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新教材2021-2022学年高一人教版物理必修第二册作业:第八章 机械能守恒定律 质量标准检测 WORD版含解析.doc

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资源描述

1、第八章学业质量标准检测本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分,时间90分钟。第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,第16小题只有一个选项符合题目要求,第710小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1(2021重庆市第三十七中学校高一月考)关于物理概念,下面说法正确的是(B)A由WFxcos 可知,作用在物体上的力越大,物体位移越大,这个力做功越多B由P可知,力在单位时间做功越多,其功率越大C由Epmgh可知,放在地面上的物体,它具有的重力势能一定为零D由Ep可知,弹簧变长时

2、,它的弹性势能一定增大解析:由WFxcos 可知,作用在物体上的力越大,物体位移越大,但是角不确定,则这个力做功不一定越多,选项A错误;由P可知,力在单位时间做功越多,其功率一定越大,选项B正确;由Epmgh可知,由于零势能点不确定,则放在地面上的物体,它具有的重力势能不一定为零,选项C错误;由Ep可知,弹簧形变量越大,弹性势能越大;弹簧变长时,形变量不一定大,则它的弹性势能不一定增大,选项D错误。2(2021重庆北碚区西南大学附中高一月考)如图所示,小卖部的阿姨用拖车运送货物。已知拖车和货物的总质量为m,阿姨用与水平面夹角为的恒力F拖动小车,小车水平向右移动了一段距离L。则拖车和货物受到的(

3、D)A重力做功mgLB重力做功mgLcos C拉力做功FLD拉力做功FLcos 解析:因重力与水平位移垂直,故重力不做功,故A、B错误;拉力做功为WFLcos ,故C错误,D正确。3如图所示,P、Q两球质量相等,开始两球静止,将P上方的细绳烧断,在Q落地之前,下列说法正确的是(不计空气阻力)(D)A在任一时刻,两球动能相等B在任一时刻,两球加速度相等CP、Q及弹簧构成的系统动能和重力势能之和保持不变DP、Q及弹簧构成的系统机械能是守恒的解析:将细绳烧断后,由于弹簧弹力对两小球作用力方向相反,由牛顿第二定律可知,P、Q的加速度不同,运动情况不同,在任一时刻,两球的动能不一定相同,A、B错误;在Q

4、落地之前,P、Q及弹簧构成的系统的动能和重力势能与弹簧的弹性势能相互转化,总和不变,C错误,D正确。4(2021渝中区重庆巴蜀中学高一月考)如图所示,小明同学采用“背跃式”身体横着恰好越过了高度为2米的横杆,获得了校运动会跳高冠军,若小明体重为60 kg,身高为1.8米,忽略空气阻力,下列说法正确的是(C)A起跳过程,地面支持力对小明做功1 200 JB起跳过程,小明的重力势能增加了1 200 JC达到最高点时,小明所受重力的瞬时功率为零D起跳时地面对小明的支持力大于他对地面的压力解析:跳高的起跳过程,脚和地始终接触,地面对脚底支持力的作用点无位移,故支持力对小明不做功,是人体的内力做功将生物

5、能转化为动能,故A错误;跳高的起跳过程,人的重心没有升高,故重力势能不变,则B错误;达到最高点时,因瞬时速度为零,则重力的瞬时功率为零,故C正确;起跳时地面对小明的支持力与他对地面的压力,是作用力与反作用力,由牛顿第三定律知两者等大反向,故D错误。5(2021浙江高一月考)杭州二中东河校区的操场小但很精致,阳光灿烂的日子里,很多老师和学生都喜欢徜徉在那里。那里更是东河足球队的挚爱。你瞧,师生足球联赛开始了只见郑琪老师一脚把静止的足球踢飞了。假设足球质量为0.4 kg,踢飞时的速度为50 m/s,球上升的最大高度为2 m,郑老师对足球的平均作用力是500 N。下列说法正确的是(D)A郑老师对球做

