物理新学考一轮增分第7章检测

第七章检测机械能及其守恒定律(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(每小题只有一个选项正确,共60分)1.一人乘竖直电梯从1楼到12楼,在此过程中经历了先加速,后匀速,再减速的运动过程,则下列说法正确的是()A.电梯对人做功情况是加速时做正功,匀速时不做功,减速时做负功B.电梯对人做功情况是加速和匀速时做正功,减速时做负功C.电梯对人做的功等于人动能的增加量D.电梯对人做的功和重力对人做的功的代数和等于人动能的增加量2.关于功率公式P=Wt和P=Fv的说法正确的是(A.由P=Wt知,只要知道W和tB.由P=Fv只能求某一时刻的瞬时功率,不能求平均功率C.由P=Fv知,随着汽车速度增大,它的功率也可以无限制增大D.由P=Fv知,当汽车发动机功率一定时,牵引力与速度成反比3.(2017杭州联考)一起重机将质量为m的货物由静止开始以加速度a匀加速提升,在t时间内上升h高度,设在t时间内起重机对货物的拉力做功为W,在时间t末拉力的瞬时功率为P,则()A.W=mah B.W=mghC.P=mgat D.P=m(g+a)at4.自由下落的物体,在第1s内、第2s内、第3s内重力的平均功率之比为()A.1∶1∶1 B.1∶2∶3C.1∶3∶5 D.1∶4∶95.全国中学生足球赛在足球广场揭幕。比赛时,一学生用100N的力将质量为0.5kg的足球以8m/s的初速度沿水平方向踢出20m远,则该学生对足球做的功至少为()A.200J B.16J C.1000J D.2000J6.下列物体在运动过程中,可视为机械能守恒的是()A.飘落中的树叶B.乘电梯匀速上升的人C.被掷出后在空中运动的铅球D.沿粗糙斜面匀速下滑的木箱7.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。g取10m/s2。则()A.物体的质量m=1kgB.物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2C.第2s内物体克服摩擦力做的功W=3JD.前2s内推力F做功的平均功率P=1.5W8.如图,轻质弹簧的上端固定,下端与物体A相连,物体B与物体A之间通过轻质不可伸长的细绳连接。开始时托住物体A,使A静止且弹簧处于原长,然后由静止释放A,从开始释放到物体A第一次速度最大的过程中,下列说法正确的有()A.A、B两物体的机械能总量守恒B.B物体机械能的减少量一定等于A物体机械能的减少量C.轻绳拉力对B物体做的功等于B物体机械能的变化D.A物体所受合外力做的功等于A物体机械能的变化9.质量为m的物体由静止开始下落,由于空气阻力影响,物体下落的加速度为45g,在物体下落高度为h的过程中,下列说法正确的是(A.物体的动能增加了45B.物体的机械能减少了45C.物体克服阻力所做的功为45D.物体的重力势能减少了4510.如图所示,AB为四分之一圆弧轨道,BC为水平直轨道,圆弧的半径为R,BC的长度也是r。一质量为m的物体,与两个轨道间的动摩擦因数都为μ,它由轨道顶端A从静止开始下落,恰好运动到C处静止,那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为()A.12μmgrB.mgrBC.mgr D.(1μ)mgr11.在儿童乐园的蹦床项目中,小孩在两根弹性绳和蹦床的协助下实现上下弹跳。如图,某次蹦床活动中小孩静止时处于O点,当其弹跳到最高点A后下落可将蹦床压到最低点B,小孩可看成质点,不计空气阻力。下列说法正确的是()A.从A运动到O,小孩重力势能减少量大于动能增加量B.从O运动到B,小孩动能减少量等于蹦床弹性势能增加量C.从A运动到B,小孩机械能减少量小于蹦床弹性势能增加量D.若从B返回到A,小孩机械能增加量等于蹦床弹性势能减少量12.如图所示,劲度系数为k的轻质弹簧,一端系在竖直放置、半径为r的光滑圆环顶点P,另一端连接一套在圆环上且质量为m的小球。开始时小球位于A点,此时弹簧处于原长且与竖直方向的夹角为45°,之后小球由静止沿圆环下滑,小球运动到最低点B时的速率为v,此时小球与圆环之间的压力恰好为零,已知重力加速度为g。下列分析正确的是()A.轻质弹簧的原长为rB.小球过B点时,所受的合力为mg+mvC.小球从A到B的过程中,重力势能转化为弹簧的弹性势能D.小球运动到B点时,弹簧的弹性势能为mgr12mv二、非选择题(共40分)13.(16分)如图甲所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成探究动能定理的实验。甲(1)打点计时器使用的电源是(选填选项前的字母)。

