2020年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 章末質(zhì)量評(píng)估（三）（含解析）新人教版必修2

章末質(zhì)量評(píng)估(三)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本大題共12小題，每小題4分，共48分其中18題為單選，912題為多選，選對(duì)得4分，漏選得2分，多選、錯(cuò)選均不得分)1.如圖所示，在水平的船板上有一人拉著固定在岸邊樹(shù)上的繩子，用力使船向前移動(dòng)關(guān)于力對(duì)船做功的下列說(shuō)法中正確的是()A繩的拉力對(duì)船做了功B人對(duì)繩的拉力對(duì)船做了功C樹(shù)對(duì)繩子的拉力對(duì)船做了功D人對(duì)船的靜摩擦力對(duì)船做了功解析：繩的拉力、人對(duì)繩子的拉力和樹(shù)對(duì)繩子的拉力都沒(méi)有作用于船，沒(méi)有對(duì)船做功只有人對(duì)船的靜摩擦力作用于船，且船發(fā)生了位移，故對(duì)船做了功，且做正功，故選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確答案：D2升降機(jī)中有一質(zhì)量為m的物體，當(dāng)升降機(jī)以加速度a勻加速上升h高度時(shí)，物體增加的重力勢(shì)能為()AmghBmghmahCmah Dmghmah解析：要分析重力勢(shì)能的變化，只需要分析重力做功物體隨升降機(jī)上升了h，物體克服重力做功Wmgh，故物體的重力勢(shì)能增加了mgh，A正確答案：A3物體在恒定阻力作用下，以某初速度在水平面上沿直線滑行直到停止以a、Ek、x和t分別表示物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小、動(dòng)能、位移的大小和運(yùn)動(dòng)的時(shí)間則以下各圖象中，能正確反映這一過(guò)程的是()解析：物體在恒定阻力作用下運(yùn)動(dòng)，其加速度隨時(shí)間不變，隨位移不變，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理，fxEkEk0，解得EkEk0fx，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤答案：C4.一小球從如圖所示的弧形軌道上的A點(diǎn)，由靜止開(kāi)始滑下由于軌道不光滑，它僅能滑到B點(diǎn)由B點(diǎn)返回后，僅能滑到C點(diǎn)，已知A、B高度差為h1，B、C高度差為h2，則下列關(guān)系正確的是()Ah1h2 Bh1h2Ch1h2 Dh1、h2大小關(guān)系不確定解析：由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，小球由A到B的過(guò)程中重力勢(shì)能減少mgh1，全部用于克服摩擦力做功，即WABmgh1.同理，WBCmgh2，又隨著小球最大高度的降低，每次滑過(guò)的路程越來(lái)越短，必有WABWBC，所以mgh1mgh2，得h1h2，故C正確答案：C5.如圖所示是半徑為r的豎直光滑圓形軌道，將一玩具小車放到與軌道圓心O處于同一水平面的A點(diǎn)，并給小車一豎直向下的初速度，使小車沿軌道內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng)要使小車不脫離軌道，則在A處使小車獲得豎直向下的最小初速度應(yīng)為()A. B.C. D.解析：小車恰好不脫離軌道的條件是在最高點(diǎn)滿足mgm.小車沿軌道內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒設(shè)小車在A處獲得的最小初速度為vA，由機(jī)械能守恒定律得mvmgrmv2，解得vA.故選項(xiàng)C正確答案：C6物體在拉力作用下向上運(yùn)動(dòng)，其中拉力做功10 J，克服阻力做功5 J，克服重力做功5 J，則()A物體重力勢(shì)能減少5 JB物體機(jī)械能增加5 JC合力做功為20 J D物體機(jī)械能減少5 J解析：物體向上運(yùn)動(dòng)，重力做負(fù)功5 J，故重力勢(shì)能增加了5 J，故A錯(cuò)誤；合力做功W10550，即合力做功為零，故C錯(cuò)誤；除重力以外的力做功衡量機(jī)械能的變化，因此物體的機(jī)械能增加了E1055 J，故B正確，D錯(cuò)誤. 答案：B7.如圖所示為某中學(xué)科技小組制作的利用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)小車的裝置當(dāng)太陽(yáng)光照射到小車上方的光電板時(shí)，光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小車前進(jìn)若質(zhì)量為m的小車在平直的水泥路上從靜止開(kāi)始沿直線加速行駛，經(jīng)過(guò)時(shí)間t前進(jìn)的距離為x，且速度達(dá)到最大值vm.設(shè)這一過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的功率恒為P，小車所受阻力恒為F，那么這段時(shí)間內(nèi) ()A小車做勻加速運(yùn)動(dòng)B小車受到的牽引力逐漸增大C小車受到的合外力所做的功為PtD小車受到的牽引力做的功為Fxmv解析：小車在運(yùn)動(dòng)方向上受向前的牽引力F1和向后的阻力F，因?yàn)関增大，P不變，由PF1v，F(xiàn)1Fma，得出F1逐漸減小，a也逐漸減小，當(dāng)vvm時(shí)，a0，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；合外力做的功W外PtFx，由動(dòng)能定理得W牽Fxmv，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確答案：D8.