第8章 机械能守恒定律 章末综合练（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第8章 机械能守恒定律 章末综合练（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 632.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-20 23:16:05 | ||
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文档简介
人教版必修第二册 第8章 章末综合练
一、单选题
1．如图甲所示，一物块从足够长的固定粗糙斜面底端以某一速度冲上斜面．从初始位置起物块动能Ek随位移x的变化关系如图乙所示．已知物块质量为2kg，斜面倾角为37°，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取重力加速度g=10m/s2．下列说法正确的是（ ）
A．物块上升的最大高度为5m
B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
C．整个上滑过程物块机械能减少了 100J
D．整个上滑过程物块重力势能增加了 100J
2．关于重力势能，下列说法中正确的是（ ）
A．物体的重力势能的大小只跟它的质量有关
B．物体放在地面时，它的重力势能就为零
C．一个物体的重力势能从-5J变化到-3J，重力势能增加了
D．重力势能的变化量跟重力对物体做的功无关
3．如图所示，水平传送带由电动机带动着始终保持速度v匀速运动，一质量为m的小物块轻轻放在传送带左端．已知物块到达传送带右端前已经开始匀速运动，物块与传送带之间的动摩擦因数为μ，在小物块开始运动到加速至v的过程中
A．小物块的动能增加量为
B．传送带对小物块做功的平均功率为
C．传送带对小物块的摩擦力做的功为
D．小物块对传送带的摩擦力做的功为
4．如图所示,光滑水平面上有一小车,小车上有一物体,用一细线将物体系于小车的A端,物体与小车A端之间有一压缩的弹簧,某时刻线断了,物体沿车滑动到B端粘在B端的油泥上．则下述说法中正确的是( )
①若物体滑动中不受摩擦力作用，则全过程机械能守恒
②即使物体滑动中有摩擦力，全过程物块、弹簧和车组成的系统动量守恒
③小车的最终速度与断线前相同
④无论物块滑动是否受到摩擦力作用，全过程物块、弹簧和车组成的系统的机械能不守恒．
A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④
5．有关功的下列说法，正确的是
A．只要物体发生了位移，就一定有力对它做功
B．凡是受力的物体，一定有力对它做功
C．只要物体在力的方向上发生了位移，则力一定对它做了功
D．物体既受了力又发生了位移，一定有力对它做功
6．船在河中行驶，设船受到的阻力与速度大小成正比。当船以速度v匀速时，发动机功率为P，当船以2v匀速时，发动机的功率为（ ）
A．0.5P B．P C．2P D．4P
7．随着人民生活水平的提高，越来越多的家庭有了汽车，交通安全问题显得尤为重要．如图是某型号汽车刹车时刹车痕迹（即刹车距离）与刹车前车速的关系图象，v为车速，s为刹车痕迹长度．若某次测试中，汽车刹车后运行距离为20 m时的车速仍为45 km/h，则刹车前车的初速度为
A．60 km/h
B．75 km/h
C．2.5 km/h
D．105 km/h
8．如图所示，一个物块在与水平方向θ=300的拉力F作用下，沿水平面向右前进了10m，已知F=200N，．此过程中拉力F做的功为（ ）
A．1000J B．2000J C．1000J D．2000J
二、多选题
9．如图所示，平行于光滑固定斜面的轻弹簧劲度系数为k，一端固定在倾角为θ的斜面底端，另一端与物块A连接，质量为m物块B在斜面上紧靠着物块A但不粘连，初始时两物块均静止．现用平行于斜面向上的力F拉动物块B，使B做加速度为ɑ的匀加速运动，已知前一段时间内，F是变力，之后F是恒力，已知重力加速度为g，则
A．若A的质量为m，则A达到最大速度时的位移为
B．若A的质量忽略不计，则A的最大位移为
C．无论是否计A的质量，A、B都是在斜面上同一位置处分离
D．无论是否计A的质量，A、B与弹簧组成的系统机械能守恒
10．质量为m、电量为q的带正电小物块在磁感强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，沿动摩擦因数为μ的绝缘水平面以初速度v0开始向左运动，如图所示，物块经时间t后停了下来，此过程物块的移动距离为s，设此过程中q不变，则（ ）
A．s B．s C．t D．t
11．质量为的汽车在水平路面上启动，运动过程中的速度一时间图象如图所示, 为过原点的倾斜直线, 段表示以额定功率行驶时的加速阶段, 段是与段相切的水平直线,则下述说法正确的是( )
A．时间内汽车牵引力做功为
B．时间内汽车做匀加速运动,且功率逐渐增大
