第四章 机械能及其守恒定律 测试题（Word版含答案）

第四章《机械能及其守恒定律》测试题-2021-2022学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册
一、单选题
1．以下那组物理量均属于标量（　　）
A．位移、速度 B．动能、功 C．质量、速度变化量 D．力、功率
2．“嫦娥五号”是我国月球软着陆无人登月探测器，当它接近月球表面时，可打开反冲发动机使探测器减速下降。探测器减速下降过程中，它在月球表面的重力势能，动能和机械能的变化情况是（ ）
A．动能增加、重力势能减小 B．动能减小、重力势能增加
C．机械能增加 D．机械能减小
3．如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为0，则小球落到地面时的重力势能和整个下落过程中的重力所做的功为（　　）
A．mgh；mgh B．mgh；mg（H+h）
C．-mgh；mg（H+h） D．-mgh；mg（H-h）
4．如图所示，倾角为30°、长度为10m的光滑斜面，一质量为0.8kg小物块从斜面顶端由静止开始下滑，重力加速度g取10m/s2，则（　　）
A．整个过程中重力做功80J B．重力势能减少了80J
C．整个过程中重力做功的平均功率是20W D．小物块滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是20W
5．“碳中和”、“低碳化”、“绿色奥运”是北京冬奥会的几个标签。本次冬奥会运行超1000辆氢能源汽车，是全球最大的一次燃料电池汽车示范。某款质量为M的氢能源汽车（如图所示）在一次测试中，沿平直公路以恒定功率P从静止启动做直线运动，行驶路程x，恰好达到最大速度。已知该车所受阻力恒定。下列判定正确的是（　　）
A．启动过程中，车做匀加速直线运动
B．启动过程中，牵引力对车做的功为
C．车速从0增至的加速时间为
D．车速为时，车的加速度大小为
6．固定于水平面上竖直光滑圆环轨道，圆环半径为R，B为圆轨道最高点，A与C为平行于地面直径的两端点，小球从轨道A点以速度vA沿轨道向上运动，如图所示。下面判断正确的是（　　）
A．当vA，小球才能到达到B点
B．小球从A点到B点过程中克服重力做功的功率先增大后减小
C．小球以相同初速率沿弧ABC运动至C点的时间大于沿弧AOC运动至C点的时间
D．若轨道存在摩擦，小球以相同初速率分别沿弧ABC与弧AOC到达C点时动能相等
7．如图所示，京张高铁将北京到张家口的通行时间缩短在1小时内，成为2022年北京冬奥会重要的交通保障设施。假设此高铁动车启动后沿平直轨道行驶，发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小恒定。已知动车的质量为m，最高行驶速度km/h。则下列说法正确的是（　　）
A．行驶过程中动车受到的阻力大小为
B．当动车的速度为时，动车的加速度大小为
C．从启动到速度为的过程中，动车牵引力所做的功为
D．由题目信息可估算京张铁路的全长为350km
8．某小组利用频闪照相的方法研究单摆的运动过程，即用在同一张底片上多次曝光的方法，在远处从与单摆摆动平面垂直的视角拍摄单摆在摆动过程中的多个位置的照片。从摆球离开左侧最高点A时开始，每隔相同时间曝光一次，得到了一张记录摆球从A位置由静止运动到右侧最高点B的照片，如图所示，其中摆球运动到最低点O时摆线被一把刻度尺挡住。对照片进行分析可知（　　）
A．A和B位置等高，说明摆球在运动过程中机械能守恒
B．摆球在A点的所受合力大小大于在B点的合力
C．摆球经过O点前后瞬间加速度大小不变
D．摆球经过O点前后瞬间角速度大小不变
9．如图所示，一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球a和b，跨在两根固定在同一高度的光滑水平细杆C和D上，质量为ma的a球置于地面上，质量为mb的b球从与C、D等高的位置（轻绳伸直）静止释放。当b球摆过的角度为90°时，a球对地面的压力刚好为零，已知重力加速度为g，下列结论正确的是（　　）
A．ma∶mb＝2∶1
B．ma∶mb＝4∶1
C．若只将b的质量变大，则当b球摆过的角度为小于90°的某值时，a球对地面的压力为零
D．若只将细杆D水平向左移动少许，则当b球摆过的角度为小于90°的某值时，a球对地面的压力刚好为零
10．不计空气阻力的情况下，下述各物体在运动过程中机械能守恒的是（　　）
A．被运动员扔出去的铅球 B．在空中匀速上升的气球
C．沿粗糙斜面下滑的书包 D．天花板下弹簧挂着上下运动的铁球
11．有一固定轨道ABCD如图所示，AB段为四分之一光滑圆弧轨道，其半径为R，BC段是水平光滑轨道，CD段是倾斜光滑轨道，BC和CD间用一小段光滑圆弧连接。有编号为1、2、3、4完全相同的4个小球（小球不能视为质点，其半径rA．四个小球在整个运动过程中始终不分离
B．当四个小球在圆弧轨道上运动时，2号球对3号球不做功
C．当四个小球在水平轨道上运动时，2号球对3号球做正功
D．当四个小球在CD倾斜轨道上运动时，2号球对3号球做正功
