2024-2025学年新教材高中物理第八章机械能守恒定律单元素养评价四含解析新人教版必修2

PAGEPAGE11机械能守恒定律[合格性考试]时间：60分钟满分：65分一、选择题(本题共9小题，每小题3分，共27分)1．如图所示，下列过程中人对物体做了功的是()2．下列说法正确的是()A．对同一物体，速度变更，动能肯定变更B．对同一物体，动能变更，速度肯定变更C．物体所受合外力不为零，动能肯定变更D．物体做曲线运动，动能肯定变更3．如图所示，甲、乙是两个质量不同的物体m甲<m乙，若取桌面为参考平面，甲在桌面上，乙在地面上．甲、乙的重力势能分别为Ep1、Ep2，则有()A．Ep1>Ep2B．Ep1<Ep2C．Ep1＝Ep2D．无法推断4．关于运动物体的合外力做功和动能、速度变更的关系，下列说法正确的是()A．物体做变速运动，合外力肯定不为零，动能肯定变更B．若合外力对物体做功为零，则合外力肯定为零C．合外力对物体做功，它的速度大小肯定发生变更D．物体的动能不变，所受的合外力必定为零5．某雪上项目运动员在一次自由式滑雪空中技巧竞赛中，沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1900J，他克服阻力做功100J，他在此过程中()A．动能增加了1900JB．动能增加了2000JC．重力势能减小了1900JD．重力势能减小了2000J6．某种型号轿车的部分数据如下：净重1500kg，最高时速252km/h，额定功率140kW.它以额定功率和最高速度运行时，轿车的牵引力是()A．93NB．555NC．2000ND．15000N7．如图所示，倾角30°的斜面连接水平面，在水平面上安装半径为R的半圆竖直挡板，质量m的小球从斜面上高为R/2处静止释放，到达水平面恰能贴着挡板内侧运动．不计小球体积，不计摩擦和机械能损失．则小球沿挡板运动时对挡板的作用力是()A．0.5mgB．mgC．1.5mgD．2mg8．一辆汽车以v1＝6m/s的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行x1＝3.6m，假如以v2＝8m/s的速度行驶，在同样路面上急刹车后滑行的距离x2应为()A．6.4mB．5.6mC．7.2mD．10.8m9．一轻质弹簧固定在竖直墙上，用一质量为0.2kg的木块压缩该弹簧，释放木块后，木块沿光滑水平面运动，离开弹簧时其速度大小为2m/s.则释放前弹簧的弹性势能为()A．0.2JB．0.4JC．0.8JD．1.6J二、试验题(本题共2小题，共14分)10．(6分)某试验小组利用如图装置来验证机械能守恒定律．在气垫导轨上固定两个光电门，光电门连接数字毫秒计，滑块上固定宽度为d的遮光条．把导轨的右端垫高，测出倾角为θ.已知当地重力加速度为g.(1)试验时，将滑块从某处由静止释放．遮光条通过某光电门的时间为Δt，则滑块通过此光电门的瞬时速度为________．(2)若通过光电门1和光电门2的速度分别为v1和v2，还须要测量________(并给这个物理量给予字母)，满意表达式________，说明机械能守恒．11．(8分)在用打点计时器验证机械能守恒定律的试验中，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，选取一条符合试验要求的纸带如图所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置起先选取连续点中的三个点．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取9.80m/s2，那么：(1)依据图上所得的数据，应取图中O点到________点来验证机械能守恒定律；(2)从O点到(1)问中所取的点，重物重力势能的削减量ΔEp＝________J．动能增加量ΔEk＝________J(结果取三位有效数字)(3)若测出纸带上全部各点到O点之间的距离，依据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h，则以eq\f(v2,2)为纵轴、以h为横轴画出的图像是图中的________．三、计算题(本题共2小题，共24分)12．(12分)在消遣节目中，选手须要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上，小明和小阳观看后对此进行了探讨。如图所示，他们将选手简化为质量m＝60kg的质点，选手抓住绳由静止起先摇摆，此时绳与竖直方向夹角α＝53°，绳的悬挂点O距水面的高度为H＝3m．不考虑空气阻力和绳的质量，浮台露出水面的高度不计，水足够深．取重力加速度g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6.求选手摆到最低点时对绳拉力F的大小．