A.直流电源 B.交流电源(2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力。正确操作方法是(选填选项前的字母)。

A.把长木板右端垫高B.改变小车的质量在不挂重物且(选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。

A.计时器不打点B.计时器打点(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C……各点到O点的距离为x1、x2、x3……如图乙所示。乙实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg,从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功W=,打B点时小车的速度v=。

(4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作出如图丙所示的v2W图象。由此图象可得v2随W变化的表达式为。根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是。

丙(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,图丁中正确反映v2W关系的是。

丁14.(8分)甲同学准备做验证机械能守恒定律实验,乙同学准备做探究加速度与力、质量的关系实验。(1)图中A、B、C、D、E表示部分实验器材,甲同学需在图中选用的器材;乙同学需在图中选用的器材。(用字母表示)

(2)某同学在实验室选齐所需器材后,经正确操作获得如图所示的两条纸带甲和乙。纸带(选填“甲”或“乙”)的加速度大,其加速度大小为。

15.(8分)一质量m=0.6kg的物体以v0=20m/s的初速度从倾角α=30°的斜坡底端沿斜坡向上运动。当物体向上滑到某一位置时,其动能减少了ΔEk=18J,机械能减少了ΔE=3J,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,求:(1)物体向上运动时加速度的大小;(2)物体返回斜坡底端时的动能。16.(8分)如图所示,曲面AB与半径为r、内壁光滑的四分之一细圆管BC平滑连接于B点,管口B端切线水平,管口C端正下方直立一根轻弹簧,轻弹簧一端固定,另一端恰好与管口C端齐平,质量为m的小球(可视为质点)在曲面上某点由静止释放,进入管口B端时,上管壁对小球的作用力为mg。(1)求小球达到B点时的速度大小vB。(2)若释放点距B点高度为2r,求小球在曲线AB上运动时克服阻力所做的功W。(3)小球通过BC后压缩弹簧,压缩弹簧过程中弹簧弹性势能的最大值为Ep,求弹簧被压缩的最大形变量x。第七章检测机械能及其守恒定律1.D电梯向上先加速、后匀速、再减速运动的过程中,电梯对人的作用力始终向上,故电梯始终对人做正功,A、B均错误;由动能定理可知,电梯对人做的功和重力对人做的功的代数和等于人动能的增加量,故C错误,D正确。2.D利用公式P=Wt只能计算平均功率,选项A错误;当公式P=Fv中的v为瞬时速度时,求的是瞬时功率,当v为平均速度时,求的是平均功率,选项B错误;因为汽车有额定功率,行驶时一般不超过额定功率,汽车的功率也不能无限制增大,选项C错误;由P=Fv知,当汽车发动机功率一定时,牵引力与速度成反比,选项D3.D对货物受力分析,由牛顿第二定律得,Fmg=ma,起重机对货物的拉力为F=m(g+a),根据恒力做功的公式可得,W=m(g+a)h,A选项、B选项错误;在时间t末,货物的速度为v=at,根据瞬时功率的表达式可得,P=m(g+a)at,C选项错误,D选项正确。