2017-2018学年同步备课套餐之高一物理人教版必修2讲义：第七章机械能守恒定律 章末检测

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精章末检测（时间:90分钟满分：100分）一、选择题(1～8为单项选择题，9~12为多项选择题.每小题4分,共48分）1。如图1所示,拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法。如果受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100m，那么下列说法正确的是（）图1A.摩擦力对轮胎做了负功B.重力对轮胎做了正功C.拉力对轮胎不做功D.支持力对轮胎做了正功答案A2.汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速下滑，在这个过程中()A.汽车的机械能守恒B。汽车的动能和势能相互转化C。机械能转化为内能，总能量守恒D。机械能和内能之间没有转化答案C解析汽车关闭发动机后,匀速下滑，重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡，摩擦阻力做功，汽车摩擦生热，温度升高,有部分机械能转化为内能，机械能减少，但总能量守恒。因此，只有选项C正确。3。如图2所示，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()图2A.阻力对系统始终做负功B.系统受到的合力始终向下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答案A解析无论系统在什么运动情况下，阻力一定做负功，A正确；加速下降时，合力向下，减速下降时,合力向上,B错误；系统下降，重力做正功，所以重力势能减少,C错误；由于系统做变速运动，系统在相等时间内下落的高度不同，所以重力做功不同,D错误.4。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。eq\r(3）倍 D.eq\r(2）倍答案D解析由P＝Fv＝kv·v＝kv2知P变为原来的2倍时，v变为原来的eq\r(2)倍.5.如图3甲所示，静置于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力F作用下,沿x轴方向运动，拉力F随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示，图线为半圆.则小物块运动到x0处时F做的总功为()图3A。0 B。eq\f（1,2)Fmx0C.eq\f(π,4）Fmx0 D。eq\f(π，4)xeq\o\al(0，2)答案C解析F为变力，但F－x图象包围的面积在数值上表示拉力做的总功.由于图线为半圆,又因在数值上Fm＝eq\f(1，2)x0,故W＝eq\f(1，2)πFeq\o\al(m，2)＝eq\f(1，2）π·Fm·eq\f(1,2）x0＝eq\f(π,4）Fmx0。6。静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力，不计空气阻力，在整个上升过程中，物体机械能随时间变化的关系是（）答案C解析物体机械能的增量等于恒力做的功,恒力做功WF＝Fh，h＝eq\f(1，2）at2,则有外力作用时，物体机械能随时间变化关系为E＝eq\f（1,2)Fat2.撤去恒力后，物体机械能不变，故选项C正确。7.静止在光滑水平面上的物体，在水平力F的作用下产生位移x，而获得速度v;若水平面不光滑,物体运动时受到的摩擦力为eq\f（F,n）(n是大于1的常数)，仍要使物体由静止出发通过位移x而获得速度v，则水平力为（）A.eq\f（n＋1,n)F B.eq\f(n－1，n）FC。nF D.（n＋1)F答案A解析根据动能定理Fx＝eq\f(1，2)mv2，F′x－eq\f(F，n）x＝eq\f(1，2)mv2，解得F′＝eq\f(n＋1，n）F,选项A正确。8。如图4所示,光滑圆轨道固定在竖直面内,一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动.已知小球在最低点时对轨道的压力大小为FN1，在最高点时对轨道的压力大小为FN2.重力加速度大小为g，则FN1－FN2的值为()图4A.3mgB。4mgC.5mgD。6mg答案D解析设小球在最低点速度为v1，在最高点速度为v2,根据牛顿第二定律,在最低点有FN1－mg＝meq\f(v\o\al(1，2),R)，在最高点有FN2＋mg＝meq\f（v\o\al（2,2），R),从最高点到最低点,根据机械能守恒有mg·2R＋eq\f(1，2)mveq\o\al（2,2)＝eq\f（1,2)mveq\o\al（1,2），联立以上三式可以得到：FN1－FN2＝6mg,故选项D正确.9。