2017_2018學(xué)年高中物理第七章機(jī)械能守恒定律階段驗(yàn)收評估新人教版.docx

第七章 機(jī)械能守恒定律(時間：50分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分，第15小題只有一個選項(xiàng)符合題意，第68小題有多個選項(xiàng)符合題意，全選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1.如圖1所示，在光滑水平面上有一物體，它的左端連一彈簧，彈簧的另一端固定在墻上，在力F的作用下物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)撤去F后，物體將向右運(yùn)動。在物體向右運(yùn)動的過程中，下列說法正確的是()圖1A彈簧的彈性勢能逐漸減小B彈簧的彈性勢能逐漸增大C彈簧的彈性勢能先增大后減小D彈簧的彈性勢能先減小后增大解析：選D由物體處于靜止?fàn)顟B(tài)可知，彈簧處于壓縮狀態(tài)，撤去F后物體在向右運(yùn)動的過程中，彈簧的彈力對物體先做正功后做負(fù)功，故彈簧的彈性勢能應(yīng)先減小后增大。2升降機(jī)中有一質(zhì)量為m的物體，當(dāng)升降機(jī)以加速度a勻加速上升h高度時，物體增加的重力勢能為()AmghBmghmahCmah Dmghmah解析：選A要分析重力勢能的變化，只需要分析重力做功。物體隨升降機(jī)上升了h，物體克服重力做功Wmgh，故物體的重力勢能增加了mgh，A正確。3水平路面上行駛的汽車所受到的阻力大小與汽車行駛的速率成正比。若汽車從靜止出發(fā)，先做勻加速直線運(yùn)動，達(dá)到額定功率后保持額定功率行駛，則在整個行駛過程中，汽車受到的牽引力大小與阻力大小關(guān)系圖像正確的是()解析：選A若汽車從靜止出發(fā)，先做勻加速直線運(yùn)動，在勻加速運(yùn)動階段，由FFfma可得，F(xiàn)Ffma。牽引力隨阻力的增大而均勻增大，圖像C、D錯誤。達(dá)到額定功率后保持額定功率行駛，由F，F(xiàn)fkv可知，牽引力與阻力成反比，圖像A正確，B錯誤。4.如圖2所示是半徑為r的豎直光滑圓形軌道，將一玩具小車放到與軌道圓心O處于同一水平面的A點(diǎn)，并給小車一豎直向下的初速度，使小車沿軌道內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動。要使小車不脫離軌道，則在A處使小車獲得豎直向下的最小初速度應(yīng)為() 圖2A. B.C. D.解析：選C小車恰好不脫離軌道的條件是在最高點(diǎn)滿足mgm。小車沿軌道內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動的過程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒。設(shè)小車在A處獲得的最小初速度為vA，由機(jī)械能守恒定律得mvA2mgrmv2，解得vA。故選項(xiàng)C正確。5.在下列幾個實(shí)例中，機(jī)械能守恒的是()圖3A所受的合外力為零的物體B在光滑水平面上被細(xì)線拉住做勻速圓周運(yùn)動的小球C在粗糙斜面上下滑的物體D如圖3所示，在光滑水平面上壓縮彈簧的小球解析：選B所受的合外力為零的物體的運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動，動能保持不變，但如果物體的高度發(fā)生變化，則機(jī)械能變化，例如降落傘勻速下降時機(jī)械能減少，A錯；在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動的小球，其動能不變，勢能也不變，球的機(jī)械能守恒，B對；在粗糙斜面上下滑的物體，在下滑過程中有滑動摩擦力做功，所以物體的機(jī)械能不守恒，C錯；在題圖中，在壓縮彈簧的過程中，彈簧的彈性勢能在增加，所以小球的機(jī)械能在減少(但小球和彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒)，D錯。6(全國甲卷)兩實(shí)心小球甲和乙由同一種材料制成，甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量。兩球在空氣中由靜止下落，假設(shè)它們運(yùn)動時受到的阻力與球的半徑成正比，與球的速率無關(guān)。若它們下落相同的距離，則()A甲球用的時間比乙球長B甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功解析：選BD設(shè)小球在下落過程中所受阻力F阻kR，k為常數(shù)，R為小球半徑，由牛頓第二定律可知：mgF阻ma，由mVR3知：R3gkRR3a，即ag，故知：R越大，a越大，即下落過程中a甲a乙，選項(xiàng)C錯誤；下落相同的距離，由hat2知，a越大，t越小，選項(xiàng)A錯誤；由2ahv2v02知，v00，a越大，v越大，選項(xiàng)B正確；由W阻F阻h知，甲球克服阻力做的功更大一些，選項(xiàng)D正確。7如圖4甲所示，斜面AB與水平面BC是由同種材料制成的。