第四章机械能及其守恒定律单元测试（word版含答案）

第四章《机械能及其守恒定律》单元测试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．关于弹性势能和重力势能，下列说法中正确的是（　　）
A．弹簧的弹性势能大小只与弹簧的材料有关
B．在弹性限度内，弹簧的弹性势能大小与弹簧形变量有关
C．重力势能的变化量与参考平面的选取有关
D．当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定增加
2．如图，一质量为m的运动员在水平地面上做俯卧撑，运动过程中可将她的身体视为一根直棒，已知运动员的重心在c点，过c点作地面的垂线，垂足为O，O点与脚、两手连线中点间的距离、。若她肩部每次上升的距离均为h，重力加速度大小为g，则在缓慢上升过程中运动员的重力做功为（　　）
A． B．
C． D．
3．2021年2月8日，东海高铁开通运营，设计时速350公里的高铁便利了东海人民的出行。如图所示，设高铁运行时受到的阻力与速度大小成正比，若高铁以速度v匀速行驶，发动机的功率为P。则当高铁速度为2v时，其匀速行驶时发动机的功率为（　　）
A．2P B．4P C．8P D．16P
4．如图所示，一个质量为m的小球以初速度水平抛出，当小球速度与水平方向夹角为53°时，重力加速度取g，，，重力的瞬时功率为（　　）
A． B． C． D．
5．在“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，某同学将传感器固定在最低点，如图所示。该同学将摆锤从不同位置由静止释放，记录摆锤每次下落的高度h和最低点的速度v，作出v2－h图线为（　　）
A． B．
C． D．
6．如图所示，斜面固定且光滑。分别用力F1、F2将同一物体由静止起以相同的加速度，从斜面底端拉到斜面顶端。物体到达斜面顶端时，力F1、F2所做的功分别为W1、W2，则（　　）
A．F1F2,W1>W2 D．F1>F2,W1=W2
7．2021年8月3日，在东京奥运会竞技体操男子单杠决赛中，8位选手有一半都出现了掉杠的情况。如图所示，某选手的质量为70kg，做“双臂大回环”，用双手抓住单杠，伸展身体，以单杠为轴做圆周运动。此过程中，运动员到达最低点时手臂受的总拉力大小至少约为（忽略空气阻力，重力加速度取）（　　）
A．2500N B．3500N C．4500N D．5500N
8．为达成我国在2060年前实现碳中和的宏伟目标，国家大力提倡绿色能源和绿色交通等项目。现有一质量为m的某品牌新能源汽车在水平路面上进启动测试，已知测试时保持功率恒定，经过时间t汽车速度恰好达到最大速度v，此过程汽车位移为x，汽车所受阻力大小不变。则在该过程中（　　）
A．汽车的功率大小为
B．汽受到的阻力小为
C．速度为时，汽车发动机牵引力大小为
D．速度为时，汽车的加速度大小为
9．蹦极时，体验者站在高处，用原长为L的弹性绳固定住后跳下，落地前弹起。忽略空气阻力的影响，从开始运动到第一次下落到最低点的过程，以下说法正确的是（ ）
A．游戏者在下落过程中机械能守恒
B．下落L时，体验者的动能最大
C．游戏者从开始下落到最低点重力势能减少了mgL
D．当体验者下落到最低点时，弹性绳的弹性势能最大
10．物体的运动如图甲、乙、丙所示，均不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．甲图中，小球从某一高度由静止落入光滑半圆形固定轨道，全过程小球的机械能一定守恒
B．乙图中，物体所受的合外力为零时，机械能一定守恒
C．丙图中，弹簧越长，弹性势能越大
D．丙图中光滑水平面上，被压缩的弹簧将小球向右弹出的过程中，小球的机械能守恒
11．如图甲所示，足够长的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，以弹簧上端位置为坐标原点O，沿竖直向下建立坐标轴。现将质量为m的小球从原点O正上方高度h处由静止释放，在小球落到弹簧上向下运动到最低点的过程中，小球所受弹力F的大小随x（x表示小球的位置坐标）的变化关系如图乙所示。若不计小球与弹簧接触时的机械能损失，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）
A．当时，小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和最大
B．小球动能的最大值为
C．当时，小球的速度大于
D．小球在最低点的加速度大小等于g
12．沙游乐场有两个沙坡PM、QM，P、Q、M三点在同一竖直圆周上，圆心为O，圆周最低点为M，P、Q位置如图所示，一游客分别从P、Q两点由静止下滑到M点的过程中，加速度分别为a1、a2，经历的时间分别为t1、t2，损失的机械能分别为E1、E2，到达M点的速度分别为v1、v2，则（　　）
