=5.5J
【详解】
本题考查动能定理的简单应用．
(1)选滑块为研究对象，对滑块从A到B的过程应用动能定理：，解得：
(2) 选滑块为研究对象，对滑块从B到圆弧轨道最大高度的过程应用动能定理：，解得：
21．（1）；（2）
【详解】
（1）达到最大速度时,由可得
（2）小车在t=0时刻的牵引力为F2，则
根据可得
22．（1）15kW；（2）50m
【详解】
（1）由
可得汽车水平运动的加速度为
汽车刚运动到B点时，速度为
汽车所受牵引力为
汽车刚运动到B点时发动机功率的大小
（2）汽车在斜坡上的牵引力为
汽车刚运动到C点时，速度为
斜坡BC的长度为