2020-2021学年高一下学期物理教科版（2019)必修第二册第四章 机械能及其守恒定律 复习检测（word含答案）

第四章 机械能及其守恒定律
一、选择题
1．在利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验中，关于测量误差的说法正确的是(　　)
A.重物下落的实际高度大于测量值
B.重物下落的实际高度小于测量值
C.重物的实际末速度v大于gt(g为重力加速度，t为下落时间)
D.重物的实际末速度v小于gt
2．如图所示，演员正在进行杂技表演.由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于(　　)

A.0.3 J
B.3 J
C.30 J
D.300 J
3．拖拉机耕地时一般比在道路上行驶时速度慢，这样做的主要目的是(　　)
A.节省燃料 B.提高柴油机的功率
C.提高传动机械的效率 D.增大拖拉机的牵引力
4．如图所示，质量为m的可看成质点的物块置于粗糙水平面上的M点，水平面的右端与固定的斜面平滑连接，物块与水平面及斜面之间的动摩擦因数处处相同.物块与弹簧未连接，开始时物块挤压弹簧使弹簧处于压缩状态.现从M点由静止释放物块，物块运动到N点时恰好静止，弹簧原长小于MM′.若物块从M点运动到N点的过程中，物块与接触面之间由于摩擦所产生的热量为Q，物块、弹簧与地球组成系统的机械能为E，物块通过的路程为s.不计转折处的能量损失，下列图像所描述的关系中可能正确的是(　　)


5．一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。A、B、C、D、E水平面之间竖直距离如图所示。以地面C为零势能面，g取10 m/s2，则该苹果从A落下到D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
6．引体向上是国家高三学生体质健康标准的选测项目之一,主要测试上肢肌肉力量的发展水平。某同学在测试中单次引体向上的时间约为2 s,下列数据中,最接近该同学在测试中克服重力做功的平均功率的是(　　)。
A.1.5 W B.15 W C.150 W D.1500 W
7．如图所示的一水平转台,半径为R,一质量为m的滑块放在转台的边缘,已知滑块与转台间的动摩擦因数为μ,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。若转台的转速由零逐渐增大,当滑块在转台上刚好发生相对滑动时,转台对滑块所做的功为(　　)。
A.12μmgR
B.2πmgR
C.2μmgR
D.0
8．如图所示,一轻质弹簧竖立于地面上,质量为m的小球自弹簧正上方h高处由静止释放,则从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短(弹簧的形变始终在弹性限度内)的过程中,下列说法正确的是(　　)。
A.小球的机械能守恒
B.重力对小球做正功,小球的重力势能减小
C.由于弹簧的弹力对小球做负功,所以弹簧的弹性势能一直减小
D.小球的加速度一直减小
9．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
10．从地面竖直向上抛出一个小球,小球运动一段时间后落回地面。忽略空气阻力,该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图像是(　　)。
11．(多选)如图所示，物体从某一高度自由下落到竖直立于地面的轻质弹簧上.在a点时物体开始与弹簧接触，到b点时物体速度为0.则从a到b的过程中，物体(　　)

A.动能一直减小
B.重力势能一直减小
C.所受合力先增大后减小
D.动能和重力势能之和一直减小
12．(多选)如图所示，质量为m的小球套在光滑竖直杆上，轻质直弹簧的一端与小球相连，另一端固定于O点。小球由A点静止释放后，沿固定竖直杆运动到B点。OA的长度小于OB的长度，弹簧处于OA、OB两位置时弹簧的弹性势能相等。下列说法正确的是(　　)

A．小球通过B点时，其所受重力的功率不为零
B．在小球从A点运动到B点的过程中，弹簧的弹性势能先减小后增大
C．在小球从A点运动到B点的过程中，小球减少的重力势能等于其增加的弹性势能
D．在小球从A点运动到B点的过程中，小球增加的动能等于重力对小球做的功
13．(多选)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
14．(多选)质量为m的物体,静止在倾角为θ的斜面体上,斜面体沿光滑的水平面向右匀速移动了距离l,如图所示。物体始终相对斜面体静止,则下列说法正确的是(　　)。
A.重力对物体做正功
B.合力对物体做功为零
C.摩擦力对斜面体做负功
D.支持力对物体做正功
二、非选择题
15．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。回答下列问题。
(1)实验中产生误差的原因有:　　　　　　　　　　　　(写出两个原因即可)。 ?
(2)实验中由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上,纸带通过时受到较大阻力,这样将造成　　　　。 ?
A.无法判断 B.mgh>12mv2
C.mgh<12mv2 D.mgh=12mv2
16．如图所示，质量m＝0.2 kg的小物体放在光滑的圆弧上端，圆弧半径R＝55 cm，下端接一长为1 m的水平轨道AB，然后通过极小圆弧与倾
角α＝37°的斜面相接，已知物体与水平面和斜面轨道间的动摩擦因数均为0.1，将物体无初速度释放，求：(g取10 m/s2，cos37°＝0.8，sin37°＝0.6)：
(1)物体第一次滑到水平轨道与右侧斜面轨道交接处的速度大小；
(2)物体第一次滑上右侧斜轨道的最大高度.











