【中学教材全解】2020-2021学年人教版高中物理必修2-第7章-机械能守恒定律-本章知能检测

第七章机械能守恒定律建议用时实际用时设定分值实际得分90分钟100分一、选择题（本题共10个小题，每小题4分，共40分。1，3，5，8，9题为单选题；2，4，6，7，10题为多选题，多选题中，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选或不答的得0分）图7-11-11.物块QUOTE位于光滑的斜面上，斜面QUOTE位于光滑的水平地面上（如图7-11-1所示），从地面上看，在物块QUOTE沿斜面QUOTE下滑的过程中，斜面QUOTE对物块QUOTE的作用力（）图7-11-1A.垂直于接触面，做功为零B.垂直于接触面，做功不为零C.不垂直于接触面，做功为零D.不垂直于接触面，做功不为零2.汽车发动机的额定功率为60kW，汽车的质量为5t。汽车在水平面上行驶时，阻力与车重成正比，QUOTE取10QUOTE，当汽车以额定功率匀速行驶时速度为12m/s。现突然减小油门，使发动机功率减小到40kW，对接下来车子运动状况的描述正确的是（）A.先做匀减速运动，再做匀速运动B.先做加速度增大的减速运动，再做匀速运动C.先做加速度减小的减速运动，再做匀速运动D.最终的速度大小是8m/s图7-11-23.通过一动滑轮提升质量为1kg的重物，如图7-11-2所示，竖直向上拉绳子，使重物由静止开头以5QUOTE的加速度加速上升，不计动滑轮及绳子的质量和摩擦，则拉力在1s末的瞬时功率为（）图7-11-2A.75W B.25WC.12.5W D.37.5W4.（2022·海南高考）下列关于功和机械能的说法，正确的是（）A.在有阻力作用的状况下，物体重力势能的削减不等于重力对物体所做的功B.合力对物体所做的功等于物体动能的转变量C.物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取有关D.运动物体动能的削减量确定等于其重力势能的增加量5.在地面上将质量为QUOTE的小球以初速度QUOTE斜向上抛出。当它上升到离地面某一高度时，它的势能恰好等于当时的动能。则这个高度是（以地面为零势能面，不计空气阻力）（）A.QUOTE B.QUOTE C.QUOTE D.QUOTE6.在奥运竞赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项。质量为QUOTE的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而竖直向下做减速运动，设水对他的阻力大小恒为QUOTE，那么在他减速下降深度为h的过程中，下列说法正确的是（g为当地的重力加速度）（）A.他的动能削减了QUOTEhB.他的重力势能削减了QUOTEhC.他的机械能削减了（QUOTE）hD.他的机械能削减了QUOTEh图7-11-37.如图7-11-3所示，小球自QUOTE点由静止自由下落，落到QUOTE点时与弹簧接触，到QUOTE点时弹簧被压缩到最短。若不计弹簧质量和空气阻力，在小球QUOTE的过程中（）图7-11-3A.小球的机械能守恒B.小球的机械能减小C.小球和弹簧组成的系统机械能守恒D.小球的动能始终减小图7-11-48.两个内壁光滑、半径不同的半球形碗，放在不同高度的水平面上，使两碗口处于同一水平面，如图7-11-4图7-11-4A.两小球速度大小不等，对碗底的压力相等B.两小球速度大小不等，对碗底的压力不等C.两小球速度大小相等，对碗底的压力相等D.两小球速度大小相等，对碗底的压力不等图7-11-59.一质量为QUOTE的物体在水平恒力QUOTE的作用下沿水平面运动，在QUOTE时刻撤去力QUOTE，其QUOTE图像如图7-11-5所示。动摩擦因数为QUOTE，则下列关于力QUOTE的大小和QUOTE做的功QUOTE的大小关系式，正确的是（）图7-11-5A.QUOTE B.QUOTEQUOTE D.QUOTE图7-11-610.自动充电式电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池相连，电动车运动时开启充电装置，发电机可以向蓄电池充电。为测试电动车的工作特性，某人做了如下试验：关闭电动车的动力装置，使车以500J的初动能在粗糙的水平路面上滑行。第一次试验中，关闭充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化的关系如图7-11-6中甲所示；其次次试验中，启动充电装置，其动能随位移变化的关系如图7-11-图7-11-6A.第一次试验中，电动车受到的阻力大小为50NB.其次次试验中，蓄电池中充入的总电能为200JC.充电时蓄电池充入电能的多少与电动车运动距离的大小成正比D.第一次运动中电动车做匀减速运动，其次次电动车做加速度渐渐减小的减速运动二、填空题（本题共2个小题，其中第11小题10分，第12小题6分，共16分。请将正确答案填在题中的横线上）11.