沪教版高中物理必修二第三章《动能的变化与机械功》单元测试题（word版含解析）

第三章《动能的变化与机械功》单元测试题
一、单选题（每小题只有一个正确答案）
1．关于功率，下列说法正确的是（ ）
A．力做功越多，功率越大 B．力做功时间越短，功率越大
C．力做功越快，功率越大 D．做功的力越大，功率越大
2．如图所示，一辆小车以一定的初速度冲上高度为h、长度为L的斜坡，已知小车的质量为m，小车受到沿斜面向下的阻力为f，则对小车由坡底冲到坡顶的运动过程分析正确的是（ ）

A．此过程中小车的动能减少了 fL B．此过程中小车的势能增加了（mgh﹣fL）
C．此过程中自然界中的能量减少了fL D．此过程中小车的机械能减少了fL
3．如右图所示，中间有孔的物块A套在光滑的竖直杆上，通过滑轮用不可伸长的轻绳将物体拉着匀速向上运动，则关于拉力F及拉力F的功率P，下列说法正确的是（ ）

A．F减小 B．F增大 C．P不变 D．P减小
4．如图所示，轻杆AB长l，两端各连接一个小球（可视为质点），两小球质量关系为，轻杆绕距B端处的光滑固定O轴在竖直平面内顺时针自由转动。当轻杆转至水平位置时，A球速度为，则在以后的运动过程中（ ）

A．A球机械能守恒
B．当B球运动至最低点时，球A对杆作用力不等于0
C．当B球运动到最高点时，杆对B球作用力等于0
D．A球从图示（和O轴等高点）位置运动到最低点的过程中，杆对A球做功等于
5．一物体由M点运动到N点的过程中，物体的动能由14J减少到8J，重力势能由3J增加到9J，在此过程中（ ）
A．物体的速度增加 B．物体的机械能不变
C．物体的机械能减少 D．物体的位置降低
6．关于人对物体做功，下列说法中错误的是 （ ）
A．人用手拎着水桶站在原地不动，虽然站立时间很久，但人对水桶没有做功
B．人用手拎着水桶在水平地面上匀速行走，人对水桶做了功
C．人用手拎着水桶从3楼匀速下至l楼，人对水桶做了功
D．人用手拎着水桶从1楼上至3楼，人对水桶做了功
7．如图所示,光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象,该图象是研究金属而得到的,那么( )

A．该金属的逸出功为E.
B．该金属的逸出功为hν0.
C．入射光的频率为2ν0时,产生的光电子的最大初动能为E.
D．入射光的频率为时,产生的光电子的最大初动能为E/2.
8．两辆质量不等的汽车，额定功率相同，都在水平直路上以额定功率启动同向行驶，它们受到的阻力与车重的比值相等，则它们一定有（ ）
A．最大速度一半时的加速度相同 B．最大速度一半时的加速度不相同
C．相同的最大动能 D．相同的最大速度
9．一物体在运动中受水平拉力F的作用，已知F随运动距离x的变化情况如图所示，则在这个运动过程中F做的功为(　　)

A．4 J B．18 J C．20 J D．22 J
10．一个物体由静止开始，从A点出发分别经三个不同的光滑斜面下滑到同一水平面上的C1、C2、C3处，如图所示，下面说法中哪些不正确（ ）

A．在 C1、C2、C3处的动能相等
B．在 C1、C2、C3处的重力的功率相同
C．物体在三个斜面上的运动都是匀加速运动，在AC1上下滑时加速度最小
D．物体在三个斜面上的运动都是匀加速运动，在AC3上下滑时所用时间最少
11．如图所示，将滑块置于固定的粗糙斜面上，释放后沿斜面加速下滑，在下滑过程中（ ）

A．重力对滑块做负功 B．摩擦力对滑块做负功
C．合外力对滑块不做功 D．斜面对滑块的支持力做正功
12．用起重机将物体匀速吊起一段距离,作用在物体上的各力做功的情况是( )
A．重力做正功,拉力做负功,合力做功为零B．重力做负功,拉力做正功,合力做正功
C．重力做负功,拉力做正功,合力做功为零D．重力不做功,拉力做正功,合力做正功