如圖所示，一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)在半徑為R的半球形容器中(容器固定)由靜止開(kāi)始自邊緣上的A點(diǎn)滑下，到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)，它對(duì)容器的正壓力為FN.重力加速度為g，則質(zhì)點(diǎn)自A滑到B的過(guò)程中，摩擦力對(duì)其所做的功為()A.R(FN3mg) B.R(3mgFN)C.R(FNmg) D.R(FN2mg)解析：質(zhì)點(diǎn)到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)，它對(duì)容器的正壓力為FN，根據(jù)牛頓定律有FNmgm，根據(jù)動(dòng)能定理，質(zhì)點(diǎn)自A滑到B的過(guò)程中有WfmgRmv2，故摩擦力對(duì)其所做的功WfR(FN3mg)，故A項(xiàng)正確答案：A9.如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的木板水平放置，在木板的A端放置一個(gè)質(zhì)量為m的小物體，現(xiàn)緩慢抬高A端，使木板以左端為軸在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)木板轉(zhuǎn)到與水平面成角時(shí)小物體開(kāi)始滑動(dòng)，此時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)木板，小物體滑到木板底端時(shí)的速度為v，則在整個(gè)過(guò)程中()A支持力對(duì)小物體做功為0B摩擦力對(duì)小物體做功為mgLsin C摩擦力對(duì)小物體做功為mv2mgLsin D木板對(duì)小物體做功為mv2解析：木板由水平位置轉(zhuǎn)過(guò)角的過(guò)程中，摩擦力方向與速度方向垂直不做功，除重力外只有板的支持力做功，故此過(guò)程中支持力所做的功等于物體增加的重力勢(shì)能：WNEpmgLsin ，所以A錯(cuò)誤；物體從開(kāi)始下滑到滑到底端的過(guò)程中，支持力不做功，重力做正功，摩擦力做負(fù)功，由動(dòng)能定理得WGWfmv20，即Wfmv2mgLsin ，故C正確，B錯(cuò)誤；對(duì)全過(guò)程運(yùn)用能量觀點(diǎn)，重力做功為0，無(wú)論支持力還是摩擦力，施力物體都是木板，所以木板對(duì)小物體做功為mv2，D正確答案：CD10(2019·江蘇卷)如圖所示，輕質(zhì)彈簧的左端固定，并處于自然狀態(tài)小物塊的質(zhì)量為m，從A點(diǎn)向左沿水平地面運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧后被彈回，運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)恰好靜止物塊向左運(yùn)動(dòng)的最大距離為s，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度為g，彈簧未超出彈性限度在上述過(guò)程中()A彈簧的最大彈力為mgB物塊克服摩擦力做的功為2mgsC彈簧的最大彈性勢(shì)能為mgsD物塊在A點(diǎn)的初速度為解析：小物塊壓縮彈簧最短時(shí)有F彈>mg，故A錯(cuò)誤；全過(guò)程小物塊的路程為2 s，所以全過(guò)程中克服摩擦力做的功為mg·2 s，故B正確；小物塊從彈簧壓縮最短處到A點(diǎn)由能量守恒得：Epmaxmgs，故C正確；對(duì)小物塊從A點(diǎn)返回A點(diǎn)，由動(dòng)能定理得：mg·2s0mv，解得v02，故D錯(cuò)誤答案：BC11.如圖所示，在排球比賽中，假設(shè)排球運(yùn)動(dòng)員某次發(fā)球后排球恰好從網(wǎng)上邊緣過(guò)網(wǎng)，排球網(wǎng)高H2.24 m，排球質(zhì)量為m300 g，運(yùn)動(dòng)員對(duì)排球做的功為W120 J，排球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服空氣阻力做功為W24.12 J，重力加速度g取10 m/s2.球從手剛發(fā)出位置的高度h2.04 m，選地面為零勢(shì)能面，則()A與排球從手剛發(fā)出時(shí)相比較，排球恰好到達(dá)球網(wǎng)上邊緣時(shí)重力勢(shì)能的增加量為6.72 JB排球恰好到達(dá)球網(wǎng)上邊緣時(shí)的機(jī)械能為22 JC排球恰好到達(dá)球網(wǎng)上邊緣時(shí)的動(dòng)能為15.88 JD與排球從手剛發(fā)出時(shí)相比較，排球恰好到達(dá)球網(wǎng)上邊緣時(shí)動(dòng)能的減少量為4.72 J解析：與排球從手剛發(fā)出時(shí)相比較，排球恰好到達(dá)球網(wǎng)上邊緣時(shí)重力勢(shì)能的增加量為mg(Hh)0.3×10×(2.242.04) J0.6 J，故A錯(cuò)誤；根據(jù)功能關(guān)系可得，排球恰好到達(dá)球網(wǎng)上邊緣時(shí)的機(jī)械能為mghW1W20.3×10×2.04 J20 J4.12 J22 J，故B正確；由動(dòng)能定理可知，排球恰好到達(dá)球網(wǎng)上邊緣時(shí)的動(dòng)能為W1W2mg(Hh)15.28 J，故C錯(cuò)誤；與排球從手剛發(fā)出時(shí)相比較，排球恰好到達(dá)網(wǎng)上邊緣時(shí)動(dòng)能的減少量為W2mg(Hh)4.72 J，故D正確答案：BD12某興趣小組遙控一輛玩具車，使其在水平路面上由靜止啟動(dòng)，在前2 