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12小题)
1.半径为R的圆桶固定在小车上，有一光滑小球静止在圆桶的最低点，如图所示．小车以速度v向右匀速运动，当小车遇到障碍物突然停止时，小球在圆桶中上升的高度不可能(　　)

A． 等于
B． 大于
C． 小于
D． 等于2R
2.解放前后，机械化生产水平较低，人们经常通过“驴拉磨”的方式把粮食颗粒加工成粗面来食用，如图所示，假设驴拉磨的力F总是与圆周轨迹的切线共线，运动的半径为R，则驴拉磨转动一周所做的功为(　　)

A． 0
B．FR
C． 2πFR
D． 无法判断
3.如图所示，人造地球卫星在椭圆形轨道上运动，当由a点运动到b点过程中，关于万有引力做功的情况．正确的说法是(　　)

A． 不做功
B． 做正功
C． 做负功
D． 不能判定
4.下列各过程中所指出的力，做功不为零的是(　　)
A． 重物沿水平路面运动时，重物受到的重力
B． 汽车沿斜坡向上运动时，斜坡对汽车的支持力
C． 子弹射穿木块的过程，木块对子弹的摩擦力
D． 用手指捏住玻璃板竖直向上提起时，手指对玻璃板的压力
5.在验证机械能守恒定律的实验中，对于自由下落的重物，下列说法正确的是(　　)
A． 只要足够重就可以
B． 只要体积足够小就可以
C． 既要足够重，又要体积非常小
D． 应该密度大些，还应便于夹紧纸带，使纸带随同重物运动时不致被扭曲
6.一棵树上有一个质量为0.3 kg的熟透了的苹果P，该苹果从树上A处先落到地面C最后滚入沟底D.已知AC、CD的高度差分别为2.2 m和3 m，以地面C为零势能面，A、B、C、D、E面之间竖直距离如图所示．g取10 m/s2，试估算出该苹果从A处落下到D处的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是(　　)

A． 15.6 J和9 J
B． 9 J和－9 J
C． 15.6 J和－9 J
D． 15.6 J和－15.6 J
7.一物体静止在粗糙水平地面上，现用一大小为F1的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度为v，若将水平拉力的大小改为F2，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v，对于上述两个过程，用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功，Wf1、Wf2分别表示两次克服摩擦力所做的功，则(　　)
A．WF2＞4WF1，Wf2＞2Wf1
B．WF2＞4WF1，Wf2＝2Wf1
C．WF2＜4WF1，Wf2＝ 2Wf1
D．WF2＜4WF1，Wf2＜2Wf1
8.一个质量为1 kg的物体被人用手由静止开始向上提升了2 m，这时物体的速度为2 m/s，则下列结论中错误的是(　　)
A． 手对物体做功22 J
B． 合力对物体做功22 J
C． 合力对物体做功2 J
D． 物体克服重力做功20 J
9.如图所示，ACP和BDP是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道，A、P、B三点位于同一水平面上，C和D分别为两轨道的最低点，将两个质量相同的小球分别从A和B两处同时无初速释放，则(　　)
A． 沿BDP光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值
B． 两小球到达C点和D点的过程中，重力做功相等
C． 两小球到达C点和D点时，重力势能相等
D． 两小球刚开始从A和B两处无初速释放时，重力势能相等
10.如图是用落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带．有关尺寸已在图中注明．我们选取n点来验证机械能守恒定律．下面举一些计算n点速度的方法，其中正确的是(　　)

A．n点是第n个点，则vn＝gnT
B．n点是第n个点，则vn＝g(n－1)T
C．vn＝
D．vn＝
11.如图所示，在竖直平面内有一“V”形槽，其底部BC是一段圆弧，两侧都与光滑斜槽相切，相切处B、C位于同一水平面上．一小物体从右侧斜槽上距BC平面高度为2h的A处由静止开始下滑，经圆弧槽再滑上左侧斜槽，最高能到达距BC所在水平面高度为h的D处，接着小物体再向下滑回，若不考虑空气阻力，则(　　)

