第七章 机械能守恒定律 测试卷 word版含答案

第七章《机械能守恒定律》测试卷
一、单选题(共15小题)
1.如图所示，质量为m的物体静止于地面上，物体上面固定一轻质弹簧，用手缓慢提升弹簧上端，使物体升高h，则人做的功应为(　　)

A． 小于mgh
B． 等于mgh
C． 大于mgh
D． 无法确定

2.如图所示，在天花板上的O点系一根细绳，细绳的下端系一小球.将小球拉至细绳处于水平的位置，由静止释放小球，小球从位置A开始沿圆弧下落到悬点的正下方的B点的运动过程中，下面说法正确的是(　　)


A． 小球受到的向心力大小不变
B． 细绳对小球的拉力对小球做正功
C． 细绳的拉力对小球做功的功率为零
D． 重力对小球做功的功率先减小后增大

3.如图所示，木块A放在木块B的左端，用恒力F将A拉至B的右端，第一次将B固定在地面上，F做功为W1，产生的热量为Q1；第二次让B可以在光滑地面上自由滑动，F做的功为W2，产生的热量为Q2，则应有(　　)


A．W1B．W1＝W2，Q1＝Q2
C．W1D．W1＝W2，Q1
4.以下关于物体的动能的叙述中，正确的是(　　)
A． 速度不变、运动物体的质量发生变化，它的动能不一定变化
B． 质量不变、运动物体的速度大小发生变化，它的动能不一定会变化
C． 速度减半，质量增大到原来的4倍，物体的动能是原来的2倍
D． 质量减半、速度增大到原来的2倍，物体的动能是原来的2倍
5.如图所示，运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程.将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是(　　)


A． 阻力对系统始终做负功
B． 系统受到的合力始终向下
C． 重力做功使系统的重力势能增加
D． 任意相等的时间内重力做的功相等

6.如图所示，物体从A点出发，沿着3条不同的轨道运动到B点，则移动过程中重力做功的情况是(　　)


A． 沿路径Ⅰ运动，重力做功最多
B． 沿路径Ⅱ运动，重力做功最多
C． 沿路径Ⅲ运动，重力做功最多
D． 沿3条路径重力做功都一样多

7.关于功率，下列说法中正确的是(　　 )

A． 做功的时间越长，功率一定越小
B． 做功越多，功率一定越大
C． 功率是表示力做功多少的物理量
D． 功率是表示力做功快慢的物理量

8.某重型气垫船，自重达5.0×105kg，最高时速为108 km/h，装有额定输出功率为9 000 kW的燃气轮机．假设该重型气垫船在海面航行过程所受的阻力Ff与速度v满足Ff＝kv，下列说法正确的是(　　)

A． 该重型气垫船的最大牵引力为3.0×105N
B． 从题中给出的数据，可算出k＝1.0×104N·s/m
C． 以最高时速一半的速度匀速航行时，气垫船所受的阻力为3.0×105N
D． 以最高时速一半的速度匀速航行时，气垫船发动机的输出功率为4 500 kW
9.如图所示，假设在某次比赛中跳水运动员从10 m高处的跳台跳下，设水的平均阻力约为其体重的3倍，在粗略估算中，把运动员当做质点处理，为了保证运动员的人身安全，池水深度至少为(不计空气阻力)(　　)


A． 5 m
B． 3 m
C． 7 m
D． 1 m

10.在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列释放纸带的操作正确的是(　　)

A．
B．
C．
D．

11.地球的卫星由离地高度为200 km圆轨道变换为更远的343 km圆轨道上稳定运行，则(　　)
A． 速度变小，周期变长，角速度变小，重力势能增加
B． 速度变大，周期变短，角速度变大，重力势能增加
C． 速度变小，周期变长，角速度变小，重力势能减少
D． 速度变大，周期变短，角速度变大，重力势能减少
12.如图所示，运动员将垒球斜向上抛出，不计空气阻力．在垒球从出手到落地前的运动过程中，关于垒球具有的能量，下列说法正确的是(　　)


