2024春新教材高中物理第4章机械能及其守恒定律达标检测卷粤教版必修第二册

第四章达标检测卷(考试时间：60分钟满分：100分)一、选择题：本题共20小题，每小题3分，共60分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．1．质量相等的A、B两物体(当作质点).从同一高度h同时起先运动，A做平抛运动，B做自由落体运动．已知两物体质量均为m，重力加速度为g.则()A．两球在空中运动的时间不同B．两球落地时动能相等C．从起先到刚落地的过程中，两球的动能增量相同D．若落地后速度均变为零，则落地过程中两球机械能的削减量均为mgh【答案】C2．一人用力踢质量为1kg的皮球，使球由静止以20m/s的速度飞出．假定人踢球瞬间对球平均作用力是200N，球在水平方向运动了20m停止，那么人对球所做的功为()A．50J B．200JC．500J D．4000J【答案】B【解析】本题要留意解除干扰，由动能定理求出人对球所做的功．瞬间力做功W＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)×1×202J＝200J．故选B.3．如图是农田自动浇灌喷射装置截面示意图，喷嘴的横截面积为3.0cm2，离地的高度为0.8m.水泵启动后，水从喷嘴沿水平方向喷出，水平射程可达4.0m.忽视水池中水泵与地面的高度差、水进入水泵时的速度以及空气阻力，水的密度为1.0×103kg/m3.下列说法正确的是()A．水从喷嘴喷出时的速度为5m/s B．每秒喷嘴喷出水的质量为2.4kgC．每秒水泵对水做的功为150J D．每秒水泵对水做的功为174J【答案】D【解析】由平抛运动学问可知，水从喷嘴喷出时的速度v0＝xeq\r(\f(g,2h))＝4×eq\r(\f(10,2×0.8))m/s＝10m/s，A错误；每秒喷嘴喷出水的质量m＝ρSv＝103×3.0×10-4×10kg＝3.0kg，B错误；每秒水泵对水做的功W＝mgh＋eq\f(1,2)mv2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3×10×0.8＋\f(1,2)×3×102))J＝174J，C错误，D正确．4．如图所示，小球以初速度v0从A点沿不光滑的轨道运动到高为h的B点后自动返回，其返回途中仍经过A点，则经过A点的速度大小为()A．eq\r(veq\o\al(2,0)－4gh) B．eq\r(4gh－veq\o\al(2,0))C．eq\r(veq\o\al(2,0)－2gh) D．eq\r(2gh－veq\o\al(2,0))【答案】B【解析】设小球从A到B克服摩擦力做的功为Wf.小球从A至B，－Wf－mgh＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)；小球从B至A，mgh－Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－0.解以上两式得vA＝eq\r(4gh－veq\o\al(2,0))，B正确．5．如图所示，将小球m分别从A点和B点无初速度地释放，则经过最低点C时，小球的速率之比v1∶v2为(空气阻力不计)()A．1∶eq\r(2) B．eq\r(2)∶1C．2∶1 D．1∶2【答案】B【解析】设球经C点时的速度为v，绳长为l.依据动能定理，有mgh＝eq\f(1,2)mv2－0，故v＝eq\r(2gh).所以v1＝eq\r(2ghAC)＝eq\r(2gl)，v2＝eq\r(2ghBC)＝eq\r(2gl(1－cos60°))＝eq\r(gl)，则v1∶v2＝eq\r(2)∶1，B正确．6．如图所示，木块A、B并排且固定在水平桌面上，A的长度是L，B的长度是2L，一颗子弹沿水平方向以速度v1射入A，以速度v2穿出B，子弹可视为质点，其运动视为匀变速直线运动，则子弹穿出A时的速度为()A．eq\f(2(v1＋v2),3) B．eq\r(\f(2（veq\o\al(2,1)＋veq\o\al(2,2)）,3))C．eq\r(\f(2veq\o\al(2,1)＋veq\o\al(2,2),3)) D．