A． 小物体恰好滑回到B处时速度为零
B． 小物体尚未滑回到B处时速度已变为零
C． 小物体能滑回到B处之上，但最高点要比D处低
D． 小物体最终一定会停止在圆弧槽的最低点
12.如图所示，小物体A和B通过轻质弹簧和轻绳跨过光滑定滑轮连接，初状态在外力控制下系统保持静止，轻弹簧处于原长，且轻弹簧上端离滑轮足够远，A离地面足够高，物体A和B同时从静止释放，释放后短时间内B能保持静止，A下落h高度时，B开始沿斜面上滑，则下列说法中正确的是(　　)

A．B滑动之前，A机械能守恒
B．B滑动之前，A机械能减小
C．B滑动之前，A、B组成的系统机械能守恒
D．B滑动之后，A、B组成的系统机械能守恒
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.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)
15.一个质量为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________.
三、实验题(共1小题)
16.如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平．回答下列问题：

(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________．(填入正确选项前的字母)
A．米尺 B．秒表
C．0～12 V的直流电源 D．0～12 V的交流电源
(2)实验中误差产生的原因有________．(写出两个原因)
四、计算题(共4小题分)
17.如图所示，质量都为m的A、B两金属环用细线相连后，分别套在两互成直角的水平光滑细杆和竖直光滑细杆上，细线长L＝0.4 m，今将细线拉直后使A和B从同一高度上由静止释放，求当运动到使细线与水平方向成30°角时，金属环A和B的速度大小．(g取10 m/s2)

18.如图所示，传送带与水平面之间的夹角为θ＝30°，其上A、B两点间的距离为L＝10 m，传送带在电动机的带动下以v＝5 m/s的速度匀速运动，现将一质量为m＝10 kg的小物体(可视为质点)轻放在传送带的A点，已知小物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝，在传送带将小物体从A点传送到B点的过程中，求：(g＝10 m/s2)

(1)小物体运动到B点需要多少时间？
(2)传送带对小物体做的功；
(3)与没有放小物体相比，在小物体从A到B的过程中，电动机多做多少功？
19.如图所示，质量为m的木块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边的光滑定滑轮与质量为M的砝码相连．已知M＝2m，让绳拉直后使砝码从静止开始下降h的距离(未落地)时，木块仍没离开桌面，则砝码的速度为多少？

20.质量为M的木板放在光滑水平面上，如图所示．一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至B点，在木板上前进了l，同时木板前进了x，若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，求摩擦力对滑块、对木板所做的功各为多少？滑动摩擦力对滑块、木板做的总功是多少？