A． 机械能保持不变
B． 机械能一定大于零
C． 重力势能保持不变
D． 重力势能一定大于零

13.在运用如图所示装置做“探究功与速度变化的关系”的实验中，下列说法正确的是(　　)

A． 通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值
B． 由于本实验中的摩擦力较小，所以没必要平衡摩擦力
C． 通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速度的大小
D． 通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度
14.关于重力做功、重力势能变化的说法正确的是(　　)

A． 当物体向下运动时，重力对物体做负功
B． 当物体向下运动时，重力势能增大
C． 当物体向上运动时，重力势能增大
D． 当物体向上运动时，重力对物体做正功

15.如图所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧，BC水平，其距离d＝0.50 m，盆边缘的高度h＝0.30 m，在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止出发下滑，已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为μ＝0.10，小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停下的位置到B点的距离为(　　)


A． 0.50 m
B． 0.25 m
C． 0.10 m
D． 0

二、实验题(共3小题)
16.某实验小组用如图甲所示的实验装置和实验器材做“探究动能定理”实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力．

甲
(1)为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是________．
A．实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作
B．实验操作时要先放小车，后接通电源
C．在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近越好
D．在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
(2)除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有________．
(3)如图乙所示为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的A、B两点来探究“动能定理”．已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g.图中已经标明了要测量的物理量，另外，小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m.请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来____________________________．

乙
17.在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m＝1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点．已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，当地的重力加速度为g＝9.80 m/s2，那么：

(1)根据图上所得的数据，应取图中O点到________点来验证机械能守恒定律；
(2)从O点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量ΔEp＝______J，动能增加量ΔEk＝______J(结果保留三位有效数字)；
(3)若测出纸带上所有各点到O点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图象是下图中的________．
A.B.
C.D.
18.利用如图甲所示的实验装置，探究外力做功与小球动能变化的定量关系．小球在重力作用下从开始自由下落至光电门， 某同学实验如下：


A．用天平测定小球的质量为0.10 kg；
B．用游标卡尺测出小球的直径如图乙所示；
C．用直尺测出电磁铁下端到光电门的距离为81.6 cm；(光电门处可看成一几何点)
D．电磁铁先通电，让小球吸在电磁铁下端；
E．让电磁铁断电，小球自由下落；
F．在小球经过光电门时间内，计时装置记下小球经过光电门所用时间为3.00×10－3s.
回答下列问题：(g取10 m/s2，计算结果保留三位有效数字)
①小球的直径为______ cm；
②小球经过光电门时的平均速度______ m/s，其对应的动能为______ J；
③在本实验中小球重力做功应该取下落的高度为______ cm, 其对应的重力做功为_______ J；
④试根据以上的数据得出本实验的结论：______________________________.
三、计算题(共3小题)
19.一台起重机将质量m＝1×103kg的货物从静止匀加速地竖直吊起，在2 s末货物的速度v＝4 m/s.求起重机在2 s 内对货物做的功和在2 s内的平均输出功率．(g取10 m/s2)
20.太阳与地球的距离为1.5×1011m，太阳光以平行光束入射到地面，地球表面的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量E约为1.87×1024J．设水面对太阳辐射的平均反射率为7%，而且将吸收到的35%的能量重新辐射出去，太阳辐射可将水面的水蒸发(设在常温、常压下蒸发1 kg水需要2.2×106J的能量)，而后凝结成雨滴降落到地面．
(1)估算整个地球表面的年平均降雨量(以毫米表示，球面积为4πR2，R＝6.37×106m)；
(2)太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面，E只是其中的一部分．太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明两个理由．
21.用200 N竖直向上的拉力将地面上一个质量为10 kg的物体提起5 m高的位移，空气阻力不计，g取10 m/s2，求：
(1)拉力对物体所做的功；
(2)物体被提起后具有的动能．
四、简答题(共3小题)
22.观察并分析图中的每个人都对物体做功了吗？


23.如图所示，在光滑水平面上用物块向左压缩弹簧一定距离后处于静止，然后把物块释放，会看到什么现象？说明了什么？(物块与弹簧不连接)