如图7-11-7所示，在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的试验中，电源的频率为50Hz，依次打出的点为0，1，2，3，4，…，QUOTE。则：甲乙甲乙图7-11-7（1）在图中所示的两条纸带中应选取的纸带是，缘由是。（2）如用从起点0到第3点之间来验证，必需直接测量的物理量为，必需计算出的物理量为，验证的表达式为。（3）下列试验步骤操作合理的排列挨次是（填写步骤前面的字母）。A.将打点计时器竖直安装在铁架台上；B.接通电源，再松开纸带，让重物自由下落；C.取下纸带，更换新纸带（或将纸带翻个面）重新做试验；D.将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提起纸带；E.选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度QUOTE，QUOTE，QUOTE，…，QUOTE，计算出对应的瞬时速度QUOTE，QUOTE， QUOTE，…，QUOTE；F.分别计算出QUOTE和QUOTE，在误差允许的范围内看是否相等。（4）本试验中，计算出从0点到某点重力势能的削减量与动能的增加量相比较，是偏小还是偏大？。请写出减小误差的试验改进措施：。图7-11-812.（2021·大纲全国高考）测量物块QUOTE与平板QUOTE之间动摩擦因数的试验装置如图7-11-8所示。QUOTE是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道，与水平固定放置的QUOTE板的上表面QUOTE在QUOTE点相切，QUOTE点在水平地面的垂直投影为QUOTE′。重力加速度大小为QUOTE。试验步骤如下：图7-11-8①用天平称出物块QUOTE的质量QUOTE；②测量出轨道QUOTE的半径QUOTE、QUOTE的长度QUOTE和QUOTE′的长度QUOTE；③将物块QUOTE从QUOTE点由静止释放，在物块QUOTE落地处标记其落地点QUOTE；④重复步骤③，共做10次；⑤将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到QUOTE′的距离QUOTE。（1）用试验中的测量量表示：①物块QUOTE到达QUOTE点时的动能QUOTE=；②物块QUOTE到达QUOTE点时的动能QUOTE＝；③在物块QUOTE从QUOTE运动到QUOTE的过程中，物块QUOTE克服摩擦力做的功QUOTE=；④物块QUOTE与平板QUOTE之间的动摩擦因数QUOTE=。（2）回答下列问题：①试验步骤④⑤的目的是；②已知试验测得的QUOTE值比实际值偏大，其缘由除了试验中测量量的误差之外，其他的可能是（写出一个可能的缘由即可）。三、计算题（本题共4个小题，共44分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最终答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位）13.［10分］从距离地面5m的高处将质量为0.5kg的物块以5m/s的速度水平抛出，不计空气阻力，QUOTE取10QUOTE。求：（1）物块落地时的速度大小。（2）物块在空中飞行过程中重力做功的平均功率。（3）物块刚要落地时重力的瞬时功率。14.［10分］一质量为500t的机车，以恒定功率375kW由静止动身，经过5min，速度达到最大值54km/h，设机车所受阻力QUOTE恒定不变，QUOTE取10QUOTE，试求：（1）机车受到的阻力QUOTE的大小。（2）机车在这5min内行驶的路程。图7-11-915.［12分］如图7-11-9所示，竖直光滑四分之三圆轨道QUOTE固定在水平面QUOTE上，轨道圆心为QUOTE，半径QUOTE1m，轨道最低点与水平面相切于QUOTE点，QUOTE为轨道最高点，QUOTE点与圆心QUOTE等高。一质量QUOTE1kg的小物块从水平面上以速度QUOTE8m/s竖直向上抛出，物块从QUOTE点进入圆轨道，最终停在QUOTE点。物块与水平面间的动摩擦因数QUOTE0.4,g取10QUOTE。求：图7-11-9（1）物块运动到QUOTE点时的速度；（可以保留根式）（2）物块运动到QUOTE点时对轨道的压力大小；（3）物块从QUOTE点运动到QUOTE点所用的时间及QUOTE、QUOTE间的距离。图7-11-1016.［12分］如图7-11-10所示，水平放置的传送带与一光滑曲面相接（间隙很小），一小滑块质量为QUOTE0.1kg，从距离传送带高QUOTE0.2m处由静止滑下，传送带水平部分长QUOTE1.8m，小滑块与传送带间动摩擦因数QUOTE0.1。（QUOTE取10QUOTE）图7-11-10（1）使传送带固定不动，问小滑块能否滑离传送带？摩擦产生的热量是多少？（2）传送带以QUOTE1m/s的速度逆时针匀速运动，问小滑块能否滑离传送带？产生的热量是多少？