人教版高中物理必修二第七章 《机械能守恒定律》单元测试题（解析版）

第七章 《机械能守恒定律》单元测试题
一、单选题(每小题只有一个正确答案)
1.卫星发射上升过程中，其重力做功和重力势能变化的情况为(　　)
A． 重力做正功，重力势能减小
B． 重力做正功，重力势能增加
C． 重力做负功，重力势能减小
D． 重力做负功，重力势能增加
2.从空中某点以速度v0水平抛出一个质量为m的石块，不计空气阻力，当其竖直分位移与水平分位移大小相等时，石块所受重力的瞬时功率为(　　)
A．mgv0 B． 2mgv0 C．mgv0 D． 0
3.如图所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，则( 　)

A． 沿轨道1滑下重力做的功多
B． 沿轨道2滑下重力做的功多
C． 沿轨道3滑下重力做的功多
D． 沿三条轨道滑下重力做的功一样多
4.刹车距离是衡量汽车安全性能的重要参数之一．如图所示的图线1、2分别为甲、乙两辆汽车在紧急刹车过程中的刹车距离x与刹车前的车速v的关系曲线，已知紧急刹车过程中车与地面间是滑动摩擦．据此可知，下列说法中正确的是(　 　)

A． 甲车的刹车距离随刹车前的车速v变化快，甲车的刹车性能好
B． 乙车与地面间的动摩擦因数较大，乙车的刹车性能好
C． 以相同的车速开始刹车，甲车先停下来，甲车的刹车性能好
D． 甲车的刹车距离随刹车前的车速v变化快，甲车与地面间的动摩擦因数较大
5.在距地面h高处，分别以速度v1和v2(v1A．PA>PB B．PA＝PB C．PA6.质量为m的小球被系在轻绳的一端，在竖直平面内做半径为R的圆周运动，如图所示，运动过程中小球受到空气阻力的作用．设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子所受拉力为7mg，此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为(　　)


A． B． C． D．mgR
7.如图所示，一个物体放在水平面上，在跟竖直方向成θ角的斜向上的拉力F的作用下沿水平面移动了距离s，若物体的质量为m，物体与水平面之间的摩擦力大小为f，则在此过程中(　　)

A． 摩擦力做的功为fs
B． 力F做的功为Fscosθ
C． 力F做的功为Fssinθ
D． 重力做的功为mgs
8.以水平速度v飞行的子弹依次穿过两块竖直放置的由同种材料制成的钢板，若子弹穿透两块钢板后速度分别为0.8v和0.6v，则两块钢板的厚度之比为（　　）
A． 1：1 B． 9：7 C． 8：6 D． 16：9
9.一实心铁球与一实心木球质量相等，将它们放在同一水平地面上，下列说法正确的是(　　)
A． 铁球的重力势能大于木球的重力势能
B． 铁球的重力势能等于木球的重力势能
C． 铁球的重力势能小于木球的重力势能
D． 上述三种情况都有可能
10.一物块沿倾角为θ的斜坡向上滑动．当物块的初速度为v时，上升的最大高度为H，如图所示；当物块的初速度为时，上升的最大高度记为h．重力加速度大小为g．物块与斜坡间的动摩擦因数和h分别为（　　）

A． tanθ和 B． （﹣1）tanθ和
C． tanθ和 D． （﹣1）tanθ和
11.一台电动机工作时的功率是10 kW，要用它匀速提升27 000 kg的货物，提升的速度为(　　)
A． 0.37 m/s B． 0.037 m/s C． 3.7 m/s D． 以上都不对
12.汽车在减速上坡过程中(　　)
A． 重力做正功，重力势能增大
B． 重力做负功，重力势能减小
C． 合力做正功，动能增大
D． 合力做负功，动能减小
13.如图所示，质量为M、倾角为θ的斜面体A放于水平地面上，把质量为m的小滑块B放在斜面体A的顶端，顶端的高度为h.开始时两者均静止，然后放手，B由A的顶端沿着斜面滑至地面．若以地面为参考系，且忽略一切摩擦力，在此过程中，斜面的支持力对B所做的功为W.下面给出的W的四个表达式中，只有一个是合理的，你可能不会求解，但是你可以通过分析，对下列表达式做出合理的判断．根据你的判断，W的合理表达式应为(　　)

A．W＝0 B．W＝－g
C．W＝g D．W＝－g
14.质量为m的跳高运动员，先后用跨越式和背越式两种跳高方式跳过某一高度，如图所示．设横杆的高度比他起跳时的重心高出h，则他在起跳后上升过程中克服重力做的功 (　　)

