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2020-2021学年新教材高中物理 第八章 机械能守恒定律 检测(含解析)新人教版必修2.doc

上传人:高**** 文档编号:531621 上传时间:2024-05-28 格式:DOC 页数:10 大小:642.50KB
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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如图所示的四幅图是小明提包回家的情景,小明提包的力不做功的是(B)解析:据功的概念及功的两个因素可知,只有同时满足力及在力的方向上有位移两个条件时,力对物体才做功,A、C、D做功,B没有做功,选B。2溜溜球是一种流行的健身玩具,具有很浓的趣味性,备受学生的欢迎。溜溜球类似“滚摆”

2、,对称的左右两轮通过固定轴连接(两轮均用透明塑料制成),轴上套一个可以自由转动的圆筒,圆筒上系条长约1 m的棉线,玩时手掌向下,用力向正下方掷出溜溜球,当滚到最低处时,轻抖手腕,向上拉一下绳线,溜溜球将返回到你的手上,如图所示。溜溜球在运动过程中,下列说法错误的是(B)A一边转动一边向下运动,由于重力做功,溜溜球越转越快,动能不断增大,溜溜球的势能转变为动能B在溜溜球上下运动中,由于发生动能和势能的相互转化,因此机械能守恒C在溜溜球上下运动中,由于空气阻力和绳子与固定轴之间摩擦力的作用,会损失一部分能量D在溜溜球转到最低点绳子将要开始向上缠绕时,轻抖手腕,向上拉一下绳子,给溜溜球提供能量解析:

3、溜溜球向下运动时由于重力做正功,动能一定增大,势能转化为动能,选项A正确;溜溜球在上下运动的过程中由于有阻力做功,所以会损失一部分机械能,机械能不守恒,若不及时补充能量则上升的高度会越来越低,因此可在溜溜球运动到最低点时轻抖手腕,向上拉一下绳子,给其补充能量,故选项C、D正确,B错误。3某同学掷出的铅球在空中运动轨迹如图所示,如果把铅球视为质点,同时忽略空气阻力作用,则铅球在空中的运动过程中,铅球的速率v、机械能E、动能Ek和重力的瞬时功率P随时间t变化的图像中可能正确的是(D)解析:忽略空气阻力,石块抛出后只受重力,由牛顿第二定律得知,其加速度为g,保持不变,故A错误;因只受重力所以机械能守

4、恒,故B错误;动能先减小后增大,但是落地时的动能要比抛出时的动能大,故C错误;重力的瞬时功率Pmgvymggtmg2t,上升过程中竖直速度均匀减小,下降过程中竖直速度均匀增大,所以D正确。4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。取g10 m/s2。则(C)A物体的质量m1.0 kgB物体与水平面间的动摩擦因数0.20C第2 s内物体克服摩擦力做的功W2.0 JD前2 s内推力F做功的平均功率2.0 W解析:由图可知,01 s内物体静止,12 s做a1 m/s2的匀加速运动,23 s做匀速运动,

5、由Ffma得m0.5 kg,0.4,故A、B错误;第2 s内的位移x1 m,故Wffx2 J,C正确,前2 s内F做的功WFFx3 J,故1.5 W,选项D错误。5滑雪运动深受人民群众喜爱。某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中(C)A所受合外力始终为零B所受摩擦力大小不变C合外力做功一定为零D机械能始终保持不变解析:运动员从A点滑到B点的过程中速率不变,则运动员做匀速圆周运动。A错:运动员做匀速圆周运动,合外力指向圆心。B错:如图所示,运动员受到的沿圆弧切线方向的合力为零,

6、即Ffmgsin ,下滑过程中减小,sin 变小,故摩擦力Ff变小。C对:由动能定理知,匀速下滑动能不变,合外力做功为零。D错:运动员下滑过程中动能不变,重力势能减小,机械能减小。6如图所示,传送带以1 m/s的速度水平匀速运动,沙斗以20 kg/s的流量向传送带上装沙子,为了保持传递速率不变,驱动传送带的电动机因此应增加功率(B)A10 WB20 WC30 WD40 W解析:每秒钟流到传送带的沙子获得的动能为Ekmv2,沙子达到速度v之前,相对传送带向后滑动,每秒转化为内能的机械能为:QFfs相对,而s相对QFfs相对mgmv2因此,电动机必须增加的功率为:P20 W,所以应选B。7在体育比

