粵教版高中物理必修二第4章機械能及其守恒定律單元測試1（含答案）

20222023學年新教材粵教版（2019）高中物理必修二第四章機械能及其守恒定律單元測試一．選擇題（共10小題）1．如圖所示，光滑的斜劈放在水平面上，斜面上用固定的豎直板擋住一個光滑的球，當整個裝置沿水平面向左以速度v勻速運動時，以下說法中正確的是（）A．球所受的重力不做功 B．斜面對球的彈力不做功 C．擋板對球的彈力做正功 D．球所受各個力的合力對球做正功2．如圖所示，人站在自動扶梯上不動，隨扶梯勻減速上升的過程中（）A．重力對人做正功 B．支持力對人不做功 C．摩擦力對人做正功 D．合力對人做負功3．我國短跑名將蘇炳添某次比賽的場景如圖所示，若蘇炳添在跑步過程中腳和地面不打滑，且兩腳不同時離地，則下列說法正確的是（）A．在跑步過程中，摩擦力對蘇炳添不做功 B．在跑步過程中，摩擦力對蘇炳添做正功 C．蘇炳添100m賽跑從起跑到撞線，蘇炳添所受合力對他做功為0 D．若蘇炳添繞400m跑道跑一圈，空氣阻力對他做功為04．一根粗細均勻的長直鐵棒重600N，平放在水平地面上．現(xiàn)將一端從地面抬高0.50m，而另一端仍在地面上，則鐵棒（）A．重力勢能增加150J B．重力勢能增加300J C．克服重力做功400J D．克服重力做功600J5．“平安北京，綠色出行”，地鐵已成為北京的主要綠色交通工具之一。如圖所示為地鐵安檢場景，另一圖是安檢時的傳送帶運行的示意圖，某乘客把一質(zhì)量為m的書包無初速度地放在水平傳運帶的入口A處，書包隨傳送帶從出口B處運出，入口A到出口B的距離為L，傳送帶始終繃緊并以速度v勻速運動，書包與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ。關于傳送帶對書包的做功情況，下列說法正確的是（）A．始終不做功 B．可能始終做負功 C．可能先做正功，后做負功 D．可能先做正功，后不做功6．一質(zhì)量為0.6kg的小物體從距離地面高度為5m處位置以1m/s的初速度水平拋出，不計空氣阻力，重力加速度g取10m/s2，則小球從拋出到剛要著地的過程中（）A．重力做功60J B．重力做功的平均功率是60W C．著地前瞬間重力做功的瞬時功率為60W D．動量的變化量為30kg?m/s7．如圖所示，一個物塊在與水平方向成α角的恒力F作用下，沿水平面向右勻加速直線運動一段距離x。物塊動能的變化情況（）A．增大 B．減小 C．先增大后減小 D．先減小后增大8．如圖所示，利用傾角為α的傳送帶把一個質(zhì)量為m的木箱勻速傳送L距離，這時木箱升高h，木箱和傳送帶始終保持相對靜止。關于此過程，下列說法中正確的是（）A．木箱克服摩擦力做功mgh B．摩擦力對木箱做功為零 C．摩擦力對木箱做功為mgh D．摩擦力對木箱做功為μmgLcosα，其中μ為動摩擦因數(shù)9．下列關于重力勢能的說法正確的是（）A．物體的位置一旦確定，它的重力勢能的大小也隨之確定 B．在地面上的物體具有的重力勢能不一定等于零 C．一個物體的重力勢能從﹣3J變化到﹣5J，重力勢能增加了 D．物體與零勢能面的距離越大，它的重力勢能也越大10．如圖所示，在某一水平地面上的同一直線上，固定一個半徑為R的四分之一圓形軌道AB，軌道右側固定一個傾角為30°的斜面，斜面頂端固定一大小可忽略的輕滑輪，輕滑輪與OB在同一水平高度。一輕繩跨過定滑輪，左端與圓形軌道上質(zhì)量為m的小圓環(huán)相連，右端與斜面上質(zhì)量為M的物塊相連。在圓形軌道底端A點靜止釋放小圓環(huán)，小圓環(huán)運動到圖中P點時，輕繩與軌道相切，OP與OB夾角為60°；小圓環(huán)運動到B點時速度恰好為零。忽略一切摩擦力阻力，小圓環(huán)和物塊均可視為質(zhì)點，物塊離斜面底端足夠遠，重力加速度為g，則下列說法正確的是（）A．