(常考题)人教版高中物理必修二第八章《机械能守恒定律》测试卷(包含答案解析)

一、选择题1．如图所示，运动员把质量为m的足球从水平地面踢出，足球在空中达到的最高点高度为h，在最高点时的速度为v，不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A．运动员踢球时对足球做功mv2 B．足球上升过程重力做功mghC．运动员踢球时对足球做功mgh+mv2 D．足球上升过程克服重力做功mgh+mv22．2020年12月17日凌晨1时59分，嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆。如图所示是嫦娥五号探测器到达月面之前的两个轨道，轨道Ⅰ为环月圆轨道，轨道Ⅱ是椭圆轨道，其中B为近月点，A为远月点。下列说法正确的是（）A．嫦娥五号探测器在轨道Ⅱ上A点的速度大于在B点的速度B．嫦娥五号探测器在轨道Ⅱ运动的周期大于在轨道Ⅰ运动的周期C．嫦娥五号探测器从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，机械能增加D．嫦娥五号探测器在轨道Ⅰ上运动到A点时的加速度等于在轨道Ⅱ上运动到A点时的加速度3．如图所示，一个质量为m，均匀的细链条长为L，置于光滑水平桌面上，用手按住一端，使链条长部分垂在桌面下，（桌面高度大于链条长度），则链条上端刚离开桌面时的动能为（）A． B． C． D．4．小球在距地面h高处，以初速度v0沿水平方向抛出一个物体，若忽略空气阻力，它运动的轨迹如图所示，那么下面说法错误的是（）A．物体在c点的动能比在a点时大B．若选抛出点为零势点，物体在a点的重力势能比在c点时小C．物体在a、b、c三点的机械能相等D．物体在a点时重力的瞬时功率比c点时小5．幼儿园滑梯（如图甲所示）是孩子们喜欢的游乐设施之一，滑梯可以简化为如图乙所示模型。一质量为m的小朋友（可视为质点），从竖直面内、半径为r的圆弧形滑道的A点由静止开始下滑，利用速度传感器测得小朋友到达圆弧最低点B时的速度大小为（g为当地的重力加速度）。已知过A点的切线与竖直方向的夹角为30°，滑道各处动摩擦因数相同，则小朋友在沿着AB下滑的过程中（）A．在最低点B时对滑道的压力大小为mgB．处于先超重后失重状态C．重力的功率先减小后增大D．克服摩擦力做功为6．在高处的某同一点将甲、乙两个质量相同的小球以相同的速率分别竖直上抛、平抛。从抛出到落地过程忽略空气阻力，那么以下说法正确的是（）A．因物体的轨迹不同，重力做功不相等B．落地时重力的功率C．落地时，甲的动能大于乙的动能D．如果考虑空气阻力，则从抛出到落地过程中，重力做功不相等7．关于静摩擦力做功和滑动摩擦力做功，下列说法正确的是（）A．静摩擦力总是做正功，滑动摩擦力总是做负功B．静摩擦力对物体一定不做功，滑动摩擦力对物体可能不做功C．静摩擦力对物体可能做功，滑动摩擦力对物体一定做功D．静摩擦力和滑动摩擦力都可能对物体不做功8．水平桌面上有一光滑小孔，两个质量均为m的小物块A、B用不可伸长的轻绳连接，A在桌面上做匀速圆周运动，B静止于空中。现由于桌面微小阻力的影响，使得A与小孔间距离缓慢地从2L减小为L，在此过程中，桌面对A所做的功为（）A． B． C． D．9．“和谐号”动车组是在引进、消化和吸收国外动车组技术平台的基础上，由中国自主研发制造的世界上运营速度最高的动车组列车之一。如果列车受到的阻力与其运行速度的二次方成正比，当速度由原来的200km/h提高到现在的300km/h后，机车发动机的功率要变为原来的（）A．1.5倍 B．（1.5）2倍 C．（1.5）3倍 D．（1.5）4倍10．如图为质量为m的汽车在水平路面上启动过程中的速度—时间图像，Oa段为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段，t1时刻达到额定功率P，此后保持功率P不变，bc段是与ab段相切的水平直线，设汽车受到的阻力大小不变，则下述说法正确的是（）A．0~t1时间内，汽车受到的牵引力为B．