A． 都一定大于mgh
B． 都不一定大于mgh
C． 用背越式不一定大于mgh，用跨越式一定大于mgh
D． 用背越式一定大于mgh，用跨越式不一定大于mgh
15.一个100 g的球从1.8 m的高处落到一个水平板上又弹回到1.25 m的高度，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(g＝10 m/s2)(　　)
A． 重力做功为1.8 J
B． 重力做了0.55 J的负功
C． 物体的重力势能一定减少0.55 J
D． 物体的重力势能一定增加1.25 J

二、多选题 （每小题至少有两个正确答案）
16.(多选)甲、乙两个质量相同的物体，用大小相等的力F分别拉它们在水平面上从静止开始运动相同的距离s.如图所示，甲在光滑面上、乙在粗糙面上，则下列关于力F对甲、乙两物体做的功和甲、乙两物体获得的动能的说法中正确的是(　　)

A． 力F对甲物体做功多
B． 力F对甲、乙两个物体做的功一样多
C． 甲物体获得的动能比乙大
D． 甲、乙两个物体获得的动能相同
17.(多选)我国自行研制的新一代ZBL－09 8×8轮式步兵装甲车已达到国际领先水平，已成为中国军方快速部署型轻装甲部队的主力装备．该装甲车在平直的公路上从静止开始加速，经过较短的时间t和距离s速度便可达到最大值vm.设在加速过程中发动机的功率恒为P，装甲车所受阻力恒为Ff，以下说法正确的是(　　)

A． 装甲车加速过程中，牵引力对它做功为Pt
B． 装甲车的最大速度vm＝
C． 装甲车加速过程中，装甲车做加速度变小的加速直线运动
D． 装甲车的质量m＝
18.(多选)物体m在水平推力F的作用下水平向右匀速运动，对各个力做功情况描述正确地是(　　)

A． 重力做正功
B． 摩擦力做负功
C． 合力做正功
D． 推力F做正功
19.(多选)质量为m的物体置于倾角为α的斜面上，物体和斜面间的动摩擦因数为μ，在外力作用下斜面以加速度a向左做匀加速直线运动，如图所示，运动过程中物体与斜面之间保持相对静止，则下列说法正确的是(　　)

A． 斜面对物体m的支持力一定做正功
B． 斜面对物体m的摩擦力一定做正功
C． 斜面对物体m的摩擦力可能不做功
D． 斜面对物体m的摩擦力可能做负功
20.(多选)质量一定的物体(　　)
A． 速度发生变化时其动能一定变化
B． 速度发生变化时其动能不一定变化
C． 速度不变时其动能一定不变
D． 动能不变时其速度一定不变

三、实验题
21.某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验如图所示，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出的，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时(每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致)，每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打在纸带上的点进行计算．

(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________(选填“交流”或“直流”)电源．
(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是(　　)
A．放开小车，能够自由下滑即可
B．放开小车，能够匀速下滑即可
C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可
D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可
(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是(　　)
A．橡皮筋处于原长状态
B．橡皮筋仍处于伸长状态
C．小车在两个铁钉的连线处
D．小车已过两个铁钉的连线
(4)在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________部分进行测量(根据如图所示的纸带回答)．

22.图中甲、乙两图都是利用“验证机械能守恒定律”的实验来测量当地的重力加速度g值的装置示意图．已知打点计时器的打点频率为50 Hz.

这两图相比较，用哪个图所示的装置实验较好？简单说明理由．
23.如图甲所示，用包有白纸的质量为1.00 kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动，使之替代打点计时器．当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒表面的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动．测得记号之间的距离依次为26.0 mm、42.0 mm、58.0 mm、74.0 mm、90.0 mm、106.0 mm，已知电动机铭牌上标有“1 440 r/min”的字样，由此验证机械能守恒．根据以上内容，回答下列问题：


(1)毛笔画相邻两条线的时间间隔T＝________ s，图乙中的圆柱棒的________端是悬挂端(填“左”或“右”)．
(2)根据乙所给的数据，可知毛笔画下记号C时，圆柱棒下落的速度vC＝________ m/s；画下记号D时，圆柱棒下落的速度vD＝________ m/s；记号C，D之间圆柱棒的动能的变化量为________ J，重力势能的变化量为________ J(g＝9.8 m/s2)．由此可得出的结论是______．(结果保留两位有效数字)

