高中物理第七章机械能守恒定律学业质量标准检测新人教必修.docx

第七章机械能守恒定律学业质量标准检测本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第16小题只有一个选项符合题目要求，第710小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1如图所示的四幅图是小明提包回家的情景，小明提包的力不做功的是(B)解析：据功的概念及功的两个因素可知，只有同时满足力及在力的方向上有位移两个条件时，力对物体才做功，A、C、D做功，B没有做功，选B。2(福建省三明一中20162017学年高一下学期期中)如图甲所示，物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。通过力传感器和速度传感器监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图乙所示。取g10 m/s2。则(C)A物体的质量m1.0 kgB物体与水平面间的动摩擦因数0.20C第2 s内物体克服摩擦力做的功W2.0 JD前2 s内推力F做功的平均功率2.0 W解析：由图可知，01 s内物体静止，12 s做a1 m/s2的匀加速运动，23 s做匀速运动，由Ffma得m0.5 kg，0.4，故A、B错误；第2 s内的位移x1 m，故Wffx2 J，C正确，前2 s内F做的功WFFx3 J，故1.5 W，选项D错误。3(河北衡水中学20162017学年高一下学期期中)如图所示，第一次，小球从粗糙的圆形轨道顶端A由静止滑下，到达底端B的速度为v1，克服摩擦力做功为W1；第二次，同一小球从底端B以v2冲上圆形轨道，恰好能到达A点，克服摩擦力做功为W2，则下列说法正确的是(D)Av1可能等于v2BW1一定等于W2C小球第一次运动机械能变大了D小球第一次经过圆弧某点C的速率小于它第二次经过同一点C的速率解析：根据功能关系可知，小球经过圆弧某点的速率一定有v2v1，对圆弧的压力N2N1，故克服摩擦力做功W2W1，综上分析可判选项D正确。4小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示。将两球由静止释放。在各自轨迹的最低点(C)AP球的速度一定大于Q球的速度BP球的动能一定小于Q球的动能CP球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力DP球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度解析：小球从释放到最低点的过程中，只有重力做功，由机械能守恒定律可得，mgLmv2，v，绳长L越长，小球到最低点时的速度越大，A项错误；由于P球的质量大于Q球的质量，由Ekmv2可知，不能确定两球动能的大小关系，B项错误；在最低点，根据牛顿第二定律可知，Fmgm，求得F3mg，由于P球的质量大于Q球的质量，因此C项正确；由a2g可知，两球在最低点的向心加速度相等，D项错误。5如图所示，传送带以1m/s的速度水平匀速运动，砂斗以20kg/s的流量向传送带上装砂子，为了保持传递速率不变，驱动传送带的电动机因此应增加功率(B)A10W B20W C30W D40W解析：每秒钟流到传送带的砂子获得的动能为Ekmv2，砂子达到速度v之前，相对传送带向后滑动，每秒转化为内能的机械能为：QFfs相对，而s相对QFfs相对mgmv2因此，电动机必须增加的功率为：P20W，应选B。6如图所示，一根跨越光滑定滑轮的轻绳，两端各连有一杂技演员(可视为质点)，甲站于地面，乙从图示的位置由静止开始向下摆动，运动过程中绳始终处于伸直状态，当演员乙摆至最低点时，甲刚好对地面无压力，则演员甲的质量与演员乙的质量之比为(B)A11 B21 C31 D41解析：设定滑轮到乙演员的距离为L，那么当乙摆至最低点时下降的高度为，根据机械能守恒定律可知m乙gm乙v2；又因当演员乙摆至最低点时，甲刚好对地面无压力，说明绳子上的张力和甲演员的重力相等，所以m甲gm乙gm乙，联立上面两式可得演员甲的质量与演员乙的质量之比为21。7(内蒙古杭锦后旗奋斗中学20162017学年高一下学期期末)如图所示，竖直放置的光滑圆轨道被固定在水平地面上，半径r0.4 m，最低点处有一小球(半径比r小很多)现给小球一水平向右的初速度v0，则要使小球不脱离圆轨道运动，v0应当满足(g10 m/s2)(CD)Av00 Bv04 m/sCv02 m/s Dv02 m/s解析：最高点的临界情况：mgm，解得v2 m/s，根据机械能守恒定律得，mvmg2rmv2解得v02 m/s若不通过四分之一圆周，根据机械能守恒定律有：mgrmv解得v02 m/s，故选项CD正确。8(河北定州中学20162017学年高一下学期期末)2015年10月3日晚，中国男篮轻取菲律宾，以9连胜的优异表现勇夺冠军，图为“未来之星”周琦在赛场上的英姿。