A．a1>a2 B．t1=t2 C．E1v2
二、填空题
13．取水平地面为重力势能零点。一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能与重力势能恰好相等。不计空气阻力。该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为_____________。
14．物体自由下落过程中，速度由0增加到5m/s和由5m/s增加到10m/s的两段时间内，重力做功的平均功率之比为___________；质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为时，汽车的瞬时加速度的大小为____________。
15．如图所示，倾角为、高为的光滑斜面固定在水平地面上，一质量为的小物块（可视为质点）从斜面顶端A由静止开始下滑。已知重力加速度为，不计空气阻力，则小物块从顶端A滑到斜面底端的过程中，重力做的功为________，斜面支持力对小物块做的功为________；小物块沿斜面下滑的整个过程中重力的平均功率为________；小物块沿斜面下滑到点时重力的功率为________。
16．如图，一质量为、长度为的均匀柔软细绳竖直悬挂在天花板上，若以天花板为参考平面，细绳的重力势能为________：现将绳的下端竖直向上拉起至点，点与绳的上端相距，在此过程中，细绳的重力势能__________（填“增加”或“减少”），重力势能的变化量大小为_________。（重力加速度大小为）
17．如图所示装置由AB、BC、CD三段轨道组成，轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接，其中轨道AB、CD段是光滑的，水平轨道BC的长度s＝5 m，轨道CD足够长且倾角θ＝37°，A、D两点离轨道BC的高度分别为h1＝4.30 m、h2＝1.35 m．现让质量为m的小滑块自A点由静止释放．已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则小滑块第一次到达D点时的速度大小为______ m/s；小滑块最终停止的位置距B点的距离为______m。
三、解答题
18．质量为2kg的物体做自由落体运动，经过2s落地，重力加速度g取求：
下落过程重力的平均功率；
落地前瞬间重力的瞬时功率．
19．如图所示，用竖直向上的拉力F提升原来静止的质量的物体，使其以的加速度匀加速竖直上升，不计其他阻力，，求开始运动的内：
（1）物体重力做的功；
（2）拉力F做的功；
（3）物体合外力做功的平均功率。
20．质量为m的物块（可视为质点）在水平面上以某一速率v0（未知）从A点开始沿ABC做匀减速直线运动，恰好到C点停止。已知B点是AC的中点，AC长为2L，物块与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。
（1）求物块从A点运动到B点的时间t；
（2）若物块运动到B点时，即对其施加一水平恒力F，F作用2t时间后，物块的速度大小变为，方向与物块在A点时速度方向一致，求F的大小。
21．如图所示，竖直平面内固定有轨道ABCD，水平放置的AB段长度为L=3m，BC段是半径R=1m、圆心角θ=37°的光滑圆弧，CD段（足够长）的倾角为37°，各段轨道均平滑连接，在圆弧最低处B点下方安装有压力传感器，在A点右侧放置有弹簧发射器。一质量为m=2kg的滑块P（视为质点）被弹簧发射器发射后，沿水平轨道AB向左滑行，第一次经过B点时，压力传感器的示数为滑块P的重力的11倍。已知滑块P与AB段、CD段的动摩擦因数为μ=0.5，重力加速度大小g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
（1）求滑块P被发射后经过A点的动能；
（2）将滑块P冲上BCD段后返回AB段停止时的位置记为E，求E与B的距离；
（3）若将一质量为M=3kg的滑块Q（视为质点，与AB段、CD段的动摩擦因数也为μ=0.5）置于B点，弹簧发射器重复上一次发射过程，P与Q在B点发生弹性正碰，Q沿BCD轨道向上运动，当Q的速度减为0时，使Q与DC段、BA段的动摩擦因数变为μ′，Q滑下后恰好能与P相遇，求μ′的值。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．B
3．B
4．C
5．A
6．B
7．B
8．A
9．D
10．A
11．B
12．C
13．
14． 1∶3
15． 0
16． 增加
17． 3m/s 1.4m
18． 200W； 400W
19．（1）；（2）；（3）
20．（1）；（2）2.5μmg
21．（1）130J；（2）2.32m；（3）
答案第1页，共2页
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