高中物理粤教版第四章机械能和能源 章末质量评估(四)

章末质量评估(四)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不答的得0分)1．下列物理量不可能为负值的是()A．加速度 B．功C．动能 D．重力势能解析：加速度是矢量，可正可负，表示方向，为正时，与规定的正方向相同，为负时，与规定的正方向相反；功和动能为标量，功为正，说明力与位移的夹角小于90°，功为负，说明力与位移的夹角大于90°；物体的重力势能有正负，为正时，说明物体在零势能参考面的上方，为负时，说明物体在零势能参考面的下方；动能与速度的平方成正比，不可能为负值，故选C.答案：C2．下列关于力对物体做功的说法正确的是()A．摩擦力对物体做功的多少与路径无关B．合力不做功，物体必定做匀速直线运动C．在相同时间内作用力与反作用力做功绝对值一定相等，一正一负D．一对作用力和反作用力，可能其中一个力做功，而另一个力不做功解析：根据摩擦力做功的特点知，摩擦力的功与路径有关，A错误；合力不做功，合力不一定为零，物体不一定做匀速直线运动，B错误，一对作用力、反作用力的功不一定数值相等、一正一负，有可能一个力做功，另一个力不做功，C错误，D正确．答案：D3．清洁工人在清洁城市道路时驾驶洒水车沿平直粗糙路面匀速行驶．当洒水车行驶到某一路口时开始洒水，若洒水车的速度保持不变，且所受阻力与车重成正比，则开始洒水后()A．洒水车受到的牵引力保持不变B．洒水车受到的牵引力逐渐增大C．洒水车发动机的输出功率保持不变D．洒水车发动机的输出功率不断减小解析：因为洒水车的重力在减小，且所受阻力与车重成正比，故阻力也减小，所以受到的牵引力减小，选项A、B错误；又因为洒水车的速度不变，故由P＝Fv可知，发动机的输出功率不断减小，选项C错误，D正确．答案：D4．下列各种运动过程中，物体(弓、过山车、石头、圆珠笔)机械能守恒的是(忽略空气阻力)()A．将箭搭在弦上，拉弓的整个过程B．过山车在动力作用下从轨道上缓慢上行的过程C．在一根细线的中央悬挂着一石头，双手拉着细线缓慢分开的过程D．手握内有弹簧的圆珠笔，笔帽抵在桌面放手后圆珠笔弹起的过程解析：将箭搭在弦上，拉弓的整个过程，因为人对弓要做功，故机械能增加，选项A错误；过山车在动力作用下从轨道上缓慢上行的过程，因为动力对车做功，故机械能增加，选项B错误；在一根细线的中央悬挂着一石头，双手拉着细线缓慢分开的过程，人要做功，故手头的机械能增加，选项C错误；手握内有弹簧的圆珠笔，笔帽抵在桌面放手后圆珠笔弹起的过程，只有重力和弹力对笔帽做功，故机械能守恒，选项D正确，故选D.答案：D5.如图所示，在加速运动的车厢中，一个人用力沿车前进的方向推车厢，已知人与车厢始终保持相对静止，那么人对车厢做功的情况是()A．做正功 B．做负功C．不做功 D．无法确定解析：人随车一起向车前进的方向加速运动，表明车对人在水平方向上的合力向前，根据牛顿第三定律，人对车在水平方向的合力与车运动方向相反，故人对车做负功，B正确．答案：B6.如图所示，一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质轻簧，墙壁和物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中以下说法正确的是()A．物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比B．物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功相等C．弹簧的弹力做正功，弹性势能减小D．弹簧的弹力做负功，弹性势能增加解析：物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量不成正比，A项错误；物体向墙壁运动相同的位移，弹簧的弹力增大，弹力做的功也增大，B项错误；在压缩过程中，弹簧的弹力做负功，弹性势能增加，D项正确C项错误．答案：D7．一小球以初速度v0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P随时间t变化的图象是()解析：设经过时间t小球速度大小为v，其方向与竖直方向(或重力方向)成θ角，由功率公式P＝Fvcosθ知，此时重力的功率P＝mgvcosθ＝mgvy＝mg·gt＝mg2t，A对．答案：A8．如图所示，一固定在地面上的光滑斜面的顶端固定有一轻弹簧，地面上质量为m的物块(可视为质点)向右滑行并冲上斜面．设物块在斜面最低点A的速率为v，压缩弹簧至C点时弹簧最短，C点距地面高度为h，则物块运动到C点时弹簧的弹性势能为()A．mgh B．mgh＋eq\f(1,2)mv2C．mgh－eq\f(1,2)mv2 \f(1,2)mv2－mgh解析：由机械能守恒定律可得物块的动能转化为其重力势能和弹簧的弹性势能，有eq\f(1,2)mv2＝mgh＋Ep，故Ep＝eq\f(1,2)mv2－mgh.答案：D9．