高中物理必修二《机械能》单元测试题最新整理含答案.docx
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高中物理必修二《机械能》单元测试题最新整理含答案.docx
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高中物理必修二《机械能》单元测试题最新整理含答案
高中物理必修二《机械能》单元测试题
(时间:
90分钟 满分:
100分)
一、单项选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分.每小题中只有一个选项是正确的,选对得3分,错选、不选或多选均不得分)
1.如图所示,在水平的船板上有一人拉着固定在岸边树上的绳子,用力使船向前移动.关于力对船做功的下列说法中正确的是( )
A.绳的拉力对船做了功
B.人对绳的拉力对船做了功
C.树对绳子的拉力对船做了功
D.人对船的静摩擦力对船做了功
2.一小球从如图所示的弧形轨道上的A点,由静止开始滑下.由于轨道不光滑,它仅能滑到B点.由B点返回后,仅能滑到C点,已知A、B高度差为h1,B、C高度差为h2,则下列关系正确的是( )
A.h1=h2 B.h1<h2
C.h1>h2D.h1、h2大小关系不确定
3.如图所示,在电梯中的斜面上放置了一滑块,在电梯加速上升的过程中,滑块相对斜面静止.则在该过程中( )
A.斜面对滑块的弹力对滑块所做的功等于滑块增加的重力势能
B.滑块所受合力对滑块所做的功等于滑块增加的机械能
C.斜面对滑块的摩擦力对滑块做负功
D.斜面对滑块的弹力对滑块所做的功小于滑块增加的机械能
4.质量为m的汽车由静止开始以加速度a做匀加速运动,经过时间t,汽车达到额定功率,则下列说法正确的是( )
A.at即为汽车额定功率下的速度最大值
B.at不是汽车额定功率下的速度最大值
C.汽车的额定功率是ma2t
D.题中所给条件可以求出汽车的额定功率
5.将质量为m的小球在距地面高度为h处竖直向上抛出,抛出时的速度大小为v,小球落到地面上时的速度大小为3v,若小球受到的空气阻力不能忽略,则对于小球整个运动过程,下列说法正确的是( )
A.合外力对小球做的功为4mv2
B.重力对小球做的功等于-mgh
C.小球落地时的机械能会变大
D.小球克服空气阻力做的功为mv2
6.如图所示,ab是—个位于竖直平面内的光滑圆弧形轨道,高度为h,轨道的末端与水平轨道相切于b点.一个小木块质量为m,在顶端a处由静止释放后沿轨道滑下,最后停止在水平段的c点.现使小木块从c点出发,靠惯性沿原路恰好回到a点,小木块具有初动能的值为Ek,则( )
A.Ek=mghB.mgh<Ek<2mgh
C.Ek=2mghD.Ek>2mgh
7.如图,一颗小弹丸从离水面不高处落入水中,溅起的几个小水珠可以跳得很高(不计能量损失),下列说法正确的是( )
A.小弹丸下落时具有的重力势能等于几个水珠在最高点的重力势能
B.小弹丸下落时具有的重力势能大于几个水珠在最高点的重力势能
C.小弹丸下落时具有的重力势能小于几个水珠在最高点的重力势能
D.小水珠跳起的高度超过弹丸下落的高度,是违背能量守恒的
8.如图所示,一个质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面,其运动的加速度大小为0.6g,该物体在斜面上上升的最大高度为h,g取10m/s2,则在这个过程中物体的( )
A.机械能守恒B.重力势能增加了0.5mgh
C.动能损失了1.1mghD.机械能损失了0.2mgh
9.如图所示,小球以初速度v0从A点沿不光滑的轨道运动到高为h的B点后自动返回,其返回途中仍经过A点,则经过A点的速度大小为( )
A.
B.
C.
D.
