2020年人教版高中物理必修2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.关于能量和能源，下列说法正确的是(　　)
A． 由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B． 在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少
C． 能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性
D． 人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造
2.用如图所示装置做“探究功与物体速度变化的关系”实验时，下列说法正确的是(　　)

A． 该实验通过改变橡皮筋的长度来改变拉力做功的数值
B． 每次实验必须算出橡皮筋对小车做功的具体数值
C． 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最大速度
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
3.质量为2 kg的物体A以5 m/s的速度向北运动，另一个质量为0.5 kg的物体B以10 m/s的速度向西运动，它们的动能分别为EkA和EkB，则(　　)



A．EkA＝EkB
B．EkA＞EkB
C．EkA＜EkB
D． 因运动方向不同，无法比较动能



4.如图所示，一个质量为M的物体，放在水平地面上，物体上方安装一个长度为L、劲度系数为k的轻弹簧，现用手拉着弹簧上端的P点缓慢向上移动，直到物体离开地面一段距离，在这一过程中，P点的位移是H(开始时弹簧处于原长)，则物体重力势能的增加量为(　　)




A．MgH
B．MgH＋
C．MgH－
D．MgH－



5.如图所示，小明玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是(　　)




A． 重力势能减少，弹性势能增大
B． 重力势能增大，弹性势能减少
C． 重力势能减少，弹性势能减少
D． 重力势能不变，弹性势能增大



6.如图所示，一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的O点，另一端系一小球．给小球一足够大的初速度，使小球在斜面上做圆周运动．在此过程中(　　)

A． 小球的机械能守恒
B． 重力对小球不做功
C． 轻绳的张力对小球不做功
D． 在任何一段时间内，小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少量
7.关于能源的开发和应用，下列说法中正确的是(　　)
A． 能源应用的过程就是内能转化为机械能的过程
B． 化石能源的能量归根结底来自于太阳能，因此化石能源永远不会枯竭
C． 在广大的农村推广沼气前景广阔、意义重大，既变废为宝，减少污染，又大量节约能源
D． 随着科学技术的发展，煤炭资源将取之不尽、用之不竭
8.如图所示，斜劈静止在水平地面上，有一物体沿斜劈表面向下运动，重力做的功与克服力F做的功相等，则下列判断中正确的是(　　)




A． 物体可能加速下滑
B． 物体可能受三个力作用，且合力为零
C． 斜劈受到地面的摩擦力方向一定水平向左
D． 撤去F后斜劈一定受到地面的摩擦力



9.如图所示，固定在水平面上的光滑斜面倾角为θ＝30°，物体A、B通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧，P为固定在斜面上且与斜面垂直的光滑挡板，物体A、B的质量分别为m和4m，开始时用手托住物体A，滑轮两边的细绳恰好伸直，且左边的细绳与斜面平行，弹簧处于原长状态，A距离地面高度为h，放手后A从静止开始下降，在A下落至地面前的瞬间，物体B恰好对挡板无压力，空气阻力不计，下列关于物体A的说法正确的是(　　)

A． 在下落至地面前的过程中机械能守恒
B． 在下落至地面前的瞬间速度不一定为零
C． 在下落至地面前的过程中对轻弹簧做的功为mgh
D． 在下落至地面前的过程中可能一直在做加速运动
10.如图所示为著名的“阿特伍德机”装置示意图．跨过轻质定滑轮的轻绳两端悬挂两个质量均为M的物块，当左侧物块附上质量为m的小物块时，该物块由静止开始加速下落，下落h后小物块撞击挡板自动脱离，系统以v匀速运动．忽略系统一切阻力，重力加速度为g.若测出v，则可完成多个力学实验．下列关于此次实验的说法，正确的是(　　)

A． 系统放上小物块后，轻绳的张力增加了mg
B． 可测得当地重力加速度g＝
C． 要验证机械能守恒，需验证等式mgh＝Mv2，是否成立
D． .要探究合外力与加速度的关系，需探究mg＝(M＋m)是否成立
11.两弹簧的劲度系数之比为1︰2，在弹性限度内的形变量之比为2︰1，则它们的弹性势能之比为(　　)