汽车所受的恒定阻力大小为C．t1~t2时间内，汽车的位移大小为D．汽车做变速运动，无法求出0~t3时间内的位移11．一辆玩具电动小车在平直路面上以6m/s的速度做匀速直线运动，运动过程中牵引力的功率为9W。若某时刻牵引力的功率突然变为6W，且之后保持不变，对之后的运动过程说法错误的是（整个过程小车受到的阻力不变）（）A．小车最终的运动速度为4m/sB．小车的牵引力最小为1.5NC．小车的加速度越来越小，直至为零D．自牵引力的功率突变为6W，到小车再次开始做匀速直线运动的过程中，小车的平均速度小于5m/s12．1925年物理学家霍曼提出了霍曼转移轨道，该轨道可消耗最小的能量来发射地球静止轨道卫星。发射时首先让卫星进入停泊轨道，在D点点火使卫星进入GTO轨道，在F点再次点火使卫星进入GEO轨道，忽略因火箭点火产生的质量变化，则下列说法正确的是（）A．卫星在停泊轨道的运行周期大于在GEO轨道的运行周期B．卫星在停泊轨道的加速度小于在GEO轨道的加速度C．卫星在GTO轨道上D点时速率大于在F点时的速率D．卫星在停泊轨道的机械能大于在GEO轨道的机械能二、填空题13．如图所示，物体沿斜面向上运动经过A点时具有动能，当它向上滑到B点时动能减少了，机械能损失了，物体回到A点时动能为___________J。14．一定质量的物体，机械能不变时，物体___________受力。（填“一定不”或“可能”）15．如图所示，质量分布均匀的小球，质量为m，半径为R，倾角的斜面体质量为M，放置在水平面上。在水平推力作用下，使斜面体底角刚好与墙角接触，则静止时水平推力F的大小为____（不计一切摩擦，重力加速度为g）。若增大水平推力，则斜面体对小球的支持力将___（选填“增大”、“不变”或“减小”）。若撤去此推力小球会落地，则此过程中小球重力势能的变化量____。16．如图所示，细线绕过小定滑轮O，一端与套在竖直杆上的甲环相连，另一端与乙物相连，甲环和乙物的质量相等。竖直杆上有A、B、C三点，B点与滑轮O在同一水平高度，AO和CO的长均为5L，与竖直杆的夹角均为53°装置中所有接触的部分均光滑。现将甲环由A点无初速释放甲环下滑过程中细线始终处于绷紧状态。当甲环下滑到B点时，甲环的速度大小为____________；当甲环下滑到C点时，乙物的速度大小为____________（重力加速度为g）。17．一质量为m的物体以某一速度冲上一个倾角为37°的斜面，其运动的加速度的大小为0.9g。这个物体沿斜面上升的最大高度为H，则在这个过程中，物体的重力势能增加了_______，摩擦力对物体做功为________，物体的动能损失了_________。18．如图所示，置于竖直平面内的AB为光滑细杆轨道，它是以初速为v0、水平射程为s的平抛运动轨迹制成的，A端为抛出点，B端为落地点。则A、B两端点的竖直高度差为_________。现将小环a套在AB轨道的最上端，它由静止开始从轨道顶端滑下，则小环a从轨道末端出来的水平速度大小为_______。（重力加速度为g）19．如图所示是一个钟摆的示意图．当摆锤下降时，__________能逐渐增加，__________能逐渐减小．假如没有阻力，则钟摆摆动时每次上升到相同的高度，这说明摆锤的__________总量保持不变．20．某实验小组器材有：光电门、数字计时器、刻度尺、游标卡尺和有遮光条的小物块。用如图所示的实验装置测量小物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数μ。曲面AB固定在水平面上，其与水平面相切于B点，P为接有数字计时器的光电门，实验时将带有遮光条的小物块m从曲面AB上某点自由释放，小物块通过光电门P后停在水平面上的C点。已知当地重力加速度为g。为了测量动摩擦因数，用游标卡尺测出较窄遮光条宽度d和数字计时器测量的遮光时间t，还需要测量的物理量及其符号是______，动摩擦因数μ=______(利用测量的量表示)。三、解答题21．质量为1000kg的新能源微型轿车，其发动机的额定功率为60kW，该轿车在水平公路上行驶的最大速率为30m/s。