人教版2019必修第二册高一物理同步练习第八章机械能守恒定律单元检测卷(原卷版+解析)

高一物理必修第二册第八章机械能守恒定律单元检测卷班级姓名学号分数（考试时间：90分钟试卷满分：100分）注意事项：1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。第Ⅰ卷（选择题共48分）一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）1．关于重力势能，下列说法正确的是（）A．同一高度的两个物体，重力势能一定不同B．选取不同的零势能参考面，同一物体的重力势能不变C．+3J的重力势能和-3J的重力势能一样大D．物体的重力势能变化，一定有重力对物体做功2．以下说法正确的是（）A．某物体做匀速运动时，它的机械能一定守恒B．某物体所受的合外力等于零时，它的机械能一定守恒C．某物体所受的合外力做正功时，它的机械能可能守恒D．某物体所受的合外力做负功时，它的机械能一定不守恒3．如图所示，利用卷扬机将套在光滑竖直杆上重力为G的重物提升到高处。卷扬机以速度匀速缠绕钢丝绳，当重物运动到图示位置时，下列说法正确的是（）A．重物的速度等于 B．重物的速度小于C．重物重力的瞬时功率小于 D．重物重力的瞬时功率大于4．如图，半径为R的孔径均匀的圆形弯管水平放置，AB为某一直径。一个物块以足够大的初速度从管中A点出发，逆时针做圆周运动，物块与管壁间的动摩擦因数恒定，从开始运动到物块第一次到B点的过程中摩擦力对物块做功大小为W1，到第一次回到A点过程中摩擦力做功大小为，则下列关系式正确的是（

）A． B． C． D．5．如图所示，一物体从地面上方某点A先后沿路径Ⅰ、Ⅱ运动到地面上的B点，重力做功分别为、，重力势能变化量分别为、。则它们的大小关系正确的是（）A． B． C． D．6．跳伞运动非常惊险，被世人誉为“勇敢者的运动”。假设质量为m的跳伞运动员由静止开始下落，在打开伞之前受恒定的阻力作用，下落的加速度为a，重力加速度为g，则在运动员竖直下落h的过程中，下列说法正确的是（）A．运动员的重力势能增加了mghB．运动员克服阻力所做的功为mahC．合力对运动员做的功为D．运动员的动能增加了mah7．静止在水平地面上的物体A、B质量相同，现用水平拉力、分别作用于A、B，一段时间后撤去拉力，各自滑行一段距离后停下。A、B运动的v-t图像如图，其中物体减速运动过程中速度图线平行。由图中信息可得（）A．物体A的位移大于物体B的位移B．A与地面的动摩擦因数大于B与地面的动摩擦因数C．对物体A做功等于对物体B做功D．对物体A做功大于对物体B做功8．如图所示，长度为L的均匀链条放在光滑水平桌面上，且使长度的在桌边，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为（链条未着地）（）A． B． C． D．9．在我国，四通八达的高铁创造了百姓出行新速度、经济发展新动力和中国创新新高度，改变了中国，也影响着世界。在一次机车测试中，一列质量为m的“复兴号”高铁从静止开始沿直线加速到最大速度，其牵引力的功率P随时间的变化图像如图乙所示，图中图线均为直线段；在时刻发动机达到额定功率，在时刻达到最大速度，启动过程中高铁所受的阻力恒为，则（）A．高铁在前时间内做匀加速运动B．高铁的最大速度C．高铁在前时间内牵引力做的功是5.0×108JD．在0~的过程中，高铁行驶的路程s可由求出10．幼儿园滑梯（如图甲所示）是孩子们喜欢的游乐设施之一，滑梯可以简化为如图乙所示模型。一质量为m的小朋友（可视为质点），从竖直面内、半径为r的圆弧形滑道的A点由静止开始下滑，利用速度传感器测得小朋友到达圆弧最低点B时的速度大小为（g为重力加速度）。已知过A点的切线与竖直方向的夹角为30°，过B点的切线水平，滑道各处动摩擦因数相同，则小朋友在沿着AB下滑的过程中（）A．处于先失重后超重状态 B．克服摩擦力做功为C．机械能的减少量大于重力势能的减少量 D．在最低点B时对滑道的压力大小为11．