物理（教科版必修2）練習階段質量評估（四）機械能和能源

階段質量評估(四)機械能和能源A卷基礎達標卷(時間：45分鐘滿分：100分)一、選擇題(每小題5分，共40分．1～5題為單選題，6～8題為多選題．)1．拖拉機耕地時一般比在道路上行駛時速度慢，這樣做的主要目的是()A．節(jié)省燃料 B．提高柴油機的功率C．提高傳動機械的效率 D．增大拖拉機的牽引力解析：拖拉機耕地時受到的阻力比在路面上行駛時大得多，根據P＝Fv，在功率一定的情況下，減小速度，可以獲得更大的牽引力，選項D正確．答案：D2．北京時間2013年6月11日17時38分，“神舟十號”載人飛船成功發(fā)射．飛船發(fā)射上升過程中，其重力做功和重力勢能變化的情況為()A．重力做正功，重力勢能減小 B．重力做正功，重力勢能增加C．重力做負功，重力勢能減小 D．重力做負功，重力勢能增加解析：飛船發(fā)射時高度逐漸上升，飛船的重力做負功，重力勢能越來越大，故選項D正確．答案：D3．關于做功和物體動能變化的關系，下列說法正確的是()A．只要動力對物體做功，物體的動能就增加B．只要物體克服阻力做功，它的動能就減少C．外力對物體做功的代數和等于物體的末動能與初動能之差D．動力和阻力都對物體做功，物體的動能一定變化解析：物體動能的變化量取決于合外力對物體做的總功，有動力對物體做功或物體克服阻力做功時，合外力做的總功的正負不能確定，所以動能的增減無法確定．綜上，只有選項C正確．答案：C4．關于力對物體做功，下列說法正確的是()A．滑動摩擦力對物體一定做負功B．靜摩擦力對物體可能做正功C．作用力與反作用力的功代數和一定為零D．合外力對物體不做功，則物體速度一定不變解析：摩擦力的方向可以和物體的運動方向相同，此時摩擦力做正功，選項A錯誤，選項B正確．作用力與反作用力可能一個做正功、一個做負功，也可能同時做正功(或負功)，也可以一個做功、一個不做功，做功的代數和不一定為零，選項C錯誤．合外力對物體不做功，物體的速度大小一定不變，方向可能變化，如勻速圓周運動，選項D錯誤．答案：B5．汽車關閉發(fā)動機后恰能沿斜坡勻速下滑，在這個過程中()A．汽車的機械能守恒 B．汽車的動能和勢能相互轉化C．機械能轉化為內能，總能量守恒 D．機械能和內能之間沒有轉化解析：汽車關閉發(fā)動機后，勻速下滑，重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡，摩擦力做功，汽車摩擦生熱，溫度升高，有部分機械能轉化為內能，機械能減少，但總能量守恒．因此，選項C正確．答案：C6．人們設計出磁懸浮列車，列車能以很大速度行駛．列車的速度很大，是采取了下列哪些可能的措施()A．減小列車的質量 B．增大列車的牽引力C．減小列車所受的阻力 D．增大列車的功率解析：當列車以最大速度行駛時，牽引力與阻力大小相等，有P＝Ffv，故v＝eq\f(P,Ff)，要增大速度，一方面增大列車的功率，另一方面減小列車所受的阻力，故選項C、D正確．答案：CD7．甲、乙兩球的質量相等，懸線一長一短，將兩球由圖示位置的同一水平面無初速度釋放，不計阻力，則對小球過最低點時的正確說法是()A．甲球的動能與乙球的動能相等B．兩球受到線的拉力大小相等C．兩球的向心加速度大小相等D．相對同一參考面，兩球的機械能相等解析：由機械能守恒知，相對同一參考面，兩球開始的機械能相等，由于運動過程中每個小球的機械能都守恒，所以任意時刻兩球相對同一參考平面的機械能相等，選項D正確．設線長為l，小球的質量為m，小球到達最低點時的速度為v，則mgl＝eq\f(1,2)mv2 ①兩球經最低點時的動能不同，選項A錯誤．F－mg＝meq\f(v2,l) ②由①②式得球過最低點時的拉力大小F＝mg＋meq\f(v2,l)＝3mg，選項B正確．球過最低點時的向心加速度大小a＝eq\f(F－mg,m)＝2g，選項C正確．答案：BCD8．