高中物理粵教版第四章機(jī)械能和能源 章末質(zhì)量評(píng)估(四)

章末質(zhì)量評(píng)估(四)(時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分：100分)一、選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，選對(duì)的得3分，選錯(cuò)或不答的得0分)1．下列物理量不可能為負(fù)值的是()A．加速度 B．功C．動(dòng)能 D．重力勢(shì)能解析：加速度是矢量，可正可負(fù)，表示方向，為正時(shí)，與規(guī)定的正方向相同，為負(fù)時(shí)，與規(guī)定的正方向相反；功和動(dòng)能為標(biāo)量，功為正，說(shuō)明力與位移的夾角小于90°，功為負(fù)，說(shuō)明力與位移的夾角大于90°；物體的重力勢(shì)能有正負(fù)，為正時(shí)，說(shuō)明物體在零勢(shì)能參考面的上方，為負(fù)時(shí)，說(shuō)明物體在零勢(shì)能參考面的下方；動(dòng)能與速度的平方成正比，不可能為負(fù)值，故選C.答案：C2．下列關(guān)于力對(duì)物體做功的說(shuō)法正確的是()A．摩擦力對(duì)物體做功的多少與路徑無(wú)關(guān)B．合力不做功，物體必定做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)C．在相同時(shí)間內(nèi)作用力與反作用力做功絕對(duì)值一定相等，一正一負(fù)D．一對(duì)作用力和反作用力，可能其中一個(gè)力做功，而另一個(gè)力不做功解析：根據(jù)摩擦力做功的特點(diǎn)知，摩擦力的功與路徑有關(guān)，A錯(cuò)誤；合力不做功，合力不一定為零，物體不一定做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤，一對(duì)作用力、反作用力的功不一定數(shù)值相等、一正一負(fù)，有可能一個(gè)力做功，另一個(gè)力不做功，C錯(cuò)誤，D正確．答案：D3．清潔工人在清潔城市道路時(shí)駕駛灑水車(chē)沿平直粗糙路面勻速行駛．當(dāng)灑水車(chē)行駛到某一路口時(shí)開(kāi)始灑水，若灑水車(chē)的速度保持不變，且所受阻力與車(chē)重成正比，則開(kāi)始灑水后()A．灑水車(chē)受到的牽引力保持不變B．灑水車(chē)受到的牽引力逐漸增大C．灑水車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率保持不變D．灑水車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率不斷減小解析：因?yàn)闉⑺?chē)的重力在減小，且所受阻力與車(chē)重成正比，故阻力也減小，所以受到的牽引力減小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；又因?yàn)闉⑺?chē)的速度不變，故由P＝Fv可知，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率不斷減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．答案：D4．下列各種運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，物體(弓、過(guò)山車(chē)、石頭、圓珠筆)機(jī)械能守恒的是(忽略空氣阻力)()A．將箭搭在弦上，拉弓的整個(gè)過(guò)程B．過(guò)山車(chē)在動(dòng)力作用下從軌道上緩慢上行的過(guò)程C．在一根細(xì)線(xiàn)的中央懸掛著一石頭，雙手拉著細(xì)線(xiàn)緩慢分開(kāi)的過(guò)程D．手握內(nèi)有彈簧的圓珠筆，筆帽抵在桌面放手后圓珠筆彈起的過(guò)程解析：將箭搭在弦上，拉弓的整個(gè)過(guò)程，因?yàn)槿藢?duì)弓要做功，故機(jī)械能增加，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；過(guò)山車(chē)在動(dòng)力作用下從軌道上緩慢上行的過(guò)程，因?yàn)閯?dòng)力對(duì)車(chē)做功，故機(jī)械能增加，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在一根細(xì)線(xiàn)的中央懸掛著一石頭，雙手拉著細(xì)線(xiàn)緩慢分開(kāi)的過(guò)程，人要做功，故手頭的機(jī)械能增加，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；手握內(nèi)有彈簧的圓珠筆，筆帽抵在桌面放手后圓珠筆彈起的過(guò)程，只有重力和彈力對(duì)筆帽做功，故機(jī)械能守恒，選項(xiàng)D正確，故選D.答案：D5.如圖所示，在加速運(yùn)動(dòng)的車(chē)廂中，一個(gè)人用力沿車(chē)前進(jìn)的方向推車(chē)廂，已知人與車(chē)廂始終保持相對(duì)靜止，那么人對(duì)車(chē)廂做功的情況是()A．做正功 B．做負(fù)功C．不做功 D．無(wú)法確定解析：人隨車(chē)一起向車(chē)前進(jìn)的方向加速運(yùn)動(dòng)，表明車(chē)對(duì)人在水平方向上的合力向前，根據(jù)牛頓第三定律，人對(duì)車(chē)在水平方向的合力與車(chē)運(yùn)動(dòng)方向相反，故人對(duì)車(chē)做負(fù)功，B正確．答案：B6.如圖所示，一個(gè)物體以速度v0沖向與豎直墻壁相連的輕質(zhì)輕簧，墻壁和物體間的彈簧被物體壓縮，在此過(guò)程中以下說(shuō)法正確的是()A．物體對(duì)彈簧做的功與彈簧的壓縮量成正比B．物體向墻壁運(yùn)動(dòng)相同的位移，彈力做的功相等C．