2020-2021学年高一物理人教版必修2单元测试AB卷
机械能守恒定律
B卷
1.如图所示，一质量为m、长度为的均匀柔软细绳竖直悬挂.用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距.重力加速度大小为g.在此过程中，外力做的功为(
)
A.
B.
C.
D.
2.下列关于运动物体的合外力做功和动能、速度变化的关系,正确的是(
)
A.物体做变速运动,合外力一定不为零,动能一定变化
B.若合外力对物体做功为零,则合外力一定为零
C.物体的合外力做功,它的速度大小一定发生变化
D.物体的动能不变,所受的合外力必定为零
3.物体在水平拉力F作用下，沿x轴由坐标原点开始运动，设拉力F随x的变化分别如图甲、乙、丙所示，图甲为一半圆图形，对应拉力做功分别为，则以下说法正确的是(
)
A.
B.
C.
D.
4.如图,是竖直面内的光滑固定轨道,水平,长度为;是半径为的四分之一圆弧,与相切于点。一质量为的小球,始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自点处从静止开始向右运动。重力加速度大小为。小球从点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为(
)
A.
B.
C.
D.
5.如图,一质量为M的光滑大圆环,用一细轻杆固定在竖直平面内：套在大环上质量为m的小环（可视为质点）,从大环的最高处由静止滑下,重力加速度大小为g。当小环滑到大环的最低点时,大环对轻杆拉力的大小为(
)
A.
B.
C.
D.
6.如图所示,三个小球A、B、C的质量均为m,A与B、C间通过铰链用轻杆连接,杆长为L,B、C置于水平地面上,用一轻质弹簧连接,弹簧处于原长。现A由静止释放下降到最低点,两轻杆间夹角α由60°变为120°,A、B、C在同一竖直平面内运动,弹簧在弹性限度内,忽略一切摩擦,重力加速度为g。则此下降过程中(
)
A.A的动能达到最大前,B受到地面的支持力小于
B.A的动能最大时,B受到地面的支持力等于
C.弹簧的弹性势能最大时,A的加速度方向竖直向下
D.弹簧的弹性势能最大值为
7.将质量为0.2kg的小球放在竖立的弹簧上,并把球往下按至A的位置,如图甲所示,迅速松手后,弹簧把球弹起,球升至最高位置C(图丙),途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态(图乙),已知B、A的高度差为0.1m,C、B的高度差为0.2m,弹簧的质最和空气阻力都可忽略,重力加速度,则有(
)
A.小球从A上升至B的过程中,弹簧的弹性势能一直减小,小球的动能一直增加
B.小球从B上升到C的过程中,小球的动能一直减小,势能一直增加
C.小球在位置A时,弹簧的弹性势能为0.6J
D.小球从位置A上升至C的过程中,小球的最大动能为0.4J
8.如图,人站在自动扶梯上不动,随扶梯向上匀速运动的过程中,下列说法中正确的是(?
?)
A.人所受的合力对人做正功
B.重力对人做负功
C.扶梯对人做的功等于人增加的重力势能
D.摩擦力对人做的功等于人机械能的变化
9.用如图甲所示实验装置验证质量分别为的用轻绳连接的重物组成的系统机械能守恒,从高处由静止开始下落,上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。图乙给出的是实验中获取的一条纸带:为所取计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图乙所示,已知打点计时器所用电源的频率为f,当地的重力加速度为g。
(1)在打点过程中,系统重力势能的减少量__________,系统动能的增量__________(用题中和图中给出的字母表示)。
(2)经计算发现,总是略大于,其主要原因是___________________________________。
10.静止在水平地面上的两小物块A、B，质量分别为，；两者之间有一被压缩的微型弹簧(长度不计)，其弹性势能为10.0J，A与其右侧的竖直墙壁距离l=1.0m，如图所示。某时刻，将压缩的微型弹簧释放，使A、B瞬间分离，两物块获得的速度之比是。释放后，A沿着与墙壁垂直的方向向右运动。A、B与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.20。重力加速度取。A与墙壁碰撞前后动能不变且碰撞时间不计。求：
(1)弹簧释放后瞬间A、B速度的大小；
(2)物块A、B中有一个停下来时，A与B之间的距离。
答案以及解析
1.答案：A
解析：以均匀柔软细绳段为研究对象，其质量为.取M点所在的水平面为零势能面，开始时，细绳段的重力势能，当用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点时，细绳段的重力势能，则外力做的功等于细绳段的重力势能的变化，即，故A正确.
