《机械能及其守恒定律》单元检测及答案

《机械能及其守恒定律》单元检测一、选择题(本题共10小题，每题4分，共40分．1—6题只有一个选项正确，7--10题有多个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．以初速度v0水平抛出一个质量为m的物体，当物体的速度为v时，重力做功的瞬时功率为()A．B．C．D．2．运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是()A．阻力对系统始终做负功B．系统受到的合外力始终向下C．重力做功使系统的重力势能增加D．任意相等的时间内重力做的功相等3．如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上．若以地面为零势能面而且不计空气阻力，则①物体到海平面时的势能为mgh②重力对物体做的功为mgh③物体在海平面上的动能为eq\f(1,2)mv02＋mgh④物体在海平面上的机械能为eq\f(1,2)mv02其中正确的是()A．①②③B．②③④C．①③④ D．①②④4．一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点，在此过程中重力对物体做的功等于()A．物块动能的增加量B．物块重力势能的减少量与物块克服摩擦力做的功之和C．物块重力势能的减少量和物块动能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和D．物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和5．如图3所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮，以大小恒定的拉力F拉绳，使滑块从A点起由静止开始上升．若从A点上升至B点和从B点上升至C点的过程中拉力F做的功分别为W1、W2，滑块经B、C两点时的动能分别为EkB、EkC，图中AB＝BC，则一定有()A．W1>W2 B．W1<W2C．EkB>EkC D．EkB<EkC6．如图所示，小球在竖直向下的力F作用下，将竖直轻弹簧压缩，若将力F撤去，小球将向上弹起并离开弹簧，直到速度为零时为止，则小球在上升过程中()A．小球的机械能守恒B．弹性势能为零时，小球动能最大C．小球在刚离开弹簧时动能最大D．小球在刚离开弹簧时机械能最大7．一个质量为0.3kg的弹性小球，在光滑水平面上以6m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前相同．则碰撞前后小球速度变化量的大小ΔvA．Δv＝0 B．Δv＝12C．W＝0 D．W＝10.8J8．物体沿直线运动的v－t关系如图2所示，已知在第1秒内合外力对物体做的功为W，则()A．从第1秒末到第3秒末合外力做功为4WB．从第3秒末到第5秒末合外力做功为－2WC．从第5秒末到第7秒末合外力做功为WD．从第3秒末到第4秒末合外力做功为－0.75W9．如图，一物体从光滑斜面AB底端A点以初速度v0上滑，沿斜面上升的最大高度为h.下列说法中正确的是(设下列情境中物体从A点上滑的初速度仍为v0)()A．若把斜面CB部分截去，物体冲过C点后上升的最大高度仍为hB．若把斜面AB变成曲面AEB，物体沿此曲面上升仍能到达B点C．若把斜面弯成圆弧形D，物体仍沿圆弧升高hD．若把斜面从C点以上部分弯成与C点相切的圆弧状，物体上升的最大高度有可能仍为h10．如图所示为某探究活动小组设计的节能运输系统．斜面轨道倾角为30°，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为eq\f(\r(3),6)，木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程．下列选项正确的是()A．m＝MB．m＝2C．木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度D．在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能二、实验题(本题共2小题，共16分)11.（6分）如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1＞m2，现要利用此装置验证机械能守恒定律。（1）若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有。（在答题卡上对应区域填入选项前的编号）①物块的质量m1、m2；②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；④绳子的长度.（2）为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：①绳的质量要轻：②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；④两个物块的质量之差要尽可能小.以上建议中确实对提高准确程度有作用的是。（在答题卡上对应区域填入选项前的编号）（3）写出一条上面没有提到的提高实验结果准确程度有益的建议：。12．“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行．甲方案为用自由落体实验验证机械能守恒定律，乙方案为用斜面小车实验验证机械能守恒定律．图实－6－8(1)比较这两种方案，________(填“甲”或“乙”)方案好一些，理由是______________．(2)图丙所示是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图所示，已知每两个计数点之间的时间间隔T＝0.1s．物体运动的加速度a＝________；该纸带是采用__________(填“甲”或“乙”)实验方案得到的．简要写出判断依据_______________．三、计算题(本题共4小题，13、14题各10分，15、16题各12分，共44分，计算时必须有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13．质量为500t的火车，以恒定功率沿平直轨道行驶，在3min内行驶1.45km，速度由18km/h增加到最大速度54km/h，求(1)火车的功率；(2)当速度为18km/h14．