2017-2018學年度高一物理人教版必修2　第7章　機械能守恒定律單元檢測

云南省文山市第一中學2021屆高一1班2019年6月3-5日第04小組使用-2018學年度高一物理人教版必修2單元檢測第7章機械能守恒定律一、單選題（本大題共10小題，共40.0分）1.某質(zhì)點做直線運動的v-t圖線（正弦曲線）如圖所示，以下判斷正確的是（）學。科。網(wǎng)...學?？?。網(wǎng)...學。科。網(wǎng)...A.t1時刻，合外力的功率最大B.t2～t3時間內(nèi)，合外力的功率逐漸減小C.t2～t3時間內(nèi)，合外力做正功D.t1～t3時間內(nèi)，合外力做的總功不為零2.如圖，質(zhì)量為M的物體放在光滑水平地面上，在受到與水平方向成α角的恒力F作用下，從靜止開始運動，在時間t內(nèi)，F(xiàn)對物體所做的功為WF．下列僅單獨改變某一物理量（設該物理量改變后物體仍在水平面上運動），可使恒力所做的功增大為2WF的是（）A.使恒力的大小增大為2FB.使物體質(zhì)量減小為C.做功時間增長為2tD.α從60°變?yōu)?°3.足夠長的粗糙斜面上，用力推著一物體沿斜面向上運動，t=0時撤去推力，0～6s內(nèi)速度隨時間的變化情況如圖所示，由圖象可知（）A.0～1s內(nèi)與1～6s內(nèi)重力的平均功率之比為5:1B.0～1s內(nèi)與1～6s內(nèi)的加速度大小之比為1:2C.0～1s內(nèi)與1～6s內(nèi)的位移大小之比為1:4D.0～1s內(nèi)與1～6s內(nèi)機械能的變化量之比為1:54.某重型氣墊船的質(zhì)量為5.0×105kg，裝有額定輸出功率為9000kW的燃氣輪機，假設該重型氣墊船在海面航行過程所受的阻力Ff與速度v滿足Ff=kv（k為常數(shù)）。設該重型氣墊船的燃氣輪機以額定功率運行時，勻速航行的最高時速為108km/h，下列說法正確的是（）A.該重型氣墊船的最大牽引力為3.0×105NB.從題中給出的數(shù)據(jù)，可算出k=1.0×104N?s/mC.以54km/h的速度勻速航行時，氣墊船所受的阻力為3.0×105ND.以54km/h的速度勻速航行時，氣墊船的燃氣輪機輸出功率為4500kW5.物體沿不同的路徑從A運動到B，如圖所示，則（）A.沿路徑ACB重力做的功大些B.沿路徑ADB重力做的功大些C.沿路徑ACB和路徑ADB重力做功一樣多D.以上說法都不對6.如圖所示，將質(zhì)量m=2kg的一個小鋼球（可看成質(zhì)點）從離地面H=2m高處由靜止開始釋放，落人泥潭并陷入泥中h=5cm深處，不計空氣阻力（g取10m/s2），則下列說法正確的是（）A.整個過程中重力做功為40JB.整個過程中重力勢能減少41JC.泥對小鋼球的平均阻力為800ND.泥對小鋼球的平均阻力做功為40J7.物體以60J動能，從A點出發(fā)豎直向上拋出，在它上升到某一高度時，其動能損失50J，機械能損失10J，設空氣阻力大小恒定，則落回A點時的動能為（）A.20JB.36JC.40JD.48J8.跳水運動員從10m高的跳臺上跳下（不計阻力），在下落的過程中（）A.運動員克服重力做功B.運動員的機械能在減少C.運動員的動能減少，重力勢能增加D.運動員的動能增加，重力勢能減少9.如圖，用F=20N