现轿车由静止开始做加速度为2m/s2的匀加速行驶，当轿车发动机的功率达到额定功率后，保持额定功率行驶。行驶过程轿车所受阻力恒定，求：（1）轿车行驶时所受的阻力大小；（2）轿车做匀加速运动的时间；（3）轿车开始运动1min内发动机所做的功。22．如图所示，位于竖直平面上的圆弧光滑轨道，半径为R，OB沿竖直方向，上端A距地面高度为H，质量为m的小球从A点由静止释放，最后落在水平地面上C点处，不计空气阻力，求：(1)小球运动到轨道上的B点时，对轨道的压力多大？(2)小球落地点C与B点水平距离s是多少？23．如图所示，水平传送带左端A处与倾角为30°的光滑斜面平滑连接，右端B处与一水平面平滑连接，水平面上有一固定竖直挡板，挡板左侧与一轻弹簧连接，弹簧处于自然状态，弹簧左端刚好处在水平面上的C点，斜面长为=2.5m，传送带长L=4.5m。BC段长=0.5m，传送带以速度v=1m/s顺时针转动。一质量为m=2kg的物块从斜面顶端由静止释放，已知物块与传送带间及水平面BC段的动摩擦因数分别为=0.1，=0.35，水平面C点右侧光滑，重力加速度取=10m/s2，求：(1)弹簧获得的最大弹性势能；(2)物块第三次到达B点时的速度大小；(3)物块与传送带由于相对滑动而产生的热量。24．如图所示，ABCD为固定在竖直平面内的轨道，其中ABC为光滑半圆形轨道，半径为R，CD为水平粗糙轨道，小滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2.一质量为m的小滑块（可视为质点）从D点获得某一初动能，使它向左运动冲上圆轨道，恰好能通过最高点A，CD间距为5R。已知重力加速度为g。求：(1)小滑块到达A点的速度vA；(2)小滑块在D点获得的初动能Ek25．如图1所示，某景区滑水道，可抽象为图2的模型。倾角为60°的直滑道AB和倾角为的直滑道DE与光滑竖直圆轨道BCD、EFG都平滑连接。游客乘坐皮艇，总质量为80kg，从高52m处由静止沿滑水道滑下，滑到最低点C的时速为108km/h，然后经直滑道DE冲上圆弧EFG，翻过圆弧顶后到终点。若两段圆弧的半径都是，与竖直方向成角，不计两段圆弧的摩擦阻力。DE段直滑道与皮艇间的动摩擦因数为。求：(1)从A点滑到最低点C过程中克服阻力做的功；(2)滑到最低点C，皮艇对轨道的压力；(3)皮艇能安全翻过圆弧顶不脱离滑道，最后到终点，滑水道DE段的长度最大值。26．一质量为m的小球从距地面高h处以一定初速度水平抛出。在距抛出点水平距离L处，有一根管口比小球直径略大的竖直细管，管上口距地面，小球落入竖直细管前始终受到水平向左的恒定风力作用（落入细管后不受风力作用），小球恰能无碰撞地通过管子，重力加速度为g，如图所示，求：(1)水平风力F的大小；(2)小球落地时动能。【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除一、选择题1．C解析：CAC．对于足球，根据动能定理解得运动员对足球做功A错误C正确；BD．足球上升过程重力做功足球上升过程中克服重力做功BD错误。故选C。2．D解析：DA．B为近月点，A为远月点，所以嫦娥五号探测器在轨道Ⅱ上A点的速度小于在B点的速度，A错误；B．根据开普勒第三定律，嫦娥五号探测器在轨道Ⅱ运动的周期小于在轨道Ⅰ运动的周期，B错误；C．嫦娥五号探测器从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，需要点火减速，所以机械能减小，C错误；D．根据牛顿第二定律，A点所受合外力相同，故嫦娥五号探测器在轨道Ⅰ上运动到A点时的加速度等于在轨道Ⅱ上运动到A点时的加速度，D正确。故选D。3．B解析：B以桌面为零势能面，开始时链条的重力势能为当链条刚脱离桌面时的重力势能为故重力势能的变化量根据机械能守恒定律可知，链条上端刚离开桌面时的动能增加量为，即动能为，故B正确，ACD错误。故选B。4．B解析：BA．沿水平方向抛出的物体，不计空气阻力，物体在下落过程中，只有重力做功，机械能守恒。