彈簧的彈力做正功，彈性勢(shì)能減小D．彈簧的彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加解析：物體對(duì)彈簧做的功與彈簧的壓縮量不成正比，A項(xiàng)錯(cuò)誤；物體向墻壁運(yùn)動(dòng)相同的位移，彈簧的彈力增大，彈力做的功也增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在壓縮過(guò)程中，彈簧的彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加，D項(xiàng)正確C項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：D7．一小球以初速度v0水平拋出，不計(jì)空氣阻力，小球在空中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中重力做功的功率P隨時(shí)間t變化的圖象是()解析：設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t小球速度大小為v，其方向與豎直方向(或重力方向)成θ角，由功率公式P＝Fvcosθ知，此時(shí)重力的功率P＝mgvcosθ＝mgvy＝mg·gt＝mg2t，A對(duì)．答案：A8．如圖所示，一固定在地面上的光滑斜面的頂端固定有一輕彈簧，地面上質(zhì)量為m的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))向右滑行并沖上斜面．設(shè)物塊在斜面最低點(diǎn)A的速率為v，壓縮彈簧至C點(diǎn)時(shí)彈簧最短，C點(diǎn)距地面高度為h，則物塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為()A．mgh B．mgh＋eq\f(1,2)mv2C．mgh－eq\f(1,2)mv2 \f(1,2)mv2－mgh解析：由機(jī)械能守恒定律可得物塊的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其重力勢(shì)能和彈簧的彈性勢(shì)能，有eq\f(1,2)mv2＝mgh＋Ep，故Ep＝eq\f(1,2)mv2－mgh.答案：D9．(2023·海南高考)如圖，一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置，軌道兩端等高；質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自軌道端點(diǎn)P由靜止開(kāi)始滑下，滑到最低點(diǎn)Q時(shí)，對(duì)軌道的正壓力為2mg，重力加速度大小為g.質(zhì)點(diǎn)自P滑到Q的過(guò)程中，克服摩擦力所做的功為()\f(1,4)mgR \f(1,3)mgR\f(1,2)mgR \f(π,4)mgR解析：在Q點(diǎn)，F(xiàn)N－mg＝eq\f(mv2,R)，所以v＝eq\r(gR)；由P到Q根據(jù)動(dòng)能定理得mgR－Wf＝eq\f(1,2)mv2，解得Wf＝eq\f(1,2)mgR，故C正確．答案：C10.如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道，半徑OA水平、OB豎直，一個(gè)質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點(diǎn)由靜止開(kāi)始自由下落，小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)恰好對(duì)軌道沒(méi)有壓力．已知AP＝2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中()A．重力做功2mgRB．機(jī)械能減少mgRC．合外力做功mgRD．克服摩擦力做功eq\f(1,2)mgR解析：重力做功與路徑無(wú)關(guān)，所以WG＝mgR，選項(xiàng)A錯(cuò)；小球在B點(diǎn)時(shí)所受重力提供向心力，即mg＝meq\f(v2,R)，所以v＝eq\r(gR)，從P點(diǎn)到B點(diǎn)，由動(dòng)能定理知：W合＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mgR，故選項(xiàng)C錯(cuò)；根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化與守恒知：機(jī)械能的減少量|ΔE|＝|ΔEp|－|ΔEk|＝eq\f(1,2)mgR，故選項(xiàng)B錯(cuò)；克服摩擦力做的功等于機(jī)械能的減少量，等于eq\f(1,2)mgR，故選項(xiàng)D對(duì)．答案：D二、多項(xiàng)選擇題(本大題共4小題，每小題6分，共24分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)或不答的得0分)11．一個(gè)質(zhì)量為m的物體，分別做下列運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中一定發(fā)生變化的是()A．勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) B．勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)C．平拋運(yùn)動(dòng) D．勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析：物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，速度的大小和方向均不改變，根據(jù)公式Ek＝eq\f(1,2)mv2，動(dòng)能不變，故A錯(cuò)誤；物體做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，速度的大小變化，根據(jù)公式Ek＝eq\f(1,2)mv2，動(dòng)能一定改變，故B正確；物體做平拋運(yùn)動(dòng)，速度的大小不斷增加，根據(jù)公式Ek＝eq\f(1,2)mv2，動(dòng)能一定增加，故C正確；物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度的大小沒(méi)有變化，根據(jù)公式Ek＝eq\f(1,2)mv2，動(dòng)能不變，故D錯(cuò)誤；故選BC.答案：BC12．把質(zhì)量為m的小球從距地面高為h處以θ角斜向上方拋出，初速度為v0，不計(jì)空氣阻力，小球落地時(shí)的速度大小與下列因素中有關(guān)的是()A．小球的初速度v0的大小B．小球的質(zhì)量mC．小球拋出時(shí)的高度hD．小球拋出時(shí)的仰角θ解析：從小球從拋出到落地，由動(dòng)能定理可知：eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgh＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(veq\o\al(2,0)＋2gh)，則小球落地時(shí)的速度大小與小球的初速度v0的大小、小球拋出時(shí)的高度h有關(guān)，故選A、C.答案：AC13．一物體靜止在升降機(jī)的地板上，在升降機(jī)加速上升的過(guò)程中，地板對(duì)物體的支持力所做的功等于()A．物體勢(shì)能的增加量B．物體動(dòng)能的增加量C．物體動(dòng)能的增加量加上物體勢(shì)能的增加量D．物體動(dòng)能的增加量加上克服重力所做的功解析：在升降機(jī)加速上升的過(guò)程中，物體的重力mg對(duì)其做負(fù)功，地板對(duì)物體的支持力N對(duì)其做正功，設(shè)升降機(jī)上升高度為h，由動(dòng)能定理知WN－mgh＝ΔEk，WN＝mgh＋ΔEk，其中mgh為物體勢(shì)能的增加量，也等于物體克服重力所做的功，ΔEk為物體動(dòng)能的增加量．答案：CD14.如圖所示，楔形木塊abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc與水平面的夾角相同，頂角b處安裝一定滑輪．質(zhì)量分別為M、m(M>m)的滑塊，通過(guò)不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過(guò)定滑輪連接，輕繩與斜面平行．兩滑塊由靜止釋放后，沿斜面做勻加速運(yùn)動(dòng)．若不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦，在兩滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中()A．兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能守恒B．重力對(duì)M做的功等于M動(dòng)能的增加C．輕繩對(duì)m做的功等于m機(jī)械能的增加D．兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能損失等于M克服摩擦力做的功解析：對(duì)于M和m組成的系統(tǒng)，除了重力、輕繩彈力做功外，摩擦力對(duì)M做了功，系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；對(duì)于M，合外力做的功等于其重力、輕繩拉力及摩擦力做功的代數(shù)和，根據(jù)動(dòng)能定理可知，M動(dòng)能的增加等于合外力做的功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；對(duì)于m，只有其重力和輕繩拉力做了功，根據(jù)功能關(guān)系可知，除了重力之外的其他力對(duì)物體做的正功等于物體機(jī)械能的增加量，選項(xiàng)C正確；對(duì)于M和m組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)輕繩上彈力做功的代數(shù)和等于零，只有兩滑塊的重力和M受到的摩擦力對(duì)系統(tǒng)做了功，根據(jù)功能關(guān)系得，M的摩擦力對(duì)系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的損失量，選項(xiàng)D正確．答案：CD三、非選擇題(本題共4小題，共46分．按題目要求作答．解答題應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程和重要演算步驟，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)15．(10分)物體在空中下落過(guò)程中，重力做正功，物體的動(dòng)能越來(lái)越大，為了探究重力做功和物體動(dòng)能變化的定量關(guān)系，我們提供了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．(1)某同學(xué)根據(jù)所學(xué)的知識(shí)結(jié)合題圖設(shè)計(jì)了一個(gè)本實(shí)驗(yàn)情境的命題，如圖所示：測(cè)量質(zhì)量為m的小球，在重力mg作用下從開(kāi)始端自由下落至光電門(mén)處發(fā)生的①______________，以及通過(guò)光電門(mén)時(shí)的②____________，探究重力做的功③____________與小球動(dòng)能變化量④____________的定量關(guān)系(請(qǐng)?jiān)冖佗诳崭裉幪顚?xiě)物理量名稱(chēng)和對(duì)應(yīng)符號(hào)，在③④空格處填寫(xiě)數(shù)學(xué)表達(dá)式)．