第四章测评--2025粤教版高中物理必修第二册同步练习题

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2025粤教版高中物理必修第二册
第四章测评
(满分:100分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分.每小题只有一个选项符合题目要求)
1.(2024广东河源期末)超市的自动扶梯主要有楼梯式和斜坡式两种,如图为某女士在超市乘坐斜坡式自动扶梯匀速上楼,下列各力中做正功的是(　　)
A.重力 B.摩擦力
C.支持力 D.合力
2.在体能测试跳绳时,质量为50 kg的某同学一分钟跳了150次,若他每次跳起时,重心上升的高度约为5 cm,则他一分钟内克服重力做功的大小约为(　　)
A.2 500 J B.3 675 J C.7 500 J D.375 000 J
3.在下列实例中,不计空气阻力,机械能一定不守恒的是(　　)
A.做自由落体运动的物体 B.起重机将重物匀速吊起
C.沿光滑曲面自由下滑的物体 D.出手后空中飞行的篮球
4.篮球场上,某同学在练习投篮,篮球在空中划过一条漂亮的弧线落入篮筐,篮球的运动轨迹如图中虚线所示.不计空气阻力,从篮球离开手到落入篮筐的过程中,下列说法正确的是(　　)
A.篮球先处于超重状态后处于失重状态
B.篮球的机械能先减小后增大
C.篮球重力的功率不断增大
D.篮球的动能先减小后增大
5.动车是指轨道交通系统中装有动力装置的车辆.而动车组就是由几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(拖车)组成的,如图所示.假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比,每节动车与拖车的质量都相等,每节动车的额定功率都相等.若1节动车加3节拖车组成的动车组的最大速度为120 km/h;则6节动车加3节拖车组成的动车组的最大速度为(　　)
A.120 km/h B.240 km/h C.320 km/h D.480 km/h
6.(2024江苏扬州检测)如图所示,质量为m的物体从弹簧原长处由静止释放,当物体运动到最低点时,弹簧压缩量为h,重力加速度为g,则物体从释放到最低点的过程中,下列说法正确的是 (　　)
A.物体重力势能减少,物体的动能和弹簧弹性势能都增加
B.合力对物体做的功是mgh
C.物体的重力势能增加了mgh
D.弹簧弹性势能增加了mgh
7.(2024辽宁鞍山期中)如图所示,质量为3 kg的木块在倾角为θ=37°的斜面顶端由静止开始在外力作用下加速下滑,已知加速度a=1 m/s2,假设斜面足够长,且以斜面顶端O点所在平面为参考平面,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则木块由静止开始沿斜面加速下滑的过程中,下列说法正确的是(　　)
A.前2 s内木块的重力做功为W=60 J
B.前2 s内木块重力的平均功率=18 W
C.2 s末木块重力的瞬时功率P=60 W
D.2 s末木块的重力势能Ep=36 J
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.每小题有多个选项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8.(2024广东湛江检测)在儿童乐园的蹦床项目中,小孩在两根弹性绳和弹性网绳的协助下实现上下弹跳.如图所示,某次蹦床活动中,小孩静止时处于O点,当其弹跳到最高点A后下落,可将弹性网绳压到最低点B,小孩可看成质点,不计弹性绳的重力、弹性网绳的重力和空气阻力.则从最高点A到最低点B的过程中,小孩的(　　)
A.重力的功率先增大后减小
B.机械能一直减小
C.重力势能的减少量大于弹性网绳弹性势能的增加量
D.机械能的减少量等于弹性网绳弹性势能的增加量
9.从地面竖直向上抛出一物体,其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和,取地面为参考平面,该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示.重力加速度取10 m/s2.由图中数据得出如下结论,其中正确的是(　　)
A.物体的质量为2.5 kg
B.h=0时,物体的速率为10 m/s
C.h=2 m时,物体的动能Ek=50 J
D.从地面至h=4 m,物体的动能减少20 J
10.(2024吉林长春阶段练习)如图所示,A、B为弹性竖直挡板,相距L=4 m,A、B板之间为水平导轨.质量为1 kg的一小球(可视为质点)自A板处开始,以v0=4 m/s的速度沿动摩擦因数相同的水平导轨向B板运动,它与A、B板碰撞后瞬间均以碰前瞬间的速率反弹回来,为使小球恰好停在两挡板的中间,则摩擦力的大小可能为(　　)
A.1 N B.0.8 N
C. N D. N
三、非选择题(本题共5小题,共54分)
11.(6分)用如图所示实验装置验证机械能守恒定律.通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落,下落过程中经过光电门B时,毫秒计时器(图中未画出)记录下挡光时间t,测出AB之间的距离为h,且远大于小球直径,实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束.(已知当地重力加速度g取9.8 m/s2)
(1)为了验证机械能守恒定律,还需要测量的物理量是　　　　.
