人教版必修二第八章 机械能守恒定律 检测卷（含解析）

第八章机械能守恒定律
一、单选题
1.坐过山车时，人体会分泌大量肾上腺素和多巴胺，让人感觉惊险刺激。如图所示，某车厢中游客通过环形轨道攀升的一小段时间内速率不变，则该过程中( )
A. 该游客所受合力始终为零 B. 该游客所受合力做功为零
C. 该游客的机械能守恒、动量不守恒 D. 该游客所受重力的瞬时功率一定变大
2.如图所示，三个固定在水平地面上的光滑斜面，高度均为，倾角分别为、、且。质量均为的、、三物块沿斜面从顶端滑到底端过程中，下列说法正确的是( )
A. 三物块的重力势能变化量不同 B. 三物块的动能增加量相同
C. 三物块重力的平均功率相同 D. 三物块滑到底端时重力的功率相同
3.一个质量为的物体静止在光滑的水平面上，给物体施加方向不变的水平拉力，从拉力作用在物体上开始，拉力随物体位移的变化图像如图所示。在物体运动的内，下列说法正确的是( )
A. 前内拉力做的功为
B. 物体在处速度为
C. 物体在位置时拉力的瞬时功率为
D. 物体在前内做匀加速直线运动，后内做匀速直线运动
4.某餐厅的传菜装置如图所示，运送菜品的小车沿等螺距轨道向下匀速率运动，该轨道各处弯曲程度相同，在此过程中，小车( )
A. 所受合力为零 B. 向心力保持不变 C. 所受外力做功为零 D. 机械能保持不变
5.如图所示，一个质量为的物体可视为质点，由斜面底端的点以某一初速度冲上倾角为的固定斜面做匀减速直线运动，减速的加速度大小为，物体沿斜面上升的最大高度为，在此过程中( )
A. 物体克服摩擦力做功 B. 物体的动能损失了
C. 物体的重力势能增加了 D. 系统机械能损失了
6.如图所示，用长为的轻绳将质量为的小球悬挂于点的正下方点。现对小球施加水平向右的拉力，使其由点运动至点，已知与竖直方向夹角为，重力加速度大小为，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 若小球从缓慢地移动到，则水平拉力做的功为
B. 若水平拉力恒为，则从到，小球机械能的增量为
C. 若水平恒力，则从到，小球重力和恒力的合力的功率先增大后减小
D. 若水平恒力，则小球在点的速度大小为
7.张山同学在校运动会上获得米赛跑的冠军，他采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心，如图所示．假设张山同学的质量为，在起跑前进的距离内，重心升高，获得的速度为，克服阻力做功为，则在此过程中
A. 地面的支持力对张山同学做功为
B. 张山同学自身做功为
C. 张山同学的重力势能增加量为
D. 张山同学的动能增加量为
8.在年国际举联泰国世界杯赛中，中国举重队收获金银铜。某选手在训练时将质量为的杠铃举高，其中举起用了，在最高处维持了，放下用了，在杠铃落地前手已放开。取重力加速度大小，则下列说法正确的是( )
A. 选手在向上举起杠铃的过程中对杠铃做的功小于
B. 选手维持杠铃在最高点的过程中对杠铃做的功为
C. 选手放下杠铃的过程中重力对杠铃做功的平均功率为
D. 整个过程中重力对杠铃做功的平均功率约为
9.如图所示，小孩与雪橇的总质量为，大人用与水平面成角的恒定拉力将雪橇沿水平地面向右匀速移动了一段距离。已知雪橇与地面间的动摩擦因数为，则关于各力对雪橇做功的说法正确的是( )
A. 拉力对雪橇做功为 B. 雪橇受到的各力对雪橇做的总功为零
C. 支持力对雪橇做功为 D. 滑动摩擦力对雪橇做功为
10.质量为的小红站在结冰的水平路面上摩擦力不可忽略，在一个恒定的水平拉力作用下，做初速度为零的匀加速直线运动，经过一段时间后小红的速度增加到下列说法正确的是( )
A. 小红的机械能守恒 B. 力所做的功为
C. 力对小红做功的平均功率为 D. 力对小红做功的平均功率为
二、多选题
11.如图所示，两个质量相等的物体、在同一高度沿倾角不同的两个光滑固定斜面由静止自由滑到斜面底端，下列说法正确的是( )
A. 此过程中两物体所受支持力的冲量均为
B. 此过程中两物体所受支持力做的功均为
C. 滑到底端时两物体的动能相等
D. 滑到底端时重力对两物体做功的瞬时功率相等
12.如图所示，某次训练中，士兵在腰间系绳拖动轮胎在水平地面前进，已知连接轮胎的拖绳与地面夹角为，绳子拉力大小为。若士兵拖着轮胎以的速度匀速直线前进，则取( )