10.(全国卷)一物块沿倾角为θ的斜坡向上滑动.当物块的初速度为v时,上升的最大高度为H,如图所示.当物块的初速度为
时,上升的最大高度记为h.重力加速度大小为g.物块与斜坡间的动摩擦因数和h分别为( )
A.tanθ和
B.
tanθ和
C.tanθ和
D.
tanθ和
二、多项选择题(本大题共4小题,每小题6分,共24分.每小题有多个选项是正确的,全选对得6分,少选得3分,选错、多选或不选得0分)
11.如图所示,长木板A放在光滑水平地面上,物体B以水平速度v0冲上A后,由于摩擦力作用,最后停止在木板A上.则从B冲到木板A上到相对板A静止的过程中,下列说法正确的是( )
A.摩擦力对物体B做负功,对物体A做正功
B.物体B动能的减少量等于系统损失的机械能
C.摩擦力对A物体做的功等于系统机械能增加量
D.物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和
12.如图所示,是一儿童游戏机的工作示意图.光滑游戏面板与水平面成一夹角θ,半径为R的四分之一圆弧轨道BC与AB管道相切于B点,C点为圆弧轨道最高点,轻弹簧下端固定在AB管道的底端,上端系一轻绳,绳通过弹簧内部连一手柄P.将弹珠投入AB管内,缓慢下拉手柄使弹簧被压缩,释放手柄,弹珠被弹出,与游戏面板内的障碍物发生一系列碰撞后落入弹槽里,根据入槽情况可以获得不同的奖励.假设所有轨道均光滑,忽略空气阻力和手柄质量,弹珠视为质点.某次缓慢下拉手柄,使弹珠与B点距离为L,释放手柄,弹珠被弹出,到达C点速度为v,下列说法正确的是( )
A.弹珠从释放手柄开始到触碰障碍物之前的过程中机械能守恒
B.弹珠从释放手柄到离开弹簧的过程中,其动能先增大后减小
C.弹珠脱离弹簧的瞬间,其动能和重力势能之和达到最大
D.此过程中,弹簧的最大弹性势能为mg(L+R)sinθ+
mv2
13.如图所示,在排球比赛中,假设排球运动员某次发球后排球恰好从网上边缘过网,排球网高H=2.24m,排球质量为m=300g,运动员对排球做的功为W1=20J,排球运动过程中克服空气阻力做功为W2=4.12J,重力加速度g取10m/s2.球从手刚发出位置的高度h=2.04m,选地面为零势能面,则( )
A.与排球从手刚发出时相比较,排球恰好到达球网上边缘时重力势能的增加量为6.72J
B.排球恰好到达球网上边缘时的机械能为22J
C.排球恰好到达球网上边缘时的动能为15.88J
D.与排球从手刚发出时相比较,排球恰好到达球网上边缘时动能的减少量为4.72J
14.某兴趣小组遥控一辆玩具车,使其在水平路面上由静止启动,在前2s内做匀加速直线运动,2s末达到额定功率,
2s到14s保持额定功率运动,14s末停止遥控,让玩具车自由滑行,其v-t图象如图所示.可认为整个过程玩具车所受阻力大小不变,已知玩具车的质量为m=1kg,取g=10m/s2,则( )
A.玩具车所受阻力大小为2N
B.玩具车在4s末牵引力的瞬时功率为9W
C.玩具车在2s到10s内位移的大小为39m
D.玩具车整个过程的位移为90m
三、非选择题(本题共4小题,共46分.把答案填在题中的横线上或按照题目要求作答.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
15.(8分)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究,实验装置如图(a)所示:
轻弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一物块接触而不连接,纸带穿过打点计时器并与物块连接.向左推物块使弹簧压缩一段距离,由静止释放物块,通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能.
图(a)
(1)实验中涉及下列操作步骤:
①把纸带向左拉直
②松手释放物块
③接通打点计时器电源
④向左推物块使弹簧压缩,并测量弹簧压缩量
上述步骤正确的操作顺序是________(填入代表步骤的序号).
(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果.打点计时器所用交流电的频率为50Hz.由M纸带所给的数据,可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s.比较两纸带可知,________(选填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能更大些.