(2023·海南高考)如图，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高；质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g.质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为()\f(1,4)mgR \f(1,3)mgR\f(1,2)mgR \f(π,4)mgR解析：在Q点，FN－mg＝eq\f(mv2,R)，所以v＝eq\r(gR)；由P到Q根据动能定理得mgR－Wf＝eq\f(1,2)mv2，解得Wf＝eq\f(1,2)mgR，故C正确．答案：C10.如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力．已知AP＝2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中()A．重力做功2mgRB．机械能减少mgRC．合外力做功mgRD．克服摩擦力做功eq\f(1,2)mgR解析：重力做功与路径无关，所以WG＝mgR，选项A错；小球在B点时所受重力提供向心力，即mg＝meq\f(v2,R)，所以v＝eq\r(gR)，从P点到B点，由动能定理知：W合＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mgR，故选项C错；根据能量的转化与守恒知：机械能的减少量|ΔE|＝|ΔEp|－|ΔEk|＝eq\f(1,2)mgR，故选项B错；克服摩擦力做的功等于机械能的减少量，等于eq\f(1,2)mgR，故选项D对．答案：D二、多项选择题(本大题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)11．一个质量为m的物体，分别做下列运动，其动能在运动过程中一定发生变化的是()A．匀速直线运动 B．匀变速直线运动C．平抛运动 D．匀速圆周运动解析：物体做匀速直线运动，速度的大小和方向均不改变，根据公式Ek＝eq\f(1,2)mv2，动能不变，故A错误；物体做匀变速直线运动，速度的大小变化，根据公式Ek＝eq\f(1,2)mv2，动能一定改变，故B正确；物体做平抛运动，速度的大小不断增加，根据公式Ek＝eq\f(1,2)mv2，动能一定增加，故C正确；物体做匀速圆周运动，速度的大小没有变化，根据公式Ek＝eq\f(1,2)mv2，动能不变，故D错误；故选BC.答案：BC12．把质量为m的小球从距地面高为h处以θ角斜向上方抛出，初速度为v0，不计空气阻力，小球落地时的速度大小与下列因素中有关的是()A．小球的初速度v0的大小B．小球的质量mC．小球抛出时的高度hD．小球抛出时的仰角θ解析：从小球从抛出到落地，由动能定理可知：eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgh＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(veq\o\al(2,0)＋2gh)，则小球落地时的速度大小与小球的初速度v0的大小、小球抛出时的高度h有关，故选A、C.答案：AC13．一物体静止在升降机的地板上，在升降机加速上升的过程中，地板对物体的支持力所做的功等于()A．物体势能的增加量B．物体动能的增加量C．物体动能的增加量加上物体势能的增加量D．物体动能的增加量加上克服重力所做的功解析：在升降机加速上升的过程中，物体的重力mg对其做负功，地板对物体的支持力N对其做正功，设升降机上升高度为h，由动能定理知WN－mgh＝ΔEk，WN＝mgh＋ΔEk，其中mgh为物体势能的增加量，也等于物体克服重力所做的功，ΔEk为物体动能的增加量．答案：CD14.如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同，顶角b处安装一定滑轮．质量分别为M、m(M>m)的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行．两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动．若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中()A．两滑块组成系统的机械能守恒B．重力对M做的功等于M动能的增加C．轻绳对m做的功等于m机械能的增加D．两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功解析：对于M和m组成的系统，除了重力、轻绳弹力做功外，摩擦力对M做了功，系统机械能不守恒，选项A错误；对于M，合外力做的功等于其重力、轻绳拉力及摩擦力做功的代数和，根据动能定理可知，M动能的增加等于合外力做的功，选项B错误；对于m，只有其重力和轻绳拉力做了功，根据功能关系可知，除了重力之外的其他力对物体做的正功等于物体机械能的增加量，选项C正确；对于M和m组成的系统，系统内轻绳上弹力做功的代数和等于零，只有两滑块的重力和M受到的摩擦力对系统做了功，根据功能关系得，M的摩擦力对系统做的功等于系统机械能的损失量，选项D正确．