物理必修28.机械能守恒定律单元测试当堂达标检测题

这是一份物理必修28.机械能守恒定律单元测试当堂达标检测题，共8页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共40分.每小题至少一个答案正确，选不全得2分）
1.关于功和功率，下列说法中正确的是( )
A.只要物体受力的同时又有位移发生,则一定有力对物体做功
B.力很大,位移很大,这个力所做的功可能等于0
C.机器做功越多,其功率越大
D.汽车上坡的时候,司机必须换挡,其目的是减小速度,得到较大的牵引力
2.一质点开始时做匀速直线运动，从某时刻起受到一恒力作用.此后，该质点的动能可能( )
A.一直增大
B.先逐渐减小至零，再逐渐增大
C.先逐渐增大至某一最大值，再逐渐减小
D.先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大
3.运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是( )
A.阻力对系统始终做负功
B.系统受到的合外力始终向下
C.重力做功使系统的重力势能增加
D.任意相等的时间内重力做的功相等
4.(2011·淮阴高一检测)在下列情况中，物体的机械能守恒的是(不计空气阻力)( )
A.推出的铅球在空中运动的过程中
B.沿着光滑斜面匀加速下滑的物体
C.被起重机匀速吊起的物体
D.细绳的一端系一小球，绳的另一端固定，使小球在竖直平面内做圆周运动
5.(2011·福州高一检测)两辆汽车在同一平直路面上行驶，它们质量之比m1∶m2＝1∶2，速度比v1∶v2＝2∶1.当两车急刹车后，两车滑行的最大距离分别为s1和s2.设两车与路面的动摩擦因数相等，不计空气的阻力，则s1∶s2为( )
A. 1∶2 B.1∶1 C.2∶1 D.4∶1
6.下列关于能的转化和守恒定律的认识不正确的是( )
A.某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加
B.某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加
C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机不可能制成
D.石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了
7.如图所示，演员正在进行杂技表演.由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于( )
A.0.3 JB.3 J
C.30 JD.300 J
8.一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( )
9.（2011·绵阳高一检测）下列说法正确的是( )
A.物体做匀速直线运动，机械能一定守恒
B.物体所受的合力不做功，机械能一定守恒
C.物体所受的合力不等于零，机械能可能守恒
D.物体所受的合力等于零，机械能一定守恒
10.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mgh
C.运动员克服摩擦力做功为mgh
D.下滑过程中系统减少的机械能为mgh
二、实验题（本大题共2小题，共15分）
11.（2011·南京高一检测）（5分）“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，实验结果发现重物减少的重力势能略大于增加的动能，其主要原因是( )
A.重物的质量过大
B.重物的体积过小
C.电源的电压偏低
D.重物及纸带在下落时受到阻力
12.（10分）在验证机械能守恒定律的实验中,质量为1 kg的重锤下落,通过打点计时器在纸带上记录运动过程,打点计时器所接电源为6 V、50 Hz的交变电源,纸带打点如图所示.
纸带上O点为重锤自由下落时的打点起点(O、A间点未画出),选取的计数点A、B、C、D依次间隔一个点(图中未画出),各计数点与O点距离如图所示,单位为mm,重力加速度为9.8 m/s2,则:
(1)打点计时器打下B点时,重锤速度vB=_______,重锤动能EkB=_______.
(2)从开始下落算起,打点计时器记录B点时,重锤势能减少量为_______.
(3)由(1)(2)中数据知,重锤下落过程中,机械能_______.
三、计算题（本大题共4小题，共45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）
13.(12分)一列火车总质量m＝500 t，机车发动机的额定功率P＝6×105 W，在轨道上行驶时，轨道对列车的阻力F阻是车重的0.01倍，g取10 m/s2，求：
(1)火车在水平轨道上行驶的最大速度；
(2)在水平轨道上，发动机以额定功率P工作， 当行驶速度为v1＝1 m/s和v2＝10 m/s时，列车的瞬时加速度a1、a2各是多少；
(3)在水平轨道上以36 km/h的速度匀速行驶时，发动机的实际功率P′；
(4)若火车从静止开始，保持0.5 m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程维持的最长时间.