若在某次投篮中将球由静止快速出手，篮球不碰篮筐直接入网，已知出手时篮球距地面高度为h1，出手过程中手对篮球做功为W，篮筐距地面高度为h2，篮球质量为m。不计空气阻力，篮球可看成质点，则篮球(AB)A出手时的速率为B进筐时的动能为Wmgh1mgh2C从静止到进筐的过程中，机械能的增量为Wmgh2mgh1D从出手到进筐的过程中，运动总时间为解析：周琦投篮过程，由动能定理得：Wmv2，得篮球出手时的速率为v，A正确；从出手到进筐的过程中，由动能定理得：mg(h2h1)Ekmv2，可得篮球进筐时的动能为EkWmgh1mgh2，B正确；从静止到进筐的过程中，机械能的增量为人对球做的功W，C错误；从出手到进筐的过程中，运动总时间不能确定，不一定为，D错误；故选AB。9(浙江省温州中学20162017学年高一下学期期中)由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内。一质量为m的小球，从距离水平地面高为H的管口D处静止释放，最后能够从A端水平抛出落到地面上。下列说法正确的是(BC)A小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2B小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2C小球能从细管A端水平抛出的条件是H2RD小球能从细管A端水平抛出的最小高度HminR解析：要使小球从A点水平抛出，则小球到达A点时的速度v0，根据机械能守恒定律，有mgHmg2Rmv2，所以H2R，故选项C正确，选项D错误；小球从A点水平抛出时的速度v，小球离开A点后做平抛运动，则有2Rgt2，水平位移xvt，联立以上各式可得水平位移x2，选项A错误，选项B正确。10如图甲所示是一打桩机的简易模型。质量m1kg的物体在拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动，上升一段高度后撤去F，到最高点后自由下落，撞击钉子，将钉子打入一定深度。物体上升过程中，机械能E与上升高度h的关系图象如图乙所示。不计所有摩擦，g取10m/s2(ABD)A拉力F的大小为12NB物体上升1.0m处的速度为2m/sC撤去F后物体上升时间为0.1sD物体上升到0.25m高度处拉力F的瞬时功率为12W解析：由功能关系：FhE得FN12N，选项A正确。由Emghmv2当h1m时得v2m/s，选项B正确。撤去F后t0.2s，选项C错误。由图线可知，当h0.25m时E3J，此时v1m/s所以PFv12W，选项D正确。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，共18分。把答案直接填在横线上)11(5分)(河北衡水中学20162017学年高一下学期期中)某实验小组利用自己设计的弹簧弹射器测量弹簧的弹性势能，装置如图所示，水平放置的弹射器将质量为m的静止小球弹射出去，测出小球通过两个竖直放置的光电门的时间间隔为t，甲、乙光电门间距为L，并忽略一切阻力。回答下列问题：(1)小球被弹射出的速度大小v_，释放小球时弹簧弹性势能Ep_。(用题目中的字母符号表示)；(2)由于重力作用，小球被弹射出去后运动轨迹会向下有所偏转，这对实验结果_无_(填“有”或“无”)影响。解析：(1)由图可知，弹簧在小球进入光电门之前就恢复形变，故其弹射速度为通过光电门的水平速度：v，由能量守恒得：Epmv2m()2(2)由力作用的独立性可知，重力不影响弹力做功的结果，有没有重力做功，小球的水平速度不会变化。12(6分)(安徽省合肥市第一中学20162017学年高二开学考试)某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理，(1)将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光电门中心之间的距离s_50.00_cm；(2)测量挡光条的宽度d，记录挡光条通过光电门1和2所用的时间t1和t2，并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力F，为了完成实验，还需要测量的一个物理量是_滑块、挡光条和拉力传感器的总质量M_；(3)该实验是否需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量？_否_(填“是”或“否”)。解析：(1)从图中刻度尺可得光电门1为：20.00 cm，光电门2为：70.00 cm，所以两光电门中心之间的距离s70.00 cm20.00 cm50.00 cm；(2)由于光电门的宽度d很小，所以平均速度可近似等于瞬时速度。滑块通过光电门1速度为：v1，滑块通过光电门2速度为：v2根据功能关系需要验证的关系式为：WFsMvMvM()2M()2可见还需要测量出M，即滑块、挡光条和拉力传感器的总质量；(3)该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。