如圖所示，小滑塊從一個固定的光滑斜槽軌道頂端無初速開始下滑，用v、t和h分別表示小球沿軌道下滑的速率、時間和距軌道頂端的高度．如圖所示的veq\a\vs4\al(－)t圖像和v2eq\a\vs4\al(－)h圖像中可能正確的是()解析：小滑塊下滑過程中，小滑塊的重力沿斜軌道切向的分力逐漸變小，故小滑塊的加速度逐漸變小，故選項A錯誤，選項B正確；由機械能守恒得mgh＝eq\f(1,2)mv2，故v2＝2gh，所以v2與h成正比，選項C錯誤，選項D正確．答案：BD二、填空題(每小題8分，共16分)9．(2013·新課標全國卷Ⅱ)某同學利用下述裝置對輕質彈簧的彈性勢能進行探究：一輕質彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一小球接觸而不固連；彈簧處于原長時，小球恰好在桌面邊緣，如圖所示．向左推小球，使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放；小球離開桌面后落到水平地面．通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能．回答下列問題：(1)本實驗中可認為，彈簧被壓縮后的彈性勢能Ep與小球拋出時的動能Ek相等．已知重力加速度大小為g．為求得Ek，至少需要測量下列物理量中的________(填正確答案序號)．A．小球的質量mB．小球拋出點到落地點的水平距離sC．桌面到地面的高度hD．彈簧的壓縮量ΔxE．彈簧原長l0(2)用所選取的測量量和已知量表示Ek，得Ek＝________．解析：(1)小球拋出時的動能Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，要求得v0需利用平拋知識，s＝v0t，h＝eq\f(1,2)gt2．根據s、h、g，求得v0＝seq\r(\f(g,2h))，因此需測量小球質量m、桌面高度h及落地水平距離s．(2)小球拋出時的動能Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(mgs2,4h)．答案：(1)ABC(2)eq\f(mgs2,4h)10．“驗證機械能守恒定律”的實驗采用重物自由下落的方法．(g取10m/s(1)若實驗中所用重錘質量m＝1kg，打點紙帶如(甲)圖所示，打點時間間隔為0．02s，則記錄B點時，重錘速度vB＝________，重錘的動能EkB＝________，從開始下落起至B點，重錘的重力勢能減少量是________，甲(2)根據紙帶算出相關各點的速度值，量出下落的距離，則以eq\f(v2,2)為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應是乙圖中的________．乙解析：(1)vB＝eq\f(\x\to(AC),2T)＝eq\f(31.4－7.8×10－3,2×0.02)m/s＝0．59m/sEkB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)×1×0．592J＝0．174JΔEp＝mghB＝1×10×17．6×10－3J＝0．176J．在誤差允許的范圍內，重錘動能的增加量等于勢能的減少量．(2)由eq\f(1,2)mv2＝mgh可得eq\f(v2,2)＝gh∝h，故選項C正確．答案：(1)0．59m/s0．174J0．176在實驗誤差允許的范圍內，重錘動能的增加量等于勢能的減少量(2)C三、計算題(本題共2小題，共44分)11．(22分)一場別開生面的節(jié)能車競賽在東風本田發(fā)動機廠區(qū)內進行，40支車隊以各家獨門絕技挑戰(zhàn)1升汽油行駛里程的最高紀錄．某公司研制開發(fā)的某型號小汽車發(fā)動機的額定功率為24kW，汽車連同駕乘人員總質量為m＝2000kg，在水平路面上行駛時受到恒定的阻力是800N．