第一章 功和机械能 单元测试（Word版含答案）

第1章《功和机械能》测试2021-2022学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册
一、单选题
1．设汽车在行驶时所受阻力与速度的平方成正比，当汽车在水平路面上以速度v匀速行驶时，发动机的功率为P；若汽车在水平路面上以速度2v匀速行驶时，则发动机的功率为（　　）
A．P B．4P C．8P D．16P
2．蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动．跳跃者站在起跳台上，把一端固定的弹性绳绑在探关节处，然后头朝下跳下去，如图所示。某次蹦极中，跳跃者从起跳台落下直至最低点的过程中，空气阻力大小恒定，将跳跃者、弹性绳和地球视为一个系统。在这个过程中（　　）
A．系统的机械能守恒
B．弹性绳刚伸直时跳跃者的动能最大
C．跳跃者重力势能的减小量等于弹性势能的增加量
D．跳跃者克服空气阻力做功等于系统机械能的减少量
3．如图所示，一根足够长的圆管竖直固定在地面上，管内有一劲度系数为k＝10 N/m的轻质弹簧，弹簧上端连有质量可以忽略的活塞，下端连有质量为m＝0.1 kg的小球（小球直径小于管径），已知活塞与管壁间的最大静摩擦力Ff＝1.4 N，弹簧从自然长度开始伸长x的过程中平均弹力为F＝kx，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小g＝10 m/s2。当弹簧处于自然长度时由静止释放小球，在小球第一次运动到最低点的过程中（　　）
A．小球先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动直到静止
B．弹簧的最大伸长量为0.24 m
C．当小球运动到最低点时，弹簧的弹性势能为0.098 J
D．活塞克服摩擦力做的功为0.105 J
4．“给你一个上天的机会，圆你飞行梦”，这是杭州一家风洞体验馆的宣传语。室内风洞体验是模拟真实跳伞的一种新型安全的极限运动，深受年轻人的喜爱。如图所示体验者在风力作用下漂浮在半空。若减小风力，体验者在加速下落过程中（　　）
A．合力做正功且动能增加量大于重力势能减少量
B．合力做正功且动能增加量小于重力势能减少量
C．合力做负功且动能增加量小于重力势能减少量
D．合力做负功且动能增加量大于重力势能减少量
5．如图所示，小物块P位于光滑的斜面上，斜面体Q位于光滑的水平地面上。从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力（ ）
A．垂直于接触面，做功为零
B．垂直于接触面，做功不为零
C．不垂直于接触面，做功不为零
D．不垂直于接触面，做功为零
6．如图所示，用轻绳拴一物体，以加速度a向下做加速运动。关于物体受力的做功情况，下列说法正确的是（　　）
A．重力做正功，拉力做正功，合外力做正功
B．重力做正功，拉力做负功，合外力做负功
C．重力做正功，拉力做负功，合外力做正功
D．重力做负功，拉力做负功，合外力做负功
7．如图所示，长为L的轻质细绳一端固定在O点，O点离地高度为H，另一端系一质量为m的小球，将细绳拉至水平，由静止释放小球，小球到达最低点时，细绳刚好被拉断，小球水平飞出。若忽略空气阻力，则（　　）
A．细绳所能承受的最大拉力F＝2mg
B．改变绳长L，则L越大小球落地时的速度越大
C．改变绳长L，当时，小球平抛过程中的水平位移最大
D．当时，小球在下落过程中重力的最大功率为
8．如图1，质量的物体，初速度为，方向水平向右。在向右的水平拉力的作用下，沿粗糙水平面运动，位移为时，拉力停止作用，物体又运动了后停下来。其运动过程中的动能随位移的变化（）图线如图2所示，重力加速度取，则（　　）
A．物体的初速度为 m/s
B．物体与水平面间的动摩擦因数为0.25
C．滑动摩擦力的大小为5N
D．拉力的大小为2N
9．物体沿直线运动的v﹣t关系如图所示，已知在第1秒内合外力对物体做的功为W，则（　　）
A．从第1秒末到第3秒末合外力做功为4W
B．从第3秒末到第5秒末合外力做功为﹣2W
C．从第5秒末到第7秒末合外力做功为W
D．从第3秒末到第4秒末合外力做功为0.75W
10．如图所示，在水平面上有一固定的粗糙轨道，在轨道的末端连一半径为R的半圆轨道，与水平轨道相切于B点。一质量为m的小物体在大小为的外力作用下从轨道上的A点由静止出发，运动至B点时撤掉外力，物体沿圆轨道内侧恰好运动至最高点C，最后回到出发点A。物体与水平轨道间的动摩擦因数，物体与半圆轨道间的动摩擦因数未知，当地重力加速度为g。以下关系式正确的是（　　）
A．物体在AB间运动时克服摩擦阻力做功
B．外力F做功
C．物体在C点的动能为零
D．物体在AC间运动时产生的热量为
11．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
12．如图所示，将一小物块从倾斜轨道上的M点静止释放，滑至水平轨道上的N点速度为v，已知小物块与倾斜轨道、水平轨道的动摩擦因数相同，且能平顺滑过轨道拼接处无能量损失。现将倾角调大，如图中虚线QK，K为MN连线与斜轨的交点，Q与M等高，下列说法正确的是（　　）
A．从Q点静止释放，到达N点时速度等于v
B．从Q点静止释放，到达N点时速度小于v
C．从K点静止释放，到达N点时速度等于v
D．从K点静止释放，到达N点时速度小于v
二、填空题
13．某汽车发动机的额定功率为60kW，在水平路面上行驶时受到的阻力是2000N，则汽车匀速行驶的最大速度为______m/s，如果汽车以54km/h的速度匀速行驶（受到的阻力不变），则发动机输出的功率为________kW。
14．一辆小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，之后保持以额定功率运动，其v－t图象如图所示。已知汽车的质量为m＝1×103 kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，取g＝10 m/s2，则汽车速度为25 m/s时的加速度为______m/s2，汽车的最大速度为______m/s。