13.(12分)如图所示，MNP为竖直面内一固定轨道，其圆弧段MN与水平段NP相切于N，P端固定一竖直挡板．M相对于N的高度为h，NP长度为s.一物块从M端由静止起先沿轨道下滑，与挡板发生一次完全弹性碰撞(碰撞后物块速度大小不变，方向相反)后停止在水平轨道上某处．若在MN段的摩擦可忽视不计，物块与NP段轨道间的动摩擦因数为μ，求物块停止的地方距N点的距离的可能值．[等级性考试]时间：30分钟满分：35分14．(5分)(多选)如图(甲)所示，静止在水平地面上的物块A，受到水平向右的拉力F作用，F与时间t的关系如图(乙)所示，设物块与地面的静摩擦力最大值Ffm与滑动摩擦力大小相等，则下列说法正确的是()A．0～t1时间内F的功率渐渐增大B．t2时刻物块A的加速度最大C．t3时刻物块A的动能最大D．t4时刻物块A的位移最大15．(5分)两滑块甲和乙放在粗糙的水平面上，给两滑块同方向的初速度，两滑块仅在滑动摩擦力的作用下运动，并作出两滑块的动能与滑行距离的变更规律图线，如图所示，已知两滑块的质量相同．则能正确地反映两滑块的速度随时间变更规律的图像是()16．(5分)诸暨陈蔡镇是浙江省出名的板栗产地．如图所示为老乡敲打板栗的情形，假设某一次敲打板栗时，离地4m处的板栗被敲打后以4m/s的速度水平飞出，已知板栗的质量为20g(忽视空气阻力作用，以地面为零势能面，g取10m/s2)，则下列关于该板栗的说法正确的是()A．水平飞出时的重力势能是0.08JB．落地时的机械能为0.16JC．在离地高1m处的重力势能是其机械能的eq\f(5,24)D．有可能击中与飞出点水平距离为5m的工人17.(20分)如图，所示，弯曲斜面、水平面与半径为R的竖直半圆组成光滑轨道，一个质量为m的小球从高度为4R的A点由静止释放，经过半圆的最高点D后做平抛运动落在水平面的E点，忽视空气阻力(重力加速度为g)，求：(1)小球在D点时的速度大小vD；(2)小球落地点E离半圆轨道最低点B的水平距离x；(3)小球经过半圆轨道的C点(C点与圆心O在同一水平面)时对轨道的压力大小．单元素养评价(四)第八章机械能守恒定律1．解析：A，B选项所述情景中，位移都为零，D选项中冰壶滑行时，不受人的推力，故人对物体不做功，只有C选项所述情景，人对物体做功．答案：C2．解析：对同一物体，速度变更，可能只是速度方向变更而大小不变，动能不变，故A错误；对同一物体，动能变更，速度大小肯定变更，故B正确；物体所受合外力不为零，但是合外力做的功可能为零，动能可能不变，如匀速圆周运动，故C错误；物体做曲线运动，物体的速度方向肯定变更，速度大小不肯定变更，动能不肯定变更，故D错误．答案：B3．解析：以桌面为零势能面，物体甲相对于零势能面的高度为0，则甲的重力势能为Ep1＝0；物体乙在零势能面的下方，重力势能比零小，为负值．即Ep2<0，所以有：Ep1>Ep2.故A正确，B、C、D错误．答案：A4．解析：力是变更物体速度的缘由，物体做变速运动时，合外力肯定不为零，但合外力不为零时．做功可能为零，动能可能不变，A错误；若合外力对物体做功为零，则物体的速度大小不变，但速度方向可能会变更，则合外力不肯定为零，B错误；合外力对物体做功，它的动能肯定变更，速度大小也肯定变更，C正确；物体的动能不变，所受合外力做功肯定为零，但合外力不肯定为零，D错误．答案：C5．解析：重力是动力，摩擦力(含空气阻力)是阻力，合力做的功是1800J，运动员动能增加1800J，A、B错；重力做功1900J，运动员重力势能削减1900J，C对，D错．答案：C6．解析：最高时速为：vm＝252km/h＝70m/s，额定功率P＝140kW＝1.4×105W.依据P＝Fvm可得：F＝eq\f(P,vm)＝2000N，故C正确，A、B、D错误．答案：C7．解析：由机械能守恒定律知，mgeq\f(R,2)＝eq\f(1,2)mv2，又F＝meq\f(v2,R)得F＝mg，B项正确．答案：B8．解析：急刹车后，车只受摩擦阻力的作用，且两种状况下摩擦力大小是相同的，汽车的末速度皆为零．设摩擦阻力为F，据动能定理得－Fx1＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)①－Fx2＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)②②式除以①式得：eq\f(x2,x1)＝eq\f(v\o\al(2,2),v\o\al(2,1))故得汽车滑行距离x2＝eq\f(v\o\al(2,2),v\o\al(2,1))x1＝(eq\f(8,6))2×3.6m＝6.4m.