物体的高度不断下降，重力势能不断减小，所以物体在c点时的动能比在a点时大，故A正确；B．因a点位置高于b点，故无论选择何处为参考点物体在a点时的重力势能都比在c点时的大，故B错误；C．沿水平方向抛出的物体，不计空气阻力，物体在下落过程中，只有重力做功，机械能守恒，所以物体在a、b、c三点具有的机械能相等，故C正确；D．重力的瞬时功率由以上分析知，物体在a点时重力方向上的分速度比在c点时小，故物体在a点时重力的瞬时功率比c点时小，故D正确。故选B。5．A解析：AA．根据牛顿第二定律得FN–mg=m结合牛顿第三定律得小朋友在最低点B时对滑道的压力大小为选项A正确；B．小朋友在A点时加速度沿着切线向下，处于失重状态，到最低点时加速度竖直向上，处于超重状态，选项B错误；C．小朋友在A点时速度为零，重力的功率为零，到最低点时重力的方向与速度方向垂直，重力的功率也为零，故重力的功率先增大后减小，选项C错误；D．由动能定理得mgr（1–cos60°）-Wf=mv2联立可得克服摩擦力做功为选项D错误。故选A。6．B解析：BAD．重力做功与路径无关，只与初末位置高度差有关，故从拋出到落地的过程中重力对小球做功相等，选项A、D错误；BC．根据动能定理可知，从抛出到落地过程动能增量相等，则落地时动能相同，落地的速度大小相等。但是竖直上拋的小球竖直方向速度大，平抛的小球竖直方向速度小，根据，可知落地时重力的功率，选项B正确，C错误。故选B。7．D解析：DA．将小物块轻轻放在匀速运动的传送带上，小物块相对于传送带运动，滑动摩擦力充当动力，传送带对小物块的摩擦力做正功，故A错误；B．当物体受到静摩擦力作用，但是位移不为零，则静摩擦对物体做功，如手抓紧杯子向上移动，此时杯子受到手的静摩擦力，且位移不为零，手对杯子作用的静摩擦力对杯子做了正功，故B错误；C．当物体受到滑动摩擦力作用，但是位移为零，则滑动摩擦力一样不做功，如粉笔在黑板上摩擦，滑动摩擦力对黑板不做功，故C错误；D．当静摩擦力的方向与速度方向垂直时，比如静摩擦力提供向心力时，此时静摩擦力摩擦力不做功，当物体受到滑动摩擦力作用，但是位移为零，则滑动摩擦力一样不做功，如粉笔在黑板上摩擦，滑动摩擦力对黑板不做功，故D正确。故选D。8．A解析：A绳子拉力提供向心力，而绳子拉力的大小等于物块B的重力，则当半径为2L时即则当半径为L时即在此过程中，桌面对A所做的功等于A动能和B势能的减小量故选A。9．C解析：C列车受到的阻力与其运行速度的二次方成正比，则有牵引力等于阻力时速度最大则有机车发动机的功率所以当速度由原来的200km/h提高到现在的300km/h后，机车发动机的功率要变为原来的（1.5）3倍，则C正确；ABD错误；故选C。10．B解析：BA．0~t1时间内汽车做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有可得故A错误；B．t2~t3时间内汽车做匀速直线运动，牵引力等于阻力，有故B正确；C．t1~t2时间内汽车保持功率P恒定而做变加速直线运动，由动能定理有可解得此段时间内的位移，而此过程不是匀加速直线运动，不满足，则不能用匀变速直线运动的规律求位移，故C错误；D．在0~t1时间内的位移为t1~t2时间内由动能定理可求出x2，t2~t3时间内做匀速直线运动可直接求出x3，故能够求出0~t3时间内的总位移，故D错误；故选B。11．B解析：BA．功率改变之前，由，得阻力功率改变后，小车再次匀速运动时，由得得小车最终运动的速度大小为选项A正确，不符合题意；B．小车功率刚变为6W时牵引力最小，由，得牵引力最小值为故B错误，符合题意；C．功率改变后小车先做减速运动，由知，小车的加速度越来越小，直至为零，故C正确，不符合题意；D．自牵引力的功率突变至小车再次开始匀速运动，小车做加速度减小的减速运动，通过小车的图像与匀变速运动的图像对比，可得平均速度小于，选项D正确，不符合题意。故选B。12．C解析：CA．根据周期公式可知卫星轨道半径越大，周期越大，半径越小，周期越小，卫星在停泊轨道的运行周期小于在GEO轨道的运行周期，故选项A错误；B．