1、章末综合测评(四)机械能和能源(时间：90分钟分值：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，17为单选，812为多选)1下述做法能改善空气质量的是()A以煤等燃料作为主要生活燃料B利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源C鼓励私人购买和使用汽车代替公交车D限制使用电动车B以煤等燃料作为主要生活燃料时会产生大量空气污染物；私人汽车代替公交车会使汽车对汽油的消耗量增加，带来的空气污染物增多；限制使用电动车不能改善空气质量，故B选项正确2.如图所示，在加速运动的车厢中，一个人用力沿车前进的方向推车厢，已知人与车厢始终保持相对静止，那么人对车厢做功的情况是()A做正功B做负功C不做功 D无法
2、确定B人随车一起向车前进的方向加速运动，表明车对人在水平方向上的合力向前，根据牛顿第三定律，人对车在水平方向的合力与车运动方向相反，故人对车做负功，B正确3一辆汽车以功率P1在平直公路上匀速行驶，若驾驶员突然减小油门，使汽车的功率减小为P2并继续行驶若整个过程中阻力恒定不变，此后汽车发动机的牵引力将()A保持不变B不断减小C突然减小，再增大，后保持不变D突然增大，再减小，后保持不变C由P1Fv知，当汽车以功率P1匀速行驶时，Ff，加速度a0.若突然减小油门，汽车的功率由P1减小到P2，则F突然减小整个过程中阻力f恒定不变，即Ff，此时加速度a0，所以汽车将减速由P2Fv知，此后保持功率P2不变
3、继续行驶，v减小，F增大当Ff时，汽车不再减速，而以一较小速度匀速行驶，牵引力不再增大4.如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度)，则在圆环下滑到最大距离的过程中()A圆环的机械能守恒B弹簧弹性势能变化了mgLC圆环下滑到最大距离时，所受合力为零D圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变B圆环沿杆下滑的过程中，圆环与弹簧组成的系统动能、弹性势能、重力势能之和守恒，选项A、D错误；弹簧长度为2L时，圆环下落的高度hL，
4、根据机械能守恒定律，弹簧的弹性势能增加了EpmghmgL，选项B正确；圆环释放后，圆环向下先做加速运动，后做减速运动，当速度最大时，合力为零，下滑到最大距离时，具有向上的加速度，合力不为零，选项C错误5静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力，不计空气阻力，在整个上升过程中，物体机械能随时间变化的关系是()A B C DC物体机械能的增量等于恒力做的功，恒力做功WFFh，hat2，则有外力作用时，物体机械能随时间变化关系为EFat2.撤去恒力后，物体机械能不变，故选项C正确6如图所示，某段滑雪雪道倾角为30，总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上
5、由静止开始匀加速下滑，加速度为g.在他从上向下滑到底端的过程中，下列说法正确的是()A运动员减少的重力势能全部转化为动能B运动员获得的动能为mghC运动员克服摩擦力做功为mghD下滑过程中系统减少的机械能为mghD运动员的加速度为g，沿斜面：mgfmg，fmg，Wfmg2hmgh，所以A、C项错误，D项正确；Ekmghmghmgh，B项错误7.用图示装置可以研究动能和重力势能转化中所遵循的规律在摆锤从A位置由静止开始向下摆动到D位置的过程中()A重力做正功，重力势能增加B重力的瞬时功率一直增大C摆线对摆锤的拉力做功D若忽略阻力，系统的总机械能为一恒量D摆锤向下运动，重力做正功，重力势能减小，故
6、A错误由于开始静止，所以开始重力功率为零，在D位置物体v的方向与重力垂直，PGGvcos ，可知PG0，而在从A位置摆动到D位置的过程中，重力功率不为零，所以所受重力瞬时功率先增大后减小，B错误摆线拉力与v方向始终垂直，不做功，只有重力做功，故机械能守恒，故C错误、D正确8如图所示，一质量为m可视为质点的小物体，在沿斜面向上的拉力F作用下，从长为L、高为h的粗糙固定斜面底端匀速运动到顶端，重力加速度为g.此过程中，物体的()A重力势能增加了mghB机械能保持不变C机械能增加了mghD机械能增加了FLAC重力做功Wmgh，则重力势能增加了mgh，选项A正确；物体匀速运动，动能不变，重力势能增加m
