第八章 机械能守恒定律单元检测B卷（解析版）.docx

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1、第八章机械能守恒定律单元检测B卷（时间：90分钟 满分：100分）一、单项选择题（本题共13小题，每题3分，共39分）1.图甲为一男士站立在履带式自动扶梯上匀速上楼，图乙为一女士站立在台阶式自动 扶梯上匀速上楼。下列关于两人受到的力以及做功情况正确的是（）甲乙A.甲图中支持力对人做正功B.甲图中摩擦力对人做负功C.乙图中人受到水平向前的摩擦力D.两人受到电梯的作用力的方向相同【答案】D【解析】AB.甲图中对人受力分析知，人受到重力，垂直斜面的支持力和沿斜面向上 的静摩擦力，因为人的位移沿斜面向上，所以支持力对人不做功，摩擦力对人做正功, 故AB错误；C.对乙图中人受力分析知，人受到重力和竖直向

2、上的支持力，不受摩擦力的作用，故 C错误；D.因为两种情况下人均做匀速直线运动，故合力为零，所以两人受到电梯的作用力与 重力等大反向，即方向都是竖直向上，故D正确。故选Do2.如图所示为我国自行研制的新一代大型客机C919.假定其质量为m,起飞时在水平跑 道上以加速度，做匀加速直线运动，受到的阻力大小为当飞机速度为丫时，则发动 机输出的实际功率为（）【解析】A.由物体A刚落地瞬间，物体C对地面的压力为零，可知，弹簧对C的拉 力等于C的重力，此时弹簧伸长量工= 由平衡条件得kx=mg得忆=等A错误；B.整个下降过程中物体A受力发生变化，由牛顿第二定律知其加速度大小发生变化, 做非匀加速运动，B错

3、误；CD.将物体A、B作为一个整体，除重力外，还有弹簧弹力做功，故整体机械能不守 恒，设物体A到达地面瞬间的速度为v,对物体A、B整体从开始到A落地的整个过程， 由功能关系得6 rng. y/3 I - mg I - W弹=不6根v? +5根4根据物体A沿绳子方向的分速度大小等于物体B的速度，得vb=vcos30联立解得 弹簧弹力做功w弹=-； 1= - 0.5mglA、B组成的系统克服弹簧弹力的功等于系统机械能的减少量，则系统机械能损失0.5mg/, C错误，D正确。故选D。二、多项选择题(本题共3小题，每小题2分，共6分)14.如图所示,一轻弹簧下端固定在倾角为e的固定斜面底端,弹簧处于原

4、长时上端位于斜 面上B点,8点以上斜面光滑,8点到斜面底端粗糙，可视为质点的物体质量为九从A点静 止释放，将弹簧压缩到最短后恰好能被弹回到B点。已知A、8间的距离为L,物体与3 点以下斜面间的动摩擦因数为4,重力加速度为g,不计空气阻力，则此过程中()A.物体克服摩擦力做的功为mgL sin 3B.弹簧的最大压缩量为粤C.物体的最大动能一定等于mgL sin 6D.弹簧弹性势能的最大值为。ngL sin仇1+萼）【答案】AD【解析】对于物体运动的整个过程，运用动能定理得mgL sin仇叼=0,得物体克服摩擦力做 的功WrmgL sin仇故A正确。物体从A运动到B过程机械能守恒,可得物体刚接触弹

5、簧 时的动能等于mgL sin 9。若Ntana则pmg cos 3mg sin。，物体在B点达到最大动能mgL sin/若3 kg=l kg,故A 正确；物体上升过程中，克服摩擦力做功，机械能减少，减少的机械能等于克服摩擦力 h做的功，则|A机|=加geos asin a，解得 =0.5,故B错误；物体上升过程中，由牛顿 第二定律得机gsin a+zgcos解得。=10m/s2,故C正确；由题图乙可知，物 体上升过程中摩擦力做的功W=30J-50J = -20J,则物体从斜面底端开始运动到回到 斜面底端的整个过程中，由动能定理得反一Eko=2W,则Ek=Eko+2W=5OJ + 2x（20）

6、 J=10J,故D正确.三、非选择题（本题共6小题，共55分）17. （7分）学校物理兴趣小组验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示，电火花计 时器打点的周期T = 0.02s。G（1）实验中，电火花计时器接的是 （选填“6V”或220V”）的交流电源;（2）下列操作中，有利于减小实验误差的是；A.两限位孔在同一竖直线上B.先释放纸带，后接通电源C.精确测量重锤的质量（3）实验中得到的一条纸带如图乙所示，。为打出的第一个点，A、B、C、D、为依 次打下的点，根据纸带上的数据，电火花计时器打。点时重锤的速度大小为 m/s,重锤下落的加速度大小为 m/s2o （结果均保留三位有效数字）（4）张同学