的力將重物G由靜止開始以0.2m/s2的加速度上升，則5s末時F的功率是（）A.10WB.20WC.30WD.40W10.將一只蘋果水平拋出，蘋果在空中依次飛過三個完全相同的窗戶1、2、3，圖中曲線為蘋果在空中運行的軌跡，不計空氣阻力．下列說法中正確的是（）A.蘋果通過第1個窗戶所用的時間最短B.蘋果通過第1個窗戶的過程中，重力做功最多C.蘋果通過第3個窗戶的過程中，重力的平均功率最大D.蘋果通過第3個窗戶的過程中，豎直方向的平均速度最小二、多選題（本大題共5小題，共20.0分）11.如圖（a）所示，被稱為“魔力陀螺”玩具的陀螺能在圓軌道外側(cè)旋轉(zhuǎn)不脫落，其原理可等效為如圖（b）所示的模型：半徑為R的磁性圓軌道豎直固定，質(zhì)量為m的鐵球（視為質(zhì)點）沿軌道外側(cè)運動，A、B分別為軌道的最高點和最低點，軌道對鐵球的磁性引力始終指向圓心且大小不變，不計摩擦和空氣阻力，重力加速度為g，則（）A.鐵球繞軌道可能做勻速圓周運動B.鐵球繞軌道運動過程中機械能守恒C.鐵球在A點的速度必須大于D.軌道對鐵球的磁性引力至少為5mg，才能使鐵球不脫軌12.如圖所示，一光滑細桿固定在水平面上的C點，細桿與水平面的夾角為30°，一原長為L的輕質(zhì)彈性繩，下端固定在水平面上的B點，上端與質(zhì)量為m的小環(huán)相連，當把小環(huán)拉到A點時，AB與地面垂直，彈性繩長為2L，將小環(huán)從A點由靜止釋放，當小環(huán)運動的AC的中點D時，速度達到最大。重力加速度為g，下列說法正確的是（）A.小環(huán)剛釋放時的加速度大小為gB.小環(huán)的機械能守恒C.小環(huán)到達AD的中點時，彈性繩的彈性勢能為零D.小環(huán)的最大速度為13.質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面上，當斜面沿水平方向向右勻速移動了距離s時，如圖所示，物體m相對斜面靜止，則下列說法中正確的是（）A.重力對物體m做正功B.合力對物體m做功為零C.摩擦力對物體m做負功D.支持力對物體m做正功14.一質(zhì)量為1kg的質(zhì)點靜止于光滑水平面上，從t=0時刻開始，受到水平外力F作用，如圖所示。下列判斷正確的是（）A.第1

s末外力的瞬時功率是6WB.第2

s末外力的瞬時功率為4WC.0～2

s內(nèi)外力的平均功率是4

WD.0～2

s內(nèi)外力的平均功率是6

W15.質(zhì)量m=2kg的物體原來靜止在粗糙水平地面上，現(xiàn)在第1，、3、5、…奇數(shù)秒內(nèi)給物體施加方向向北、大小為6N的水平推力，在第2、4、6、…偶數(shù)秒內(nèi)，給物體施加方向仍向北，但大小等于2N的水平推力。已知物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.1，取g=10m/s2，下列判斷正確的有（）A.物體在t=9s末的速度是10m/sB.物體在前9s內(nèi)平均速度是5m/sC.推力在前9s內(nèi)做功為150JD.推力在前9s內(nèi)平均功率為30W三、實驗題探究題（本大題共1小題，共9.0分）16.某同學利用如圖裝置來研究機械能守恒問題，設計了如下實驗．A、B是質(zhì)量均為m的小物塊，C是質(zhì)量為M的重物，A、B間由輕彈簧相連，A、C間由輕繩相連．在物塊B下放置一壓力傳感器，重物C下放置一速度傳感器，壓力傳感器與速度傳感器相連．當壓力傳感器示數(shù)為零時，就觸發(fā)速度傳感器測定此時重物C的速度．整個實驗中彈簧均處于彈性限度內(nèi)，重力加速度為g．實驗操作如下：(1)開始時，系統(tǒng)在外力作用下保持靜止，細繩拉直但張力為零．現(xiàn)釋放C，使其向下運動，當壓力傳感器示數(shù)為零時，觸發(fā)速度傳感器測出C的速度為v．(2)在實驗中保持A，B質(zhì)量不變，改變C的質(zhì)量M，多次重復第(1)步．①該實驗中，M和m大小關(guān)系必需滿足M______m（選填“小于”、“等于”或“大于”）②為便于研究速度v與質(zhì)量M的關(guān)系，每次測重物的速度時，其已下降的高度應______（選填“相同”或“不同”）③根據(jù)所測數(shù)據(jù)，為得到線性關(guān)系圖線，應作出______（選填“v2-M”、“v2-”或“v2-”）圖線．④根據(jù)③問的圖線知，圖線在縱軸上截距為b，則彈簧的勁度系數(shù)為______（用題給的已知量表示）．四、計算題（本大題共3小題，共31.0分）17.如圖甲所示，物體受到水平推力F的作用，在粗糙水平面上做直線運動。通過力傳感器和速度傳感器監(jiān)測到推力F和物體速度v隨時間t變化的規(guī)律分別如圖乙、丙所示。重力加速度g=10m/s2．求：(1)0～3s內(nèi)物體的位移x；(2)0～3s內(nèi)合力對物體所做的功W合；(3)前2s內(nèi)推力F做功的平均功率。18.如圖所示是某次四驅(qū)車比賽的一段軌道．四驅(qū)車（可視為質(zhì)點）的質(zhì)量

