2020高中物理 第七章 机械能守恒定律 学业质量标准检测7（含解析）新人教版必修2

第七章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(2017福建省三明一中高一下学期期中)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(2018河南省洛阳市高一下学期期中)某同学掷出的铅球在空中运动轨迹如图所示，如果把铅球视为质点，同时忽略空气阻力作用，则铅球在空中的运动过程中，铅球的速率v、机械能e、动能ek和重力的瞬时功率p随时间t变化的图像中可能正确的是(d)解析：忽略空气阻力，石块抛出后只受重力，由牛顿第二定律得知，其加速度为g，保持不变，故a错误；因只受重力所以机械能守恒，故b错误；动能先减小后增大，但是落地时的动能要比抛出时的动能大，故c错误；重力的瞬时功率pmgvymggtmg2t，上升过程中竖直速度均匀减小，下降过程中竖直速度均匀增大，所以d正确。4(2018浙江省杭州市高三上学期期末)为了方便打开核桃、夏威夷果等坚果，有人发明了一款弹簧坚果开核器，它是由锥形弹簧、固定在弹簧顶部的硬质小球及放置坚果的果垫组成。如图所示，是演示打开核桃的三个步骤。则下列说法正确的是(c)a弹簧被向上拉伸的过程中，弹簧的弹性势能减小b松手后，小球向下运动过程中，小球的机械能守恒c小球向下运动过程中，弹簧对小球做正功d打击过程中，果垫对核桃做负功解析：弹簧被向上拉伸过程中，弹簧的形变量增大，故弹簧的弹性势能增大，故a错误；松手后，小球向下运动过程中，由于弹簧弹力做功，故小球的机械能不守恒，故b错误；小球向下运动过程中，弹力向下，故弹簧对小球做正功，故c正确；在打击过程中，核桃对果垫的作用力方向上没有发生位移，故果垫核桃对树不做功，故d错误。5如图所示，传送带以1 m/s的速度水平匀速运动，沙斗以20 kg/s的流量向传送带上装沙子，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)a10 wb20 wc30 wd40 w解析：每秒钟流到传送带的沙子获得的动能为ekmv2，沙子达到速度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：p20 w，所以应选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)a11b21c31d41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(2017内蒙古杭锦后旗奋斗中学高一下学期期末)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)av00bv04 m/scv02 m/sdv02 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(多选)某娱乐项目中，参与者抛出一小球去撞击触发器，从而进入下一关，现在将这个娱乐项目进行简化，假设参与者从触发器的正下方以v的速率竖直上抛一小球，小球恰好击中触发器，若参与者仍在刚才的抛出点，沿a、b、c、d四个不同的光滑轨道分别以速度v抛出小球，如图所示，则小球能够击中触发器的是(cd)解析：小球以v竖直上抛的最大高度为h，说明到达最大高度时速度为0。对a图，由机械能守恒知，小球上升的最大高度减小了，不能击中触发器，故a错误；对b图，小球离开斜面后做斜抛运动，到最高点时水平方向有一定的速度，最大高度小于h，不能击中触发器，故b错误；对c图，根据机械能守恒定律可知，小球上升到最高点时速度刚好等于零，可以击中触发器，故c正确；对d图，在双轨中做圆周运动时到达最高点的速度可以为零，根据机械能守恒知，小球可以上升到最高点并击中触发器，故d正确。9(2017浙江省温州中学高一下学期期中)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m1 kg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的关系图像如图乙所示。不计所有摩擦，g取10 m/s2(abd)a拉力f的大小为12 nb物体上升1.0 m处的速度为2 m/sc撤去f后物体上升时间为0.1 sd物体上升到0.25 m高度处拉力f的瞬时功率为12 w解析：由功能关系：fhe得f n12 n，选项a正确。由emghmv2当h1 m时得v2 m/s，选项b正确。撤去f后t0.2 s，选项c错误。由图线可知，当h0.25 m时e3 j，此时v1 m/s所以pfv12 w，选项d正确。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，共14分。把答案直接填在横线上)11(6分)(2017河北衡水中学高一下学期期中)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(8分)(2019河北沧州一中高一下学期期中)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_2_mm_。(2)若实验中所用重物的质量m1 kg。打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02 s，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9.8 m/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为横轴画出的图像应是下图中的_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0.02 s内的位移应为hgt29.8(0.02)2 m2 mm(2)vbm/s0.590 m/s此时重物的动能为ek1(0.59)2 j0.174 j。重物的重力势能减少量为epmgh19.817.6103 j0.175 j。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，则图像应为过原点，且斜率为g的直线，故c图正确。三、论述计算题(共4小题，共46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)13(11分)(2018河南省洛阳市高一下学期期中)2017年6月26日，代表着世界先进水平、被命名为“复兴号”的两列中国标准动车组在京沪高铁亮相，开启了中国铁路技术装备的一个崭新的时代。一列“复兴号动车”是由几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编组而成。(1)假设“复兴号动车组”运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等。若1节动车加4节拖车编成的动车组的最大速度为90 km/h，则7节动车加2节拖车编成的动车组的最大速度为多少？(2)若“复兴号动车组”运行过程中受到的阻力正比于其速度，当动车组额定功率为p0时，动车组运行最大速度是v，在动车组编组节数不变的情况下，当动车组提速一倍时，动车组的额定功率应调整为多少？答案：(1)350 km/h(2)4p0解析：(1)假设每节动车的额定功率为p，每节动车的重力是mg，阻力为kmg,1节动车加4节拖车编成的动车组达到最大速度时pf1v15kmgv1,7节动车加2节拖车编成的动车组达到最大速度时7pf2v29kmgv2，解得v2350 km/h(2)由题可知动车组速度最大时受到的阻力fkv，动车组到达最大速度时ff0，则p0fvkv2当动车组提速一倍时，动车组的额定功率应调整为pk(2v)24p014(11分)(2017湖北宜昌市葛洲坝中学高一下学期期中)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0.2 m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2 m，试求：(g取10 m/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)6 m/s(2)3.4 m解析：(1)对儿童由a到b机械能守恒mg(haer)mv/2解之得：vb6 m/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：sbc3.4 m。15(12分)如图所示，在游乐节目中，一质量为m60 kg的选手以v07 m/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v2 m/s匀速向右运动。已知绳子的悬挂点到抓手的距离为l6 m，传送带两端点a、b间的距离s7 m，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。(g10 m/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)5 m/s(2)3 s(3)360 j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：v15 m/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：t3 s(3)由动能定理得wfmv2mv解得：wf360 j故克服摩擦力做功为360 j。16(12分)(2018黑龙江齐齐哈尔市实验中学高三上学期期末)如图