一物体在竖直向上的拉力作用下由静止向上运动，该过程中物体的机械能随上升高度的变化关系如图所示（不计空气阻力），图像中点处的切线斜率最大。则下列说法正确的是（）A．在处物体所受的拉力最大 B．在处物体的动能最大C．过程中合外力做的功为零 D．过程中拉力始终做正功12．如图所示，与水平面成的传送带正以v=3m/s的速度匀速运行，A、B两端相距l=13.5m。现把质量m=1kg的工件（视为质点）轻放在传送带上，工件与传送带间的动摩擦因数，传送带始终匀速运动，取，A到B过程（）A．先加速后匀速 B．传送带对工件做的功72JC．因摩擦产生的热量72J D．因传送工件多消耗的电能99J第II卷（非选择题共52分）二、实验题（满分10分）13．利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。（1）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的___________填选项前的字母。A．动能变化量与重力势能变化量B．速度变化量和重力势能变化量C．速度变化量和高度变化量（2）在实验中，已知重物质量，在纸带上打出一系列的点，O为起点，如图所示单位为cm，打点时间间隔为，重力加速度g取，那么从打O点到打B点的过程中：①打点计时器打下计数点B时，重物的速度___________；重物的重力势能变化量___________，动能变化量___________。（结果保留两位有效数字）②大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是___________填选项前的字母。A．利用公式计算重物速度B．利用公式计算重物速度C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响D．没有采用多次实验取平均值的方法三、计算题（满分42分，其中15题8分，16题8分，17题12分，18题14分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分）14．如图所示，质量为20kg的小孩坐在雪橇上，现用一个与水平方向成37°、大小为50N的力拉着雪橇沿水平地面从静止开始以的加速度做匀加速直线运动，已知雪橘的质量20kg，cos37°=0.8。求：（1）5s内拉力对雪橇和小孩做的功是多少?（2）5s末地面与雪橇间摩擦力的瞬时功率大小。15．如图所示，质量不计的硬直杆的两端分别固定质量均为m的小球A和B，它们可以绕光滑轴O在竖直面内自由转动。已知OA＝2OB＝2l，将杆从水平位置由静止释放。（1）在杆转动到竖直位置的过程中，杆对A球做了多少功？（2）在杆刚转到竖直位置的瞬间，杆对B球的作用力为多大？是推力还是拉力？16．质量为2kg的物体A和质量为1kg的B分别系在一根不计质量的细绳两端，绳子跨过固定在倾角为30°的斜面顶端的定滑轮上，斜面固定在水平地面上。开始时把物体B拉到斜面底端，这时物体A离地面的高度为1.6m，如图所示。若不计一切阻力和摩擦，从静止开始放手让它们运动。（斜面足够长，g取）求：（1）物体A着地时的速度；（2）绳的拉力对物体A做的功；（3）物体A着地后，物体B还能沿斜面上滑的距离。17．某校科技兴趣小组设计了如图所示的赛车轨道，轨道由水平直轨道、圆轨道（B点与点在同一水平面上但不重合）、水平直轨道、圆弧轨道和管道式圆弧轨道组成，整个轨道处在同一竖直面内，段粗糙，其他轨道均光滑，和均沿竖直方向。已知，，。一遥控电动赛车（可视为质点）质量，其电动机额定输出功率，静止放在A点。通电后，赛车开始向B点运动，后关闭电源，赛车继续运动，到达B点的速度10m/s。（）求：（1）赛车运动到C点时的速度及其对轨道的压力；（2）赛车克服阻力所做的功；（3）要使赛车沿轨道运动到达F点水平飞出，且对管道F处的上壁无压力，赛车的通电时间应满足的条件。（假定赛车关闭电源时仍处于轨道上。管道上下壁间距比小车自身高度略大）高一物理必修第二册第八章机械能守恒定律单元检测卷班级姓名学号分数（考试时间：90分钟试卷满分：100分）注意事项：1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。