第七章《机械能守恒定律》测试卷
一、单选题(共12小题)
1.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,Q12.如图所示,AB为圆弧轨道,BC为水平直轨道,圆弧的半径为R,BC的长度也是R,一质量为m的物体,与两个轨道间的动摩擦因数都为μ,当它由轨道顶端A从静止开始下落,恰好运动到C处停止,那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为( )
A.μmgR
B.mgR
C. -mgR
D. (1-μ)mgR
3.关于运动物体所受的合外力、合外力做的功、物体动能的变化,下列说法正确的是( )
A. 运动物体所受的合外力不为零,合外力必做功,物体的动能肯定要变化
B. 运动物体所受的合外力为零,则物体的动能肯定不变
C. 运动物体的动能保持不变,则该物体所受合外力一定为零
D. 运动物体所受合外力不为零,则该物体一定做变速运动,其动能要变化
4.下列四个选项的图中,木块均在固定的斜面上运动,其中选项A、B、C中斜面是光滑的,选项D中的斜面是粗糙的,选项A、B中的F为木块所受的外力,方向如图中箭头所示,选项A、B、D中的木块向下运动,选项C中的木块向上运动.在这四个图所示的运动过程中木块机械能守恒的是( )
A.
B.
C.
D.
5.物体在平衡力作用下运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 机械能一定不变
B. 物体的动能保持不变,而势能一定变化
C. 若物体的势能变化,机械能一定变化
D. 若物体的势能变化,机械能不一定变化
6.关于功率,下列说法正确的是( )
A. 功率是描述力对物体做功多少的物理量
B. 力做功时间越长,力的功率一定越小
C. 力对物体做功越快,力的功率一定越大
D. 力F越大,速度v越大,瞬时功率就越大
7.如图,一辆正沿平直路面行驶的车厢内,一个面向车前进方向站立的人对车厢壁施加水平推力F,在车前进s的过程中,下列说法正确的是( )
A. 当车匀速前进时,人对车做的总功为正功
B. 当车加速前进时,人对车做的总功为负功
C. 当车减速前进时,人对车做的总功为负功
D. 不管车如何运动,人对车做的总功都为零
8.离地面高度相同的两物体甲和乙,已知m甲>m乙,则(以地面为参考平面) ( )
A. 甲物体的势能大
B. 乙物体的势能大
C. 甲、乙两物体势能相等
D. 不能判断
9.如图所示,用同样的力F拉同一物体,在甲(光滑水平面)、乙(粗糙水平面)、丙(光滑斜面)、丁(粗糙斜面)上通过同样的距离,则拉力F的做功情况是( )
A. 甲中做功最少
B. 丁中做功最多
C. 做功一样多
D. 无法比较
10.下列关于做功的说法正确的是( )
A. 力对物体做功越多,说明物体的位移一定越大
B. 静摩擦力总是做正功,滑动摩擦力总是做负功
C. 作用力做正功,反作用力就一定做负功
D. 一个物体所受到的一对平衡力所做的功的代数和为零
11.如图甲所示,静置于光滑水平面上坐标原点处的小物块,在水平拉力F作用下,沿x轴方向运动,拉力F随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示,图线为半圆.则小物块运动到x0处时拉力做得功为( )
A. 0
B.Fmx0
C.x2
D.Fmx0
12.如图所示为跳伞爱好者表演高楼跳伞的情形,他们从楼顶跳下后,在距地面一定高度处打开伞包,最终安全着陆,则跳伞者( )
A. 机械能一直减小
B. 机械能一直增大
C. 动能一直减小
D. 重力势能一直增大
二、填空题(共3小题)
13.唐朝诗人杜甫的诗作《登高》中有这样两句诗:“无边落木萧萧下,不尽长江滚滚来.”从物理学的角度来说,“落木萧萧下”的过程是________能转化为________能;而“滚滚来”的长江水蕴含丰富的________能.
14.如图所示,质量为m、长度为L的匀质铁链的在倾角为30°的粗糙斜面上,其余部分竖直下垂,现在使铁链自由下滑,至整条铁链刚好全部离开斜面,在这一过程中铁链的重力势能变化了________.
15.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________
三、实验题(共1小题)
16.“探究动能定理”的实验装置如图所示,当小车在两条橡皮筋作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为W0.当用4条、6条、8条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次…实验时,橡皮筋对小车做的功记为2W0、3W0、4W0…,每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出.
(1)该实验________(填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力.
(2)关于该实验,下列说法正确的是__________;
A.打点计时器可以用直流电源供电,电压为4~6 V
B.实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等
C.每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出
D.利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W,依次做出W—vm、W—v、W—v、W2—vm…的图象,直到找出合力做功与物体速度变化的关系.
四、计算题(共3小题)
17.一个人站在距地面20 m的高处,将质量为0.2 kg的石块以v0=12 m/s的速度斜向上抛出,石块的初速度方向与水平方向之间的夹角为30°,g取10 m/s2,求:
(1)人抛石块过程中对石块做了多少功?
(2)若不计空气阻力,石块落地时的速度大小是多少?