s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，2 s末達(dá)到額定功率，2 s到14 s保持額定功率運(yùn)動(dòng)，14 s末停止遙控，讓玩具車自由滑行，其v-t圖象如圖所示可認(rèn)為整個(gè)過(guò)程玩具車所受阻力大小不變，已知玩具車的質(zhì)量為m1 kg，g取10 m/s2，則()A玩具車所受阻力大小為2 NB玩具車在4 s末牽引力的瞬時(shí)功率為9 WC玩具車在2 s到10 s內(nèi)位移的大小為39 mD玩具車整個(gè)過(guò)程的位移為90 m解析：由題圖可知在14 s后的加速度a2 m/s21.5 m/s2，故阻力fma21.5 N，A錯(cuò)誤；玩具車在前2 s內(nèi)的加速度a1 m/s21.5 m/s2，由牛頓第二定律可得牽引力Fma1f3 N，當(dāng)t2 s時(shí)達(dá)到額定功率P額Fv9 W，此后玩具車以額定功率運(yùn)動(dòng)，速度增大，牽引力減小，所以t4 s時(shí)功率為9 W，B正確；玩具車在2 s到10 s內(nèi)做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理得P額tfx2mvmv，解得x239 m，故C正確；由圖象可知總位移x×3×2 m39 m6×4 m×4×6 m78 m，故D錯(cuò)誤答案：BC二、非選擇題(本題共5小題，共52分把答案填在題中的橫線上或按照題目要求作答解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不能得分有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)13(6分)某同學(xué)用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取9.80 m/s2.實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)得到的一條點(diǎn)跡清晰的完整紙帶如圖(b)所示紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)記為O，另選連續(xù)的三個(gè)點(diǎn)A、B、C進(jìn)行測(cè)量，圖中給出了這三個(gè)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離hA、hB和hC的值回答下列問(wèn)題(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，重物速度的大小vB_m/s；(2)通過(guò)分析該同學(xué)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律？簡(jiǎn)要說(shuō)明分析的依據(jù)解析：(1)由題意可知，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期T0.02 s，根據(jù)某段時(shí)間的中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于整段時(shí)間的平均速度，可得vBm/s3.90 m/s.(2)設(shè)物體質(zhì)量為m，在打下計(jì)時(shí)點(diǎn)O到B的物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程，物體減少的重力勢(shì)能EpmghOB7.70m，物體在打下B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EkmvB27.61m，在誤差范圍內(nèi)可以認(rèn)為mvmghB，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律答案：(1)3.90(2)因?yàn)閙ghB，近似驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律14(9分)如圖是用“落體法”驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置(g取9.80 m/s2)(1)選一條清晰的紙帶，如圖甲所示，其中O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，對(duì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通以頻率為50 Hz的交變電流用分度值為1 mm的刻度尺測(cè)得OA12.41 cm，OB18.90 cm，OC27.06 cm，在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和B、B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn)，重錘的質(zhì)量為1.00 kg.甲同學(xué)根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B點(diǎn)時(shí)重錘的重力勢(shì)能比開(kāi)始下落時(shí)減少了_J；此時(shí)重錘的速度vB_m/s，此時(shí)重錘的動(dòng)能比開(kāi)始下落時(shí)增加了_J(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(2)某同學(xué)利用他自己實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶，測(cè)量出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)的距離h，算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v，然后以h為橫軸、以v2為縱軸作出了如圖乙所示的圖線，圖線的斜率近似等于_A19.6B9.8C4.90圖線未過(guò)原點(diǎn)O的原因是_解析：(1)當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢(shì)能減少量Epmg·OB1.00×9.80×18.90×102 J1.85 J；打B點(diǎn)時(shí)重錘的速度vB m/s1.83 m/s，此時(shí)重錘的動(dòng)能增加量Ekmv×1.00×1.832 J1.67 J.