2.答案：C
解析：根据动能定理,物体的合外力做功,它的速度大小一定发生变化,C正确;如果物体所受合力与速度始终垂直,则合外力对物体不做功,物体做变速运动,但动能不变,A、B、D错误.
3.答案：D
解析：图线与x轴围成图形的面积表示力做的功，又由题图可知,，,则，D正确，A、B、C错误.
4.答案：C
解析：设小球运动到点的速度大小为,则对小球由到的过程,由动能定理有,又,解得,小球离开点后,在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,在竖直方向做匀减速直线运动,由牛顿第二定律可知,小球离开点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为,由竖直方向的运动可知,小球从离开点到其轨迹最高点所需的时间为,在水平方向的位移大小为。由以上分析可知,小球从点开始运动到其轨迹最高点的过程中,水平方向的位移大小为,则小球机械能的增加量为,C正确,ABD错误。
5.答案：C
解析：设大圆环底端为重力势能零点,大圆环半径为R,小环在最低点速度为v,由于小圆环运动过程中只受弹力和重力,故机械能守恒并满足,解得.当小环到大环最低点时,分析小环的受力得,把代入得。分析大环受力,大环受到自身重力和小环竖直向下的压力,故大环对轻杆的拉力为。故C项正确。综上所述,本题正确答案为C。
6.答案：AB
解析：A的动能最大时,A的加速度为0,根据力的平衡,B和C对A的力F的竖直分力为,B或C受到地面的支持力,B正确;A的动能达到最大前,其加速度向下,所以,B受到地面的支持力小于,A正确;弹簧的弹性势能最大值,解得,D错误;弹簧的弹性势能最大时,A减速运动到最低点,所以A的加速度方向竖直向上,C错误。
7.答案：BC
解析：小球在竖直方向的运动,设在AB中间有一点D,使得其重力等于弹力,则小球由A点向D点运动,加速度减小,速度增大,由O点向B运动,加速度反向增大,速度减小,由B向C运动为竖直上抛运动,故由A到B过程,弹性势能一直减小,小球动能先增后减,选项A错误;小球从B到C点动能减小,重力势能增加,选项B正确;小球在最高点时重力势能等于弹簧最大压缩时的弹性势能,,选项C正确;由于弹簧的劲度系数未知,不能确定平衡位置距A的高度,平衡位置处的动能最大,当运动到B处时动能为0.4J,则最大动能大于该值,选项D错误。
8.答案：BC
解析：人站在自动扶梯上不动,随扶梯向上匀速运动,受重力和支持力,重力做负功,重力势能增加,支持力做正功,合外力为零,所以合外力做功等于零,故A错误,B正确;由上分析可知,扶梯对人做的正功等于重力做的负功,所以扶梯对人做的功等于人增加的重力势能,故C正确;人不受摩擦力,所以没有摩擦力做功,人站在自动扶梯上不动,随扶梯向上匀速运动的过程中,人的动能不变,势能增加,所以人的机械能增加,故D错误。所以BC正确,AD错误。
9.答案：(1);
(2)纸带通过打点计时器受摩擦力及重物受空气阻力
解析：(1)打计数点5时重物的瞬时速度为
同理,打计数点E时重物的瞬时速度为
系统动能的增加量为。
的重力势能减少了,
的重力势能增加了,
系统重力势能的减少量为。
(2)经计算发现总是略大于,造成这种结果的主要原因是纸带通过打点计时器受摩擦力及重物受空气阻力。
10.答案：（1）弹簧释放后瞬间，弹性势能转化为A、B动能;
;
联立得，
（2）A、B加速度大小相等，
B速度较小先停下，所用时间;