C．时间内汽车的牵引力最小,与阻力相等
D．时间内汽车的牵引力在逐渐增大
12．如图所示，半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内，AB、CD是圆环相互垂直的两条直径，C、D两点与圆心O等高。一质量为m的光滑小球套在圆环上，一根轻质弹簧一端连在小球上，另一端固定在P点，P点在圆心O的正下方0.5R处。小球从最高点A由静止开始逆时针方向下滑，已知弹簧的原长为R，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．小球运动到B点时的速度大小为
B．弹簧长度等于R时，小球的机械能最大
C．小球在A、B两点时对圆环的压力差为4mg
D．小球运动到B点时重力的功率为0
三、实验题
13．(1)在实验室利用图甲所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，以下选项中需要用的仪器有___________
A．刻度尺 B．秒表 C．天平 D．弹簧测力计。
(2)实验中需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。某同学利用实验得到的纸带如图乙所示，0是打下的第一个点，计数点间的距离如图所示。已知m1=200g则（g取10m/s2）。
①打点计时器需要使用的是___________（选填“直流电源”或“交流电源”）。
②在纸带上打下计数点5时的速度v5=___________m/s；（保留两位有效数字）
③在打点0-5过程中系统动能的增量△Ek=___________J，（保留两位有效数字）
④若某同学作出图象如图丙所示，则当地的实际重力加速度g=___________m/s2。（保留两位有效数字）
14．某学习小组利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，在本实验中：
（1）下列做法正确的有( )
A．必须要称出重物和夹子的质量
B．图中两限位孔必须在同一竖直线上
C．将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，让手尽量靠近打点计时器
D．打点计时器打点结束后立即选择清晰的点迹进行数据测量
（2）一实验小组得到如图乙所示的一条理想纸带，在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点的距离分别为。已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为，重物的质量为，从打点到打点的过程中，重物的重力势能变化量___________，动能变化量___________。实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，主要原因是___________。
（3）另一组同学经正确操作得到打点纸带，在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点，依次为、、、、、、，测量各计数点到点的距离，并求出打相应点时的速度，数据如下表，请在坐标纸上根据描出的点作出图像。( )
计数点 1 2 3 4 5 6 7
h/m 0.124 0.194 0.279 0.380 0.497 0.688 0.777
v/（m·s-1） 1.55 1.94 2.33 2.73 3.13 3.30 3.93
v2/（m2·s-2） 2.40 3.76 5.43 7.45 9.80 10.89 15.45
若当地的重力加速度，根据作出的图线判断下落重物的机械能是否守恒的依据是___________。
四、解答题
15．如图，在竖直平面内由圆弧AB和圆弧BC组成的光滑固定轨道，两者在最低点B平滑连接．AB弧的半径为R，BC弧的半径为．一小球(可视为质点)在A点正上方与A相距处由静止开始自由下落，经A点沿圆弧轨道运动．
（1）求小球经B点前后瞬间对轨道的压力大小之比；
（2）小球离开C点后，再经多长时间落到AB弧上
16．如图所示，把一个质量m=0.2kg的小球从h=7.2m的高度以60°角斜向上抛出，初速度v0=5m/s，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2。问：
(1)小球在运动过程中机械能是否守恒？
(2)从抛出到落地过程中重力对小球所做的功W是多少？
(3)小球落地时速度的大小v是多少？
17．如图1所示，水平路段AB上有一质量为m＝2kg，可视为质点的玩具汽车，正以v0＝4m/s的速度向右匀速运动，玩具汽车在前方的水平路段AB、BC所受阻力不同，且分别有恒定的大小，玩具汽车通过整个ABC路段的v﹣t图象如图2所示（在t＝20s处水平虚线与曲线相切），全程玩具汽车电机的输出功率保持P＝20W不变．
（1）求汽车在AB路段上运动时所受的阻力f1；
