2024-2025學(xué)年新教材高中物理單元素養(yǎng)評(píng)價(jià)四第八章機(jī)械能守恒定律新人教版必修第二冊(cè)

單元素養(yǎng)評(píng)價(jià)(四)第八章機(jī)械能守恒定律(90分鐘100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．)1．如圖所示，籃球從手中①位置投出后落到籃筐上方③位置，其在空中到達(dá)的最高點(diǎn)為②位置(空氣阻力不能忽視)，則()A．②位置籃球動(dòng)能等于0B．從①位置到③位置的過(guò)程中只有重力做功C．從①位置到②位置，籃球的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能D．從②位置到③位置，籃球動(dòng)能的改變量等于合力做的功2.如圖所示，同一物體m分別放在A、B兩個(gè)位置，A在二樓天花板下方，B在一樓地面上，以二樓地面為參考平面，下列說(shuō)法正確的是()A．物體m在B位置的重力勢(shì)能大于0B．將物體m從B移到A的過(guò)程中，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能減小C．選不同的參考平面，物體m在A位置的重力勢(shì)能都相同D．選不同的參考平面，物體m從A移到B的過(guò)程中，重力勢(shì)能的改變量都相同3．2024年3月1日，“高空拋物罪”正式入刑，以法律的名義維護(hù)了我們頭頂上的平安！2月14日，石家莊市某小區(qū)內(nèi)，一棵大白菜突然從天而降，與一位回家的女子擦肩而過(guò)，所幸未造成人員傷亡．經(jīng)調(diào)查，白菜是從9層(27m)高處掉落的．設(shè)白菜的質(zhì)量為2.0kg，受到的空氣阻力恒為其重力的110，g取10m/s2，則(A．下落過(guò)程中，白菜的機(jī)械能守恒B．下落過(guò)程中，合力對(duì)白菜做負(fù)功C．落地前的瞬間，白菜的動(dòng)能為540JD．落地前的瞬間，重力對(duì)白菜做功的功率為1806W4．如圖所示，質(zhì)量為m的木塊沿著傾角為θ的光滑固定斜面從靜止起先下滑．已知重力加速度大小為g，當(dāng)木塊下降的高度為h時(shí)，重力的瞬時(shí)功率為()A．mg2ghB．mg2ghcosθC．mggh2sinθD．mg2ghsin5．公園里一小摯友正在玩蕩秋千，簡(jiǎn)化圖如圖所示，設(shè)大人用水平力F(圖中未畫出)緩慢將秋千拉至圖示位置由靜止釋放，此時(shí)秋千繩與豎直方向的夾角為θ，小摯友到秋千懸點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，小摯友的質(zhì)量為m，忽視秋千繩的質(zhì)量，重力加速度大小為g.則下列說(shuō)法中正確的是()A．在大人緩慢拉秋千的過(guò)程中，水平力F做的功為FLsinθB．在大人緩慢拉秋千的過(guò)程中，小摯友的重力做正功，重力勢(shì)能增加C．在秋千由靜止釋放到最低點(diǎn)的過(guò)程中，小摯友的重力勢(shì)能削減了mgL(1－cosθ)D．在秋千由靜止釋放到最低點(diǎn)的過(guò)程中，秋千繩的拉力對(duì)小摯友做正功6．如圖所示，高速馬路上汽車定速巡航(即保持汽車的速率不變)通過(guò)路面abcd，其中ab段為平直上坡路面，bc段為水平路面，cd段為平直下坡路面．不考慮整個(gè)過(guò)程中空氣阻力和摩擦阻力的大小改變．下列說(shuō)法正確的是()A.在ab段汽車的輸出功率漸漸減小B．汽車在ab段的輸出功率比bc段的大C．在cd段汽車的輸出功率漸漸減小D．汽車在cd段的輸出功率比bc段的大7．質(zhì)量為m的物體從高為h的斜面頂端靜止下滑，最終停在平面上，若該物體以v0的初速度從頂端下滑，最終仍停在平面上，如圖甲所示．圖乙為物體兩次在平面上運(yùn)動(dòng)的v-t圖像，則物體在斜面上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力做的功為()A二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分．每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分．)8．如圖所示，重10N的滑塊在傾角為30°的斜面上，從a點(diǎn)由靜止下滑，到b點(diǎn)接觸到一輕彈簧．滑塊壓縮彈簧到c點(diǎn)起先彈回，返回b點(diǎn)離開彈簧，最終又回到a點(diǎn)，已知ab＝0.8m，bc＝0.4m，那么在整個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．