小圓環(huán)到達B點時的加速度為 B．小圓環(huán)到達B點后還能再次回到A點 C．小圓環(huán)到達P點時，小圓環(huán)和物塊的速度之比為2： D．小圓環(huán)和物塊的質(zhì)量之比滿足＝二．填空題（共4小題）11．如圖所示，滑塊A和B疊放在固定的光滑斜面體上，從靜止開始以相同的加速度一起沿斜面加速下滑。則在下滑過程中B對A的支持力，B對A的摩擦力。（填“不做功”，“做正功”，或“做負功”）12．和是做功的兩個不可缺少的因素．13．如圖所示，一質(zhì)量為m的小物體（可視為質(zhì)點）從高為h的斜面上端滑到斜面底端．斜面固定在水平地面上．此過程中，重力對物體做功WG＝；斜面對物體的彈力做功WN＝．14．一物體從高處由靜止落下，取地面為零勢能面，物體的機械能E隨它離開地面的高度h的變化如圖所示。重力加速度取10m/s2。由圖可知物體的質(zhì)量為kg，物體下落時受到的阻力大小為N。三．作圖題（共1小題）15．為“驗證機械能守恒定律”，某研究小組采用了如圖1所示實驗裝置，裝置中包括兩個定滑輪，細線，A、B兩重物（mA＜mB）。當?shù)刂亓铀俣葹間，細線足夠長且A、B在運動時均未碰到地面或滑輪，滑輪已固定，不會晃動。（1）初始時托住物體B，A、B保持靜止，由靜止釋放物體B，B物體在時間t內(nèi)高度改變h，測得兩物體質(zhì)量分別為mA、mB。則裝置在該過程中重力勢能減少量為，動能增加量為（結果用題中所給字母表示）；（2）由于空氣阻力等因素的影響，重力勢能改變量動能改變量（選填“＞”或“＝”或“＜”）；（3）上述實驗裝置還可用來粗測當?shù)刂亓铀俣?。?jīng)過多次實驗后，測得h﹣t2圖像（如圖2），并測得mA＝50g，mB＝100g，則重力加速度g＝m/s2。（結果保留兩位有效數(shù)字）四．實驗題（共5小題）16．用如圖所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率。實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在杠桿下面的鉤碼緩緩上升。李老師在一次演示實驗中，測力計的示數(shù)F為N，鉤碼總重G為1.0N，鉤碼上升高度h為0.1m，測力計移動距離S為0.3m，則杠桿的機械效率為%。使用該杠桿做額外功的原因：。小明同學用該實驗裝置，先后將鉤碼掛在A、B兩點，測量并計算得到下表數(shù)據(jù)：次數(shù)鉤碼懸掛點鉤碼總重G/N鉤碼移動距離h/m拉力F/N測力計移動距離s/m機械效率η/%1A1.50.100.70.3071.42B2.00.151.20.3083.3根據(jù)表中數(shù)據(jù)，能否得出“杠桿的機械效率與所掛鉤碼的重力有關，鉤碼越重其效率越高”的結論？答：；理由①：；理由②：。17．一個物塊放置在粗糙的水平面上，受到的水平拉力F隨時間t變化的關系如圖所示，速度v隨時間t變化的關系如圖所示（g＝10m/s2），前2秒內(nèi)物塊所受摩擦力的大小N，2秒到4秒內(nèi)水平拉力F做功J.6秒內(nèi)摩擦力做功J。18．在物理學中，研究微觀物理問題可以借鑒宏觀的物理模型，可使問題變得更加形象生動．彈簧的彈力和彈性勢能變化與分子間的作用力以及分子勢能變化情況有相似之處，因此在學習分子力和分子勢能的過程中，我們可以將兩者類比，以便于理解．（1）質(zhì)量相等的兩個小球用勁度系數(shù)為k，原長為l0的輕彈簧相連，并置于光滑水平面上．現(xiàn)給其中一個小球沿著彈簧軸線方向的初速度，整個系統(tǒng)將運動起來，可以視為系統(tǒng)中心靜止，兩小球做簡諧運動．