（2）求汽车刚好开过B点时的加速度a；
（3）求5﹣20s汽车通过的位移大小x．
18．从距水平地面h=0.8m高处以v0=3m/s的初速度水平抛出一物体，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）物体从抛出至落地的时间t，及抛出点与落地点间的水平距离x；
（2）物体落地时速度v的大小及v和水平地面的夹角的正切值。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图乙可知，图像与x轴的交点的横坐标为5，则x的最大值为5m，则物块上升的最大高度为
h=5 sin37°m=3m
A错误；
B.由动能定理
解得
μ=0.5
B正确；
C. 由于摩擦力做负功，机械能减少，整个上滑过程物块机械能减少了
C错误；
D. 整个上滑过程物块重力势能增加了
D错误。
故选B。
2．C
【解析】
【详解】
A．物体重力势能的大小与物体的质量和高度都有关，故A错误；
B．物体重力势能的大小与零势能面的选取有关，如果不选地面为零势能面，即使物体在地面上，物体的重力势能也不为零，故B错误；
C．重力势能是标量，其负值表示重力势能低于零势面；一个物体的重力势能从-5J变化到-3J，物体向上运动，重力做负功，重力势能增加，故C正确；
D．重力势能的变化量等于重力对物体做的功，故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
A、由题意可知，小物块放在皮带上先做匀加速运动，当速度与皮带速度相同时，则二者一起做匀速运动，根据动能定理可知：摩擦力对小物块做的功等于物体动能的变化，则小物块的动能增加量为：，故选项A错误，C正确；
B、小物块做匀加速运动的平均速度为：，根据功率公式：可知：
传送带对小物块做功的平均功率为：，故选项B错误；
D、小物块做匀加速运动末速度为，故此过程中小物块的平均速度为，所以在小物块匀加速直线运动的过程中传送带的速度始终为，则传送带的位移为物块位移的2倍，因为摩擦力对物块做功为，小物块对传送带的摩擦力做的功为，故D错误．
点睛：摩擦力对物块做功等于物块动能的变化，根据动能定理求解，在求解选项D的时候需要注意在相同时间内皮带的位移为小物块的位移的2倍！
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
①物体与橡皮泥粘合的过程，发生非弹性碰撞第统机械能有损失，所以全过程的机械能不守恒，①错误，④正确；
②取小车，物体和弹簧为一个系统，则系统水平方向不受外力，（若物体在滑动中有摩擦力，为系统内力），全过程动量守恒，②正确；
③取系统的初速度方向为正方向，由动量守恒定律可知，物体沿车滑动B端粘在B端的油泥上后系统共同的速度与初速度是相同的，③正确。
故选B。
5．C
【解析】
【详解】
据，其中为力F与位移L之间的夹角，物体受力，且在力的方向上发生了位移，力才对物体做功，选项C正确，ABD错误；
故选C．
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
设阻力为
则船匀速行驶时的发动机的功率为
所以当速度加倍时，其功率是原来的4倍。
故选D。
7．B
【解析】
【详解】
根据动能定理得，得到，由图读出，，刹车时位移是，根据，得，而①，
由动能定理得到②，
所以由①②对比得到，
代入得，
解得，故B正确，ACD错误．
故本题答案是B
8．A
【解析】
【详解】
根据恒力做功公式得：WF=Fscos30°=200×10×J=1000J ，故选A.
9．AB
【解析】
【详解】
由图知，A的加速度为零，速度最大，根据牛顿第二定律和胡克定律得：mgsinθ=kx，
得：x=，故A正确；若A的质量不计，则两物体在弹簧原长位置分离，对AB整体，不受拉力时弹力：F弹=mgsinθ，根据胡克定律，压缩量：x=，故A的最大位移为：xm=，故B正确； 物体AB刚分离时，AB间弹力为零，对物体A，有：F弹-mgsinθ=ma，故取不同的质量，弹簧弹力不同，分离位置不同，故C错误；对AB组成的系统，有拉力和弹簧弹力做功，故机械能不守恒，故D错误；故选AB.
点睛：从受力角度看，两物体分离的条件是两物体间的正压力为0．从运动学角度看，一起运动的两物体恰好分离时，两物体在沿斜面方向上的加速度和速度仍相等.
10．AD
【解析】
【详解】
AB.物块向左运动的过程中，受到重力、向下的洛伦兹力、水平面的支持力和滑动摩擦力，物块向左做减
速运动。假设洛伦兹力恒力大小为qv0B，根据动能定理，得
-μ(mg+qv0B)s=0-mv02
解得此过程物块的移动距离
s=
实际上由于物块向左做减速运动，物块受到的洛伦兹力会逐渐减小，致使s，故A正确，B错误；
CD.假设物块不受洛伦兹力，由动量定理，得
-μmgt=0-mv0
物块停下来用的时间
t=
实际上由于物块向左做减速运动，物块受到的向下的洛伦兹力，会增大物块与水平面间的滑动摩擦力，致使时间t，故C错误，D正确。
故选AD.