14.（8分）某人在距离地面2.6 m的高处，将质量为0.2 kg的小球以v0=12 m/s速度斜向上抛出，小球的初速度方向与水平方向之间的夹角为30°，g取10 m/s2，若小球落地时的速度大小为v1=13 m/s，小球在空中运动过程中克服阻力做了多少功？
15.（10分）如图所示，传送带始终保持以v=4 m/s的速度水平匀速运动，质量为m=1 kg的物块（可视为质点），无初速地放在A处.若物块与皮带间的动摩擦因数μ=0.2，A、B相距s=6 m，求物块从A运动到B的过程中，摩擦力对物块做的功.（g取10 m/s2）
16.(2011·拉萨高一检测)(15分)如图所示，摩托车做特技表演时，以v0=10 m/s的初速度冲向高台，然后从高台水平飞出.若摩托车冲向高台的过程中以P=1.8 kW的额定功率行驶，冲到高台上所用时间t=16 s，人和车的总质量m=1.8×102 kg，台高h=5.0 m，摩托车的落地点到高台的水平距离s=7.5 m.不计空气阻力，取g=10 m/s2.求：
（1）摩托车从高台飞出落地所用时间；
（2）摩托车落地时速度的大小；
（3）摩托车冲上高台过程中克服阻力所做的功.
答案解析
1.【解析】选B、D.功的大小既与力、位移有关,还与两者夹角有关,若夹角为90°,则功为零,所以A错误,B正确；由功率P=知C错误；由P=Fv,得F=在功率一定时，速率越小，牵引力越大.所以D项正确.
2.【解析】选A、B、D.当恒力方向与速度方向相同时，物体加速，动能一直增大，故A正确.当恒力方向与速度方向相反时，物体开始减速至零，再反向加速，动能先减小至零再增大，故B正确.当恒力与速度成小于90°的夹角时，把速度沿恒力方向和垂直恒力方向分解，物体做曲线运动，速度一直增大，故C错.当恒力与速度成大于90°的夹角时，把速度沿恒力方向和垂直恒力方向分解，开始在与恒力相反方向上物体做减速运动直至速度为0，而在垂直恒力方向上物体速度不变，某一时刻物体速度最小，此后，物体在恒力作用下速度增加，其动能经历一个先减小到某一数值，再逐渐增大的过程，故D正确.
3.【解析】选A.本题主要考查功的计算公式及重力做功与重力势能变化的关系.阻力的方向总与运动方向相反，故阻力总做负功，A项正确；运动员加速下降时，合外力向下，减速下降时，合外力向上，B项错误；重力做功使系统重力势能减小，C项错误；由于做变速运动，任意相等时间内的下落高度h不相等，所以重力做功W＝mgh不相等，D项错误.
4.【解析】选A、B、D.机械能守恒的条件是只有重力做功,或重力以外的力做的总功为零,所以A、B、D正确;被起重机匀速吊起的物体,拉力要做功,机械能增加,不守恒,C错误.
5.【解析】选D.由动能定理可得μm1gs1=m1v12,μm2gs2=m2v22,所以D正确.
6.【解析】选D.能量可以转化或转移，但总量不变，A、B、C对，D中机械能转化成了内能，D错.
7.【解析】选A.估计一只鸡蛋的质量为60克，鸡蛋上升的高度为50厘米，对人抛鸡蛋以及鸡蛋上升到最高点全程应用动能定理有：WF-mgh=0，代入数值可知WF=0.3 J，A对.
8. 【解析】选A、D.对物体受力分析可得F=mgsinθ-Ff(其中Ff为摩擦力，θ为斜面与水平面夹角)，故物体所受合力F为定值，A正确.a=为定值，故v-t图象应为过原点的一条直线，B错.由s=at2可知s-t图象应为二次曲线，C错.设物体开始时机械能为E0，则E0-E=Ffs，再结合s=at2可得E=E0-aFft2，故E-t图象如题图所示，D正确.
9.【解析】选C.如果物体做竖直向上的匀速直线运动，机械能增加，选项A、D错误；如果物体做竖直平面内匀速圆周运动，合外力就是向心力，合外力不做功，但物体的机械能却不断变化，选项B错误；平抛运动的物体受到重力作用，合外力等于重力，但运动过程中机械能守恒，选项C正确.
