第四章《机械能及其守恒定律》同步练习 2021-2022学年高一下学期物理教科版(2019)必修第二册
一、单选题
1.学科核心素养是学科育人价值的集中体现。物理学科核心素养包括“物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任”四个方面,下列关于物理观念和科学思维的认识,正确的是( )
A.加速度a=和电场强度E=的定义都运用了比值法
B.合外力对物体做功为零,物体的机械能一定守恒
C.驾驶员通过操作方向盘不能使汽车在光滑的水平面上转弯
D.“鸡蛋碰石头,自不量力”,说明石头撞击鸡蛋的力大于鸡蛋撞击石头的力
2.如图所示,人从滑梯上加速滑下,人和滑梯间有摩擦力,对于其机械能的变化情况,下列判断正确的是( )
A.重力势能减小,动能不变,机械能减小
B.重力势能减小,动能增加,机械能减小
C.重力势能减小,动能增加,机械能增加
D.重力势能减小,动能增加,机械能不变
3.如图所示,光滑水平面上放有质量为M=2kg的足够长的木板B,通过水平轻弹簧与竖直墙壁相连的物块A叠放在B上,A的质量为m=1kg,弹簧的劲度系数k=100N/m。初始时刻,系统静止,弹簧处于原长。现用一水平向右的拉力F=10N作用在B上,已知A、B间动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s2。则( )
A.A受到的摩擦力逐渐变大
B.A向右运动的最大距离为4cm
C.B做加速度减小的加速运动
D.B对A的摩擦力一直对A做正功
4.关于重力势能,下列说法中正确的是( )
A.某个物体处于某个位置,重力势能的数值是唯一确定的,与参考面选取无关
B.只要重力做功,物体的重力势能一定变化
C.物体做匀速直线运动时,其重力势能一定不变
D.物体重力势能增加时,物体的重力可以不做功
5.如图,有几根交于A点的光滑硬杆置于水平地面上,倾向不同。每根杆上均套有一小环,小环质量不相等。假设小环均从A点由静止开始各自沿杆下滑,以地面为零势能面,则各小环下滑过程中速率相等时( )
A.离地高度相同 B.动能相同
C.下滑时间相同 D.机械能相同
6.如图所示,“歼15”战机每次从“辽宁号”航母上起飞的过程中可视为匀加速直线运动,且滑行的距离和牵引力都相同,则( )
A.携带的弹药越多,加速度越大
B.携带的弹药越多,牵引力做功越多
C.携带的弹药越多,滑行的时间越长
D.携带的弹药越多,获得的起飞速度越大
7.传送带在工农业生产和日常生活中都有广泛的应用,例如在港口用传送带装卸货物,在机场用传送带装卸行李等,都为人们的生活带来了很多的便利.如图甲所示,为一传送带输送机的简化模型,长为L的传送带与水平面夹角为θ,传送带以速度v0逆时针匀速转动.在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小物块,小物块与传送带之间的动摩擦因数为μ(最大静摩擦力等于滑动摩擦力).图乙所示为小物块运动的v t图象.根据以上信息可以判断出( )
A.小物块开始运动时的加速度大小为gsin θ-μgcos θ
B.小物块与传送带之间的动摩擦因数μ≤tan θ
C.t0时刻,小物块的速度大小为v0
D.传送带始终对小物块做正功
8.如图所示,内壁光滑、质量为m的管形圆轨道,竖直放置在光滑水平地面上,恰好处在左、右两固定光滑挡板M、Q之间,圆轨道半径为R,质量为m的小球能在管内运动,小球可视为质点,管的内径忽略不计.当小球运动到轨道最高点时,圆轨道对地面的压力刚好为零,下列判断正确的是( )
A.圆轨道对地面的最大压力大小为8mg
B.圆轨道对挡板M、Q的压力总为零
C.小球运动的最小速度为
D.小球运动到圆轨道最右端时,圆轨道对挡板Q的压力大小为5mg
9.如图所示质量为1kg的滑块从半径为50cm的半圆形轨道的边缘A点滑向底端B,此过程中,摩擦力做功为﹣3J。若滑块与轨道间的动摩擦因数为0.2,则在B点时滑块受到摩擦力的大小为(重力加速度g取10m/s2)( )
A.3.6N B.2N C.2.6N D.2.4N
10.如图所示,小孩用力水平向右推箱子,没有推动。在这个过程中,下列说法正确的是 ( )
A.箱子有一个向右运动的趋势
B.小孩消耗了体力,所以对箱子做了功
C.小孩对箱子的推力小于箱子受到的摩擦力
D.箱子受到的推力与摩擦力是一对作用力和反作用力
11.如图所示,从斜面体ABC的底端用一沿斜面向上的恒力F从静止向上推一个物体,推到AB的中点D时,撤去F,物体恰好运动到斜面顶端A点并开始返回。物体从底端到顶端所需时间为t,从顶端滑到底端返回时所需时间也为t,则以下说法中正确的是( )
A.物体上滑过程中从B点到D点的加速度大小大于从D点到A点的加速度大小
B.物体上滑过程到D点时的速率和物体返回到B点的速率相等
C.推力F与物体所受摩擦力Ff大小之比为2:1
D.推力F做的功与整个过程中物体克服摩擦力Ff做的功相等
12.如图所示,一半径为R的竖直光滑圆轨道固定在倾角为的斜面上,圆轨道与斜面相切于N点,为圆轨道的一条直径,整个装置始终保持静止。一个质量为m的小球恰能在圆轨道内侧做圆周运动,重力加速度为g,,则( )
A.小球通过M点时速度大小为
B.小球在N点的动能为
C.小球从M点顺时针运动到N点的过程中,重力的功率先增大后减小