7、赛项目中,高台跳水是我国运动员的强项。质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动,设水对他的阻力大小恒为F,那么在他减速下降高度为h的过程中,下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)(AD)A他的动能减少了FhmghB他的重力势能增加了mghC他的机械能减少了(Fmg)hD他的机械能减少了Fh解析:由动能定理,EkmghFh,动能减少了Fhmgh,A选项正确;他的重力势能减少了mgh,B选项错误;他的机械能减少了EFh;C选项错误,D选项正确。8如图所示,竖直放置的光滑圆轨道被固定在水平地面上,半径r0.4 m,最低点处有一小球(半径比r小很多)现给小球一水平向右的初速度v0,则要

8、使小球不脱离圆轨道运动,v0应当满足(g10 m/s2)(CD)Av00Bv04 m/sCv02 m/sDv02 m/s解析:最高点的临界情况:mgm,解得v2 m/s,根据机械能守恒定律得,mvmg2rmv2解得v02 m/s若不通过四分之一圆周,根据机械能守恒定律有:mgrmv解得v02 m/s,故选项C、D正确。9某娱乐项目中,参与者抛出一小球去撞击触发器,从而进入下一关,现在将这个娱乐项目进行简化,假设参与者从触发器的正下方以v的速率竖直上抛一小球,小球恰好击中触发器,若参与者仍在刚才的抛出点,沿A、B、C、D四个不同的光滑轨道分别以速度v抛出小球,如图所示,则小球能够击中触发器的是(

9、CD)解析:小球以v竖直上抛的最大高度为h,说明到达最大高度时速度为0。对A图,由机械能守恒知,小球上升的最大高度减小了,不能击中触发器,故A错误;对B图,小球离开斜面后做斜抛运动,到最高点时水平方向有一定的速度,最大高度小于h,不能击中触发器,故B错误;对C图,根据机械能守恒定律可知,小球上升到最高点时速度刚好等于零,可以击中触发器,故C正确;对D图,在双轨中做圆周运动时到达最高点的速度可以为零,根据机械能守恒知,小球可以上升到最高点并击中触发器,故D正确。10由光滑细管组成的轨道如图所示,其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧,轨道固定在竖直平面内。一质量为m的小球,从距离水平地面高为

10、H的管口D处静止释放,最后能够从A端水平抛出落到地面上。下列说法正确的是(BC)A小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2B小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2C小球能从细管A端水平抛出的条件是H2RD小球能从细管A端水平抛出的最小高度HminR解析:要使小球从A点水平抛出,则小球到达A点时的速度v0,根据机械能守恒定律,有mgHmg2Rmv2,所以H2R,故选项C正确,选项D错误;小球从A点水平抛出时的速度v,小球离开A点后做平抛运动,则有2Rgt2,水平位移xvt,联立以上各式可得水平位移x2,选项A错误,选项B正确。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题,共14分。把答案直接填

11、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门的水平速度:v,由功能关系得:Epmv2m()2(2)由力作用的独立性可知,重力不影响

12、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)(2020河北沧州一中高一下学期期中)用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中:(1)运用公式mgh对实验条件的要求是_打第一个点时重物的初速度为零_,为此,所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近_2_mm_。(2)若实验中所用重物的质量m1 kg。打点纸带如图所示,打点时间间隔为0.02 s,则记录B点时,重物速度vB_0.590_ m/s,重物动能Ek_0.174_ J,从开始下落起至B点时的重物的重力势能减少量是_0.175_ J,由此可得出的结论是自由落体过程中物体_机械能守恒_。(g取9.8 m/s2)(本小题数据保留

13、三位有效数字)(3)根据纸带算出相关各点的速度v,量出下落距离h,则以为纵轴,以h为横轴画出的图像应是下图中的_C_。解析:(1)对实验条件的要求是打第一个点时重物的初速度为零。物体自由下落时,在0.02 s内的位移应为hgT29.8(0.02)2 m2 mm(2)vBm/s0.590 m/s此时重物的动能为Ek1(0.59)2 J0.174 J。重物的重力势能减少量为Epmgh19.817.6103 J0.175 J。故机械能守恒。(3)由机械能守恒定律可知,mghmv2,即验证机械能守恒定律成立,只需验证v2gh即可。如以纵坐标为、横坐标为h,则图像应为过原点,且斜率为g的直线,故C图正确

14、。三、论述计算题(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,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13(11分)(2020河南省洛阳市高一下学期期中)2017年6月26日,代表着世界先进水平、被命名为“复兴号”的两列中国标准动车组在京沪高铁亮相,开启了中国铁路技术装备的一个崭新的时代。一列“复兴号动车”是由几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编组而成。(1)假设“复兴号动车组”运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比,每节动车与拖车的质量都相等,每节动车的额定功率都相等。若1节动车加4节拖车编成的动车组的最大速度为