(2)某同學(xué)根據(jù)上述命題進(jìn)行如下操作并測(cè)出如下數(shù)據(jù)(取g＝10m/s2①用天平測(cè)出小球的質(zhì)量為0.50kg②用游標(biāo)卡尺測(cè)出小球的直徑為10.00mm③用刻度尺測(cè)出電磁鐵下端到光電門(mén)的距離為80.80cm；④電磁鐵先通電，讓小球吸在開(kāi)始端；⑤電磁鐵斷電時(shí)，小球自由下落；⑥在小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)，計(jì)時(shí)裝置記下小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)所用時(shí)間為×10－3s，由此可算出小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度為_(kāi)_______m/s；⑦計(jì)算得出重力做的功為_(kāi)_______J，小球動(dòng)能變化量為_(kāi)_______J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．(3)試根據(jù)(2)對(duì)本實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：________________________________________________________________________________.解析：(1)首先明確實(shí)驗(yàn)原理：重力做的功等于物體增加的動(dòng)能．故測(cè)量小球下落的位移s和該位移s所對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v，比較重力做的功W＝mgs和動(dòng)能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mv2的關(guān)系即可驗(yàn)證命題的正確性．(2)小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)的速度可以用小球通過(guò)光電門(mén)這段很短時(shí)間內(nèi)的平均速度來(lái)表示，eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(d,t)＝eq\f×10－3,×10－3)m/s＝4.00m/s；W＝mgs＝J，ΔEk＝eq\f(1,2)mv2＝J.答案：(1)位移s瞬時(shí)速度vmgseq\f(1,2)mv2(2)(3)在誤差允許范圍內(nèi)，重力做的功與物體動(dòng)能的變化量相等16．(10分)下表是一輛電動(dòng)自行車(chē)的部分技術(shù)指標(biāo)，其中額定車(chē)速是指電動(dòng)車(chē)滿(mǎn)載情況下在水平直道上以額定功率勻速行駛的速度．額定車(chē)速整車(chē)質(zhì)量載重電源電源輸出電壓充電時(shí)間額定輸出功率電動(dòng)機(jī)額定工作電壓和電流18km/h40kg80kg36V/12Ah≥36V6～8h180W36V/6A請(qǐng)參考表中數(shù)據(jù)，完成下列問(wèn)題(g取10m/s2(1)求電動(dòng)車(chē)在水平直道上行駛過(guò)程中受到阻力的大小．(2)若電動(dòng)車(chē)滿(mǎn)載時(shí)以額定功率行駛，當(dāng)車(chē)速為3m/s解析：(1)設(shè)電動(dòng)車(chē)的額定車(chē)速為vm，此時(shí)電動(dòng)車(chē)牽引力為F1，則P額＝F1·vm，①F1－f＝0.②聯(lián)立①②可得f＝36N.(2)當(dāng)車(chē)速為3m/s，此時(shí)電動(dòng)車(chē)牽引力為F2P額＝F2·v，③F2－f＝ma.④聯(lián)立③④可得a＝0.2m/s2答案：(1)36N(2)0.2m/s17．(12分)如圖所示，傳送帶與地面傾角θ＝30°，AB長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝16.5m，傳送帶以v＝11m/s的速率逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．在傳送帶上端A無(wú)初速度地放上一個(gè)質(zhì)量為m＝0.5kg的物體，它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝eq\f(2\r(3),5)，取g＝10m/s2(1)從物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至物體剛與傳送帶達(dá)到共同速度這一過(guò)程中，傳送帶的摩擦力對(duì)物體做了多少功？(2)物體從與傳送帶達(dá)到共同速度的瞬間至滑到B端的過(guò)程中，傳送帶的摩擦力對(duì)物體又做了多少功？解析：(1)物體放上傳送帶后，受到傳送帶的沿斜面向下的滑動(dòng)摩擦力f1，以a1做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，直至與傳送帶速度相等．設(shè)這一過(guò)程所需的時(shí)間為t1，物體下滑的位移為s1，則由牛頓第二定律，有mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，有s1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)，v1＝a1t1.代入數(shù)據(jù)，解得s1＝5.5m滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體做正功W1＝μmgcosθs1＝J.(2)物體與傳送帶達(dá)到共同速度后，因?yàn)閙gsinθ<μmgcosθ，物體將與傳送帶保持相對(duì)靜止，以v1勻速下滑，故由物體與傳送帶共速滑到B端的時(shí)間摩擦力對(duì)物體做負(fù)功，大小為W2＝－mgsinθ(L－s1)＝－J.答案：(1)J(2)－J18．(14分)如圖