15．如图所示，水平地面士的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图甲所示，物体的速度v与时间t的关系如图乙所示。则0-2s物体没有被推动，此时物体受到的阻力为______N。4~6s内推力F对物体所做的功为______J。
16．军事演习中，为抢占一岛屿，某舰艇以最大功率沿直线正对岛屿航行。经时间t，舰艇的速率从增大到。若舰艇的质量为m，所受阻力大小恒定，则舰艇在这段时间内航行的距离__________，舰艇发动机提供的牵引力在这段时间内做的功__________。（均选填“大于”或“小于”）
17．某球员定点罚球，篮球刚好水平越过篮筐前沿。已知罚球点离篮筐前沿的水平距离为 4.2m，罚球的出球点与篮球运动最高点间的高度差为0.8 m，篮球质量为 0.6 kg，这次罚球该球员对篮球做的功为38J，不计空气阻力，g取10 m/s2，则篮球从出球点运动到最高点，重力势能增加了______J，篮球在最高点时的动能为______ J。
18．用50N的力拉一个质量为10kg的物体在水平地面上前进，如图所示。若物体前进了10m，拉力F做的功为______J。如果物体与水平面间动摩擦因数μ=0.1，物体克服阻力做功为___________J。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）
19．用图甲装置验证机械能守恒定律。实验前调整光电门B的位置，使直径为d的小球下落过程中球心通过光电门B。实验时通过断开电磁铁开关使小球从A点下落经过光电门，记录挡光时间Δt，并测出电磁铁下侧面到光电门的距离h。已知当地重力加速度为g。
（1）用游标卡尺测量小球的直径如图乙所示，小球直径d=__________cm；
（2）验证系统机械能守恒的表达式是__________（用题中的字母表示）；
（3）请你提出一种减小实验系统误差的方法__________。
20．某同学用图甲所示的装置来探究动能定理。在木板上固定两个完全相同的遮光条A、B，两遮光条间的距离L。用不可伸长的细线绕过定滑轮和动滑轮将木板与弹簧测力计C相连，木板放在安装有定滑轮和光电门的轨道D上（轨道D已倾斜一定的角度），放在水平桌面上，P为小桶（内有沙子），滑轮的质量和摩擦不计。
（1）下列对实验中轨道应倾斜一定角度，其目的是________
A．为了释放木板后，木板在细线拉动下能匀速下滑
B．为了增大木板下滑的加速度，提高实验精度
C．尽量保证细线拉力对木板做的功等于木板所受合力对木板做的功
（2）实验主要步骤如下：
①测量木板、遮光条的总质量M，用游标卡尺测量遮光条的宽度d如乙图所示，其读数为_____；
②按甲图正确安装器材。
③将木板左端与轨道左端对齐，静止释放木板，木板在细线拉动下运动，记录弹簧测力计示数F及遮光条B、A先后经过光电门的遮光时间。
④在小桶中增加沙子，重复③的操作。
⑤比较的大小，得出实验结论。
若某次实验中，测得遮光条B、A先后经过光电门的遮光时间为，请你把要探究的结果用题目中的字母表达出来__________（用字母表示）
三、解答题
21．右端平滑连接有光滑弧形槽的水平面AB长为L=2m，如图所示，一个质量为m=1kg的木块在F=2N的水平拉力作用下，从水平面上的A端由静止开始向右运动，木块到达B端时撤去拉力F，已知木块与水平面间的动摩擦因数，取．求:
(1)木块沿弧形上升的最大高度h；
(2)木块再次返回水平面后，在水平面上滑行的距离s．
22．竖直向上抛一小球，小球又落回原处。假设空气阻力的大小不变，小球在上升过程中克服重力做功的平均功率和下降过程中重力做功的平均功率哪个更大？请说明理由。
23．如图所示，在竖直方向上A、B两物体通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，A放在水平地面上，B、C两物体通过细绳绕过轻质定滑轮相连，C放在固定的足够长光滑斜面上．用手按住C，使细线恰好伸直但没有拉力，并保证ab段的细线竖直、cd段的细线与斜面平行。已知A、B的质量均为m，C的质量为M（M＞2m），细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态．释放C后它沿斜面下滑，当A恰好要离开地面时，B获得最大速度（B未触及滑轮，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度大小为g）。求：
（1）释放物体C之前弹簧的压缩量；
（2）物体B的最大速度vm。
24．如图1所示，过山车在轨道上运行，可抽象为图2的模型。倾角为 的直轨道AB、两个半径 的竖直圆轨道和倾斜直轨道GH，分别通过水平轨道BC、CD平滑连接，C、D是两圆轨道最低点。BC长 、CD长 ，GH足够长。质量为 的过山车从AB上静止下滑，经两个圆环轨道后最终停在GH上。已知过山车与轨道AB、BC、CD的动摩擦因数均为 ，与圆轨道摩擦不计， 。将过山车视为质点。
（1）若过山车恰能通过F点，求其运动到D点时对轨道的压力；
（2）若过山车恰能通过F点，求释放点到BC的高度。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．D
3．C
4．B
5．B
6．C
7．C
8．B
9．C
10．A
11．C
12．D
13． 30 30
14．
15． 1 16
16． 大于 大于
17． 4.8 33.1
18． 400 70
19． 1.445 增大电磁铁到光电门的高度h或选用直径更小的球
20． C 1.70
21．(1)0.2 m　(2)2m
22．小球在上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力做功的平均功率
23．（1）；（2）
24．（1） ；（2）
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