第七章 机械能守恒定律 测试卷

第七章《机械能守恒定律》测试卷
一、单选题(共12小题)
1.有一根轻绳拴了一个物体，如图所示，若整体以加速度a向下做减速运动时，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，合外力做负功
B． 重力做正功，拉力做负功，合外力做正功
C． 重力做正功，拉力做正功，合外力做正功
D． 重力做负功，拉力做负功，合外力做正功
2.一个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
3.动车组是几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编成一组，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4节拖车编成的动车组的最大速度为120 km/h，则3节动车加7节拖车编成的动车组的最大速度为(　　)

A． 120
B． 180
C． 240 km/h
D． 300 km/h
4.如图所示，一根跨越一固定水平光滑细杆的轻绳，两端各系一个小球，球Q置于地面，球P被拉到与细杆同一水平的位置且距杆l处．在绳刚被拉直时，球P从静止状态向下摆动，当球P摆到竖直位置时，球Q刚要离开地面，则两球质量之比为(　　)　

A． 4
B． 3
C． 2
D． 1
5.质量为m的小物块在倾角为α的斜面上处于静止状态，如图所示．若斜面体和小物块一起以速度v沿水平方向向右做匀速直线运动，通过一段位移x.斜面体对物块的摩擦力和支持力的做功情况是(　　)

A． 摩擦力做正功，支持力做正功
B． 摩擦力做正功，支持力做负功
C． 摩擦力做负功，支持力做正功
D． 摩擦力做负功，支持力做负功
6.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
7.如图所示，质量为m的物块从A点由静止开始下落，加速度是，下落H到B点后与一轻弹簧接触，又下落h后到达最低点C，在由A运动到C的过程中，空气阻力恒定，则(　　)

A． 物块机械能守恒
B． 物块和弹簧组成的系统机械能守恒
C． 物块机械能减少mg(H＋h)
D． 物块和弹簧组成的系统机械能减少mg(H＋h)
8.小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短．将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示．将两球由静止释放．在各自轨迹的最低点(　　)

A．P球的速度一定大于Q球的速度
B．P球的动能一定小于Q球的动能
C．P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力
D．P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度
9.质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动，起始点A与一轻弹簧O端相距s，如图所示，已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为x，则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短，物体克服弹簧弹力所做的功为(　　)

A．mv－μmg(s＋x)
B．mv－μmgx
C．μmgs
D．μmg(s＋x)
10.关于重力势能，下列说法正确的是(　　)
A． 重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的
B． 处在同一高度的物体，具有的重力势能相同
C． 重力势能是标量，不可能有正、负值
D． 浮在海面上的小船的重力势能一定为零
11.在射箭比赛中，如图所示，运动员右手向后拉弓弦的过程中，她对弓弦的做功情况是(　　)

A． 一直做正功
B． 一直做负功
C． 先做正功，后做负功
D． 先做负功，后做正功
12.利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某班同学利用实验得到的纸带，设计了四种测量方案，正确的是 (　　)

A． 用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v＝gt计算出瞬时速度v
B． 用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v＝计算出瞬时速度v
C． 根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，并通过h＝计算出高度h.
D． 用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v
二、填空题(共3小题)
13.近年来我国建立了许多风力发电厂．某台风力发电机的输出功率为P，输出电压为U，则输电线上的电流为__________．风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积．某台风力发电机风轮机叶片的长度为r，设空气的密度为ρ，气流速度为v，则在时间t内风轮机可以接受到的最大风能为__________．

14.质量为2 kg的物体，放在动摩擦因数μ＝0.1的水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，水平拉力做的功W和物体发生的位移l之间的关系如图所示，重力加速度g取10 m/s2，则此物体在OA段运动的加速度是________，在位移为l＝9 m时的速度是________

15.下面是“探究功与速度变化的关系”实验的步骤，其合理顺序是________．

①将小车拉至图中C处，使A，B和B，C间距离大致相等，接通打点计时器电源，放开小车，小车带动纸带运动，打下一系列的小点，由纸带分析求出小车通过B位置时的速度v，设第1次橡皮筋对小车做的功为W.
②作出W－v、W－v2的图象，分析图象的特点，得出结论．
③如图所示，先固定打点计时器，在长木板的两侧A处钉两个小钉，小车放在B处挂上一根橡皮筋(即图示情况)，使橡皮筋处于自由长度．
④用2条、3条…同样的橡皮筋进行第2次、第3次…实验，每次实验保持橡皮筋拉伸的长度不变，用同样的方法测出v2、v3…记下W、3W…记入表格．
三、实验题(共1小题)
16.在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器打点间隔为T，某组同学得到了一条如图所示的纸带，在填写实验报告时，甲、乙两个同学选择了不同的数据处理方法：

