《学霸笔记 同步精讲》第8章测评 练习（教师版）物理人教版必修二

第八章测评
(时间:60分钟　满分:100分)
一、单项选择题(本题共5小题,每小题5分,共25分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.关于功和功率的计算,下列说法正确的是(　　)
A.用W=Flcos θ可以计算变力做功
B.用W合=Ek2-Ek1可以计算变力做功
C.用W=Pt只能计算恒力做功
D.用P=可以计算瞬时功率
答案:B
解析:功的公式W=Flcos θ只能计算恒力做功,选项A错误。动能定理既可以计算恒力做功,又可以计算变力做功,选项B正确。公式W=Pt适用于功率不变的情况,当物体处于加速阶段且功率不变时,牵引力是变力,仍适用,选项C错误。公式P=只能计算平均功率,选项D错误。
2.质量为m的汽车在平直公路上行驶,阻力Ff保持不变。当汽车的速度为v、加速度为a时,发动机的实际功率为(　　)
A.Ffv
B.mav
C.(ma+Ff)v
D.(ma-Ff)v
答案:C
解析:由题意知,汽车受到的阻力为Ff,当加速度为a时,由牛顿第二定律有F-Ff=ma,得F=Ff+ma;根据P=Fv,知发动机的实际功率为P=(Ff+ma)v,选项C正确。
3.风洞飞行是用风力将人吹起并悬浮于空中的运动,如图所示。若在人处于悬浮状态时增加风力,则体验者在加速上升的过程中(　　)
A.处于失重状态,机械能增加
B.处于失重状态,机械能减少
C.处于超重状态,机械能增加
D.处于超重状态,机械能减少
答案:C
解析:由题意可知,人加速向上运动,故人的加速度向上,处于超重状态;由于风力对人做正功,故人的机械能增加,故C正确,A、B、D错误。
4.从地面竖直向上抛出一物体,物体在运动过程中除受到重力外,还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。距地面高度h在3 m以内时,物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示。重力加速度取10 m/s2。该物体的质量为(　　)
A.2 kg B.1.5 kg
C.1 kg D.0.5 kg
答案:C
解析:物体上升过程中,由动能定理得,-(mg+F)h=ΔEk1,即-(mg+F)×3 m=-36 J;物体下落过程中,由动能定理得,(mg-F)h=ΔEk2,即(mg-F)×3 m=24 J,两式联立解得m=1 kg,故选C项。
5.下图是半径为r的竖直光滑圆形轨道,将一玩具小车放到与轨道圆心O处于同一水平面的A点,并给小车一竖直向下的初速度,使小车沿轨道内侧做圆周运动。要使小车不脱离轨道,则在A处使小车获得竖直向下的最小初速度应为(　　)
A. B.
C. D.
答案:C
解析:小车恰好不脱离轨道的条件是在最高点满足mg=m。小车沿轨道内侧做圆周运动的过程中,只有重力做功,机械能守恒。设小车在A处获得的最小初速度为vA,由机械能守恒定律得=mgr+mv2,解得vA=。故选项C正确。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题5分,共15分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得5分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
6.如图所示,将弹性绳上端固定,拉长后下端固定在运动员身上,并通过外力作用使运动员停留在地面上,当撤去外力后,运动员被“发射”出去冲向高空(不会高于弹性绳上端固定点)。运动员始终沿竖直方向运动并可视为质点,忽略弹性绳质量与空气阻力。对于运动员的上升过程,下列说法正确的是(　　)
A.运动员的动能先增加后保持不变
B.运动员的重力势能和弹性绳的弹性势能之和在运动员所受合力为0时最小
C.弹性绳的弹性势能一直减少
D.运动员的机械能先增加后不变
答案:BD
解析:运动员在合力为0时动能最大,其动能先增加后减少,由于运动员和弹性绳组成的系统机械能守恒,所以运动员的重力势能和弹性绳的弹性势能之和在合力为0时最小,选项A错误,B正确。弹性绳先逐渐恢复原状,后处于松弛状态,则弹性势能先减少后不变,选项C错误。由于系统的机械能守恒,所以运动员的机械能先增加后保持不变,选项D正确。
7.如图所示,斜面体置于光滑水平地面上,其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑,在物体下滑过程中,下列说法正确的是(　　)
A.物体的重力势能减少,动能增加
B.斜面体的机械能不变
C.斜面体对物体的弹力垂直于接触面,不对物体做功
D.物体和斜面体组成的系统机械能守恒
答案:AD
解析:物体下滑过程中重力势能减少,动能增加,A正确。地面光滑,斜面体会向右运动,动能增加,机械能增加,B错误。斜面体对物体的弹力垂直于接触面,与物体的位移并不垂直,弹力对物体做负功,C错误。物体与斜面体组成的系统,只有重力做功,系统的机械能守恒,D正确。
8.如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连,弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止开始下滑,经过B处的速度最大,到达C处的速度为零,lAC=h。圆环在C处获得一竖直向上的速度v,恰好能回到A。弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g。则圆环(　　)
A.下滑过程中,加速度一直减小
B.下滑过程中,克服摩擦力做的功为mv2
C.在C处,弹簧的弹性势能为mv2-mgh
D.上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度
答案:BD
解析:圆环下落时,先加速,在B位置时速度最大,加速度减小至0。从B到C圆环减速,加速度增大,方向向上,选项A错误。圆环下滑时,设克服摩擦力做功为Wf,弹簧的最大弹性势能为ΔEp,由A到C的过程中,根据能量关系有mgh=ΔEp+Wf。由C到A的过程中,有mv2+ΔEp=Wf+mgh。联立解得Wf=mv2,ΔEp=mgh-mv2,选项B正确,选项C错误。设圆环在B位置时,弹簧的弹性势能为ΔEp',根据能量守恒,A到B的过程有+ΔEp'+Wf'=mgh',B到A的过程有mvB'2+ΔEp'=mgh'+Wf',比较两式得vB'>vB,选项D正确。