A. 内，绳子拉力对轮胎做功为
B. 内，轮胎克服地面摩擦力做功为
C. 内，轮胎所受合力做功为
D. 末，绳子拉力功率为
13.如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，并且处于原长状态，现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为未超过弹性限度，重力加速度为，则在圆环下滑到最大距离的过程中( )
A. 圆环的机械能不守恒
B. 圆环下滑到最大距离时，所受合力为零
C. 圆环重力势能与弹簧弹性势能之和始终保持不变
D. 弹簧弹性势能增加了
14.链球运动是田径项目中的一个投掷类竞技项目，比赛时运动员紧握链球把手，通过身体旋转，将链球沿预定角度掷出。某次比赛中，假设链球脱手前做匀速圆周运动，其圆周平面与水平面夹角为，如图所示，不计连接链球的铁链质量，忽略空气阻力影响，在链球脱手前做匀速圆周运动过程中，下列说法正确的是( )
A. 铁链的拉力大小不变，方向时刻指向圆心
B. 铁链的拉力在最高点最小，最低点最大
C. 链球上升过程中，克服重力做功的瞬时功率先增大后减小
D. 链球下降过程中，铁链拉力一直做负功
15.如图所示，一个人把质量为的石块，从距地面高为处，以初速度斜向上抛出以水平地面为参考平面，不计空气阻力，重力加速度为，则( )
A. 人对石块做的功是
B. 石块刚落地的时刻动能为
C. 石块离开手的时刻机械能为
D. 人对石块做的功是
三、实验题
16.如甲图所示，在“验证机械能守恒定律”的实验中，在释放纸带前，重物应靠近打点计时器，手捏住纸带上部释放，打出一条清晰的纸带如图乙所示，为下落起始点，、、为纸带上打出的连续点迹，若重物质量为，重力加速度为，相邻打点时间间隔为．
甲 乙
除图中器材外，以下器材中还必须使用的是________．
A. 天平 秒表 刻度尺 螺旋测微器
下列说法正确的是________．
A. 应先释放纸带，再接通电源
B. 必须测量重物的质量
C. 电磁打点计时器使用的是直流电源
D. 实验时，因存在阻力，所以重物减少的重力势能总是略大于增加的动能
从到的过程中，重物减小的重力势能为________请用题中和图中字母表示．
打点计时器打点时，重物的瞬时速度为__________请用题中和图中字母表示．
17.如图所示，某实验小组在实验室中利用水平气垫导轨和两个光电门计时器和验证质量为的滑块含遮光条和质量为的钩码组成的系统机械能守恒．已知遮光条的宽度为，先后通过、光电门的时间分别为、，光电门、之间的距离为滑块运动通过光电门时，钩码未落地．重力加速度为
实验中需要用到的器材有________填选项前的字母．
A.天平刻度尺打点计时器
D.秒表弹簧测力计
滑块先后通过光电门时的瞬时速度的表达式为________用题中给定字母表示
验证本系统机械能守恒的表达式为______________________用已知量和能直接测量的量表示．
下列情况下可能增大实验误差的是________．
A.气垫导轨未调水平 滑块质量和钩码质量不满足
C.遮光条宽度较小 两光电门间距过小
用上述装置做“探究滑块的加速度与力的关系实验”，若，改变的值，进行多次实验，以下的取值不合适的一个是________．A.．．．
四、计算题
18.如图所示，小明同学用大小的水平推力，推着质量的木箱沿水平地面从静止开始运动，若木箱与地面之间的动摩擦因数重力加速度取求：
木箱运动加速度的大小；
第末，小明同学对木箱做功的功率；
若末后，小明同学停止推力作用，则此后运动木箱克服摩擦力所做的功是多少。
19.如图所示，一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球和，用手托住球，球静止于地面，当轻绳刚好被拉紧时，球离地面的高度是已知球的质量为，球的质量为，重力加速度为，定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦均不计．求：
小球落地时的速率；
小球能够上升的最大高度碰不到滑轮；
小球上升过程中，轻绳对做的功．
20.如图，一质量为的物体，由光滑圆弧轨道上端从静止开始下滑，到达底端后沿水平面向右滑动距离后停止。已知轨道半径，，求：