(1)汽車在額定功率下勻速行駛的速度大小；(2)汽車在額定功率下行駛，速度為20m解析：(1)汽車勻速行駛時，牽引力F等于阻力Ff，即F＝Ff又P＝Fv代入數據解得v＝30m(2)設v1＝20m/s時汽車牽引力為FP＝F1v1根據牛頓第二定律有F1－Ff＝ma代入數據解得a＝0．2m/s答案：(1)30m/s(2)0．2m/12．(22分)滑板運動已成為青少年所喜愛的一種體育運動，如圖所示，某同學正在進行滑板運動．圖中AB段路面是水平的，BCD是一段半徑R＝20m的拱起的圓弧路面，圓弧的最高點C比AB段路面高出h＝1．25m．已知人與滑板的總質量為M＝60kg．該同學自A點由靜止開始運動，在AB路段他單腿用力蹬地，到達B點前停止蹬地，然后沖上圓弧路段，結果到達C點時恰好對地面壓力為零，不計滑板與各路段之間的摩擦力及經過B點時的能量損失(g取(1)該同學到達C點時的速度；(2)該同學在AB段所做的功．解析：(1)該同學通過C點時有Mg＝Meq\f(v\o\al(2,C),R)代入數據解得vC＝10eq\r((2)人和滑板從A點運動到C的過程中，根據動能定理有W－Mgh＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,C)代入數據解得W＝6750J．答案：(1)10eq\r(2)m/s(2B卷能力提升卷(時間：45分鐘滿分：100分)一、選擇題(每小題5分，共40分．1～5題為單選題，6～8題為多選題．)1．如右圖所示，質量相等的兩木塊間連有一彈簧．今用力F緩慢向上提A，直到B恰好離開地面．開始時物體A靜止在彈簧上面，設開始時彈簧彈性勢能為Ep1，B剛要離開地面時，彈簧的彈性勢能為Ep2，則關于Ep1、Ep2大小關系及彈性勢能變化ΔEp說法正確的是()A．Ep1＝Ep2 B．Ep1>Ep2C．ΔEp>0 D．ΔEp<0解析：開始時彈簧形變量為x1，有kx1＝mg．它離開地面時形變量為x2，有kx2＝mg，由于x1＝x2，所以Ep1＝Ep2，ΔEp＝0，故選項A正確．答案：A2．用長為l、不可伸長的細線把質量為m的小球懸掛于O點，將小球拉至懸線偏離豎直方向α角后放手，運動t時間后停在最低點．則在時間t內()A．小球重力做功為mgl(1－cosα)B．空氣阻力做功為－mglcosαC．小球所受合力做功為mglsinαD．繩拉力做功的功率為eq\f(mgl1－cosα,t)解析：小球運動過程中WG＝mgL(1－cosα)，選項A正確；由動能定理WG＋Wf＝0，故空氣阻力做功Wf＝－WG，選項B錯誤；合力做功為0，繩的拉力做功為0，故選項C、D錯誤．答案：A3．如圖所示，兩質量相同的小球A、B，用線懸在等高的O1、O2點，A球的懸線比B球的長．把兩球的懸線均拉到水平后將小球無初速釋放，則經最低點時(以懸點為零勢能參考平面)()A．A球的速度大于B球的速度B．A球的動能等于B球的動能C．A球的機械能大于B球的機械能D．A球的機械能小于B球的機械能解析：因為A球的懸線比B球的長，所以各自擺到最低點時，重力對A球做的功比對B球做的功多，根據動能定理可知，經最低點時A球的動能大于B球的動能，所以選項A正確，選項B錯誤；由于兩球在擺動過程中，只有重力做功，機械能守恒，所以選項CD錯誤．答案：A4．將質量為m＝1kg的物體由距離地面h＝0．6m處以豎直向上的速度v0＝2m/s拋出，如果空氣的阻力可忽略不計，且重力加速度g＝10m/sA．20eq\r(3)W B．20WC．40W D．30W解析：由于空氣阻力不計，物體在整個運動過程中只有重力做功，則物體的機械能守恒，eq\f(1,2)mv2＝mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，代入數據可得v＝4m/s，所以P＝mg·v＝40W，選項C正確．答案：C5.(2017·全國卷Ⅱ)如圖，海王星繞太陽沿橢圓軌道運動，P為近日點，Q為遠日點，M、N為軌道短軸的兩個端點，運行的周期為T0.