2018_2019学年高中物理第4章能量守恒与可持续发展测评A（含解析）沪科版.docx

第4章 能量守恒与可持续发展测评A(基础过关卷)一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分)1.下列说法中正确的是()A.能就是功,功就是能B.做功越多,物体的能量就越大C.外力对物体不做功,这个物体就没有能量D.能量转化的多少可以用做功来量度解析:功和能是两个不同的概念,故A错;做功的多少只是说明了能量转化的多少,而不能说明能量的多少,故B错;外力做功与否不能说明物体能量的有无,故C错;功是能量转化的量度,故D对。答案:D2.如图所示,一个小孩从粗糙的滑梯上加速滑下,对于其机械能的变化情况,下列判断正确的是()A.重力势能减少,动能不变,机械能减少B.重力势能减少,动能增加,机械能减少C.重力势能减少,动能增加,机械能增加D.重力势能减少,动能增加,机械能不变解析:下滑时高度降低,则重力势能减少,加速运动,动能增加,摩擦力做负功,机械能减少,选项B正确,A、C、D错误。答案:B3.如图所示,小球m分别从A点和B点无初速度地释放,则经过最低点C时,小球的速率之比v1v2为(空气阻力不计)()A.12B.21C.21D.12解析:小球下落过程中只有重力做功,小球机械能守恒,取C点所处水平面为零势能面。设绳长为L,小球到C点时的速度为v。由机械能守恒定律得:mgh=12mv2。所以v1=2gh=2gL,v2=。故v1v2=21,B项正确。答案:B4.如图所示,某段滑雪雪道倾角为30,总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑,加速度为13g。在他从上向下滑到底端的过程中,下列说法正确的是()A.运动员减少的重力势能全部转化为动能B.运动员获得的动能为13mghC.运动员克服摩擦力做功为23mghD.下滑过程中系统减少的机械能为13mgh解析:运动员的加速度为13g,小于gsin 30,所以必受摩擦力,且摩擦力大小为16mg,克服摩擦力做功为16mgmgh,故C错;摩擦力做功,机械能不守恒,减少的势能没有全部转化为动能,而是有13mgh转化为内能,故A错,D对;由动能定理知,运动员获得的动能为13mgmgh,故B错。答案:D5.在交通运输中,常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能,“客运效率”表示的是每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积,即客运效率=。一个人骑电动自行车,消耗1MJ(106 J)的能量可行驶30km;一辆载有4人的普通轿车,消耗320MJ的能量可行驶100km,则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是()A.61B.125C.241D.487解析:由题给信息可知:=241,故选C。答案:C6.物体做自由落体运动,Ek代表动能,Ep代表势能,h代表下落的距离,以水平地面为零势能面。如图所示图像中能正确反映各物理量之间关系的是()解析:设物体的质量为m,初态势能为E0,则有Ep=E0-12mg2t2=E0-12mv2=E0-Ek=E0-mgh,综上可知只有B对。答案:B7.(多选)如图所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是()A.甲图中,物体A将弹簧压缩的过程中,物体A机械能守恒B.乙图中,在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时,物体B机械能守恒C.丙图中,不计任何阻力时,A加速下落,B加速上升过程中,A、B机械能守恒D.丁图中,小球沿水平面做匀速圆周运动时,小球的机械能守恒解析:甲图中重力和弹力做功,物体A和弹簧组成的系统机械能守恒,但物体A机械能不守恒,A错;乙图中物体B除受重力外,还受弹力、拉力、摩擦力,但除重力之外的三个力做功的代数和为零,机械能守恒,B对;丙图中绳子张力对A做负功,对B做正功,代数和为零,A、B机械能守恒,C对;丁图中小球的动能不变,势能不变,机械能守恒,D对。答案:BCD8.(多选)质量为m的物体在竖直向上拉力F的作用下从静止出发以2g的加速度匀加速上升h,则()A.物体的机械能增加3mghB.物体的重力势能增加mghC.物体的动能增加FhD.物体在上升过程中机械能守恒解析:由F-mg=2mg得拉力F=3mg,机械能的增加等于拉力F做的功,即WF=Fh=3mgh,A对,D错;重力势能的增加等于克服重力做的功mgh,B对;动能的增加等于合力做的功,即W合=m2gh=2mgh=23Fh,C错。答案:AB9.(多选)如图所示,两个质量相同的物体A和B,在同一高度处,A物体自由落下,B物体沿光滑斜面下滑,则它们到达地面时(不计空气阻力)()A.速率相同,动能相同B.B物体的速率大,动能也大C.A、B两物体在运动过程中机械能都守恒D.B物体重力所做的功比A物体重力所做的功多解析:两物体在运动中只有重力做功,故机械能都守恒,选项C正确;重力做的功W=mgh也相同,选项D错误;由机械能守恒定律mgh=12mv2可知,两物体落地时的速度大小相等,动能相同,选项A正确、B错误。