2019_2020学年新教材高中物理章末综合检测（四）机械能守恒定律新人教版必修第二册.docx

章末综合检测（四） 机械能守恒定律A级学考达标1图(a)中弹丸以一定的初速度在光滑碗内做复杂的曲线运动，图(b)中的运动员在蹦床上越跳越高。不计空气阻力，下列说法正确的是()A图(a)弹丸在上升的过程中，机械能逐渐增大B图(a)弹丸在上升的过程中，机械能保持不变C图(b)中的运动员多次跳跃后，机械能减小D图(b)中的运动员多次跳跃后，机械能不变解析：选B题图(a)弹丸在上升的过程中，只有重力做功，机械能守恒，所以选项B正确，A错误；题图(b)中的运动员多次跳跃后，在蹦床上越跳越高，机械能增加，所以选项C、D错误。2假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的()A4倍 B2倍C. 倍 D. 倍解析：选D设fkv，当阻力等于牵引力时，速度最大，输出功率变化前，有PFvfvkvvkv2，变化后有2PFvkvvkv2，联立解得vv，D正确。3有一种地下铁道，车站的路轨建得高些，车辆进站时要上坡，出站时要下坡，如图所示。已知坡高为h，车辆的质量为m，重力加速度为g，车辆与路轨间的摩擦力为Ff，进站车辆到达坡下A处时的速度为v0，此时切断电动机的电源，车辆冲上坡顶到达站台B处的速度恰好为0。车辆从A运动到B的过程中克服摩擦力做的功是()AFfh BMghCmghmv02 D.mv02mgh解析：选D对车辆由A到B的过程运用动能定理得mghWf0mv02，解得Wfmv02mgh，故D正确。4.如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力()A一直不做功 B一直做正功C始终指向大圆环圆心 D始终背离大圆环圆心解析：选A由于大圆环是光滑的，因此小环下滑的过程中，大圆环对小环的作用力方向始终与速度方向垂直，因此作用力不做功，A项正确，B项错误；小环刚下滑时，大圆环对小环的作用力背离大圆环的圆心，滑到大圆环圆心以下的位置时，大圆环对小环的作用力指向大圆环的圆心，C、D项错误。5一根粗细均匀的长直铁棒重600 N，平放在水平地面上。现将一端从地面抬高0.50 m，而另一端仍在地面上，则()A铁棒的重力势能增加了300 JB铁棒的重力势能增加了150 JC铁棒的重力势能增加量为0D铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关，所以无法确定解析：选B由题意可知铁棒的重心升高的高度h0.25 m，铁棒增加的重力势能等于克服重力做的功，与参考平面选取无关，即Epmgh6000.25 J150 J，故B正确。6物体在恒定阻力作用下，以某初速度在水平面上沿直线滑行直到停止。以a、Ek、x和t分别表示物体运动的加速度大小、动能、位移的大小和运动的时间。则以下各图像中，能正确反映这一过程的是()解析：选C物体在恒定阻力作用下运动，其加速度随时间不变，随位移不变，选项A、B错误；由动能定理，fxEkEk0，解得EkEk0fx，选项C正确、D错误。7一汽车的额定功率为P，设其在水平公路上行驶时所受的阻力恒定，最大行驶速度为vm，则在水平公路上()A若汽车以额定功率启动，则速度达到vm之前做匀加速直线运动B若汽车匀加速启动，则在刚达到额定功率时的速度等于vmC无论汽车以哪种方式启动，加速度都与牵引力成正比D汽车以速度vm匀速直线行驶，若要减速，则要减小牵引力解析：选D若汽车以额定功率启动，根据PFv可知随速度的增大，牵引力F减小，则速度达到vm之前做变加速直线运动，选项A错误；若汽车匀加速启动，则在刚达到额定功率时有PFvm，其中FFfma，则vm，而vm，所以vmvm，选项B错误；无论汽车以哪种方式启动，均有a，加速度与牵引力不是正比关系，选项C错误；汽车以速度vm匀速直线行驶时，此时FFf，若要减速，则要减小牵引力，选项D正确。8.某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。安装打点计时器后，接通电源，让打点计时器正常工作后，松开纸带。