参考答案图7-11-111.B解析：物块QUOTE在下滑过程中和斜面之间有一对相互作用力QUOTE和QUOTE′，如图7-11-11所示。假如把斜面QUOTE固定在水平桌面上，物块QUOTE的位移方向和弹力方向垂直，这时斜面对物块QUOTE不做功。但此题告知的条件是斜面放在光滑的水平面上，可以自由滑动。此时弹力方向照旧垂直于斜面，但是物块QUOTE的位移方向却是从初位置指向末位置，如图7-11-40，弹力和位移方向不再垂直而是成一钝角，所以弹力对物块QUOTE做负功，即选项B正确。图7-11-112.CD解析：汽车匀速行驶时，QUOTE，得牵引力QUOTEQUOTEN，则阻力QUOTEN。当功率只有40kW时，牵引力减小，汽车做减速运动，但不是匀减速运动，选项A错误；由于功率突然减小，故牵引力发生突变，减小到某一值，然后牵引力从某一最小值开头增大，加速度减小，而后匀速，速度大小为QUOTEm/sQUOTE8m/s，故选项B错误，选项C、D正确。3.A解析：依据牛顿其次定律知QUOTE，代入数据解得QUOTE7.5N，1s末重物的速度为QUOTE5m/s，则力QUOTE作用点的速度QUOTE10m/s，所以拉力在1s末的瞬时功率为QUOTE75W，故选项A正确。4.BC解析：物体重力势能的削减始终与重力对物体所做的功相等，选项A错误；由动能定理知选项B正确；重力势能是物体与地球之间的相互作用能，大小与势能零点的选取有关，选项C正确；在只有重力做功的条件下，动能的削减量才确定等于重力势能的增加量，选项D错误。5.B解析：由机械能守恒定律知QUOTE，又知QUOTE，则有QUOTE，解得QUOTE。6.BD解析：在水中受合力大小为QUOTE，方向向上，合力做的功QUOTE，选项A错误；重力做的功为QUOTE,即重力势能削减了QUOTE,选项B正确；机械能削减了QUOTE，选项C错误、选项D正确。7.BC解析：由题意知，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，在小球QUOTE的过程中，开头时小球受到的重力大于弹力，因此小球的动能增大，当弹簧的弹力等于重力时，动能最大，然后小球连续向下运动，直至弹簧压缩到最短，此时小球的动能为零，弹簧的弹性势能最大。8.A解析：设小球在最低点的速度为QUOTE,由动能定理得，QUOTE，在最低点：QUOTE，两式联立得，QUOTE，QUOTE＝3QUOTE，两碗半径不一样，故选项A正确。9.D解析：由题图知，加速阶段QUOTE，减速阶段QUOTE。力QUOTE，且QUOTE，解得QUOTE，力QUOTE做的功QUOTE，选项D正确。10.ABD解析：第一次试验中，由能量守恒定律可求得摩擦发热为500J，然后依据能量转化关系有QUOTE，从而求得阻力大小为50N，选项A正确；其次次试验中，滑行的距离变为第一次的QUOTE，说明地面阻力做功变为原来的QUOTE，蓄电池中充入的总电能为200J，选项B正确；分析运动和受力知选项C错误，选项D正确。11.（1）甲前两点的距离接近2mm，近似于自由落体运动（2）点0到点3的距离QUOTE，点2至点4的距离QUOTE点3的瞬时速度QUOTEQUOTE（3）ADBCEF（4）偏大选用密度和质量较大的重物；打点计时器的限位孔在同一条竖直线上；纸带要竖直释放等12.（1）①QUOTE②QUOTE③QUOTE④QUOTE（2）①减小试验误差②圆弧轨道存在摩擦（或接缝QUOTE处不平滑等）解析：（1）①QUOTE过程中，机械能守恒，得QUOTE＝QUOTE。②QUOTE过程中，物块QUOTE做平抛运动，则QUOTE＝QUOTE=QUOTE，则QUOTE＝QUOTE=QUOTE。③QUOTE过程中，对物块QUOTE只有摩擦力做功，由动能定理得克服摩擦力做的功QUOTE)QUOTE。④依据QUOTE得QUOTE＝QUOTE＝QUOTE。（2）①因每次落点总不同，偶然误差较大，所以取多个落点的圆心位置测量QUOTE是为了尽可能地减小试验误差。②试验原理中只有QUOTE对QUOTE的摩擦力做负功，实际还有其他阻力做负功使系统机械能减小，因此测得的QUOTE应比真实值大，即测得的QUOTE值偏大，其他阻力有空气阻力、圆弧轨道阻力、接缝QUOTE处的阻力等。13.（1）11.2m/s（2）25W（3）50W解析：（1）由平抛运动规律QUOTE,得QUOTE＝1s，QUOTE10m/s，物块落地时速度的大小QUOTE≈11.2m/s。（2）物块在飞行过程中重力做功的平均功率QUOTE＝QUOTEW=25W。（3）物块刚要落地时重力的瞬时功率QUOTE0.5×10×10W=50W。QUOTEN(2)2250m解析：（1）已知QUOTE375QUOTEWQUOTE=54km/h=15m/s依据QUOTE时QUOTE＝QUOTE,得：QUOTE机车受到的阻力QUOTE=QUOTE=QUOTEQUOTEN。(2)机车在这5min内，牵引力为变力，做正功，阻力做负功，重力、地面的支持力不做功。依据QUOTE,得牵引力做的功为QUOTE依据动