二、多选题（每小题至少有两个正确答案）
13．某人将质量为1kg的物体由静止竖直向上提起1m时，物体的速度为2m/s，g取10m/s2，则（　　）
A．合外力做功12J B．合外力做功2J
C．手对物体的拉力做功12J D．物体克服重力做功12J
14．如图所示,一次训练中，运动员腰部系着不可伸长的绳拖着质量m=11 kg的轮胎从静止开始沿着笔直的跑道加速奔跑，绳与水平跑道的夹角是37°，5 s后拖绳从轮胎上脱落，轮胎运动的v-t图象如右图所示，不计空气阻力，已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g取10 m/s2，则下列说法正确的是（ ）

A．在5～7s内轮胎与水平地面间的滑动摩擦力是55N
B．在0～5s内轮胎与水平地面间的滑动摩擦力是55N
C．在0～5s内，轮胎克服摩擦力做功为850 J
D．在6 s末，摩擦力的瞬时功率大小为275 W
15．如图，一水平桌面上固定一半径为的光滑半圆弧形轨道，圆弧所对的圆心角为，在圆弧轨道最左端处安装一压力传感器，轨道处切线与桌面边缘垂直，处安装一弹簧枪，可发射质量为的小球。已知重力加速度为，桌面离水平地面的高度为，若处弹簧枪发射一质量为的小球，运动到处时压力传感器的读数为，则（ ）

A．发射的小球的速度为 B．小球从发射到落地，运动的总时间
C．弹簧枪对小球做功为 D．小球落地点到桌子边缘的水平距离为
16．"蹦极"是一项深受年轻人喜爱的极限运动，跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在腰间，从几十米高处跳下．如右图所示，某人做蹦极运动，他从高台由静止开始下落，下落过程不计空气阻力，设弹性绳原长为h0，弹性绳的弹性势能与其伸长量的平方成正比．则他在从高台下落至最低点的过程中，他的动能Ek、弹性绳的弹性势能EP随下落高度h变化的关系图象正确的是 （ ）

A． B．C． D．
17．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，AC=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，经过B处的加速度为零 B．在C处，弹簧的弹性势能为mv2﹣mgh
C．下滑过程中，克服摩擦力做的功为mv2 D．上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度

三、实验题
18．探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所示，实验主要过程如下：

(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W…；
(2)分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3、…；
(3)作出W－v草图；
(4)分析W－v图象．如果W－v图象是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑
是否存在W∝v2、W∝v3、W∝等关系．
以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是________．
A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W….所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致．当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条、…橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、…实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W…
B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法是可以使木板适当倾斜
C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带．纸带上打出的点，两端密、中间疏．出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小
D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算
19．某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，右端下有垫木，将木板倾斜放置。将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块、刻度尺、天平（含配套砝码）等．组装的实验装置如图甲所示。

（1）为达到平衡阻力的目的，取下细绳及钩码，通过调整垫木的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做匀速直线运动。
（2）在一次实验中，打下一根点迹清楚的纸带，如图乙所示。
①已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点的时间间隔为Δt，根据纸带求滑块速度，当打点计时器打A点时滑块速度vA＝________．
②已知悬挂钩码的质量为m，且远小于小车的质量，当地的重力加速度为g，要测出某一过程合外力对小车做的功还必须测出这一过程小车的位移x，合外力对小车做功的表达式W合＝________．
③测出小车运动OA段、OB段、OC段、OD段、OE段合外力对小车所做的功，算出vA、vB、vC、vD、vE，以为纵轴，以W为横轴建坐标系，描点作出－W图象，可知它是一条过坐标原点的倾斜直线，若直线斜率为k，则小车质量M＝________．

四、解答题
20．（14分）光滑水平桌面上有一轻弹簧，用质量m＝0.4 kg的小物块将弹簧缓慢压缩,释放后物块从A点水平抛出, 恰好由P点沿切线进入光滑圆弧轨道MNP，已知其圆弧轨道为半径R＝0.8 m的圆环剪去了左上角135°的圆弧，P点到桌面的竖直距离也是R，MN为竖直直径，g＝10 m/s2，不计空气阻力。求：