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
9.(9分)下图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题:
(1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有　　　。(填入正确选项前的字母)
A.刻度尺
B.停表
C.低压直流电源
D.低压交流电源
(2)实验中误差产生的原因有 　(写出两个原因)。
答案:(1)AD　(2)见解析
解析:(1)需要刻度尺来测量纸带上两点之间的距离,电磁打点计时器需用低压交流电源,故A、D正确。
(2)①纸带与电磁打点计时器之间存在摩擦力;②测量两点之间距离时的读数有误差;③计算势能变化时,选取的两点距离过近;④交流电源频率不稳定。(选取两个原因即可)
10.(9分)用图甲所示的实验装置验证物体A、B组成的系统机械能守恒,图中定滑轮可视为理想定滑轮。B从高处由静止开始下落,A上拖着的纸带通过打点计时器,打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。图乙是实验中获取的一条纸带;0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离已标注,打点计时器所接电源频率为50 Hz。已知物体A的质量m1=50 g、物体B的质量m2=150 g,滑轮质量可忽略,计算结果均保留两位有效数字。
甲
乙
(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5=　　　 m/s。
(2)在打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能的增量ΔEk=　　　　 J,系统势能的减少量ΔEp=　　　　 J。(当地的重力加速度g取10 m/s2。)
(3)若某同学作出v2-h图像如图丙所示,则当地的重力加速度g=　　　　 m/s2。
丙
答案:(1)2.4　(2)0.58　0.60　(3)9.7
解析:(1)在纸带上打下计数点5时的速度
v5= m/s=2.4 m/s。
(2)在打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能的增量ΔEk=(m1+m2)×0.2×2.42 J=0.58 J,系统势能的减少量ΔEp=(m2-m1)gh5=0.1×10×(38.40+21.60)×10-2 J=0.60 J。
(3)由能量关系可知(m1+m2)v2=(m2-m1)gh,
即v2=h,由题图丙可知,
解得g=9.7 m/s2。
11.(13分)半径R=1 m的圆弧轨道下端与一水平轨道连接,水平轨道离地面高度h=1 m,如图所示,有一质量m=1.0 kg的小滑块自圆弧轨道最高点A由静止开始滑下,经过水平轨道末端B时速度为4 m/s,滑块最终落在地面上,g取10 m/s2。
(1)不计空气阻力,求滑块落在地面上时速度大小;
(2)求滑块在轨道上滑行时克服摩擦力做的功。
答案:(1)6 m/s　(2)2 J
解析:(1)从B点到地面这一过程,只有重力做功,根据动能定理有
mgh=mv2-,
代入数据解得v=6 m/s。
(2)设滑块在轨道上滑行时克服摩擦力做的功为Wf,对A到B这一过程运用动能定理有
mgR-Wf=-0,
解得Wf=2 J。
12.(14分)下图是公路上的“避险车道”,车道表面是粗糙的碎石,其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险。质量m=2.0×103 kg的汽车沿下坡行驶,当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力,此时速度表示数v1=36 km/h,汽车继续沿下坡匀加速直行l=350 m、下降高度h=50 m时到达“避险车道”,此时速度表示数v2=72 km/h。g取10 m/s2,sin 17°≈0.3。
(1)求从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量;
(2)求汽车在下坡过程中所受的阻力;
(3)若“避险车道”与水平面间的夹角为17°,汽车在“避险车道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍,求汽车在“避险车道”上运动的最大位移的大小。
答案:(1)3.0×105 J　(2)2×103 N　(3)33.3 m
解析:(1)由ΔEk=
得ΔEk=3.0×105 J。
(2)由动能定理mgh-Ffl=
得Ff==2×103 N。
(3)设向上运动的最大位移是l',由动能定理
-(mgsin 17°+3Ff)l'=0-
得l'==33.3 m。
13.(15分)如图甲所示,质量m=1 kg的物体静止在光滑的水平面上,t=0时刻,物体受到一个变力F作用,t=1 s时,撤去力F,某时刻物体滑上倾角为37°的粗糙斜面;已知物体从开始运动到到达斜面最高点的v-t图像如图乙所示,不计其他阻力,求:
(1)变力F做的功;
(2)物体从斜面底端滑到最高点过程中克服摩擦力做功的平均功率;(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(3)物体回到出发点的速度。
答案:(1)50 J　(2)20 W　(3)2 m/s
解析:(1)物体1 s末的速度v1=10 m/s,
根据动能定理得WF==50 J。
(2)物体在斜面上升的最大距离
x=×1×10 m=5 m
物体到达斜面时的速度v2=10 m/s,到达斜面最高点的速度为零,根据动能定理
-mgxsin 37°-Wf=0-
解得Wf=20 J
=20 W。
(3)设物体重新到达斜面底端时的速度为v3,则根据动能定理
-2Wf=
解得v3=2 m/s
此后物体做匀速直线运动,到达原出发点的速度为2 m/s。
5