第Ⅰ卷（选择题共48分）一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）1．关于重力势能，下列说法正确的是（）A．同一高度的两个物体，重力势能一定不同B．选取不同的零势能参考面，同一物体的重力势能不变C．+3J的重力势能和-3J的重力势能一样大D．物体的重力势能变化，一定有重力对物体做功【答案】D【详解】A．地球上同一位置，同一高度的两个质量相同的物体，重力势能相同，选项A错误；B．重力势能的大小与零势能面的选取有关，选取不同的零势能参考面，同一物体的重力势能不同，选项B错误；C．的重力势能比的重力势能大，选项C错误；D．物体的重力势能变化，一定有重力对物体做功，选项D正确。故选D。2．以下说法正确的是（）A．某物体做匀速运动时，它的机械能一定守恒B．某物体所受的合外力等于零时，它的机械能一定守恒C．某物体所受的合外力做正功时，它的机械能可能守恒D．某物体所受的合外力做负功时，它的机械能一定不守恒【答案】C【详解】AB．某物体做匀速运动时，速度不变，所受合外力为零，它的机械能不一定守恒，如物体匀速上升，动能不变，重力势能增加，故AB错误；C．某物体所受的合外力做正功时，它的机械能可能守恒，例如自由落体运动，故C正确；D．某物体所受的合外力做负功时，它的机械能可能守恒，如物体做上抛运动过程中的上升阶段，故D错误。故选C。3．如图所示，利用卷扬机将套在光滑竖直杆上重力为G的重物提升到高处。卷扬机以速度匀速缠绕钢丝绳，当重物运动到图示位置时，下列说法正确的是（）A．重物的速度等于 B．重物的速度小于C．重物重力的瞬时功率小于 D．重物重力的瞬时功率大于【答案】D【详解】AB．假设此时重物的速度为v，绳子与杆的夹角为θ，将重物速度沿绳和垂直于绳分解，如图所示沿绳方向的速度相等v0=vcosθ所以重物的速度大于v0，故AB错误；CD．由P=Fv可知，重物重力的瞬时功率大于，故C错误，D正确。故选D。4．如图，半径为R的孔径均匀的圆形弯管水平放置，AB为某一直径。一个物块以足够大的初速度从管中A点出发，逆时针做圆周运动，物块与管壁间的动摩擦因数恒定，从开始运动到物块第一次到B点的过程中摩擦力对物块做功大小为W1，到第一次回到A点过程中摩擦力做功大小为，则下列关系式正确的是（

）A． B． C． D．【答案】C【详解】A．摩擦力方向与速度方向始终相反，所以摩擦力一直做负功，故A错误；BCD．设从B点到A点摩擦力做功为，在这一周内摩擦力做的总功等于两段做功之和，即从B点到A点运动过程中速度越来越小，小球与外壁间的压力变小，则小球受到的摩擦力变小，路程相同，则<所以故BD错误，C正确。故选C。5．如图所示，一物体从地面上方某点A先后沿路径Ⅰ、Ⅱ运动到地面上的B点，重力做功分别为、，重力势能变化量分别为、。则它们的大小关系正确的是（）A． B． C． D．【答案】A【详解】BC．物体沿不同的路径从A运动到B，但A、B间的高度差一定，根据重力做功公式可知重力做功相等，即有故BC错误；AD．根据功能关系可知，重力做多少功，重力势能就变化多少，两种情况下重力做功相同，故重力势能变化量相同，则有故A正确，D错误。故选A。6．跳伞运动非常惊险，被世人誉为“勇敢者的运动”。假设质量为m的跳伞运动员由静止开始下落，在打开伞之前受恒定的阻力作用，下落的加速度为a，重力加速度为g，则在运动员竖直下落h的过程中，下列说法正确的是（）A．运动员的重力势能增加了mghB．运动员克服阻力所做的功为mahC．合力对运动员做的功为D．运动员的动能增加了mah【答案】D【详解】A．运动员的重力势能减小了mgh，选项A错误；B．根据牛顿第二定律运动员克服阻力所做的功为Wf=fh=(mg-ma)h选项B错误；CD．合力对运动员做的功为，根据动能定理可知，运动员的动能增加了mah，选项C错误，D正确。故选D。7．静止在水平地面上的物体A、B质量相同，现用水平拉力、分别作用于A、B，一段时间后撤去拉力，各自滑行一段距离后停下。