答案:AC10.(多选)如图所示,重10N的滑块在倾角为30的斜面上,从a点由静止开始下滑,到b点接触到一个轻弹簧,滑块压缩弹簧到c点开始弹回,返回b点离开弹簧,最后又回到a点。已知ab=1m,bc=0.2m,那么下列说法中正确的是()A.整个过程中滑块动能的最大值为6JB.整个过程中弹簧弹性势能的最大值为6JC.从c到b弹簧的弹力对滑块做功6JD.整个过程中弹簧、滑块与地球组成的系统机械能守恒解析:滑块能回到原出发点,所以机械能守恒,D正确;以c点为参考点,则a点的机械能为6J,c点时的速度为0,重力势能为0,所以弹性势能的最大值为6J,从c到b弹簧的弹力对滑块做的功等于弹性势能的减少量,故为6J,所以选项B、C、D正确。答案:BCD二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)11.图中甲、乙两图都是用来“验证机械能守恒定律”的装置示意图,已知该打点计时器的打点频率为50Hz。甲、乙两图相比较,图所示的装置较好,简单说明原因:。解析:因为用夹子固定纸带,可以避免乙图中用手握住纸带的弊端:一方面,由于手的抖动会造成纸带上的第一个点迹被拖长或位置不确定;另一方面,用夹子固定纸带,便于将纸带调整为竖直方向,以避免纸带与打点计时器限位孔之间产生过大的摩擦。答案:见解析12.某同学在“验证机械能守恒定律”的实验中,用6V、50 Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带,如图所示,O点为重锤下落的起点,选取的计数点为A、B、C、D,各计数点到O点的长度已在图上标出,单位为毫米,重力加速度取9.8m/s2,若重锤质量为1kg。(1)打点计时器打出B点时,重锤下落的速度vB=m/s,重锤的动能EkB=J。(2)从开始下落算起,打点计时器打B点时,重锤的重力势能减小量为J。(3)根据纸带提供的数据,在误差允许的范围内,重锤从静止开始到打出B点的过程中,得到的结论是。解析:(1)重锤下落的速度vB=m/s=1.17m/s重锤在打出B点时的动能为EkB=12mvB2=1211.172 J=0.68J。(2)打B点时,重锤减少的重力势能为EpB=mgh=19.870.510-3 J=0.69J(3)由(1)、(2)计算结果可知,重锤下落过程中,在实验允许的误差范围内,动能的增加量等于其重力势能的减少量,机械能守恒。答案:(1)1.170.68(2)0.69(3)机械能守恒三、计算题(本题共3小题,共34分。解题时要有必要的步骤和文字说明)13.(10分)如图所示,轻弹簧k一端与墙相连处于自然状态,质量为4kg的木块沿光滑的水平面以5 m/s的速度运动并开始挤压弹簧,求弹簧的最大弹性势能及木块被弹回速度增大到3 m/s时弹簧的弹性势能。解析:物体和弹簧构成的系统机械能守恒。当弹簧的弹性势能最大时,物体的动能为零。由机械能守恒定律得,弹簧的最大弹性势能为Epmax=12mv02=12452 J=50 J当物体的速度为v=3m/s时,弹簧的弹性势能为Ep,由机械能守恒定律得Ep+12mv2=12mv02Ep=12mv02-12mv2=50 J-12432 J=32 J。答案:50J32 J14.(12分)如图所示,一个质量为m的小孩在平台上以加速度a做匀加速助跑,目的是抓住在平台右端的、上端固定的、长度为L的轻质悬绳,并在竖直面内做圆周运动。已知轻质绳的下端与小孩的重心在同一高度,小孩抓住绳的瞬间重心的高度不变,且无能量损失。若小孩能完成圆周运动,则:(1)小孩抓住绳的瞬间对悬线的拉力至少为多大?(2)小孩的最小助跑位移多大?解析:(1)小孩恰能完成圆周运动时,在最高点向心力最小,等于小孩所受的重力,此种情况时,小孩在最低点速度最小,绳的拉力也最小,设小孩在最低点运动的速度为v1,最高点运动的速度为v2。小孩抓住悬线时,悬线对小孩的拉力至少为F。依据牛顿第二定律可得小孩在最高点有:mg=mv22L小孩在最低点有:F-mg=mv12L依据机械能守恒定律可得:12mv12=12mv22+2mgL联立以上三式解得:F=6mg依据牛顿第三定律可知,小孩对悬线的拉力至少为6mg。(2)小孩在水平面上做初速度为零的匀加速直线运动,依据已知,小孩运动的加速度为a,末速度为v1,根据速度、位移关系式v12=2ax可得:x=v122a=5gL2a。答案:(1)6mg(2)5gL2a15.(12分)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(小于桌高)的距离,木块仍没离开桌面,则砝码的速度为多少?解析:解法一:用Ek增=Ep减求解。在砝码下降h的过程中,系统增加的动能为Ek增=12(M+m)v2系统减少的重力势能为Ep减=Mgh由Ek增=Ep减得12(M+m)v2=Mgh解得v=2MghM+m=233gh。解法二:用E初=E末求解。设M开始离桌面的距离为s,取桌面所在的水平面为参考面,则系统的初机械能为E初=-Mgs系统的末机械能为E末=-Mg(s+h)+12(M+m)v2由E初=E末得-Mgs