质量为m的滑块与倾角为θ的斜面间的动摩擦因数为μ，μ<tanθ，斜面底端有一个和斜面垂直放置的弹性挡板，滑块滑到底端与它碰撞时没有机械能损失，如图所示．若滑块从斜面上高为h处以速度v0开始沿斜面下滑，设斜面足够长，求：(1)滑块最终停下的位置；(2)滑块在斜面上滑行的总路程．15．如图所示，半径R＝0.4m的光滑半圆轨道与粗糙的水平面相切于A点，质量为m＝1kg的小物体(可视为质点)在水平拉力F的作用下，从静止开始由C点运动到A点，物体从A点进入半圆轨道的同时撤去外力F，物体沿半圆轨道通过最高点B后做平抛运动，正好落在C点，已知xAC＝2m，F＝15N，g取(1)物体在B点时的速度大小以及此时半圆轨道对物体的弹力大小；(2)物体从C到A的过程中，摩擦力做的功．16．如图所示，固定斜面的倾角θ＝30°，物体A与斜面之间的动摩擦因数为μ，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于C点．用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B，滑轮右侧绳子与斜面平行，A的质量为2m，B的质量为m，初始时物体A到C点的距离为L.现给A、B一初速度v0使A开始沿斜面向下运动，B向上运动，物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点．已知重力加速度为g，不计空气阻力，整个过程中，轻绳始终处于伸直状态，求此过程中：(1)物体A向下运动刚到C点时的速度；(2)弹簧的最大压缩量；(3)弹簧中的最大弹性势能．《机械能及其守恒定律》单元检测选择题答案：D2、答案：A解析：阻力始终与运动方向相反，做负功，所以A正确．加速下降合外力向下，而减速下降合外力向上，所以B错误．重力做功，重力势能减小，则C错误．时间相等，但物体下落距离不同，重力做功不等，所以D错误．3、答案：B4、答案：D解析：由能量关系得：Wf＝ΔEp－ΔEkΔEp＝WG故WG＝Wf＋ΔEk.在此类题中，要务必搞清每一种力做功伴随着什么样的能量转化，然后运用动能定理或能量守恒．5、答案：A解析：滑块在运动过程中，绳中张力始终不变，而竖直向上的拉力在逐渐减小，故加速度在逐渐减小，动能的变化量在减小，因此，一定有W1>W2，选A.6、答案：D7、答案：BC解析：速度是矢量，速度的变化也是矢量，反弹后小球的速度与碰前速度等值反向，则速度变化量为Δv＝－v－v＝－2v(设碰前速度方向为正)，其大小为2v＝12m/s，故B正确．反弹前、后小球的动能没有变化，即ΔEk＝0.根据动能定理：物体受合外力做功等于物体动能的变化，即W＝ΔEk＝0，则C正确8、答案：CD解析：由图知第1秒末、第3秒末、第7秒末速度大小关系：v1＝v3＝v7，由题知W＝eq\f(1,2)mv12－0，则由动能定理得第1秒末到第3秒末合外力做功W2＝eq\f(1,2)mv32－eq\f(1,2)mv12＝0，故A错；第3秒末到第5秒末合外力做功W3＝eq\f(1,2)mv52－eq\f(1,2)mv32＝0－eq\f(1,2)mv12＝－W，故B错；第5秒末到第7秒末合外力做功W4＝eq\f(1,2)mv72－0＝eq\f(1,2)mv12＝W，故C对；第3秒末到第4秒末合外力做功W5＝eq\f(1,2)mv42－eq\f(1,2)mv32＝eq\f(1,2)m(eq\f(1,2)v1)2－eq\f(1,2)mv12＝－0.75W．故D对．9、答案BD解析：根据题意，由机械能守恒可知，物体滑到高为h处时速度为零．要使物体上滑的高度仍为h，则物体到达最高点时速度必为零，A、C情况，物体上升到最高点时速度不为零，所以所能达到的高度应小于h，A、C错；B情况上升到最高点时速度必为零，故B正确；D情况上升到最高点时速度可能为零，所以高度也可能仍为h，故D正确．10、答案：BC解析：弹簧被压缩至最短时的弹性势能为Ep，由功能关系，得：下滑过程：(M＋m)gh－μ(M＋m)gcosθeq\f(h,sinθ)＝Ep上滑过程：Ep＝Mg·h＋μMgcosθ·eq\f(h,sinθ)解得m＝2M上滑时加速度：a上＝gsinθ＋μgcosθ下滑时加速度：a下＝gsinθ－μgcosθ故选项C正确；由能量守恒定律得，减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能和内能，选项D错误．实验题11、（1）①②或①③（2）①③（3）例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长尽量小的绳”；等等。12、解析：(1)机械能守恒的前提是只有重力做功，实际操作的方案中应该使摩擦力越小越好．故甲方案好一些．(2)a＝eq\f(xDE－xBC＋xCD－xAB,4T2)≈4.8m/s2因a远小于g，故为斜面上小车下滑的加速度．所以该纸带采用图乙所示的实验方案．答案：(1)甲因为这个方案摩擦阻力小，误差小，操作方便，所用实验器材少(2)4.8m/s2(4.7m/s2～4.9m/s2)乙因为物体运动的加速度比重力加速度小得多三、计算题13、解析：（1）由于整个过程中火车所受的牵引力不是恒力，因此加速度不是恒量，运动学中匀变速直线运动公式不能用．可以由动能定理得W牵＋W阻＝eq\f(1,2)mvm2－eq\f(1,2)mv2①其中W阻＝－Ffx，W牵是一个变力的功，但因该力的功率恒定，故可用W牵＝Pt计算．这样①式变为Pt－Ffx＝eq\f(1,2)mvm2－eq\f(1,2)mv2②又因达最大速度时F＝Ff，故vm＝eq\f(P,Ff)③联立解得P＝600kW.（2）当V＝18km/h时，F=P/V④由牛顿第二定律得ma=F-Ff⑤联立解得a=1.6m/s214、(1)停在斜面底端(2)从开始运动到停止，对滑块由能量守恒得mgh+eq\f(1,2)mv02=S

解得15、解析：(1)设物体在B点的速度为v，由B到C做平抛运动，有2R＝eq\f(1,2)gt2，xAC＝vt，∴v＝5由此时受力知FN＋mg＝eq\f(mv2,R)，∴FN＝52.5N.由牛顿第三定律知，半圆轨道对物体的弹力FN′＝52.5N.(2)A到B，机械能守恒eq\f(1,2)mvA2＝eq\f(1,2)mv2＋2mgR由C到A应用动能定理可知(F－Ff)xAC＝eq\f(1,2)mvA2所以，Wf＝－Ff·xAC＝－9.5J.16、解析：(1)A和斜面间的滑动摩擦力f＝2μmgcosθ，物体A向下运动到C点的过程中，根据能量关系有：2