15、90 km/h,则7节动车加2节拖车编成的动车组的最大速度为多少?(2)若“复兴号动车组”运行过程中受到的阻力正比于其速度,当动车组额定功率为P0时,动车组运行最大速度是v,在动车组编组节数不变的情况下,当动车组提速一倍时,动车组的额定功率应调整为多少?答案:(1)350 km/h(2)4P0解析:(1)假设每节动车的额定功率为P,每节动车的重力是mg,阻力为kmg,1节动车加4节拖车编成的动车组达到最大速度时PF1v15kmgv1,7节动车加2节拖车编成的动车组达到最大速度时7PF2v29kmgv2,解得v2350 km/h(2)由题可知动车组速度最大时受到的阻力fkv,动车组到达最大速度时

16、Ff0,则P0Fvkv2当动车组提速一倍时,动车组的额定功率应调整为Pk(2v)24P014(11分)杂技演员甲的质量为M80 kg,乙的质量为m60 kg。跳板轴间光滑,质量不计。甲、乙一起表演节目。如图所示,开始时,乙站在B端,A端离地面1 m,且OAOB。甲先从离地面H6 m的高处由静止自由下落在A端。当A端落地时,乙在B端恰好被弹起。假设甲碰到A端时,由于甲的技艺高超,没有能量损失。分析过程假定甲、乙可看作质点。(取g10 m/s2)问:(1)当A端落地时,甲、乙两人速度大小各为多少?(2)若乙在B端的上升可以看成是竖直方向,则乙离开B端还能被弹起多高?答案:(1)2 m/s2 m/s

17、(2)3 m解析:(1)甲跳下直到B端弹起到最高点的过程中,甲、乙机械能守恒,有MgHMvmvmgh而v甲v乙,h1 m联立可解得v甲v乙2 m/s。(2)乙上升到最高点的过程中,机械能守恒,有:mvmgh1,解得h13 m。15(12分)如图所示,在游乐节目中,一质量为m60 kg的选手以v07 m/s的水平速度抓住竖直绳下端的抓手开始摆动,当绳摆到与竖直方向夹角37时,选手放开抓手,松手后的上升过程中选手水平速度保持不变,运动到水平传送带左端A时速度刚好水平,并在传送带上滑行,传送带以v2 m/s匀速向右运动。已知绳子的悬挂点到抓手的距离为L6 m,传送带两端点A、B间的距离s7 m,选手

18、与传送带的动摩擦因数为0.2,若把选手看成质点,且不考虑空气阻力和绳的质量。(取g10 m/s2,sin370.6,cos370.8)求:(1)选手放开抓手时的速度大小;(2)选手在传送带上从A运动到B的时间;(3)选手在传送带上克服摩擦力做的功。答案:(1)5 m/s(2)3 s(3)360 J解析:(1)设选手放开抓手时的速度为v1,由动能定理得mg(LLcos)mvmv代入数据得:v15 m/s(2)设选手放开抓手时的水平速度为v2v2v1cos4 m/sv2v1先减速选手在传送带上减速过程中agvv2at1x1t1匀速运动的时间t2sx1vt2选手在传送带上的运动时间tt1t2联立得:

19、t3 s(3)由动能定理得Wfmv2mv解得:Wf360 J故克服摩擦力做功为360 J。16(12分)(2020黑龙江齐齐哈尔市实验中学高三上学期期末)如图所示,固定的粗糙弧形轨道下端B点水平,上端A与B点的高度差为h10.3 m,倾斜传送带与水平方向的夹角为37,传送带的上端C点到B点的高度差为h20.112 5 m(传送带传动轮的大小可忽略不计)。一质量为m1 kg的滑块(可看作质点)从轨道的A点由静止滑下,然后从B点抛出,恰好以平行于传送带的速度从C点落到传送带上,传送带逆时针传动,速度大小为v0.5 m/s,滑块与传送带间的动摩擦因数为0.8,且传送带足够长,滑块运动过程中空气阻力忽

20、略不计,g10 m/s2,试求:(1)滑块运动至C点时的速度vC大小;(2)滑块由A到B运动过程中克服摩擦力做的功Wf;(3)滑块在传送带上运动时与传送带摩擦产生的热量Q。答案:(1)2.5 m/s (2)1 J(3)32 J解析:(1)在C点,竖直分速度:vy1.5 m/svyvCsin37,解得:vC2.5 m/s(2)C点的水平分速度与B点的速度相等,则vBvxvCcos372 m/s从A到B点的过程中,据动能定理得:mgh1Wfmv,解得:Wf1 J(3) 滑块在传送带上运动时,根据牛顿第二定律得:mgcos37mgsin37ma解得:a0.4 m/s2达到共同速度所需时间t5 s二者间的相对位移xtvt5 m由于mgsin37mgcos37,此后滑块将做匀速运动。滑块在传送带上运动时与传送带摩擦产生的热量:Qmgcos37x32 J。

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