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第四章机械能和能源建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分一、选择题（本题包括9小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有两个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共36分）1.关于重力势能，下列说法正确的是（）.物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定.物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大.一个物体的重力势能从变化到,重力势能变大了.在地面以下的物体，它具有的重力势能一定小于零2.如图1所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在弹簧压缩到最短的整个过程中，下列关于能量的叙述中正确的是（....重力势能、弹性势能和动能之和总保3.如图2所示，物体沿倾角为30°的固定斜面以(为本地的重力加速度大小)的加速度匀减速上升，则在此过程中，物体的机械能是（）[21世纪教育网.不变的.减小的.增加的.不能判断4.一小球以初速度水平抛出，不计空气阻力，小球在空中运动的过程中重力做功的功率随时间变化的图象是图3中的（）5.如图4所示，站在做匀加速直线运动的车厢里的人向前推车壁，以下关于人对车做功的说法中正确的是（.做正功...无法确定6.如图5所示，在外力作用下某质点运动的-图象为正弦曲线.从图中可以判断（.在时间内，外力做正功.在时间内，外力的功率逐渐增大.在时刻，外力的功率最大.在时间内，外力做的总功为零7.质量为的物体始终固定在倾角为的斜面上，下列说法不正确的是（）.若斜面水平向右匀速运动距离，斜面对物体不做功.若斜面向上匀速运动距离,斜面对物体做功.若斜面水平向左以加速度运动距离,斜面对物体做功.若斜面向下以加速度运动距离，斜面对物体做功8.如图6所示，一个质量为的物体(可视为质点）以某一速度由点冲上倾角为30°的固定斜面，做匀减速直线运动，其加速度的大小为，在斜面上上升的最大高度为，则在这个过程中，物体(）...动能损.机械能损失了9.如图7所示，平直木板倾斜放置，板上的点距端较近，小物块与木板间的动摩擦因数由到逐渐减小.先让物块从由静止开始滑到.然后，将着地，抬高，使木板的倾角与前一过程相同，再让物块从由静止开始滑到.上述两过程相比较，下列说法中一定正确的有（.物块经过点的动能，前一过程较小.物块从顶端滑到点的过程中因摩擦产生的热量，前一过程较少.物块滑到底端的速度，前一过程较大.物块从顶端滑到底端的时间，前一过程较长二、填空题（本题共2小题，10题6分，11题12图1图2图3图4图5图6图7分，共计18分，请将正确的答案写在题中的横线上）10.甲、乙、丙三个物体的质量之比为，它们在摩擦力作用下在水平面上减速滑行直到停下来，滑行（1）若它们与水平面间的动摩擦因数相同，初动能也相同，则＝.（2）若它们所受的摩擦力相同，初动能也相同，则＝.（3）若它们所受的摩擦力相同，初速度也相同，则＝.11.在如图8所示的光电计时器中，分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间.现利用图9所示装置验证机械能守恒定律.图中是固定的光滑斜面，斜面的倾角为，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出.让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为和.已知滑块质量为，滑块沿斜面方向的宽度为，光电门1和2之间的距离为，取，取滑块经过光电门的速度为其平均速度.（1）滑块通过光电门1时的速度，通过光电门2时的速度.（2）滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为，重力势能的减少量为由此可得出的结论是.三、计算题（本题共4小题，12题8分，13题10分，14、15题每题14分，共46分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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）12.质量为的火车，以额定功率自静止出发，所受阻力恒定，经过行驶达到最大速度.求：（1）火车的运动性质（2）火车的额定功率；（3）火车运动中所受的阻力.21世纪教育网13.如图10所示，在水平桌面上的边角有一个轻质光滑定滑轮，一条不可伸长的轻绳绕过分别与物块相连，的质量分别为，开始时系统处于静止状态，现在用水平恒力拉物块，使物块上升，已知上升距离为时，的速度为，求此过程中物块克服摩擦力所做的功.（重力加速度为)14.如图11甲所示，一条轻质弹簧左端固定在竖直墙面上，右端放一个可视为质点的小物块，小物块的质量为.当弹簧处于原长时，小物块静止于点，现对小物块施加一个外力，使它缓慢移动，压缩弹簧（压缩量为）至点，在这一过程中，所用外力与压缩量的关系如图乙所示.然后释放小物块，让小物块沿桌面运动，已知点至桌边点的距离为.