質(zhì)量相等的可視為質(zhì)點(diǎn)的a、b兩物塊，從斜面上的同一位置A由靜止開始下滑，經(jīng)B點(diǎn)在水平面上滑行一段時間后停止。不計經(jīng)過B點(diǎn)時的能量損失，用傳感器采集到它們的速度時間圖像如圖乙所示，則由上述信息判斷下列說法正確的是()圖4A在斜面上滑行的加速度物塊a比物塊b的小B在水平面上滑行的距離物塊a比物塊b的大C與斜面間的動摩擦因數(shù)物塊a比物塊b的小D在整個運(yùn)動過程中克服摩擦力做的功物塊a比物塊b多解析：選BC由圖像可以看出在斜面上滑行時aaab，選項(xiàng)A錯誤；根據(jù)圖像與時間軸所夾面積可知在水平面滑行時，xaxb，選項(xiàng)B正確；在斜面上運(yùn)動，受力分析有mgsin mgcos ma解得：，因aaab，所以avB，選項(xiàng)D正確。二、非選擇題(本題共4小題，共52分)9(8分)某同學(xué)用圖6甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。已知打點(diǎn)計時器所用電源的頻率為50 Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間9.80 m/s2。實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)得到的一條點(diǎn)跡清晰的完整紙帶如圖乙所示。紙帶上的第一個點(diǎn)記為O，另選連續(xù)的三個點(diǎn)A、B、C進(jìn)行測量，圖中給出了這三個點(diǎn)到O點(diǎn)的距離hA、hB和hC的值?；卮鹣铝袉栴}(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖6(1)打點(diǎn)計時器打B點(diǎn)時，重物速度的大小vB_ m/s；(2)通過分析該同學(xué)測量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律？簡要說明分析的依據(jù)。解析：(1)由勻變速直線運(yùn)動中間時刻的瞬時速度等于平均速度可知vB，由電源頻率為50 Hz可知T0.02 s，代入其他數(shù)據(jù)可解得vB3.90 m/s。(2)本實(shí)驗(yàn)是利用自由落體運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，只要在誤差允許范圍內(nèi)，重物重力勢能的減少等于其動能的增加，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。選B點(diǎn)分析，由于mvB27.61m，mghB7.70 m，故該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果近似驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。答案：(1)3.90(2)7.61(m/s)2，ghB7.70(m/s)2，因?yàn)閙vB2mghB，近似驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。10(10分)某同學(xué)用如圖7所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究外力做功與小車動能變化的關(guān)系。圖7(1)實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)讓小車從靜止開始運(yùn)動一段位移，利用打點(diǎn)計時器測得了小車的速度v和位移x，讀取了彈簧測力計的示數(shù)T，還測得了小車的質(zhì)量M，沙桶的質(zhì)量m，則細(xì)線對車做的功可以用W_來計算。(2)實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)改變拉力，仍讓小車從靜止開始運(yùn)動，保持位移一定，測得W與v對應(yīng)的多組數(shù)據(jù)，得到如圖8所示的Wv2關(guān)系圖像，但與預(yù)期的過原點(diǎn)直線不符，經(jīng)檢查測量、計算與作圖均無誤。你認(rèn)為主要原因是_；實(shí)驗(yàn)操作中改進(jìn)的具體措施是_。圖8解析：(1)細(xì)線的拉力等于彈簧測力計的示數(shù)T，則細(xì)線對車所做的功WTx。(2)因沒有平衡小車的摩擦力，故細(xì)線拉力對小車所做的功Wmv2Wf。(其中Wf為小車克服阻力所做的功)。答案：(1)Tx(2)小車受到了阻力將平板適當(dāng)墊高平衡小車受到的摩擦力11(16分)如圖9所示，傾角為的斜面A被固定在水平面上，細(xì)線的一端固定于墻面，另一端跨過斜面頂端的小滑輪與物塊B相連，B靜止在斜面上?；喿髠?cè)的細(xì)線水平，右側(cè)的細(xì)線與斜面平行。A、B的質(zhì)量均為m。撤去固定A的裝置后，A、B均做直線運(yùn)動。不計一切摩擦，重力加速度為g。求：圖9(1)A固定不動時，A對B支持力的大小N；(2)A滑動的位移為x時，B的位移大小s；(3)A滑動的位移為x時的速度大小vA。解析：(1)支持力的大小Nmgcos 。(2)根據(jù)幾何關(guān)系sxx(1cos )，syxsin 且s解得sx。