m=1.0kg，額定功率為P=7W．四驅(qū)車從水平平臺上A點以額定功率啟動，經(jīng)過一段時間t1=1.5s后關(guān)閉發(fā)動機，四驅(qū)車由平臺邊緣B點飛出后，恰能沿豎直光滑圓弧軌道CDE上C點的切線方向飛入圓形軌道．已知四驅(qū)車在AB段運動時的阻力f恒為1N，AB間的距離L=6m，圓軌道的半徑R=1m，∠COD=53°，重力加速度g取10m/s2，不計空氣阻力．sin53°=0.8，cos53°=0.6，求：(1)四驅(qū)車從B點飛出時的速度VB的大??；(2)四驅(qū)車從B點運動到C點的時間t2；(3)四驅(qū)車第一次經(jīng)過D點時對軌道的壓力大小．19.在豎直平面內(nèi)有一個光滑的圓弧軌道，其半徑R=0.2m，一質(zhì)量m=0.1kg的小滑塊從軌道的最高點由靜止釋放，到達最低點時以一定的水平速度離開軌道，落地點距軌道最低點的水平距離x=0.8m．空氣阻力不計，g取10m/s2，求：(1)小滑塊離開軌道時的速度大小；(2)小滑塊運動到軌道最低點時，對軌道的壓力大??；(3)軌道的最低點距地面高度h．

2017-2018學年度高一物理人教版必修2單元檢測第7章機械能守恒定律一、單選題（本大題共10小題，共40.0分）1.某質(zhì)點做直線運動的v-t圖線（正弦曲線）如圖所示，以下判斷正確的是（）學?？?。網(wǎng)...學?？啤＞W(wǎng)...學。科。網(wǎng)...學?？?。網(wǎng)...學。科。網(wǎng)...學?？啤＞W(wǎng)...學。科。網(wǎng)...A.t1時刻，合外力的功率最大B.t2～t3時間內(nèi)，合外力的功率逐漸減小C.t2～t3時間內(nèi)，合外力做正功D.t1～t3時間內(nèi)，合外力做的總功不為零【答案】C【解析】【詳解】A、圖象斜率表示加速度，加速度對應合外力，由圖象可知t1時刻速度最大但拉力為零，由P=Fv可知外力的功率在t1時刻功率為零，故A錯誤；B、t2時刻物體的速度為零，由P=Fv可知外力的功率為零，t3時刻速度最大但拉力為零，則t3時刻功率也為零，所以t2～t3時間內(nèi)，合外力的功率先增大后減小，故B錯誤；C、在t2～t3時間內(nèi)物體的速度增大，動能增大，由動能定理可知合外力做正功，故C正確；D、在t1～t3時間內(nèi)物體的動能變化為零，由動能定理可知外力做的總功為零，故D錯誤。故選：C【點睛】由v-t圖象可知物體的運動方向，由圖象的斜率可知拉力的大小，則由動能定理可得出外力做功的情況，由P=Fv可求得功率的變化情況．2.如圖，質(zhì)量為M的物體放在光滑水平地面上，在受到與水平方向成α角的恒力F作用下，從靜止開始運動，在時間t內(nèi)，F(xiàn)對物體所做的功為WF．下列僅單獨改變某一物理量（設該物理量改變后物體仍在水平面上運動），可使恒力所做的功增大為2WF的是（）A.使恒力的大小增大為2FB.使物體質(zhì)量減小為C.做功時間增長為2tD.α從60°變?yōu)?°【答案】B【解析】拉力增大為2F時，加速度物體的加速度變?yōu)樵瓉淼?倍，由x=at2知，在相同時間內(nèi)物體通過的位移為原來的2倍，由W=Fxcosα，可知，拉力做功為4W．故A錯誤．物體質(zhì)量減小為，則物體的加速度變?yōu)樵瓉淼?倍，由x=at2知，在相同時間內(nèi)物體通過的位移為原來的2倍，由W=Fxcosα，可知，拉力做功為2W．故B正確．做功時間增長為2t，由x=at2知，物體通過的位移為原來的4倍，由W=Fxcosα，可知，拉力做功為4W．故C錯誤．

