高中物理 第三章 动能的变化与机械功章末检测 沪科版必修2

第三章 动能的变化与机械功章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分)1.下面列举的情况中所做的功不为零的是()A.举重运动员，举着杠铃在头上方停留3 s，运动员对杠铃做的功B.木块在粗糙的水平面上滑动，支持力对木块做的功C.一个人用力推一个笨重的物体，但没推动，人的推力对物体做的功D.自由落体运动中，重力对物体做的功答案D解析举重运动员举着杠铃在头上方停留3 s的时间内，运动员对杠铃施加了竖直向上的支持力，但杠铃在支持力方向上没有位移，所以运动员对杠铃没有做功；木块滑动过程中，在支持力方向上没有位移，故支持力对木块没有做功；人推物体但没推动，只有力而没有位移，做的功等于零；自由落体运动中，重力竖直向下，物体的位移也竖直向下，故重力对物体做了功，D选项正确.2.某运动员臂长为L，将质量为m的铅球推出，铅球出手时的速度大小为v0，方向与水平方向成30角，则该运动员对铅球所做的功是()A. B.mgLmvC.mv D.mgLmv答案A解析设运动员对铅球做功为W，由动能定理得WmgLsin 30mv，所以WmgLmv.3.假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率.如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的()A.4倍 B.2倍 C.倍 D.倍答案D解析设fkv，当阻力等于牵引力时，速度最大，输出功率变化前，有PFvfvkvvkv2，变化后有2PFvkvvkv2，联立解得，vv，D正确.4.如图1，水平放置的光滑板中心开一小孔O，穿过一细绳，绳的一端系一小球，另一端用力F拉着使球在平板上做半径为r的匀速圆周运动，在运动过程中逐渐增大拉力，当拉力增大为8F时，球的运动半径减小为，在此过程中拉力做的功为()图1A.0 B.1.5Fr C.3.5Fr D.4Fr答案B解析开始：Fm后来：8Fm解得Wmvmv1.5Fr，B正确.5.汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P.快进入闹市区时，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶.下面四个图像中，哪个图像正确表示了从司机减小油门开始，汽车的速度与时间的关系()答案C解析功率减小一半后，汽车做加速度越来越小的减速运动，最终匀速运动.故C正确.6.如图2所示，滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下，然后在水平面上前进至B点停下，已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数皆为，滑雪者(包括滑雪板)的质量为m，A、B两点间的水平距离为l.在滑雪者经过AB段的过程中，摩擦力所做功的大小为(已知滑雪者从斜坡滑上水平面时没有动能损失)()图2A.大于mglB.小于mglC.等于mglD.以上三种情况都有可能答案C解析设在斜面上滑动的距离为x，斜面倾角为，由A到B的过程中摩擦力所做的功为Wfmgcos xmg(lxcos )mgl，故C正确.7.某人通过定滑轮将一物体提升，第一次此人竖直向下拉绳，如图3甲所示，使物体匀速上升高度h，该过程人对物体做功为W1；第二次此人以速度v匀速向左拉着绳运动，如图乙所示，使物体上升相同的高度，此时绳子与水平面夹角为，已知重力加速度为g，人对物体做功为W2，关于两次人对物体做的功的关系正确的是()图3A.W1W2 B.W1W2C.W1W2 D.都有可能答案C解析第一次：W1mgh0，即W1mgh；第二次：物体速度vvcos ，随人左移v增大，即物体加速上升，由W2mghEk知，W2mghEk所以W1W2，C正确.8.如图4所示，四个相同的小球在距地面相同的高度以相同的速率分别竖直下抛、竖直上抛、平抛和斜上抛，不计空气阻力，则下列关于这四个小球从抛出到落地过程的说法中正确的是()图4A.小球飞行过程中单位时间内的速度变化相同B.小球落地时，重力的瞬时功率均相同C.从开始运动至落地，重力对小球做功相同D.从开始运动至落地，重力对小球做功的平均功率相同答案AC解析因为抛体运动的加速度恒为g，所以选项A正确；小球落地时竖直方向速度大小不同，B错误；WGmgh，选项C正确；从抛出到落地所用时间不等，所以D错误.9.质量不等，但有相同动能的两个物体，在动摩擦因数相同的水平地面上滑行，直至停止，则()A.质量小的物体滑行的距离大B.质量大的物体滑行的距离大C.它们滑行的距离一样大D.它们克服摩擦力所做的功一样多答案AD解析由动能定理可得fx0Ek，即mgxEk，由于两者动能相同，故质量小的滑行距离大，它们克服摩擦力所做的功都等于Ek.10.质量为2 kg的物体置于水平面上，在运动方向上受到水平拉力F的作用，沿水平方向做匀变速运动，拉力F作用2 s后撤去，物体运动的速度图像如图5所示，则下列说法正确的是(取g10 m/s2)()图5A.拉力F做功150 JB.拉力F做功350 JC.物体克服摩擦力做功100 JD.物体克服摩擦力做功175 J答案AD解析由图像可知撤去拉力后，物体做匀减速直线运动，加速度大小a22.5 m/s2，所以滑动摩擦力fma25 N；加速过程加速度大小a12.5 m/s2，由Ffma1得，拉力Fma1f10 N.由图像可知F作用2 s时间内的位移s115 m，撤去F后运动的位移s220 m，全程位移s35 m，所以拉力F做功W1Fs11015 J150 J，A正确，B错误；物体克服摩擦力做功W2fs535 J175 J，C错误，D正确.11.如图6，一固定容器的内壁是半径为R的半球面；在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P.它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦力做的功为W.重力加速度大小为g.设质点P在最低点时，向心加速度的大小为a，容器对它的支持力大小为N，则()图6A.a B.a C.N D.N答案AC解析质点P下滑过程中，重力和摩擦力做功，根据动能定理可得mgRWmv2，根据公式a，联立可得a，A正确，B错误；在最低点重力和支持力的合力充当向心力，根据牛顿第二定律可得，Nmgma，代入可得，N，C正确，D错误.12.