滑塊動(dòng)能的最大值是6JB．彈簧彈性勢(shì)能的最大值是6JC．從c到b彈簧的彈力對(duì)滑塊做的功是6JD．滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)整個(gè)過(guò)程機(jī)械能守恒9．如圖所示為一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的長(zhǎng)木板放在光滑的水平面上，在長(zhǎng)木板的最右端放置一可視為質(zhì)點(diǎn)的小鐵塊，對(duì)長(zhǎng)木板施加一水平向右的恒力，當(dāng)小鐵塊到達(dá)長(zhǎng)木板的最左端時(shí)，小鐵塊與長(zhǎng)木板將要分別．已知長(zhǎng)木板的質(zhì)量為M、小鐵塊的質(zhì)量為m，恒力的大小為F，小鐵塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，小鐵塊與長(zhǎng)木板分別時(shí)二者速度大小分別為v1、v2，上述過(guò)程小鐵塊與長(zhǎng)木板的位移大小分別為x1、x2.則下列關(guān)系式正確的是()A．μmgx1＝12mv12B．Fx2－C．μmgL＝12mv12D．Fx2－μmgx2＋10.質(zhì)量為2kg的物體在水平面上沿直線運(yùn)動(dòng)，受阻力大小恒定．經(jīng)某點(diǎn)起先沿運(yùn)動(dòng)方向的水平拉力F與運(yùn)動(dòng)距離x的關(guān)系如圖所示，0～3m物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)．下列對(duì)圖示過(guò)程的說(shuō)法正確的是()A．在x＝5m處物體的加速度大小為3m/s2B．0～7m拉力對(duì)物體做功為40JC．0～7m物體克服阻力做功為28JD．0～7m合力對(duì)物體做功為68J三、非選擇題(本題共5小題，共54分．按題目要求作答．計(jì)算題要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位．)11．(7分)某試驗(yàn)小組利用如圖甲所示的試驗(yàn)裝置，完成“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的試驗(yàn)，請(qǐng)依據(jù)試驗(yàn)原理和步驟完成下列問(wèn)題：(1)在試驗(yàn)操作中，釋放紙帶瞬間的四種情境如圖乙所示，你認(rèn)為最合理的是()(2)該試驗(yàn)小組打出的一條點(diǎn)跡清楚的紙帶如圖丙所示，紙帶上的O點(diǎn)是起始點(diǎn)，選取紙帶上連結(jié)的點(diǎn)A、B、C、D、E、F作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，并測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離依次為27.94cm、32.78cm、38.02cm、43.65cm、49.66cm、56.07cm，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源是50Hz的溝通電，重物的質(zhì)量為0.5kg，則從計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)O到打下點(diǎn)D的過(guò)程中，重物減小的重力勢(shì)能ΔEp＝________J，重物增加的動(dòng)能ΔEk＝________J，兩者不完全相等的主要緣由是________________.(重力加速度g取9.8m/s2，計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)12．(9分)某同學(xué)設(shè)計(jì)出如圖甲所示的試驗(yàn)裝置來(lái)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”讓小球從A點(diǎn)自由下落，下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)A點(diǎn)正下方的光電門B時(shí)，光電計(jì)時(shí)器記錄下小球通過(guò)光電門B的時(shí)間t，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，A與光電門B的距離為H.