D、由，α角從60°變?yōu)?°，則得，拉力做功為4W．故D錯誤．故選B.3.足夠長的粗糙斜面上，用力推著一物體沿斜面向上運動，t=0時撤去推力，0～6s內(nèi)速度隨時間的變化情況如圖所示，由圖象可知（）A.0～1s內(nèi)與1～6s內(nèi)重力的平均功率之比為5:1B.0～1s內(nèi)與1～6s內(nèi)的加速度大小之比為1:2C.0～1s內(nèi)與1～6s內(nèi)的位移大小之比為1:4D.0～1s內(nèi)與1～6s內(nèi)機械能的變化量之比為1:5【答案】D【解析】【詳解】A、根據(jù)圖象可知：0-1s內(nèi)的平均速度大小為：v1=m/s=5m/s，1-6s內(nèi)平均速度大小為：v2==5m/s，所以0-1s內(nèi)重力的平均功率為P1=mgv1sinθ=5mgsinθ，1-6s內(nèi)重力平均功率P2=mgv2=5mgsinθ，則重力的平均功率之比為1：1，故A錯誤；B、速度時間圖象的斜率等于加速度，則0～1s內(nèi)與1～6s內(nèi)的加速度大小之比為：a1：a2=：=2：1，故B錯誤；C、圖象與時間軸所圍“面積”大小表示位移大小，則0～1s內(nèi)與1～6s內(nèi)的位移大小之比為：s1：s2=m：m=1：5，故C錯誤；D、機械能的變化量等于滑動摩擦力做的功，0一1s內(nèi)機械能變化量大小為Wf1=Pft1=Pf，1～6s內(nèi)機械能變化量大小為Wf2=Pft2=5Pf，所以0一1s內(nèi)機械能變化量大小與1～6s內(nèi)機械能變化量大小之比為1：5，故D正確；故選：D4.某重型氣墊船的質(zhì)量為5.0×105kg，裝有額定輸出功率為9000kW的燃氣輪機，假設該重型氣墊船在海面航行過程所受的阻力Ff與速度v滿足Ff=kv（k為常數(shù)）。設該重型氣墊船的燃氣輪機以額定功率運行時，勻速航行的最高時速為108km/h，下列說法正確的是（）A.該重型氣墊船的最大牽引力為3.0×105NB.從題中給出的數(shù)據(jù)，可算出k=1.0×104N?s/mC.以54km/h的速度勻速航行時，氣墊船所受的阻力為3.0×105ND.以54km/h的速度勻速航行時，氣墊船的燃氣輪機輸出功率為4500kW【答案】B【解析】氣墊船的最高速度為