四、计算题
24.人的体温是由下丘脑中特殊神经细胞监察和控制的，当下丘脑温度高于37 ℃时，人体散热机制(如血管舒张、出汗等)就活跃起来，已知人体温度在37 ℃时蒸发18 g汗水所需要能量E＝4.3×103J．现有一中年人慢步行走时新陈代谢功率为35 W，此人慢步行走时体温保持在37 ℃，行走用时1小时出汗约30.2 g，试求此人通过传导辐射等方式(不包括出汗)产生的散热功率．
25.滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来．如图是滑板运动的轨道，BC和DE是两段光滑圆弧形轨道，BC段的圆心为O点，圆心角为60°，半径OC与水平轨道CD垂直，水平轨道CD段粗糙且长8 m．某运动员从轨道上的A点以3 m/s的速度水平滑出，在B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC，经CD轨道后冲上DE轨道，到达E点时速度减为零，然后返回．已知运动员和滑板的总质量为60 kg，B、E两点与水平面CD的竖直高度为h和H，且h＝2 m，H＝2.8 m，g取10 m/s2.求：

(1)运动员从A运动到达B点时的速度大小vB；
(2)轨道CD段的动摩擦因数μ；
(3)通过计算说明，第一次返回时，运动员能否回到B点？如能，请求出回到B点时速度的大小；如不能，则最后停在何处？