(1)為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，該試驗(yàn)還須要測(cè)量下列哪些物理量________．A．小球的質(zhì)量mB．小球從A到B的下落時(shí)間tABC．小球的直徑d(2)小球通過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度v＝________(用題中所給的物理量及(1)中測(cè)量的物理量表示)．(3)調(diào)整A、B之間距離H，多次重復(fù)上述過(guò)程，作出1t2隨H的改變圖像如圖乙所示，當(dāng)小球下落過(guò)程中機(jī)械能守恒時(shí)，該直線斜率k0＝(4)在試驗(yàn)中依據(jù)數(shù)據(jù)試驗(yàn)繪出1t2-H圖像的直線斜率為k(k＜k0)，則試驗(yàn)過(guò)程中小球所受的平均阻力Ff與小球重力mg的比值Ffmg＝________(用k、k13．(10分)如圖所示，質(zhì)量為m的物體，以某一初速度從A點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，沿切向進(jìn)入半徑為R的光滑半圓軌道，不計(jì)空氣阻力，若物體通過(guò)軌道最低點(diǎn)B時(shí)的速度為3gR，求：(1)物體在A點(diǎn)時(shí)的速度大?。?2)物體離開C點(diǎn)后還能上升多高．14．(12分)汽車具有良好的制動(dòng)性能，在緊急狀況下，可以化險(xiǎn)為夷．在一次汽車制動(dòng)性能的測(cè)試中，司機(jī)踩下剎車踏板，使汽車在阻力作用下漸漸停止運(yùn)動(dòng)．設(shè)剎車時(shí)汽車所受阻力大小不變，且與汽車載重?zé)o關(guān)．如圖所示，記錄的是汽車以不同速率行駛時(shí)，制動(dòng)后所通過(guò)的距離．請(qǐng)依據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，分析以下問(wèn)題：(1)為什么汽車的速率越大，制動(dòng)距離也越大？(2)若汽車上有2名乘客，再做同樣的測(cè)試，制動(dòng)距離會(huì)改變嗎？試分析緣由．(3)假如汽車(沒(méi)有乘客)以60km/h的速率起先制動(dòng)，那么制動(dòng)距離是多少？說(shuō)明你分析的依據(jù)和過(guò)程．15．(16分)如圖所示，半徑為R＝0.2m的光滑14圓弧軌道AB在豎直平面內(nèi)，圓弧軌道B點(diǎn)的切線水平．B點(diǎn)高出水平地面h＝0.8m，O點(diǎn)在B點(diǎn)的正下方．將一質(zhì)量為m＝1.0kg的滑塊從A點(diǎn)由靜止釋放，落在水平面上的C點(diǎn)，g取10m/s2(1)求滑塊滑至B點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力及xOC的長(zhǎng)度；(2)在B點(diǎn)接一長(zhǎng)為L(zhǎng)＝1.0m的木板MN，滑塊從A點(diǎn)釋放后正好運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)停止，求木板與滑塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.單元素養(yǎng)評(píng)價(jià)(四)1．解析：由題圖可知，籃球在由②位置到③位置的過(guò)程中具有水平位移，說(shuō)明籃球在②位置速度不為0，動(dòng)能不為0，A錯(cuò)誤；由于空氣阻力不能忽視，則籃球在從①位置運(yùn)動(dòng)到③位置的過(guò)程中要克服空氣阻力做功，因此從①位置到②位置的過(guò)程中籃球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能和內(nèi)能，B、C錯(cuò)誤；依據(jù)動(dòng)能定理可知，籃球從②位置運(yùn)動(dòng)到③位置，動(dòng)能的改變量等于合力做的功，D正確．答案：D2．解析：物體m的位置在參考平面下方，重力勢(shì)能小于0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；將物體m從B移到A的過(guò)程中，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；選不同的參考平面，物體m在A位置的重力勢(shì)能不相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；重力勢(shì)能的改變量只和重力做功有關(guān)，而重力對(duì)同一物體做功只和初末位置的高度差有關(guān)，與參考平面的選擇無(wú)關(guān)，選項(xiàng)D正確．