(3)B的下降高度syxsin 根據(jù)機(jī)械能守恒定律mgsymvA2mvB2根據(jù)速度的定義得vA，vB則vBvA解得vA。答案：(1)mgcos (2)x(3) 12(18分)風(fēng)洞是研究空氣動力學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。如圖10所示，將剛性桿水平固定在風(fēng)洞內(nèi)距地面高度H3.2 m處，桿上套一質(zhì)量m3 kg，可沿桿滑動的小球。將小球所受的風(fēng)力調(diào)節(jié)為F15 N，方向水平向左。小球以初速度v08 m/s向右離開桿端，假設(shè)小球所受風(fēng)力不變，取g10 m/s2。求：圖10(1)小球落地所需時間和離開桿端的水平距離。(2)小球落地時的動能。(3)小球離開桿端后經(jīng)過多少時間動能為78 J?解析：(1)小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動，運(yùn)動時間為t 0.8 s小球在水平方向做勻減速運(yùn)動，加速度a5 m/s2水平位移sv0tat24.8 m。(2)由動能定理mgHFsEkEk0解得Ek120 J。(3)小球離開桿后經(jīng)過時間t的水平位移sv0tat2由動能定理mggt2FsEkmv02將Ek78 J和v08 m/s代入得125t280t120解得t10.4 s，t20.24 s。答案：(1)0.8 s4.8 m(2)120 J(3)0.24 s或0.4 s實(shí)驗(yàn)綜合訓(xùn)練1在“研究平拋運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中，不會增大實(shí)驗(yàn)誤差的是()A小球每次自由滾落的高度不同B斜槽末端不水平C小球飛行過程受到空氣阻力D斜槽與小球之間有摩擦解析：選D為保證小球每次做平拋運(yùn)動的初速度相同，每次釋放小球時應(yīng)在斜槽上的同一位置，A錯。斜槽末端不水平，小球離開斜槽后不做平拋運(yùn)動，B錯。小球飛行過程受到空氣阻力作用，它不做平拋運(yùn)動，運(yùn)動軌跡不是嚴(yán)格的拋物線，C錯。實(shí)驗(yàn)中只要求小球離開槽末端的瞬時速度水平且相同就可以了，即使斜槽與小球間有摩擦，這一要求也能做到，D對。2(多選)利用自由落體運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，就是看 mvn2是否等于mghn。下列說法中正確的是()A打點(diǎn)計時器打第1個點(diǎn)O時，重物的速度為0Bhn是點(diǎn)n到點(diǎn)O的距離Cm為重物的質(zhì)量，需用天平稱量D計算vn要用vngtn，其中tn(n1)T解析：選AB從機(jī)械能守恒來看，重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能，要使mvn2mghn，初動能必須為0，A正確；hn代表下落的高度，所以B正確；從等式中看出m可以約掉，所以不需要用天平測出其質(zhì)量，C錯誤；求vn應(yīng)該用點(diǎn)n前1點(diǎn)到后1點(diǎn)的距離除以這段長度對應(yīng)的時間來求，也就是求中間時刻的速度，D錯誤。3如圖1所示，是利用閃光照相研究平拋運(yùn)動的示意圖。小球A由斜槽滾下，從桌邊緣水平拋出，當(dāng)它恰好離開桌邊緣時，小球B也同時下落，閃光頻率為10 Hz的閃光器拍攝的照片中B球有四個像，像間距離已在圖中標(biāo)出，兩球恰在位置4相碰。則A球從離開桌面到和B球碰撞時經(jīng)過的時間為_ s，A球離開桌面的速度為_ m/s。(g10 m/s2)圖1解析：因?yàn)閔gt2，所以t0.3 s，v01 m/s。答案：0.314.圖2甲是“研究平拋物體的運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)裝置圖。圖2(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對實(shí)驗(yàn)裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到斜槽末端切線_。每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了每次平拋_。(2)圖乙是正確實(shí)驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)，其中O為拋出點(diǎn)，則此小球做平拋運(yùn)動的初速度為_ m/s。(3)在另一次實(shí)驗(yàn)中將白紙換成方格紙，每小格的邊長L5 cm，通過實(shí)驗(yàn)，記錄了小球在運(yùn)動途中的三個位置，如圖丙所示，則該小球做平拋運(yùn)動的初速度為_m/s；B點(diǎn)的豎直分速度為_ m/s。解析：(2)方法一：取點(diǎn)(32.0,19.6)分析可得：0.1969.8t120.32v0t1解得：v01.6 m/s。方法二：取點(diǎn)(48.0,44.1)分析可得：0.4419.8t220.48v0t2解得：v01.6 m/s。(3)由圖可知，物體由AB和由BC所用的時間相等且有：ygT2xv0T解得：v01.48 m/svBy1.98 m/s。