物体滑至圆弧底端时的速度大小；
物体滑至圆弧底端时对轨道的压力大小；
物体沿水平面滑动过程中克服摩擦力做的功。
答案和解析
1.【答案】
【解析】根据题意可知，由于游客速率不变，则动能变化量为零，由动能定理可知，该游客所受合力做功为零。环形运动，该游客需要向心力，所受合力不为零，故A错误，B正确；
C.游客匀速率上升，动能不变，重力势能增加，则该游客的机械能增加。故C错误；
D.若游客在环形轨道下半部分爬升，竖直分速度逐渐增大，重力的瞬时功率变大，若游客在环形轨道上半部分爬升，竖直分速度逐渐减小，重力的瞬时功率减小。故D错误。
故选B。
2.【答案】
【解析】A、重力势能变化量即三物块的重力势能变化量相同，故A错误；
B、 动能增加量，即三物块的动能增加量相同，故B正确；
C、倾角分别为、、且，三物体所用时间，重力的平均功率，三物块重力的平均功率不相同，故C错误；
D、 重力的瞬时功率，三物块滑到底端时重力的功率不相同，故D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】A、前内拉力做的功等于图像与坐标轴围成的面积，，故A错误；
B、由动能定理，物体在处速度，故B正确；
C、物体在位置时拉力的瞬时功率，瞬时功率为，故C错误；
D、物体在前内做加速度变大的加速直线运动，后内做匀加速直线运动，故D错误。
4.【答案】
【解析】小车在竖直方向匀速下降，水平方向做匀速圆周运动，所受合力提供向心力，合力的大小不变但是方向不断改变，、B错误
因为动能不变，重力势能减小，故小车的机械能减小，再根据动能定理可知，小车所受外力做功为零，C正确，D错误．
故选C。
5.【答案】
【解析】A、根据牛顿第二定律得：，得，则物体克服摩擦力做功，故A正确。
B、动能损失量等于合外力做功的大小，为，故B错误。
C、物体在斜面上能够上升的最大高度为，所以重力势能增加了，故C错误；
D、根据功能原理可知，系统机械能损失等于物体克服摩擦力做功，故D错误。
6.【答案】
【解析】解：、缓慢移动，拉力是变力，做功不等于，根据动能定理：，代入数据解得水平拉力做的功为：，故A错误；
B、拉力恒为，从到，做功为：，根据功能关系可知，小球机械能的增量为，故B正确；
C、当时，合力与速度垂直，瞬时功率为，而初始时速度为零，瞬时功率也为零，所以从到，合力功率先增大后减小再增大，故C错误；
D、从到，对小球用动能定理得：，代入整理解得：，故D错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】解：、由于人的脚并没有离开地面，故地面的支持力对张山并不做功，故A错误；
B、由动能定理可知，，故自身做功为，故B正确；
C、人的重力势能的增加量等于，故C错误；
D、动能增加量为，故D错误；
故选：。
8.【答案】
【解析】A、由功能关系知，选手在向上举起杠铃的过程中对杠铃做的功，故A错误；
B、选手维持杠铃在最高点的过程中，杠铃静止不动，发生的位移为，此过程选手对杠铃做功为，故B正确；
C、由于题设条件不足，无法得到选手放下杠铃的过程杠铃下落的高度，则无法求出选手放下杠铃的过程中重力对杠铃做功的平均功率，故C错误；
D、整个过程中重力对杠铃做功为，其平均功率为，故D错误。
故选B。
9.【答案】
【解析】对雪橇受力分析，如图：，
A.拉力做功为，故A错误；
B.由于雪橇做匀速运动，根据动能定理可知，合力的功为零，故B正确；
C.支持力做功为：，故C错误；
D.雪橇竖直方向受力平衡，有：
得：
则摩擦力为：
摩擦力做功为：，故D错误。
10.【答案】
【解析】A.小红的速度增大，动能增大，重力势能不变，机械能增大，故A错误
B.力对小红做正功，阻力对小红做负功，可知力所做的功大于动能的增加量，故B错误
这段时间小红的平均速度为，所以力对小红做功的平均功率为，故C错误，D正确。
故选D。
11.【答案】
【解析】A.由公式可知，物体在下滑过程中支持力的冲量不等于，A错误
B.由公式可知，，故支持力做功为，B正确
C.由动能定理得，物体滑到底端的动能等于下滑过程中重力所做的功，C正确
D.，而不同，所以重力的功率不同，D错误。
12.【答案】
【解析】解：内，绳子拉力对轮胎做功为，故A正确；
