高中物理必修二第四章单元检测

..第四章机械能和能源(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10个小题，每小题4分，共40分)1．关于功的下列几种说法中，正确的是()A．人托着一个物体沿水平方向匀速前进，人对物体没有做功B．人托着一个物体沿水平方向加速前进，人对物体做了功C．力和位移都是矢量，功也一定是矢量D．因为功有正功和负功的区别，所以功是矢量2．关于重力势能的说法，正确的是()A．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功B．在地平面下方的物体，它具有的重力势能一定小于零C．重力势能减少，重力一定对物体做正功D．重力势能增加，重力一定对物体做正功3．质量为m的汽车发动机的功率恒为P，摩擦阻力恒力f，牵引力为F，汽车由静止开始，经过时间t行驶了位移x时，速度达到最大值vm，则发动机所做的功为()A．PtB．fvmtC.12mv2m＋fxD．Fx4．如图1所示，图1DO是水平面，AB是斜面，初速度为v0的物体从D点出发沿DBA滑动到顶点A时速度刚好为零，如果斜面改为AC，让该物体从D点出发沿DCA滑动到A点且速度刚好为零，则物体具有的初速度(已知物体与路面之间的动摩擦因数处处相同且不为零)()A．大于v0B．等于v0C．小于v0D．取决于斜面的倾角图25．如图2所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧．BC水平，其长度d＝0.50m，盆边缘的高度h＝0.30m，在A处放一个质量为m的小物块并让其自由下滑．已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数μ＝0.10，小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停下的地点到B的距离为()A．0.50mB．0.25mC．0.10mD．06．我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时)；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球，如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，在每次变轨完成后与变轨前相比()A．卫星动能增大，引力势能减小B．卫星动能增大，引力势能增大C．卫星动能减小，引力势能减小D．卫星动能减小，引力势能增大..7．质量m的物体，由静止开始下落，由于阻力作用，下落的加速度为45g，在物体下落h的过程中，下列说法中正确的是()A．物体的动能增加了45mghB．物体的机械能减少了45mghC．物体克服阻力所做的功为15mghD．物体的重力势能减少了mgh8.如图3所示，图3电梯质量为M，它的水平地板上放置一质量为m的物体，电梯在钢索的拉力作用下由静止开始竖直向上加速运动．当上升高度为H时，电梯的速度达到v，则在这段过程中，下列说法中正确的是()A．电梯对物体的支持力所做的功等于12mv2B．电梯对物体的支持力所做的功大于12mv2C．钢索的拉力所做的功等于12mv2＋MgHD．钢索的拉力所做的功小于12mv2＋MgH9．如图4所示，图4一轻绳的一端系在固定的粗糙斜面上的O点，另一端系一小球．给小球一足够大的初速度，使小球在斜面上做圆周运动，在此过程中()A．小球的机械能守恒B．重力对小球不做功C．绳的张力对小球不做功D．在任何一段时间内，小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少10．如图5所示，图5将小球a从地面以初速度v0竖直上抛的同时，将另一相同质量的小球b从距地面h处由静止释放，两球恰在h2处相遇(不计空气阻力)．则()A．两球同时落地B．相遇时两球速度大小相等C．从开始运动到相遇，球a动能的减少量等于球b动能的增加量D．相遇后的任意时刻，重力对球a做功的功率和对球b做功的功率相等题号12345678910答案..二、填空题(本题共2个小题，共16分)图611．(6分)在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m＝1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图6所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)．已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当地的重力加速度为g＝9.8m/s2，那么：(1)纸带的______端(填“左”或“右”)与重物相连；(2)根据图上所得的数据，应取图中O点到______点来验证机械能守恒定律；(3)从O点到(2)问中所取的点，重物重力势能的减少量ΔEp＝________J，动能增加量ΔEk＝________J．(结果取三位有效数字)图712．(10分)某实验小组采用图7所示的装置探究“动能定理”，图中小车中可放置砝码．实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器工作频率为50Hz.(1)实验的部分步骤如下：①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；②将小车停在打点计时器附近，________，________，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，________；③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作．(2)图8是钩码质量为0.03kg，砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到O的距离x及对应时刻小车的瞬时速度v，请将C点的测量结果填在下表中的相应位置．图8纸带的测量结果测量点x/cmv/(m·s－1)O0.000.35A1.510.40B3.200.45CD7.150.54E9.410.60三、计算题(本题共4个小题，共44分)13．(10分)火车在运行中保持额定功率2500kW不变，火车的总质量是1000t，所受阻力恒为1.56×105N．求：(1)火车的加速度是1m/s2时的速度；..(2)火车的速度是12m/s时的加速度；(3)火车的最大速度．