v=108km/h=30m/s．在額定輸出功率下以最高時速航行時，根據(jù)P=Fv得：氣墊船的牽引力為：=3.0×105N，此時勻速運動，由P=Fv知，在速度達到最大前，F(xiàn)＞3.0×105N，即氣墊船的最大牽引力大于3.0×105N．故A錯誤．氣墊船以最高時速勻速運動時，氣墊船所受的阻力為：f=F=3.0×105N，根據(jù)f=kv得：k==1.0×104N?s/m，故B正確．以最高時速一半的速度勻速航行時，氣墊船所受的阻力為：f′=k=f=1.5×105N，此時氣墊船發(fā)動機的輸出功率為：P′=F′=f′=1.5×105×15=2250kW，故CD錯誤．故選B.點睛：解決本題時要明確氣墊船勻速運動時牽引力與阻力相等，發(fā)動機的輸出功率等于牽引力乘以速率．要注意阻力與速率是成正比，不是恒定的．5.物體沿不同的路徑從A運動到B，如圖所示，則（）A.沿路徑ACB重力做的功大些B.沿路徑ADB重力做的功大些C.沿路徑ACB和路徑ADB重力做功一樣多D.以上說法都不對【答案】C【解析】由A到B不管沿哪條路徑高度差相同，則重力做功相同，則C正確，ABD錯誤，故選C。點睛：本題考查對重力做功特點的掌握情況，要明確重力做功的特點，知道重力做功W=mgh，大小只與高度差有關(guān)，與運動路徑無關(guān)．6.如圖所示，將質(zhì)量m=2kg的一個小鋼球（可看成質(zhì)點）從離地面H=2m高處由靜止開始釋放，落人泥潭并陷入泥中h=5cm深處，不計空氣阻力（g取10m/s2），則下列說法正確的是（）A.整個過程中重力做功為40JB.整個過程中重力勢能減少41JC.泥對小鋼球的平均阻力為800ND.泥對小鋼球的平均阻力做功為40J【答案】B【解析】試題分析：根據(jù)重力做功的公式即可求解；對整個過程運用動能定理，根據(jù)重力和阻力做功之和等于鋼球動能的變化量，即可求解．根據(jù)，A錯誤B正確；對整個過程運用動能定理得，解得，故C錯誤D正確．7.物體以60J動能，從A點出發(fā)豎直向上拋出，在它上升到某一高度時，其動能損失50J，機械能損失10J，設空氣阻力大小恒定，則落回A點時的動能為（）A.20JB.36JC.40JD.48J【答案】B【解析】物體上升到某一高度時，重力、阻力均做負功，所以根據(jù)功能關(guān)系有：①，阻力做功對應著機械能的變化，則有：②，將，，代入①②可得，，，可得；當物體從拋出到上升到最高點的過程中，物體的動能減小了60J，由動能定理可得，合力做的功，所以有阻力做功為，由功能關(guān)系知，機械能損失了12J，由于空氣阻力大小恒定，所以下落過程機械能也損失了12J，則物體落回A點時的動能為，故ACD錯誤，B正確。故選B。【點睛】物體豎直上拋的過程中，由于阻力使得物體的機械能有損失．利用功能原理和動能定理分析空氣阻力與合力的關(guān)系，再分析物體上升最高點時機械能的損失，得到下落過程機械能的損失，即可求出物體回到A點時的動能．8.跳水運動員從10m高的跳臺上跳下（不計阻力），在下落的過程中（）A.運動員克服重力做功B.運動員的機械能在減少C.運動員的動能減少，重力勢能增加D.運動員的動能增加，重力勢能減少【答案】D【解析】解：A、跳水運動員從臺上跳下的過程中，運動方向與重力的方向是相同的，重力做正功．克服重力做功是運動方向與重力的方向相反．選項A錯誤．B、本題不計空氣的阻力，只有重力做功，機械能守恒．選項B錯誤．C、運動員下落的過程，是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能的過程，所以下落過程中，動能增加，重力勢能減少．選項C錯誤．D、由對C的分析可知，選項D正確．故選：D．【點評】重力勢能是由物體與地球間的相對位置決定的能量，是標量．物體的動能和勢能（重力勢能和彈性勢能）統(tǒng)稱為機械能．機械能守恒定律是在只有重力（或系統(tǒng)內(nèi)彈簧的彈力）做功的情況下，物體的動能和重力勢能（或彈性勢能）發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變．機械能守恒的特點就是動能和勢能，一個增加，另一個就減少．9.如圖，用F=20N