(1)物块离开弹簧时的速度大小;
(2)物块在N点对圆弧轨道的压力.(结果可用根式表示)
21．学习了功率这节后，有位同学想测试家里的高级遥控电动玩具汽车的性能，他先测得玩具汽车的质量为2Kg，然后在一块空地处，让玩具汽车从静止开始运动，若开始保持牵引力恒定，则在10s内速度增大到5m/s，这时玩具汽车刚好达到额定功率，然后保持额定输出功率不变，再运动15s达到最大速度10m/s，整个过程阻力保持不变。求：
（1）玩具汽车的额定功率；
（2）玩具汽车运动过程中受到的阻力；
（3）玩具汽车在25s共前进多少路程
试卷第6页，总7页

参考答案
1．C
【解析】功率是描述物体做功快慢的物理量，功率越大，做功越快，根据定义式可知功越多，可能所用时间比较长，功率不一定大，同理做功时间短，可能做功也非常少，功率不一定大，AB错误C正确；，力大，做功不一定多，做功不一定快，功率不一定大，D错误．
【点睛】解决本题的关键知道功率的定义式和物理意义，知道功率反映做功的快慢，不是反映做功的多少．
2．D
【解析】
试题分析：根据动能定理列式求解动能减小量；机械能减小量等于除重力外其余力做的功．
解：A、上升过程中，受到重力、支持力和阻力，
根据动能定理得
﹣mgh﹣fL=△EK
所以此过程中小车的动能减少了mgh+fL，故A错误．
B、此过程中小车重力做功为﹣mgh，
所以此过程中小车的势能增加了mgh，故B错误．
C、根据自然界中能量是守恒的，故C错误．
D、机械能减小量等于除重力外其余力做的功．
所以此过程中小车的机械能减少了fL，故D正确．
故选D．
【点评】本题关键是根据动能定理计算动能的变化，根据除重力外其余力做的功判断机械能的变化．
3．BC
【解析】
试题分析：设绳子与竖直方向上的夹角为θ，因为A做匀速直线运动，在竖直方向上合力为零，有：Fcosθ=mg，因为θ增大，则F增大．物体A沿绳子方向上的分速度v1=vcosθ，则拉力的功率，知拉力的功率不变．故BC正确，AD错误．故选BC．
考点：物体的平衡；功率
4．D
【解析】
【分析】
题目中以O为支点时系统恰好平衡，说明是匀速圆周运动，根据向心力公式求解出需要的向心力，比较其与重力的关系来得出杆的弹力情况，结合动能定理分析弹力做功情况。
【详解】
由题意可知A、B组成的系统只有重力做功，机械能守恒，B球的机械能增大，则A球的机械能减小，故A错误；以O为支点时系统力矩恰好平衡，说明是两球做匀速圆周运动；两个球的角速度相等，转动半径之比为2：1，根据v=rω，可得两个球的线速度之比为2：1；当A球运动至最高点时，B球运动至最低点，由于A球的向心力F向=m=m=mg，由牛顿第二定律可知轻杆此时对球A作用力等于0，故B错误；当B球运动到最高点时，B球的向心力F向=2m?=mg＜mBg，故杆对B球作用力为支持力，故C错误；A球从图示位置运动到最低点的过程中，动能不变，重力做正功，故杆的弹力做等量的负功，根据动能定理得：W杆=-mgh=-mgl，故D正确。所以D正确，ABC错误。
【点睛】
本题要知道两个球的机械能均不守恒，是两个球系统的机械能守恒，同时要结合向心力公式列式求解需要的向心力，比较其与重力的大小关系来判断有无弹力。
5．B
【解析】
试题分析：物体的动能由14J减少到8J，物体的动能减小，速度要减小，故A错误；物体的动能由14J减少到8J，减小6J；重力势能由3J增加到9J，增加6J，总机械能不变．故B正确；C错误；重力势能由3J增加到9J，增加6J，物体的位置升高．故D错误．故选B。
考点：动能、势能和机械能
6．B
【解析】
试题分析：人用手拎着水桶站在原地不动，虽然站立时间很久，水桶没有位移，人对水桶没有做功，选项A正确；人用手拎着水桶在水平地面上匀速行走，人的拉力与水桶的位移垂直，故人对水桶不做功，选项B错误；人用手拎着水桶从3楼匀速下至l楼，人的拉力向上，水桶位移向下，人对水桶做了功，选项C正确；同理可知，人用手拎着水桶从1楼上至3楼，人对水桶做了功，选项D正确；故选C．
考点：功
7．ABC
【解析】试题分析：根据光电效应方程Ekm=hv-W0知，Ek-v图线的纵轴截距的绝对值表示逸出功，则逸出功为E，当最大初动能为零时，入射光的频率等于金属的极限频率，则金属的逸出功又等于hv0，故AB正确．入射光的频率为2ν0时，根据光电效应方程Ekm=hv-W0知，最大初动能Ekm=2hv0-hv0=hv0=E，故C正确．当入射光的频率为ν0时，不能发生光电效应，故D错误；故选ABC．
考点：光电效应
8．A
【解析】
9．B
【解析】根据功的公式可以求得，在：
在：
在：
在整个过程中：，故选项B正确，ACD错误。
点睛：本题主要考查功的公式，注意功有正负之分！
10．B
11．B
【解析】
试题分析：当物体沿斜面加速下滑时，重力的方向竖直向下，故重力对滑块做正功，选项A错误；摩擦力沿斜面向上，故摩擦力对滑块做负功，选项B正确；根据动能定理可知，合外力对滑块做正功，选项C错误；斜面对滑块的支持力垂直斜面向上，故支持力对物体不做功，选项D错误；故选B.