答案解析
1.【答案】B
【解析】小球沿圆桶上升，机械能守恒，由机械能守恒分析知A、C、D是可能的．
2.【答案】C
【解析】力与运动方向的切线共线，故W＝FΔl1＋FΔl2＋FΔl3＋…＝F·2πR.
3.【答案】C
【解析】
4.【答案】C
【解析】根据W＝Flcosα，可知A中因为重力方向向下，位移水平，故重力做功为零；汽车沿斜坡向上运动时，斜坡对汽车的支持力垂直斜坡向上，方向与位移垂直，所以做功为零；子弹射穿木块的过程，木块对子弹的摩擦力对子弹做负功，不为零；用手指捏住玻璃板竖直向上提起时，手指对玻璃板的压力与位移方向垂直，故做功为零；故选C.
5.【答案】D
【解析】
6.【答案】C
【解析】以地面C为零势能面，根据重力势能的计算公式得，D处的重力势能Ep＝－mgh＝－0.3×10×3 J＝－9 J，从A落下到D的过程中重力势能的减少量ΔEp＝mgΔh＝0.3×10×(2.2＋3) J＝15.6 J
故选项C正确．
7.【答案】C
8.【答案】B
9.【答案】D
【解析】不管选哪一点为零势能点，A点和B点相对零势能面的竖直高度均相等，所以重力势能相等．两小球到C点和D点时，重力势能不相等．重力势能Ep＝mgh，具有相对性，如果选A、P、B三点在零势能参考面上，则两球在运动过程中的重力势能恒为负值；如果选C点在零势能参考面上，则两球在运动过程中的重力势能恒为正值．另外，重力做功跟路径无关，只取决于物体在初始和终末两点在竖直方向的高度，两球从开始运动到达C点和D点时竖直高度不等，所以，重力做功不相等．
10.【答案】C
【解析】
11.【答案】C
【解析】小物体从A处运动到D处的过程中，克服摩擦力所做的功为Wf1＝mgh，小物体从D处开始运动的过程，因为速度较小，小物体对圆弧槽的压力较小，克服摩擦力所做的功Wf2＜mgh，所以小物体能滑回到B处之上，但最高点要比D处低，C正确，A、B错误；因为小物体与圆弧槽间的动摩擦因数未知，所以小物体可能停在圆弧槽上的任何地方，D错误．
12.【答案】B
【解析】B滑动之前，A下落时，绳子的拉力对A做负功，A的机械能不守恒，由功能关系知，A的机械能减小，故A错误，B正确；B滑动之前，A的机械能减小，B的机械能不变，则A、B组成的系统机械能减小，故C错误；B滑动之后，A、B及弹簧组成的系统机械能守恒，则A、B组成的系统机械能不守恒，故D错误.
13.【答案】　
14.【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．
15.【答案】－10 m/s　0
【解析】
16.【答案】(1)AD　(2)①纸带与打点计时器之间有摩擦　②用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差　③计算重力势能变化时，选取初末两点距离过近　④交流电频率不稳定
【解析】打点计时器需接交流电源；需要用米尺测量纸带上打出的点之间的距离．
17.【答案】m/s　1 m/s
18.【答案】(1)3 s　 (2)625 J　(3)1000 J
【解析】(1)物体放上传送带后，由于刚开始一段时间内，物体的速度小于传送带的速度，所以物体相对于传动带向后运动，受到沿传送带向前的摩擦力，
故物体受到的合力为：μmgcos 30°－mgsin 30°＝mg
由牛顿第二定律得物体的加速度为a＝＝g
当物体的速度达到和传送带的速度相同时，两者之间没有相对运动趋势，一起做匀速直线运动，因为物体从静止开始运动，所以v＝at1，得t1＝s＝2 s，根据公式x＝at可得，物体的加速位移x1＝5 m
故物体做匀速直线运动位移是x2＝L－x1＝5 m
所以物体的匀速直线运动的时间为t2＝＝1 s，所以物体从A到B的时间为t＝t1＋t2＝3 s
(2)传送带对物体的做功为
W1＝mv2＋mgh＝mv2＋mgL＝×10×25＋10×10×5＝625 J
(3)如果没有放小物体，电动机就不需要克服摩擦力做功，所以在小物体从A到B的过程中，电动机做功为W＝W1＋μmgx1cos 30°＝625 J＋375 J＝1000 J
19.【答案】
【解析】解法一：用ΔEk增＝ΔEp减求解．
在砝码下降h的过程中，系统增加的动能为
ΔEk增＝(M＋m)v2，
系统减少的重力势能ΔEp减＝Mgh，
由ΔEk增＝ΔEp减得：
? (M＋m)v2＝Mgh，
解得v＝＝.
解法二：用E初＝E末求解．
设砝码开始离桌面的距离为x，取桌面所在的水平面为参考面，则系统的初始机械能E初＝－Mgx，
系统的末机械能E末＝－Mg(x＋h)＋(M＋m)v2.
由E初＝E末得：
－Mgx＝－Mg(x＋h)＋(M＋m)v2，
解得v＝.
解法三：用ΔEm增＝ΔEM减求解．
在砝码下降的过程中，木块增加的机械能ΔEm增＝mv2，砝码减少的机械能ΔEM减＝Mgh－Mv2.
由ΔEm增＝ΔEM减得：
? mv2＝Mgh－Mv2，
解得v＝.
20.【答案】－μmg(l＋x)　μmgx　－μmgl
【解析】由题图可知，木板的位移为lM＝x时，滑块的位移为lm＝l＋x，m与M之间的滑动摩擦力Ff＝μmg.由公式W＝Flcosα可得，摩擦力对滑块所做的功为Wm＝μmglmcos 180°＝－μmg(l＋x)，负号表示做负功．摩擦力对木板所做的功为WM＝μmglM＝μmgx.这对滑动摩擦力做的总功：W＝Wm＋WM＝－μmg(l＋x)＋μmgx＝－μmgl