11．BC
【解析】
【分析】
根据动能定理得出汽车牵引力做功的大小；根据速度时间图线得出0-t1时间内、t2-t3时间汽车的运动规律，当牵引力不变时，结合P=Fv分析功率的变化；当功率不变时，根据P=Fv分析牵引力的变化．
【详解】
根据动能定理知，在t1-t2时间内有：W fs＝mv22 mv12，可知牵引力功不等于mv22 mv12，故A错误．0-t1时间内，汽车做匀加速直线运动，根据P=Fv知，功率逐渐增大，故B正确．t2-t3时间内，汽车做匀速直线运动，牵引力等于阻力，牵引力最小，故C正确．t1-t2时间内，功率不变，根据P=Fv知，速度增大，牵引力减小，故D错误．故选BC．
【点睛】
解决本题的关键能够通过速度时间图线得出物体的运动规律，汽车先做匀加速运动，再做加速度减小的加速运动，最后做匀速运动，结合P=Fv分析功率、牵引力的变化．
12．BCD
【解析】
【详解】
A．由题分析可知，小球在A、B两点时弹簧的形变量大小相等，弹簧的弹性势能相等，小球从A到B的过程，根据系统的机械能守恒得
2mgR=mvB2
解得小球运动到B点时的速度
vB=2
故A错误；
B．根据小球与弹簧系统的机械能守恒知，弹簧长度等于R时，小弹簧的弹性势能为零，最小，则小球的机械能最大，故B正确；
C．设小球在A、B两点时弹簧的弹力大小为F，在A点，圆环对小球的支持力
F1=mg＋F
在B点，由牛顿第二定律得
解得圆环对小球的支持力
F2=5mg＋F
则
F2－F1=4mg
由牛顿第三定律知，小球在A、B两点时对圆环的压力差为4mg，故C正确；
D．小球运动到B点时重力与速度方向垂直，则重力的功率为0，故D正确。
故选BCD。
13． A 交流电源 1.0 0.10 9.7
【解析】
【详解】
(1)通过打点计时器计算时间，故不需要秒表；需要用刻度尺测量纸带上两点间的距离；弹簧测力计不需要；实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，式子两边都有质量，可以约去，实验不需要测量重物的质量，不需要天平，故选A。
(2)①打点计时器需要使用的是交流电源；
②根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度大小
③在打点0~5过程中系统动能的增量
△Ek=×0.2×12J=0.10J
④本题中根据机械能守恒可知
mgh=mv2
即有
v2=gh
所以v2-h图象中图象的斜率表示重力加速度，由图可知，斜率
故当地的实际重力加速度g=9.70m/s2。
14． B 纸带与打点计时器有摩擦或空气阻力 见解析所示 守恒，图像是一条的倾斜直线
【解析】
【详解】
（1）[1]A．实验要验证的关系为
两边能消掉m，则实验中不需要称出重物和夹子的质量，选项A错误；
B．图中两限位孔必须在同一竖直线上，以减小纸带的与打点计时器间的摩擦力影响，选项B正确；
C．将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，让重物尽量靠近打点计时器，选项C错误；
D．打点计时器打点结束后要更换纸带重做几次，选择清晰的纸带进行测量；选项D错误。
故选B。
（2）[2]从打点到打点的过程中，重物的重力势能变化量
[3]打B点时重物的速度
动能变化量
[4]实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，主要原因是纸带与打点计时器有摩擦或空气阻力。
（3）[5]根据描出的点作出图像如图；
[6]根据作出的图线判断下落重物的机械能守恒；依据是图像是一条
的倾斜直线。
15．（1）（2）
【解析】
【详解】
（1）设小球经过B点时速度为，根据机械能守恒定律可得
小球经过B点前后，根据牛顿第二定律，
由牛顿第三定律可知，小球经过B点前后对轨道的压力大小也分别与、相等
整理可知
（2）设小球经过C点时速度为，根据机械能守恒定律可得
设小球再次落到弧AB时，沿水平方向的距离为x，沿竖直方向下降的高度为h，根据平抛运动的规律可知
由几何关系可知
整理可得
16．(1)守恒；(2)14.4J；(3)13m/s
【解析】
【详解】
(1)小球在运动过程中，只有重力做功，故机械能守恒。
(2)重力对小球所做的功为
(3)取地面为零势能面，由机械能守恒定律可得
解得
17．（1）5N；（2）1.5m/s2；（3）108m
【解析】
【详解】
（1）设小车AB段受到的牵引力为F1时，有F1＝f1
功率为：P＝F1v1
联立解得：f1＝5N
（2）t＝20s时汽车处于平衡态，牵引力F2＝f2
功率为：P＝F2v2
联立解得：f2＝2N
t＝5s时汽车开始加速运动，有F1﹣f2＝ma
解得：a＝1.5m/s2
（3）5﹣20s由动能定理得：Pt﹣f2x＝
解得：x＝108m
18．（1）0.4s；1.2m；（2）5m/s；
【解析】
【详解】