10.【解析】选D.运动员的加速度为g，沿斜面：mg－Ff＝m·g，Ff＝mg，WFf＝mg·2h＝mgh，所以A、C项错误，D项正确；Ek＝mgh－mgh＝mgh，B项错误.
11.【解析】选D.重物减少的重力势能略大于动能的主要原因是重物及纸带下落时克服阻力做功而使机械能损失，所以D正确；重物的质量对实验结果没影响，A错误，体积小，受的阻力小，反而能使误差减小，B错误；电压的高低不影响打点周期，C错误.
12.【解析】(1)两计数点间的时间间隔t=0.04 s.打下B点时的速度等于AC间的平均速度,vB==1.175 m/s,重锤在该点的动能EkB=mvB2≈0.690 J.(2)从开始到打下B点,重锤重力势能的减少量ΔEp=mglOB≈0.692 J.
(3)若ΔEp与ΔEk在误差允许的范围内相等,说明重锤在下落过程中机械能守恒.
答案：(1)1.175 m/s 0.690 J
(2)0.692 J (3)守恒
13.【解析】(1)列车以额定功率工作时，当牵引力等于阻力，F＝F阻＝kmg时，列车的加速度为零，速度达到最大vm
则：vm＝＝12 m/s. (2分)
(2)当vF1＝＝6×105 N
据牛顿第二定律得：
a1＝＝1.1 m/s2 (2分)
当v＝v2＝10 m/s时，F2＝＝6×104 N
据牛顿第二定律得：a2＝＝0.02 m/s2. (2分)
(3)当v＝36 km/h＝10 m/s时，列车匀速运动，则发动机的实际功率
P′＝F阻v＝5×105 W. (2分)
(4)据牛顿第二定律得牵引力
F′＝F阻＋ma＝3×105 N (2分)
在此过程中，速度增大，发动机功率增大.当功率为额定功率时速度大小为v′，即v′＝＝2 m/s
据v′＝at，得t＝＝4 s. (2分)
答案：(1)12 m/s (2)1.1 m/s2 0.02 m/s2 (3)5×105 W (4)4 s
14.【解析】由动能定理
mgh-WFf=mv12-mv02 (4分)
代入数据解得WFf=2.7 J （4分）
答案：2.7 J
15.【解析】对物块应用动能定理，设物块速度刚好达到4 m/s时位移为s0.
WFf=Ffs0=ΔEk （2分）
其中Ff=μmg=0.2×1×10 N=2 N. （2分）
ΔEk=mv2=×1×42 J=8 J （2分）
则s0=4 m <6 m,所以物块在皮带上先做匀加速运动4 m 后又做匀速运动.（2分）
故摩擦力对物块做的功等于物块动能的增加量即为8 J. （2分）
答案：8 J
【方法技巧】皮带传送装置中的能量转化
皮带传送物体的过程中，皮带对物体做正功，若皮带足够长，则物体最终要获得和皮带相同的速度（即相对皮带静止），根据动能定理可知，皮带对物体做的功等于物体动能的增量即W1=mv2
显然物体对皮带做负功，那么负功W2有多少呢？
设物体从静止到刚好与皮带相对静止过程的位移为s1，皮带的位移为s2，则s1=vt，s2=vt，所以2s1=s2
又由W1=Ffs1，W2=-Ffs2
故W2=-2W1=-mv2
即由于传送物体而使带动皮带运动的电动机要多消耗的电能为mv2
在传递过程中产生的内能为Q=Ff·s相=Ff（s2-s1）=Ffs1=mv2
可见电动机消耗的电能，一部分用来增加了物体的动能，另一部分产生了内能，且这两部分能量大小是相等的.
16. 【解析】（1）摩托车在空中做平抛运动h=gt2 （2分）
所以t= s=1 s （2分）
(2)水平速度v′0= =7.5 (m/s) （2分）
竖直速度v竖直=gt=10 m/s （2分）
所以摩托车落地时的速度：
vt==12.5 (m/s) （2分）
（3）摩托车冲上高台过程中，根据动能定理：
Pt-WG-WFf=mv′02-mv02 （3分）
代入数据得WFf=1.1×104 J （2分）
所以，摩托车冲上高台过程中，摩托车克服阻力做的功为2.37×104 J
答案：(1)1 s (2)12.5 m/s (3)2.37×104 J