7、根据如图乙所示的纸带算出了电火花计时器打某点时重锤的瞬时速度，测 出。点与该点的距离人 以力为横坐标、/为纵坐标建立坐标系，作出声图像，从 而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，重力加速度大小为g,则在误差允许的范 围内，声j图线的“斜率，为；（5）王同学根据打出的另一条纸带，发现重锤重力势能的减少量A综小于其动能的增 加量八线，他认为这是空气阻力造成的。王同学的观点（选填“正确”或“错误”）， 其原因是。【答案】220V A 1.759.63 2g 错误空气阻力会造成而不是4耳（线【解析】（1）实验中，电火花计时器接的是220V的交流电源；（2） A.两限位孔在同一竖直线上，可减小纸带与打

8、点计时器之间的摩擦，从而减小误 差，选项A正确；B.实验中应该先接通电源，后释放纸带，选项B错误；C.实验要验证的关系是mgh = -mv2两边消掉处 则不需要测量重锤的质量，选项C错误。故选Ao（3）电火花计时器打。点时重锤的速度大小为2T2T(19.41 12.40”10一2(HJ4m/s = 1.75m/s重锤下落的加速度大小为。=汽； =（及412.：*；.40-6.93） 5/s2 =9.63m/s2（4）根据吆 =/可得=2gh 则v2/图像的斜率为k=2g（5）王同学的观点是错误的；其原因是空气阻力会造成丸心,而不是18.(7分)在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为根=1.00

9、 kg的重物自由下落，打 点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带，如图16所示.O 为第一个点，A、8、。为从合适位置开始选取的连续点中的三个点.已知打点计时器每 隔0.02 s打一个点,当地的重力加速度g取也的m/s2,那么：r otA tb tCi!iiiH 15.55 cm!19.20 cmH23.23 cmH图16(1)根据图上数据，应取图中。点到 点对应的过程来验证机械能守恒定律；(2)从。点至U(l)问中所取的点，重物重力势能的减少量&=J,动能的增加量Ek=J;(结果均保留三位有效数字)1.84（2 分）1.84（2 分）（3）A（2 分）(3)若测出纸带上各

10、点到O点之间的距离，根据纸带算出各点的速度丫及重物下落的高 度九则以9为纵轴、以为横轴作出的图像是下图中的.【答案】(1*(1分)(2)1.88(2分)23.2315.552x0.02*【解析】验证机械能守恒定律时，我们验证的是减少的重力势能稣=叫/1和增加的 动能之间的关系，因在B点能够测出相应的。和u的数据，而在A、。两点 无法测出也故选5点.减少的重力势能Ep=mg/z产L88 J,打B点时重物的速度%=禧= 41.IO 2 m/s=1.92 m/s,所以增加的动能反=。%8%1.84 J.在实验误差允许的范围内可认为以,则声=8力，即俨与h成正比，A正确.19. (9分)如图所示，一架

11、战斗机在距水平地面A点正上方高/500m处，将质量根=40 kg的炮弹以相对地面v=100m/s的水平速度投出，击中目标瓦不计空气阻力,g取10m/s2. 求炮弹：(1)刚投出时相对地面所具有的重力势能;(2)目标8距离A点的水平距离x；(3)重力做功的平均功率。h【答案】(1) 2x105J; (2) 1000m； (3) 2xlO4W【解析】(1)重力势能综=7g/2 = 40xl0x500J = 2xl()5j(2)根据平抛运动力=x = vt解得x = 1000m, E = 10s(3)重力做功的平均功率P = = 2x104Wt20. (9分)如图所示，质量为m=2 kg的木块在倾角

12、6=37。的足够长的斜面上由静止开 始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数为=0.5,已知：41137。=068$37。=0.8,且取10 m/s2,求：前2 s内重力做的功;前2 s内重力的平均功率;（3）2 s末重力的瞬时功率.【答案】（1）48 J24W48W【解析】（1）木块下滑过程中，由牛顿第二定律得:mgsin /zmgcos 0=ma前2s内木块的位移层联立解得：x=4m, a=2 m/s2所以重力在前2 s内做的功为Wmgsin (9-x=2x10x0.6x4 J=48 J；(2)重力在前2 s内的平均功率为（3）木块在2 s末的速度Vat2x2 m/s=4 m/s2 s 末重力的瞬