A.A点与地面间的距离H
B.小铁球的质量m
C.小铁球从A到B的下落时间tAB
D.小铁球的直径d
(2)小铁球通过光电门时的瞬时速度v=　　　　,若下落过程中机械能守恒,则与h的关系式为=　　　　.
12.(8分)某实验小组利用如图所示的装置来验证机械能守恒定律.主要实验步骤如下:
①测量遮光条的宽度d=5.7 mm;
②测出静止时遮光条中心到光电门中心的距离L;
③接通气泵,将滑块由静止释放;
④记录遮光条经过光电门的时间t;
⑤用天平测出滑块和遮光条的总质量m1,再测出砂桶的总质量m2;
⑥改变滑块的位置重复实验.
(1)实验前　　　(选填“需要”或“不需要”)调节气垫导轨水平.
(2)某次实验中测得t=1.6×10-3 s,则遮光条通过光电门时的速度大小为　　　　 m/s(保留3位有效数字).
(3)当地的重力加速度为g,滑块通过光电门时,系统(砂桶、滑块、遮光条)的动能增加量Ek=　　　　　;系统的重力势能减少量Ep=　　　　　,若所测数据在误差允许范围内满足Ek=Ep,即可验证机械能守恒定律.(均用题中所给物理量的字母表示)
13.(10分)(2024福建漳州检测)跳绳是一种健身运动.右图是某同学在原地跳绳离开地面后竖直方向上的v-t图像.已知该同学的质量m=45 kg,1分钟内完成跳绳200次,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力,求:
(1)该同学重心上升的最大高度h;
(2)每次跳绳该同学克服重力做功W;
(3)每次跳绳该同学克服重力做功的平均功率P.
14.(14分)(2024浙江金华期末)极限运动深受大家喜爱,但是过于危险,为了模拟极限运动的情况,物理小组进行了如图所示的实验,竖直平面内的圆弧形光滑轨道半径为R=2 m,A端与圆心O等高,AD为与水平方向成45°角的斜面,B端在O的正上方,一个质量m=1 kg的小球在A点正上方3 m处由静止开始释放,自由下落至A点后进入圆形轨道并恰好能沿圆形轨道到达B点,最后落到斜面上C点,忽略空气阻力,重力加速度g取10 m/s2.求:
(1)小球进入圆轨道A点的瞬间,对轨道的压力大小;
(2)小球从B点运动到C点所用的时间t;
(3)小球平抛过程中距离BC边最远的距离.
15.(16分)泥石流是在雨季由于暴雨、洪水将含有沙石且松软的土质山体经饱和稀释后形成的洪流.泥石流流动的全过程虽然只有很短时间,但由于其高速前进,具有强大的能量,因而破坏性极大.某课题小组对泥石流的威力进行了模拟研究,他们设计了如图甲所示的模型:在水平地面上放置一个质量为m=4 kg的物体,让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动,推力F随位移s变化如图乙所示,已知物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.5,g取10 m/s2.则:
(1)物体在运动过程中的最大加速度为多少
(2)物体在水平面上运动的最大位移是多少
(3)距出发点多远处,物体的速度达到最大 最大速度是多少
第四章测评
1.B　解析 根据人在扶梯上的受力可知,人受自身的重力、扶梯对人的支持力和沿扶梯向上的静摩擦力,故在匀速上升的过程中人所受的重力做负功、支持力不做功、静摩擦力做正功,合力不做功.
