高中物理第八章 机械能守恒定律单元测试2024-2025学年高中物理必修第二册（人教版2019）

试卷第=page11页，共=sectionpages33页试卷第=page11页，共=sectionpages33页第八章机械能守恒定律一、单选题1．如图所示，质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下，经过水平面BC后，再滚上另一斜面，当它到达高为的D点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为（）A． B． C． D．02．一物块在水平恒力F作用下沿水平面ABC直线运动．已知AB段光滑，BC段粗糙，且．设恒力F在AB、BC段所做的功分别为、，则A．， B．，C．， D．，3．使用无人机植树时，为保证树种的成活率，将种子连同营养物质包进一个很小的荚里．播种时，在离地面10m高处、以15m/s的速度水平匀速飞行的无人机中，播种器利用空气压力把荚以5m/s的速度（相对播种器）竖直向下射出，荚进入地面下10cm深处完成一次播种．已知荚的总质量为20g，不考虑荚所受大气阻力及进入土壤后重力的作用，取g=10m/s2，则（

）A．射出荚的过程中，播种器对荚做的功为2.5JB．离开无人机后，荚在空中运动的时间为sC．土壤对荚冲量的大小为3kg·m/sD．荚在土壤内受到平均阻力的大小为22.5N4．如图所示，A、B两位同学在进行“拔河”比赛。两人中间位置处有一分界线，约定先过界者输，不计绳子质量，若比赛过程中绳子始终水平，手和绳不打滑，最终赢得了比赛，则（）A．A对绳的拉力与B对绳的拉力是作用力与反作用力B．比赛过程中，绳对A做正功C．比赛过程中，绳对B做正功D．比赛过程中，绳对B不做功5．某运动员推铅球的过程简化如图：1为铅球刚出手的位置，2为铅球在空中的最高点位置，3为铅球落地的位置。铅球运动过程中（）A．铅球由位置1到位置2的过程，重力做正功B．铅球由位置2到位置3的过程，重力做负功C．铅球由位置1到位置3的过程，动能守恒D．铅球由位置1到位置3的过程，机械能守恒6．质量相同的甲、乙两物体均做匀速圆周运动，它们的周期之比为1∶2，轨道半径之比为1∶3，则甲、乙两物体的动能之比为（）A．2∶1 B．3∶1 C．4∶9 D．2∶37．一质量为1.0kg的滑块，以4m/s的初速度在光滑水平面上向左滑行，从某一时刻起一向右水平力作用于滑块，经过一段时间，滑块的速度方向变为向右，大小为4m/s，则在这段时间内水平力所做的功为（

）A．0 B．8J C．16J D．32J8．如图所示，光滑斜面AB与光滑圆弧轨道BCD相切于B点，一小物块（可看作质点）由斜面某处静止释放。已知圆轨道的半径为R，CD为竖直直径，斜面的倾角，要使物块在运动中能不脱离ABCD轨道，则释放点距离B的竖直高度可以是（）A．从处释放 B．从处释放C．从处释放 D．不能低于释放9．中国高铁不断提速，速度可达。一高铁以恒定功率由静止从车站出发，沿平直轨道运动，行驶了速度刚好达到。设列车所受阻力恒定，则可以判断此高铁在此时间内（

）A．可能做匀加速直线运动 B．行驶的距离可能为C．瞬时速度大小可能为 D．平均速度大小可能为10．一质量为0.5kg的小球从倾角为的斜面顶端以大小为v0的水平初速度抛出后开始做曲线运动，当小球落到斜面上时，速率恰好也为v0。小球除受到重力以外，还受到一个恒定外力，此恒定外力的最小值为（g取）（）A． B． C． D．11．如图所示，下列三种情况下，相同大小的作用力F作用在沿水平面运动的物块上。如果物块沿图中速度的方向运动相同大小的位移，力F做的功分别为、、，下列关系正确的是（）A． B． C． D．12．如图所示，半径的半圆形轨道固定在竖直面内，质量的小滑块以的速度从轨道左端点滑下，刚好能到达轨道右端点．轨道面各处材料相同．重力加速度．下列说法正确的是A．滑块在轨道最低点的速度为B．滑块在最低点对轨道的压力可能为30NC．滑块在最低点对轨道的压力可能为40ND．滑块在最低点对轨道的压力不可能为38N13．如图所示，一轻杆一端固定一小球，绕另一端O点在竖直面内做匀速圆周运动，在小球运动过程中，轻杆对它的作用力A．方向始终沿杆指向O点B．一直不做功C．从最高点到最低点，一直做负功D．从最高点到最低点，先做负功再做正功14．一同学用水平推力F推静止在地上的箱子，水平推力F对箱子做的功随位移x变化的关系如图所示，位移为9m时撤去力F，此时箱子速度大小为，已知箱子质量。下列说法正确的是（）A．箱子在3~9m过程中做匀加速直线运动B．时，箱子的速度为C．箱子运动的最大位移为14mD．箱子从开始运动到停下来所用的时间为二、填空题15．如图，甲乙两人站在水平地面玩抛球游戏，两人相向站立，各持一小球并将球同时水平抛出，已知两球的质量相等，判断哪个球先落地（选填“甲”、“乙”或“同时”）；落地时哪个球重力的瞬时功率更大（选填“甲”、“乙”或“相等”）；两球落地前会不会在空中相遇（选填“会”或“不会”）。16．某物体质量为1kg，动能是8J，则速率是m/s，若物体质量减半，速度增大到原来的2倍，则动能与原来动能之比为。17．如图所示为H=10m跳台跳水示意图，运动员从10m高处的跳台跳下，设水的平均阻力约为其体重的3倍，在粗略估算中，把运动员当作质点处理，为了保证运动员的人身安全，池水深度至少为m。（不计空气阻力，结果保留两位有效数字）