eq\r(\f(veq\o\al(2,1)＋2veq\o\al(2,2),3))【答案】C【解析】设子弹的质量为m，对子弹穿过AB的整个过程运用动能定理得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝Wf，因为子弹所受摩擦力保持不变，又因为A的长度是L，B的长度是2L，所以子弹穿过A的过程中摩擦力做的功为eq\f(1,3)Wf，对子弹穿过A的过程，由动能定理得eq\f(1,3)Wf＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，解得v＝eq\r(\f(2veq\o\al(2,1)＋veq\o\al(2,2),3))，故C正确．7．如图，小亮用力拉着木箱水平向右匀速前进，关于木箱所受各力做功的状况，下列说法正确的是()A．重力做正功 B．拉力做正功C．支持力做负功 D．摩擦力不做功【答案】B【解析】重力的方向与位移方向垂直，重力不做功，A错误；拉力的方向与位移方向成锐角，拉力做正功，B正确；支持力的方向与位移方向垂直，支持力不做功，C错误；摩擦力的方向与位移的方向相反，摩擦力做负功，D错误．8．如图，“天问一号”火星探测器在放射的初始阶段加速上升，此过程中探测器的()A．重力势能减小B．重力势能增加C．动能渐渐减小D．动能保持不变【答案】B【解析】“天问一号”火星探测器在放射的初始阶段加速上升，“天问一号”火星探测器的位置上升，则重力势能增加，速度增大，则动能增加，B正确，A、C、D错误．9．宋代诗人苏轼的名句“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”中蕴含了一些物理学问．如图所示，在人将弓拉开的过程中，下列说法正确的是()A．人对弓的拉力做正功，弓的弹性势能变大B．人对弓的拉力做正功，弓的弹性势能变小C．人对弓的拉力做负功，弓的弹性势能变大D．人对弓的拉力做负功，弓的弹性势能变小【答案】A【解析】由于人的拉力与弓的形变方向相同，故人对弓做正功；在拉开过程中由于弓的形变量增大，故弹性势能增大，故选A.10．运输物资的汽车以额定功率上坡时，为了增大牵引力，司机应使汽车的速度()A．减小 B．增大C．保持不变 D．先增大后保持不变【答案】A【解析】依据公式P＝Fv，以额定功率上坡时，为增大牵引力，则司机应使汽车的速度减小，B、C、D错误，A正确．11．如图所示，小李站上缓慢运行的扶梯后，随扶梯先加速运动再匀速运动至顶端平台，整个过程中扶梯对小李做功为3.3×103J，小李克服重力做功为3.2×103J，则小李的动能增加了()A．6.5×103J B．3.2×103JC．3.3×103J D．1.0×102J【答案】D【解析】依据动能定理得ΔEk＝W－WG＝1×102J，D正确，A、B、C错误．12．有一辆质量为170kg、输出功率为1440W的太阳能试验汽车，安装有约6m2的太阳能电池板和蓄能电池，该电池板在有效光照条件下单位面积输出的电功率为30W/m2.驾驶员的质量为70kg，汽车最大行驶速度为90km/h.假设汽车行驶时受到的阻力与其速度成正比，则汽车()A．以最大速度行驶时牵引力大小为60NB．以额定功率启动时的加速度大小为0.24m/s2C．保持最大速度行驶1h至少须要有效光照8hD．干脆用太阳能电池板输出的功率可获得6m/s的最大行驶速度【答案】C【解析】依据P额＝Fvmax，可得F＝eq\f(P额,vmax)＝eq\f(\f(1440,90),3.6)N＝57.6N，A错误；以额定功率启动时，由牛顿其次定律有eq\f(P,v)－f＝ma，而刚启动时速度v为零，则阻力f也为零，故刚启动时加速度趋近于无穷大，B错误；由能量守恒得W＝Pt＝1440W×1h＝30×6W×t，解得t＝8h，即保持最大速度行驶1h至少须要有效光照8h，C正确；由题意，汽车行驶时受到的阻力与其速度成正比，设f＝kv，达到最大速度时有57.6＝k×eq\f(90,3.6)，解得k＝2.304.当干脆用太阳能电池板输出的功率行驶且有最大速度时，则有eq\f(30×6,v′)＝kv′，解得v′≈8.84m/s，D错误．13．把一个物体竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度是h，若物体的质量为m，所受的空气阻力大小恒为Ff，则在物体从被抛出到落回抛出点的全过程中()A．重力所做的功为mgh B．空气阻力所做的功为零C．空气阻力做的功为2Ffh D．物体克服空气阻力做的功为2Ffh【答案】D【解析】物体被抛出到落回抛出点的全过程中，初、末位置相同，高度差为零，所以重力做功为零，A错误；在上升的过程中，空气阻力做功为－Ffh，在下降的过程中，空气阻力做功为－Ffh，则整个过程中空气阻力做功为－2Ffh，即物体克服空气阻力做的功为2Ffh，B、C错误，D正确．14．