（1）竖直方向做自由落体运动
h=gt2
得
t=0.4s
水平方向，匀速直线运动
x=v0t
得
x=1.2m
（2）物体落地时，竖直方向速度大小
vy=gt=4m/s
则合速度大小为
速度与水平方向夹角正切值
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．如图甲所示，一物块从足够长的固定粗糙斜面底端以某一速度冲上斜面．从初始位置起物块动能Ek随位移x的变化关系如图乙所示．已知物块质量为2kg，斜面倾角为37°，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取重力加速度g=10m/s2．下列说法正确的是（ ）
A．物块上升的最大高度为5m
B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
C．整个上滑过程物块机械能减少了 100J
D．整个上滑过程物块重力势能增加了 100J
2．关于重力势能，下列说法中正确的是（ ）
A．物体的重力势能的大小只跟它的质量有关
B．物体放在地面时，它的重力势能就为零
C．一个物体的重力势能从-5J变化到-3J，重力势能增加了
D．重力势能的变化量跟重力对物体做的功无关
3．如图所示，水平传送带由电动机带动着始终保持速度v匀速运动，一质量为m的小物块轻轻放在传送带左端．已知物块到达传送带右端前已经开始匀速运动，物块与传送带之间的动摩擦因数为μ，在小物块开始运动到加速至v的过程中
A．小物块的动能增加量为
B．传送带对小物块做功的平均功率为
C．传送带对小物块的摩擦力做的功为
D．小物块对传送带的摩擦力做的功为
4．如图所示,光滑水平面上有一小车,小车上有一物体,用一细线将物体系于小车的A端,物体与小车A端之间有一压缩的弹簧,某时刻线断了,物体沿车滑动到B端粘在B端的油泥上．则下述说法中正确的是( )
①若物体滑动中不受摩擦力作用，则全过程机械能守恒
②即使物体滑动中有摩擦力，全过程物块、弹簧和车组成的系统动量守恒
③小车的最终速度与断线前相同
④无论物块滑动是否受到摩擦力作用，全过程物块、弹簧和车组成的系统的机械能不守恒．
A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④
5．有关功的下列说法，正确的是
A．只要物体发生了位移，就一定有力对它做功
B．凡是受力的物体，一定有力对它做功
C．只要物体在力的方向上发生了位移，则力一定对它做了功
D．物体既受了力又发生了位移，一定有力对它做功
6．船在河中行驶，设船受到的阻力与速度大小成正比。当船以速度v匀速时，发动机功率为P，当船以2v匀速时，发动机的功率为（ ）
A．0.5P B．P C．2P D．4P
7．随着人民生活水平的提高，越来越多的家庭有了汽车，交通安全问题显得尤为重要．如图是某型号汽车刹车时刹车痕迹（即刹车距离）与刹车前车速的关系图象，v为车速，s为刹车痕迹长度．若某次测试中，汽车刹车后运行距离为20 m时的车速仍为45 km/h，则刹车前车的初速度为
A．60 km/h
B．75 km/h
C．2.5 km/h
D．105 km/h
8．如图所示，一个物块在与水平方向θ=300的拉力F作用下，沿水平面向右前进了10m，已知F=200N，．此过程中拉力F做的功为（ ）
A．1000J B．2000J C．1000J D．2000J
二、多选题
9．如图所示，平行于光滑固定斜面的轻弹簧劲度系数为k，一端固定在倾角为θ的斜面底端，另一端与物块A连接，质量为m物块B在斜面上紧靠着物块A但不粘连，初始时两物块均静止．现用平行于斜面向上的力F拉动物块B，使B做加速度为ɑ的匀加速运动，已知前一段时间内，F是变力，之后F是恒力，已知重力加速度为g，则
A．若A的质量为m，则A达到最大速度时的位移为
B．若A的质量忽略不计，则A的最大位移为
C．无论是否计A的质量，A、B都是在斜面上同一位置处分离
D．无论是否计A的质量，A、B与弹簧组成的系统机械能守恒
10．质量为m、电量为q的带正电小物块在磁感强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，沿动摩擦因数为μ的绝缘水平面以初速度v0开始向左运动，如图所示，物块经时间t后停了下来，此过程物块的移动距离为s，设此过程中q不变，则（ ）
A．s B．s C．t D．t
11．质量为的汽车在水平路面上启动，运动过程中的速度一时间图象如图所示, 为过原点的倾斜直线, 段表示以额定功率行驶时的加速阶段, 段是与段相切的水平直线,则下述说法正确的是( )
A．时间内汽车牵引力做功为
B．时间内汽车做匀加速运动,且功率逐渐增大
C．时间内汽车的牵引力最小,与阻力相等
D．时间内汽车的牵引力在逐渐增大
