第八單元機(jī)械能守恒

第八單元機(jī)械能守恒測（考試時間：90分鐘試卷滿分：100分）單項選擇題(本題共8小題，每小題4分，共32分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的)1．引體向上是中考體育考試選擇項目之一。如圖所示，兩手用寬握距正握（掌心向前）單杠，略寬于肩，兩腳離地，兩臂自然下垂伸直。用背闊肌的收縮力量將身體豎直往上拉起，當(dāng)下巴超過單杠時稱為上升過程；然后逐漸放松背闊肌，讓身體豎直下降，直到恢復(fù)完全下垂稱為下降過程。不計空氣阻力，下列說法正確的是（）A．上升過程杠對兩手的支持力合力總大于重力B．下降過程杠對兩手的支持力合力總小于重力C．上升和下降過程中杠對兩手的支持力合力均等于重力D．上升和下降過程中人的機(jī)械能均不守恒【答案】D【詳解】根據(jù)題意可知做引體向上的同學(xué)在上升過程中先向上加速后向上減速；下降過程中先向下加速后向下減速。故上升過程中先超重后失重，下降過程中先失重后超重。ABC．上升和下降過程中，人受到杠向上的支持力和自身重力作用，根據(jù)上述分析可知上升過程中支持力先大于重力，后小于重力，下降過程中支持力先小于重力，后大于重力。故ABC錯誤；D．上升和下降過程中內(nèi)力做功，機(jī)械能不守恒，故D正確。故選D。2．如圖所示，兩個互相垂直的力和作用在同一物體上，使物體運動，物體發(fā)生一段位移后，力對物體做功為4J，力對物體做功為3J，則力與的合力對物體做功為（）A．7J B．5J C．3.5J D．1J【答案】A【詳解】力與的合力對物體做功為故選A。3．一輛汽車在水平平直公路上由靜止開始啟動，汽車的輸出功率與速度的關(guān)系如圖所示，當(dāng)汽車速度達(dá)到后保持功率不變，汽車能達(dá)到的最大速度為。已知汽車的質(zhì)量為，運動過程中所受阻力恒為，速度從達(dá)到所用時間為，下列說法正確的是（）A．汽車的最大功率為 B．汽車速度為時，加速度為C．汽車速度從0到的過程中，位移為 D．汽車速度從到的過程中，位移為【答案】C【詳解】AB．汽車速度為v0時，牽引力為

，汽車速度為時，牽引力為，從到汽車功率恒定，則有解得根據(jù)牛頓第二定律可知，汽車速度為v0時，加速度為汽車的最大功率為AB錯誤；C．階段汽車做勻加速直線運動，位移為故C正確；D．階段汽車的位移為，對汽車運用動能定理可得解得故D錯誤。故選C。4．一運動員穿著飛翔裝備從飛機(jī)上跳出后的一段運動過程可近似認(rèn)為是勻變速直線運動，如圖運動員的運動方向與水平方向的夾角為，運動員做勻變速直線運動的加速度大小為。已知運動員（包含裝備）的質(zhì)量為，則在運動員下落高度為的過程中，正確的（）A．運動員動能的增加量為 B．運動員動能的增加量為C．運動員重力勢能的減少量為 D．運動員的機(jī)械能減少了【答案】A【詳解】AB．運動員下落的高度是h，則飛行的距離運動員受到的合外力動能的增加等于合外力做的功，即故A正確，B錯誤；C．運動員下落的高度是h，則重力做功為WG=mgh所以運動員重力勢能的減少量為mgh，故C錯誤；D．運動員重力勢能的減少量為mgh，動能的增加量為，所以運動員的機(jī)械能減少了，故D錯誤。故選A。5．如圖所示，質(zhì)量為m的小車在水平恒力F推動下，從山坡底部A處由靜止運動至高為h的B處，獲得的速度為v，AB的水平距離為s，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．小車重力做功是mghB．合力對小車做的功是C．推力對小車做的功是D．小車阻力做的功是【答案】B【詳解】A．重力做功為故A錯誤；B．根據(jù)動能定理可知，合外力對小車做的功為故B正確；C．推力對小車做的功為故C錯誤；D．設(shè)小車克服阻力做的功為，根據(jù)動能定理可知則故D錯誤。故選B。6．如圖所示，小球從高處落到豎直放置的輕彈簧上，則小球從開始接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短的整個過程中（）A．小球的動能不斷減少B．小球的重力勢能一直減小C．彈簧的彈性勢能先增大后減小D．