高中物理人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律综合与测试复习ppt课件

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第八章 机械能守恒定律 章节测试卷（A卷）——知识点序号知识点分值分值占比对应题号1做功的判断及功的正负10.5分10.5%1,2,4,10,12,182功能关系的应用3.5分3.5%2,7,83动能定理的基本应用10.3分10.3%2,11,15,17,20,224功率的概念0.7分0.7%35平均功率2.7分2.7%3,8,106功的定义、计算式和物理意义6.5分6.5%3,9,11,207瞬时功率5.3分5.3%3,18,208多个力的总功6.0分6.0%4,6,169恒力做功17.8分17.8%5,8,9,10,14,15,16,17,21,2210重力做功与重力势能的关系3.5分3.5%7,11,1511应用动能定理求解变力做功1.0分1.0%1312用解析法解决动态平衡问题1.0分1.0%1313变力做功1.0分1.0%1314牛顿第二定律的理解及简单运用1.5分1.5%1415重力势能的概念和表达式0.7分0.7%1716机械能守恒与曲线运动0.9分0.9%1717汽车恒定功率启动1.0分1.0%1818实验：验证机械能守恒定律16.0分16.0%1919匀变速直线运动的位移与时间的关系3.4分3.4%2120匀变速直线运动的速度与时间的关系3.3分3.3%2121竖直平面内的圆周运动3.4分3.4%22 
第八章 机械能守恒定律 章节测试卷（A卷）(解析版)考试时间 ：2021年X月X日     命题人：     审题人：  本试题卷分选择题和非选择题两部分，共6页，满分100分，考试时间90分钟。考生注意：1. 答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。2. 答题时，请按照答题纸上 “注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。3. 非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。4. 可能用到的相关参数：重力加速度g均取10m/s2。第I卷（选择题部分）一、单选题（本题共18小题，每小题3分，共54分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）1.某同学为配合值日生打扫地面，将凳子向上搬起后再缓慢放回原处，此过程中该同学对凳子做功的情况是A. 一直做正功 B. 先做正功，再做负功
C. 一直做负功 D. 先做负功，再做正功【答案】B【解析】解：将课桌向上搬起过程中，人对课桌的有向上的作用力，课桌向上运动；故人对课桌做正功；
放下过程，人对课桌的力仍然向上，但运动方向向下；故人对课桌做负功；故B正确，ACD错误；
故选：B。
根据课桌的运动分析人对课桌力的方向；再根据功的定义即可明确该同学对课桌做功情况。
本题考查功的性质，要注意明确功的正负只表示力是动力还是阻力，负功表示力是阻力做功；同时注意课桌向下放时人对课桌的作用力是向上的，与重力相互平衡从而使课桌缓慢放下。
 2.游乐场的一种滑梯，它是由很小一段弧形轨道将倾斜直轨道和水平轨道连接组成的，如图所示．一位小朋友从斜轨道顶端由静止开始自由下滑，经过很小一段弧形轨道滑到水平轨道上，继续滑动一段距离后停下．则小朋友A. 沿倾斜轨道下滑过程中机械能一定增加
B. 沿弧形轨道滑动过程中对轨道做了负功
C. 沿水平轨道滑动过程中，摩擦力对他做了负功
D. 在整个滑动过程中，重力做功和他克服摩擦力的功不相等【答案】C【解析】本题考查机械能守恒的条件、功的定义式及动能定理。除重力之外的其他力做功会使机械能改变；由功的定义式可判定做正功、负功、不做功；由动能定理判定功能关系。
【解答】
A.沿倾斜轨道下滑过程中因克服摩擦力做功，机械能一定减少，A错误；
B.沿弧形轨道滑动过程中对轨道不做功，B错误；
C.沿水平轨道滑动过程中，摩擦力对他做负功，C正确；
D.在整个滑动过程中，由动能定理，得重力做功和他克服摩擦力的功相等，D错误。
故选C。
 3.关于功和功率的概念，下列说法正确的是A. 功有正、负之分，说明功有方向
B. 由可知，功率一定时，牵引力与速度成反比
C. 由可知，机器做功越多，其功率就越大