A、B运动的v-t图像如图，其中物体减速运动过程中速度图线平行。由图中信息可得（）A．物体A的位移大于物体B的位移B．A与地面的动摩擦因数大于B与地面的动摩擦因数C．对物体A做功等于对物体B做功D．对物体A做功大于对物体B做功【答案】C【详解】A．根据速度图像的“面积”表示位移，可知，A、B的总位移相等，故A错误；B．撤除拉力后两物体的速度图像平行，故加速度大小相等。对于匀减速直线运动过程，根据牛顿第二定律知两个物体与地面的动摩擦因数相等，故B错误；CD．因为A、B的总位移相等，所以摩擦力做的总功相等，对整个过程，由动能定理得即所以拉力对物体A做的功等于拉力对物体B做的功。故C正确，D错误。故选C。8．如图所示，长度为L的均匀链条放在光滑水平桌面上，且使长度的在桌边，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为（链条未着地）（）A． B． C． D．【答案】B【详解】设桌面为零势能面，开始时链条的机械能为当链条刚脱离桌面时的机械能为由机械能守恒可得联立解得故B正确，ACD错误。故选B。9．在我国，四通八达的高铁创造了百姓出行新速度、经济发展新动力和中国创新新高度，改变了中国，也影响着世界。在一次机车测试中，一列质量为m的“复兴号”高铁从静止开始沿直线加速到最大速度，其牵引力的功率P随时间的变化图像如图乙所示，图中图线均为直线段；在时刻发动机达到额定功率，在时刻达到最大速度，启动过程中高铁所受的阻力恒为，则（）A．高铁在前时间内做匀加速运动B．高铁的最大速度C．高铁在前时间内牵引力做的功是5.0×108JD．在0~的过程中，高铁行驶的路程s可由求出【答案】AB【详解】A．在前时间内，若做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律；整理得则P-t图像与题图相符，故是做匀加速直线运动，故A正确；B．当车的牵引力与阻力平衡时，车达到最大速度，则最大速度故B正确；C．不知道的值，无法计算牵引力做功，故C错误；D．在0~的过程中，功率并不是恒定的，牵引力做功并不是，故不能由求出高铁行驶的路程，故D错误。故选AB。10．幼儿园滑梯（如图甲所示）是孩子们喜欢的游乐设施之一，滑梯可以简化为如图乙所示模型。一质量为m的小朋友（可视为质点），从竖直面内、半径为r的圆弧形滑道的A点由静止开始下滑，利用速度传感器测得小朋友到达圆弧最低点B时的速度大小为（g为重力加速度）。已知过A点的切线与竖直方向的夹角为30°，过B点的切线水平，滑道各处动摩擦因数相同，则小朋友在沿着AB下滑的过程中（）A．处于先失重后超重状态 B．克服摩擦力做功为C．机械能的减少量大于重力势能的减少量 D．在最低点B时对滑道的压力大小为【答案】AD【详解】A．小朋友在点时速度为0，加速度沿着切线向下，处于失重状态，到最低点时加速度竖直向上，处于超重状态，故A正确；B．在整个运动过程中，由动能定理得联立可得克服摩擦力做功为故B错误；C．克服摩擦力做功即为机械能的减少量，为，而重力势能的减少量为，故C错误；D．在B点，根据牛顿第二定律得解得结合牛顿第三定律得小朋友在最低点B时对滑道的压力大小为故D正确。故选AD。11．一物体在竖直向上的拉力作用下由静止向上运动，该过程中物体的机械能随上升高度的变化关系如图所示（不计空气阻力），图像中点处的切线斜率最大。则下列说法正确的是（）A．在处物体所受的拉力最大 B．在处物体的动能最大C．过程中合外力做的功为零 D．过程中拉力始终做正功【答案】AD【详解】A．由题图可知，h1处E-h图像切线的斜率最大，由可知，此时物体所受的拉力最大，故A正确；B．h1~h2过程中，图像的斜率越来越小，则说明拉力越来越小，h2处图像的斜率为零，则说明此时拉力为零，在这一过程中物体先加速后减速，则物体的最大速度不在h2处，故B错误；C．h2~h3过程中物体机械能保持不变，其所受合外力即重力，重力做功不为零，C错误；D．由图像可知，0~h2过程中物体的机械能一直增大，拉力F始终做正功，故D正确。故选AD。12．