6、功为1 000 JB球在飞的过程中先处于超重后处于失重状态C球在飞行的过程中机械能守恒D以最高点为零势能面,球被踢飞时的机械能为492 J解析:由动能定理得 W合mvmv,解得W合0.4502 J0500 J,故A错误;球在飞出的过程中,先减速上升再加速下降,所以球处于失重状态,故B错误;球在飞行的过程中,除了受重力外还有空气阻力的作用,球的机械能减小,故C错误;以最高点为零势能面,球被踢飞时的机械能为EEkEp,代入得E0.4502 J0.4102 J492 J,故D正确。6(2021湖南卷,3)“复兴号”动车组用多节车厢提供动力,从而达到提速的目的。总质量为m的动车组在平直的轨道上行驶。该

7、动车组有四节动力车厢,每节车厢发动机的额定功率均为P,若动车组所受的阻力与其速率成正比(F阻kv,k为常量),动车组能达到的最大速度为vm。下列说法正确的是(C)A动车组在匀加速启动过程中,牵引力恒定不变B若四节动力车厢输出功率均为额定值,则动车组从静止开始做匀加速运动C若四节动力车厢输出的总功率为2.25P,则动车组匀速行驶的速度为vmD若四节动力车厢输出功率均为额定值,动车组从静止启动,经过时间t达到最大速度vm,则这一过程中该动车组克服阻力做的功为mvPt解析:对动车由牛顿第二定律有FF阻ma若动车组在匀加速启动,即加速度a恒定,但F阻kv随速度增大而增大,则牵引力也随阻力增大而变大,故

8、A错误;若四节动力车厢输出功率均为额定值,则总功率为4P,由牛顿第二定律有kvma故可知加速启动的过程,牵引力减小,阻力增大,则加速度逐渐减小,故B错误;若四节动力车厢输出的总功率为2.25P,则动车组匀速行驶时加速度为零,有kv而以额定功率匀速时,有kvm联立解得vvm,故C正确;若四节动力车厢输出功率均为额定值,动车组从静止启动,经过时间t达到最大速度vm,由动能定理可知4PtWF阻mv0可得动车组克服阻力做的功为WF阻4Ptmv故D错误。7(2021广东卷,9)长征途中,为了突破敌方关隘,战士爬上陡峭的山头,居高临下向敌方工事内投掷手榴弹,战士在同一位置先后投出甲、乙两颗质量均为m的手榴

9、弹,手榴弹从投出的位置到落地点的高度差为h,在空中的运动可视为平抛运动,轨迹如图所示,重力加速度为g,下列说法正确的有(BC)A甲在空中的运动时间比乙的长B两手榴弹在落地前瞬间,重力的功率相等C从投出到落地,每颗手榴弹的重力势能减少mghD从投出到落地,每颗手榴弹的机械能变化量为mgh解析:由平抛运动规律可知,做平抛运动的时间t因为两手榴弹运动的高度差相同,所以在空中运动时间相等,故A错误;做平抛运动的物体落地前瞬间重力的功率Pmgvcos mgvymg因为两手榴弹运动的高度差相同,质量相同,所以落地前瞬间,两手榴弹重力功率相同,故B正确;从投出到落地,手榴弹下降的高度为h,所以手榴弹重力势能

10、减小量Epmgh,故C正确;从投出到落地,手榴弹做平抛运动,只有重力做功,机械能守恒,故D错误。8(2021福建省连城县第一中学高一月考)一质量为m的物体以某一速度冲上一个倾角为37的斜面,其运动的加速度的大小为0.6g,这个物体沿斜面上升的最大高度为H,则在这个过程中(BD)A物体的重力势能增加了0.6mgHB物体的重力势能增加了mgHC物体的动能损失了0.6mgHD物体的机械能守恒解析:物体的重力势能增加了mgH,A错误,B正确;根据动能定理可得EkmamgH,因为EkEp0,所以机械能守恒,C错误,D正确。9(2021福清西山学校高一月考)一质量为2 kg的物体静止在水平桌面上,在水平拉

