第八章 机械能守恒定律 章末检测试卷（Word版含答案）

人教版必修第二册 第八章 章末检测试卷
一、单选题
1．如图，在水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面，斜面上有一带电金属块沿斜面滑下，已知在金属块滑下的过程中动能增加了14J，金属块克服摩擦力做功10J，重力做功22J，则以下判断正确的是
A．金属块带正电荷
B．金属块克服电场力做功8J
C．金属块的电势能减少2J
D．金属块的机械能减少10J
2．下列全部属于矢量的是（　　）
A．位移、速度、加速度、压强
B．质量、速度、加速度、摩擦力
C．力、加速度、速度变化量、平均速度
D．位移、功、时间、加速度
3．水平传送带以速度v匀速转动，一质量为m的小木块A由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带间的动摩擦因数为μ，如图所示，在小木块与传送带相对静止时，因传送小木块电动机多输出的能量为（　　）
A．mv2 B．2mv2 C．mv2 D．mv2
4．在光滑的水平面上，一个物体在恒力作用下从静止开始加速运动，经过一段时间，末速度为，则（　　）
A．在时间内力对物体做的功为
B．在时间力的功率为
C．在时刻力的功率为
D．在时刻力的功率为
5．一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v-t图像如图所示。已知汽车的质量m=2×103kg，汽车受到的阻力为车重的，取重力加速度大小g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．汽车的最大速度为15m/s
B．汽车的额定功率为120kW
C．汽车的速度大小为16m/s时，加速度大小为2.5m/s2
D．在前5s内汽车牵引力做的功为2×105J
6．如图所示，一位质量m=60kg的青年参加“袋鼠跳游戏”，每一次跳起后，重心上升的最大高度为h=0.45m，忽略空气阻力，取g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．起跳时，地面对该青年做正功
B．每跳跃一次，重力对该青年做功270J
C．每跳跃一次，该青年克服重力做功的平均功率为90W
D．落地的瞬间，重力对该青年做功的功率为1800W
7．小强在某次篮球训练时，将篮球由点沿与水平方向成角的方向以速度斜向上抛出，结果篮球垂直地撞击到篮板上的点，忽略空气阻力。则下列说法正确的是（　　）
A．若篮球在点以大小的速度反向弹回，则篮球一定经过点所在水平面的右侧
B．若篮球在点以大小的速度反向弹回，则篮球一定经过点
C．若篮球在点以大小的速度反向弹回，则篮球一定经过点所在水平面的左侧
D．若篮球在点以大小的速度反向弹回，则篮球一定经过点所在水平面的右侧
8．在下面列举的各个实例中，除A外都不计空气阻力，哪些情况机械能是守恒的？（　　）
A．跳伞员带着张开的降落伞在空气中匀速下落
B．抛出的手榴弹或标枪做斜抛运动
C．拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升
D．飞行的子弹击中放在光滑水平桌面上的木块
二、多选题
9．如图所示，轻弹簧一端固定在O1点，另一端系一小球，小球穿在固定于竖直面内、圆心为O2的光滑圆环上。O1在O2的正上方，C是O1O2的连线和圆环的交点，将小球从圆环上的A点无初速度释放后，发现小球通过了C点，最终在A、B之间做往复运动。已知小球在A点时弹簧被拉长，在C点时弹簧被压缩，则下列判断正确的是（　　）
A．弹簧在B点的伸长量一定大于弹簧在C点的压缩量
B．小球从A至C一直做减速运动，从C至B一直做加速运动
C．弹簧处于原长时，小球的速度最大
D．小球机械能最大的位置有两处
10．如图甲所示，在水平路面上有一质量为1×103kg的汽车（可视为质点）以10m/s的速度向右匀速行驶，由于路面发生变化，BC段阻力变小．从汽车到达A位置开始计时，经过20s汽车到达C位置，汽车运动的v t图像如图乙所示．若行驶过程中汽车发动机的输出功率恒为40kW，且汽车在AB和BC路段上行驶时所受阻力均恒定，则下列说法正确的是（ ）
A．汽车在AB段所受的阻力为
B．汽车在5-15s内作加速度逐渐增大的加速运动
C．当汽车速度为16m/s时，汽车的加速度大小为0.5m/s2
D．AC间距离为275m
11．如图，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d，现将环从与定滑轮等高的A处由静止释放，当环沿直杆下滑距离也为d时（图中B处），下列说法正确的是（重力加速度为g）（　　）
