1、第八章水平测试卷本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。第卷(选择题，共48分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第18题只有一项符合题目要求，第912题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1根据力对物体做功的条件，下列说法中正确的是()A工人扛着行李在水平路面上匀速前进时，工人对行李做正功B工人扛着行李从一楼走到三楼，工人对行李做正功C作用力与反作用力做的功大小相等，并且其代数和为0D在水平地面上拉着一物体运动一圈后又回到出发点，则由于物体位移为0，所以摩擦力不做功答案B解
2、析在水平面上匀速运动时，工人对行李的作用力竖直向上，与行李的运动方向始终垂直，故对行李不做功，A错误；上楼时，工人对行李的作用力与行李的运动方向的夹角为锐角，故对行李做正功，B正确；根据牛顿第三定律，作用力与反作用力大小相等、方向相反，但二者是对不同的物体做功，两个受力物体的位移大小不一定相等，故两个力做功的大小不一定相等，代数和不一定为0，C错误；摩擦力是变力，且总与物体相对地面的运动方向相反，因此当物体回到出发点后，虽然物体位移为0，但摩擦力仍对物体做了负功，D错误。2. 如图所示，A、B两物体叠放在一起，A被不可伸长的细绳水平系于左墙上，B在拉力F作用下，向右匀速运动，在此过程中，A、B
3、间的摩擦力做功情况是()A对A、B都做负功B对A不做功，对B做负功C对A做正功，对B做负功D对A、B都不做功答案B解析A、B两物体叠放在一起，A被不可伸长的水平细绳系于左墙上，B在拉力F作用下向右匀速运动，在此过程中，对A：摩擦力方向水平向右，但A在摩擦力方向上没有位移，摩擦力对A不做功；对B：摩擦力方向水平向左，B的位移与摩擦力方向相反，所以摩擦力对B做负功。故A、C、D错误，B正确。3一物体在运动中受水平拉力F的作用，已知F随运动距离x的变化情况如图所示，则在这个运动过程中F做的功为()A4 J B18 J C20 J D22 J答案B解析解法一：由图可知F在整个过程中做功分为三个小过程，
4、分别做功为W122 J4 J，W212 J2 J，W344 J16 J，所以WW1W2W34 J(2) J16 J18 J。解法二：Fx图像中图线与x轴所围成的面积表示做功的多少，x轴上方为正功，下方为负功，总功取三部分的代数和，即(222144) J18 J，B正确。4小木块从光滑曲面上P点滑下，通过粗糙静止的水平传送带落于地面上的Q点，如下图所示。现让传送带在皮带轮带动下逆时针转动，让木块从P处重新滑下，则此次木块的落地点将()A仍在Q点 B在Q点右边C在Q点左边 D不能从传送带上滑下来答案A解析无论传送带逆时针运动还是静止对木块所受外力无影响，小木块在传送带上水平方向上仍仅受向左的滑动摩
5、擦力，且位移仍为传送带静止时的位移大小，故Wffs未变，由Wfmv2mv，所以滑到传送带末端抛出时的速度v不变，所以仍落在Q点，A正确。5两个物体A、B的质量之比为mAmB21，二者初动能相同，它们和水平桌面的动摩擦因数相同，则二者在桌面上滑行到停止经过的距离之比为()AxAxB21 BxAxB12CxAxB41 DxAxB14答案B解析物体滑行过程中只有摩擦力做功，根据动能定理，对A：mAgxA0Ek；对B：mBgxB0Ek。故，B正确。6如图所示，倾角30 的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平。用细线将物块与软绳连接，物块由
6、静止释放后向下运动直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面)，在此过程中()A软绳重力势能共减少了mglB软绳重力势能共减少了mglC软绳重力势能的减少大于软绳的重力所做的功D软绳重力势能的减少等于物块对它做的功与软绳自身重力、摩擦力所做功之和答案B解析选斜面顶端所在水平面为参考平面，软绳重力势能共减少：mgmgl，A错误，B正确；根据重力做功与重力势能变化的关系知，软绳重力势能的减少等于软绳的重力所做的功，C、D错误。7质量为m20 kg的物体，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直线运动，02 s内F与运动方向相反，24 s内F与运动方向相同，物体的vt图像如图所示，g取10 m