11、力F的作用下,沿水平方向运动2 s后撤去外力,其vt图像如图所示,下列说法正确的是(BD)A在02 s内,合外力做的功为8 JB在02 s内,合外力做的功为4 JC在t 4 s时,摩擦力的瞬时功率为2 WD在06 s内,摩擦力做的功为6 J解析:在02 s内,根据动能定理得,合外力做的功W合 mv20222 J4 J,故A错误,B正确;26 s内物体的加速度a m/s20.5 m/s2,物体受到的摩擦力大小fma1 N。在t 4 s时,摩擦力的瞬时功率为Pfv1 W,故C错误;在06 s内,物体的位移st6 m6 m,所以在06 s内,摩擦力做的功为Wfs6 J,故D正确。10(2019江苏卷

12、,8)如图所示,轻质弹簧的左端固定,并处于自然状态。小物块的质量为m,从A点向左沿水平地面运动,压缩弹簧后被弹回,运动到A点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s,与地面间的动摩擦因数为,重力加速度为g,弹簧未超出弹性限度。在上述过程中(BC)A弹簧的最大弹力为mgB物块克服摩擦力做的功为2mgsC弹簧的最大弹性势能为mgsD物块在A点的初速度为解析:A错:物块向左运动压缩弹簧,弹簧最短时,物块具有向右的加速度,弹力大于摩擦力,即Fmg;B对:物块从开始运动至最后回到A点过程,由功能关系可知Wf2mgs;C对:物块自最左侧运动至A点过程,由能量守恒知Epmgs;D错:整个过程由动能定理:2mgs

13、0mv,得v0。第卷(非选择题共60分)二、填空题(2小题,共14分。把答案直接填在横线上)11(6分)某实验小组利用自己设计的弹簧弹射器测量弹簧的弹性势能,装置如图所示,水平放置的弹射器将质量为m的静止小球弹射出去,测出小球通过两个竖直放置的光电门的时间间隔为t,甲、乙光电门间距为L,并忽略一切阻力。回答下列问题:(1)小球被弹射出的速度大小v_#,释放小球时弹簧弹性势能Ep_#。(用题目中的字母符号表示);(2)由于重力作用,小球被弹射出去后运动轨迹会向下有所偏转,这对实验结果_无_#(填“有”或“无”)影响。解析:(1)由图可知,弹簧在小球进入光电门之前就恢复形变,故其弹射速度为通过光电

14、门的水平速度:v,由功能关系得:Epmv2m2。(2)由力作用的独立性可知,重力不影响弹力做功的结果,有没有重力做功,小球的水平速度不会变化。12(8分)(2021重庆北碚区西南大学附中高一月考)用图甲所示的装置验证机械能守恒定律时,某小组按照正确的操作选得纸带如图乙所示。其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点。用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图中。(已知当地的重力加速度g9.80 m/s2,重锤质量为m1 kg,计算结果均保留3位有效数字)(1)图中的三个测量数据中不符合有效数字读数要求的是_OC_段的读数,应记作_15.70_cm;(2)甲同学用重锤在OB

15、段的运动来验证机械能守恒,他用AC段的平均速度作为B点对应的瞬时速度vB,则求得该过程中重锤的动能增加量Ek_120_J,重力势能的减少量Ep_1.22_J;这样验证的系统误差总是使Ek_”、“_Ep(选填“”、“”或“”)。(4)上述两种处理方法中,你认为合理的是_甲_同学所采用的方法。(选填“甲”或“乙”)解析:(1)毫米刻度尺测量长度,要求估读到最小刻度的下一位。这三个数据中不符合有效数字读数要求的是OC段,应记作15.70 cm;(2)B点的瞬时速度为vB102 m/s1.547 5 m/s,则动能的增加量为Ekmv11.547 52 J120 J,重力势能的减小量为EpmgxOB19