D. 由可知，只要知道时间t内机器做的功，可以求这段时间内任意时刻机器做功的功率【答案】B【解析】公式能量转化的量度；功是标量；功率表示做功快慢的物理量，做功多，功率不一定大，还与时间有关。
本题就是考查学生对功率概念的理解，知道功率是表示做功的快慢的物理量，做的功多，功率也不一定大。【解答】
A.功是标量，没有方向，正负表示动力还是阻力做功，故A错误；
B.由可知，功率一定时，牵引力与速度成反比；故B正确；
C.功率是反映做功快慢的物理量，力做功越多，功率不一定越大，还要看用了多长时间，故C错误；
D.由功率的定义式求出的是平均功率而不是瞬时功率；故D错误；
故选B。
 4.一物体在同一时间内受到四个不同力的作用，这四个力、、、做的功分别为80J、0J、、，则   A. 力的大小一定等于零 B. 做的功最少
C. 做负功，和做正功 D. 物体所受合力做的功为【答案】D【解析】力和在力的方向上的位移是做功的两个必要条件；功是标量，合力所做的功等于各力做功之和。
理解功的定义是解题的关键。
【解答】
A.力做功为零，但不一定为零，可能位移为零或F与位移的夹角为，故A错误；
B.做功最少，故B错误；
C.做正功，和做负功，故C错误；                 
D.物体所受合力做的功为，故D正确。
故选D。
 5.如图所示，质量为m的小车在与竖直方向成角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向左运动一段距离l。在此过程中，小车受到的阻力大小恒为，则A. 拉力对小车做功为 B. 支持力对小车做功为
C. 阻力对小车做功为 D. 重力对小车做功为mgl【答案】C【解析】解：对小车受力分析，如图：
A、拉力做功为：，故A错误；
BD、重力和支持力垂直于位移，故不做功，故BD错误；
C、摩擦力做功为：，故C正确；
故选：C。
小车所受的各力都是恒力，可根据恒力F做功的计算公式：，为F与S之间的夹角，来分析计算各力做的功。
本题考查功的计算，要明确恒力F做功的计算公式：，为F与S之间的夹角。注意功的公式只适用于恒力做功。
 6.一物体放在水平面上，它的俯视图如图所示，两个相互垂直的力和同时作用在物体上，使物体沿图中的方向做直线运动。经过一段位移的过程中，力和对物体所做的功分别为和，则两个力的合力对物体所做的功为A. 7J    B. C. D. 【答案】A【解析】功是标量，几个力对物体做的总功，就等于各个力单独对物体做功的和．
因为功是标量，求标量的和，几个量直接相加即可。
【解答】
当有多个力对物体做功的时候，总功的大小就等于用各个力对物体做功的和，
由于力对物体做功4J，力对物体做功3J，所以与的合力对物体做的总功就为。
故选A。
 7.如图所示，一固定斜面高度为H，质量为m的小球以一定的初速度沿斜面从底端运动到顶端，已知重力加速度为g，可将小球视为质点，关于该过程中重力对小球做功的情况，下列判断正确的是A. 做负功，重力势能减少mgH B. 做负功，重力势能增加mgH
C. 做正功，重力势能减少mgH D. 做正功，重力势能增加mgH【答案】B【解析】解：小球沿斜面从底端运动到顶端的过程中，重力方向与位移方向的夹角为钝角，所以重力对小球做负功，且重力做功为，则重力势能增加mgH，故ACD错误，B正确。
故选：B。
根据重力方向与位移方向的夹角分析重力做功正负，从而判断重力势能的变化情况。
解决本题时，要掌握判断力做功正负的方法：看力的方向与位移方向的夹角，当夹角为钝角时力对物体做负功。
 8.2018年5月2日，港珠澳大桥沉管隧道最后接头成功着床。如图所示是6000吨重的“接头”由世界最大单臂全旋回起重船“振华30”安装的情景。“接头”经15分钟缓慢下降15米的过程中，其机械能的减少量和所受重力的平均功率P表述正确的是重力加速度    A. ， B. ，
C. ， D. ，【答案】C【解析】缓慢下降可认为是匀速直线运动，合力为零，拉力等于所挂物体的重力，根据功的公式求解拉力做的功，由功能关系求机械能的变化量；根据求重力做功的平均功率。
本题要明确题中所给的缓慢下降状态的力学特征，熟记做功和平均功率的计算公式，掌握功能关系的应用。
【解答】
缓慢下降过程可为认是匀速直线运动过程，合力为零，拉力大小等于所挂物体的重力，则拉力做功为：，根据功能关系知，物体的机械能减少：；
重力做功的平均功率为：，故C正确，ABD错误。
故选C。
 9.如下图所示，一小孩和一大人都以水平的力匀速推动相同的木箱在相同的路面移动同样的位移推箱的速度大小如下图中所注，比较此过程中两人分别对木箱做功的多少，下列说法正确的是