7、gh，则机械能增加了mgh，选项B、D错误，C正确9一物体沿固定斜面从静止开始向下运动，经过时间t0滑至斜面底端已知在物体运动过程中物体所受的摩擦力恒定若用F、v、s和E分别表示该物体所受的合力、物体的速度、位移和机械能，则下列图象中可能正确的是()AD物体沿斜面下滑时，受到的合外力F为恒力，故A正确物体下滑的加速度a也为恒定值，由vat可知B错误由sat2可知C错误设初态时物体的机械能为E0，由功能关系可得末态的机械能EE0fsE0f(at2)E0，又因为物体滑到底端时仍有动能，故在tt0时刻E0，故D正确10一辆汽车在平直公路上以速度v0开始加速行驶，经时间t后，前进了距离s，此时恰好达到
8、其最大速度vm.设此过程中发动机始终以额定功率P工作，汽车所受阻力为f，则在这段时间里，发动机所做的功为()AfsBPtC.mvfsmv DftBC由功率定义有WPt.由动能定理有Wfsmvmv，得Wmvfsmv.故选项B、C正确11如图所示，A、B、C、D四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同，现从同一高度h处由静止释放小球，使之进入右侧不同的竖直轨道：除去底部一小圆弧，A图中的轨道是一段斜面，高度大于h；B图中的轨道与A图中轨道相比只是短了一些，且斜面高度小于h；C图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管道，其上部为直管，下部为圆弧形，与斜面相连，管的高度大于h；D图中的轨道是个半圆形轨
9、道，其直径等于h.如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失，小球进入右侧轨道后能到达h高度的是()AC小球在运动过程中机械能守恒，A、C图中小球不能脱离轨道，在最高点速度为零，因而可以达到h高度但B、D图中小球都会脱离轨道而做抛体运动，在最高点具有水平速度，所以在最高点的重力势能要小于mgh(以最低点为零势能面)，即最高点的高度要小于h，选项A、C正确12.如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的小球，小球与一轻质弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，已知杆与水平面之间的夹角45，当小球位于B点时，弹簧与杆垂直，此时弹簧处于原长现让小球自C点由静止释放，在小球滑到杆底端的整个过程中
10、，关于小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能，下列说法正确的是()A小球的动能与重力势能之和保持不变B小球的动能与重力势能之和先增大后减小C小球的动能与弹簧的弹性势能之和增加D小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和保持不变BC在小球运动的过程中，小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之间相互转化，但三者之和不变由C到B的过程中，弹簧的弹性势能减小，重力势能减小，但动能增加，根据机械能守恒定律，可判定A、D项均错误；由B到最低点的过程中，重力势能减小，弹性势能增加，所以B、C项正确二、非选择题(本题共6小题，共52分)13(6分)使用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，打出一条纸带如图乙所示图乙中O是打
11、出的第一个点迹，A、B、C、D、E、F是依次打出的点迹，量出OE间的距离为l，DF间的距离为s，已知打点计时器打点的周期是T0.02 s.甲乙(1)上述物理量如果在实验误差允许的范围内满足关系式_，即验证了重物下落过程中机械能是守恒的(2)如果发现图乙中OA距离大约是4 mm，则出现这种情况的原因可能是_，如果出现这种情况，上述的各物理量间满足的关系式可能是_.答案(1)gl(2)先释放纸带，后接通电源gl14(6分)某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：安装好实验装置如图所示将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车在质量为10 g、30