13、时功率为 P=mgsin 6-v=2x 10x0.6x4 W=48 W.21. （10分）如图所示，处于竖直平面内的一探究装置，由倾角a =37。的光滑直轨道 AB,圆心为0/的半圆形光滑轨道BCD、圆心为O2的半圆形光滑细圆管轨道。尺 倾 角也为37。的粗糙直轨道/G组成，B、。和厂为轨道间的相切点，弹性板垂直轨道固定 在G点（与B点等高），B、。八D、。2和尸点处于同一直线上。已知可视为质点的滑 块质量2=O.lkg,轨道BCD和。所 的半径R=0.15m,轨道AB长度凄=3m ,滑块与轨7道厂G间的动摩擦因数 =滑块与弹性板作用后，以等大速度弹回，sin37*0.6,Ocos37=0.8

14、o滑块开始时均从轨道AB上某点静止释放，（1）若释放点距B点的长度/=0.7m,求滑块到最低点。时轨道对其支持力Fn的大小；（2）设释放点距B点的长度为滑块第一次经产点时的速度u与。之间的关系式；（3）若滑块最终静止在轨道/G的中点，求释放点距B点长度。的值。【答案】(1) 7N； (2) /0.85m； (3)见解析【解析】(1)到C点过程mg/sin37, +mgR(l cos37 ) = ；根植2。点时, Fn =7N(2)能过最高点时，则能到尸点，则恰到最高点时wg/xSin370-(3mgHcos37o + R)mg=0解得/0.85m,要能过尸点/JO.85m(3)设摩擦力做功为第

15、一次到达中点时的倍mglx sin 37c - mgmglx sin 37c - mgFGsin 37; - n/Limg g cos 37: =013当 =1时4当 =3时。241当 =5 时 & =ym22. (13分)如图(甲)所示半径R=0.8m的光滑。圆弧轨道固定在竖直平面内，B为 4轨道的最低点，B点右侧的光滑的水平面上紧挨3点有静止的小平板车，平板车质量 =2kg,长度/=lm,小车的上表面与8点等高，质量根=2kg的物块(可视为质点)从 圆弧最高点A由静止释放，取g=10m/s2。(1)求物块滑到轨道上的5点时对轨道的压力;（2）若物块与平板车间的动摩擦因数为0.3,求物块从平

16、板车右端滑出时平板车的速度 大小；（3）若锁定平板车并在上表面铺上一种特殊材料，其动摩擦因数从左向右随距离均匀 变化如图（乙）所示，求物块滑离平板车时的速率。【答案】(1) 60N； (2) Im/s； (3) V?m/s【解析】（1）物块从A点到3点的过程中，其机械能守恒，由机械能守恒定律得mgR = mv1代入数据解得 =4m/s在3点，轨道的支持力与物块的重力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得F -mg - m R代入数据解得b= 60N由牛顿第三定律可知，物块在8点时对轨道压力9= b = 60N方向竖直向下（2）物块滑上小车后，对物块，由牛顿第二定律得，加速度大小% _ mS =爆=

17、0 3 * Om/s2=3m/s2 m平板车向右匀加速运动，加速度大小为4 =贷=空管m/s2=3m/s2 物块向右匀减速运动，经过时间，滑离，则有以，-；。/一：/产=/ 代入数据解得!s （，= ls时物块已经离开平板车，舍去）A. FfVD. mav【答案】B【解析】飞机起飞时在水平跑道上以加速度a做匀加速直线运动，设牵引力为尸，根据 牛顿第二定律尸一尸f=，a,得尸=/w+R,所以发动机输出的实际功率P=H=(/w+ Ff)v,故选 B.3.长征途中，为了突破敌方关隘，战士爬上陡峭的山头，居高临下向敌方工事内投掷 手榴弹。战士在同一位置先后投出甲、乙两颗质量均为根的手榴弹，手榴弹从投出

18、的位 置到落地点的高度差为人在空中的运动可视为平抛运动，轨迹如图所示。重力加速度 为g,下列说法正确的是()A.甲在空中的运动时间比乙的长B.战士对两颗手榴弹做功一样多C.两颗手榴弹在落地前瞬间，重力的功率相等D.从投出到落地，每颗手榴弹的机械能变化量为“财【答案】C【解析】A.根据可得七栏 甲、乙的下落高度相同，因此在空中的运动时间相等，故A错误;所以物块滑离平板车时平板车的速度大小为u = a2，= 3xgm/s=lm/s（3）物块在小车上滑行时的摩擦力做功W = /叫+ 2加?/一 0.3x2xl0 + .6x2xl0 I 0J= gjf 22,从物体开始滑动到滑离平板车的过程，由动能定