7、/s2，则()A拉力F的大小为100 NB物体在4 s时拉力的瞬时功率为120 WC4 s内拉力所做的功为480 JD4 s内物体摩擦力做的功为320 J答案B解析由图像可得，02 s内物体做匀减速直线运动，加速度大小为a15 m/s2，有FFfma1,24 s内物体做匀加速直线运动，加速度大小为a21 m/s2，有FFfma2，联立解得Ff40 N，F60 N，故A错误；物体在4 s时拉力的瞬时功率为PFv602 W120 W，故B正确；4 s内物体通过的位移为x m8 m，拉力做功为WFx480 J，故C错误；4 s内物体通过的路程为s m12 m，摩擦力做功为WfFfs4012 J480
8、 J，故D错误。8如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。已知AP2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中()A重力做功2mgR B机械能减少mgRC合力做功mgR D摩擦力做功mgR答案D解析重力做功与路径无关，所以WGmgR，A错误；设小球在B点时的速度为v，其所受重力提供向心力，即mgm，所以v，从P点到B点，由动能定理知：W合mv2mgR，C错误；机械能的减少量为|E|Ep|EkmgR，B错误；摩擦力做的功等于机械能的增加量，为mgR，D正确。9运动员
9、以一定的初速度将冰壶沿水平面推出，由于摩擦阻力的作用，其动能随位移变化的图线如图所示。已知冰壶质量为19 kg，g取10 m/s2，则以下说法正确的是()A0.05 B0.01C滑行时间t5 s D滑行时间t10 s答案BD解析对冰壶：由动能定理得mgx0mv，得0.01，B正确；冰壶运动时ag0.1 m/s2，由运动学公式xat2得t10 s，D正确。10质量相同的小球A和B分别悬挂在长为L和2L不可伸长的绳的末端，将绳的另一端悬挂在等高的天花板上，如图将小球拉直至水平位置，从静止释放，则当两球达到最低点时()A速度一样B动能一样大C机械能一样大DA所受的拉力等于B所受的拉力答案CD解析小球
10、从水平方向下落到竖直方向，由机械能守恒定律可得：mgRmv2，所以v，因R不同，故速度不同，故A错误；由于两条绳的长度不相等，由mgRmv2可知，在最低点时动能不相等，故B错误；两个小球有相同的质量并且初状态在同一高度处于静止状态，所以两球初状态的机械能相等，小球A、B在下落的过程中只有重力做功，所以A、B机械能都是守恒的，则当两球达到最低点时，具有相同的机械能，故C正确；在最低点由牛顿第二定律Tmgm且mgRmv2，知T3mg，与R无关，故两种情况下拉力相等，故D正确。11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
11、状态。现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，劲度系数为k，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，所受合力最大D圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变答案BC解析圆环在下滑过程中，圆环的重力和弹簧的弹力对圆环做功，圆环的机械能不守恒，圆环和弹簧组成的系统机械能守恒，系统的机械能等于圆环的动能和重力势能以及弹簧的弹性势能之和，A、D错误；对圆环进行受力分析，可知圆环从静止开始先向下加速运动且加速度逐渐减小，当弹簧对圆环的弹力沿杆方向的分力与圆环所受重力大小相等时，加速度减为
12、0，速度达到最大，而后加速度反向且逐渐增大，圆环开始做减速运动，当圆环下滑到最大距离时，所受合力最大，大小为kLcos30mg2mg，大于开始时所受合力mg，C正确；由图中几何关系知圆环下降的高度为L，由系统机械能守恒可得mgLEp，B正确。12如图所示，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的小环，小环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d，现将小环从与定滑轮等高的A处由静止释放，当小环沿直杆下滑距离也为d时(图中B处)，下列说法正确的是(重力加速度为g)()A环与重物组成的系统机械能守恒B小环到达B处时，重物上升的高度也为dC小环在B处的速度与重物上升的