18．如图所示为质量为m的汽车在水平路面上启动过程的v-t图像，Oa为过原点的倾斜直线，ab段是汽车以额定功率行驶时的加速阶段速度随时间变化的曲线，bc段是与ab段相切的水平直线。整个启动过程中阻力恒为f，则汽车的额定功率为，0～t3时间内汽车的路程为。19．一物体在自由下落过程中，重力做了2J的功，则该物体重力势能（填“增加”“减少”或“不变”），重力势能的变化量的绝对值为。三、计算题20．质量的小球在长为的细绳作用下，在竖直平面内做圆周运动，细绳能承受的最大拉力，转轴离地高度，不计阻力，重力加速度取，求：(1)若小球在某次运动到最低点时细绳恰好被拉断，求此时小球的速度大小；(2)绳断后小球对应的水平射程；(3)小球平抛过程中，重力做的功？小球要落地时重力的瞬间功率？21．如图所示，质量为m=2kg的物体静止在平台上，与平台间的动摩擦因数为μ=0.2，系在物体上的水平轻绳跨过光滑的定滑轮，地面上的人拉着轻绳的另一端以v0=4m/s的速度向右匀速运动，设人从地面上平台的边缘开始向右行至绳与水平方向的夹角θ=30°处，初始滑轮右端绳的长度L=3m，求此过程中人的拉力对物体所做的功。22．一游戏装置的竖直截面如图所示。AB是粗糙水平轨道，A左侧水平面光滑，B距水平面MN高度h，水平面上有一半径为R的圆形凹坑CDE。凹坑表面光滑，一质量为m的滑块紧靠弹簧（弹簧左端固定），当弹性势能为时，释放后滑块弹出，恰好能从C点无碰撞落入凹坑。已知，，圆弧CDE对应圆心角，。滑块可视为质点，不计空气阻力，，。求：(1)AB段滑块克服摩擦力做功多少；(2)滑块对凹坑最低点D的压力多大；(3)若滑块落在水平面MN上，反弹后水平分速度保持不变，竖直分速度减半，要使滑块落在水平面上且只经1次反弹后能落入凹坑，释放前弹性势能的大小范围。答案第=page11页，共=sectionpages22页答案第=page11页，共=sectionpages22页参考答案1．A【详解】A.根据重力做功方程可知：，BCD错误A正确2．D【详解】根据功的概念可知，W=Fxcosθ，则恒力F在AB、BC段的位移相同，则所做的功相同，均为W=FL；ABC.三个选项都错误；D.选项正确；3．D【详解】A．播种器对豆荚做的功为荚增加的动能，故为故A错误；B．离开无人机后，在竖直方向上荚做初速度为5m/s，加速度为g的匀加速直线运动，根据位移时间公式解得故B错误；C荚落地时的速度为竖直方向上的速度为水平方向上的速度，故荚落地时的速度大小为进入土壤后，速度为零，故即冲量大小为，故C错误；D．荚进入土壤后，竖直方向上做减速运动，末速度为零，位移为10cm=0.1m，根据位移速度公式可得进入土壤后的时间为联立解得根据动量定理可得解得即平均阻力大小为，故D正确．故选D。4．C【详解】A．A对绳的拉力的反作用力是绳对的拉力，选项A错误；BCD．比赛过程中，绳对的拉力做负功，绳对B的拉力做正功，选项C正确，B、D均错误。故选C。5．D【详解】A．铅球由位置1到位置2的过程，高度升高，重力做负功，故A错误；B．铅球由位置2到位置3的过程，高度降低，重力做正功，故B错误；CD．铅球由位置1到位置3的过程，只有重力做功，机械能守恒，并不是动能守恒，故C错误，D正确。故选D。6．C【详解】7．A【详解】取前后速度大小相等过程为研究对象，由动能定理可得说明该段在时间内水平力所做的功为零，故A正确，BCD错误。故选A。8．A【详解】要使物块在运动中能不脱离ABCD轨道，分两种情况讨论若物块能通过最高，当物块在D点仅由重力完全提供向心力时，则有解得从释放点到最高点D，机械能守恒可得解得若物块过不了最高点，最多只能到达右端与圆心等于高处，根据机械能守恒定律，有解得综上分析，可知要使物块在运动中能不脱离ABCD轨道，则或故选A。9．D【详解】A．化单位有高铁的功率P不变，而速度v不断增大，根据可知牵引力不断减小，根据牛顿第二定律可知加速度不断减小，A错误；B．