如图所示为一辆新能源电动汽车，发动机的额定功率为9.0×104W．当汽车以10m/s的速度沿水平路面匀速行驶时，牵引力大小为3.0×103N，此时汽车发动机输出的实际功率为()A．1.0×104W B．1.5×104WC．3.0×104W D．9.0×104W【答案】C【解析】汽车发动机输出的实际功率为P＝Fv＝3.0×103×10W＝3.0×104W，C正确，A、B、D错误．15．如图所示，木箱在与水平方向成α角斜向上的恒力F作用下，沿水平地面对右运动，发生了一段位移x，在这个过程中，力F所做的功为()A．W＝Fx B．W＝FxsinαC．W＝Fxcosα D．W＝Fxtanα【答案】C【解析】F为恒力，x为位移，α为力与位移的夹角，故F做的功为W＝Fxcosα，C正确，A、B、D错误．16．如图为用打点计时器验证机械能守恒定律的试验装置．关于这一试验，下列说法中正确的是()A．打点计时器的两个限位孔可以不在同一竖直线上B．应先释放纸带，后接通电源打点C．需运用秒表测出重物下落的时间D．测出纸带上两点之间的距离，可知重物相应的下落高度【答案】D【解析】打点计时器的两个限位孔必需在同一竖直线上，A错误；试验时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，B错误；可以通过打点计时器计算时间，不须要秒表，C错误；测出纸带上两点间的距离，可以知道重物相应的下落高度，D正确．17．如图所示，两根轻质杆构成直角支架，O点为水平转轴，OA杆长为L，A端固定一质量为2m的小球a，OB杆长为2L，B端固定一质量为m的小球b，用手抬着B端使OB杆处于水平状态，撒手后支架在竖直平面内转动，不计一切摩擦，则以下说法正确的是()A．小球a不行能转到与O点等高处B．小球b转动的最大速度为eq\r(\f(8\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(2)－1))Lg,3))C．转动过程中杆受力肯定沿杆方向D．小球a从最低点运动到最高点的过程中，杆对小球a做的功为mgL【答案】B【解析】假设小球a恰好转到与O点等高处，设O点所在水平面为零势能面，小球a和b组成的系统初始位置机械能为E1＝－2mgL，当小球a转到与O点等高处时系统机械能为E2＝－2mgL，即E1＝E2，假设成立，故小球a肯定能转到与O点等高处，A错误；设OB杆与水平方向夹角为θ时，小球b速度为v，则小球a的速度va＝eq\f(v,2)，由系统机械能守恒，有2mgLsinθ－2mgL(1－cosθ)＝2eq\r(2)mgLsin(θ＋45°)－2mgL＝eq\f(1,2)mv2＋eq\f(1,2)·2mveq\o\al(2,a)，可知θ＝45°时速度最大，得v＝eq\r(\f(8\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(2)－1))Lg,3))，B正确；在转动过程中小球a的机械能增加，小球b的机械能削减，所以杆对a和b均做功，存在杆对a和b的力与速度不垂直位置，即存在杆对a和b的力不沿杆的位置，依据牛顿第三定律，C错误；设杆对小球a做的功为W，由动能定理，有W－2mgL＝0，得W＝2mgL，D错误．18．如图所示为某汽车在平直马路上启动时发动机功率P随时间t改变的图像，P0为发动机的额定功率．已知在t2时刻汽车的速度已经达到最大vm，汽车所受阻力大小与速度大小成正比．由此可得()A．在t3时刻，汽车速度肯定等于vmB．在t1～t2时间内，汽车肯定做匀速运动C．在t2～t3时间内，汽车肯定做加速运动D．在发动机功率达到额定功率前，汽车肯定做匀加速运动【答案】A【解析】已知在t2时刻汽车的速度已经达到最大vm，此后汽车做匀速直线运动，速度不变，所以在t3时刻，汽车速度肯定等于vm，故A正确；0～t1时间内汽车的功率匀称增加，汽车所受阻力增大，牵引力不变，汽车做加速度减小的直线运动；汽车的功率在t1时刻达到额定功率，依据P＝Fv，速度接着增大，牵引力减小，则加速度减小，则在t1～t2时间内汽车做加速度减小的加速运动，故B错误；在t2～t3时间内，汽车已达到最大速度，且功率保持不变，汽车肯定做匀速直线运动，故C错误；由此分析知，在发动机功率达到额定功率前，汽车先做匀加速运动，后做加速度减小的变加速运动，故D错误．19．如图所示，一质量为1kg的滑块在倾角为30°的斜面上，从a点由静止起先下滑，到b点接触到一个轻弹簧，滑块压缩弹簧到c点起先弹回，测得c点弹簧的弹性势能为6J，ab＝1m，bc＝0.2m，g取10m/s2，那么在a→c的这一过程中()A．