甲同学测出了C点到第一点O的距离hOC，利用v＝2ghOC计算得到了C点的速度，然后验证mghOC与mv是否相等．
乙同学测出了A，B，C，D各点到第一点O的距离hA，hB，hC，hD，利用vB＝、vC＝计算B、C点的速度，然后验证了mg(hC－hB)与mv－mv是否相等．
请你对甲、乙两位同学的做法逐一分析，并对其不合理之处提出完善的解决办法．
四、计算题(共4小题)
17.子弹以某速度击中静止在光滑水平面上的木块，当子弹进入木块的深度为x时，木块相对水平面移动的距离为，求木块获得的动能ΔEk1和子弹损失的动能ΔEk2之比．
18.如图所示是一个横截面为半圆、半径为R的光滑柱面，一根不可伸长的细线两端分别系着物体A、B，且mA＝2mB，由图示位置从静止开始释放A物体，当物体B达到圆柱顶点时，求绳的张力对物体B所做的功．

19.如图所示，一内壁光滑的细管弯成半径为R＝0.4 m的半圆形轨道CD，竖直放置，其内径略大于小球的直径，水平轨道与竖直半圆轨道在C点连接完好．置于水平轨道上的弹簧左端与竖直墙壁相连，B处为弹簧原长状态的右端．将一个质量为m＝0.8 kg的小球放在弹簧的右侧后，用力水平向左推小球而压缩弹簧至A处，然后将小球由静止释放，小球运动到C处后对轨道的压力大小为F1＝58 N．水平轨道以B处为界，左侧AB段长为x＝0.3 m，与小球间的动摩擦因数为μ＝0.5，右侧BC段光滑．g＝10 m/s2，求：

(1)弹簧在压缩时所储存的弹性势能；
(2)小球运动到轨道最高处D点时对轨道的压力．
20.如图所示，质量m＝0.1 kg的金属小球从距水平面h＝2.0 m的光滑斜面上由静止开始释放，运动到A点时无能量损耗，水平面AB是长2.0 m的粗糙平面，与半径为R＝0.4 m的光滑的半圆形轨道BCD相切于B点，其中圆轨道在竖直平面内，D为轨道的最高点，小球恰能通过最高点D，求：(g＝10 m/s2)

(1)小球运动到A点时的速度大小；
(2)小球从A运动到B时摩擦阻力所做的功；
(3)小球从B点飞出后落点E与A的距离．



答案解析
1.【答案】A
【解析】重力与位移同向，做正功，拉力与位移反向做负功，由于做减速运动，所以物体所受合力向上，与位移反向，做负功．
2.【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．
3.【答案】B
【解析】设每节动车的功率为P，每节动车的重力为G，阻力为kG，则1节动车加4节拖车编成的动车组：P＝F1v1
其中牵引力F1＝5kG
3节动车加7节拖车编成的动车组：
3P＝F2v2
其中牵引力F2＝10kG
v1＝120 km/h
代入解得v2＝180 km/h.
4.【答案】B
【解析】球P从静止摆到最低位置的过程中，做圆周运动，绳的拉力始终与速度垂直不做功，仅有重力做功，机械能守恒，设球P摆到竖直位置时的速度为v，根据机械能守恒定律得：mPgl＝
球P摆到竖直位置时受有竖直向上的拉力和竖直向下的重力，合力提供向心力，由牛顿第二定律得：FT－mPg＝mP，解得：FT＝3mPg
因当球P摆到竖直位置时，球Q刚要离开地面，则有：FT＝mQg，即3mPg＝mQg，
所以两球质量之比＝3，故选B.
5.【答案】B
【解析】物块的受力及位移如图所示，摩擦力Ff与位移x的夹角α＜90°，故摩擦力做正功，支持力FN与x夹角β＝90°＋α＞90°，故支持力做负功，B正确．

6.【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.
7.【答案】D
8.【答案】C
9.【答案】A
10.【答案】A
【解析】重力势能具有系统性，重力势能是物体与地球共有的，故A正确；重力势能等于mgh，其中h是相对于参考平面的高度，参考平面不同，h不同，另外质量也不一定相同，故处在同一高度的物体，其重力势能不一定相同，选项B错误；重力势能是标量，但有正负，负号表示物体在参考平面的下方，故C错误；零势能面的选取是任意的，并不一定选择海平面为零势能面，故浮在海面上的小船的重力势能不一定为零，选项D错误.
11.【答案】A
【解析】在运动员向后拉弓弦的过程，人对弓弦的作用力和其运动位移方向相同，故人一直做正功．
12.【答案】D
【解析】
13.【答案】　
【解析】某台风力发电机的输出功率为P，输出电压为U，则输电线上的电流为：I＝；在时间t内通过风轮机的最大空气质量为m＝ρvtπr2.
14.【答案】1.5 m/s2　3 m/s
15.【答案】③①④②
16.【答案】甲同学选择从O到C段验证机械能守恒，计算C点的速度用v＝2ghOC的数据处理方法，犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒定律的错误．计算vC可以选择vC＝.乙同学选择了从B到C段验证机械能守恒定律，由于B，C离的较近，造成误差偏大，选择BD段相对较为合适．
【解析】
17.【答案】
18.【答案】mBgR
19.【答案】(1)11.2 J　(2)10 N，方向竖直向上
20.【答案】(1)2m/s　(2)－1 J　(3)1.2 m