12、g、50 g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50 g的钩码挂在拉线P上打开打点计时器的电源，释放小车，打出一条纸带(1)在多次重复实验得到的纸带中取出较为满意的一条，经测量、计算，得到如下数据：第一个点到第N个点的距离为40.0 cm；打下第N点时小车的速度大小为1.00 m/s.该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，算出拉力对小车做的功为_J，小车动能的增量为_J(取g9.8 m/s2)(2)此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大，显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素请你根据该同学的实验操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因是(至少说出
13、两种可能)： _.答案(1)0.196 0.1(2)小车质量没有远大于钩码质量；没有平衡摩擦力15(8分)一质量为 kg的物体放在水平地面上，如图甲所示，已知物体所受水平拉力F随时间t的变化情况如图乙所示，物体相应的速度v随时间t的变化关系如图丙所示求：(1)06 s内合力做的功(2)前10 s内，拉力和摩擦力所做的功解析(1)由vt图象可知物体初速度为零，6 s末的速度为3 m/s，根据动能定理：Wmv20，故合力做的功W32 J6 J.(2)由图乙知物体在26 s、68 s内的位移分别为s16 m、s26 m，故前10 s内拉力做的功：W1F1x1F2x236 J26 J30 J由图乙知，
14、在68 s时间内，物体做匀速运动，故摩擦力Ff2 N根据vt图象知在10 s内物体的总位移s3 m15 m所以WFfs215 J30 J.答案(1)6 J(2)30 J30 J16(8分)在世界锦标赛中，冰壶运动引起了人们的关注冰壶在水平冰面上的一次滑行可简化为如下过程：如图所示，运动员将静止于O点的冰壶(视为质点)沿直线OO推到A点放手，此后冰壶沿AO滑行，最后停于C点已知冰面与各冰壶间的动摩擦因数为，冰壶质量为m，ACL，COr，重力加速度为g.(1)求冰壶在A点的速率；(2)若将BO段冰面与冰壶间的动摩擦因数减小为0.8，原只能滑到C点的冰壶能停于O点，求A点与B点之间的距离解析(1)从
15、A到C，由动能定理有mgL0mv，得vA.(2)从A到O，由动能定理有mgs0.8mg(Lrs)0mv得sL4r.答案(1)(2)L4r17(12分)如图所示，质量为m的长木块A静止于光滑水平面上，在其水平的上表面左端放一质量为m的滑块B，已知木块长为L，它与滑块之间的动摩擦因数为，现用水平向右的恒力F拉滑块B.(1)当长木块A的位移为多少时，B从A的右端滑出？(2)求上述过程中滑块与木块之间产生的内能解析(1)设B从A的右端滑出时，A的位移为l，A、B的速度分别为vA、vB，由动能定理得mglmv(Fmg)(lL)mv又由等时性可得(其中aAg，aB)解得l.(2)由功能关系知，拉力F做的功
16、等于A、B动能的增加量和A、B间产生的内能，即有F(lL)mvmvQ解得QmgL.答案(1)(2)mgL18(12分)如图所示，倾角为37的粗糙斜面AB底端与半径R0.4 m的光滑半圆轨道BC平滑相连，O点为轨道圆心，BC为圆轨道直径且处于竖直方向，A、C两点等高质量m1 kg的滑块从A点由静止开始下滑，恰能滑到与O点等高的D点，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数；(2)若使滑块能到达C点，求滑块从A点沿斜面滑下时的初速度v0的最小值；(3)若滑块离开C点的速度大小为4 m/s，求滑块从C点飞出至落到斜面上所经历的时间t.解析(1)滑块从A点到D点的过程中，根据动能定理有mg(2RR)mgcos 3700解得tan 370.375.(2)若使滑块能到达C点，根据牛顿第二定律有mgN，由N0得vC2 m/s滑块从A点到C点的过程中，根据动能定理有mgcos 37mvmv，则v02 m/s，故v0的最小值为2 m/s.(3)滑块离开C点后做平抛运动，有xvCt，ygt2，由几何知识得tan 37，整理得5t23t0.80，解得t0.2 s(t0.8 s舍去)答案(1)0.375(2)2 m/s(3)0.2 s