必修第二册第七单元机械能守恒定律 单元双基精品试卷 (A）（含答案）

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班级 姓名 准考证号 考场号 座位号
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2020-2021学年度高中物理单元双基精品试卷
必修第二册第七单元机械能守恒定律（A）
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、选择题（本大题共10小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
1．下列关于功的几种说法中，正确的是( )
A．人托着一个物体沿水平方向匀速前进，人对物体没有做功
B．人托着一个物体沿水平方向加速前进，人对物体没有做功
C．力和位移都是矢量，功也一定是矢量
D．因为功有正功和负功的区别，所以功是矢量
2．木块静止挂在绳子下端，一子弹以水平速度射入木块并留在其中，再与木块一起共同摆到一定高度，如图所示，从子弹开始入射到共同上摆到最大高度的过程中，下列说法正确的是( )

A．子弹的机械能守恒
B．木块的机械能守恒
C．子弹和木块的总机械能守恒
D．以上说法都不对
3．如图所示，电梯质量为M，它的水平地板上放置一质量为m的物体，电梯在钢索的拉力作用下由静止开始竖直向上加速运动。当上升高度为H时，电梯的速度达到v，则在这段过程中，下列说法正确的是( )

A．电梯对物体的支持力所做的功等于12mv2
B．电梯对物体的支持力所做的功大于12mv2
C．钢索的拉力所做的功等于12mv2＋MgH
D．钢索的拉力所做的功小于12mv2＋MgH
4．自由下落的物体，其动能与位移的关系如图所示。则图中直线的斜率表示该物体的( )

A．质量
B．机械能
C．重力大小
D．重力加速度
5．如图所示，木块A放在木板B的左端，用水平恒力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可以在光滑水平地面上自由滑动，F做的功为W2，产生的热量为Q2，则应有( )

A．W1＜W2，Q1＝Q2
B．W1＝W2，Q1＝Q2
C．W1＜W2，Q1＜Q2
D．W1＝W2，Q1＜Q2
6．汽车的发动机的额定输出功率为P1，它在水平路面上行驶时受到的摩擦阻力大小恒定。汽车在水平路面上由静止开始运动，直到车速达到最大速度vm，汽车发动机的输出功率P随时间变化的图象如图所示。若在0～t1时间内，汽车发动机的牵引力是恒定的，则汽车受到的合力F合随时间变化的图象可能是( )
7．将质量均为m的两个小球从相同高度以相同大小的速度抛出，一个小球竖直下抛，另一个小球沿光滑斜面向下抛出，不计空气阻力。由抛出到落地的过程中，下列说法中正确的是( )
A．重力对两球做的功相等
B．重力的平均功率相等
C．落地时重力的瞬时功率相等
D．落地时两球的机械能相等
8．如图所示，质量为m的物体置于倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，在外力作用下，斜面沿水平方向向右做匀速运动，运动中物体m与斜面体相对静止。则关于斜面对m的支持力和摩擦力的下列说法中正确的是( )

A．支持力一定做正功
B．摩擦力一定做正功
C．摩擦力可能不做功
D．重力不做功
9．质量为m的物体，由静止开始下落，由于阻力作用，下落的加速度为45g，在物体下落h的过程中，下列说法中正确的是( )
A．物体的动能增加了45mgh B．物体的机械能减少了45mgh
C．物体克服阻力所做的功为15mgh D．物体的重力势能减少了mgh
10．如图所示，倾角θ＝30°的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平。用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面)，在此过程中( )

A．物块的机械能逐渐增加
B．软绳重力势能共减少14mgl
C．物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功
D．软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和
二、计算题（本题共6小题，共60分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位）
11．(6分)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图(a)所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触但不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接.向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
(1)实验中涉及到下列操作步骤：
①把纸带向左拉直
②松手释放物块
③接通打点计时器电源
④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量
上述步骤正确的操作顺序是________(填入代表步骤的序号)。
(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为50 Hz。由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s。比较两纸带可知，________(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。
12．(8分)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、带铁夹的重物，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．低压直流电源 D．低压交流电源
(2)实验中产生误差的原因有____________________________。(写出两个原因即可)
(3)实验中由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样将造成________。
A．不清楚 B．mgh＞12mv2
C．mgh＜12mv2 D．mgh＝12mv2
13．(8分)如图所示，mA＝4 kg，mB＝1 kg，A与桌面间的动摩擦因数μ＝0.2，B与地面间的距离s＝0.8 m，A离滑轮足够远，不计绳与滑轮间摩擦，让B由静止释放，则：