的力將重物G由靜止開始以0.2m/s2的加速度上升，則5s末時F的功率是（）A.10WB.20WC.30WD.40W【答案】D【解析】【詳解】5s末物體的速度為：v=at=0.2×5m/s=1m/s．滑輪對重物的拉力F′是繩子對滑輪的力F的2倍．根據(jù)能量守恒，F(xiàn)的功率等于F′的功率．所以P=P′=2F?v=2×20×1W=40W故選：D．【點睛】根據(jù)勻加速運動的位移公式求出5s末物體的速度．滑輪對重物的拉力是繩子對滑輪的力的2倍．根據(jù)能量守恒，F(xiàn)的功率等于滑輪對重物做功的功率．故有P=P′=2F?v．10.將一只蘋果水平拋出，蘋果在空中依次飛過三個完全相同的窗戶1、2、3，圖中曲線為蘋果在空中運行的軌跡，不計空氣阻力．下列說法中正確的是（）A.蘋果通過第1個窗戶所用的時間最短B.蘋果通過第1個窗戶的過程中，重力做功最多C.蘋果通過第3個窗戶的過程中，重力的平均功率最大D.蘋果通過第3個窗戶的過程中，豎直方向的平均速度最小【答案】C【解析】【分析】蘋果水平拋出，做平拋運動，根據(jù)豎直方向上的運動規(guī)律確定蘋果經(jīng)過各個窗戶所用時間的長短，根據(jù)重力做功的大小比較平均功率大小．【詳解】A、平拋運動在豎直方向上做自由落體運動，速度越來越快，可知通過相同豎直位移所用的時間越來越短，所以通過第3個窗戶時間最短，故A錯誤。B、通過三個窗戶下降的高度相同，則重力做功相同，故B錯誤。C、通過第3個窗戶時間最短，根據(jù)P=知，重力的平均功率最大，故C正確。D、蘋果通過第3個窗戶的過程中，由于時間最少，則豎直方向的平均速度最大，故D錯誤。故選：C?！军c睛】解決本題的關(guān)鍵知道重力做功與路徑無關(guān)，與首末位置的高度差有關(guān)，知道平均功率等于重力做功與時間的比值，基礎題．二、多選題（本大題共5小題，共20.0分）11.如圖（a）所示，被稱為“魔力陀螺”玩具的陀螺能在圓軌道外側(cè)旋轉(zhuǎn)不脫落，其原理可等效為如圖（b）所示的模型：半徑為R的磁性圓軌道豎直固定，質(zhì)量為m的鐵球（視為質(zhì)點）沿軌道外側(cè)運動，A、B分別為軌道的最高點和最低點，軌道對鐵球的磁性引力始終指向圓心且大小不變，不計摩擦和空氣阻力，重力加速度為g，則（）A.鐵球繞軌道可能做勻速圓周運動B.鐵球繞軌道運動過程中機械能守恒C.鐵球在A點的速度必須大于D.軌道對鐵球的磁性引力至少為5mg，才能使鐵球不脫軌【答案】BD【解析】小鐵球在運動的過程中受到重力、軌道的支持力和磁力的作用，其中鐵球受軌道的磁性引力始終指向圓心且大小不變，支持力的方向過圓心，它們都始終與運動的方向垂直，所以磁力和支持力都不能對小鐵球做功，只有重力會對小鐵球做功，所以小鐵球的機械能守恒，在最高點的速度最小，在最低點的速度最大．小鐵球不可能做勻速圓周運動．故A錯誤，B正確；小鐵球在運動的過程中受到重力、軌道的支持力和磁力的作用，在最高點軌道對小鐵球的支持力的方向可以向上，小鐵球的速度只要大于0即可通過最高點．