答案解析
1.【答案】D
【解析】卫星发射时高度逐渐上升，卫星的重力做负功，重力势能越来越大．
2.【答案】B
【解析】水平方向匀速运动，水平分位移x＝v0t；石块竖直方向受重力做自由落体，所以竖直方向上位移y＝gt2，因x＝y，解得t＝，此时石块的竖直分速度为：vy＝gt＝2v0；此时重力的瞬时功率为：P＝Gvy＝2mgv0，故选B.
3.【答案】D
【解析】重力做功只与初末位置的高度差有关，与路径无关，D选项正确．
4.【答案】B
【解析】在刹车过程中，由动能定理可知：－μmgx＝0－mv2，得x＝＝，可知甲车与地面间动摩擦因数小(题图线1)，乙车与地面间动摩擦因数大(题图线2)，刹车时的加速度a＝μg，乙车刹车性能好，以相同的车速开始刹车，乙车先停下来，B正确．
5.【答案】B
【解析】两球质量相同，故抛出后两球的受力均为F＝mg，落地时重力的瞬时功率P＝mgvcosα，vcosα为球落地时速度沿竖直方向的分量vy.因两球是在同一高处被水平抛出，所以落地时竖直方向的末速度vy相同，且vy＝.
6.【答案】C
【解析】小球在最低点有7mg－mg＝，在最高点有mg＝，由最低点到最高点的过程，根据动能定理得－2mgR－Wf＝mv－mv
联立解得Wf＝mgR，故C正确．
7.【答案】C
【解析】摩擦力方向水平向左，位移水平向右，故Wf＝－fs，A错误；力F所做的功为WF＝Fsinθ·s＝Fssinθ，B错误，C正确；因为在竖直方向上没有发生位移，所以重力做功为零，D错误．
8.【答案】B
【解析】设子弹所受的阻力大小为f，根据动能定理得：
﹣fd1=m（0.8v）2﹣mv2…①
﹣fd2=m（0.6v）2﹣m（0.8v）2…②
由①②解得：两块钢板的厚度之比为：d1：d2=9：7
9.【答案】C
【解析】由于铁球和木球的密度不同，所以质量相等的铁球和木球相比较，木球的体积较大，放在同一水平地面上时，木球的重心高，因此木球的重力势能大于铁球的重力势能，选项C正确．
10.【答案】D
【解析】以速度v上升的过程中，由动能定理可得：
﹣mgH﹣μmgcosθ?=0﹣mv2；
以初速度上升的过程中，由动能定理可得：
﹣mgh﹣μmgcosθ?=0﹣m（）2
联立解得μ=（﹣1）tanθ，h=．
11.【答案】B
【解析】因为货物匀速上升，故绳子的拉力等于货物的重力，根据功率的公式P＝Fv＝mgv解得v＝＝m/s≈0.037 m/s，选项B正确．
12.【答案】D
【解析】汽车向上运动的过程中重力做负功，所以重力势能增大，故A、B错误；车的速度减小，则动能减小，根据动能定理可知，合力一定对汽车做负功，故C错误，D正确．
13.【答案】D
【解析】忽略一切摩擦力，斜面放在光滑的水平面上，物体对斜面有压力，所以在物体下滑有过程中斜面将后退，由于斜面后退，物体沿着斜面下滑路线与地面夹角大于θ，此时斜面对物体的支持力与B相对于地的位移方向成钝角，所以斜面的支持力对B做负功．故A，C错误．功的单位为1 J＝1 N·m，按照单位制，可得g的单位是N·m，而的单位是m，故D正确，B错误．
14.【答案】C
【解析】题图表明起跳过程中跨越式跳高比背越式跳高人的重心升得更高，如果运动员的技术比较高超，背越式跳高重心升高的高度可以略低于杆的高度，故C项正确．
15.【答案】C
【解析】整个过程中重力做功WG＝mgΔh＝0.1×10×0.55 J＝0.55 J，故重力势能减少0.55 J，所以选项C正确．
16.【答案】BC
【解析】由功的公式W＝Flcosα＝F·s可知，两种情况下力F对甲、乙两个物体做的功一样多，A错误，B正确；根据动能定理，对甲有Fs＝Ek1，对乙有Fs－Ffs＝Ek2，可知Ek1＞Ek2，即甲物体获得的动能比乙大，C正确，D错误．
17.【答案】ABC
【解析】因为在运动的过程中，功率不变，知牵引力做功W＝Pt，故A正确；当牵引力与阻力相等时，速度最大，根据P＝Ffvm知，最大速度vm＝，故B正确；当装甲车的速度为v时，牵引力：F＝，随速度的增大而减小；根据牛顿第二定律得，a＝，随牵引力的减小而减小，所以当装甲车的速度增大时，加速度减小，装甲车加速过程中，装甲车做加速度变小的加速直线运动，故C正确；根据动能定理得，Pt－Ffs＝mv2，则装甲车的质量m＝，故D不正确．
18.【答案】BD
【解析】由题意可知，对正在向右匀速运动的物体受力分析，则有：重力、支持力、推力与滑动摩擦力．由于重力与支持力与速度的夹角θ＝90°，所以它们不做功．推力与速度的夹角θ＝0°，所以做正功；而摩擦力与速度的夹角θ＝180°，所以做负功，故B、D正确，A、C错误．
19.【答案】ACD
【解析】物体所受的支持力始终垂直斜面向上，由于位移方向水平向左，因此支持力一定做正功；摩擦力做的功有三种可能性：当加速度a＝gtanα时，物体所受的摩擦力为零，摩擦力不做功；当加速度a＞gtanα时，物体所受的摩擦力沿斜面向下，摩擦力做正功；当加速度a＜gtanα时，物体所受的摩擦力沿斜面向上，摩擦力做负功．故选项A，C，D正确．
20.【答案】BC
【解析】速度是矢量，速度变化时可能只有方向变化，而大小不变，动能是标量，所以速度只有方向变化时，动能可以不变；动能不变时，只能说明速度大小不变，但速度方向不一定不变，故B、C正确．
21.【答案】(1)交流　(2)D　(3)B　(4)GJ
【解析】(1)打点计时器使用的是交流电源；(2)平衡摩擦力时，应将纸带穿过打点计时器，放开拖着纸带的小车，小车能够匀速下滑即可，故D正确；(3)放开小车后，小车做加速运动，当橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小时，小车的速度最大，此时橡皮筋仍处于伸长状态，B正确；(4)从纸带上看，纸带的GJ段打点比较均匀，所以应选用纸带的GJ段进行测量．
22.【答案】甲图所示的装置实验较好，甲图可以避免乙图由于手的抖动而造成纸带上的第1个点迹被拖长和位置不确定的现象，便于纸带调整到竖直方向．
【解析】
23.【答案】(1)0.042　左　(2)1.2　1.6　≈　0.56　0.57　在误差允许范围内，圆柱棒的机械能是守恒的．
【解析】(1)T＝＝s≈0.042 s，左端相邻笔迹间间距大，故左端是悬挂端．
(2)vC＝m/s≈1.2 m/s
vD＝m/s≈1.6 m/s
ΔEk＝m(v－v)≈0.56 J，ΔEp＝mg≈0.57 J
在误差允许范围内，圆柱体的机械能是守恒的．
24.【答案】33 W
【解析】此人利用出汗排放的热量：
Q1＝·E＝×4.3×103J≈7.2×103J
利用出汗排热的功率P1＝＝2 W
此人通过传导辐射产生的散热功率
P2＝P总－P1＝35 W－2 W＝33 W
25.【答案】(1)6 m/s　(2)0.125　(3)最后停在D点左侧6.4 m处，或C点右侧1.6 m处
【解析】(1)由题意可知：vB＝①
解得：vB＝2v0＝6 m/s
(2)由B点到E点，由动能定理可得：
mgh－μmgsCD－mgH＝0－mv②
由①②带入数据可得：μ＝0.125
(3)设运动员能到达左侧的最大高度为h′，从B到第一次返回左侧最高处，根据动能定理mgh－mgh′－μmg·2sCD＝0－mv
解得h′＝1.8 m所以第一次返回时，运动员不能回到B点．
设运动员从B点运动到停止，在CD段的总路程为s，由动能定理可得：mgh－μmgs＝0－mv④
解得：s＝30.4 m
因为s＝3sCD＋6.4 m，所以运动员最后停在D点左侧6.4 m处，或C点右侧1.6 m处．