12．如图所示，半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内，AB、CD是圆环相互垂直的两条直径，C、D两点与圆心O等高。一质量为m的光滑小球套在圆环上，一根轻质弹簧一端连在小球上，另一端固定在P点，P点在圆心O的正下方0.5R处。小球从最高点A由静止开始逆时针方向下滑，已知弹簧的原长为R，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．小球运动到B点时的速度大小为
B．弹簧长度等于R时，小球的机械能最大
C．小球在A、B两点时对圆环的压力差为4mg
D．小球运动到B点时重力的功率为0
三、实验题
13．(1)在实验室利用图甲所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，以下选项中需要用的仪器有___________
A．刻度尺 B．秒表 C．天平 D．弹簧测力计。
(2)实验中需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。某同学利用实验得到的纸带如图乙所示，0是打下的第一个点，计数点间的距离如图所示。已知m1=200g则（g取10m/s2）。
①打点计时器需要使用的是___________（选填“直流电源”或“交流电源”）。
②在纸带上打下计数点5时的速度v5=___________m/s；（保留两位有效数字）
③在打点0-5过程中系统动能的增量△Ek=___________J，（保留两位有效数字）
④若某同学作出图象如图丙所示，则当地的实际重力加速度g=___________m/s2。（保留两位有效数字）
14．某学习小组利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，在本实验中：
（1）下列做法正确的有( )
A．必须要称出重物和夹子的质量
B．图中两限位孔必须在同一竖直线上
C．将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，让手尽量靠近打点计时器
D．打点计时器打点结束后立即选择清晰的点迹进行数据测量
（2）一实验小组得到如图乙所示的一条理想纸带，在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点的距离分别为。已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为，重物的质量为，从打点到打点的过程中，重物的重力势能变化量___________，动能变化量___________。实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，主要原因是___________。
（3）另一组同学经正确操作得到打点纸带，在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点，依次为、、、、、、，测量各计数点到点的距离，并求出打相应点时的速度，数据如下表，请在坐标纸上根据描出的点作出图像。( )
计数点 1 2 3 4 5 6 7
h/m 0.124 0.194 0.279 0.380 0.497 0.688 0.777
v/（m·s-1） 1.55 1.94 2.33 2.73 3.13 3.30 3.93
v2/（m2·s-2） 2.40 3.76 5.43 7.45 9.80 10.89 15.45
若当地的重力加速度，根据作出的图线判断下落重物的机械能是否守恒的依据是___________。
四、解答题
15．如图，在竖直平面内由圆弧AB和圆弧BC组成的光滑固定轨道，两者在最低点B平滑连接．AB弧的半径为R，BC弧的半径为．一小球(可视为质点)在A点正上方与A相距处由静止开始自由下落，经A点沿圆弧轨道运动．
（1）求小球经B点前后瞬间对轨道的压力大小之比；
（2）小球离开C点后，再经多长时间落到AB弧上
16．如图所示，把一个质量m=0.2kg的小球从h=7.2m的高度以60°角斜向上抛出，初速度v0=5m/s，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2。问：
(1)小球在运动过程中机械能是否守恒？
(2)从抛出到落地过程中重力对小球所做的功W是多少？
(3)小球落地时速度的大小v是多少？
17．如图1所示，水平路段AB上有一质量为m＝2kg，可视为质点的玩具汽车，正以v0＝4m/s的速度向右匀速运动，玩具汽车在前方的水平路段AB、BC所受阻力不同，且分别有恒定的大小，玩具汽车通过整个ABC路段的v﹣t图象如图2所示（在t＝20s处水平虚线与曲线相切），全程玩具汽车电机的输出功率保持P＝20W不变．
（1）求汽车在AB路段上运动时所受的阻力f1；
（2）求汽车刚好开过B点时的加速度a；
（3）求5﹣20s汽车通过的位移大小x．