答案：CD三、非选择题(本题共4小题，共46分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)15．(10分)物体在空中下落过程中，重力做正功，物体的动能越来越大，为了探究重力做功和物体动能变化的定量关系，我们提供了如图所示的实验装置．(1)某同学根据所学的知识结合题图设计了一个本实验情境的命题，如图所示：测量质量为m的小球，在重力mg作用下从开始端自由下落至光电门处发生的①______________，以及通过光电门时的②____________，探究重力做的功③____________与小球动能变化量④____________的定量关系(请在①②空格处填写物理量名称和对应符号，在③④空格处填写数学表达式)．(2)某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数据(取g＝10m/s2①用天平测出小球的质量为0.50kg②用游标卡尺测出小球的直径为10.00mm③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为80.80cm；④电磁铁先通电，让小球吸在开始端；⑤电磁铁断电时，小球自由下落；⑥在小球经过光电门时，计时装置记下小球经过光电门所用时间为×10－3s，由此可算出小球经过光电门时的速度为________m/s；⑦计算得出重力做的功为________J，小球动能变化量为________J(结果保留三位有效数字)．(3)试根据(2)对本实验得出结论：________________________________________________________________________________.解析：(1)首先明确实验原理：重力做的功等于物体增加的动能．故测量小球下落的位移s和该位移s所对应的瞬时速度v，比较重力做的功W＝mgs和动能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mv2的关系即可验证命题的正确性．(2)小球经过光电门的速度可以用小球通过光电门这段很短时间内的平均速度来表示，eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(d,t)＝eq\f×10－3,×10－3)m/s＝4.00m/s；W＝mgs＝J，ΔEk＝eq\f(1,2)mv2＝J.答案：(1)位移s瞬时速度vmgseq\f(1,2)mv2(2)(3)在误差允许范围内，重力做的功与物体动能的变化量相等16．(10分)下表是一辆电动自行车的部分技术指标，其中额定车速是指电动车满载情况下在水平直道上以额定功率匀速行驶的速度．额定车速整车质量载重电源电源输出电压充电时间额定输出功率电动机额定工作电压和电流18km/h40kg80kg36V/12Ah≥36V6～8h180W36V/6A请参考表中数据，完成下列问题(g取10m/s2(1)求电动车在水平直道上行驶过程中受到阻力的大小．(2)若电动车满载时以额定功率行驶，当车速为3m/s解析：(1)设电动车的额定车速为vm，此时电动车牵引力为F1，则P额＝F1·vm，①F1－f＝0.②联立①②可得f＝36N.(2)当车速为3m/s，此时电动车牵引力为F2P额＝F2·v，③F2－f＝ma.④联立③④可得a＝0.2m/s2答案：(1)36N(2)0.2m/s17．(12分)如图所示，传送带与地面倾角θ＝30°，AB长度为L＝16.5m，传送带以v＝11m/s的速率逆时针转动．在传送带上端A无初速度地放上一个质量为m＝0.5kg的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为μ＝eq\f(2\r(3),5)，取g＝10m/s2(1)从物体开始运动至物体刚与传送带达到共同速度这一过程中，传送带的摩擦力对物体做了多少功？(2)物体从与传送带达到共同速度的瞬间至滑到B端的过程中，传送带的摩擦力对物体又做了多少功？解析：(1)物体放上传送带后，受到传送带的沿斜面向下的滑动摩擦力f1，以a1做匀加速直线运动，直至与传送带速度相等．设这一过程所需的时间为t1，物体下滑的位移为s1，则由牛顿第二定律，有mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1.由运动学公式，有s1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)，v1＝a1t1.代入数据，解得s1＝5.5m滑动摩擦力对物体做正功W1＝μmgcosθs1＝J.(2)物体与传送带达到共同速度后，因为mgsinθ<μmgcosθ，物体将与传送带保持相对静止，以v1匀速下滑，故由物体与传送带共速滑到B端的时间摩擦力对物体做负功，大小为W2＝－mgsinθ(L－s1)＝－J.答案：(1)J(2)－J18．(14分)如图