若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經M、Q到N的運動過程中()A．從P到M所用的時間等于eq\f(T0,4)B．從Q到N階段，機械能逐漸變大C．從P到Q階段，速率逐漸變小D．從M到N階段，萬有引力對它一直做正功解析：A錯：由開普勒第二定律可知，相等時間內，太陽與海王星連線掃過的面積都相等，故從P到M所用的時間小于T0/4.B錯：由整個過程只有引力作用，故機械能守恒，則從Q到N階段機械能不變．C對：從P到Q階段，萬有引力做負功，動能減小，速率逐漸變?。瓺錯：從M到N階段，萬有引力與速度的夾角先是鈍角后是銳角，即萬有引力對它先做負功后做正功．答案：C6．如圖所示，質量為M的木塊放在光滑的水平面上，質量為m的子彈以速度v0沿水平方向射中木塊，并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運動．已知當子彈相對木塊靜止時，木塊前進距離為l，子彈進入木塊的深度為d，若木塊對子彈的阻力Ff視為恒定，則下列關系式中正確的是()A．Ffl＝eq\f(1,2)Mv2 B．Ffd＝eq\f(1,2)mv2C．Ffd＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(M＋m)v2 D．Ff(l＋d)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)mv2解析：畫出如圖所示的運動過程示意圖，從圖中不難看出，當木塊前進距離l，子彈進入木塊的作用力大小也為Ff．子彈對木塊的作用力對木塊做正功，由動能定理得Ff·l＝eq\f(1,2)Mv2 ①木塊對子彈的作用力對子彈做負功，由動能定理得－Ff·(l＋d)＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0) ②由①②得Ff·d＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(M＋m)v2 ③所以，選項A、C、D正確．答案：ACD7．如圖所示，將質量為2m的重物懸掛在輕繩的一端，輕繩的另一端系一質量為m的環(huán)，環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上，光滑的輕定滑輪與直桿的距離為d，桿上的A點與定滑輪等高，桿上的B點在A點下方距離為d處．現將環(huán)從A處由靜止釋放，不計一切摩擦阻力，下列說法正確的是()A．環(huán)到達B處時，重物上升的高度為eq\f(d,2)B．環(huán)到達B處時，環(huán)與重物的速度大小相等C．環(huán)從A到B，環(huán)減少的機械能等于重物增加的機械能D．環(huán)能下降的最大高度為eq\f(4,3)d解析：環(huán)到達B處時，重物上升的高度h＝eq\r(2)d－d＝(eq\r(2)－1)d，選項A錯誤；環(huán)到達B處時，環(huán)沿繩方向的分速度與重物速度大小相等，故環(huán)的速度大于重物的速度，選項B錯誤；因為環(huán)與重物組成的系統機械能守恒，所以環(huán)減少的機械能等于重物增加的機械能，選項C正確；設環(huán)能下降的最大高度為H，此時環(huán)與重物的速度均為零，重物上升的高度為h′＝eq\r(H2＋d2)－d，由機械能守恒定律，有mgH＝2mg(eq\r(H2＋d2)－d)，解得H＝eq\f(4,3)d，選項D正確．答案：CD8．如圖所示，半徑為R的豎直固定的半圓軌道與水平的長直軌道相切于O點，其中M點為軌道的最高點，可視為質點的質量為m的滑塊靜止在水平軌道上，某時刻滑塊獲得水平向左的初速度，經過一段時間，滑塊剛好到達最高點M，忽略一切摩擦．則()A．滑塊的落地點距離O點的水平間距為2RB．滑塊著地瞬間的動能為mgRC．滑塊在M點的向心力為零D．