18．从距水平地面h=0.8m高处以v0=3m/s的初速度水平抛出一物体，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）物体从抛出至落地的时间t，及抛出点与落地点间的水平距离x；
（2）物体落地时速度v的大小及v和水平地面的夹角的正切值。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图乙可知，图像与x轴的交点的横坐标为5，则x的最大值为5m，则物块上升的最大高度为
h=5 sin37°m=3m
A错误；
B.由动能定理
解得
μ=0.5
B正确；
C. 由于摩擦力做负功，机械能减少，整个上滑过程物块机械能减少了
C错误；
D. 整个上滑过程物块重力势能增加了
D错误。
故选B。
2．C
【解析】
【详解】
A．物体重力势能的大小与物体的质量和高度都有关，故A错误；
B．物体重力势能的大小与零势能面的选取有关，如果不选地面为零势能面，即使物体在地面上，物体的重力势能也不为零，故B错误；
C．重力势能是标量，其负值表示重力势能低于零势面；一个物体的重力势能从-5J变化到-3J，物体向上运动，重力做负功，重力势能增加，故C正确；
D．重力势能的变化量等于重力对物体做的功，故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
A、由题意可知，小物块放在皮带上先做匀加速运动，当速度与皮带速度相同时，则二者一起做匀速运动，根据动能定理可知：摩擦力对小物块做的功等于物体动能的变化，则小物块的动能增加量为：，故选项A错误，C正确；
B、小物块做匀加速运动的平均速度为：，根据功率公式：可知：
传送带对小物块做功的平均功率为：，故选项B错误；
D、小物块做匀加速运动末速度为，故此过程中小物块的平均速度为，所以在小物块匀加速直线运动的过程中传送带的速度始终为，则传送带的位移为物块位移的2倍，因为摩擦力对物块做功为，小物块对传送带的摩擦力做的功为，故D错误．
点睛：摩擦力对物块做功等于物块动能的变化，根据动能定理求解，在求解选项D的时候需要注意在相同时间内皮带的位移为小物块的位移的2倍！
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
①物体与橡皮泥粘合的过程，发生非弹性碰撞第统机械能有损失，所以全过程的机械能不守恒，①错误，④正确；
②取小车，物体和弹簧为一个系统，则系统水平方向不受外力，（若物体在滑动中有摩擦力，为系统内力），全过程动量守恒，②正确；
③取系统的初速度方向为正方向，由动量守恒定律可知，物体沿车滑动B端粘在B端的油泥上后系统共同的速度与初速度是相同的，③正确。
故选B。
5．C
【解析】
【详解】
据，其中为力F与位移L之间的夹角，物体受力，且在力的方向上发生了位移，力才对物体做功，选项C正确，ABD错误；
故选C．
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
设阻力为
则船匀速行驶时的发动机的功率为
所以当速度加倍时，其功率是原来的4倍。
故选D。
7．B
【解析】
【详解】
根据动能定理得，得到，由图读出，，刹车时位移是，根据，得，而①，
由动能定理得到②，
所以由①②对比得到，
代入得，
解得，故B正确，ACD错误．
故本题答案是B
8．A
【解析】
【详解】
根据恒力做功公式得：WF=Fscos30°=200×10×J=1000J ，故选A.
9．AB
【解析】
【详解】
由图知，A的加速度为零，速度最大，根据牛顿第二定律和胡克定律得：mgsinθ=kx，
得：x=，故A正确；若A的质量不计，则两物体在弹簧原长位置分离，对AB整体，不受拉力时弹力：F弹=mgsinθ，根据胡克定律，压缩量：x=，故A的最大位移为：xm=，故B正确； 物体AB刚分离时，AB间弹力为零，对物体A，有：F弹-mgsinθ=ma，故取不同的质量，弹簧弹力不同，分离位置不同，故C错误；对AB组成的系统，有拉力和弹簧弹力做功，故机械能不守恒，故D错误；故选AB.
点睛：从受力角度看，两物体分离的条件是两物体间的正压力为0．从运动学角度看，一起运动的两物体恰好分离时，两物体在沿斜面方向上的加速度和速度仍相等.
10．AD
【解析】
【详解】
AB.物块向左运动的过程中，受到重力、向下的洛伦兹力、水平面的支持力和滑动摩擦力，物块向左做减
速运动。假设洛伦兹力恒力大小为qv0B，根据动能定理，得
-μ(mg+qv0B)s=0-mv02
解得此过程物块的移动距离
s=
实际上由于物块向左做减速运动，物块受到的洛伦兹力会逐渐减小，致使s，故A正确，B错误；
CD.假设物块不受洛伦兹力，由动量定理，得
-μmgt=0-mv0
物块停下来用的时间
t=
实际上由于物块向左做减速运动，物块受到的向下的洛伦兹力，会增大物块与水平面间的滑动摩擦力，致使时间t，故C错误，D正确。
故选AD.