考点：功
【名师点睛】此题是对功的考查；首先要理解做功的两个因素，知道物体受力的方向及位移的方向即可判断做功的情况；注意合外力的功可以用动能定理来判断.
12．C
【解析】
试题分析：重力方向竖直向下，位移竖直向上，所以重力做负功，AD错误
拉力方向竖直向上，位移竖直向上，故拉力做正功，
物体匀速上升合力为零，所以合力做功为零，B错误，C正确
故选C
考点：考查了功的计算
点评：在计算功时，第一确定力的方向，第二确定在力的方向发生的位移，然后根据公式分析解题
13．BC
【解析】根据动能定理得： ，故B正确，A错误；物体克服重力做功为：WG=mgh=10×1J=10J，故D错误；手对物体的拉力做功为： ，故C正确。所以BC正确，AD错误。
14．ACD
【解析】
【分析】
根据速度时间图线得出匀减速直线运动的加速度和匀加速直线运动的加速度，结合牛顿第二定律求出动摩擦因数以及拉力的大小。根据速度时间公式求出6s末的速度，结合瞬时功率公式求出6s末拉力的瞬时功率。根据功的定义，求出轮胎克服摩擦力做功的大小。
【详解】
5～7s的加速度为：，根据牛顿第二定律：，所以在5～7s内轮胎与水平地面间的滑动摩擦力是55N，故A正确；由上可知胎与水平地面间的动摩擦因数为：，0～5s的加速度为：，根据牛顿第二定律：Fcos37°-μ（mg-Fsin37°）=ma2，代入数据解得F=70N，在0～5s内轮胎与水平地面间的滑动摩擦力是：f2=μ（mg-Fsin37°）=34N，故B错误；在0～5s内的位移为：，轮胎克服摩擦力做功为：，故C正确；6s末的瞬时速度v=a1t=5m/s，故瞬时功率P=μmgv=275W，故D正确。所以ACD正确，B错误。
【点睛】
本题考查了牛顿第二定律、动能定理、功率、运动学公式的综合运用，通过速度时间图线和牛顿第二定律求出拉力的大小和动摩擦因数的大小是解决本题的关键.
15．ACD
【解析】在Q点，根据牛顿第二定律：,解得，选项A正确；小球做半圆周运动的时间：，则小球从发射到落地的时间大于 ，选项B错误；弹簧枪对小球做功为,选项C正确；小球落地点到桌子边缘的水平距离为，选项D正确；故选ACD.
16．BD
【解析】
【分析】
分析人运动的性质，，根据动能定理求出动能Ek与下落高度h变化的关系进行分析，根据功能关系可求弹性绳的弹性势能EP与下落高度h变化的关系进行分析；
【详解】
弹性绳被拉直前，人做自由落体运动，根据动能定理可得，（），弹性绳的弹性势能为零；弹性绳刚被拉直到人所受的重力与弹力大小相等的过程，人做加速度减小的加速运动，当加速度为零，速度达到最大值，从人所受的重力与弹力大小相等到最低点的过程中，人做加速度增大的减速运动，在最低点时速度为零；根据动能定理可得，（），克服弹性绳的弹力做功等于弹性绳的弹性势能的变化量可得，则有他的动能，（），弹性绳的弹性势能，故BD正确，AC错误；
故选BD。
17．ACD
【解析】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，所以圆环先做加速运动，再做减速运动，经过B处的速度最大，所以经过B处的加速度为零，故A正确；研究圆环从A处由静止开始下滑到C过程，由动能定理得：mgh-Wf-W弹=0，在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A，由动能定理得：-mgh+W弹-Wf=0- mv2； 联立解得：克服摩擦力做的功为：Wf=mv2，W弹=mgh-mv2，所以在C处，弹簧的弹性势能为 Ep=W弹=mgh-mv2，故C正确，B错误．研究圆环从A处由静止开始下滑到B过程，运用动能定理列式得：? mgh′-W′f-W′弹=mv′B2-0；研究圆环从B处上滑到A的过程，运用动能定理列出等式：-mgh′-W′f+W′弹=0-m v′B2
即得：mgh′+W′f-W′弹=m v′B2
由于W′f＞0，所以 ，所以圆环上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度，故D正确；故选ACD．
点睛：能正确分析小球的受力情况和运动情况，对物理过程进行受力、运动、做功分析，是解决问题的根本方法，掌握动能定理的应用．
18．D
【解析】
试题分析：当橡皮筋伸长量按倍数增加时，功并不简单地按倍数增加，变力功一时无法确切测算．因此我们要设法回避求变力做功的具体数值，可以用一根橡皮筋做功记为W，用两根橡皮筋做功记为2W，用三根橡皮筋做功记为3W…，从而回避了直接求功的困难，故A正确；小车运动中会受到阻力，使木板适当倾斜，小车阻力补偿的方法是平衡摩擦力，故B正确；本实验中小车先加速后减速，造成纸带上打出的点，两端密、中间疏，说明摩擦力没有平衡，或没有完全平衡，可能是没有使木板倾斜或倾角太小，故C正确；本实验的目的是探究橡皮绳做的功与物体获得速度的关系．这个速度是指橡皮绳做功完毕时的瞬时速度，而不是整个过程的平均速度，故D错误。
考点：考查了探究功与速度变化的关系