A．小环刚释放时轻绳中的张力一定大于2mg
B．小环到达B处时，重物上升的高度也为d
C．小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于
D．小环在B处时的速度为
12．如图所示，质量为m的小球与一长度为l的轻绳和一原长也为l的轻弹簧相连。轻绳的一端固定在O点，轻弹簧的一端固定在O’点，O与O’等高相距为2l。现从如图所示位置静止释放小球，当轻绳顺时针转过θ=60°时小球速度为零。以下说法正确的是（　　）
A．弹簧的最大弹性势能为
B．最低点时弹簧弹力对小球的功率最大
C．弹簧对小球做功
D．在最低点时绳子上拉力为
三、实验题
13．如图所示，用一小钢球及下列器材测定弹簧被压缩时的弹性势能：光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切，轻弹簧的一端固定在轨道的左端，OP是可绕O点转动的轻杆，且摆到某处就能停在该处，作为指示钢球位置的标杆．
(1)还需要的器材是_______和 _________．
(2)该实验是间接测量弹簧的弹性势能．实际上是把对弹性势能的测量转化为对________的测量，进而转化为对________和 _________的直接测量．
14．某学习小组利用摆球和光电传感器做“验证机械能守恒定律”的实验，如图所示，一摆球通过细线悬于O点，在摆球球心经过的弧线上B、C两点，安装光电传感器，将摆球从A点自由释放，测出摆球经过B、C两点的挡光时间，就可计算出摆球在B、C两点的速度，设最低点D点为零势能点。
（1）用毫米刻度尺测量B点距最低点D点的高度时（D点与零刻度线对齐），示数如图所示，则B点的高度为______m。
（2）已知B、C两点距最低点D点的高度分别为hB、hC，光电传感器测出摆球经过B、C点的挡光时间分别为t1和t2，已知摆球的直径为d，重力加速度为g，为了验证摆球在B、C两点的机械能相等，上述已知量需要满足的关系式是______。
（3）数据分析发现，C点的机械能比B点的机械能略大，其原因可能是______（填选项字母代号）。
A．空气阻力的影响
B．摆球从A点偏下地方释放
C．摆球从A点偏上地方释放
D．C点的光电门偏离经过的摆球球心
四、解答题
15．如图，滑块和小球的质量均为m，滑块可在水平光滑固定导轨上自由滑动，小球用长为的轻绳悬于滑块上的O点．开始时轻绳处于水平拉直状态，小球和滑块均静止．现将小球由静止释放，当小球到达最低点时，滑块刚好被一表面涂有粘住物质的固定挡板粘住，在极短的时间内速度由减为零．小球继续向左摆动．求：
（1）小球到达最低点时速度的大小；
（2）小球继续向左摆动到达最高点时轻绳与竖直方向的夹角．
（3）小球从释放到第一次到达最低点的过程中，绳的拉力对小球所做的功．
16．如图所示，把一个质量为M的薄木板B放在光滑水平地面上，在薄木板B的最左端放上一质量为m的小物块A（可视为质点）。电动机通过水平细绳与小物块A相连，在细绳与小物块A连接处接一轻质拉力传感器。已知小物块A与薄木板B之间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g。现启动电动机使细绳开始水平向右拉小物块A，细绳拉力的功率恒为P。当小物块A在薄木板B上运动一段时间t后，小物块A恰好脱离薄木板B，此时拉力传感器的读数为F（细绳足够长，小物块A和薄木板B均不会和电动机相碰）。试求：
（1）在时间t内，细绳对小物块A的拉力的冲量大小；
（2）求薄木板B的长度L。
17．某人用100N的力将一质量为50g的小球以10m/s的速度从某一高处竖下向下抛出，经1s小球刚好落地，不考虑空气阻力，选地面为零势能点，g=10m/s2．求：
(1)小球刚抛出时的动能和势能各多大？
(2)小球着地时的动能和势能各多大？
18．如图所示，长度为L=0.4m的轻绳，系一小球在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为m=0.5kg，小球半径不计，g取10m/s2，求：
(1)小球刚好通过最高点时的速度大小；
(2)小球通过最高点时的速度大小为4m/s时，绳的拉力大小。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
在金属块滑下的过程中动能增加了14J，重力做功22J，根据动能定理得：，解得：，电场力做正功，故金属块的电势能减少2J．由于金属块下滑，电场力做正功，则电场力应该水平向左，故金属块带负电荷．C正确，AB错误；由除重力以外的力做功等于机械能的变化可知，在金属块滑下的过程中金属块克服摩擦力做功10J、电场力做功2J，则金属块的机械能减少8J，D错误．选C．