如果將軌道的上半部分去掉，滑塊仍從原來的位置以等大的速度運動，則滑塊上升的最大高度為2．5R解析：由題意知mg＝meq\f(v2,R)，故滑塊經M點時的速度大小v＝eq\r(gR)，選項C錯誤；由2R＝eq\f(1,2)gt2及x＝vt得滑塊落地點離O點的水平距離為2R，選項A正確；根據動能定理得2mgR＝Ek－eq\f(1,2)mv2，則滑塊落地時的動能Ek＝2mgR＋eq\f(1,2)mv2＝eq\f(5,2)mgR，選項B錯誤；由mgh＝eq\f(5,2)mgR得滑塊能達到的最大高度h＝2．5R，選項D正確．答案：AD二、填空題(每小題8分，共16分)9．某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究功和動能變化的關系，如圖所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大?。谒阶烂嫔舷嗑?0．0cm的A、B兩點各安裝一個速度傳感器，記錄小車通過A、B時的速度大?。?(1)實驗中木板略微傾斜，這樣做目的是________．A．是為了使釋放小車后，小車能勻加速下滑B．是為了增大小車下滑的加速度C．可使得細線拉力等于砝碼的重力D．可使得小車在未施加拉力時做勻速直線運動(2)實驗主要步驟如下：①測量________和拉力傳感器的總質量M1；把細線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路．②將小車停在C點，接通電源，________，小車在細線拉動下運動，記錄細線拉力及小車通過A、B時的速度．③在小車中增加砝碼，或增加鉤碼個數，重復②的操作．解析：(1)為了使繩子拉力充當合力，即細線拉力做的功等于合力對小車做的功應先平衡摩擦力，摩擦力平衡掉的檢測標準即：可使得小車在未施加拉力時做勻速直線運動，故CD正確；(2)①因為要計算總動能，所以要測量小車和砝碼以及拉力傳感器的總質量；②接通電源后要釋放小車答案：(1)CD(2)小車、砝碼靜止釋放小車10．如圖甲所示是用落體法驗證機械能守恒定律的實驗裝置．(g＝9．8m/s(1)選出一條紙帶如圖乙所示，其中O點為打點計時器打下的第一個點，A、B、C為三個計數點，打點計時器通以50Hz的交流電．用分度值為1mm的刻度尺測得的各間距值已標在圖乙中，在計數點A和B、B和C之間還各有一個點，重錘的質量為1．00kg．甲同學根據圖乙中的測量數據算出：當打點計時器打B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了________J，打點計時器打B點時重錘的速度vB＝________m/s，此時重錘的動能是________J(2)乙同學利用他自己做實驗時打出的紙帶，測量出了各計數點到打點計時器打下的第一個點的距離h，算出了各計數點對應的速度v，以eq\f(1,2)v2為縱軸，以h為橫軸，畫出了如圖丙所示的圖線．①圖線的斜率的值近似等于________．A．19．6m/s2 B．9．8m/C．4．9m/s2 D．2．5m/②圖線未過原點O的原因是_______________________________．解析：(1)到B處時，重力勢能為Ep＝mghB＝1．00×9．8×18．90×0．01J≈1．85J，vB＝eq\f(27.06－12.41×10－2,0.08)m/s≈1．83m/s，此時重錘的動能Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)×1．00×1．832J≈1．67J．(2)①在實驗誤差允許的范圍內，機械能守恒，故mgh＝eq\f(1,2)mv2，圖線的斜率近似等于重力加速度的大小；②從題圖丙可知在h＝0時，具有速度，說明該同學做實驗時先釋放了紙帶，然后再閉合打點計時器開關，即先放紙帶后開電源．答案：(1)1．851．831．67(2)①B②該同學做實驗時先釋放了紙帶，然后再合上打點計時器的開