D.小球从M点顺时针运动到N点的过程中,向心加速度的大小先增大后减小
二、填空题
13.如图甲所示,将A、B两小球从同一竖直线上的不同高度水平抛出,一段时间后两小球落到水平面上的同一点P,不计空气阻力,若两小球平抛的初速度分别为、,则_______(选填“>”或“<”);如图乙所示为牛顿提出的卫星发射原理图,根据现有相关数据可得,发射人造地球卫星所需的最小发射速度大小为_______;如图丙所示,无人机在匀速升空的过程中,其机械能_______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
14.汽车发动机的额定功率为40kW,质量为2t,汽车在水平路面上行驶,受到阻力为车重的0.1倍(g取10m/s2),则汽车在水平路面上行驶时
(1)汽车能达到的最大速度为______,若汽车以额定功率启动,当汽车速度为10m/s时的加速度为______
(2)若汽车从静止开始保持1m/s2的加速度作匀加速直线运动,达到额定输出功率后,汽车保持功率不变又加速行驶直到获得最大速度,则汽车作匀加速直线运动持续的时间为______,第5秒末汽车发动机实际功率多少______。
15.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)
16.如图,质量为m的圆环套在固定的粗糙程度均匀的竖直杆上,轻质弹簧的左端固定在墙壁上的O点,右端与圆环相连。初始时刻,圆环处于A点,弹簧水平,且恰好处于原长状态。将圆环从A点由静止释放,第一次经B点时环的速度最大,最低可到达C点。之后,圆环沿杆向上滑动。忽略空气阻力的影响,则圆环从C点向上运动的过程中,速度最大的位置________(选填“在B点”、“在B点上方”、“在B点下方”、“无法确定”)。圆环从A运动到C点的过程中,各种能量的变化情况是:___________。
17.南平高铁的开通为广大市民出行提供了便利。高铁技术的进步对车辆和铁路建设提出了更高的要求。一方面,火车提速需要增大发动机功率,如果火车行驶时所受阻力与成正比,当火车最大速度变为原来的2倍时,发动机功率应增大为原来的___________倍;另一方面,铁路转弯处要求外轨比内轨稍高,其内外轨高度差h的设计不仅与弯道半径r有关,还与火车在弯道上的行驶速率v有关。铁路轨道内外轨之间的距离L一定,如果r一定时,v越大则要求h越___________(选填“大”、“小”或“不变”)。
三、解答题
18.如图所示,某运动员从O点由静止开始,在不借助其它外力的情况下,自由滑过一段圆心角为60°的粗糙的圆弧轨道后从A点水平飞出,经t=s后落到斜坡上的B点,已知A点是斜坡的起点,圆弧轨道半径为2m,斜坡与水平面的夹角θ=30°,运动员的质量m=50 kg,取 g=10 m/s2,空气阻力忽略不计。则求:
(1)运动员到达A点时的速度的大小;
(2)运动员到达B点时的动能;
(3)在圆弧轨道上摩擦阻力对运动员做的功。
19.如图所示,一质量为m的小球,用长为l的轻绳悬挂于O点的正下方P点。已知重力加速度大小为g。
(1)小球在水平拉力的作用下,从P点缓慢地移动到Q点,求水平拉力F做的功;
(2)小球在水平恒力的作用下,从P点运动到Q点,求小球在Q点的速度大小。
20.如图“和谐号”是由提供动力的车厢(动车),不提供动力的车厢(拖车)编制而成。某“和谐号”由8节车厢组成,其中第1节、第5节为动车,每节车厢所受的阻力Ff大小为自身重力的0.01倍。已知每节车厢的质量均为m=2104kg,每节动车的额定功率均为P0=600kW,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)若“和谐号”以a=0.5m/s2的加速度从静止开始行驶,“和谐号”做匀加速运动时5、6节车厢之间的作用力以及匀加速运动的时间;
(2)和谐号能达到的最大速度大小。
21.在某大型工厂自动运输线上,有一个水平传送带,以的速度向右匀速运行。在起始位置,将质量为的立方体小零件无初速度放到传送带上,后零件被运送到指定位置。如图所示,在指定位置建立坐标系,零件会遇到一沿平面的固定挡板C,阻止其继续向x轴正方向运动。设零件遇到挡板后沿x轴正方向的速度在极短时间内变为0,且零件与挡板接触的过程中,利用自动机械臂沿y轴正方向对零件施加一恒定外力F,使零件沿y轴正方向以的速度匀速运动。已知零件与传送带间的动摩擦因数为,零件与挡板之间的动摩擦因数为,重力加速度为。求
(1)起始位置到挡板的距离;
(2)机械臂施加的恒力F的大小;若零件沿y轴正方向匀速运动了,则在此内因摩擦而产生的热量。
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
2.B
3.B
4.B
5.A
6.C
7.C
8.A
9.A
10.A
11.B
12.D
13. < 7.9 增大
14. 20m/s 1m/s2 10s 20kW
15.
16. 在B点下方 动能先增大后减小、重力势能逐渐减小、弹性势能逐渐增大、内能逐渐增大
17. 8 大
18.(1);(2)525J;(3)-275J
19.(1);(2)
20.(1)F=3.6×104N,;(2)
21.(1);(2)
答案第1页,共2页
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