第四章 机械能及其守恒定律 单元卷（word版含答案）

第四章《机械能及其守恒定律》单元卷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．关于机械能是否守恒，下列说法正确的是（　　）
A．做匀速直线运动的物体机械能一定守恒
B．做变速运动的物体机械能不可能守恒
C．做平抛运动的物体机械能不一定守恒
D．若只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒
2．如图所示，物体在与水平方向成60°角斜向上的500N拉力作用下，沿水平面向右前进了10m，撤去拉力后，小车又前进了20m才停下来，此过程中拉力做的功为（　　）
A．5000J B．2500J C．J D．J
3．如图所示，固定在竖直面内横截面为半圆的光滑柱体（半径为R，直径水平）固定在距离地面足够高处，位于柱体两侧质量相等的小球A、B（视为质点）用细线相连，两球与截面圆的圆心O处于同一水平线上（细线处于绷紧状态）。在微小扰动下，小球A由静止沿圆弧运动到柱体的最高点P。不计空气阻力，重力加速度大小为g。小球A通过P点时的速度大小为（　　）。
A． B． C． D．
4．如图所示，小物块套在固定竖直杆上，用轻绳连接后跨过小定滑轮与小球相连。开始时物块与定滑轮等高。已知小球的质量是物块质量的两倍，杆与滑轮间的距离为d，重力加速度为g，绳及杆足够长，不计一切摩擦。现将物块由静止释放，在物块向下运动过程中（　　）
A．刚释放时小物块的加速度
B．小物块下降的最大距离为2d
C．小物块重力的功率先增大后减小
D．轻绳的张力总大于小球的重力
5．放在光滑水平面上的物体，仅在两个同向水平力的共同作用下开始运动，若这两个力分别做了3J和4J的功，则该物体的动能增加了（　　）
A．12J B．5J C．7J D．1J
6．如图所示，在倾角θ=30°的光滑固定斜面上，放有质量分别为1kg和2kg的小球A和B，且两球之间用一根长L=0.3m的轻杆相连，小球B距水平面的高度h=0.3m。现让两球从静止开始自由下滑，最后都进入到上方开有细槽的光滑圆管中，不计球与圆管内壁碰撞时的机械能损失，g取10m/s2。则下列说法中错误的有（　　）
A．从开始下滑到A进入圆管的整个过程，A与B组成的系统机械能守恒
B．在B球进入水平圆管前，小球A机械能守恒
C．两球最后在光滑圆管中运动的速度大小为m/s
D．从开始下滑到A进入圆管的整个过程，轻杆对B球做功-1J
7．以下说法中，正确的是（ ）
A．合外力做负功，物体的机械能一定减少
B．只有物体所受合外力为零时，它的机械能才守恒
C．一个物体所受合外力做功不为零，它的机械能也可能守恒
D．物体受到的合外力为零，则其机械能一定守恒
8．质量的小强同学参加学校运动会的三级跳远项目，从静止开始助跑直至落地过程如图所示。已知小强每次起跳腾空之后重心离地的高度是前一次的2倍，每次跳跃的水平位移也是前一次的2倍，最终跳出了的成绩。将小强同学看成质点，已知小强最高的腾空距离，从O点静止开始到D点落地，全过程克服阻力做功。空气阻力忽略不计，重力加速度。下列说法正确的是（　　）
A．第三步跳跃在空中运动的时间为
B．运动到第三次起跳腾空之后最高点时的动能为1050J
C．运动到D点着地时的动能为1625J
D．全过程运动员做的功为1425J
9．为了测量自己骑自行车时的功率，小明找来一辆自行车（如图所示）在某段斜坡上进行实验.当小明骑车下坡时，刚好在不踩踏板的情况下可以匀速行驶；当小明上坡时，他从坡底出发在20s时间内匀速蹬脚踏板16圈到达坡顶。通过查阅相关资料发现，该自行车的踏板每转动一圈，车后轮相对转轴转动3圈，后轮直径为61cm，自行车质量为15kg，该斜坡与水平面的倾角为3o；已知小明质量为60kg，重力加速度,，假设小明骑车上坡和下坡过程中轮胎与路面间产生的热量相等。根据上述数据，可求得小明骑车上坡时做功的功率约为（　　）
A．170W B．340W C．510W D．680W
10．一质量为的物体在光滑水平地面上从静止开始运动，其所受的水平力F随位移x变化的图像如图所示，则当时，物体的速度为（　　）
A． B． C． D．
11．质量相等的均质柔软细绳A、B平放于水平地面，绳A较长。分别捏住两绳中点缓慢提起，两绳中点被提升的高度分别为hA、hB，且hA > hB（两绳都已离开地面）。上述过程中克服两绳重力做功分别为WA、WB，则（ ）
A．WA = WB B．WA < WB C．WA > WB D．不能确定
12．从距地面相同高度处以同一速率分别沿水平方向、竖直向下、斜向上抛出质量相同的a、b、c三个小球，不计空气阻力，从抛出到落回地面的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．小球b在空中运动的时间最短 B．小球c的落地速度最小
C．小球b和小球c的位移相等 D．三个小球落地时的速度相等
二、填空题
13．某实验小组利用光电门、气垫导轨等验证机械能守恒定律，实验装置如图甲。让带遮光片的物块从气垫导轨上某处由静止滑下，若测得物块通过A、B光电门时的速度分别为v1和v2，AB之间的距离为L，斜面的倾角为θ，重力加速度为g