(3)若落地时的速度大小为22 m/s,石块在空中运动过程中克服阻力做了多少功?
18.质量是500 g的足球被踢出后,某人观察它在空中的飞行情况,估计上升的最大高度是10 m,在最高点的速度为20 m/s.请根据这些数据,计算运动员踢球时对足球做的功.(g取9.8 m/s2)
19.如图所示,倾角为45°的光滑斜面AB与竖直的光滑半圆轨道在B点平滑连接,半圆轨道半径R=0.40 m,一质量m=1.0 kg的小物块在A点由静止沿斜面滑下,已知物块经过半圆轨道最高点C时对轨道的压力恰好等于零,物块离开半圆形轨道后落在斜面上的点为D(D点在图中没有标出).g取10 m/s2.求:
(1)A点距水平面的高度h;
(2)物块从C点运动到D点的时间t(结果可用根式表示).
答案解析
1.【答案】A
【解析】F做的功W=FlA,第一次lA1比第二次lA2小,故W12.【答案】D
【解析】设物体在AB段克服摩擦力所做的功为WAB,物体从A运动到C的全过程,根据动能定理,
有mgR-WAB-μmgR=0.
所以有WAB=mgR-μmgR=(1-μ)mgR.
3.【答案】B
【解析】关于运动物体所受的合外力、合外力做的功、物体动能的变化三者之间的关系有下列三个要点:
(1)若运动物体所受合外力为零,则合外力不做功(或物体所受外力做功的代数和必为零),物体的动能绝对不会发生变化.(2)物体所受合外力不为零,物体必做变速运动,但合外力不一定做功;合外力不做功,则物体动能不变.(3)物体的动能不变,一方面表明物体所受的合外力不做功;同时表明物体的速率不变(速度的方向可以不断改变,此时物体所受的合外力只是用来改变速度方向产生向心加速度,如匀速圆周运动).
根据上述三个要点不难判断,本题只有选项B正确.
4.【答案】C
【解析】依据机械能守恒的条件:只有重力做功的情况下,物体的机械能才能守恒,由此可见,A、B均有外力F参与做功,D中有摩擦力做功,故A、B、D均不符合机械能守恒的条件,故答案为C.
5.【答案】C
【解析】由于物体在平衡力的作用下运动,速度不变,即物体的动能不变,当物体的势能变化时机械能一定变化,C正确,A、B、D错误.
6.【答案】C
【解析】功率是描述力对物体做功快慢的物理量,做功越快,功率越大,A错误,C正确;力对物体做功时间长,未必做功慢,B错误;瞬时功率与力、速度及它们的夹角三个因素有关,力F越大,速度v越大,瞬时功率不一定越大,D错误.
7.【答案】B
【解析】人对车施加了三个力,分别是推力F、静摩擦力Ff、压力,其中推力F和静摩擦力Ff分别发生了相同的位移,做了正功和负功.当车匀速时,先对人分析,人匀速,两反作用力F′和Ff′相等,F=F′,Ff=Ff′,则人对车做的总功为零,选项A错误;人加速时,Ff′-F′=ma,有Ff′>F′,静摩擦力做功大些,故人对车做的总功为负功,选项B正确;人减速时,F′-Ff′=ma,F′>Ff′,推力做正功更多,人对车做的总功为正功,选项C错误;人对车做的总功与人的运动状态(即车的运动)有关,选项D错误.
8.【答案】A
【解析】由Ep=mgh,可得:甲物体的势能大.
9.【答案】C
【解析】功是力和在力的方向上的位移的乘积,四种情况中力和在力的方向上的位移都相同, 所以四种情况做功一样多.或由W=Flcosα计算,也可判断出四种情况做功一样多,故C正确.
10.【答案】D
【解析】根据W=Flcosθ可知,力对物体做功越多,物体的位移不一定越大,故A错误;静摩擦力和滑动摩擦力都可以做正功,也可以做负功,还可以不做功,故B错误;作用力做正功,反作用力也可以做正功,比如两带电小球靠斥力分开,库仑力对两小球都做正功,故C错误;一对平衡力作用在一个物体上,其作用效果相互抵消,合力为零,则其合力做的功为零,故D正确.
11.【答案】D
12.【答案】A
【解析】跳伞爱好者从楼顶跳下后,在距地面一定高度处打开伞包,最终安全着陆,整个的过程中,跳伞者始终受到与运动方向相反的空气的阻力,所以跳伞者的机械能一直减小,故A正确,B错误;跳伞爱好者从楼顶跳下后,没有打开降落伞之前,受到的空气的阻力比较小,所以先做加速运动,直到打开降落伞之后,才开始做减速运动.故C错误;下落的过程中重力一直做正功,所以重力势能一直减小,故D错误.
13.【答案】势 动 动
【解析】落木萧萧是指木下落过程,重力势能转化为动能,滚滚来的长江水具有很大的动能.
14.【答案】mgL
【解析】
15.【答案】1.5 m/s2 3 m/s
16.【答案】(1)需要 (2)CD
17.【答案】(1)14.4 J (2)23.32 m/s (3)6 J
18.【答案】149 J
19.【答案】(1)2.5R (2)s