已知在此后的運動過程中彈簧的彈性勢能大小Ep，與彈簧的長度l的關系如圖所示．①請說明曲線斜率的含義；。②已知彈簧最小長度為l1，則彈簧的最大長度l2為．（2）假設兩個質(zhì)量相同的分子只在分子力作用下繞兩者連線的中點做勻速圓周運動，當兩者相距為r1時，分子的加速度最大，此時兩者之間的分子勢能為Ep1，系統(tǒng)的動能與分子勢能之和為E，求出此時兩分子之間的分子作用力大小．（3）核聚變電站最有可能的燃料是兩種同位素，被稱作重形式的氫：氘和氚．核聚變是靠溫度和壓力的共同作用完成的，在地球實驗室中完成可控核聚變需要1億度．其原理是一個質(zhì)量mD＝3.3436×10﹣27kg的氚核（H）與一個質(zhì)量mT＝5.0085×10﹣27kg的氚核（H）發(fā)生核聚變，結合后生成了一個質(zhì)量大小為m＝6.6467×10﹣27kg的新核，同時放出一個質(zhì)量mn＝1.6750×10﹣27kg的中子（n），并釋放出大小為E的能量．①計算上述反應釋放的能量E．②為計算方便，假設質(zhì)子、中子的質(zhì)量均為mn＝1.6750×10﹣27kg．在氘與氚兩核達到核力作用范圍完成核聚變前必須要克服強大的庫侖斥力，該反應中兩核克服庫侖力做功為W≈10﹣14J．若一個氘核與一個速度大小相等的氚核發(fā)生對撞，達到核力作用范圍，不計周圍粒子影響，反應前氘核速度至少多大？19．如圖所示，物體A的質(zhì)量為2kg，置于光滑的水平面上，水平拉力2N，不計繩子與滑輪的摩擦和滑輪的質(zhì)量．在物體A移動0.4m的過程中，拉力F做的功為J．20．快遞員駕駛電動車配送貨物，人和車的質(zhì)量為250kg，貨物的質(zhì)量為50kg，送貨和返回過程電動車的v﹣t圖像如圖所示，兩過程中電動車都是先勻加速啟動，后保持額定功率行駛。已知電動車受到的阻力與其總重力成正比，勻加速的最大速度均為2.4m/s，則送貨過程電動車勻加速運動的加速度為m/s2，電動車的額定功率為W。（g取10m/s2）

20222023學年新教材粵教版（2019）高中物理必修二第四章機械能及其守恒定律單元測試參考答案與試題解析一．選擇題（共10小題）1．【考點】功的概念；功的計算．【解答】解：ABC、對小球進行受力分析：小球受到豎直向下的重力，斜面對它垂直斜面向上的彈力，擋板對它水平向右的彈力，而小球位移方向水平向左，所以只有重力方向與位移方向垂直，其他力都不垂直，故只有重力不做功，其他兩個力都做功，且擋板對球的彈力做負功，所以A正確，BC錯誤；D、整個裝置勻速向左運動，根據(jù)動能定理合外力做功為零，故D錯誤；故選：A。2．【考點】功的概念；功的計算；動能定理；摩擦力的判斷與計算；牛頓第二定律．【解答】解：A、人斜向上運動，位移右斜向上，重力方向向下，兩者夾角大于90o，根據(jù)功的定義，重力做負功，故A錯誤；B、支持力向上，人的位移右斜向上，兩者夾角小于90o，按功的定義，支持力做正功，故B錯誤；C、依題意，由于人的加速度左斜向下，則有水平向左的加速度，根據(jù)牛頓第二定律可知，人與電梯間的靜摩擦力水平向左，而人的位移右斜向上，兩者夾角大于90o，根據(jù)功的定義，摩擦力對人做負功，故C錯誤；D、因為減速運動，動能變化量小于零，根據(jù)動能定理，則合力的功小于零，即合力對人做負功，故D正確。故選：D。3．【考點】功的概念；動能定理．【解答】解：AB、根據(jù)功的定義可知，力與在力的方向上的位移的乘積，摩擦力作用期間腳對地面沒有位移，即f不做功，故A正確，B錯誤；C、根據(jù)動能定理可知，合外力的功等于動能的變化量，起跑到撞線，動能發(fā)生變化，合外力做功不為零，故C錯誤；D、在跑步的過程中，空氣阻力與速度時刻相反，做負功，故D錯誤；故選：A。4．