(1)将纸带上打出的第一个点记为0，并在离0点较远的任意点依次选取几个连续的点，分别记为1、2、3、，量出各点与0点的距离h，算出各点对应的速度，分别记为v1至v6，数据如表格所示：代表符号v1v2v3v4v5v6数值(m/s)2.802.993.293.393.593.78表格中有一个数据有较大误差，代表符号为_。(2)修正数据后，该同学计算出各点对应速度的平方值，并作v2h图像，如图乙所示，若得出的直线斜率为k，则可测出重力加速度g_。与真实值相比，测出的g值_。(填“偏小”或“偏大”)解析：(1)根据vgt可知v3的数据误差较大。(2)由mghmv2可得：g；由于重物和纸带下落过程中受到阻力作用，速度值偏小，即测量值与真实值相比，测出的值偏小。答案：(1)v3(2)偏小9.如图所示，小滑块(可视为质点)从斜面顶端A由静止滑至水平部分上C点停止。已知斜面高为h，滑块运动的整个水平距离为s，设滑块在转角B处无动能损失，斜面和水平部分与小滑块间的动摩擦因数相同，求此动摩擦因数。解析：滑块从A处滑到C处的过程，只有重力和摩擦力做功，设滑块质量为m，动摩擦因数为，斜面倾角为；斜面底边长s1，水平部分长s2，由动能定理得mghmgcos mgs200，又ss1s2，解得。答案：B级选考提能10多选有关重力势能的变化，下列说法中正确的是()A物体受拉力和重力作用向上运动，拉力做功是1 J，但物体重力势能的增加量有可能不是1 JB从同一高度将某一物体以相同的速率平抛或斜抛，落到地面上时，物体重力势能的变化是相同的C从同一高度落下的物体到达地面，考虑空气阻力和不考虑空气阻力的情况下重力势能的减少量是相同的D物体运动中重力做功是1 J，但物体重力势能的增加量不是1 J解析：选ABC据重力做功的特点：与经过路径无关，与是否受其他力无关，与其他力做功多少无关，只取决于始末位置的高度差，再根据重力做功等于重力势能的减少量可知A、B、C正确，D错误。11质量为m的物体A放在光滑的水平桌面上，用不可伸长的细绳绕过光滑的定滑轮与质量为4m的B物体相连，如图所示。当绳拉直时让B无初速落下h高度时(h小于桌面高度H，B物体没有落地)，A物体在桌面上运动的速率是()A. B.C. D.解析：选D因桌面和定滑轮光滑，无摩擦力做功，A、B组成的系统只有重力和系统内弹力做功，系统的机械能守恒，设B物体下落h时，A的速率为v，由机械能守恒定律得：4mghmv2(4m)v2，解得v，D正确。12多选质量为2103 kg、发动机的额定功率为80 kW的汽车在平直公路上行驶。若该汽车所受阻力大小恒为4103 N，则下列判断中正确的有()A汽车的最大速度是10 m/sB汽车以2 m/s2的加速度匀加速启动，启动后第2 s末发动机的实际功率是32 kWC汽车以2 m/s2的加速度匀加速启动，匀加速运动所能维持的时间为10 sD若汽车保持额定功率启动，则当其速度为5 m/s时，加速度为6 m/s2解析：选BD当牵引力大小等于阻力时速度最大，根据Pfvm得，汽车的最大速度vm m/s20 m/s，故A错误。根据牛顿第二定律得Ffma，解得Ffma4 000 N2 0002 N8 000 N，第2 s末的速度vat22 m/s4 m/s，第2 s末发动机的实际功率P1Fv8 0004 W32 kW，故B正确。匀加速直线运动的末速度v1 m/s10 m/s，做匀加速直线运动的时间t s5 s，故C错误。当汽车速度为5 m/s时，牵引力F2 N16 000 N，根据牛顿第二定律得汽车的加速度a m/s26 m/s2，故D正确。13.如图所示，一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的O点，另一端系一小球。给小球一足够大的初速度，使小球在斜面上做圆周运动。在此过程中()A小球的机械能守恒B重力对小球不做功C轻绳的张力对小球不做功D在任何一段时间内，小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少量解析：选C斜面粗糙，小球受到重力、支持力、摩擦力、轻绳张力的作用，由于除重力做功外，支持力和轻绳张力总是与运动方向垂直，故不做功，摩擦力做负功，机械能减少，A、B错误，C正确；小球动能的变化等于合外力对其做的功，即重力与摩擦力做功的代数和，D错误。14.