【点睛】根据动能定理求出电场力做功．即可判断电场力方向与场强的关系，分析金属块的电性．知道电场力做功量度电势能的改变．知道重力做功量度重力势能的改变．除重力以外的力做功等于机械能的变化．
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．位移、速度、加速度既有方向，又有大小，是矢量；压强只有大小，没有方向，是标量，故A错误；
B．质量只有大小，没有方向，是标量；速度、加速度、摩擦力既有方向，又有大小，是矢量，故B错误；
C．力、加速度、速度变化量、平均速度均既有方向，又有大小，是矢量，故C正确；
D．位移、加速度既有方向，又有大小，是矢量；功、时间只有大小，没有方向，是标量，故D错误。
故选C。
3．A
【解析】
【分析】
【详解】
根据牛顿第二定律可得，相对传送带滑动时木块的加速度
从放上至相对静止所用时间
此过程中传送带对地的位移
木块对地位移为
在小木块与传送带相对静止时，因传送小木块电动机多输出的能量为整个过程中因为摩擦而产生的内能与物块增加的动能之和，即
故选A。
4．C
【解析】
【详解】
A．由题知，物体在光滑的水平面上做初速度为零的匀加速直线运动，经过一段时间，物体的位移为
则力F做的功为
故A错误；
B．在时间力的功率为平均功率，则有
故B错误；
CD．在时刻力的功率为瞬时功率，则有
故C正确，D错误。
故选C。
5．D
【解析】
【详解】
D．汽车在前5s内做匀加速运动，根据加速度的定义，可得加速度为
由牛顿第二定律得
解得汽车在前5s内的牵引力为
在前5s内汽车运动的位移
在前5s内汽车牵引力做的功为
故D正确；
B．汽车在5s末功率达到额定功率为
故B错误；
A．当汽车速度最大时，牵引力与阻力大小相等，则汽车的最大速度为
故A错误；
C．汽车的速度大小为16m/s时，汽车的牵引力为
加速度为
故C错误。
故选D。
6．D
【解析】
【详解】
A．起跳时地面虽然对人有弹力作用，但在弹力的方向上没有位移，故地面对该青年不做功；故A错误；
B．由于每跳跃一次竖直方向上的合位移为零，故重力做功为零，故B错误；
C．每一次跳起后，重心上升的最大高度为h=0.45m，故重力做功为
即克服重力做功270J；起跳后上升的时间根据
代入数据得t=0.3s；所以每跳跃一次，该青年克服重力做功的平均功率为
故C错误；
D．每一次跳起后，重心上升的最大高度为h=0.45m，根据
可得落地瞬间的速度为v=3m/s；所以落地的瞬间，重力对该青年做功的功率为
故D正确。
故选D。
7．A
【解析】
【分析】
【详解】
CD．篮球做斜抛运动，水平分速度
若篮球在点以大小的速度反向弹回，则水平速度大小不变，又由于高度一定，则篮球一定经过点，选项CD错误；
AB．若篮球在点以大小的速度反向弹回，有
由于到M点所在水平面高度不变，时间相同，则根据水平方向上可知返回的水平位移减小，故返回时篮球一定经过点所在水平面的右侧，选项A正确，B错误。
故选A。
8．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．在只有重力或弹力做功的物体系统内(或者不受其他外力的作用下），物体系统的动能和势能（包括重力势能和弹性势能）发生相互转化，但机械能的总能量保持不变，这个规律叫做机械能守恒定律，跳伞员带着张开的降落伞在空气中匀速下落，受到空气阻力的作用，跳伞员和降落伞的机械能不守恒，A错误；
B．抛出的手榴弹或标枪做斜抛运动，在空中只受重力作用，满足机械能守恒， B正确；
C．拉着一个物体沿着光滑固定的斜面匀速上升，拉力做功，物体的机械能不守恒，C错误；
D．飞行的子弹击中放在光滑水平桌面上的木块，子弹受木块的阻力作用，阻力对它做负功，子弹的机械能不守恒，D错误；
故选B。
9．AD
【解析】
【详解】
A．因只有重力和弹簧弹力做功，故小球和弹簧系统的机械能守恒，小球在B点的动能和重力势能均最小，故小球在B点的弹性势能必大于在C点的弹性势能，所以弹簧在B点的伸长量一定大于弹簧在C点的压缩量，A正确；
BC．小球从A至C，在切向先做加速运动，再做减速运动，当切向合力为零（此时弹簧仍处于伸长状态）时，速度最大，同理从C至B，在切向先做加速运动，再做减速运动，当切向合力为零（此时弹簧仍处于伸长状态）时，速度最大，故BC错误；
D．当弹簧处于原长时，弹性势能为0，小球机械能最大，有题意知，A、B相对于O1O2对称，显然，此位置在A、C与B、C之间各有一处，D正确。
故选AD。
10．CD
【解析】
【详解】
A、汽车在AB段做匀速直线运动，有，且，解得；故A错误.
B、汽车在BC段的阻力变小，由牛顿第二定律可知，结合图象可知做加速度减小的变加速直线运动；B错误.
C、当速度时做变加速直线运动，由，得；而速度为20m/s匀速时有，联立可得；故C正确.