如图所示，与水平面成的传送带正以v=3m/s的速度匀速运行，A、B两端相距l=13.5m。现把质量m=1kg的工件（视为质点）轻放在传送带上，工件与传送带间的动摩擦因数，传送带始终匀速运动，取，A到B过程（）A．先加速后匀速 B．传送带对工件做的功72JC．因摩擦产生的热量72J D．因传送工件多消耗的电能99J【答案】ABD【详解】A．工件放上传送带后的加速度经过t1时间与传送带速度相等运动距离由于，所以有工件与传送带同速后相对静止，在静摩擦力作用下做匀速直线运动到B，故A正确；B．传送带对工件做功故B正确；C．t1时间内传送带位移，A到B过程因摩擦产生的热量；解得故C错误；D．因传送工件多消耗的电能故D正确。故选ABD。第II卷（非选择题共52分）二、实验题（满分10分）13．利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。（1）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的___________填选项前的字母。A．动能变化量与重力势能变化量B．速度变化量和重力势能变化量C．速度变化量和高度变化量（2）在实验中，已知重物质量，在纸带上打出一系列的点，O为起点，如图所示单位为cm，打点时间间隔为，重力加速度g取，那么从打O点到打B点的过程中：①打点计时器打下计数点B时，重物的速度___________；重物的重力势能变化量___________，动能变化量___________。（结果保留两位有效数字）②大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是___________填选项前的字母。A．利用公式计算重物速度B．利用公式计算重物速度C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响D．没有采用多次实验取平均值的方法【答案】

A

0.98

0.49

0.48

C【详解】（1）[1]为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间动能的增加量和重力势能的减小量是否相等。故选A。（2）[2]利用匀变速直线运动的推论B点的速度等于AC间的平均速度，故[3]重力势能减小量[4]动能变化量[5]由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量。故选C。三、计算题（满分42分，其中15题8分，16题8分，17题12分，18题14分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分）14．如图所示，质量为20kg的小孩坐在雪橇上，现用一个与水平方向成37°、大小为50N的力拉着雪橇沿水平地面从静止开始以的加速度做匀加速直线运动，已知雪橘的质量20kg，cos37°=0.8。求：（1）5s内拉力对雪橇和小孩做的功是多少?（2）5s末地面与雪橇间摩擦力的瞬时功率大小。【答案】（1）200J；（2）-48W【详解】（1）5s内的位移拉力的功解得W=200J（2）5s末的速度v=at对小孩和雪橇，由牛顿第二定律Fcos37°-f=2ma摩擦力的功率P=-fv解得P=-48W15．如图所示，质量不计的硬直杆的两端分别固定质量均为m的小球A和B，它们可以绕光滑轴O在竖直面内自由转动。已知OA＝2OB＝2l，将杆从水平位置由静止释放。（1）在杆转动到竖直位置的过程中，杆对A球做了多少功？（2）在杆刚转到竖直位置的瞬间，杆对B球的作用力为多大？是推力还是拉力？【答案】（1）－mgl；（2）mg；推力【详解】（1）小球A和B及杆组成的系统机械能守恒.设转到竖直位置的瞬间A、B的速率分别为vA、vB，杆旋转的角速度为ω，有mg·2l－mgl＝mvA2＋mvB2；vA＝2lω；vB＝lω对A球，由动能定理得mg·2l＋W＝mvA2联立解得W＝－mgl（2）在杆刚转到竖直位置的瞬间，设杆对B球有向下的拉力F，根据向心力