17．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)
18．一质量为43 kg的物体放在水平地面上,如图1所示,已知物体所受水平拉力F随时间t的变化情况如图2所示,物体相应的速度v随时间t的变化关系如图3所示。求:
(1)0~6 s内,合力做的功。
(2)前10 s内,拉力和摩擦力分别所做的功。
参考答案
一、选择题
1．D
【解析】
由于纸带与重物同步运动，所测纸带上两点间距离与重物下落高度相同，故A、B两项错误；由于存在阻力作用，重物下落的加速度a 2．A
【解析】
由题意可估算，一个鸡蛋的质量m大约为60 g，鸡蛋上升的高度h约为50 cm，人抛鸡蛋时对鸡蛋做的功WF转化为鸡蛋的动能，鸡蛋上升到最高点时速度为0，鸡蛋的动能全部转化为自身的重力势能.由动能定理知WF－mgh＝0，即WF＝mgh＝60×10－3×10×50×10－2J＝0.3 J，故A项正确.
3．D
【解析】
拖拉机耕地时受到的阻力比在路面上行驶时大得多，根据P＝Fv，在功率一定的情况下，减小速度，可以获得更大的牵引力，故D项正确.
4．C
【解析】
由Q＝Ffs可知，Q－s图线的斜率大小表示物块与接触面间摩擦力的大小，因FfMM′＞FfM′N，故Q－s图线的斜率是分段恒定的，故A、B两项错误；设在M点时物块、弹簧与地面组成的系统的机械能为E0，则由能量守恒可得：E＝E0－Q＝E0－Ffs，考虑FfMM′＞FfM′N，可知，故C项正确，D项错误.
5．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×(－3.0) 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×(0.7＋1.5＋3.0) J＝15.6 J，故C正确。
6．C
【解析】
高三学生体重大约为60 kg,引体向上时该同学向上运动的位移大约为0.4 m,则克服重力做功的平均功率约为P=Wt=mg?t=120 W,接近150 W,C项正确。
7．A
【解析】
滑块即将开始滑动时,最大静摩擦力(等于滑动摩擦力)提供向心力,有μmg=mv2R,根据动能定理有Wf=12mv2,解得Wf=12μmgR。A项正确。
8．B
【解析】
小球与弹簧作用过程,弹簧弹力对小球做负功,小球的机械能减小,转化为弹簧的弹性势能,使弹簧的弹性势能增加,A、C两项错误;小球下落过程中重力对小球做正功,小球的重力势能减小,B项正确;分析小球受力情况,由牛顿第二定律得mg-kx=ma,随弹簧压缩量的增大,小球的加速度a先减小后增大,D项错误。
9．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。
10．A
【解析】
小球做竖直上抛运动,设初速度为v0,则v=v0-gt,小球的动能Ek=12mv2,把速度v代入得Ek=12mg2t2-mgv0t+12mv02,Ek与t为二次函数关系。
11．BD
【解析】
物体刚接触弹簧一段时间内，物体受到竖直向下的重力和竖直向上的弹力，且弹力小于重力，所以物体的合力向下，物体做加速运动，在向下运动的过程中弹簧的弹力越来越大，所以合力越来越小，即物体做加速度减小的加速运动，当弹力等于重力时，物体的速度最大，之后弹力大于重力，合力向上，物体做减速运动，因为物体速度仍旧向下，所以弹簧的弹力仍旧增大，所以合力在增大，故物体做加速度增大的减速运动，到b点时物体的速度减小为0，所以整个过程中物体的速度先增大再减小，即动能先增大后减小，故A项错误；从a点到b点物体一直在下落，重力做正功，所以物体的重力势能在减小，故B项正确；所受合力先减小后增大，故C项错误；整个过程中物体的机械能转化为弹簧的弹性势能，故D项正确.
12．AD
【解析】　
在小球运动过程中，只有重力和弹簧的弹力做功，故小球和弹簧组成的系统机械能守恒；因在A、B两点弹簧的弹性势能相等，小球减少的重力势能转化为小球的动能，所以在B点的速度不为零，则其所受重力的功率不为零，故A正确；在运动过程中A点弹簧为压缩状态，B点弹簧为伸长状态，在小球从A运动到B的过程中，弹簧的形变量先增大后减小再增大，则弹簧的弹性势能先增大后减小再增大，故B错误；在小球从A运动到B的过程中，增加的弹性势能为零，则小球减少的重力势能大于增加的弹性势能，故C错误；在小球从A运动到B的过程中，弹簧的弹力对小球做功为零，根据动能定理知小球增加的动能等于重力对小球做的功，故D正确。
13．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。
14．BD
【解析】
物体的受力和位移如图所示,支持力FN与位移l的夹角α<90°,故支持力对物体做正功,D项正确;重力方向与位移方向垂直,故重力不做功,A项错误;斜面体对物体的摩擦力Ff方向沿斜面向上,物体对斜面体的摩擦力则沿斜面向下,与位移l的夹角小于90°,故摩擦力对斜面体做正功,C项错误;物体做匀速运动,所受合力为零,合力做功为零,B项正确。
二、非选择题
15．(1)①纸带和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计算势能变化时,选取始末位置过近(任选其二)　(2)B
16．(1)小物体从圆弧上端到B点的过程中，由动能定理得：mgR－μmgsAB＝mvB2－0，解得：vB＝3 m/s.
(2)设物体第一次滑上右侧轨道最大高度为H，此时物体离B点的距离为s，由几何关系有＝sinα，由动能定理得：－μmgcosαs－mgH＝0－mvB2，解得：H≈0.40 m.
17．(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＝(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－mAv
解得：s′＝0.16 m。
18．(1)由v-t图像可知物体初速度为零,6 s末的速度为3 m/s,根据动能定理有W=12mv2-0,故合力做的功W=12×43×32 J=6 J。
(2)由图3知物体在2 s~6 s、6 s~8 s内的位移分别为x1=6 m、x2=6 m,0~2 s内物体没有移动,8 s~10 s内拉力为零,故前10 s内拉力做的功
WF=F1x1+F2x2=3×6 J+2×6 J=30 J。
前10 s时间内物体在拉力和摩擦力作用下,初速度为零,末速度也为零,根据动能定理得
WF+Wf=0-0
所以Wf=-WF=-30 J。