小球的受到的彈力先變大后變小【答案】B【詳解】小球開始接觸彈簧后，一開始彈力小于小球重力，小球繼續(xù)向下加速運動，隨著壓縮量的增大，彈力逐漸增大，當(dāng)彈力等于小球重力時，小球的速度達(dá)到最大；之后彈力繼續(xù)增大，彈力大于小球的重力，小球開始向下做減速運動，直到將彈簧壓縮至最短，小球速度減為0；故小球從開始接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短的整個過程中，小球的動能先增大后減小，小球的重力勢能一直減小，彈簧的彈性勢能一直增大，小球的受到的彈力一直增大。故選B。7．如圖，一半徑為R=0.2m的圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，其上穿有一個可視為質(zhì)點的質(zhì)量m=0.2kg的小球，小球靜止在最高點處，由于受到某種微擾使小球開始向一側(cè)滑動，當(dāng)小球運動至A點瞬間，圓環(huán)與小球之間無作用力，A點與圓環(huán)圓心的連線與豎直方向夾角為θ=60°，g取10m/s2，則小球從開始運動到到達(dá)A點的過程中，克服阻力做功為（）A．0.05J B．0.1J C．0.15J D．0.2J【答案】B【詳解】在A點，只受重力，重力沿半徑方向的分力提供此時做圓周運動的向心力從最高點到A點，由動能定理有代入數(shù)據(jù)解得故選B。8．如圖所示，質(zhì)量為m的物塊與彈簧連接，靜止在傾角為的光滑斜面上，且彈簧與斜面平行。用一外力使物塊緩慢沿斜面運動直至彈簧恢復(fù)原長，重力加速度為g，彈簧的勁度系數(shù)為k。該過程中，下列說法正確的是（）A．彈簧彈力做負(fù)功 B．彈簧的彈性勢能一直增大C．物塊的重力勢能增加了 D．物塊的重力勢能增加了【答案】D【詳解】AB．用一外力使物塊緩慢沿斜面運動直至彈簧恢復(fù)原長，彈簧彈力做正功，彈簧彈性勢能減小，故AB錯誤；CD．物塊靜止時，根據(jù)受力平衡有彈簧恢復(fù)原長的過程中，物塊的重力勢能增加了故C錯誤，D正確。故選D。多項選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分．在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求．全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)9．如圖所示，水平路面上有一輛質(zhì)量為M的汽車，車廂中有一個質(zhì)量為m的人正用恒力F向前推車（人始終相對車廂靜止），在車以加速度a向前加速行駛距離L的過程中，下列說法正確的是（）A．人對車的作用力大小為maB．人對車的推力F做的功為FLC．車對人做的功為maLD．車對人的摩擦力做的功為（maF）L【答案】BC【詳解】A．以人對象，豎直方向有水平方向有則車對人的作用力大小為根據(jù)牛頓第三定律可知，人對車的作用力大小為故A錯誤；B．人對車的推力F做的功為故B正確；C．由于人的重力對人不做功，則車對人做的功等于合外力對人做的功，則有故C正確；D．以人為對象，由牛頓第二定律得解得則車對人的摩擦力做的功為故D錯誤。故選BC。10．一質(zhì)量為m的小球，用長為L的輕繩懸于O點，小球在水平力F作用下從平衡位置P點移動到Q點，如圖所示。則力F所做的功為（）A．若F為恒力，則F力做功為B．若F為恒力，則F力做功為C．若小球被緩慢移動，則F力做功為D．若小球被緩慢移動，則F力做功為【答案】AD【詳解】AB．若F為恒力，根據(jù)功的計算公式可得F力做功為故A正確，B錯誤；CD．若小球被緩慢移動，根據(jù)動能定理可得所以F力做功為故C錯誤，D正確。故選AD。11．如圖所示，某貨場將質(zhì)量為的貨物（可視為質(zhì)點）由傳送帶運輸，傳送帶速度為，長度為，動摩擦因數(shù)為，貨物無初速度放上傳送帶，地面上緊靠軌道次排放兩個完全相同的木板A、B，長度均為，質(zhì)量均為，與傳送帶等高，傳送帶沿順時針方向轉(zhuǎn)動，假設(shè)物體離開傳送帶后能水平滑上木板且無能量損失。貨物與木板間的動摩擦因數(shù)為，木板與地面間的動摩擦因數(shù)，（最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等，?。?/p>