图(b)
16.(8分)目前上海有若干辆超级电容车试运行,其特点是充电快、运行远,只需在乘客上车间隙充电30s~1min,就能行驶3km~5km.假设有一辆超级电容车,质量m=2×103kg,额定功率P=60kW,当超级电容车在平直水平路面上行驶时,受到的阻力f是车重的k=0.1倍,g取10m/s2.求:
(1)超级电容车在此路面上能达到的最大速度vm;
(2)超级电容车从静止开始以a=0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动所能维持的时间t;
(3)超级电容车以额定功率从静止开始运动经过t′=50s达到最大速度过程中的位移x.
17.(12分)光滑的长轨道形状如图所示,底部为半圆形,半径为R,固定在竖直平面内,A、B为两质量相同的小环,用长为R的轻杆连接在一起,套在轨道上,将A、B两环从图示位置静止释放,A环距底部2R.不考虑轻杆和轨道的接触,即忽略系统机械能的损失,求:
(1)A、B两环进入半圆形底部前,杆上的作用力;
(2)A环到达最低点时,两环的速度大小;
(3)若轻杆长为2
R,A环仍从距底部2R处静止释放,经过半圆形底部再次上升后离开底部的最大高度.
18.(18分)如图所示,光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点,BC右端连接内壁光滑、半径为r的
细圆管CD,管口D端正下方直立一根劲度系数为k的轻弹簧,轻弹簧下端固定,上端恰好与管口D端齐平,质量为m的小球在曲面上距BC的高度为2r处从静止开始下滑,进入管口C端时与管壁间恰好无作用力,通过CD后压缩弹簧,在压缩弹簧过程中速度最大时弹簧的弹性势能为Ep,已知小球与BC间的动摩擦因数μ=0.5.求:
(1)小球达到B点时的速度大小vB;
(2)水平面BC的长度s;
(3)在压缩弹簧过程中小球的最大速度vm.
高中物理必修二《机械能》单元测试题
参考答案
一、单项选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分.每小题中只有一个选项是正确的,选对得3分,错选、不选或多选均不得分)
1.如图所示,在水平的船板上有一人拉着固定在岸边树上的绳子,用力使船向前移动.关于力对船做功的下列说法中正确的是( )
A.绳的拉力对船做了功
B.人对绳的拉力对船做了功
C.树对绳子的拉力对船做了功
D.人对船的静摩擦力对船做了功
解析:
绳的拉力、人对绳子的拉力和树对绳子的拉力都没有作用于船,没有对船做功.只有人对船的静摩擦力作用于船,且船发生了位移,故对船做了功,且做正功,故选项A、B、C错误,D正确.
答案:
D
2.一小球从如图所示的弧形轨道上的A点,由静止开始滑下.由于轨道不光滑,它仅能滑到B点.由B点返回后,仅能滑到C点,已知A、B高度差为h1,B、C高度差为h2,则下列关系正确的是( )
A.h1=h2 B.h1<h2
C.h1>h2D.h1、h2大小关系不确定
解析:
由能的转化和守恒定律可知,小球由A到B的过程中重力势能减少mgh1,全部用于克服摩擦力做功,即WAB=mgh1.同理,WBC=mgh2,又随着小球最大高度的降低,每次滑过的路程越来越短,必有WAB>WBC,所以mgh1>mgh2,得h1>h2,故C正确.
答案:
C
3.如图所示,在电梯中的斜面上放置了一滑块,在电梯加速上升的过程中,滑块相对斜面静止.则在该过程中( )
A.斜面对滑块的弹力对滑块所做的功等于滑块增加的重力势能
B.滑块所受合力对滑块所做的功等于滑块增加的机械能
C.斜面对滑块的摩擦力对滑块做负功
D.斜面对滑块的弹力对滑块所做的功小于滑块增加的机械能
解析:
滑块克服重力所做的功等于滑块增加的重力势能,故选项A错误;合力对滑块所做的功等于滑块动能的增量,故选项B错误;斜面对滑块的摩擦力沿斜面向上,故摩擦力做正功,选项C错误;斜面对滑块的弹力、摩擦力对滑块做的总功等于滑块机械能的增量,故选项D正确.