质量为4kg的物体被人由静止开始向上提升0.25m后速度达到1m/s,不计空气阻力，g取10m/s2，则下列判断正确的是()A.人对物体传递的功是12JB.合外力对物体做功2JC.物体克服重力做功10JD.人对物体做的功等于物体增加的动能答案BC解析人提升物体的过程中，人对物体做了功,对物体传递了能量，不能说人对物体传递了功，A错误；合外力对物体做的功(包括重力）等于物体动能的变化，W合＝eq\f（1，2)mv2＝2J，B正确;物体克服重力做的功等于物体重力势能的增加量，WG＝mgh＝10J，C正确；W人＝mgh＋eq\f（1，2)mv2＝12J,D错误。10。如图所示,A、B、C、D四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同，现从同一高度h处由静止释放小球，使之进入右侧不同的竖直轨道:除去底部一小圆弧，A图中的轨道是一段斜面，高度大于h；B图中的轨道与A图中轨道相比只是短了一些，且斜面高度小于h；C图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管道,其上部为直管，下部为圆弧形，与斜面相连,管的高度大于h；D图中的轨道是个半圆形轨道,其直径等于h.如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失,小球进入右侧轨道后能到达h高度的是(）答案AC解析小球在运动过程中机械能守恒，A、C图中小球不能脱离轨道，在最高点速度为零，因而可以达到h高度.但B、D图中小球都会脱离轨道而做斜抛运动,在最高点具有水平速度，所以在最高点的重力势能要小于mgh（以最低点为零势能面），即最高点的高度要小于h，选项A、C正确。11.一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上，从t＝0时起，第1s内受到2N的水平外力作用，第2s内受到同方向的1N的外力作用。下列判断正确的是（)A.0～2s内外力的平均功率是eq\f(9,4）WB。第2s内外力所做的功是eq\f(5，4)JC。第2s末外力的瞬时功率最大D.第1s内与第2s内质点动能增加量的比值是eq\f（4,5）答案AD解析根据牛顿第二定律得，物体在第1s内的加速度a1＝eq\f(F1,m)＝2m/s2，在第2s内的加速度a2＝eq\f（F2，m）＝eq\f(1，1）m/s2＝1m/s2；第1s末的速度v1＝a1t＝2m/s，第2s末的速度v2＝v1＋a2t＝3m/s;0～2s内外力做的功W＝eq\f（1,2)mveq\o\al（2，2)＝eq\f（9，2)J，功率P＝eq\f(W,t）＝eq\f(9,4)W,故A正确；第2s内外力所做的功W2＝eq\f(1,2)mveq\o\al（2，2）－eq\f(1,2)mveq\o\al（1,2）＝(eq\f(1,2）×1×32－eq\f(1,2)×1×22）J＝eq\f（5，2)J，故B错误；第1s末的瞬时功率P1＝F1v1＝4W，第2s末的瞬时功率P2＝F2v2＝3W，故C错误;第1s内动能的增加量ΔEk1＝eq\f（1,2)mveq\o\al（1，2)＝2J,第2s内动能的增加量ΔEk2＝W2＝eq\f（5，2）J，则eq\f(ΔEk1,ΔEk2）＝eq\f(4，5），故D正确。12.如图5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μ。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，sin37°＝0。6，cos37°＝0。8）。则（)图5A。动摩擦因数μ＝eq\f（6,7)B.载人滑草车的最大速度为eq\r(\f（2gh，7））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eq\f（3，5）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mg·2h－μmgcos45°·eq\f（h，sin45°）－μmgcos37°·eq\f(h，sin37°)＝0，解得μ＝eq\f（6,7)，选项A正确；对经过上段滑道的过程,根据动能定理得，mgh－μmgcos45°·eq\f（h，sin45°）＝eq\f(1,2）mv2，解得v＝eq\r(\f(2gh,7)），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a＝eq\f（mgsin37°－μmgcos37°,m）＝－eq\f(3,35)g,选项D错误.二、实验题(本题共2小题，共16分)13.（6分）在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中（装置如图6甲)：甲乙图6（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50Hz，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μ＝tanθ，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)vB＝eq\f（xAC,2T)＝0.653m/s。