）A．若貨物滑上木板A時，木板不動，而滑上木板B時，木板B開始滑動，則需要滿足B．物體在傳送帶滑動過程中因摩擦生熱為180JC．若，貨物與B板的相對位移為0.5mD．若，滑上木板后由于摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能為180J【答案】BD【詳解】A．若貨物滑上木板A時，木板不動，則需滿足滑上木板B時，木板B開始滑動，則需滿足解得故A錯誤；B．設(shè)貨物在傳送帶上加速時的加速度大小為a，根據(jù)牛頓第二定律解得假設(shè)貨物可以和傳送帶共速，則貨物加速的位移為故假設(shè)成立，貨物加速的時間為則貨物加速過程中，傳送帶的位移為物體在傳送帶滑動過程中因摩擦生熱為故B正確；C．若，由A選項可得，貨物滑上木板A時，木板不動，而滑上木板B時，木板B開始滑動，設(shè)貨物在木板上滑動時的加速度大小為，則解得貨物滑上B時，B的加速度為，則解得設(shè)貨物剛滑上B時的速度大小為，則解得設(shè)貨物滑上B后經(jīng)過時間t后達(dá)到共速，則解得則貨物滑上B后，貨物的位移為B的位移為貨物與B板的相對位移為故C錯誤；D．根據(jù)能量守恒，貨物滑上木板前的動能全部轉(zhuǎn)化為滑上木板后由于摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能故D正確。故選BD。12．過山車是一種深受年輕人喜愛的游樂項目。實驗表明：當(dāng)普通人所承受的加速度約為5倍的重力加速度時就會發(fā)生暈厥。圖甲中，過山車軌道的回環(huán)部分是半徑為R的經(jīng)典圓環(huán)軌道，A為圓軌道最高點、B為最低點；圖乙中，過山車軌道的回環(huán)部分是倒水滴形軌道，上半部分是半徑為R的半圓軌道、C為最高點，下半部分為兩個半徑為2R的四分之一圓弧軌道、D為最低點。若載從過山車可視為質(zhì)點，分別從兩軌道頂峰上部由靜止開始下降，沿軌道內(nèi)側(cè)經(jīng)過A、C點時均恰好和軌道沒有相互作用，點B、D等高，忽略空氣阻力和摩擦。則下列說法正確的是（

）A．過山車經(jīng)過A、C點時速度為0B．圖甲過山車軌道比圖乙軌道更安全C．圖乙過山車軌道比圖甲軌道更安全D．“圖乙中軌道頂峰的高度”比“圖甲中軌道頂峰的高度”高R【答案】CD【詳解】A．已知過山車經(jīng)過A、C點時和軌道沒有相互作用，重力充當(dāng)向心力有解得故A錯誤；BC．分別運動到軌道最低點B、D時，人所受加速度最大，由動能定理，對圖甲圓環(huán)軌道有經(jīng)過B點時加速度解得圖甲過山車軌道存在安全隱患；對圖乙倒水滴形軌道有經(jīng)過D點時加速度解得故圖乙過山車軌道比圖甲軌道更安全，故B錯誤，C正確；D．相同載人過山車在頂峰處動能為0，經(jīng)A、C點時動能相等，根據(jù)機(jī)械能守恒，有其中可得即“圖乙中軌道頂峰的高度”比“圖甲中軌道頂峰的高度”高R，故D正確。故選CD。實驗題（本題共2小題，共15分。)13．（6分）某實驗小組采用如圖甲所示的裝置驗證機(jī)械能守恒定律，實驗裝置安裝好后，用手提住紙帶上端，之后讓紙帶由靜止開始下落。(1)關(guān)于下列實驗操作，不必要或不正確的是（）A．實驗前先用天平測出重物和夾子的質(zhì)量 B．釋放紙帶前應(yīng)先接通電源C．在重物大小合適的情況下，選擇鐵塊比木塊選擇好 D．用秒表測出重物下落的時間(2)某次實驗中所用重物的質(zhì)量，某同學(xué)選取了一條紙帶，如圖乙所示，0是打下的第一個點，1、2、3、4是連續(xù)打的點，根據(jù)紙帶上的測量數(shù)據(jù)，從打下點0至打下點3的過程中，重物重力勢能的減少量為J，動能增加量為J。（打點計時器頻率為50Hz，取，結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）(3)若由于打點計時器的兩限位孔不在同一豎直線上，這樣會導(dǎo)致計算的動能增加量（填“＜”“=”或“>”）重力勢能減少量；其原因是?！敬鸢浮?1)AD(2)5.445.28(3)<打點計時器的兩限位孔不在同一豎直線上，紙帶通過打點計時器時受到的阻力較大，阻力對重物做負(fù)功，會使其動能增加量小于重力勢能減少量?！驹斀狻浚?）A．由實驗過程中我們比較與可知，質(zhì)量可以消掉，則不需要測出重物和夾子的質(zhì)量，故A錯誤；B．根據(jù)打點計時器的使用方法可知，釋放紙帶前應(yīng)先接通電源，故B正確；C．為了減小空氣阻力對實驗的影響，實驗時應(yīng)選用密度較大的重物，即在重物大小合適的情況下，選擇鐵塊比選擇木塊好，故C正確；D．打點計時器可以測量時間，不需要用秒表測出重物下落的時間，故D錯誤；本題選擇錯誤選項；故選AD。