答案:
D
4.质量为m的汽车由静止开始以加速度a做匀加速运动,经过时间t,汽车达到额定功率,则下列说法正确的是( )
A.at即为汽车额定功率下的速度最大值
B.at不是汽车额定功率下的速度最大值
C.汽车的额定功率是ma2t
D.题中所给条件可以求出汽车的额定功率
解析:
汽车额定功率下的最大速度是a=0时,vm=
=
,故选项A错误,B正确.汽车的功率是牵引力的功率,不是合力的功率,故选项C错误.由F-Ff=ma,得F=Ff+ma,因Ff不知,则F不知,故求不出汽车的额定功率,故选项D错误.
答案:
B
5.将质量为m的小球在距地面高度为h处竖直向上抛出,抛出时的速度大小为v,小球落到地面上时的速度大小为3v,若小球受到的空气阻力不能忽略,则对于小球整个运动过程,下列说法正确的是( )
A.合外力对小球做的功为4mv2
B.重力对小球做的功等于-mgh
C.小球落地时的机械能会变大
D.小球克服空气阻力做的功为mv2
解析:
根据动能定理,合外力对小球所做的功等于小球动能的变化量,故有W合=W重-W阻=
m(3v)2-
mv2=4mv2,选项A正确;W重=Ep1-Ep2=mgh,选项B错误;空气阻力对小球做负功,小球落地时机械能减少,选项C错误;小球克服空气阻力做的功W阻=
mv2+mgh-
m(3v)2=mgh-4mv2,选项D错误.
答案:
A
6.如图所示,ab是—个位于竖直平面内的光滑圆弧形轨道,高度为h,轨道的末端与水平轨道相切于b点.一个小木块质量为m,在顶端a处由静止释放后沿轨道滑下,最后停止在水平段的c点.现使小木块从c点出发,靠惯性沿原路恰好回到a点,小木块具有初动能的值为Ek,则( )
A.Ek=mghB.mgh<Ek<2mgh
C.Ek=2mghD.Ek>2mgh
解析:
对于下滑过程中由动能定理可得:
mgh-Wf=0,对于上滑过程:
-mgh-Wf=0-Ek,联立解得Ek=2mgh,故选项C正确.
答案:
C
7.如图,一颗小弹丸从离水面不高处落入水中,溅起的几个小水珠可以跳得很高(不计能量损失),下列说法正确的是( )
A.小弹丸下落时具有的重力势能等于几个水珠在最高点的重力势能
B.小弹丸下落时具有的重力势能大于几个水珠在最高点的重力势能
C.小弹丸下落时具有的重力势能小于几个水珠在最高点的重力势能
D.小水珠跳起的高度超过弹丸下落的高度,是违背能量守恒的
解析:
弹丸的重力势能转化弹丸的动能,再转化为水的弹性势能最后转化成小水珠的动能,小水珠升高的过程中,动能又转化为重力势能(即表现为小水珠的高度),在这一过程中,水的总动能要小于弹丸的动能,但是,各个水珠的质量都比较小,因此,小水珠跳起的高度存在多种可能性.当弹丸的质量又比较大的时候,完全有可能出现个别小水珠跳起的高度较高的情况,甚至可以超过弹丸下落的高度.故B正确,A、C、D都错误.
答案:
B
8.如图所示,一个质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面,其运动的加速度大小为0.6g,该物体在斜面上上升的最大高度为h,g取10m/s2,则在这个过程中物体的( )
A.机械能守恒B.重力势能增加了0.5mgh
C.动能损失了1.1mghD.机械能损失了0.2mgh
解析:
由牛顿第二定律,得mgsin30°+f=m×0.6g,解得摩擦力f=0.1mg,此过程有摩擦力做功,机械能不守恒,故A错误;物体在斜面上能够上升的最大高度为h,所以重力势能增加了ΔEp=mgh,故B错误;由动能定理,可知动能损失量等于合外力做功的大小,即ΔEk=F合s=m×0.6g×2h=1.2mgh,故C错误;由功能关系,知机械能的损失量为ΔE=fs=0.1mg×2h=0.2mgh,故D正确.