答案：(1)水平初速度相同(2)1.6(3)1.481.985某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖3所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系，小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板前行。打點(diǎn)計時器工作的頻率為50 Hz。圖3(1)(多選)實(shí)驗(yàn)中木板略微傾斜，這樣做_。A是為了釋放小車后，小車能勻加速下滑B是為了增大小車下滑的加速度C可使得橡皮筋對小車做的功等于合力對小車做的功D可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運(yùn)動(2)實(shí)驗(yàn)中選用同樣的橡皮筋1條、2條、3條并起來掛在小車的前端進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都把小車?yán)酵晃恢煤筢尫拧０训?次只掛1條橡皮筋時橡皮筋對小車做的功記為W1，第2次掛2條橡皮筋時橡皮筋對小車做的功記為2W1橡皮筋對小車做功后使小車獲得的速度可由打點(diǎn)計時器打出的紙帶測出，根據(jù)第4次的紙帶(如圖4所示)求得小車獲得的速度為_ m/s。圖4(3)如果Wv2的猜想是正確的，則作出的Wv2圖像應(yīng)是_。解析：(1)使木板稍微傾斜的目的是平衡摩擦力，使得橡皮筋松弛后小車能夠做勻速運(yùn)動，故選項(xiàng)C、D正確。(2)由紙帶后半部分相鄰兩點(diǎn)間距離相同，可知小車開始做勻速運(yùn)動，可求得v m/s2 m/s。(3)若Wv2，由函數(shù)關(guān)系可知Wv2圖像應(yīng)該是一條過原點(diǎn)的直線。答案：(1)CD(2)2(3)一條過原點(diǎn)的直線6(全國甲卷)某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點(diǎn)計時器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。圖5(1)實(shí)驗(yàn)中涉及下列操作步驟：把紙帶向左拉直松手釋放物塊接通打點(diǎn)計時器電源向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量上述步驟正確的操作順序是_(填入代表步驟的序號)。(2)圖6中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果。打點(diǎn)計時器所用交流電的頻率為50 Hz。由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊脫離彈簧時的速度為_ m/s。比較兩紙帶可知，_(填“M”或“L”)紙帶對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。圖6解析：(1)實(shí)驗(yàn)時首先向左推物塊使彈簧壓縮，測量出彈簧壓縮量，然后把紙帶向左拉直，先接通打點(diǎn)計時器電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，再松手釋放物塊，故正確的操作順序是。(2)物塊脫離彈簧后將在光滑水平桌面上做勻速直線運(yùn)動，由M紙帶可知物塊脫離彈簧時的速度v m/s1.29 m/s。比較M、L兩紙帶，物塊脫離彈簧后在相同時間內(nèi)的位移M的比L的大，則M紙帶對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊在脫離彈簧后的速度大，即M紙帶對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。答案：(1)(2)1.29M7用氣墊導(dǎo)軌裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，先非常仔細(xì)地把導(dǎo)軌調(diào)成水平，然后如圖7所示用墊塊把導(dǎo)軌一端墊高H。滑塊m上面裝l1 cm的擋光條，使它由軌道上端任一處滑下，測出它通過光電門G1和G2的時間t1和t2，就可以算出它通過G1和G2時的速度v1和v2，就可以算出它由G1到G2這段過程中動能的增加量Ekm(v22v12)；再算出重力勢能的減少量Epmgh，比較Ek與Ep的大小，便可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。圖7(1)滑塊的速度v1、v2如何求出？滑塊通過G1時的高度h如何求出？(2)若測得圖中L1 m，s0.5 m，H10 cm，m500 g，滑塊通過G1和G2的時間分別為4.0102 s和1.0102 s，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭9.80 m/s2，試判斷機(jī)械能是否守恒。解析：因?yàn)閾豕鈼l寬度很小，而滑塊通過光電門的時間極短，故可以認(rèn)為滑塊在光電門間做勻速運(yùn)動，則通過兩光電門時的平均速度就等于通過G1和G2兩位置的瞬時速度v；由相似三角形可得，