4.C做自由落体运动的物体,第1s末、2s末、3s末的速度分别为v1=gt1=g,v2=gt2=2g,v3=gt3=3g,则第1s、2s、3s内重力的平均功率分别为P1=mgv12=12mg2,P2=mgv1+v22=32mg2,P3=mgv2+v32=525.B忽略阻力,由动能定理得,学生对足球所做的功等于足球动能的增加量,即W=12mv20=16J,故B6.CA项中,空气阻力对树叶做功,机械能不守恒;B项中,人的动能不变,重力势能变化,机械能变化;C项中,空气阻力可以忽略不计,只有重力做功,机械能守恒;D项中,木箱动能不变,重力势能减小,机械能减小。7.D第2s内,根据速度—时间图象可知,物体的加速度为a=2m/s2,第3s内,物体做匀速直线运动,F=Ff=μmg=2N,根据牛顿第二定律有3Nμmg=ma,解得m=0.5kg,μ=0.4,A选项、B选项错误;第2s内物体运动的位移为1m,摩擦力为2N,克服摩擦力做的功W=2J,C选项错误;前2s内推力F做的功为3J,平均功率P=32W=1.5W,D8.CA、B两物体和弹簧组成的系统的机械能总量守恒;轻绳拉力对B物体做的功等于B物体机械能的变化;A物体所受合外力做的功等于A物体动能的变化。9.A下落阶段,物体受重力和空气阻力,由动能定理W=ΔEk,即mghFfh=ΔEk,Ff=mg45mg=15mg,可求ΔEk=45mgh,选项A正确;机械能减少量等于克服阻力所做的功W=Ffh=15mgh,选项B、选项C错误;重力势能的减少量等于重力做的功ΔEp=mgh10.D设物体在AB段克服摩擦力所做的功为WAB,对物体从A到C的全过程,由动能定理得mgrWABμmgr=0,故WAB=mgrμmgr=(1μ)mgr。11.A从A运动到O,小孩重力势能减少量等于动能增加量与弹性绳的弹性势能的增加量之和,选项A正确;从O运动到B,小孩动能和重力势能的减少量等于弹性绳和蹦床的弹性势能的增加量,选项B错误;从A运动到B,小孩机械能减少量大于蹦床弹性势能增加量,选项C错误;若从B返回到A,小孩机械能增加量等于蹦床和弹性绳弹性势能减少量之和,选项D错误。12.D由几何知识可知弹簧的原长为2r,A错误;根据向心力公式:小球过B点时,则由重力和弹簧弹力的合力提供小球的向心力,F合=mv2r,B错误;以小球和弹簧组成的系统为研究对象,在小球从A到B的过程中,只有重力和弹簧的弹力做功,系统的机械能守恒,小球的重力势能转化为弹簧的弹性势能和小球的动能,故C错误;设圆环最低点B处的水平面为零势能面,根据能量守恒mgr=12mv2+Ep得Ep=mgr12mv213.答案(1)B(2)AB(3)mgx2x3-x12T(4)v2=0.01+4.58W(v的单位为m/s,W的单位为102J)小车质量的倒数的2解析(4)图象的截距为0.01,斜率为k=0.23-0.014.8×10-2=4.58,所以v2随W变化的表达式为v2=0.01+4.58W(v的单位为m/s,W的单位为102J)。根据动能定理W=12mv2,得v2=2mW(5)若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则根据mgF=ma和F=m车a,m表示重物质量,m车表示小车质量,则F=m车mgm车+m;当重物质量满足远小于小车质量的条件时,动能定理为W=12m车v2,即mgx=12m车v2,即v2=2mgxm车;当重物质量不满足远小于小车质量的条件时,动能定理为W=12m车v2,即Fx=12m车v2,将F=m车mgm车+m代入,得m车14.答案(1)ABBDE(2)甲2.5m/s2解析(1)验证机械能守恒定律实验一般采用重锤自由落体运动,使用纸带法测速度,所以要用到重锤和电火花计时器,即A、B;探究加速度与力、质量的关系实验一般以小车为研究对象,需改变小车质量,要用到纸带法测加速度,所以需要电火花计时器、小车、钩码,即B、D、E。(2)纸带甲相邻相等时间位移之差Δx1=0.1cm,而纸带乙的Δx2=0.05cm,由a=ΔxT2可知纸带甲加速度大,且可算得a=ΔxT2=0.1×15.答案(1)6m/s2(2)80J解析(1)由牛顿第二定律有a=mgsin设物体动能减少ΔEk时,在斜坡上运动距离为s,由功能关系得ΔEk=(mgsinα+Ff)s②ΔE=Ffs③联立①