A． 1︰2
B． 2︰1
C． 1︰4
D． 4︰1



12.能源短缺和环境恶化指的是(　　)
①煤炭和石油的开采与技术有关，在当前技术条件下，煤炭和石油的开采是有限度的，这叫能源短缺；
②煤炭和石油资源是有限的，以今天的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续，这叫能源短缺；
③煤炭和石油具有很大的气味，在开采、存放和使用过程中这些气味会聚集在空气中污染空气，使环境恶化；
④大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气，改变了大气成分使环境恶化．



A． ①③
B． ①④
C． ②③
D． ②④



13.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



14.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
15.人以20 N的水平恒力推着小车在粗糙的水平面上前进了5.0 m，人放手后，小车又前进了2.0 m才停下来，则小车在运动过程中，人的推力所做的功为(　　)



A． 100 J
B． 140 J
C． 60 J
D． 无法确定



二、填空题(共3小题)
16.一个质量为0.1 kg的球在光滑水平面上以5 m/s 的速度匀速运动，与竖直墙壁碰撞以后以原速率被弹回，若以初速度方向为正方向，则小球碰墙前后速度的变化为________，动能的变化为________.
17.(多选)下面的物体中，只具有动能的是(　　)，只具有势能的是(　　)，既具有动能又具有势能的是(　　)(以地面为参考平面)
A．停在地面上的汽车
B．在空中飞行的飞机
C．被起重机吊在空中静止的货物
D．压缩的弹簧
E．正在水平铁轨上行驶的火车
18.能源问题是现代社会发展的基本要素之一，能源家族中：①煤炭、②太阳能、③天然气、④水能等，其中属于不可再生能源的是________；属于不会造成环境污染的能源是________．(请填写序号)
三、实验题(共3小题)
19.某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，图中小车中可放置砝码，实验中，打点计时器的工作频率为50 Hz.

(1)实验的部分步骤如下：
①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；
②将小车停在打点计时器附近，________，________，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列点，________；
③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作．
(2)图是钩码质量为0.03 kg、砝码质量为0.02 kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A，B，C，D，E计数点，可获得各计数点到O的距离x及对应时刻小车的瞬时速度v，请将C点的测量结果填在表中的相应位置．

纸带的测量结果

(3)本实验，若用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，应采取的两项措施是：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________.
20.现利用如图所示装置验证机械能守恒定律．图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30°，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出．让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10－2s、2.00×10－2s．已知滑块质量为2.00 kg，滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm，光电门1和2之间的距离为0.54 m，g取9.80 m/s2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度．

(1)滑块经过光电门1时的速度v1＝________ m/s，通过光电门2时的速度v2＝________ m/s.
(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为________ J，重力势能的减少量为________ J.
21.在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m＝200 g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为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点．已知打点计时器每隔T＝0.02 s打一个点，当地的重力加速度为g＝9.8 m/s2，那么

(1)计算B点瞬时速度时，甲同学用v＝2gxOB，乙同学用vB＝.其中所选择方法正确的是______(填“甲”或“乙”)同学．
(2)同学丙想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力，为此他计算出纸带下落的加速度为________ m/s2，从而计算出阻力Ff＝______ N.
(3)若同学丁不慎将上述纸带从OA之间扯断，他仅利用A点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的？________.(填“能”或“不能”)
四、计算题(共3小题)
22.如图所示，质量为m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中达到最高点2的高度为h.

(1)足球由位置1运动到位置2时，重力做了多少功？足球克服重力做了多少功？足球的重力势能增加了多少？
(2)足球由位置2运动到位置3时，重力做了多少功？足球的重力势能减少了多少？
23.在排球比赛中，某运动员用400 N的力把质量为270 g的排球从2.8 m的高度扣向对方的场地内．在球被扣到落地的过程中，排球的重力势能如何变化？(g取10 m/s2)
24.质量为3.0×106kg的列车，在额定功率下，沿平直的轨道由静止开始出发．运动过程中受到的阻力大小恒定，经过1.0×103s后速度达到最大行驶速度20 m/s，此时司机发现前方4.0×103m处有一障碍物，便立即紧急刹车，刹车时所附加的制动力为9.0×104N，结果列车恰好没有撞到障碍物，求：
⑴刹车时列车加速度的大小；
⑵列车的额定功率；
⑶刹车前列车行驶的距离．