【考點】功能關系；重力勢能；重力勢能的變化與重力做功的關系．【解答】解：粗細均勻的長直鐵棒的重心在其幾何中心，即其重心在棒長的中點，一端從地面抬高h＝0.50m，而另一端仍在地面上，則其重心升高，其重力勢能增加為：ΔEp＝G?＝600×J＝150J；由功能關系可知，克服重力做功等于其重力勢能增加量，故克服重力做功為150J，故A正確，BCD錯誤。故選A。5．【考點】功的計算；動能定理．【解答】解：書包無初速度地放在傳送帶上，書包受到傳送帶向前的摩擦力，開始時一定做加速運動，傳送帶對書包做正功，如果到達終點時沒有達到傳送帶的速度，則傳送帶一直做正功；如果還沒有到達終點時，書包的速度與傳送帶相同，則傳送帶對書包沒有摩擦力，此時支持力與運動方向相互垂直，故傳送帶不做功。故D正確，ABC錯誤。故選：D。6．【考點】功率、平均功率和瞬時功率；平拋運動；動量定理．【解答】解：A．重力做功為WG＝mgh，代入數(shù)據(jù)解得：WG＝30J，故A錯誤；B．根據(jù)則重力做功的平均功率為代入數(shù)據(jù)解得：P＝30W故B錯誤；C．小球剛要著地時，豎直方向上的速度大小為vy＝gt則著地前瞬間重力做功的瞬時功率為P'＝mgvy代入數(shù)據(jù)解得：P'＝60W故C正確；D．小球水平方向上動量守恒，豎直方向上有Δp＝mvy﹣0，代入數(shù)據(jù)解得：Δp＝6kg?m/s則動量的變化量為6kg?m/s，故D錯誤。故選：C。7．【考點】動能．【解答】解：物體做勻加速直線運動，故速度一直在增大，根據(jù)動能的定義式Ek＝mv2可知，物塊的動能將一直增大，故A正確，BCD錯誤。故選：A。8．【考點】動能定理；功的計算．【解答】解：ABC、木箱和皮帶間的摩擦力為靜摩擦力，對木箱做正功，木箱勻速運動，根據(jù)功能原理，摩擦力對木箱做的功等于木箱克服重力做的功mgh，故AB錯誤，C正確；D、該摩擦力上靜摩擦力，不一定等于μmgcosα，所以摩擦力對木箱做功不一定為μmgLcosα，故D錯誤。故選：C。9．【考點】重力勢能．【解答】解：AB、物體的重力勢能大小跟所選取的零勢能面有關，選擇不同的零勢能面，物體的重力勢能不同，故在地面上的物體具有的重力勢能不一定等于零，故A錯誤，B正確；C、一個物體的重力勢能從﹣3J變化到﹣5J，重力勢能減小了，故C錯誤；D、若物體在零勢能面的下方，與零勢能面的距離越大，它的重力勢能越小，故D錯誤。故選：B。10．【考點】動能定理；機械能守恒定律；牛頓第二定律；向心力．【解答】解：A、小圓環(huán)到達B點時受到重力、細線水平向右的拉力和圓弧軌道對小圓環(huán)的水平向左的支持力，因為運動到B點時速度恰好為零，小圓環(huán)所受的合力等于豎直向下的重力，因此此時小圓環(huán)的加速度為g，方向豎直向下，故A錯誤；B、在運動過程中，不計一切摩擦，對于小圓環(huán)和物塊組成的系統(tǒng)只有重力做功，因此系統(tǒng)機械能守恒。小圓環(huán)從A點由靜止開始運動，運動到B點時速度恰好為零，此后沿圓形軌道向下運動，再次回到A點，故B正確；C、小環(huán)和物塊沿繩方向的速度大小相等，小圓環(huán)到達P點時，因為輕繩與軌道相切，則此時小圓環(huán)和物塊的速度大小相等，故C錯誤；D、設輕滑輪的位置為C，由幾何關系可知OC＝2R，在運動過程中，對于小圓環(huán)和物塊組成的系統(tǒng)，根據(jù)機械能守恒可知，解得，故D錯誤。故選：B。二．填空題（共4小題）11．【考點】功的概念．【解答】解：B對A的支持力豎直向上，A和B一起沿著斜面下滑的，所以B對A的支持力與運動方向之間的夾角大于90°，所以B對A的支持力做負功；B對A的摩擦力是沿著水平面向左的，與運動方向之間的夾角小于90°，所以B對A的摩擦力做正功。