24.如图所示的两个轨道均光滑，它们的高度相同，均为h，使质量均为m的两个物体分别沿两个轨道由静止开始从顶端运动到底端．求：

(1)两个物体在运动过程中，重力势能的变化及重力对物体所做的功．
(2)若甲图是光滑的轨道，乙图是粗糙的轨道，则重力势能的变化量和重力所做的功如何变化？


答案解析
1.【答案】C
【解析】功是能量转化的量度，拉力做的功一部分转化为弹簧的弹性势能，一部分转化为物体的重力势能．由于克服重力做功mgh，物体重力势能增加mgh，外力做功大于mgh，故C项正确．
2.【答案】C
【解析】小球从A点运动到B点过程中，速度逐渐增大，由向心力F＝m可知，向心力增大，故A错误；拉力的方向始终与小球的速度方向垂直，所以拉力对小球做功为零，功率为零，故B错误，C正确；该过程中重力的功率从0变化到0，应是先增大后减小，故D错误.
3.【答案】A
【解析】F做的功W＝FlA，第一次lA1比第二次lA2小，故W14.【答案】D
【解析】由动能的表达式可知，速度不变，而质量发生变化时，动能一定发生变化，故A错误；质量不变、运动物体的速度大小发生变化，它的动能一定会变化，故B错误；速度减半，质量增大的原来的4倍时，它的动能不变，故C错误；质量减半、速度增大到原来的2倍时，动能变为原来的2倍，故D正确．
5.【答案】A
【解析】无论系统在什么运动情况下，阻力一定做负功，A正确；加速下降时，合力向下，减速下降时，合力向上，B错误；系统下降，重力做正功，所以重力势能减少，C错误；由于系统做变速运动，系统在相等时间内下落的高度不同，所以重力做功不同，D错误.
6.【答案】D
【解析】重力做功与路径无关，只取决于初末位置的高度差，故沿3条路径重力做功都等于mgh；所以A、B、C错误，D正确．
7.【答案】D
【解析】根据P＝可知，功率与做功、时间都有关系，因此A、B均错．功率是表示力做功快慢的物理量，D对．
8.【答案】B
【解析】气垫船的最高速度为v＝108 km/h＝30 m/s，在额定输出功率下以最高时速航行时，根据P＝Fv得：气垫船的牵引力F＝＝＝3.0×105N，此时匀速运动，由P＝Fv知，在速度达到最大前，F＞3.0×105N，即气垫船的最大牵引力大于3.0×105N，故A错误；气垫船以最高时速匀速运动时，气垫船所受的阻力为Ff＝F＝3.0×105N，根据Ff＝kv得：k＝＝1.0×104N·s/m，故B正确；以最高时速一半的速度匀速航行时，气垫船所受的阻力为Ff′＝k＝Ff＝1.5×105N，此时气垫船发动机的输出功率为P′＝F′＝Ff′＝1.5×105×15 kW＝2 250 kW，故C、D错误．
9.【答案】A
【解析】设水深h，对运动全程运用动能定理
mg(H＋h)－Ffh＝0，
即mg(H＋h)＝3mgh.得h＝5 m.
10.【答案】A
【解析】本实验应尽量减小摩擦阻力，实验时应用手竖直提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，释放纸带前，重物紧靠着打点计时器下方的位置，故A正确，B、C、D错误．
11.【答案】A
【解析】
12.【答案】A
【解析】不计空气阻力，在垒球从出手到落地前的运动过程中，垒球只受重力，机械能守恒，故A正确，B错误；垒球的重力势能随着高度的变化而变化，故C错误；重力势能是相对的，由于参考平面未确定，垒球的重力势能不一定大于零，故D错误．
13.【答案】A
【解析】该实验中利用相同橡皮筋形变量相同时对小车做功相同，通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加，这个设计很巧妙地解决了直接去测量力和计算功的困难．故A正确；为了保证小车的速度都是橡皮筋做功的结果，必须平衡摩擦力，长木板要适当的倾斜，故B错误；实验中我们要知道小车获得的最大速度，即橡皮筋把功做完，所以应该对应纸带上点迹均匀(匀速运动)的部分计算最大速度．不需要测量小车的加速度．故C、D错误．