B向左位移;
A该时间内的路程
A与B之间的距离
解析：2020-2021学年高一物理人教版必修2单元测试AB卷
机械能守恒定律
A卷
1.关于力对物体做功,下列说法正确的是(
)
A.静摩擦力对物体一定不做功
B.滑动摩擦力对物体可以做正功,也可以做负功
C.作用力做正功,反作用力一定做负功
D.作用力不做功,反作用力一定也不做功
2.如图所示,质量为M的物体放在光滑水平地面上,在与水平方向成α角的恒力F作用下,从静止开始运动,在时间t内,F对物体所做的功为.仅单独改变下列某一物理量(设该物理量改变后物体仍在水平地面上运动),可使恒力所做的功为的是(
)
A.使恒力的大小增大为
B.使物体质量减小为
C.做功时间增长为
D.α角从60°变为0°
3.汽车上坡时，在功率保持不变的情况下，由“5”挡换到“4”
挡或更低的挡位，其目的是(
)
A.增大速度，得到较大的牵引力
B.增大速度，得到较小的牵引力
C.减小速度，得到较大的牵引力
D.减小速度，得到较小的牵引力
4.如图所示,分别用力将质量为m的物体,由静止沿同一光滑斜面以相同的加速度,从斜面底端拉到斜面的顶端,物体到达斜面顶端时,力的平均功率关系为(
)
A.
B.
C.
D.
5.如图所示，质量为m的小球从高度为h处的斜面上的A点滚下，经过水平面后，再滚上另一斜面，当它到达高为的D点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为(
)
A.
B.
C.
D.0
6.如图所示,小明在玩蹦蹦杆,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
7.如图所示，A、B、C三个一样的滑块从粗糙斜面上的同一高度同时开始运动，A由静止释放，B的初速度方向沿斜面向下，大小为，C的初速度方向沿斜面水平，大小也为。下列说法中正确的是(
)
A.A和C将同时滑到斜面底端
B.滑到斜面底端时，B的机械能减少最多
C.滑到斜面底端时，B的动能最大
D.C的重力势能减少最多
8.光滑水平面上,一质量为m的物块受到水平向右的力F的作用,F随位移变化的图像如图所示,下列说法正确的是(
)
A.物块的位移为时,物块的速度最大
B.物块先加速运动,后减速运动
C.物块的最大速度为
D.由于物块受变力作用,无法求合外力做的功,因此无法求物块的速度
9.如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律.
①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是__________.
A.重物选用质量和密度较大的金属锤
B.两限位孔在同一竖直面内上下对正
C.精确测量出重物的质量
D.用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物
②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50
Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示.纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点.重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有_________.