B.内，由于做匀速运动，据动能定理知所受合力做功为，所以轮胎克服地面摩擦力做功为，故B错误；
C.内，轮胎匀速运动，动能不变，根据动能定理知所受合力做功为，故C正确；
D.末，绳子拉力功率为，故D错误。
13.【答案】
【解析】A、 圆环在下滑的过程中，圆环和弹簧组成的系统机械能守恒，而圆环的机械能并不守恒，故正确；
B、圆环下滑的过程中速度先增大后减小，加速度先减小后增大，到最大距离时，向上的加速度最大，此时圆环所受合力不为零，故错误；
C、由于圆环重力势能、圆环的动能与弹簧的弹性势能之和为定值，因此圆环重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增大，故错误；
D、在下滑到最大距离的过程中，圆环动能的变化量为零，因此圆环减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能，即，故正确。
故选AD。
14.【答案】
【解析】A.铁链的拉力和链球的重力的合力大小不变，指向圆心，故A项错误
B.链球做匀速圆周运动的向心力的大小不变，重力为恒力，则拉力在最高点最小，最低点最大，故B项正确
C.链球上升过程中，克服重力做功的瞬时功率先增大后减小，故C项正确
D.链球下降过程中，铁链拉力一直做负功，链球的机械能不断减小，故D项正确。
15.【答案】
【解析】对人抛石块的过程，由动能定理可得人对石块做的功为，故A错误，D正确；
C.以水平地面处为势能零点，故石块离开手的时刻重力势能为 ，动能为 ，则机械能为，故C正确；
B.根据机械能守恒定律可得石块刚落地的时刻动能为，故B错误。
故选CD。
16.【答案】；
；
；

【解析】根据可知可以被约去，不需要测量质量，故不需要天平，打点计时器可以计时，不需要秒表，需要刻度尺测量纸带上点的间距，不需要螺旋测微器，故选C。
、应先接通电源，再释放纸带，故A错误；
B、不需要测量重物质量，故B错误；
C、电磁打点计时器使用的是交流电源，故C错误；
D、 实验时，因存在阻力，所以重物减少的重力势能总是略大于增加的动能，故D正确。
故选D。
从到的过程中，重物减小的重力势能为。
打点计时器打点时，根据匀变速直线运动中间时刻速度等于平均速度可得重物的瞬时速度为。
17.【答案】【小题】
【小题】
【小题】
【小题】
【小题】
【解析】 、对钩码和滑块含遮光条组成的系统，有，要用天平测量质量和，需要刻度尺测量，故AB正确；
、由光电门计时器，就不需要打点计时器和秒表，故CD错误；
E、不需要弹簧测力计测量力，故E错误。
故选：。
光电门测速原理为物体在极短时间内的平均速度近似等于瞬时速度，故滑块通过光电门时的瞬时速度。
由机械能守恒定律得：，
滑块经过光电门时的速度：，，
验证系统机械能守恒的表达式为。
、气垫导轨未调水平会导致运动过程中滑块的重力势能也会变化，会增大实验误差，故A正确；
B、实验选取滑块与钩码组成的整体分析，对绳子拉力没有要求，不需要，故不会增大实验误差，故B错误；
C、遮光条宽度较小，经光电门的时间变小，经光电门的平均速度接近瞬时速度，有利于减小实验误差，故C错误；
D、两光电门间距过小，在测量两个光电门之间的距离时测量误差会增大，故D正确。
故选AD。
用上述装置做“探究滑块的加速度与力的关系实验”时，需要远小于的条件下，才可以将钩码的重力近似看作对滑块的拉力，若，最不合适的是，故选D。
18.【解析】平行地面
垂直于地面
滑动摩擦力
解得
末的速度
解得
撤去力后
又
解得

19.【解析】两球组成的系统机械能守恒，有
解得落地时的速率
球着地后，球做竖直上抛运动，则由机械能守恒定律
解得
则球上升的最大高度
小球上升过程中，由动能定理得
解得
20.【解析】物体从光滑圆弧上端滑到圆弧底端过程中只有重力做功，根据动能定理得
解得：
在圆弧底端时，设物体受支持力为，由牛顿第二定律得
解得：
根据牛顿第三定律可得物体滑至圆弧底端时对轨道的压力大小为；
物体在水平面上滑动过程中仅有摩擦力做功，设克服摩擦力做功为，根据动能定理得
代入数据解得：。
答：物体物体滑至圆弧底端时的速度大小为；
物体物体滑至圆弧底端时对轨道的压力大小为；
物体沿水平面滑动过程中克服摩擦力做的功为。
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