如图7所示为一滑草场.某条滑道由上、下两段高均为h，与水平面倾角分别为45和37的滑道组成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为.质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端(不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，sin 370.6，cos 370.8).则()图7A.动摩擦因数B.载人滑草车的最大速度为C.载人滑草车克服摩擦力做功为mghD.载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为g答案AB解析对滑草车从坡顶由静止滑下，到底端静止的全过程分析，得mg2hmgcos 45mgcos 370，解得，选项A正确；对经过上段滑道的过程，根据动能定理得，mghmgcos 45mv2，解得v，选项B正确；载人滑草车克服摩擦力做功为2mgh，选项C错误；载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为ag，选项D错误.二、实验题(本题共2小题，共10分)13.(4分)在“探究恒力做功与动能变化的关系”实验中(装置如图8甲)：甲乙图8(1)下列说法哪一项是正确的()A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B.为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量C.实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，则打B点时小车的瞬时速度大小为_ m/s(保留三位有效数字).答案(1)C(2)0.653解析(1)平衡摩擦力的原理就是在没有拉力的情况下调整斜面倾角，使tan ，A错；为减小系统误差应使钩码质量远小于小车质量，B错；实验时使小车靠近打点计时器能充分利用纸带，由静止释放则后面点测出的动能即等于该过程的动能变化量，便于利用实验数据进行探究，故选C.(2)vB0.653 m/s.14.(6分)在“探究恒力做功和物体速度变化的关系”实验中：(1)某同学的实验设计方案如图9甲所示，该实验用钩码的重力表示小车受到的合外力，为此，实验时在安装正确、操作规范的前提下(已平衡摩擦力)，还需要满足的条件是_.图9(2)如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是该同学确定的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，距离如图所示.则打C点时小车的速度为_；要验证合外力的功与速度变化的关系，除位移、速度外，还要测出的物理量有_.答案(1)钩码的重力远小于小车的重力(2)钩码的质量和小车的质量解析(1)只有当钩码的重力远小于小车的重力时，才能近似地认为小车受到的拉力等于钩码的重力.(2)C点的速度等于BD段的平均速度，故vC.三、计算题(本题共4小题，共42分，解答应写出必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)15.(10分)质量为m5103 kg的汽车在水平公路上行驶，阻力是车重的0.1倍.让车保持额定功率P060 kW，从静止开始行驶.(g取10 m/s2)(1)若以额定功率启动，求汽车达到的最大速度vm及汽车车速v12 m/s时的加速度大小.(2)若汽车以v6 m/s的速度匀速行驶，求汽车的实际功率.答案(1)12 m/s5 m/s2(2)30 kW解析(1)由P0Fvmfvm得vm m/s12 m/s由PFv得F，当v12 m/s时，F1 N3104 N由牛顿第二定律得F1fma，所以a m/s25 m/s2(2)汽车以6 m/s的速度匀速行驶，则牵引力Ff0.1510310 N5103 N实际功率为PFv51036 W30 kW.16.(10分)如图10所示，质量为m的小球用长为L的轻质细线悬于O点，与O点处于同一水平线上的P点处有一颗光滑的细钉，已知OP，在A点给小球一个水平向左的初速度v0，发现小球恰能到达跟P点在同一竖直线上的最高点B.求：图10(1)小球到达B点时的速率.(2)若不计空气阻力，则初速度v0为多少？(3)若初速度变为v03，其他条件均不变，则小球从A到B的过程中克服空气阻力做了多少功？答案(1)(2)(3)mgL解析(1)小球恰能到达最高点B，则在最高点有mg，小球到达B点时的速率v.(2)从A点到B点，由动能定理得mg(L)mv2mv，则v0(3)空气阻力是变力，设小球从A到B克服空气阻力做功为Wf，由动能定理得mg(L)Wfmv2mv02，解得WfmgL.17.(10分)如图11甲所示，质量m1 kg的物体静止在光滑的水平面上，t0时刻，物体受到一个变力F作用，t1 s时，撤去力F，某时刻物体滑上倾角为37的粗糙斜面；已知物体从开始运动到斜面最高点的vt图像如图乙所示，不计其他阻力，g取10 m/s2，求：图11(1)变力F做的功；(2)物体从斜面底端滑到最高点过程中克服摩擦力做功的平均功率；(3)物体回到出发点的速度大小.答案(1)50 J(2)20 W(3)2 m/s解析(1)由图像知物体1 s末的速度v110 m/s，根据动能定理得：WFmv50 J.(2)物体在斜面上升的最大距离：x110 m5 m物体到达斜面时的速度v210 m/s，到达斜面最高点的速度为零，根据动能定理：mgxsin 37Wf0mv解得：Wf20 J，20 W.(3)设物体重新到达斜面底端时的速度为v3，则根据动能定理：2Wfmvmv解得：v32 m/s此后物体做匀速直线运动，到达原出发点的速度为2 m/s.18.(12分)如图12所示，ABCD为一位于竖直平面内的轨道，其中BC水平，A点比BC高出10 m，BC长1 m，AB和CD轨道光滑且与BC平滑连接.一质量为1 kg的物体，从A点以4 m/s的速度开始运动，经过BC后滑到高出C点10.3 m的D点速度为零.(g取10 m/s2)求：图12(1)物体与BC轨道间的动摩擦因数；(2)物体第5次经过B点时的速度大小；(3)物体最后停止的位置距B点的距离.答案(1)0.5(