(2)由機(jī)械能守恒定律有mv2mgh，可得v2gh，由此可知圖線的斜率近似等于重力加速度g，故B正確由題圖線可知，h0時(shí)，重錘的速度不等于零，原因是該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)先釋放了紙帶，然后才合上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開(kāi)關(guān)答案：(1)1.851.831.67(2)B先釋放了紙帶，再合上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開(kāi)關(guān)15.(10分)(2018·天津卷)我國(guó)自行研制、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代大型噴氣式客機(jī)C919首飛成功后，拉開(kāi)了全面試驗(yàn)試飛的新征程假設(shè)飛機(jī)在水平跑道上的滑跑是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)位移x1.6×103 m時(shí)才能達(dá)到起飛所要求的速度v80 m/s.已知飛機(jī)質(zhì)量m7.0×104kg，滑跑時(shí)受到的阻力為自身重力的0.1倍，重力加速度g取10 m/s2.求飛機(jī)滑跑過(guò)程中(1)加速度a的大??；(2)牽引力的平均功率P.解析：(1)飛機(jī)滑跑過(guò)程中做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有v22ax，解得a2 m/s2.(2)設(shè)飛機(jī)滑跑受到的阻力為F阻，根據(jù)題意可得F阻0.1mg.設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力為F，根據(jù)牛頓第二定律有FF阻ma，設(shè)飛機(jī)滑跑過(guò)程中的平均速度為，有，在滑跑階段，牽引力的平均功率PF，聯(lián)立，解得P8.4×106 W.答案：(1)2 m/s2(2)8.4×106 W16(12分)如圖所示，將質(zhì)量為m1 kg的小物塊放在長(zhǎng)為L(zhǎng)1.5 m的小車左端，車的上表面粗糙，物塊與車上表面間動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，半徑R0.9 m的光滑半圓形軌道固定在水平面上且直徑MON豎直，車的上表面和軌道最低點(diǎn)高度相同，距地面高度h0.65 m，開(kāi)始車和物塊一起以10 m/s的初速度在光滑水平面上向右運(yùn)動(dòng)，車碰到軌道后立即停止運(yùn)動(dòng)，g取10 m/s2，求：(1)小物塊剛進(jìn)入半圓軌道時(shí)對(duì)軌道的壓力；(2)小物塊落地點(diǎn)至車左端的水平距離解析：(1)車停止運(yùn)動(dòng)后取小物塊為研究對(duì)象，設(shè)其到達(dá)車右端時(shí)的速度為v1，由動(dòng)能定理，得mgLmvmv，解得v1 m/s.剛進(jìn)入半圓軌道時(shí)，設(shè)物塊受到的支持力為FN，由牛頓第二定律，得FNmgm，解得FN104.4 N，由牛頓第三定律FNFN，得FN104.4 N，方向豎直向下(2)若小物塊能到達(dá)半圓軌道最高點(diǎn)，則由機(jī)械能守恒，得mv2mgRmv，解得v27 m/s.設(shè)恰能過(guò)最高點(diǎn)的速度為v3，則mgm，解得v33 m/s.因v2>v3，故小物塊離開(kāi)半圓軌道最高點(diǎn)后將做平拋運(yùn)動(dòng)，得h2Rgt2，xv2t，聯(lián)立解得x4.9 m，故小物塊距車左端sxL3.4 m.答案：(1)104.4 N，方向豎直向下(2)3.4 m17(15分)如圖所示，光滑曲面AB與水平面BC平滑連接于B點(diǎn)，BC右端連接內(nèi)壁光滑、半徑為r的細(xì)圓管CD，管口D端正下方直立一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧，輕彈簧下端固定，上端恰好與管口D端齊平，質(zhì)量為m的小球在曲面上距BC的高度為2r處從靜止開(kāi)始下滑，進(jìn)入管口C端時(shí)與管壁間恰好無(wú)作用力，通過(guò)CD后壓縮彈簧，在壓縮彈簧過(guò)程中速度最大時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep，已知小球與BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5.求：(1)小球達(dá)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB；(2)水平面BC的長(zhǎng)度s；(3)在壓縮彈簧過(guò)程中小球的最大速度vm.解析：(1)由機(jī)械能守恒定律，得mg·2rmv，解得vB2.(2)由mgm，得vC.由A至C，由動(dòng)能定理，得mg·2rmgsmv.解得s3r.(3)設(shè)在壓縮彈簧過(guò)程中小球速度最大時(shí)離D端的距離為x，則有kxmg，得x.由功能關(guān)系，得mg(rx)Epmvmv，解得vm .答案：(1)2(2)3r(3) - 11 -