14.【答案】C
【解析】当物体向下运动时，由于重力和位移方向相同，故重力对物体做正功，重力势能减小，故A、B错误；物体向上运动时，重力向下，位移方向向上，故重力做负功，重力势能增加，故C正确，D错误．
15.【答案】D
【解析】分析小物块的运动过程，可知由于克服摩擦力做功，物块的机械能不断减小．设物块在BC上运动的总路程为l.根据动能定理得mgh－μmgl＝0，解得l＝＝m＝3 m＝6d，即小物块正好停在B点，D选项正确．
16.【答案】(1)AD　(2)刻度尺、天平　(3)mgx＝
【解析】(2)本题的实验原理是验证用砂桶做的功等于小车动能的增加量，所以要测砂桶和砂、小车的质量，还要测纸带上各点的距离来求速度，所以所需的器材还应有天平和刻度尺．
17.【答案】(1)B　(2)1.88　1.84　(3)A
【解析】(1)由图中所给数据，只能计算出B点的瞬时速度，故选OB做研究．
(2)vB＝＝×10－2m/s＝1.92 m/s
ΔEk＝mv＝×1.00×1.922J≈1.84 J
ΔEp＝mg＝1.00×9.80×19.20×10－2J≈1.88 J
(3)由mgh＝mv2
得：∝h，故A对．
18.【答案】①1.20　 ②4.00 m/s　 0.800　③81.0　0.810　④在误差范围内外力做功与动能变化量相等
【解析】①由题图可得小球的直径为1.20 cm，②平均速度v＝＝＝4.00 m/s，动能Ek＝mv2＝0.800 J，③小球下落的高度为h＝81.6－＝81.0 cm，其对应的重力做功为W＝mgh＝0.810 J；由以上的计算可知，结论为在误差范围内外力做功与动能变化量相等．
19.【答案】4.8×104J　2.4×104W
【解析】货物运动的加速度a＝＝m/s2＝2 m/s2，设货物所受拉力为F，根据牛顿第二定律得F－mg＝ma，
故F＝mg＋ma＝1×103×(10＋2) N＝1.2×104N
货物上升的位移l＝at2＝4 m
拉力做的功W＝Fl＝1.2×104×4 J＝4.8×104J
则平均输出功率＝＝2.4×104W
20.【答案】(1)1.0×103mm
(2)大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等
【解析】(1)由题知太阳在一年中辐射到地球水面部分的总能量，E＝1.87×1024J，凝结成雨滴年降落到地面水的总质量为m
m＝E×≈5.14×1017kg
使地球表面覆盖一层水的厚度为h，则
h＝
解得：h≈1.01×103mm
整个地球表面年平均降雨量约为1.0×103mm
(2)太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是由于大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等．
21.【答案】(1)1 000 J　(2)500 J
【解析】(1)W＝Fx＝200×5 J＝1 000 J
(2)由动能定理得Ek＝W－mgx＝1 000 J－10×10×5 J＝500 J
22.【答案】小川拉重物上升的过程，小川对重物做了功，其他三人都没有做功．
【解析】
23.【答案】弹簧会恢复原长，在弹簧恢复原长的过程中，弹力推着物块前进，即弹力对物块做功，物块具有了速度．弹簧能对物块做功，说明弹簧具有弹性势能．
【解析】
24.【答案】(1)减少mgh　mgh　(2)减少mgh　mgh
【解析】(1)由重力势能的定义可知，两个物体在运动过程中重力势能均减少，且减少量ΔEp＝mgh；由功的定义式可知，重力对两个物体均做正功，所做的功都是W＝mgh.
(2)因为重力势能的变化量和重力所做的功只与重力和物体初、末位置的高度差有关，与其他因素无关，故无论题图中轨道是否光滑，结果都和(1)相同．