图914．(10分)如图9所示，mA＝4kg，mB＝1kg，A与桌面间的动摩擦因数μ＝0.2，B与地面间的距离x＝0.8m，A、B原来静止，求：(1)B落到地面时的速度为多大？(2)B落地后，A在桌面上能继续滑行多远才能静止下来？(g取10m/s2)图1015．(12分)如图10所示，长度为l的轻绳上端固定在O点，下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略)．(1)在水平拉力F的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为α，小球保持静止．画出此时小球的受力示意图，并求力F的大小．(2)由图示位置静止释放小球，求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力．不计空气阻力．..16．(12分)如图11所示，图11光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点衔接，导轨半径为R，一个质量为m的小球将弹簧压缩至A处．小球从A处由静止释放被弹开后，经过B点进入轨道的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍，之后向上运动恰能沿轨道运动到C点，求：(1)释放小球前弹簧的弹性势能；(2)小球由B到C克服阻力做的功．第四章机械能和能源1．AB[人托着一个物体沿水平方向匀速前进时，人对物体只有支持力，垂直于运动方向不做功，A正确；若加速前进，则人对物体的摩擦力对物体做功，B正确；功虽有正功和负功之分，但功是标量，C、D均错．]2．C[重力势能的数值与参考平面的选取有关，重力势能等于零不能说物体不具有重力势能，故A、B错．重力势能减少，物体的高度一定下降，所以重力一定做正功，D错，C正确．]3．ABC[因为功率P恒定，所以功W＝Pt，A正确；汽车达到最大速度时F＝f，则P＝fvm，所以W＝Pt＝fvmt，B正确；从汽车静止到速度达到最大值的过程中，由动能定理得W－fx＝12mv2m－0，即W＝12mv2m＋fx，C正确；因牵引力在整个过程中为变力，所以不能用公式W＝Fx计算牵引力所做功的大小，D错．]4．B[设DO之间的水平距离为L，斜面与水平面的夹角为θ，高度为h，则物体由D到A的过程，根据动能定理得：－mgh－μmgcosθ·hsinθ－μmg(L－hcotθ)＝0－12mv20，解得v0＝2gh＋μL，可见要使物体能滑到A点且速度刚好为零，所具有的初速度与斜面倾角无关，故B正确．]5．D[根据能量守恒定律：mgh＝μmgx，代入数据得x＝3.0m，又因为d＝0.50m，所以最后停在B点，故选D.]6．D[由F＝GMmr2＝mv2r知，Ek＝12mv2＝GMm2r，r越大，Ek越小．r增大，卫星在升高过程..中要克服万有引力做功，引力势能增大．综上所述D对，A、B、C错．]7．ACD[物体下落过程，合力F＝ma＝45mg，由动能定理可知，合力的功等于动能的增加量，即ΔEk＝W＝Fh＝45mgh.物体所受阻力为f，则mg－f＝ma，所以f＝15mg，机械能的减少量等于物体克服阻力所做的功，ΔE＝fh＝15mgh.重力势能的减少是重力做功引起的，故ΔEp＝WG＝mgh，由此可知，A、C、D选项正确．]8．B[物体m受重力和支持力向上做加速运动，设支持力做的功为W1，由动能定理得W1－WG＝12mv2，所以支持力做的功大于12mv2；钢索的拉力所做的功设为W2，则由动能定理得W2－(M＋m)gH＝12(M＋m)v2，W2＝(M＋m)gH＋12(M＋m)v2，故只有B正确．]9．C[由于摩擦力做功，机械能不守恒，任一时间内小球克服摩擦力所做的功总是等于小球机械能的减少．转动过程中重力做功，绳的张力总与小球运动方向垂直，不做功．]10．C[对b球，由h2＝12gt2得t＝hg，vb＝gt＝gh，以后以初速度gh匀加速下落．对a球，h2＝v0t－12gt2得v0＝gh.在h2处，va＝v0－gt＝0，以后从h2处自由下落．故落地时间tbta，a、b不同时落地，选项A错误．相遇时vb＝gh，va＝0，选项B错误．从开始运动到相遇，从开始运动到相遇，a球动能的减少量ΔEka＝12mv20＝12mgh，b球动能的增加量ΔEkb＝12mv2b＝12mgh，选项C正确．相遇之后，重力对b球做功的功率Pb＝mgvb＝mg(gh＋gt′)，重力对a球做功的功率Pa＝mg(va＋gt′)＝mg·gt′，PbPa，选项D错误．]11．(1)左(2)B(3)1.891.70解析由题意知，O点为第一个点，所以纸带的左端与重物相连，为了减小误差和便于求重物动能的增加量，可取图中O点到B点来验证机械能守恒定律，此过程中重力势能的减少量ΔEp＝mghOB＝1.00×9.8×19.25×10－2J≈1.89J.打B点时重物的瞬时速度vB＝OC－OA2T＝22.93－15.55×10－22×0.02m/s＝1.845m/s.所以动能增量ΔEk＝12mv2B＝12×1.00×1.8452J＝1.70J.12．(1)接通电源释放小车关闭电源(2)5.05～5.080.48～0.50(答案在此范围内都对)解析(1)将小车停在打点计时器附近后，需先接通电源，再释放小车，让其拖动纸带，等打点计时器在纸带上打下一系列点后，关闭打点计时器电源．(2)从纸带上可知C点的速度就是BD的平均速度，vC＝7.15－3.200.08×10－2m/s≈0.49m/s.13．(1)2.16m/s(2)5.2×10－2m/s2(3)16m/s解析(1)由牛顿第二定律F－f＝ma1，又P＝Fv1，所以v1＝PF＝Pf＋ma1＝2500×1031.56×105＋1000×103×1m/s..≈2.16m/s(2)由牛顿第二定律，有F－f＝ma2，又P＝Fv2，所以a2＝F－fm＝P/v2－fm＝2500×10312－1.56×1051000×103m/s2≈5.2×10－2m/s2(3)当F＝f时，火车达到最大速度，由P＝fvmax得vmax＝Pf＝2500×1031.56×105m/s≈16m/s.14．(1)0.8m/s(2)0.16m解析(1)以A、B物体构成的系统为对象，B物体所受重力mBg做正功，A物体所受的摩擦力对系统做负功，设B落到地面时的速度为v，由动能定理得mBgx－μmAgx＝12(mA＋mB)v2－0代入数据，解得v＝0.8m/s.(2)设B物体落地后A物体能滑行的距离为x′，则根据动能定理得－μmAgx′＝0－12mAv2A因vA＝v＝0.