 A. 大人做的功多 B. 小孩做的功多
C. 大人和小孩做的功一样多 D. 条件不足，无法判断【答案】C【解析】小孩和大人所用的推力都等于滑动摩擦力，则推力相同，位移也相同，根据功的公式，大人和小孩做的功一样多。本题考查对功的公式的理解能力．根据功的一般计算公式可知，功的大小取决于力的大小F、位移的大小l、力与位移的夹角，与其他因素无关。【解答】由题相同的木箱在相同的路面运动时滑动摩擦力相同，由平衡条件得知：小孩和大人所用的推力都等于滑动摩擦力，则推力相同，位移也相同，根据功的公式，大人和小孩做的功一样多，故C正确，ABD错误。
故选C。 10.体育课上，身材、体重完全相同的甲、乙两位同学比赛跳高，甲同学采用跨越式，乙同学采用背越式，如图所示。两同学的成绩相同，若不计空气阻力，下列说法正确的是A. 甲同学跳高过程中克服重力做的功较多
B. 离地这一瞬间，地面对甲同学做功较多
C. 乙同学腾空过程经历的时间比甲的长
D. 乙同学上升过程重力的平均功率比甲的大【答案】A【解析】本题主要考查重力做功公式、运动情况分析及平均功率，根据重力做功分析解答；甲同学重心上升的位移较大，所以甲同学腾空过程用时较长；平均功率根据求解。
【解答】
AC、两同学的质量相等，甲同学是跨越式，重心上升的位移较大，所以甲同学克服重力做功较多，腾空过程经历的时间较长，故A正确、C错误；
B、离地瞬间，地面对人不做功，故B错误；
D、设甲同学的起跳速度为v，在上升过程中，重力的平均功率，而乙同学的起跳速度较小，故乙同学上升过程重力的平均功率较小，故D错误。
故选A。
 11.质量为1kg的物体被人用手由静止向上提高2m，这时物体的速度是，下列说法中不正确的是不计一切阻力，A. 手对物体做功20J B. 合外力对物体做功8J
C. 物体重力势能增加了20J D. 物体机械能增加了28J【答案】A【解析】根据动能定理求解手对物体做功和合外力做功．手对物体做功等于物体机械能的增加，物体的高度上升，重力做负功。
本题主要考查常见的几对功能关系的理解：合力做功等于动能的变化，除重力以外的力做功等于机械能的变化。
【解答】
A.根据动能定理得：，解得手对物体做功为：，故A错误； 
B.由动能定理得：，故B正确；
C.物体的重力做功为，即物体克服重力做功20J，重力势能增加了20J，故C正确；
D.手对物体做功等于物体机械能的增加，则物体机械能增加，故D正确。
本题选不正确的，故选A。
 12.如下图所示，木块A、B叠放在光滑水平面上，A、B之间不光滑，用水平力F拉B，使A、B一起沿光滑水平面加速运动，设A、B间的摩擦力为f，则以下说法正确的是A. F对B做正功，对A不做功 B. f对B做负功，对A不做功
C. f对B不做功，对A做负功 D. F对A和B组成的系统做功为零【答案】A【解析】由物体的运动情况判断摩擦力对二者所做功的正负；由功的定义判断力F对B做功的正负。
本题主要考查功的定义，熟悉功的概念是解题的关键，难度不大。
【解答】
A.力F作用在木块B上，没有作用在木块A上，且A、B向右做加速运动，在力F的方向上发生了位移，由可知，F对B做正功，对A不做功，故A正确；
对A、B分别受力分析可知，B对A的摩擦力向右，A对B的摩擦力向左，而位移水平向右，由可知，f对B做负功，对A做正功，故B、C错误；
D.由功的定义可知，F对A和B组成的系统做正功，故D错误。
故选A。
 质量为m的小球用长为L的轻绳悬挂于O点，小球在水平拉力的作用下，从平衡位置P点很缓慢地移到Q点，绳与竖直时水平力为F，偏角为，则水平拉力做的功为A. B. C. D. 【答案】D【解析】小球在水平拉力F的作用下，从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，动能不变，根据动能定理求出水平力F所做的功。 
本题考查了动能定理的基本运用，运用动能定理解题，首先要确定研究的过程，分析在过程中有哪些力做功，然后根据动能定理列式求解。
【解答】
【解答】
缓慢移动说明水平拉力是变力，速度大小可以忽略不计，由动能定理列式，可得：，故ABC错误，D正确。
故选D。
 14.如图所示，某段滑雪场的雪道倾角为，质量为的运动员从距底端高为处的雪道上由静止开始匀加速下滑，加速度大小为。取重力加速度大小。该运动员在雪道上下滑的过程中克服摩擦力所做的功为A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】由牛顿第二定律可求得台外力和运动员所受的摩擦力，由功的公式求运动员克服摩擦力做功。比较基础。