2.B　解析 因为该同学每次起跳时,重心上升5 cm,则每一次克服重力做功为W=mgh=50×9.8×0.05 J=24.5 J,则一分钟内克服重力做功为W'=150W=3 675 J,故选B.
3.B　解析 做自由落体运动的物体只受重力作用,机械能守恒,故A不符合题意;起重机将重物匀速吊起,拉力对重物做正功,重物机械能增大,故B符合题意;沿光滑曲面自由下滑的物体,曲面的支持力与物体速度方向始终垂直,所以不做功,则只有重力做功,机械能守恒,故C不符合题意;出手后空中飞行的篮球只受重力作用,机械能守恒,故D不符合题意.
4.D　解析 从篮球出手到落入篮筐的过程中,篮球只受重力的作用,加速度方向竖直向下,一直处于失重状态,且机械能守恒,故A、B错误;篮球上升过程中竖直分速度减小,在最高点竖直分速度为零,下降过程竖直分速度增大,根据PG=mgvy,可知篮球重力的功率先减小后增大,故C错误;篮球先上升后下降,篮球在上升的过程中重力势能增大,下降过程中重力势能减小,由于篮球的机械能守恒,因此篮球的动能先减小后增大,故D正确.
5.C　解析 设每节车厢所受的阻力为f,若1节动车加3节拖车组成的动车组的最大速度为120 km/h,则P=Fvm=4fvm,设6节动车加3节拖车组成的动车组的最大速度为vm',牵引力等于阻力时速度最大,则有6P=9fvm',联立两式解得vm'=320 km/h,C正确,A、B、D错误.
6.D　解析 依题意,物体从释放到最低点的过程中,重力做正功,有WG=mgh,可知其重力势能减少mgh,故C错误;由动能定理,可得W合=WG+W弹=ΔEk=0,解得W弹=-mgh,即弹簧弹性势能增加了mgh,故B错误,D正确;对物体受力分析可知,所受弹簧弹力随下落高度增加而增大,当mg=F弹时,物体速度最大,动能最大,所以物体下落过程动能先增大后减小,故A错误.
7.B　解析 2 s末木块下滑的位移为x=at2=2 m,以斜面顶端O点所在平面为参考平面,木块的重力势能Ep=-mgxsin 37°=-36 J,D错误;前2 s内木块的重力做功为W=mgxsin 37°=36 J,A错误;前2 s内木块重力的平均功率=18 W,B正确;2 s末木块重力的瞬时功率P=mgvsin 37°=mgatsin 37°=36 W,C错误.
8.AC　解析 当小孩弹跳到最高点A后下落,将弹性网绳压到最低点B的过程中,速度v先增大后减小,根据P=mgv,可知重力的功率先增大后减小,故A正确;当小孩弹跳到最高点A后下落,将弹性网绳压到最低点B的过程中,小孩的机械能先不变后减小,故B错误;当小孩弹跳到最高点A后下落,将弹性网绳压到最低点B的过程中,重力势能的减少量等于弹性绳和弹性网绳的弹性势能的增加量,则重力势能的减少量大于弹性网绳弹性势能的增加量,故C正确;当小孩弹跳到最高点A后下落,将弹性网绳压到最低点B的过程中,机械能的减少量等于弹性绳和弹性网绳的弹性势能的增加量,故D错误.