滑块的动能在c点最大B．滑块重力势能削减了8JC．滑块和弹簧系统的机械能守恒D．滑块克服弹簧的弹力做了－6J的功【答案】C【解析】滑块压缩弹簧到c点起先弹回，说明c点速度为零，A错误；从a到c，滑块重力做的功WG＝mglacsin30°＝6J，故滑块重力势能削减6J，B错误；从a到c的过程中，滑块重力势能削减了6J，c点弹簧的弹性势能为6J，动能没有变，重力势能的削减量等于弹性势能的增加量，系统机械能守恒，故C正确；弹簧的弹性势能增加6J，滑块克服弹簧的弹力做了6J的功，D错误．20．如图所示，长L＝4m的传送带的速度是5m/s，现将m＝1kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上，物体与皮带间的动摩擦因数μ＝0.2，g取10m/s2，电动机带动皮带将物体从左轮运输到右轮的过程中，下列说法正确的是()A．传送带对小物体做功为8JB．小物体获得的动能为12.5JC．摩擦产生的热量为10JD．电动机由于传送物体多消耗的能量为25J【答案】A【解析】物体运用动能定理有μmgx＝eq\f(1,2)mv2，可得物体速度增大到5m/s时的对地位移x＝12.5m＞4m，可见质点始终在加速．运动到右轮正上方时，速度还没达到5m/s，再依据动能定理可得物体获得的动能Ek＝μmgx＝8J，故A正确，B错误；由Ek＝μmgx＝eq\f(1,2)mv2＝8J，得物体到达最右端速度v＝4m/s，得物块相对传送带的位移Δx＝v0eq\f(L,\f(v,2))－L＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(5×\f(4,\f(4,2))－4))m/s＝6m，依据Q＝Ek＝μmgΔx，得Q＝12J，故C错误；电动机由于传送物体多消耗的能量等于物体动能增加量和摩擦产生的内能之和等于20J，故D错误．二、非选择题：本题共3小题，共40分．21．(10分)验证机械能守恒定律的试验中，小红同学利用图甲试验装置进行试验，正确完成操作后，得到一条点迹清楚的纸带，如图乙所示，其中O点为纸带起始点，相邻两计数点的时间间隔为T.甲乙(1)试验装置中，电火花计时器应选用______(填“直流”或“沟通”)电源；视察纸带，可知连接重物的夹子应夹在纸带的______(填“左”或“右”)端．(2)若重物质量为m，重力加速度为g，利用纸带所测数据，计算出C点的速度vC＝________，在误差允许范围内，依据eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)＝________验证机械能守恒定律．(用图乙中字母表示)(3)在试验中，小红同学发觉小球重力势能的削减量总是略大于小球动能的增加量，分析缘由可能是________________________________．(只需说明一种即可)【答案】(1)沟通左(2)eq\f(h1＋h2,2T)mgh(3)受空气阻力影响或纸带与限位孔摩擦影响(其他合理答案均给分)【解析】(1)试验所用打点计时器接沟通电源上；重物应当靠近打点计时器，可知连接重物的夹子应夹在纸带的左端．(2)利用匀变速直线运动的推论，可知打C点时纸带的速度vC＝eq\f(h1＋h2,2T).依据机械能守恒定律知重力势能转换为动能，则有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)＝mgh.(3)小球重力势能的削减量总是略大于小球动能的增加量，分析缘由可能是受空气阻力影响或受纸带与限位孔摩擦影响，有能量损失．22．(14分)如图所示，倾角为30°的光滑斜劈AB长L1＝0.4m，放在离地高h＝0.8m的水平桌面上，斜面与水平面连接处无机械能损失，且B点到桌面边缘的距离为L2.现有一质量为m的小滑块从A端由静止释放，通过B点后恰好停在桌面边缘的C点，已知滑块与桌面间的滑动摩擦因数μ＝0.2，g取10m/s2.(1)求滑块到达B点的速度vB的大小．(2)求B点到桌面边缘C点的距离L2.(3)若将斜劈向右平移一段距离ΔL＝0.64m，滑块仍从斜劈上的A点静止释放，最终滑块落在水平地面上的P点．求落地点P距C点正下方的O点的距离x.【答案】(1)2m/s(2)1m(3)0.64m【解析】(1)沿光滑斜劈AB下滑的过程机械能守恒，mgL1sin30°＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，代