答案:
D
9.如图所示,小球以初速度v0从A点沿不光滑的轨道运动到高为h的B点后自动返回,其返回途中仍经过A点,则经过A点的速度大小为( )
A.
B.
C.
D.
解析:
设小球从A到B克服摩擦力做的功为Wf,小球从A至B,由动能定理,有-Wf-mgh=0-
mv
.
小球从B至A,由动能定理,有
mgh-Wf=
mv
-0.
解以上两式得vA=
,B对.
答案:
B
10.(2014·大纲全国卷)一物块沿倾角为θ的斜坡向上滑动.当物块的初速度为v时,上升的最大高度为H,如图所示.当物块的初速度为
时,上升的最大高度记为h.重力加速度大小为g.物块与斜坡间的动摩擦因数和h分别为( )
A.tanθ和
B.
tanθ和
C.tanθ和
D.
tanθ和
解析:
设物块与斜坡之间的动摩擦因数为μ,由动能定理可得-mgH-μmgcosθ
=0-
mv2和-mgh-μmgcosθ
=0-
m
,解得h=
,μ=
tanθ,所以选项D正确.
答案:
D
二、多项选择题(本大题共4小题,每小题6分,共24分.每小题有多个选项是正确的,全选对得6分,少选得3分,选错、多选或不选得0分)
11.如图所示,长木板A放在光滑水平地面上,物体B以水平速度v0冲上A后,由于摩擦力作用,最后停止在木板A上.则从B冲到木板A上到相对板A静止的过程中,下列说法正确的是( )
A.摩擦力对物体B做负功,对物体A做正功
B.物体B动能的减少量等于系统损失的机械能
C.摩擦力对A物体做的功等于系统机械能增加量
D.物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和
解析:
B受的摩擦力方向向左,位移向右,故摩擦力对物体B做负功,A受B给他的摩擦力向右,位移向右,故摩擦力对物体A做正功,故A正确;根据能量守恒定律,物体B动能的减少量等于A的机械能增量和系统损失的机械能之和,故B错误;根据动能定理,摩擦力对木板A做的功等于A动能的增加,故C错误;根据能量守恒定律,物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和,故D正确,故选A、D.
答案:
AD
12.如图所示,是一儿童游戏机的工作示意图.光滑游戏面板与水平面成一夹角θ,半径为R的四分之一圆弧轨道BC与AB管道相切于B点,C点为圆弧轨道最高点,轻弹簧下端固定在AB管道的底端,上端系一轻绳,绳通过弹簧内部连一手柄P.将弹珠投入AB管内,缓慢下拉手柄使弹簧被压缩,释放手柄,弹珠被弹出,与游戏面板内的障碍物发生一系列碰撞后落入弹槽里,根据入槽情况可以获得不同的奖励.假设所有轨道均光滑,忽略空气阻力和手柄质量,弹珠视为质点.某次缓慢下拉手柄,使弹珠与B点距离为L,释放手柄,弹珠被弹出,到达C点速度为v,下列说法正确的是( )
A.弹珠从释放手柄开始到触碰障碍物之前的过程中机械能守恒
B.弹珠从释放手柄到离开弹簧的过程中,其动能先增大后减小
C.弹珠脱离弹簧的瞬间,其动能和重力势能之和达到最大
D.此过程中,弹簧的最大弹性势能为mg(L+R)sinθ+
mv2
解析:
弹珠从释放手柄开始到触碰障碍物之前的过程中,弹簧对弹珠做正功,其机械能增加,故A错误;弹珠从释放手柄到离开弹簧的过程中,弹簧的弹力先大于重力沿斜面向下的分力,后小于重力沿斜面向下的分力,先加速后减速,所以其动能先增大后减小,故B正确;释放手柄,弹簧的弹力对弹珠做正功,弹珠的动能和重力势能之和不断增大,根据弹珠和弹簧组成的系统机械能守恒知,弹珠脱离弹簧的瞬间,弹簧的弹性势能全部转化为弹珠的动能和重力势能,所以此瞬间动能和重力势能之和达到最大,故C正确;根据系统的机械能守恒得,弹簧的最大弹性势能等于弹珠在C点的机械能,为mg(L+R)sinθ+
mv2,故D正确.