13、速度大小之比等于D小环在B处时的速度大小为答案AD解析由于小环和重物组成的系统只有重力做功，系统机械能守恒，故A正确；结合几何关系可知，重物上升的高度h(1)d，故B错误；将小环在B处的速度分解为沿着绳子方向和垂直于绳子方向的两个分速度，其中沿着绳子方向的速度等于重物上升的速度，则v物v环cos45，环在B处的速度与重物上升的速度大小之比为1，故C错误；小环和重物组成的系统机械能守恒，则mgd2mghmv2mv，且v物v环cos45，解得：v环，故D正确。第卷(非选择题，共52分)二、实验题(本题共2小题，共12分)13(4分)如图所示，两个质量分别为m1和m2的小物块A和B，系在一条跨过定滑
14、轮的软绳的两端，已知m1m2，现要利用此装置验证机械能守恒定律。(1)若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有_(填序号)。物块的质量m1、m2物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间绳子的长度(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议，其中确实对提高实验结果的准确程度有作用的是_(填序号)。绳的质量要轻在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃两个物块的质量之差要尽可能小答案(1)(或)(2)解析(1)通过连接在一起的A、B两物块验证机械能守恒定律，即验证系统的重力势能变化与动能变
15、化之和是否为零。A、B连接在一起，A下降的距离一定等于B上升的距离；A、B的速度大小总是相等的，不需要测量绳子的长度，只需要选择或进行测量即可。(2)若绳子质量不能忽略，则A、B组成的系统的重力势能将有一部分转化为绳子的动能，若物块摇晃，则两物块的速度有差别，增大了实验误差，正确。而绳子的长度和两个物块的质量差应适当，错误。14(8分)某实验小组“用落体法验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示。实验中测出重物自由下落的高度h及对应的瞬时速度v，计算出重物减少的重力势能mgh和增加的动能mv2，然后进行比较，如果两者相等或近似相等，即可验证重物自由下落过程中机械能守恒。请根据实验原理和步骤完成
16、下列问题：(1)关于上述实验，下列说法中正确的是_。A重物最好选择密度较小的木块B重物的质量可以不测量C实验中应先接通电源，后释放纸带D可以利用公式v来求解瞬时速度(2)如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带，纸带上的O点是起始点，选取纸带上连续的点A、B、C、D、E、F作为计数点，并测出各计数点到O点的距离依次为27.94 cm、32.78 cm、38.02 cm、43.65 cm、49.66 cm、56.07 cm。已知打点计时器所用的电源是50 Hz的交流电，重物的质量为0.5 kg，则从计时器打下点O到打下点D的过程中，重物减小的重力势能Ep_ J；重物增加的动能Ek_ J，两者不
17、完全相等的原因可能是_。(重力加速度g取9.8 m/s2，计算结果保留三位有效数字)(3)实验小组的同学又正确计算出图乙中打下计数点A、B、C、D、E、F各点的瞬时速度v，以各计数点到A点的距离h为横轴，v2为纵轴作出图像，如图丙所示，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的物体机械能守恒的依据是_。答案(1)BC(2)2.142.12重物下落过程中受到阻力作用(3)图像的斜率等于19.52，约为重力加速度g的两倍，故能粗略验证解析(1)重物最好选择密度较大的铁块，受到的阻力较小，故A错误；本题是以自由落体运动为例来验证机械能守恒定律，需要验证的方程是mghmv2，因为我们是比较mgh、mv2的大
18、小关系，故m可约去，不需要用天平测量重物的质量，操作时应先接通电源，再释放纸带，故B、C正确；不能利用公式v来求解瞬时速度，否则体现不了实验验证，却变成了理论推导，故D错误。(2)重力势能减小量Epmgh0.59.843.65102 J2.14 J。利用匀变速直线运动的推论：vD m/s2.91 m/s，EkDmv0.52.912 J2.12 J，动能增加量EkEkD02.12 J。由于存在阻力作用，所以减小的重力势能大于动能的增加。(3)根据表达式mghmv2mv，则有v2v2gh；当图像的斜率为重力加速度的2倍时，即可验证机械能守恒，而图像的斜率k m/s219.52 m/s2，因此能粗略