（1）图乙表示示用螺旋测微器测量物块上遮光板的宽度为d，由此读出d=__________mm；
（2）若实验数据满足关系式_________（用所给物理量表示），则验证了物块下滑过程中机械能守恒；
（3）本实验中误差的主要来源是_____________________而造成物块机械能的损失。
14．如图所示，某人用大小不变的力F拉着放在光滑平面上的物体，开始时与物体相连的绳和水平面间的夹角是，当拉力F作用一段时间后，绳与水平面间的夹角为。已知图中的高度h，绳的质量、滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦不计。绳的拉力对物体所做的功是___________。
15．悬崖速降是选择崖面平坦，高度适合的崖壁，用专业的登山绳作保护，由崖壁主体缘绳下滑，从崖顶下降到崖底的一种运动，如图所示，某次速降可视为竖直方向的直线运动，速降者先从静止开始做匀加速运动至，接着匀速运动了，之后做匀减速运动，到达地面时速度恰好减为零，总共历时，若速降者及装备的总质量为，运动方向始终竖直向下，取重力加速度大小，则速降者下降的起点距地面的高度为________m，在整个下降过程中，速降者及装备所受重力的最大功率为_______W。
16．一物块在高、长的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，取。则物块开始下滑过程中，机械能损失_________；物块沿斜面下滑的加速度________。
17．质量为2kg的物体，放在动摩擦因数为μ=0.1的水平面上，在水平拉力F的作用下，由静止开始运动，拉力做的功W和物体发生的位移x之间的关系如图，g=10m/s2，则此物体在x=6m处，拉力的瞬时功率为_________W，从开始运动到x=9m处共用时t=_________s。
18．如图所示，两个小球A、B质量之比为2：1，分别用细线悬在等高的、点。A、B两球的悬线长之比为2：1，现把两球的悬线拉至水平后无初速释放，设释放时球所在的水平面为重力零势能面，阻力不计，则经过最低点时，A球的机械能与B球的机械能大小关系：_______（填＞、=或＜），两球受到的绳子拉力之比________，两球的向心加速度之比______。
三、解答题
19．图是南宁地铁某站的设计方案，车站的路轨BC建得高些，车辆进站时上坡，出站时下坡，坡高为h。车辆到达坡底A点时，便切断电动机电源，让车辆“冲”到坡上。（g取10m/s2）这样设计的主要目的是为了储存能量和释放能量。车辆“冲”到坡上动能会转化成重力势能储存起来；若无坡道，进站时只能靠刹车来减速，此时动能会转化为内能损失掉。
（1）若忽略车辆所受的阻力，当车辆到达A点的速度为6m/s时，切断电动机电源，车辆恰能“冲”到坡上，求坡高h。（A到B机械能守恒）
（2）若上坡时轨道的摩擦阻力是车重的0.1倍，当车辆到达A点的速度为10m/s时，切断电动机电源，车辆到达坡顶B点时的速度为2m/s，求斜坡AB的长度（要求用动能定理解）。
20．如图所示，物体与弹簧相连，物体在O点时弹簧处于原长，把物体向右拉到A处静止释放，物体会由A向A′运动，A、A′关于O点对称，则：
（1）物体由A向O运动的过程中，弹力做什么功？弹性势能如何变化？
（2）物体由O向A′运动的过程中，弹力做什么功？弹性势能如何变化？
（3）在A、A′处弹性势能有什么关系？
21．如图所示，质量为的小球用长为的轻质细线悬于点，与点处于同一水平线上的点处有一个光滑的细钉，已知，在A点给小球一个水平向左的初速度，发现小球恰能到达跟点在同一竖直线上的最高点。则求：
（1）小球从A到的过程中，重力势能的变化量ΔEp；
（2）小球从A到的过程中克服空气阻力做功；
（3）若不计空气阻力，在A点给小球同样的初速度，运动到B点时，绳子的拉力。
22．如图所示，一质量为m=1.0 kg的物体从半径为R=5.0 m的圆弧的A端，在拉力作用下沿圆弧缓慢运动到B端（圆弧AB在竖直平面内）。拉力F大小不变，始终为15 N，方向始终与物体在该点的切线成37°角。圆弧所对应的圆心角为60°，BO边在竖直方向上。求这一过程中拉力F做的功。（sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，π=3.14）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．B
3．C
4．C
5．C
6．D
7．C
8．C
9．B
10．C
11．D
12．A
13． 0.150 摩擦阻力和空气阻力做功
14．
15． 60 1500
16． 8 2
17． 6 4
18． = 2：1 1:1
19．（1）1.8m；（2）30m
20．（1）正功，减少；（2）负功，增加；（3）相等
21．（1）；（2）；（3）。
22．62.8 J
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