质量分别为2m和m的A、B两物体分别在水平恒力F1和F2的作用下沿水平面运动，撤去F1、F2后受摩擦力的作用减速到停止，其vt图像如图所示，则下列说法中正确的是()AF1和F2大小相等BF1和F2对A、B做功之比为21CA、B所受摩擦力大小相等D全过程中摩擦力对A、B做功之比为12解析：选C设A、B两物体所受摩擦力大小分别为f1和f2。撤去F后，A的加速度大小为a1，B的加速度大小为a2，根据牛顿第二定律对A有f12ma1，对B有f2ma2，所以有f1f2。对两物体运动的全过程，由动能定理有F1f10，F2f20，解得F1F221，故A错误，C正确。F1和F2对A、B做功之比为W1W211，故B错误。对全过程，根据动能定理知，摩擦力对A、B做的功等于水平恒力做的功，则全过程中摩擦力对A、B做功之比为11，故D错误。15如图甲所示，电火花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)电火花打点计时器使用电压为_V的交流电源。(2)关于实验过程，下列操作正确的是_(填相应选项前的字母)。A重物选用质量较大、体积较小的物体B两限位孔在同一竖直平面内上下对正C先接通电源，再释放重物D若用秒表测出时间t，可用vgt求出瞬时速度(3)实验中选择一条较理想的纸带，如图乙所示。测出从起始点O依次到五个连续计时点A、B、C、D、E的距离x1、x2、x3、x4、x5。已知重物的质量为m，当地的重力加速度为g，电源频率为f。则从O到D的过程中，重物的动能增加了_，重物的重力势能减少了_。(4)该同学又根据这一条纸带来计算重物下落过程中的加速度a，要充分利用记录数据，尽可能减少实验操作和测量过程中的误差，加速度的计算式应为a_(用题中给出物理量的字母表示)。解析：(1)电火花打点计时器使用的是220 V的交流电。(2)为了减小空气阻力，重物应选用质量大、体积小的物体，A正确；为了减小纸带与限位孔的摩擦，并且保证重物做竖直方向上的运动，两限位孔在同一竖直平面内上下对正，B正确；为了充分利用纸带，应先接通电源，后释放纸带，C正确；因为要验证机械能守恒，即验证下落过程中加速度是否等于g，所以不能使用vgt求出瞬时速度，用打点计时器测时间，D错误。(3)根据匀变速直线运动中间时刻速度推论可得D点的速度为vD，速度是从零增大，故动能增加量为EkmvD2m(x5x3)2f2，从O到D过程中重物下降的高度为x4，故重力势能减少Epmgx4。(4)根据逐差公式可得xDExBC2a1T2，xCDxAB2a2T2，两式相加求平均值可得a(x52x3x1)f2。答案：(1)220(2)ABC(3)m(x5x3)2f2mgx4(4)(x52x3x1)f216(2019威海高一检测)滑板是年轻人十分喜欢的极限运动，现有一场地规格如图，是用钢制作的，阻力非常小，可以忽略。取重力加速度g10 m/s2。(1)一人以6 m/s的速度从4 m的高台滑下，求滑到2 m高台处其速度的大小；(2)在(1)的条件下，求他所能到达的离地最大高度为多少？(3)若他从2 m高台开始下滑，为能到达4 m高台，求下滑最小速度是多少？解析：(1)人从4 m的高台滑到2 m高台的过程，根据动能定理得：mg(h0h1)mv12mv02代入数据解得：v1 m/s8.72 m/s。(2)设上升离地的最大高度为H，对全过程运用动能定理得：mg(Hh0)0mv02代入数据解得：H5.8 m。(3)设下滑的最小速度为vx，根据动能定理得：mg(h0h1)0mvx2代入数据解得：vx6.32 m/s。答案：(1)8.72 m/s(2)5.8 m(3)6.32 m/s17(2019天津高考)完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功。航母上的舰载机采用滑跃式起飞，故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图1所示。为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧，示意如图2，AB长L1150 m，BC水平投影L263 m，图中C点切线方向与水平方向的夹角12(sin 120.21)。若舰载机从A点由静止开始做匀加