13(7分)(福建省厦门一中20162017学年高一下学期期中)用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：(1)运用公式mgh对实验条件的要求是_打第一个点时重物的初速度为零_，为此，所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近_2mm_。(2)若实验中所用重物的质量m1kg。打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02s，则记录B点时，重物速度vB_0.590_m/s，重物动能Ek_0.174_J，从开始下落起至B点时的重物的重力势能减少量是_0.175_J，由此可得出的结论是_机械能守恒_。(g取9.8m/s2)(本小题数据保留三位有效数字)(3)根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图象应是下图中的_C_。解析：(1)对实验条件的要求是打第一个点时重物的初速度为零。物体自由下落时，在0.02s内的位移应为hgT29.8(0.02)2m2mm(2)vBm/s0.590m/s此时重物的动能为Ek1(0.59)2J0.174J。重物的重力势能减少量为Epmgh19.817.6103J0.175J。故机械能守恒。(3)由机械能守恒定律可知，mghmv2，即验证机械能守恒定律成立，只需验证v2gh即可。如以纵坐标为、横坐标为h，则图象应为过原点，且斜率为g的直线，故C图正确。三、论述计算题(共4小题，共42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，答案中必须明确写出数值和单位)14(10分)(福建省三明一中20162017学年高一下学期期中)如图所示，一质量为2103 kg的小汽车从倾斜路面上以20m/s的速度经A点驶入泥泞的水平路面，行驶200 m路程后到达B点，速度降为5 m/s，此后速度保持恒定，已知整个过程中汽车发动机的输出功率恒为40 kW。求：(1)泥泞路面上行驶时，汽车受到的阻力；(2)速度为10 m/s时，汽车的加速度；(3)汽车在AB段上的运动时间。答案：(1)8000 N(2)2 m/s2(3)30.625 s解析：(1)到达B点后，速度恒定不变，处于平衡状态牵引力等于阻力FfF牵2 N8000 N(2)当汽车速度为10 m/s时，汽车的牵引力F牵3 N4000 N根据牛顿第二定律得：F牵3Ffma所以，a m/s22 m/s2(3)汽车在AB段上做减速直线运动，根据动能定理得：PtFfs mvmv代入数据解得t30.625 s15(10分)(湖北宜昌市葛洲坝中学20162017学年高一下学期期中)如图所示为某小区儿童娱乐的滑梯示意图，其中AB为光滑斜面滑道，与水平方向夹角为37，BC为水平粗糙滑道，与半径为0.2m的1/4圆弧CD相切，ED为地面。已知通常儿童在粗糙滑道上滑动时的动摩擦因数是0.5，A点离地面的竖直高度AE为2m，试求：(g取10m/s2)(1)儿童由A处静止起滑到B处时的速度大小。(2)为了使儿童在娱乐时不会从C处脱离圆弧水平飞出，水平粗糙滑道BC长至少为多少？(B处的能量损失不计)答案：(1)6m/s(2)3.4m解析：(1)对儿童由A到B机械能守恒mg(hAER)mv/2解之得：vB6m/s(2)对儿童，在C处，mgmv/R从B到C根据动能定理mgSBCmv/2mv/2解之得：SBC3.4m。16(11分)如图所示，在游乐节目中，一质量为m60kg的选手以v07m/s的水平速度抓住竖直绳下端的抓手开始摆动，当绳摆到与竖直方向夹角37时，选手放开抓手，松手后的上升过程中选手水平速度保持不变，运动到水平传送带左端A时速度刚好水平，并在传送带上滑行，传送带以v2m/s匀速向右运动。已知绳子的悬挂点到抓手的距离为L6m，传送带两端点A、B间的距离s7m，选手与传送带的动摩擦因数为0.2，若把选手看成质点，且不考虑空气阻力和绳的质量。(g10m/s2，sin370.6，cos370.8)求：(1)选手放开抓手时的速度大小；(2)选手在传送带上从A运动到B的时间；(3)选手在传送带上克服摩擦力做的功。答案：(1)5m/s(2)3s(3)360J解析：(1)设选手放开抓手时的速度为v1，由动能定理得mg(LLcos)mvmv代入数据得：v15m/s(2)设选手放开抓手时的水平速度为v2v2v1cos选手在传送带上减速过程中agvv2at1x1t1匀速运动的时间t2sx1vt2选手在传送带上的运动时间tt1t2联立得：t3s(3)由动能定理得Wfmv2mv解得：Wf360J故克服摩擦力做功为360J。17(11分)(安徽省合肥一中20162017学年高二开学测试)如图所示，AB为倾角 37的斜面轨道，轨道的AC部分光滑，CB部分粗糙，BP为圆心角等于143、半径R1 m的竖直光滑圆弧轨道，两轨道相切于B点，P、O两点在同一竖直线上，轻弹簧一端固定在A点，另一自由端在斜面上C点处，现有一质量m2kg的小物块在外力作用下将弹