答案解析
1.【答案】B
【解析】
2.【答案】C
【解析】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、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)的部分计算速度，故C正确，故D错误．
3.【答案】A
【解析】根据Ek＝mv2知，EkA＝25 J，EkB＝25 J，而且动能是标量，所以EkA＝EkB，A项正确．
4.【答案】C
【解析】物体离开地面时，弹簧伸长x＝
重物上升的高度h＝H－x
重力势能增加量Ep＝Mgh＝MgH－
所以正确答案为C.
5.【答案】A
【解析】弹簧向下压缩的过程中，弹簧压缩量增大，弹性势能增大；重力做正功，重力势能减少，故A正确．
6.【答案】C
【解析】斜面粗糙，小球受到重力、支持力、摩擦力、轻绳张力的作用，由于除重力做功外，支持力和轻绳张力总是与运动方向垂直，不做功，摩擦力做负功，机械能减少，A、B错，C对；小球动能的变化等于合外力对其做的功，即重力与摩擦力做功的和，D错．
7.【答案】C
【解析】能源应用过程并不单纯是将内能转化为机械能的过程，各种转化形式均可为人类服务，A错误；化石能源的能量虽然来自太阳能，但要经过数亿年的地质演变才能形成，且储量有限，为不可再生能源，B错误；在广大农村推广沼气对改善农村环境、节约能源意义重大，功在当代，利在千秋，C正确；无论技术先进与否，煤炭资源不可能取之不尽、用之不竭，D错误.故选C.
8.【答案】B
【解析】对物体进行受力分析，重力做的功与克服力F做的功相等，说明重力和F在沿斜面的分力相等，若物体不受摩擦力作用，则做匀速运动，若受摩擦力作用，则做减速运动，故A错误；若不受摩擦力，则物体可能受三个力作用，物体匀速运动，受力平衡，故B正确；当F与斜面的夹角与重力与斜面的夹角相等时，支持力为零，即斜劈不受力，即摩擦力为零，此时地面对斜劈没有摩擦力，故C错误；撤去F后，物体对斜面可能有摩擦力Ff和弹力FN，这两个力的水平分力是可以抵消的，因此斜劈可能不受地面的摩擦力，故D错误．
9.【答案】C
【解析】A从静止到下落过程中，系统中只有重力和弹簧的弹力做功，所以在A下落至地面的过程中系统的机械能守恒，而A的机械能不守恒，故A错误；在A下落至地面前的瞬间，物体B恰好对挡板无压力，以B为研究对象，据平衡求得此时弹簧的弹力为FT＝4mgsin 30°＝2mg；再以A为研究对象，当A静止释放的瞬间，A受重力mg，其合力方向向下，大小为mg；当A落地瞬间，A受重力mg和弹簧的弹力2mg，其合力向上，大小为mg，A做简谐运动，据对称性可知，落地瞬间其速度为零；据弹簧振子的运动情况可知，A向下运动时，先做加速度减小的加速运动，然后做加速度逐渐增大的减速运动，故B、D错误；据A做简谐运动和机械能守恒可知，A落地瞬间，A的重力势能完全转化为弹簧的弹性势能，所以弹簧的弹力做功为mgh，故C正确．
10.【答案】B
【解析】对系统，由牛顿第二定律得，加速度：a＝＝，对M，由牛顿第二定律得：F－Mg＝Ma，解得：F＝Mg＋，故A错误；对系统，由动能定理得：(M＋m)gh－Mgh＝(M＋m＋M)v2－0，解得：g＝，故B正确；如果机械能守恒，则：(M＋m)gh＝Mgh＋(M＋m＋M)v2，整理得：mgh＝(2M＋m)v2，故C错误；物体做初速度为零的匀加速直线运动，加速度：a＝，由牛顿第二定律得：(M＋m)g－Mg＝(M＋m＋M)a，整理得：mg＝(2M＋m)，要探究合外力与加速度的关系，需探究mg＝(2M＋m)是否成立，故D错误．
11.【答案】B
12.【答案】D
【解析】煤炭、石油储存是有限的，这是所讲的“能源短缺”，②正确；煤炭和石油产品使用时排出的有害气体污染了空气，这是所讲的“环境恶化”，④正确，所以应选D.