因此小球在最高點的速度可能等于，故C錯誤；由于小鐵球在運動的過程中機械能守恒，所以小鐵球在最高點的速度越小，則機械能越小，在最低點的速度也越小，根據(jù)：，可知小鐵球在最低點時需要的向心力越?。谧畹忘c小鐵球受到的重力的方向向下，支持力的方向也向下、只有磁力的方向向上．要使鐵球不脫軌，軌道對鐵球的支持力一定要大于0．所以鐵球不脫軌的條件是：小鐵球在最高點的速度恰好為0，而且到達最低點時，軌道對鐵球的支持力恰好等于0．根據(jù)機械能守恒定律，小鐵球在最高點的速度恰好為0，到達最低點時的速度滿足，軌道對鐵球的支持力恰好等于0，則磁力與重力的合力提供向心力，即：，聯(lián)立得：F=5mg可知，要使鐵球不脫軌，軌道對鐵球的磁性引力至少為5mg．故D正確．故選BD.【點睛】結(jié)合對小鐵球的受力分析，判定小鐵球是否可以做勻速圓周運動；結(jié)合做個個力的做功情況判斷是否滿足機械能守恒；根據(jù)點的受力與運動的特點判斷鐵球在A點可能的速度；結(jié)合機械能守恒定律與牛頓第二定律分析與判斷鐵球經(jīng)過最低點的條件．12.如圖所示，一光滑細桿固定在水平面上的C點，細桿與水平面的夾角為30°，一原長為L的輕質(zhì)彈性繩，下端固定在水平面上的B點，上端與質(zhì)量為m的小環(huán)相連，當把小環(huán)拉到A點時，AB與地面垂直，彈性繩長為2L，將小環(huán)從A點由靜止釋放，當小環(huán)運動的AC的中點D時，速度達到最大。重力加速度為g，下列說法正確的是（）A.小環(huán)剛釋放時的加速度大小為gB.小環(huán)的機械能守恒C.小環(huán)到達AD的中點時，彈性繩的彈性勢能為零D.小環(huán)的最大速度為【答案】AD【解析】由幾何關(guān)系可知，當小環(huán)運動的AC的中點D時，彈性繩的長度等于在A點時的長度，因此時速度達到最大，可知a=0，則，則開始在A點時：，解得aA=g，選項A正確；小環(huán)在運動過程中彈性繩的彈力做功，則機械能不守恒，選項B錯誤；小環(huán)到達AD的中點時，彈性繩的彈力不為零，則彈性勢能不為零，選項C錯誤；小環(huán)在AD兩點時彈性繩的彈性勢能相同，則由能量關(guān)系可知，解得，選項D正確；故選AD.點睛：此題是牛頓第二定律和能量守恒定律的應用問題；關(guān)鍵是知道小環(huán)在AD兩個位置時彈性繩的長度相同，彈力相同，彈性勢能相同，結(jié)合牛頓第二定律即能量守恒關(guān)系列方程解答.13.質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面上，當斜面沿水平方向向右勻速移動了距離s時，如圖所示，物體m相對斜面靜止，則下列說法中正確的是（）A.重力對物體m做正功B.合力對物體m做功為零C.摩擦力對物體m做負功D.支持力對物體m做正功【答案】BCD【解析】A、物體在水平方向移動，在重力方向上沒有位移，所以重力對物體m做功為零，故A錯誤；