16、.812.42102 J1.22 J,下落过程中由于存在阻力作用,导致重力势能的减小量一部分转换为内能,这样验证的系统误差总是使EkEp。(4)上述两种处理方法中,合理的是甲同学所采用的方法。三、论述、计算题(本题共4小题,共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13(8分)如图所示,一辆拖车通过光滑定滑轮拉动一重物G匀速提升,当拖车从A点水平移动到B点时,位移为s,绳子由竖直变为与竖直方向成角度,求此过程中拖车对绳子所做的功。答案:G解析:拖车对绳子做的功等于绳子对重物做的功。以重物为研究对象,由于整个过

17、程中重物匀速运动,所以绳子的拉力大小FTG重物上升的距离lOBOA所以绳子对重物做功WGlG拖车对绳子做功等于绳子对重物做功,为G。14(10分)(2021常州市第二中学高一月考)一辆汽车在水平路面上由静止启动,在前5 s内做匀加速直线运动,5 s末达到额定功率,之后保持额定功率运动,其vt图像如图所示。已知汽车的质量为m2103 kg,汽车受到的阻力为车重的,g取10 m/s2,则(1)汽车在前5 s内受到的阻力为多大;(2)前5 s内的牵引力为多大;(3)汽车的额定功率为多少;(4)汽车的最大速度为多大。答案:(1)2 000 N(2)6104 N(3)40 kW(4)30 m/s解析:(

18、1)由题意知汽车受到地面的阻力为车重的,则阻力Ffmg210310 N2 000 N。(2)由题图知前5 s内的加速度a2 m/s2由牛顿第二定律知前5 s内的牵引力FFfma(2 00021032) N6103 N。(3)5 s末达到额定功率P额Fv5610310 W6104 W60 kW。(4)最大速度vmax30 m/s。15(14分)(2021渝中区重庆巴蜀中学高一月考)如图,一质量为m2 kg物块在水平推力F的作用下沿水平地面上从静止开始运动,已知物块与地面间的动摩擦因数为0.4,刚开始运动时推力大小为F080 N,F随着位移的增大而均匀地减小,变化关系如下图所示,当位移为x4 m时

19、推力减小为0,在以后过程保持F0不变,g10 m/s2,求:(1)物块从出发到速度达到最大的过程中,摩擦力对它做的功?(2)全过程物块能发生的最大位移?答案:(1)28.8 J(2)20 m解析:(1)当物块速度最大时有a0,即Ffmg8 N由图像知F与x满足函数关系F20x80即当F8 N时,x3.6 m;所以摩擦力做的功Wfmgx28.8 J。(2)当位移x4 m时,WF由Fx图像与横轴围成的面积求得WF160 J,Wfmgx32 J,此时WFWf0,即物体运动到x4 m后会继续向前运动直至停止。所以对运动的全程,由动能定理WFWf00得160mgx0,解得x20 m。16(14分)如图所

20、示,轨道ABCD平滑连接,其中AB为光滑的曲面,BC为粗糙水平面,CD为半径为r的内壁光滑的四分之一圆管,管口D正下方直立一根劲度系数为k的轻弹簧,弹簧下端固定,上端恰好与D端齐平。质量为m的小球在曲面AB上距BC高为3r处由静止下滑,进入管口C端时与圆管恰好无压力作用,通过CD后压缩弹簧,压缩过程中小球速度最大时弹簧弹性势能为Ep。已知小球与水平面BC间的动摩擦因数为,重力加速度为g,求:(1)水平面BC的长度s;(2)小球向下压缩弹簧过程中的最大动能Ekm。答案:(1)(2)mgrEp解析:(1)由小球在C点对轨道没有压力,有mgm小球从出发点运动到C点的过程中,由动能定理得3mgrmgsmv解得s。(2)速度最大时,小球加速度为0,设弹簧压缩量为x。由kxmg,得x由C点到速度最大时,小球和弹簧构成的系统机械能守恒设速度最大时的位置为零势能面,有mvmg(rx)EkmEp解得EkmmgrEp。

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