故答案為：做負功，做正功。12．【考點】功的概念；功的計算．【解答】解：做功的兩個必要因素：一是作用在物體上的力，二是在力的方向上移動的距離，二者缺一不可．故答案為：作用在物體上的力；在力的方向上移動的距離．13．【考點】功的概念；重力勢能的變化與重力做功的關系．【解答】解：對物體受力分析可知，物體受到的重力是豎直向下的，斜面對物體的支持力是垂直于斜面向上的，而物體的運動是沿著斜面的向下的，所以重力與位移的夾角為銳角，根據(jù)功的公式可知，重力要對物體做正功，大小為mgh，而支持力是與物體的位移的方向垂直的，所以支持力對物體不做功．故答案為：mgh；0．14．【考點】功能關系；機械能的概念；重力勢能．【解答】解：由圖可知，h＝4m時，E＝100J，此時物體的動能為0，則物體的重力勢能Ep＝E＝100J由Ep＝mgh解得m＝2.5kg根據(jù)功能關系可知，ΔE＝﹣fh，由圖可知，ΔE＝80J﹣100J＝﹣20J，可得f＝5N故答案為：2.5，5。三．作圖題（共1小題）15．【考點】驗證機械能守恒定律．【解答】解：（1）釋放物體B，B向下運動，A向上運動，則重力勢能減小量為ΔEp＝（mB﹣mA）gh設B下落h時兩物塊速度為v，則有即動能增加量為（2）由于空氣阻力等因素的影響，重力勢能會有一部分轉化為內(nèi)能，則重力勢能改變量大于動能改變量。（3）根據(jù)實驗原理，有整理可得根據(jù)圖像可知可得g＝9.6m/s2故答案為：（1）（mB﹣mA）gh；；（2）＞；（3）9.6四．實驗題（共5小題）16．【考點】功的計算；力矩的平衡條件．【解答】解：（1）由圖可知，彈簧測力計的分度值是0.1N，所以它的示數(shù)是0.5N。在實驗過程中，有用功是：W有＝Gh＝1.0N×0.1m＝0.1J總功是：W總＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J，所以杠桿的機械效率是：η＝＝×100%＝66.7%；利用杠桿提升物體時，克服杠桿與支點間摩擦及杠桿自重所的功。（2）分析機械效率的影響因素采取控制變量法，研究提起的物重和機械效率的關系時，應保持鉤碼的位置不變；應進行多次實驗，分析多組數(shù)據(jù)，才能得出正確結論。只憑﹣﹣次實驗數(shù)據(jù)做出結論是不科學的。故答案是：0.5；66.7；克服杠桿與支點間摩擦及杠桿自重做的額外功；不能；①兩次實驗時鉤碼沒有掛在同一位置；②一次對比實驗所得結論是不可靠的。17．【考點】功的計算；運動學圖象．【解答】解：前2秒物體勻速運動，摩擦力與此時間段的拉力平衡，有：f＝F1＝15N；2秒到4秒內(nèi)，拉力大小為：F2＝5N，位移為速度時間圖象中該時間段內(nèi)所圍面積為：拉力做功為：W＝F2x＝5×4J＝20J；6秒內(nèi)物體的總位移是速度時間圖象與在該時間段所圍面積為：，摩擦力做功為：Wf＝﹣fx總＝﹣15×12J＝﹣180J；故答案為：15，20，﹣180，18．【考點】功能關系；分子間的相互作用力；愛因斯坦質(zhì)能方程；動量守恒定律；彈性勢能．【解答】解：（1）①由功能關系知，彈簧彈性勢能變化量ΔEp與其彈力做功W的關系為：ΔEP＝﹣W＝﹣F?Δl由此可知Ep﹣l曲線的斜率表示彈簧彈力。②整個系統(tǒng)將運動起來，可以視為系統(tǒng)中心靜止，兩小球做簡諧運動，可知最大壓縮量與最大伸長量是相等的，即為l0﹣l1＝l2﹣l0，可得：l2＝2l0﹣l1。（2）設此時兩分子之間的分子作用力大小為F，兩個分子繞兩者連線的中點做勻速圓周運動，由分子作用力提供向心力，兩分子的角速度和線速度大小均相等，兩分子的動能也相等。已知：兩者之間的分子勢能為Ep1，系統(tǒng)的動能與分子勢能之和為E，則可得每個分子的動