答案：A9．解析：弹簧弹开木块的过程，弹簧的弹力对木块做功，把储存的弹性势能全部转化为木块的动能，由动能定理有WF＝eq\f(1,2)mv2－0，而依据功能关系有WF＝－ΔEp＝－(0－Ep)，联立可得Ep＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)×0.2×22J＝0.4J，故选B.答案：B10．解析：(1)由于遮光条通过光电门的时间极短因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度，因此滑块经过此光电门时的瞬时速度为v＝eq\f(d,Δt).(2)依据试验原理可知，该试验中须要比较重力势能的减小量和动能的增加量是否相等即可推断机械能是否守恒，则有mgLsinθ＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，化简为gLsinθ＝eq\f(1,2)veq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)veq\o\al(2,1)，故须要测量的物理量为：两光电门间的距离L.答案：(1)eq\f(d,Δt)(2)两光电门间的距离LgLsinθ＝eq\f(1,2)veq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)veq\o\al(2,1)11．解析：(1)依据题中所给数据可以看出，A、B、C为选取的连续点中的三个点，明显只有B点的速度由vB＝eq\f(\x\to(AC),2T)可以求出，其余两点的速度不能干脆求出，而且O、B之间的距离已知，所以应选O点到B点来验证机械能守恒定律．(2)ΔEp＝mghB＝1.00×9.8×19.20×10－2J＝1.88JvB＝eq\f(\x\to(AC),2T)＝eq\f(23.23－15.55×10－2,2×0.02)m/s＝1.92m/sΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)×1.00×1.922J＝1.84J.(3)由mgh＝eq\f(1,2)mv2得eq\f(v2,2)＝gh，故A正确．答案：(1)B(2)1.881.84(3)A12．解析：由机械能守恒定律得：mgl(1－cosα)＝eq\f(1,2)mv2由圆周运动的学问得：F′－mg＝meq\f(v2,l)解得F′＝mg(3－2cosα)人对绳的拉力F＝F′，则F＝1080N答案：1080N13．解析：物块的质量记为m，在水平轨道上滑行的总路程记为s′，则物块从起先下滑到停止在水平轨道上的过程中，由动能定理得mgh－μmgs′＝0，解得s′＝eq\f(h,μ)第一种可能：物块与挡板碰撞后，在回到N前停止，则物块停止的位置距N点的距离为d＝2s－s′＝2s－eq\f(h,μ)其次种可能：物块与挡板碰撞后，可再一次滑上圆弧轨道，然后滑下，在水平轨道上停止运动，则物块停止的位置距N点的距离为d＝s′－2s＝eq\f(h,μ)－2s所以物块停止的位置距N点的距离可能为2s－eq\f(h,μ)或eq\f(h,μ)－2s.答案：物块停止的位置距N点的距离可能为2s－eq\f(h,μ)或eq\f(h,μ)－2s14．解析：由图像可知，0～t1时间内拉力F小于最大静摩擦力，物块静止，拉力功率为零，故选项A错误；由图像可知，在t2时刻物块A受到的拉力最大，物块A受到的合力最大，由牛顿其次定律可得，此时物块A的加速度最大，故选项B正确；由图像可知在t1～t3时间内，物块A受到的合力始终做正功，物块动能始终增加，在t3时刻以后，合力做负功，物块动能减小，因此在t3时刻物块动能最大，故选项C正确；t4时刻力F＝0，但速度不为零，物块接着做减速运动，位移接着增大，故选项D错误．答案：BC15．解析：对两滑块依据动能定理－Ffx＝Ek－Ek0，所以Ek＝－Ffx＋Ek0，由此表达式可知题中图线的斜率表达的是物体运动过程中所受的摩擦力，由Ek­x图线可推断甲、乙两滑块所受摩擦力相等，所以两滑块均以相同的加速度做匀减速运动，D选项正确．答案：D16．解析：该板栗的质量m＝20g＝0.02kg，水平飞出时的重力势能为Ep＝mgh＝0.02×10×4J＝0.8J，故A错误，依据机械能守恒定律可知