12．如图所示，光滑斜面底端有一固定挡板，轻弹簧下端连接在挡板上，上端放置一个小物块，小物块处于静止状态。现对小物块施加沿斜面向上的拉力F，使小物块始终沿斜面向上做匀加速直线运动，加速度大小为a，拉力F的最小值为F1，直到物体与弹簧分离，重力加速度为g，弹簧的劲度系数为k，斜面的倾角为θ，弹簧始终在弹性限度内。则下列说法正确的是（　　）
A．物体的质量为
B．弹簧的最大压缩量为
C．从开始运动到物块与弹簧分离，物块增加的机械能为
D．从开始运动到物块与弹簧分离经过的时间为
二、填空题
13．如图所示，轻质动滑轮下方悬挂重物A、轻质定滑轮下方悬挂重物B，悬挂滑轮的轻质细线竖直。开始时，重物A、B处于静止状态，释放后A、B开始运动。已知重物A的质量为3m，重物B的质量为m，不计一切摩擦及空气阻力，重力加速度为g，当B的位移为h时，重物A的速度为________，重物B的速度为________。
14．某物理兴趣小组想要探究弹簧的弹性势能与弹簧形变量的关系，采用如图1装置：弹簧一端固定在竖直挡板上，挡板固定在光滑桌面上，弹簧右侧固定一光滑的斜面。斜面与桌面平滑相接。让小球从斜面上滑下来后压缩水平桌面上的弹簧。小球在斜面上下滑时，速度越来越大，是______转化为动能，小球压缩弹簧时速度越来越小，是动能转化为______。测出小球释放的初位置与桌面的高度差和小球把弹簧压缩至最短时弹簧的压缩量作出图像如图2，可以确认这是一条过原点的抛物线，则根据图像结合机械能守恒定律可知：弹簧的弹性势能与______（填，，）成正比。
15．滑板运动是一项惊险刺激的运动，深受青少年的喜爱。如图所示是滑板运动的轨道，AB和CD是两段光滑的圆弧形轨道，BC是一段长l=7m的水平轨道。一运动员从AB轨道上的P点以vP=6m/s的速度下滑，经BC轨道后冲上CD轨道，到Q点时速度减为零。已知P、Q距水平轨道的高度分别为h=1.4m、H=1.8m，运动员的质量m=50kg，不计圆弧轨道上的摩擦，取g=10m/s2。
（1）运动员第一次经过B点的速率为______m/s，第一次经过C点的速率为______m/s；
（2）运动员与BC轨道的动摩擦因数为______；
（3）运动员最后停在BC轨道上距B点______m。
三、解答题
16．起重机以的加速度将质量为m的物体沿竖直方向匀加速地提升高度h，则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少？物体克服重力做的功为多少？物体的重力势能变化了多少？
17．研究发现在无风状态下汽车在行驶时受到的空气阻力f主要与汽车正面投影面积A和行驶速度v有关。一研究团队以某品牌汽车为对象开展研究，通过在风洞实验室模拟实验得到表数据：
（1）说明如何利用表格中的数据，验证汽车行驶时受到的空气阻力f与汽车行驶速度v的平方成正比？
（2）实验可获得结论：汽车在行驶时受到的空气阻力f与汽车正面投影面积A、行驶速度v的关系表达式为f=kAv2，请任意选用表格中三组数据估算k（结果保留2位小数）；
（3）一辆该品牌小汽车质量m=1200kg，正面投影面积A=3.0m2，在平直地面上行驶时受到的地面阻力f0恒为1000N。若该车以加速度a=2m/s2做匀加速直线运动。求：
①速度大小为v1=20m/s时汽车受到的牵引力F1的大小；
②速度从v1=20m/s增大至v2=30m/s的过程中，汽车所受牵引力做的功W。（结果用科学计数法表示，保留2位小数）
f /×102N v/m·s-1 A/m2 20 30 40 50 60
2.0 2.0 4.4 8.0 12.6 18.0
2.5 2.5 5.6 10.1 15.6 22.5
3.0 3.0 6.8 11.9 18.7 27.1
3.5 3.5 7.9 14.0 21.8 31.5
4.0 4.0 8.9 16.1 25.1 35.9
18．如图所示，倾角为37°的粗糙斜面AB底端与半径R=0.4m的光滑半圆轨道BC平滑相连，O点为轨道圆心，BC为圆轨道直径且处于竖直方向，A、C两点等高。质量m=1kg的滑块从A点由静止开始下滑，恰能滑到与O点等高的D点。g取，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
（1）求滑块在斜面上运动时所受的支持力大小；
（2）求滑块从A点滑到D点过程中摩擦力所做的功；
（3）若滑块从斜面上高于A处释放，使得滑块高开C处的速度大小为4m/s，求滑块在C点对轨道的作用力大小。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．D
3．C
4．C
5．C
6．C
7．B
8．A
9．C
10．A
11．A
12．D
13．
14． 重力势能 弹性势能
15． 8 6 0.2 2
16．mgh，mgh，增加mgh
17．（1）见解析；（2）0.25kg/m3；（3）①3700N；②4.86×105J
18．（1）8N；（2）4J；（3）30N
答案第1页，共2页
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