（2）[1]從打下點0至打下點3的過程中，重物下降的高度為55.49cm，重物重力勢能的減少量為J[2]打點計時器頻率為50Hz，則有s打下點3時，重物的速度為m/s=3.25m/s動能增加量為JJ（3）[1][2]若由于打點計時器的兩限位孔不在同一豎直線上，這樣會導(dǎo)致計算的動能增加量小于重力勢能減少量，其原因是打點計時器的兩限位孔不在同一豎直線上，紙帶通過打點計時器時受到的阻力較大，阻力對重物做負(fù)功，會使其動能增加量小于重力勢能減少量。14．（9分）用圖甲所示的裝置進(jìn)行“探究動能定理”實驗。（1）用天平測量小車和遮光片的總質(zhì)量M、砝碼盤的質(zhì)量；用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為;按圖甲所示安裝好實驗裝置，用刻度尺測量兩光電門之間的距離L。（2）在砝碼盤中放入適量砝碼；適當(dāng)調(diào)節(jié)長木板的傾角，直到輕推小車，遮光片先后經(jīng)過光電門1和光電門2的時間相等。（3）取下細(xì)線和砝碼盤，記下砝碼的質(zhì)量m。（4）讓小車從靠近滑輪處由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計時器分別測出遮光片經(jīng)過光電門1和光電門2所用的時間、。小車從光電門1運動至光電門2的過程中，小車動能的變化量（用上述步驟中的物理量表示）。小車下滑過程中，（選填“需要”或“不需要”）測量長木板與水平桌面的夾角，可求出合外力做的功（用上述步驟中的物理量表示，重力加速度為g），比較和的值，找出兩者之間的關(guān)系。（5）重新掛上細(xì)線和砝碼盤，重復(fù)（2）~（5）步驟。（6）不考慮遮光條寬度的影響，小車動能的增量為;考慮遮光條寬度的影響，小車動能的增量為，則（選填“>”“=”或“<”）?！敬鸢浮坎恍枰?gt;【詳解】[1]小車經(jīng)過兩個光電門時的速度分別為小車動能的變化量[2][3]由于已經(jīng)平衡了摩擦力，所以小車下滑過程中，不需要測量長木板與水平桌面的夾角。小車受的合力為則小車下滑過程中，不需要測量長木板與水平桌面的夾角，可求出合外力做的功[4]用算出的為通過光電門中間時刻的瞬時速度，但是實際上應(yīng)該為通過光電門位移中點的瞬時速度。由于位移中點的瞬時速度要大于中間時刻的瞬時速度，所以不考慮遮光條寬度影響時滑塊動能的增量會大于考慮遮光條寬度影響時滑塊動能的增量，即四、解答題（本題共4小題，共37分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。)15．（6分）發(fā)動機(jī)的額定功率是汽車長時間行駛時的最大功率。某型號汽車發(fā)動機(jī)的額定功率為60kW，在水平路面上行駛時受到的阻力為1800N。（1）求發(fā)動機(jī)在額定功率下汽車勻速行駛時的速度。（2）假定汽車勻速行駛速度為54km/h時，受到的阻力不變，此時發(fā)動機(jī)輸出的實際功率是多少？【答案】（1）；（2）27kW【詳解】（1）發(fā)動機(jī)在額定功率下汽車勻速行駛時，牽引力等于阻力，則有則汽車勻速行駛時的速度為（2）汽車行駛速度為54km/h時受到的阻力不變，此時汽車速度為則此時發(fā)動機(jī)輸出的實際功率為16．（8分）一只花盆從10樓（距地面高度約為h=30m）的窗臺上不慎掉落，忽略空氣阻力（將花盆的運動簡化為自由落體運動）。已知花盆的質(zhì)量m=2kg，重力加速度g取，求：（1）在花盆下落到地面的過程中，重力對花盆做的功W；重力勢能減少多少?（2）花盆下落2s末時重力的瞬時功率；（3）花盆下落第2s內(nèi)重力的平均功率?！敬鸢浮浚?）600J，600J；（2）400W；（3）300W【詳解】（1）由功的計算公式可知，重力對花盆做的功為由于重力做功等于重力勢能的變化量，重力做正功，則重力勢能減少，所以在花盆下落到地面的過程中重力勢能減少600J。（2）花盆下落2s末時的速度為則花盆下落2s末時重力的瞬時功率為（3）花盆下落第2s內(nèi)的位移為則花盆下落第2s內(nèi)重力做的功為則花盆下落第2s內(nèi)重力做功的平均功率為17．（10分）如圖所示，摩托車做騰躍特技表演，沿曲面沖上高頂部水平高臺，接著以水平速度離開平臺，落至地面時，恰能無碰撞地沿圓弧切線從A點切入光滑豎直圓弧軌道，并沿軌道下滑。為圓弧兩端點，其連線水平。已知圓弧半徑為，人和車的總質(zhì)量為，特技表演的全過程中，阻力忽略不計。（計算中取。）求：（1）從平臺飛出到A點，人和車運動的水平距離s；（2）從平臺飛出到A點時速度大小及圓