14.(10分）为了验证机械能守恒定律，某同学设计了如图7甲所示的实验装置，并提供了如下的实验器材：A。小车B。钩码C.一端带滑轮的木板D。细线E.电火花计时器F.纸带G。毫米刻度尺H.低压交流电源I.220V交流电源图7(1）根据上述实验装置和提供的实验器材,你认为实验中不需要的器材是________（填写器材序号)，还应补充的器材是________.（2)实验中得到了一条纸带如图乙所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号0～6),测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6，打点周期为T.则打点2时小车的速度v2＝__________；若测得小车质量为M、钩码质量为m,打点1和点5时小车的速度分别用v1、v5表示,已知重力加速度为g,则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为________________________________.（3)在实验数据处理时，如果以eq\f（v2，2)为纵轴，以d为横轴，根据实验数据绘出eq\f（v2,2)－d图象，其图线的斜率表示的物理量的表达式为__________。答案（1)H天平(2）eq\f（d3－d1,2T）或eq\f(d4,4T）mg（d5－d1）＝eq\f(1,2）(M＋m）(veq\o\al(5,2）－veq\o\al（1，2))(3）eq\f(mg，M＋m）解析（2）打点2时的速度等于1～3间或0~4间的平均速度，即v2＝eq\f(d3－d1，2T)或eq\f(d4,4T）;根据机械能守恒,整个系统减少的重力势能等于整个系统增加的动能，即mg（d5－d1)＝eq\f(1，2）(M＋m）·（veq\o\al（5,2）－veq\o\al(1,2)）;(3)根据mgd＝eq\f（1,2)（M＋m）v2得：eq\f（v2,2）＝eq\f（mg，M＋m)d，所以eq\f（v2,2）－d图线的斜率表示的物理量的表达式为eq\f(mg，M＋m）.三、计算题（本题共3小题，共36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)15。(10分)如图8所示，竖直平面内半径为R的光滑半圆形轨道，与水平轨道AB相连接，AB的长度为x.一质量为m的小球，在水平恒力F作用下由静止开始从A向B运动,小球与水平轨道间的动摩擦因数为μ,到B点时撤去力F，小球沿圆轨道运动到最高点时对轨道的压力为2mg，重力加速度为g。求:图8(1)小球在C点的加速度大小；(2）恒力F的大小。答案(1）3g(2）μmg＋eq\f（7mgR,2x）解析(1)由牛顿第三定律知在C点，轨道对小球的弹力FN＝2mg.小球在C点时，受到重力和轨道对球向下的弹力,由牛顿第二定律得FN＋mg＝ma，解得a＝3g.（2)设小球在B、C两点的速度分别为v1、v2,在C点由a＝eq\f（v\o\al(2,2）,R）得v2＝eq\r（3gR）。从B到C过程中，由机械能守恒定律得eq\f(1，2）mveq\o\al(1,2)＝eq\f(1，2）mveq\o\al（2,2)＋mg·2R.解得v1＝eq\r（7gR）.从A到B过程中，由动能定理得Fx－μmgx＝eq\f（1，2)mveq\o\al(1,2）－0.解得F＝μmg＋eq\f（7mgR，2x）.16。（12分）如图9甲所示,质量m＝1kg的物体静止在光滑的水平面上，t＝0时刻，物体受到一个变力F作用，t＝1s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v－t图象如图乙所示,不计其他阻力,g取10m/s2，求:图9(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)50J(2)20W(3)2eq\r（5)m/s解析(1）由图象知物体1s末的速度v1＝10m/s，根据动能定理得：WF＝eq\f(1,2)mveq\o\al(1,2）＝50J.(2)物体在斜面上升的最大距离:x＝eq\f（1，2）×1×10m＝5m物体到达斜面时的速度v2＝10m/s,到达斜面最高点的速度为零，根据动能定理：－mgxsin37°－Wf＝0－eq\f（1,2)mveq\o\al(2,2）解得：Wf＝20J,eq\x\to(P）＝eq\f（Wf，t)＝20W.(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：－2Wf＝eq\f(1，2）mveq\o\al（3,2）－eq\f（1,2)mveq\o\al（2,2）解得:v3＝2eq\r（5）m/s此后物体做匀速直线运动，到