水平桌面的高为,计算时，可认为滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力（取).求：（1）在压缩弹簧过程中，弹簧的最大弹性势能；（2）小物块到达桌边点时，速度的大小；（3）小物块落地点与桌边的水平距离.图8图9图1015.如图12所示，质量为的物体经一轻质弹簧与下方地面上的质量为的物体相连，弹簧的劲度系数为，都处于静止状态.一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体，另一端连一轻挂钩.开始时各段绳都处于伸直状态，上方的一段绳沿竖直方向.现在挂钩上挂一质量为的物体并从静止状态释放，已知它恰好能使离开地面但不继续上升.若将换成另一个质量为的物体，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次刚离地时的速度大小是多少？已知重力加速度为.图12甲乙图11第四章机械能和能源得分：一、选择题题号123456789答案二、填空题10.（1）（2）（3）11.（1）（2）二、计算题12.21世纪教育网13.14.15.第四章机械能和能源参考答案一、选择题1.解析：选不同的位置为零势能面，物体在同一位置的重力势能不同，错；若物体在零势能面以下，距离越大，重力势能越小，错；重力势能为标量，大于，对；选取零势能面时，不一定选取地面，所以错.2.解析：小球下落过程中受到的重力做正功，弹力做负功，重力势能、弹性势能及动能都要发生变化，任意两种能量之和都不会保持不变，但三种能量相互转化，总和不变，对.3.解析：由题意知，说明物体受重力、斜面的支持力，支持力不做功，只有重力做功，所以机械能守恒，对.4.解析：设经过时间速度大小为，其方向与竖直方向（或重力方向）成角，由功率公式知，此时重力的功率对.5.解析：以人为研究对象，人受到车的摩擦力和车厢前壁的弹力而加速，做正功.由牛顿第三定律可知，人对车厢的摩擦力和弹力的合力向左，做负功.21世纪教育网6.解析：在时间内，速度增大，由动能定理得，选项正确；由可知，在及时刻，外力功率为零，图象中的图线的斜率代表加速度，在时刻，则，外力功率为0，选项均错；在时间内，动能改变量为零，由动能定理得，选项正确.7.解析：物体受到平衡力作用而处于匀速直线运动状态，与重力相平衡的力是斜面给它的作用力，方向竖直向上.斜面沿水平方向匀速运动时，力与位移垂直，斜面对物体不做功.斜面向上匀速运动时，力与位移同向，.斜面水平向左加速运动时，物体所受的合力为，恰等于斜面对它的作用力在位移方向的分量，.斜面向下加速时，对物体有.8.解析：重力做了的负功，重力势能增加，错.由于物体沿斜面以加速度做减速运动，由牛顿第二定律可知：.摩擦力做功为：，机械能损失，故项正确，错.由动能定理得,即动能损失了，故错.9.解析：设物块从到的平均加速度为，从到的平均加速度为，由题意可知，又由于，由运动学公式可判断物块从到的速度较小，即动能较小，选项正确；由于摩擦生热，其中前一过程的较大，但较小，所以无法判断的大小，选项错误；对于选项，由于两个过程中重力做功和摩擦力做功情况相同，由动能定理可以判断物块滑到底端的速度相同，选项错误；物块两种情况下的-图象如图13所示，前一过程对应图线Ⅰ，加速度越来越大，后一过程对应图线Ⅱ，加速度越来越小，由于两种情况下的末速度大小相同，位移相等，由图可以直接得到前一过程对应时间较长，选项正确.二、填空题10.(1)6∶3∶2(2)1∶1∶1(3)1∶2∶3解析：（1）根据可知①21世纪教育网由于物体在运动过程中克服摩擦力做功，所以由动能定理，可得，分别对一个物体列式得，，②由①②两式可得.（2）若它们所受的摩擦力相同，初动能也相同，根据：（3）若初速度相同，则根据，可得，由（1）分析易得.11.（1）1.002.50（2）5.255.29在误差允许的范围内，该过程机械能守恒解析：由题意知，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度，所以滑块通过光电门1时的速度，通过光电门2时的速度.（2）滑块通过光电门1和2之间的动能增加量，重力势能的减少量，可得出的结论是：在误差允许的范围内，该过程机械能守恒.三、计算题12.（1）加速度逐渐减小的加速运动，最后匀速（2）3）解：火车达最大速度之前，牵引力是一个变量，由牛顿第二定律可知，火车做加速度逐渐减小的加速运动，直到匀速.①设火车的额定功率为，阻力为，由于牵引力的功为，据动能定理得：②火车达最大速度时，③由②③两式得：阻力额定功率图1313.解：由动能定理知，对有：①对有：②求得14.(1)(2)(3)解：(1)由题-图中看出，小物块与桌面间的滑动摩擦力大小为①由图线与轴所夹面积，可得外力做功为所以弹簧的弹性势能为③(2)从点开始到点的过程中，由于，摩擦力做功为④对小物块由动能定理可得⑤解得⑥(3)物块从点开始做平抛运动⑦下落时间⑧水平距离15.解：刚离开地面时弹簧拉力等于的重力，两次刚要离地时弹簧弹性势能的增量相同.开始时，静止，设弹簧压缩量为，有①挂并释放后，向下运动，向上运动，设刚要离地时弹簧伸长量为，有②不再上升，表示此时和的速度为零，已降到其最低点.由机械能守恒，与初始状态相比，弹簧弹性势能的增量为③换成后，当刚离地时弹簧弹性势能的增量与前一次相同，由能量关系得④由③④式联立得⑤由①②⑤式联立得⑥