B、物體勻速運動時，合力為零，合力對物體m做功為零，故B正確；

C、摩擦力與位移的夾角為鈍角，所以摩擦力對物體m做功不為零，做負功，故C正確；

D、由圖看出，彈力N與位移s的夾角小于，則彈力對物體m做正功，故D正確。點睛：分析物體的受力情況，根據(jù)力與位移的夾角，判斷力做功的正負．物體勻速運動時，合力為零，合力對物體m做功為零．根據(jù)功的公式求出摩擦力和重力做功。14.一質(zhì)量為1kg的質(zhì)點靜止于光滑水平面上，從t=0時刻開始，受到水平外力F作用，如圖所示。下列判斷正確的是（）A.第1

s末外力的瞬時功率是6WB.第2

s末外力的瞬時功率為4WC.0～2

s內(nèi)外力的平均功率是4

WD.0～2

s內(nèi)外力的平均功率是6

W【答案】BC【解析】A：由圖可知，0～1s內(nèi)，水平外力F1=3N，質(zhì)點位于光滑水平面上，由牛頓第二定律可得：，解得：，第1s末物體的速度，第1s末外力的瞬時功率，故A項錯誤。B：由圖可知，1～2s內(nèi)，水平外力F2=1N，質(zhì)點位于光滑水平面上，由牛頓第二定律可得：，解得：，第2s末物體的速度，第2s末外力的瞬時功率，故B項正確。CD：第2s末物體的速度，0～2s內(nèi)外力做的功，0～2s內(nèi)外力的平均功率，故C項正確，D項錯誤。15.質(zhì)量m=2kg的物體原來靜止在粗糙水平地面上，現(xiàn)在第1，、3、5、…奇數(shù)秒內(nèi)給物體施加方向向北、大小為6N的水平推力，在第2、4、6、…偶數(shù)秒內(nèi)，給物體施加方向仍向北，但大小等于2N的水平推力。已知物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.1，取g=10m/s2，下列判斷正確的有（）A.物體在t=9s末的速度是10m/sB.物體在前9s內(nèi)平均速度是5m/sC.推力在前9s內(nèi)做功為150JD.推力在前9s內(nèi)平均功率為30W【答案】AB【解析】根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)-f=ma，可知，當F=6N時，解得a1=2m/s2，F(xiàn)=2N時，a2=0m/s2，所以t=9s末的速度v=a1t1，t1=5s，得v=10m/s，所以A正確；運動的v-t圖如圖所示，圖像與坐標軸所圍面積為運動的位移，可求9s內(nèi)位移為45m，所以，前9s內(nèi)平均速度是v=x/t=5m/s，所以B正確；物體在6N推力作用下的位移為25m，所以推力做功為W1=Fx=150J，2N推力作用下位移為20m，W2=Fx=40J，所以推力做的總功為190J，故C錯誤；平均功率為P=W/t=190/9W，所以D錯誤。三、實驗題探究題（本大題共1小題，共9.0分）16.某同學利用如圖裝置來研究機械能守恒問題，設計了如下實驗．A、B是質(zhì)量均為m的小物塊，C是質(zhì)量為M的重物，A、B間由輕彈簧相連，A、C間由輕繩相連．在物塊B下放置一壓力傳感器，重物C下放置一速度傳感器，壓力傳感器與速度傳感器相連．當壓力傳感器示數(shù)為零時，就觸發(fā)速度傳感器測定此時重物C的速度．整個實驗中彈簧均處于彈性限度內(nèi)，重力加速度為g．實驗操作如下：(1)開始時，系統(tǒng)在外力作用下保持靜止，細繩拉直但張力為零．現(xiàn)釋放C，使其向下運動，當壓力傳感器示數(shù)為零時，觸發(fā)速度傳感器測出C的速度為v．(2)在實驗中保持A，B質(zhì)量不變，改變C的質(zhì)量M，多次重復第(1)步．①該實驗中，M和m大小關(guān)系必需滿足M______m（選填“小于”、“等于”或“大于”）②為便于研究速度v與質(zhì)量M的關(guān)系，每次測重物的速度時，其已下降的高度應______（選填“相同”或“不同”）③根據(jù)所測數(shù)據(jù)，為得到線性關(guān)系圖線，應作出______（選填“v2-M”、“v2-”或“v2-”）圖線．④根據(jù)③問的圖線知，圖線在縱軸上截距為b，則彈簧的勁度系數(shù)為______（用題給的已知量表示）．【答案】(1).大于(2).相同(3).v2-(4).【解析】試題分析：①根據(jù)題意，確保壓力傳感器的示數(shù)為零，因此彈簧要從壓縮狀態(tài)到伸長狀態(tài)，那么C的質(zhì)M要大于A的質(zhì)量m；②要剛釋放C時，彈簧處于壓縮狀態(tài)，若使壓力傳感器為零，則彈簧的拉力為，因此彈簧的形變量為，不論C的質(zhì)量如何，要使壓力傳感器示數(shù)為零，則A物體上升了，則C下落的高度為，即C下落的高度總相同；③選取AC及彈簧為系統(tǒng)，根據(jù)機械能守恒定律，則有：，整理得，，為得到線性關(guān)系圖線，因此應作出圖線．④由上表達式可知，，解得．考點：驗證機械能守恒定律【名師點睛】理解彈簧有壓縮與伸長的狀態(tài)，掌握依據(jù)圖象要求，對表達式的變形的技巧．四、計算題（本大題共3小題，共31.0分）17.如圖甲所示，物體受到水平推力F的作用，在粗糙水平面上做直線運動。通過力傳感器和速度傳感器監(jiān)測到推力F和物體速度v隨時間t變化的規(guī)律分別如圖乙、丙所示。重力加速度g=10m/s2．求：(1)0～3s內(nèi)物體的位移x；(2)0～3s內(nèi)合力對物體所做的功W合；(3)前2s內(nèi)推力F做功的平均功率?！敬鸢浮?1)x=3m(2)W合=1J(3)【解析】（1）由圖丙可知，0-3s內(nèi)物體運動的總位移為x=3m0-1s內(nèi)物體運動的位移為1-2s內(nèi)物體運動的位移為2-3s內(nèi)物體運動的位移為所以，0-3s內(nèi)物體運動的總位移為（2）由圖丙可知，2-3s，物體做勻速直線運動，由平衡條件有0-3s內(nèi)推力F對物體做的功為0-3s內(nèi)滑動摩擦力f對物體做的功為所以，0-3s內(nèi)合力對物體做的功為