A.和的长度
B.和的长度
C.和的长度
D.和的长度
10.如图所示，竖直光滑圆轨道AB固定于地面上，B为轨道最低点，轨道半径，紧靠轨道依次排放两块完全相同的长木板C和D，长度均为，质量均为,木板上表面与轨道末端相切。一质量为的物块（可视为质点）从圆轨道上P点无初速释放，运动到圆轨道的B点时对轨道压力大小为，物块之后滑上长木板C，物块与长木板间的动摩擦因数为，木板与地面间的动摩擦因数。（最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取）
（1）求物块下滑的初位置P距离B的高度h；
（2）若物块滑上木板C时，木板不动，而滑上木板D时，木板D开始滑动，求应满足的条件；
答案以及解析
1.答案：B
解析：恒力做功的表达式，静摩擦力的方向与物体相对运动趋势方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，还可以与运动方向垂直，故静摩擦力可以做正功，也可以做负功，也可以不做功，故A错误。恒力做功的表达式，滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，物体受滑动摩擦力也有可能位移为零，故可能做负功，也可能做正功，也可以不做功，故B正确。作用力和反作用力是作用在两个相互作用的物体上，大小相同方向相反的力；但两个物体的位移不确定，故作用力和反作用力可以同时做负功，也可以同时做正功，可以一个做功，一个不做功；如冰面上两个原来静止的小孩子相互推一下之后，两人同时后退，则两力做正功；而两个相对运动后撞在一起的物体，作用力和反作用力均做负功，故C错误。由C的分析可知，作用力不做功时，反作用力可以做功，故D错误。
2.答案：B
解析：恒力增大为时,物体的加速度变为原来的2倍,由知,在相同时间内物体通过的位移为原来的2倍,由可知,恒力做功为,故A错误;物体质量减小为,则物体的加速度变为原来的2倍,由知,在相同时间内物体通过的位移为原来的2倍,由可知,拉力做功为,故B正确;做功时间增长为,由知,物体通过的位移为原来的4倍,由可知,拉力做功为,故C错误;
角从60°变为0°,则拉力做功变为,故D错误.
3.答案：C
解析：由可知，在功率一定的情况下，当速度减小时，汽车的牵引力就会增大，此时更容易上坡，所以C正确。
4.答案：A
解析：物体的加速度相同,说明物体受到的合力相同,即各力沿斜面方向的分力都相同;由于斜面的长度相同,根据功的公式可得各力做的功相同,由于物体的加速度相同,所以物体运动的时间相同,所以拉力的平均功率相同,故A正确.
5.答案：B
解析：间的高度差为，则重力做功为，故选B.
6.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。
7.答案：C
解析：A.A、C两个滑块所受的滑动摩擦力大小相等，但方向不同，A的摩擦力沿斜面向上，C的摩擦力与速度方向相反，沿斜面向上的力是滑动摩擦力的分力；设斜面倾角为θ，在沿斜面方向上根据
可知在沿斜面方向C的加速度大于A的加速度，C先到达斜面底端，故A错误；
B.滑动摩擦力做功与路程有关，C运动的路程大，克服摩擦力做功多，机械能减少多，故B错误；
C.下滑到底端重力做功相同，摩擦力对A、B做功相同，C克服摩擦力做功多，而B有初速度，则滑到斜面底端时B的动能最大，故C正确；
D.三个滑块下降的高度相同，重力势能减少量相同，故D错误。
故选C。
8.答案：C
解析：图线与横轴所围面积的大小等于力F做功的大小,因此在0~范围内,F一直在做正功,物块的速度一直增大,此后F为零,物块的速度不变,故A、B选项错误.由图线与横轴所围的面积可知,由动能定理得,解得,故C选项正确,D选项错误.
9.答案：①AB
②BC
解析：①质量和密度较大的重物可以减少阻力对实验的影响，选项A正确；两限位孔在同一竖直面内上下对正，可以减少纸带与限位孔间的摩擦，选项B正确；本实验不需要测量出重物的质量，选项C错误；实验时应用手捏住纸带上端，接通电源后，释放重物，选项D错误.
②利用选项A不能完成验证，选项A错误；选项B为验证由O点到C点重物的机械能守恒，实验原理为,C点的速度可由和的长度求得，选项B正确；选项C是验证由C点到F点重物的机械能守恒，实验原理为，F点的速度可由的长度求得，C点的速度可由的长度求得，选项C正确；对选项D，应利用和的长度来验证机械能守恒定律，选项D错误.
10.答案：（1）设物块滑到圆轨道末端时的速度为v0，对货物的下滑过程，
根据机械能守恒定律得
①
设物块在轨道末端所受支持力的大小为，根据牛顿第二定律得②
联立①②式，代入数据得③
（2）若滑上木板c时，木板不动，由受力分析得④
若滑上木板D时，木板D开始滑动，由受力分析得⑤
联立④⑤式，代入数据得
⑥
解析：