19、理得mgR + 叼=1妙2一0代入数据解得u = V7m/sB,根据s = v（）t ,可得 = ； = sJ力甲、乙运动的水平位移S不同，因此水平初速度不同，说明获得的初动能不相等，由动 能定理知战士对两颗手榴弹做功不相等，故B错误；C.两颗手榴弹在落地前瞬间竖直方向的速度分量匕=廊相等，重力的瞬时功率Pg = mS *相等，故C正确。D.从投出到落地，只有重力做功，手榴弹的机械能保持不变，故D错误。故选C。4.如图所示，长/=1 m的轻质细绳上端固定，下端连接一个质量根=2 kg的小球（可视 为质点），用水平向右的力/作用在小球上使小球处于静止状态，细绳与竖直方向的夹 角6=37。,重力加

20、速度g取10m/s2, sin37o=O6, cos 37。=08将尸撤去,则小球到达 最低点时的速度大小为（）A. 3 m/sA. 3 m/sC. 2 m/sB. 2.5 m/sD. 1 m/s【答案】C【解析】将b撤去，对小球，由机械能守恒定律得吆/（I-得小球到达最 低点时的速度大小U=q2g/1cos夕=2 m/s, C正确.5.如图所示，轻弹簧水平固定在墙上，一小球以初速度M）沿光滑水平面向左运动.在小 球向左压缩弹簧的过程中（）A.小球做匀减速运动B.小球和弹簧组成的系统机械能不守恒C.克服弹簧弹力做功，小球机械能减少D.小球和弹簧刚接触时速度最大，加速度最大【答案】C【解析】在小

21、球向左压缩弹簧的过程中，弹簧的形变量越来越大，弹簧弹力越来越大, 根据牛顿第二定律可知，小球的加速度越来越大，小球做加速度变大的减速运动，A错 误；小球和弹簧组成的系统所受外力做功为零，系统的机械能守恒，B错误；弹簧弹 力对小球做负功，即小球克服弹簧弹力做功，小球的机械能减少，C正确；小球和弹簧 刚接触时速度最大，但此时弹簧弹力最小，加速度最小，D错误.6.如图所示,皮带传送装置把物体P匀速送至高处，在此过程中，下列说法不正确的是A.摩擦力对物体做正功B.摩擦力对物体做负功C.支持力对物体不做功D.合外力对物体做功为零【答案】B【解析】物体尸匀速向上运动的过程中，摩擦力的方向沿皮带向上，与物体

22、运动的方向相 同,所以摩擦力做正功,A说法正确,B说法错误;支持力的方向与物体运动的方向垂直，则 支持力对物体不做功,C说法正确;物体匀速上升，动能变化量为零，根据动能定理可知，合 外力对物体做功为零,D说法正确。7 .如图所示,质量为M的半圆柱体放在粗糙水平面上，一可视为质点、质量为m的光滑物 块在大小可变、方向始终与圆柱面相切的拉力/作用下从A点沿着圆弧匀速运动到最高 点民整个过程中半圆柱体保持静止，重力加速度为g。则A.物块克服重力做功的功率先增大后减小8 .拉力F的功率逐渐减小C.当物块在A点时，半圆柱体对地面有水平向左的摩擦力D.当物块运动到B点时，半圆柱体对地面的压力为(M+m)g

23、【答案】B【解析】设物块与圆心的连线与竖直方向的夹角为。，物块克服重力做功的功率为尸sin4物块从A到B过程中,。逐渐减小，则P减小，故A错误;拉力大小F=mg sina拉力的 功率尸=尸片机0sin仇故拉力的功率逐渐减小，故B正确;当物块在A点时,对物块和半圆 柱体整体受力分析，可知地面对半圆柱体的摩擦力水平向左，即半圆柱体对地面有水平向2右的摩擦力，故C错误;当物块在B点时，对物块有地面对半圆柱的支持力K”2D 错误。8 .如图是某同学跳远的频闪模拟图，该同学身高168 cm,体重52 kg.假设助跑起跑前该 同学的机械能为零，图中辅助标线方格横竖比为2： 1,请你估算他在最高点时机械能最