19、验证自由下落的物体机械能守恒。三、计算题(本题共4小题，共40分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)15. (8分)如图所示，竖直平面内的一半径R0.5 m的光滑圆弧槽BCD，B点与圆心O等高，质量m0.1 kg的小球(可看作质点)从B点正上方H0.75 m高处的A点自由下落，由B点进入圆弧轨道，从D点飞出，不计空气阻力，(取g10 m/s2)求：(1)小球经过B点时的动能；(2)小球经过最低点C时的速度大小vC。答案(1)0.75 J(2)5 m/s解析(1)小球从A点到B点，根据动能定理有：mgHEk代入数据得：Ek0.75 J。(2)小球从A点到C点，由动能定理有：m
20、g(HR)mv代入数据得：vC5 m/s。16(10分)某探究性学习小组对一辆自制遥控车的性能进行研究。他们让这辆小车在水平地面上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的vt图像，已知小车在0t1时间内做匀加速直线运动，t110 s时间内小车牵引力的功率保持不变，7 s末到达最大速度，在10 s末停止遥控让小车自由滑行，小车质量m1 kg，整个过程中小车受到的阻力Ff大小不变。(1)求小车所受阻力Ff的大小；(2)求在t110 s内小车牵引力的功率P；(3)求出t1的值及小车在0t1时间内的位移。答案(1)2 N(2)12 W(3)1.5 s2.25 m解析(1
21、)在10 s末撤去牵引力后，小车只在阻力Ff作用下做匀减速运动，由图像可得减速时的加速度大小为a2 m/s2则Ffma2 N。(2)小车做匀速运动阶段即710 s内，设牵引力为F，则FFf由图像可知最大速度vm6 m/s解得PFvm12 W。(3)设0t1时间内的位移为x1，加速度大小为a1，牵引力为F1，t1时刻速度为v1，则由PF1v1得F14 N，由F1Ffma1得a12 m/s2，则t11.5 s，x1a1t2.25 m。17(10分)蹦极是一项非常刺激的运动。为了研究蹦极过程，可将人视为质点，人的运动沿竖直方向，人离开蹦极台时的初速度、弹性绳的质量、空气阻力均可忽略。某次蹦极时，人从
22、蹦极台跳下，到a点时弹性绳恰好伸直，人继续下落，能到达的最低位置为b点，如图所示。已知人的质量m50 kg，弹性绳的弹力大小Fkx，其中x为弹性绳的形变量，k200 N/m，弹性绳的原长l010 m，整个过程中弹性绳的形变始终在弹性限度内。取重力加速度g10 m/s2。在人离开蹦极台至第一次到达b点的过程中，机械能损失可忽略。(1)求人第一次到达a点时的速度大小v；(2)求人的速度最大时，弹性绳的长度；(3)已知弹性绳的形变量为x时，它的弹性势能Epkx2，求人的最大速度。答案(1)10 m/s(2)12.5 m(3)15 m/s解析(1)人由蹦极台到a点的运动过程中，根据机械能守恒定律有：m
23、gl0mv2所以：v10 m/s。(2)人的速度最大时，有kxmg得x2.5 m此时弹性绳的长度ll0x12.5 m。(3)设人的最大速度为vm，根据人和弹性绳组成的系统机械能守恒得：mglkx2mv解得vm15 m/s。18(12分)滑板运动是青少年喜爱的一项活动。如图所示，滑板运动员以某一初速度从A点水平离开h0.8 m高的平台，运动员(连同滑板)恰好能无碰撞地从B点沿圆弧切线进入竖直光滑圆弧轨道，然后经C点沿固定斜面向上运动至最高点D。圆弧轨道的半径为1 m，B、C为圆弧的两端点，其连线水平，圆弧对应圆心角106，斜面与圆弧相切于C点。已知滑板与斜面间的动摩擦因数为，g10 m/s2，s
24、in370.6，cos370.8，不计空气阻力，运动员(连同滑板)质量为50 kg，可视为质点。试求：(1)运动员(连同滑板)离开平台时的初速度v0；(2)运动员(连同滑板)通过圆弧轨道最底点对轨道的压力；(3)运动员(连同滑板)在斜面上滑行的最大距离。答案(1)3 m/s(2)2150 N(3)1.25 m解析(1)运动员(连同滑板)离开平台后从A至B的过程中，做平抛运动，在竖直方向有：v2gh在B点有：vyv0tan由式得：v03 m/s。(2)运动员(连同滑板)在圆弧轨道做圆周运动，在最低点，由牛顿第二定律可得Nmgm以最低点所在水平面为参考平面，从A点到最低点，由机械能守恒定律得mvmghR(1cos53)mv2联立式解得N2150 N。(3)运动员(连同滑板)从A至C过程，由机械能守恒定律有：mghmvmv设C、D之间的距离为L，则运动员(连同滑板)从C至D过程，由动能定理有：mgLsinmgLcosmv由式解得：L1.25 m。