9.BC　解析 由图可知,h=4 m时,Ep=E总=mgh=80 J,代入数据解得m=2 kg,A错误;h=0时Ek=E总=mv2,解得v=10 m/s,B正确;由图可知,h=2 m时,物体的机械能E总=90 J,物体的势能Ep=40 J,则物体的动能Ek=E总-Ep=90 J-40 J=50 J,C正确;物体在地面时初动能为100 J,物体竖直向上抛出h=4 m时动能为0,所以从地面至h=4 m,物体的动能减少100 J,D错误.
10.BCD　解析 为使小球恰好停在两挡板的中间,则小球经过的路程为x=nL+L(n=0,1,2,3…),小球从开始到停止运动的过程有-fx=0-,解得f=(n=0,1,2,3…),若摩擦力为1 N,解得n=1.5,不符合要求,故A错误;根据上述,若摩擦力为0.8 N,解得n=2,符合要求,故B正确;若摩擦力为 N,解得n=3,符合要求,故C正确;若摩擦力为 N,解得n=5,符合要求,故D正确.
11.解析 (1)为了验证机械能守恒定律,只需验证从A下落到B的过程中,重力势能减少量是否等于动能增加量即可,测量出小铁球的直径d,小铁球通过光电门时的瞬时速度为v=,则验证等式mgh=是否成立就可以验证机械能守恒定律,化简后得gh=,A、B、C错误,D正确.
(2)小铁球通过光电门时的瞬时速度为v=,若下落过程中机械能守恒,有gh=,则与h的关系式为.
答案 (1)D　(2)
12.解析 (1)实验前需要调节气垫导轨水平.
(2)遮光条通过光电门时的速度大小为v= m/s=3.56 m/s.
(3)当地的重力加速度为g,滑块通过光电门时,系统(砂桶、滑块、遮光条)的动能增加量Ek=(m1+m2)v2=,系统的重力势能减少量Ep=m2gL,若所测数据在误差允许范围内满足Ek=Ep,即可验证机械能守恒定律.
答案 (1)需要　(2)3.56　(3)　m2gL
13.解析 (1)由图可知,该同学每次离地上升时间t1=0.1 s,则有h=
解得h=0.05 m.
(2)每次跳绳上升过程克服重力做功W=mgh=22.5 J.
(3)由图可知每次跳绳用时t2=0.3 s,则有P==75 W.
答案 (1)0.05 m　(2)22.5 J　(3)75 W
14.解析 (1)根据题意,小球从静止自由下落到A点,由机械能守恒定律有mgh=
设小球进入圆轨道A点的瞬间,轨道对小球的支持力为FN,则有FN=m
联立解得FN=3mg=30 N
由牛顿第三定律可得,小球进入圆轨道A点的瞬间,对轨道的压力为FN'=FN=30 N.
(2)根据题意可知,小球恰好能沿圆形轨道到达B点,在B点有mg=m
解得vB=2 m/s
小球从B点运动到C点做平抛运动,则有x=vBt,y=gt2,tan 45°=
解得t= s.
(3)小球离开B后,当垂直于斜面方向的速度为零时离斜面最远,分解vB,如图所示
则有v=vBcos 45°= m/s
又有g'=gcos 45°=g
小球平抛过程中距离BC边最远的距离d= m.
答案 (1)30 N　(2) s　(3) m
15.解析 (1)当推力F最大时,物体的加速度最大,由牛顿第二定律可得Fm-μmg=mam
由图乙可知Fm=80 N,可解得am=15 m/s2.
(2)物体位移最大时,速度一定为0,对全过程由动能定理可得WF-μmgsm=0-0
由图像可知,位移为s1=4 m时,力F做的功为WF=Fms1=×80×4 J=160 J
联立解得sm=8 m.
(3)由图像可知,当F、s的单位分别是N、m时,F随s变化的数值关系为F=80-20s
物体速度最大时,所受合力为0,则有F=μmg
联立解得s=3 m,F=20 N
对此过程由动能定理可得WF'-μmgx=-0
又WF'=×3 J=150 J
联立解得vm=3 m/s.
答案 (1)am=15 m/s2
(2)sm=8 m
(3)3 m　3 m/s
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