11．BC
【解析】
【分析】
根据动能定理得出汽车牵引力做功的大小；根据速度时间图线得出0-t1时间内、t2-t3时间汽车的运动规律，当牵引力不变时，结合P=Fv分析功率的变化；当功率不变时，根据P=Fv分析牵引力的变化．
【详解】
根据动能定理知，在t1-t2时间内有：W fs＝mv22 mv12，可知牵引力功不等于mv22 mv12，故A错误．0-t1时间内，汽车做匀加速直线运动，根据P=Fv知，功率逐渐增大，故B正确．t2-t3时间内，汽车做匀速直线运动，牵引力等于阻力，牵引力最小，故C正确．t1-t2时间内，功率不变，根据P=Fv知，速度增大，牵引力减小，故D错误．故选BC．
【点睛】
解决本题的关键能够通过速度时间图线得出物体的运动规律，汽车先做匀加速运动，再做加速度减小的加速运动，最后做匀速运动，结合P=Fv分析功率、牵引力的变化．
12．BCD
【解析】
【详解】
A．由题分析可知，小球在A、B两点时弹簧的形变量大小相等，弹簧的弹性势能相等，小球从A到B的过程，根据系统的机械能守恒得
2mgR=mvB2
解得小球运动到B点时的速度
vB=2
故A错误；
B．根据小球与弹簧系统的机械能守恒知，弹簧长度等于R时，小弹簧的弹性势能为零，最小，则小球的机械能最大，故B正确；
C．设小球在A、B两点时弹簧的弹力大小为F，在A点，圆环对小球的支持力
F1=mg＋F
在B点，由牛顿第二定律得
解得圆环对小球的支持力
F2=5mg＋F
则
F2－F1=4mg
由牛顿第三定律知，小球在A、B两点时对圆环的压力差为4mg，故C正确；
D．小球运动到B点时重力与速度方向垂直，则重力的功率为0，故D正确。
故选BCD。
13． A 交流电源 1.0 0.10 9.7
【解析】
【详解】
(1)通过打点计时器计算时间，故不需要秒表；需要用刻度尺测量纸带上两点间的距离；弹簧测力计不需要；实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，式子两边都有质量，可以约去，实验不需要测量重物的质量，不需要天平，故选A。
(2)①打点计时器需要使用的是交流电源；
②根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度大小
③在打点0~5过程中系统动能的增量
△Ek=×0.2×12J=0.10J
④本题中根据机械能守恒可知
mgh=mv2
即有
v2=gh
所以v2-h图象中图象的斜率表示重力加速度，由图可知，斜率
故当地的实际重力加速度g=9.70m/s2。
14． B 纸带与打点计时器有摩擦或空气阻力 见解析所示 守恒，图像是一条的倾斜直线
【解析】
【详解】
（1）[1]A．实验要验证的关系为
两边能消掉m，则实验中不需要称出重物和夹子的质量，选项A错误；
B．图中两限位孔必须在同一竖直线上，以减小纸带的与打点计时器间的摩擦力影响，选项B正确；
C．将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，让重物尽量靠近打点计时器，选项C错误；
D．打点计时器打点结束后要更换纸带重做几次，选择清晰的纸带进行测量；选项D错误。
故选B。
（2）[2]从打点到打点的过程中，重物的重力势能变化量
[3]打B点时重物的速度
动能变化量
[4]实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，主要原因是纸带与打点计时器有摩擦或空气阻力。
（3）[5]根据描出的点作出图像如图；
[6]根据作出的图线判断下落重物的机械能守恒；依据是图像是一条
的倾斜直线。
15．（1）（2）
【解析】
【详解】
（1）设小球经过B点时速度为，根据机械能守恒定律可得
小球经过B点前后，根据牛顿第二定律，
由牛顿第三定律可知，小球经过B点前后对轨道的压力大小也分别与、相等
整理可知
（2）设小球经过C点时速度为，根据机械能守恒定律可得
设小球再次落到弧AB时，沿水平方向的距离为x，沿竖直方向下降的高度为h，根据平抛运动的规律可知
由几何关系可知
整理可得
16．(1)守恒；(2)14.4J；(3)13m/s
【解析】
【详解】
(1)小球在运动过程中，只有重力做功，故机械能守恒。
(2)重力对小球所做的功为
(3)取地面为零势能面，由机械能守恒定律可得
解得
17．（1）5N；（2）1.5m/s2；（3）108m
【解析】
【详解】
（1）设小车AB段受到的牵引力为F1时，有F1＝f1
功率为：P＝F1v1
联立解得：f1＝5N
（2）t＝20s时汽车处于平衡态，牵引力F2＝f2
功率为：P＝F2v2
联立解得：f2＝2N
t＝5s时汽车开始加速运动，有F1﹣f2＝ma
解得：a＝1.5m/s2
（3）5﹣20s由动能定理得：Pt﹣f2x＝
解得：x＝108m
18．（1）0.4s；1.2m；（2）5m/s；
【解析】
【详解】
（1）竖直方向做自由落体运动
h=gt2
得
t=0.4s
水平方向，匀速直线运动
x=v0t
得
x=1.2m
（2）物体落地时，竖直方向速度大小
vy=gt=4m/s
则合速度大小为
速度与水平方向夹角正切值
答案第1页，共2页
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