根据万有引力定律可得加速度可知轨道半径越小，加速度越大，卫星在停泊轨道的加速度大于在GEO轨道的加速度，故选项B错误；C．卫星在GTO轨道运行时机械能守恒，故卫星在F点时的势能大，动能小，卫星在D点时的势能小，动能大，故选项C正确；D．经过两次点火，卫星的机械能均增加，所以卫星在GEO轨道的机械能大于在停泊轨道的机械能，选项D错误。故选C。二、填空题13．50解析：50[1]由题意，根据功能关系可知，从A到B的过程中，物体克服阻力做的功为Wf1=20J根据动能定理可知，物体克服阻力和重力的合力做的功为Wf1+WG1=80J解得由于物体克服重力或阻力做功与其位移成正比，所以假设物体能上升的最高点为C，则在从B到C的过程中，物体克服重力和阻力做的功将满足且根据动能定理有Wf2+WG2=100J-80J=20J解得Wf2=5J设物体回到A点时动能为Ek，物体从A出发到再返回A的整个过程中，根据动能定理有Ek-100J=-2(Wf1+Wf2)解得Ek=50J14．可能解析：可能一定质量的物体，机械能不变时，物体可能受力，例如物体做自由落体时，机械能守恒，但受到重力作用。15．mg不变mgR解析：mg不变mgR[1]装置静止时，对小球分析如图1所示受到重力mg、墙壁的弹力F1、斜面体的支持力F2，由平衡条件得[2]再对整体分析，重力(m+M)g、地面的支持力FN、墙壁的弹力F1、水平推力F，对整体，由平衡条件得若增大水平推力，装置仍然静止，小球的受力情况不变，斜面体对小球的支持力不变[3]撤去推力后，小球重力势能的变化量如图2所示由几何关系得到小球的重心位置下降了则16．[1]当圆环甲下滑到B点时，杆到O点的距离最近，所以，重物乙下降到最低点，此时重物乙的速度为零，根据几何关系可知，圆环下降高度为而B和O之间的距离重物乙下降的高度为该过程中系统只有重力做功，所以系统机械能守恒，则有由上可解得圆环的速度为[2]当圆环甲滑到达C点时，设甲的速度是，乙的速度是，则乙的速度等于甲的速度沿绳子方向的分速度，将甲的速度分解如图由图可知A和C之间的距离A到C的过程中，甲的位置下降6L，由对称性可知，乙物体恰好又回到了开始时的位置，所以由机械能守恒得得甲的速度是乙的速度是17．mgH-05mgH15mgH解析：mgH-0.5mgH1.5mgH[1]重力势能的增加量等于克服重力做的功，物体克服重力做功mgH，故重力势能增加了mgH；[2]物体上滑过程，根据牛顿第二定律有又联立解得则摩擦力对物体做功为[3]上滑过程中的合力大小为动能减小量等于克服合力做的功18．[1]由平抛运动规律可知解得[2]从A到B由动能定理可得由平抛运动规律可知，其速度与水平方向夹角为联立解得，小球飞出时水平速度大小为19．动能重力势能机械能【分析】当摆锤下降时高度减小重力势能逐渐减小减小的重力势能转化为动能解析：动能重力势能机械能【分析】当摆锤下降时，高度减小，重力势能逐渐减小，减小的重力势能转化为动能。[1]当摆锤下降时，速度增加，动能逐渐增加；[2]摆锤下降时，高度减小，重力势能逐渐减小。[3]摆锤下降时重力势能转化为能，上升时动能转化为重力势能。钟摆摆动时每次上升到相同的高度，说明摆锤的动能和重力势能之和即机械能总量保持不变。20．P点与C点之间的水平距离s解析：P点与C点之间的水平距离s[1][2]物块通过光电门时的速度然后物块在水平面上做匀减速直线运动，由动能定理得解得由此可知，要测动摩擦因数，除d与t外，还需要测量光电门与C点间的距离s。三、解答题21．（1）2000N；（2）7.5s；（3）（1）由题意知，轿车达到最大行驶速度时，有（2）设轿车匀加速阶段受到的牵引力为F，根据牛顿第二定律有代入数据可得牵引力大小则轿车匀加速阶段达到的最大速度为所以，轿车从静止开始做匀加速运动的时间为（3）轿车匀加速阶段运动的位移为则轿车以额定功率行驶的时间为所以，轿车开始运动1min内发动机所做的功为22．(1)3mg；(2)(1)小球由A→B过程中，根据机械能守恒定律有小球在B点时，根据向心力公式有