(1)B落到地面时的速度为多大？
(2)B落地后，A在桌面上能继续滑行多远才能静止下来？(g取10 m/s2)






14．(12分)如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点衔接，导轨半径为R，一个质量为m的小球将弹簧压缩至A处。小球从A处由静止释放被弹开后，经过B点进入轨道的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍，之后向上运动恰能沿轨道运动到C点，求：

(1)释放小球前弹簧的弹性势能；
(2)小球由B到C克服阻力做的功。





15．(12分)一列火车在运行中保持额定功率2500 kW不变，已知火车的总质量是1000 t，所受力恒为1.56×105 N。求：
(1)火车的加速度是1 m/s2时的速度；
(2)火车的速度是12 m/s时的加速度；
(3)火车的最大速度。





(14分)如图所示，某人乘雪橇从雪坡经A点滑至B点，接着沿水平路面滑至C点停止，人与雪橇的总质量为70 kg。表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据，请根据图表中的数据解决下列问题。

位置
A
B
C
速度(m/s)
2.0
12.0
0
时刻(s)
0
4
10

(1)人与雪橇从A到B的过程中，损失的机械能为多少？
(2)设人与雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小。(g取10 m/s2)
(3)人与雪橇从B到C的过程中运动的距离。

物 理（A）答 案
一、选择题（本大题共10小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
1．【答案】A
【解析】人托着一个物体沿水平方向匀速前进时，人对物体只有支持力，垂直于运动方向不做功，A正确；若加速前进，则人对物体的摩擦力对物体做功，B错误；功虽有正功和负功之分，但功是标量，C、D均错。
2．【答案】D
【解析】子弹打入木块的过程中，子弹克服摩擦力做功产生热能，故系统机械能不守恒。
3．【答案】B
【解析】物体m受重力和支持力向上做加速运动，设支持力做的功为W1，由动能定理得W1－WG＝12mv2，所以支持力做的功大于12mv2；钢索拉力做的功设为W2，则由动能定理得W2－(M＋m)gH＝12(M＋m)v2，W2＝(M＋m)gH＋12(M＋m)v2，故只有B正确。
4．【答案】C
【解析】根据机械能守恒定律有Ek＝mgh，显然Ek－h图像的斜率表示物体重力大小mg，C正确。
5．【答案】A
【解析】第一次B固定在地面上，将A拉到B的右端时A相对于地面的位移等于B板的长度.第二次B可以在光滑水平地面上自由滑动，在摩擦力作用下B要向右运动，则将A拉到B的右端时A相对于地面的位移将大于B板的长度，所以第二次A相对于地面的位移大，由功的计算公式W＝Fl，应有W1＜W2，摩擦产生的热量Q＝Ffx相对，两次都从木板B的左端滑到右端，相对位移都等于B板的长度，相对位移相等，摩擦力相等，所以Q1＝Q2，故A正确，B、C、D错误。
6．【答案】D
【解析】0～t1时间内牵引力是恒定的，故合力也是恒定的；输出功率在增大，当达到额定功率后，速度逐渐增大，牵引力逐渐减小，一直到等于摩擦力，故合力也一直减小直到等于零，故选D。
7．【答案】AD
【解析】从抛出到落地的过程中，重力对两球做的功相等，因两球初速度大小相等，故两球落地时速度大小相同，机械能相同；竖直下抛的小球由抛出到落地所用的时间较短，重力的平均功率较大，落地时速度方向竖直向下，重力的瞬时功率较大，A、D正确，B、C错误。
8．【答案】BD
【解析】物体随斜面匀速运动时，如图所示，物体受重力、支持力和静摩擦力作用。根据平衡条件可得FN＝mgcos θ，Ff＝mgsin θ，方向分别垂直斜面向上和沿斜面向上。重力方向与位移方向垂直，不做功；摩擦力方向与位移方向的夹角为锐角，做正功；支持力方向与位移方向的夹角为钝角，做负功。故B、D正确，A、C错误。