13.【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．
14.【答案】C
【解析】小球从水平位置摆动至最低点，由动能定理得，mgL＝mv2，解得v＝，因LPmQ，则两小球的动能大小无法比较，选项B错误；对小球在最低点受力分析得，FT－mg＝m，可得FT＝3mg，选项C正确；由a＝＝2g可知，两球的向心加速度相等，选项D错误．
15.【答案】A
【解析】人的推力作用在小车上的过程中，小车发生的位移是5.0 m，故该力做功为W＝Flcosα＝20×5.0×cos 0° J＝100 J.
16.【答案】－10 m/s　0
【解析】
17.【答案】E　CD　B
【解析】
18.【答案】①③　②④
【解析】煤炭和天然气在地球上的总储量是一定的，所以属于不可再生能源；太阳能和水能属于可再生能源，并且使用过程不会造成环境污染．
19.【答案】(1)②先接通电源　再释放小车　关闭打点计时器电源　(2)5.18(5.16～5.20均可)　0.49　(3)①平衡摩擦力　②钩码的重力远小于小车及砝码的重力和
【解析】(1)将小车停在打点计时器附近后，需先接通电源，再释放小车，让其拖动纸带，待打点计时器在纸带上打下一系列点后，关闭打点计时器电源．
(2)在验证C点时，由题图可知，C点与刻度尺上的6.18 cm(6.16～6.20 cm均可)对齐，所以C点距O点的距离是xOC＝5.18 cm(5.16～5.20 cm均可)．从纸带上可知C点的速度就是BD段的平均速度，vC＝×10－2m/s≈0.49 m/s.
(3)平衡摩擦力后，绳上的拉力就等于小车受到的合外力．当钩码的重力远小于小车及砝码的重力和时，绳上的拉力就近似等于钩码的重力．
20.【答案】(1)1.00　2.50　(2)5.25　5.29
【解析】(1)v1＝＝m/s＝1.00 m/s
v2＝＝m/s＝2.50 m/s
(2)动能增加量：
ΔEk＝×2.00×(2.502－1.002) J＝5.25 J
重力势能的减少量：
ΔEp＝2.00×9.80×0.54×sin 30° J≈5.29 J
21.【答案】(1)乙　(2)9.5　0.06　(3)能
【解析】(1)由于实验过程中重物和纸带会受到空气和限位孔的阻力作用，导致测得的加速度小于当地的重力加速度，
所以求速度时不能用v＝2gsOB，来求，只能根据v＝求瞬时速度值，所以乙正确．
(2)根据Δx＝at2，可求出a＝，代入数据解得a＝9.5 m/s2，
由mg－Ff＝ma解得，阻力Ff＝0.06 N.
(3)根据mgh＝mv－mv可知，可以利用A点之后的纸带验证机械能守恒，即能实现.
22.【答案】(1)－mgh　mgh　mgh　(2)mgh　mgh
【解析】(1)WG＝mgh·cos 180°＝－mgh
足球克服重力做功：W＝mgh
ΔEp＝mgh
(2)WG＝mgh·cos 0°＝mgh
ΔEp′＝mgh
23.【答案】减少7.56 J
【解析】WG＝mgh＝0.27×10×2.8＝7.56 J
重力势能减少7.56 J.
24.【答案】⑴0.05 m/s2　(2)1.2×106W　(3)1.0×104m
【解析】(1)列车刹车过程的初速度v0＝20 m/s，末速度vt＝0，前进的距离s＝4.0×103m，加速度为a，
由v＝v－2as①
解得a＝0.05 m/s2
(2)列车刹车前受到的阻力为Ff1，刹车时附加的制动力Ff2＝9.0×104N，列车的质量m＝3.0×106kg，额定功率为P，Ff1＋Ff2＝ma②
解得Ff1＝6.0×104N
P＝Ff1v0③
解得P＝1.2×106W
(3)刹车前列车行驶的距离为s′，行驶的时间t＝103s
由动能定理得Pt－Ff1s′＝mv2④
解得s′＝1.0×104m.