24、 接近的值是()A. 1 600J B. 800 J C. 400 J D. 200 J【答案】B【解析】从最高点到落地前重心在竖直方向运动了约2格，竖直方向速度为Vy = gZ(D 水平方向运动了约2格，图中辅助标线方格横竖比为2 ： 1,设竖直方向高度为九水平方向速度为名.=平由自由落体运动可知h=ggf2综合可得落地前的速度为v=A/vx2+vy2=2ygh由题图可知每格竖直高度约0.5 m,即力=lm,从最高点到落地前做平抛运动，在最高 点时机械能与落地前的动能相等，约为E=Ek=mv2=2mgh 000 J,在最高点时机械能最接近的值是800 J,故选B.9 .如图甲所示，物体在水平

25、恒力产作用下沿粗糙水平地面由静止开始运动，在，=ls时 刻撤去恒力凡 物体运动的UV图像如图乙所示.重力加速度g取10m/s2,下列说法正 确的是（）甲乙A.物体在3s内的位移x = 3mB.恒力万与摩擦力及大小之比万：4=1：3C.物体与地面间的动摩擦因数=。.3D.在撤去R前后两个阶段的平均速度大小之比斗豆=2:1【答案】c【解析 1 A.图像与坐标轴围成的面积等于位移，可知物体在3s内的位移x = x 3 x 6m = 9m2选项A错误；B.前1s内的位移 =,xlx6m = 3m整个过程由动能定理Fx-Ffx = O解得恒力F与摩擦力Ff大小之比尸由=3:1 选项B错误;C.撤去力厂后

26、的加速度，= 4g=Jm/s2=3m/s2则物体与地面间的动摩擦因数 =0.3选项C正确；D.在撤去产前后两个阶段的平均速度大小之比不凡=竽:写 =1：1选项D错误。故选C。10.如图所示，在倾角为。=30。的光滑斜面上有一长L=0.8m的轻杆，杆一端固定在。点，可绕。点自由转动，另一端系一质量为根=0.05kg的小球，小球在斜面上做圆周运动，g取10m/s2。要使小球能到达最高点人 则小球在最低点5的最小速度是（）A. 4m/sB. 2 V10 m/sC. 275 m/s D. 2/2 m/s【答案】A【解析】小球恰好到达A点时的速度大小为im=0,此时对应3点的速度最小，设为旌 对小球从A

27、到B的运动过程，由动能定理有:加其一 J； =2zgLsin。解得% = 4m/s故选Ao11.如图，游乐场中，从高处A到水面B处有两条长度相同的光滑轨道。甲、乙两小孩沿不同轨道同时从A处自由滑向B处，下列说法正确的有（）A.甲的切向加速度始终比乙的大B.甲、乙在同一高度的速度大小相等C.甲、乙在同一时刻总能到达同一高度D.甲比乙先到达B处12. 一个凹形圆弧轨道A3C竖直固定放置，A、。两点连线水平，B为轨道的最低点, 且B到AC连线的距离为瓦质量为机的滑块从A点以初速度丫。= 同沿轨道的切线 方向进入轨道，运动到B点时的速度大小U = 屋。已知物体与轨道的动摩擦因数处处 相同，重力加速度为

28、g,下列说法正确的是（）A.从A到5 滑块所受的合外力的方向始终指向圆心B.在8点，滑块处于失重状态C.滑块一定会从。点滑出轨道D.滑块一定不会从C点滑出轨道【答案】C【解析】A.滑块从A到b速度的大小发生变化，则滑块不是做匀速圆周运动，则滑 块的合外力不指向圆心，故A错误；B.在5点，滑块的加速度方向竖直向上，处于超重状态，故B错误;CD.滑块从A到8,设摩榛力做功为W,根据动能定理得解得卬=；相的滑块从8到G设摩榛力做功为W,由于8C段的平均速度小于A3段 乙的平均速度，则滑块在BC段对轨道的压力小于在段对轨道的压力，所以滑块在BC段受到的摩擦力小于在AB段受到的摩擦力，则W 0 22则滑

29、块一定会从。点滑出，故D错误C正确。故选C。13.如图所示，质量分别为6根、根的物体A、B通过一轻绳连接，A物体套在光滑的 竖直杆上，质量为根物体C置于水平地面上，用一轻质弹簧与B相连，开始时，物体 A与定滑轮之间的绳子处于水平状态，长度为/,此时弹簧处于原长状态，物体A距离 地面的高度为=6/。现从静止开始释放物体A,当物体A刚要到达地面时，物体C 恰好对地面无压力，重力加速度为g,不计定滑轮和空气的阻力，整个过程弹簧处于弹 性限度内。下列说法正确的是（）A.弹簧的劲度系数为攵=半B.整个下降过程中物体A匀加速下落C.整个下降过程中A、B组成的系统机械能不守恒，机械能损失mg/D.物体A到达地面瞬间的速度为、居二V 4A/3 4-3【答案】D