根据高铁的运动过程，画出其速度一时间图像如图所示根据速度一时间图像曲线与坐标轴围成的面积表示位移可知，高铁位移x大于阴影部分的面积，而阴影部分的面积等于初速度为零、末速度为的匀加速直线运动位移大小，阴影部分面积等于，B错误；C．由选项B知高铁在此过程中最大速度为，C错误；D．平均速度大小为D正确。故选D。10．C【详解】由于小球落到斜面上时速率恰好也为v0，根据动能定理可知，该过程合外力做功为零，合力恒定，所以合力方向一定与斜面垂直，且垂直斜面向下，如下图三个力构成矢量三角形，当恒力垂直于合力时，恒力的值最小，由图可得故选C。11．B【详解】由功的计算公式可得对比可得，故B正确，ACD错误。故选B。12．D【详解】滑动摩擦力方程，从A到C的过程中，物块加速，设物块所在位置与圆心连线和圆心与A的连线夹角为，根据向心力方程有：，支持力变大，滑动摩擦力变大，到C点最大，同理可知从C到B的过程中，摩擦力变小，到C变为0，所以A到C间克服摩擦力做功大于C到B克服摩擦力做功；A．假设两段摩擦力做功相同：从A到B根据动能定理得：，从A到C有：，联立解得：；假设C到B段没有摩擦力：，解得，所以C点的实际速度，A错误BCD．经过C点，根据向心力方程，设支持力为FN：，解得：；BC错误D正确13．C【详解】A．小球做匀速圆周运动，合力提供向心力，方向始终沿杆指向O点，小球受重力和杆的作用力，所以杆的作用力不一定沿杆指向O点，故A错误；BCD．小球做匀速圆周运动，合力做功为零，从最高点到最低点，重力做正功，所以杆一直做负功，故B错误，C正确，D错误．故选：C14．D【详解】AB．对箱子在0~9m内运动过程根据动能定理有解得根据外力做的功与位移的关系图线的斜率表示外力可知，3~9m过程中水平推力为水平推力与摩擦力平衡，箱子做匀速直线运动，时，箱子的速度为，故AB错误；C．箱子的最大位移故C错误；D．在前3m内，箱子做匀加速直线运动，外力的大小为由动量定理有解得箱子从运动到的过程中做匀速直线运动，有水平推力撤去后箱子做匀减速直线运动，有解得箱子从开始运动到停下来所用的时间为故D正确。故选D。15．乙甲不会【详解】[1]小球做平抛运动，根据，解得，由于可知可知，乙球先落地；[2]根据，结合上述可知，甲的重力的瞬时功率更大；[3]由于甲乙同时抛出，则相等时间内下落高度相等，由于甲球距离地面的高度大一些，则甲球始终在乙球的上侧，则两球落地前不会在空中相遇。16．4【详解】[1]根据动能表达式可得，物体的速率为[2]若物体质量减半，速度增大到原来的2倍，物体的动能为则动能与原来动能之比为。17．5.0【详解】设水的深度为h，根据动能定理有mg（H+h）-3mgh=0解得h=5.0m18．fv2或【详解】[1]汽车能达到的最大速度为v2，则此时牵引力和阻力相等，则汽车的额定功率为P=Fv2=fv2[2]0～t1时间内汽车的路程为t1～t2时间内由动能定理解得t2～t3时间内汽车的路程为总路程为或者其中可得带入上式可知19．减少2J【详解】[1]重力做正功，则物体的重力势能减小。[2]根据可知重力势能的变化量的绝对值为20．(1)(2)4m(3)，【详解】（1）设细绳恰好被拉断时，小球的速度大小为，此时对小球由牛顿第二定律有解得（2）此后小球做平抛运动，设运动时间为，则对小球由平抛运动的规律有，联立解得，（3）小球平抛过程中，重力做的功为小球要落地时重力的瞬间功率为21．24J或23.76J【详解】根据几何关系，可得物体前进的距离根据速度的分解与合成，可得物体的末速度对物体，根据动能定理有若g取10m/s2，解得若g取9.8m/s2，解得W=23.76J22．(1)2J(2)39N(3)【详解】（1）滑块从B到C作平抛运动，根据解得在C点竖直方向的速度根据速度分解可知根据动能定理有其中，弹簧弹力做功解得AB段轨道摩擦力对滑块做功即滑块克服摩擦力做功