9．【答案】ACD
【解析】物体下落过程合力F＝ma＝45mg，由动能定理可知，合力的功等于动能的增加量，即ΔEk＝W＝Fh＝45mgh。物体所受阻力为Ff，则mg－Ff＝ma，所以Ff＝15mg，机械能的减少量等于物体克服阻力所做的功，ΔE＝Ffh＝15mgh。重力势能的减少是重力做功引起的，故ΔEp＝WG＝mgh。由此可知，A、C、D选项正确。
10．【答案】BD
【解析】选物块为研究对象，细线对物块做负功，物块机械能减小，A错误；物块由静止释放后向下运动，到软绳刚好全部离开斜面，软绳的重心下降了14l，软绳重力势能共减少了14mgl，所以B正确；根据功和能的关系，细线对软绳做的功与软绳重力势能的减少等于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和，所以D正确，C错误。
二、计算题（本题共6小题，共60分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位）
11．(6分)
【答案】(1)④①③② (2)1.29 M (每空2分)
【解析】(1)根据该实验操作过程，正确步骤应为④①③②。
(2)物块脱离弹簧时速度最大，v＝ΔxΔt＝2.58×10－20.02 m/s＝1.29 m/s；弹簧的弹性势能转化为物块的动能，故物块获得的最大速度越大，弹簧的弹性势能越大，据纸带中打点的疏密知M纸带获得的最大速度较大，对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能较大。
12．(8分)
【答案】(1)AD(2分) (2)纸带和打点计时器限位孔之间有摩擦；用米尺测量纸带上点的间距时读数有误差(其他原因合理均可得分)(4分) (3)B(2分)
【解析】(1)在处理数据时需要测量长度，故需要米尺；电磁打点计时器工作时需要使用低压交流电源，故A、D正确。
(2)造成误差的原因有：①纸带和打点计时器限位孔之间有摩擦。②用米尺测量纸带上点的间距时读数有误差。③计算势能变化时，选取始末位置过近。④交流电频率不稳定。
(3)由于阻力作用，物体重力势能的减少量大于动能的增加量，即mgh＞12mv2，故B正确。
13．(8分)
【解析】(1)以A、B物体构成的系统为对象，B物体所受重力mBg做正功，A物体所受的摩擦力对系统做负功，设B落到地面时的速度为v，由动能定理得：
mBgs－μmAgs＝12(mA＋mB)v2－0
解得：v＝0.8 m/s。
(2)设B物体落地后A物体能滑行的距离为s′，则根据动能定理得：
－μmAgs′＝0－12mAv2A
解得：s′＝0.16 m。
14．(12分)
【解析】(1)在B点由牛顿第二定律得：FN－mg＝mB
则12mv2B＝72mgR
而小球在B点的动能即为弹簧的弹性势能，即Ep＝72mgR。
(2)小球恰好运动到C点，由圆周运动规律知：mg＝mC
由能量守恒定律得：12mv2B＝mg2R＋W阻＋12mv2C
联立解得：W阻＝mgR。
15．(12分)
【解析】(1)由牛顿第二定律：F－Ff＝ma1
又P＝Fv1
解得：v1 ≈ 2.16 m/s。
(2)由牛顿第二定律，有F－Ff＝ma2
又P＝Fv2
解得：a2 ≈ 5.2×10－2 m/s2。
(3)当F＝Ff时，火车达到最大速度，由P＝Ffvmax
得vmax＝16 m/s。
15．(14分)
【解析】(1)从A到B的过程中，人与雪橇损失的机械能为
ΔE＝mgh＋12mv2A－12mv2B
带入数据解得：ΔE＝9 100 J。
(2)人与雪橇在BC段做匀减速运动的加速度a＝vC－vBΔt＝－2 m/s2
根据牛顿第二定律Ff＝ma＝70×(－2) N＝－140 N
负号表示阻力的方向与运动方向相反。
(3)设B、C间的距离为x，对人与雪橇，由动能定理得：－Ffx＝0－12mv2B
代入数据解得x＝36 m。