19．
【解析】
（2）①当打点计时器打A点时滑块速度 ；
②因钩码的重力远小于小车的质量，则可认为小车的合力等于钩码的重力，则合外力对小车做功的表达式W合=mgx.
③由动能定理：W=Mv2，即，则v2-W图像的斜率为，解得
20．（1）4m/s （2）28+4N
【解析】
试题分析：(1)物块由A点以初速度vA做平抛运动，
落到P点时其竖直速度为vy＝， 由几何知识可知vA=Vy 解得vA＝4 m/s
(2)A到N点，由动能定理有 mg[R+(R-Rcos45°)]=-
在N点有：F-mg =
解得F=28+4N
由牛顿第三定律可知，物体对轨道的压力大小等于F，方向竖直向下。
考点：平抛运动 动能定理 牛顿第二定律
21．(1)10W(2)1N(3)100m
【解析】【分析】保持牵引力恒定,则汽车做匀加速直线运动，求出加速度，结合牛顿第二定律及即可求解汽车的额定功率和阻力；根据运动学基本公式求出在10s内的位移，根据动能定理求出后15内的位移,两者之和即为总路程。
解：（1）保持牵引力恒定，则玩具汽车做匀加速直线运动
设额定功率为P，由牛顿第二定律得
当速度时可知：
当速度时可知：
联立解得：P=10W
（2）玩具汽车运动过程中受到的阻力
（3）玩具汽车前10s内的位移：
玩具汽车后15s内的位移S2：
解得S2=75m
总路程：S1+S2=100m