【解答】
设运动员在下滑中受到的摩擦力大小为由牛顿第二定律得：，解得：，
下滑的过程中克服摩擦力所做的功。故A正确，BCD错误。
故选A．
 15.如图所示，质量为m的物体在水平恒力F的推动下，从山坡底部A处由静止运动至高为h的坡顶B，获得速度为v，AB的水平距离为s。下列说法正确的是A. 物体重力所做的功是mgh
B. 合力对物体做的功是
C. 推力对物体做的功是
D. 阻力对物体做的功是【答案】D【解析】根据小车上升的高度求出重力做功的大小．根据动能定理求出合力做功的大小，结合动能定理求出阻力对小车做功的大小。 
本题考查动能定理的运用，知道合力做功等于各力做功的代数和，等于动能的变化量。【解答】A.在上升过程中，重力做功为，故A错误；B.根据动能定理得，合力做功等于动能的变化量，则合力做功为，故B错误；C.水平恒力F对小车做的功是Fs，故 C错误；D.根据动能定理得，，则推力做功为Fs，阻力做功为，故D正确。故选D。 16.如下图所示，质量为m的物体静止在倾角为的斜面体上，物体与斜面间的动摩擦因数为，现使斜面体水平向左匀速运动距离l，物体始终与斜面体保持相对静止．则在斜面体水平向左匀速运动距离l的过程中A. 摩擦力对物体做的功为
B. 斜面体对物体的支持力做的功为
C. 重力对物体做的功为mgl
D. 斜面体对物体做的功为零【答案】D【解析】对物体受力分析，可以求得斜面对物体的支持力和摩擦力，再由功的公式即可求得对物体做的功的大小。
对物体受力分析，求出力的大小，再由功的公式即可做功的大小。
【解答】
物体处于静止，对物体受力分析可得，
在竖直方向      
在水平分析  
解得  ， 
支持力与竖直方向的夹角为
A.摩擦力做的功，故A错误；
B.支持力做的功为，故B错误；
C.重力做功为零，故C错误；
D.由于匀速运动，所以斜面体对物体作用力的合力与速度方向垂直，则作用力做的总功为零，故D正确。
故选D。
 17.如图，在地面上以初速度抛出质量为m的物体，抛出后物体落在比地面低h的海平面上，重力加速度为g，若以地面为参考平面，且不计空气阻力，则   A. 物体在海平面上的重力势能为mgh
B. 重力对物体做的功为
C. 物体在海平面上的动能为
D. 物体在海平面上的机械能为【答案】C【解析】本题考查动能、重力势能、机械能，难度不大。
重力势能的大小与零势能面的选取有关；重力做功与路径无关，与初、末位置的高度差有关；由动能定理求解物体在海平面上的动能；用机械能守恒定律求解物体在海平面上的机械能。
【解答】
A.以地面为参考平面，海平面低于地面的高度为h，所以物体在海平面上时的重力势能为，故A错误；
B.重力做功与路径无关，与初、末位置的高度差有关，抛出点与海平面的高度差为h，并且重力做正功，所以整个过程重力对物体做功为mgh，故B错误；
C.由动能定理得，则物体在海平面上的动能为，故C正确；
D.根据机械能守恒知，物体在海平面上的机械能等于抛出时的机械能，为，故D错误．
故选C。
 18.关于汽车匀速驶上山坡，下列说法中错误的是      A. 汽车所受合外力对汽车所做的功为0
B. 如果发动机输出功率为P，汽车上坡所受的摩擦力为，则汽车上坡的最大速度
C. 摩擦力与重力对汽车做负功，支持力对汽车不做功
D. 当发动机输出功率恒定时，车速越大，牵引力越小【答案】B【解析】本题考查了汽车恒定功率启动；机车启动问题常常与牛顿第二定律相结合进行考查，对于机车的两种方式，要根据牛顿第二定律和牵引力功率公式，弄清过程中速速、加速度的变化情况。
汽车匀速驶上山坡，汽车所受合外力对汽车所做的功为零；如发动机输出功率为P，汽车上坡摩擦力为f，则汽车上坡的最大速度；摩擦力与重力对汽车做负功，支持力对汽车不做功；当发动机输出功率为恒定时，车速越大，牵引力越小。
【解答】
A.汽车匀速驶上山坡，汽车所受合外力对汽车所做的功为零，故A正确，不合题意；
B.如发动机输出功率为P，汽车上坡摩擦力为，则汽车上坡的最大速度，故B错误，符合题意；
C.摩擦力与重力对汽车做负功，支持力对汽车不做功，故C正确，不合题意；
D.当发动机输出功率为恒定时，根据，车速越大，牵引力越小，故D正确，不合题意。
故选B。
 第II卷（非选择题）二、实验题（本题共1小题，共16分）19.利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验．