D、汽车在BC段保持功率恒定，但牵引力为变力，故由动能定理得
，其中，，，代入数据解得 ，则；故D正确.
【点睛】
抓住汽车保持功率不变这一条件，利用瞬时功率表达式求解牵引力，同时注意隐含条件汽车匀速运动时牵引力等于阻力；对于变力做功，汽车非匀变速运动的情况，只能从能量的角度求解．
11．ACD
【解析】
【详解】
A．当刚释放小环时，小环从静止开始运动，即有一定的加速度，所以2m的重物也有一定的加速度，加速度向上，根据牛顿第二定律可得
即
A正确；
B．小环到达B处时，左边绳子的长度为
刚开始释放时左边绳子的长度为
所以重物上升的高度为，B错误；
C．对B的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，有
所以
故C正确；
D．系统的机械能守恒得
解得
D正确；
故选ACD。
考点：考查了牛顿第二定律，速度的合成与分解，机械能守恒
【名师点睛】
解决本题的关键知道系统机械能守恒，知道环沿绳子方向的分速度的等于重物的速度，要注意重物上升的高度不等于d，应由几何关系求解，根据速度关系和系统的机械能守恒求解环在B处的速度大小．
12．AD
【解析】
【分析】
【详解】
根据题意，当小球下降到最低点，速度为0时，受力情况如下图
A．运用能量守恒，重力做的功转化为弹簧的弹性势能，小球动能没有变，所以弹性势能的大小等于，故A正确；
B．最低点小球速度为零，功率为零，故B错误；
C．根据动能定理，重力做正功，弹簧对小球做功为，动能的变化量为0，故C错误；
D．由图所知，最低点时，弹力的方向恰好与圆弧轨道相切，即与绳子拉力方向垂直，此时速度为0，所需的向心力为0，沿着绳子的方向，拉力与重力的分力相等，所以拉力为，故D正确。
故选AD。
13． 天平 刻度尺 重力势能 质量 高度
【解析】
【详解】
（1）用小球压缩弹簧，再将弹簧释放，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，由于水平轨道与圆弧轨道均是光滑的，只有弹簧的弹力和重力做功，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，根据机械能守恒定律得，弹簧的弹性势能，因此需要用天平测量小球的质量m，用刻度尺测量小球在光滑圆弧轨道上上升的高度h．（2）根据机械能守恒可知，实际上是把对弹性势能的测量转化为对重力势能的测量，根据重力势能的计算公式，可知需要直接测量的物理量是质量、上升高度．
【点睛】由题知，水平轨道与圆弧轨道均是光滑的，用小球压缩弹簧，再将弹簧释放，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，根据机械能守恒定律分析需要的器材．实际上是把对弹性势能的测量转化为对重力势能的测量，根据重力势能的计算公式确定需要直接测量的物理量．
14． D
【解析】
【详解】
(1)[1]毫米刻度尺的最小分度是1mm，则读数为：。
(2)[2]本实验，采用光电门传感器来测量瞬时速度，通过来测出速度，则
，
根据机械能守恒可知
即
(3)[3]A．C点在B点的下方，若考虑空气的阻力，则C点的机械能偏小，A错误；
BC．若摆球从A点偏下地方释放，则测量C时与测量B时的速度都偏小，二者相比，不会产生影响，即C点的机械能不会比B点偏小，BC错误；
D．在测量C点时的速度时，若C点的光电门偏离经过的摆球球心，则小球挡住光的距离偏小，根据可知时间偏小，所以测量的速度偏大，致使其机械能偏大，D正确。
故选D。
15．（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）系统机械能守恒：
整理可以得到：
（2）B球机械能守恒，
（3）动能定理：
整理可以得到：
【点睛】
本题主要考查了机械能守恒定律以及动能定理的直接应用，知道滑块被挡板粘住前系统机械能守恒、滑块被挡板粘住后小球的机械能守恒．
16．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）在运动时间t内，对小物块A，设细绳对小物块A的冲量大小为I，分离时小物块的速度为vA，取向右为正方向，根据动量定理得
联立解得
（2）设分离时木板的速度为vB，对木板根据动量定理得
把小物块A和薄木板B看做一个整体，在t时间内，由功能关系
解得
17．(1), (2) ,
【解析】
【详解】
试题分析: 小球下落的高度：=15m
小球的重力势能：EP1=mgh=0.5×15=7.5J
=2.5J．
（2）小球落地时的重力势能EP2=0，根据机械能守恒定律得：EP1+EK1=EP2+EK2
代入数据解得：EK2=10J
考点：机械能守恒定律
18．(1)2m/s；(2)15N
【解析】
【详解】
(1)小球刚好通过最高点，重力恰好提供向心力，有
解得
(2)小球通过最高点时的速度大小为，拉力和重力的合力提供向心力，故
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页