答案:
BCD
13.如图所示,在排球比赛中,假设排球运动员某次发球后排球恰好从网上边缘过网,排球网高H=2.24m,排球质量为m=300g,运动员对排球做的功为W1=20J,排球运动过程中克服空气阻力做功为W2=4.12J,重力加速度g取10m/s2.球从手刚发出位置的高度h=2.04m,选地面为零势能面,则( )
A.与排球从手刚发出时相比较,排球恰好到达球网上边缘时重力势能的增加量为6.72J
B.排球恰好到达球网上边缘时的机械能为22J
C.排球恰好到达球网上边缘时的动能为15.88J
D.与排球从手刚发出时相比较,排球恰好到达球网上边缘时动能的减少量为4.72J
解析:
与排球从手刚发出时相比较,排球恰好到达球网上边缘时重力势能的增加量为mg(H-h)=0.3×10×(2.24-2.04)J=0.6J,故A错误;根据功能关系可得,排球恰好到达球网上边缘时的机械能为mgh+W1-W2=0.3×10×2.04J+20J-4.12J=22J,故B正确;由动能定理可知,排球恰好到达球网上边缘时的动能为W1-W2-mg(H-h)=15.28J,故C错误;与排球从手刚发出时相比较,排球恰好到达网上边缘时动能的减少量为W2+mg(H-h)=4.72J,故D正确.
答案:
BD
14.某兴趣小组遥控一辆玩具车,使其在水平路面上由静止启动,在前2s内做匀加速直线运动,2s末达到额定功率,
2s到14s保持额定功率运动,14s末停止遥控,让玩具车自由滑行,其v-t图象如图所示.可认为整个过程玩具车所受阻力大小不变,已知玩具车的质量为m=1kg,取g=10m/s2,则( )
A.玩具车所受阻力大小为2N
B.玩具车在4s末牵引力的瞬时功率为9W
C.玩具车在2s到10s内位移的大小为39m
D.玩具车整个过程的位移为90m
解析:
由图象可知在14s后的加速度a2=
m/s2=-1.5m/s2,故阻力f=ma2=-1.5N,A错误;玩具车在前2s内的加速度a1=
=1.5m/s2,由牛顿第二定律可得牵引力F=ma1-f=3N,当t=2s时达到额定功率P额=Fv=9W.此后玩具车以额定功率运动,速度增大,牵引力减小,所以t=4s时功率为9W,B正确;玩具车在2到10秒内做加速度减小的加速运动,由动能定理得P额t+fs2=
mv
-
mv
,解得s2=39m,故C正确;由图象可知总位移s=
×3×2m+39m+6×4m+
×4×6m=78m,故D错误.
答案:
BC
三、非选择题(本题共4小题,共46分.把答案填在题中的横线上或按照题目要求作答.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
15.(8分)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究,实验装置如图(a)所示:
轻弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一物块接触而不连接,纸带穿过打点计时器并与物块连接.向左推物块使弹簧压缩一段距离,由静止释放物块,通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能.
图(a)
(1)实验中涉及下列操作步骤:
①把纸带向左拉直
②松手释放物块
③接通打点计时器电源
④向左推物块使弹簧压缩,并测量弹簧压缩量
上述步骤正确的操作顺序是________(填入代表步骤的序号).
(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果.打点计时器所用交流电的频率为50Hz.由M纸带所给的数据,可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s.比较两纸带可知,________(选填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能更大些.
图(b)
解析:
(1)先压缩弹簧,松手后,弹簧的弹性势能转化为物块离开弹簧时的动能,测量出动能就
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