 为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的_____填选项前的字母．A.动能变化量与重力势能变化量B.速度变化量和重力势能变化量C.速度变化量和高度变化量在实验中，已知重物质量，在纸带上打出一系列的点，O为起点，如图所示单位为cm，打点时间间隔为，重力加速度g取，那么从打O点到打B点的过程中：
 打点计时器打下计数点B时，重物的速度________；重物的重力势能变化量________，动能变化量________结果保留两位有效数字大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是________填选项前的字母．A.利用公式计算重物速度        利用公式计算重物速度C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响     没有采用多次实验取平均值的方法【答案】；；；；。【解析】验证机械能守恒定律即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等。
根据平均速度公式求解B点的速度，再根据动能表达式求出动能，再根据下落的高度求解重力势能的减小量；
通过能量守恒的角度分析重力势能的减小量大于动能增加量的原因。
本题考查验证机械能守恒定律的实验，要注意明确实验原理以及实验中的注意事项，明确数据分析的基本方法和误差原因，以及掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度的大小，关键是匀变速直线运动推论的运用。
  【解答】
解：为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，
故选：A。
利用匀变速直线运动的推论B点的速度等于AC间的平均速度，故
 
重力势能减小量。
。
由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，
所以减小的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功，
故重力势能的减少量大于动能的增加量，故C正确，ABD错误；
故答案为：；；；；。
 三、计算题（本大题共3小题，每小题10分，共30分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分）19.如图所示，小明用与水平方向的轻绳拉木箱，绳的拉力为，木箱由开始沿水平地面向右移动了一段距离，木箱质量为，木箱受到地面的阻力，，求：
 绳的拉力及地面的阻力分别对木箱做的功；木箱前进5m时的动能；木箱前进5m时绳的拉力瞬时功率。【答案】解：由功的定义式有：
，；由动能定理有：，得，因为动能，可求得，
则瞬时功率为。【解析】本题重点考查功的计算，动能定理，瞬时功率，只要熟记对应的公式，正确的将对应物理量代入，就能解决问题。
 20.2014年2月，第22届冬奥会在俄罗斯索契成功举行。在高山滑雪速降比赛中，运动员由静止开始沿滑道向下做匀加速直线运动，2s内的位移为8m。在此过程中
 求运动员的加速度大小；求2s末运动员的速度大小；若运动员的质量为50kg，滑道的倾角为，重力加速度，求这2s内运动员重力做的功。【答案】解：运动员做匀加速运动：
解得：；
根据：
解得：；
重力做的功，2s内下落的高度：
解得：【解析】本题考查了匀变速直线运动的基本公式应用和重力做功的计算。
根据位移时间公式求出运动员的加速度大小；
根据速度时间公式求出2s末运动员的速度大小；
根据物体下降的高度求出运动员重力做功的大小。
掌握匀变速直线运动的基本公式是解决本题的关键，知道重力做功与路径无关，与初末位置的高度差有关。
 21.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时对轨道的压力等于mg。已知，重力加速度为g，不计空气阻力求
 小球从P到B的运动过程中重力做功； 小球在B点的速度；           小球克服摩擦力做功。【答案】解：小球从P到B的运动过程中重力做功
小球在B点对轨道的压力等于mg，由牛顿第三定律得，小球受轨道的支持力为mg
在B点，由牛顿第二定律得：，
解得：，
设小球克服摩擦力做功为，从P到B由动能定理得
 【解析】由重力做功公式求出P到B的运动过程中重力做功；牛顿第二定律求出到达B的速度；由动能定理求出克服摩擦力做功．
分析清楚小球的运动过程，应用牛顿第二定律、动能定理规律即可正确解题，注意过程的选取．