答案：D3．解析：除了重力之外還有阻力做功，所以白菜的機(jī)械能不守恒，A錯(cuò)誤；下落過(guò)程中，白菜的速度增大，動(dòng)能增加，所以合力對(duì)白菜做正功，B錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理得mgh－0.1mgh＝Ek－0，代入數(shù)據(jù)得Ek＝486J，C錯(cuò)誤；由Ek＝eq\f(1,2)mv2，可得落地前瞬間白菜的速度v＝9eq\r(6)m/s，則落地前瞬間重力的功率P＝mgv＝180eq\r(6)W，D正確．答案：D4．解析：木塊沿光滑斜面下滑，只有重力做功，木塊機(jī)械能守恒．對(duì)木塊由靜止下降h高度的過(guò)程，依據(jù)機(jī)械能守恒定律有mgh＝eq\f(1,2)mv2，解得木塊下降h高度時(shí)的速度大小v＝eq\r(2gh)，方向沿斜面對(duì)下，此時(shí)重力的功率P＝mgvsinθ＝mgeq\r(2gh)sinθ，D正確．答案：D5．解析：在大人緩慢拉秋千的過(guò)程中，小摯友的重力勢(shì)能增加，重力做負(fù)功，設(shè)水平力F做的功為W，依據(jù)動(dòng)能定理有W－mgL(1－cosθ)＝0，解得W＝mgL(1－cosθ)，A、B錯(cuò)誤；在秋千由靜止釋放到最低點(diǎn)的過(guò)程中，小摯友重力勢(shì)能的削減量等于重力做的功，即ΔEp＝mgL(1－cosθ)，而秋千繩的拉力方向始終與小摯友的速度方向垂直，故拉力不做功，C正確，D錯(cuò)誤．答案：C6．解析：在ab段，依據(jù)平衡條件可知，牽引力F1＝mgsinθ＋Ff，所以在ab段汽車的輸出功率P1＝F1v不變，在bc段牽引力F2＝Ff，bc段的輸出功率P2＝F2v＜P1，故A錯(cuò)誤，B正確；在cd段牽引力F3＝Ff－mgsinθ，汽車的輸出功率P3＝F3v＜P2，在cd段汽車的輸出功率不變，且小于bc段，故C、D錯(cuò)誤．答案：B7．解析：若物體由靜止起先下滑，由動(dòng)能定理得，mgh－Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))，若該物體以v0的初速度從頂端下滑，由動(dòng)能定理得，mgh－Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))－eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))，由題圖乙可知，物體兩次滑到平面的速度關(guān)系為v2＝2v1由以上三式解得：Wf＝mgh－eq\f(1,6)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)).答案：D8．解析：D對(duì)：滑塊能回到原釋放點(diǎn)，說(shuō)明無(wú)摩擦力做功，故機(jī)械能守恒．B、C對(duì)：以c點(diǎn)為零勢(shì)能參考平面，則a點(diǎn)的重力勢(shì)能為6J，c點(diǎn)處的速度為0，重力勢(shì)能也為0，因機(jī)械能守恒，則彈性勢(shì)能的最大值為6J，從c到b彈簧的彈力對(duì)滑塊做的功等于彈性勢(shì)能的減小量，故為6J.A錯(cuò)：滑塊動(dòng)能最大時(shí)，彈性勢(shì)能不為零，故動(dòng)能的最大值小于6J.答案：BCD9．解析：A對(duì)，C錯(cuò)：對(duì)小鐵塊，由動(dòng)能定理知μmgx1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)).B對(duì)：對(duì)長(zhǎng)木板，由動(dòng)能定理知Fx2－μmgx2＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)).D對(duì)：由以上兩式得Fx2－μmgx2＋μmgx1＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))＋eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)).答案：ABD10．解析：由題意可知，物體受到的阻力為4N，由題圖可知，在x＝5m處物體受到的拉力為F＝7N，所以該處物體的加速度為a＝eq\f(F－Ff,m)＝eq\f(7－4,2)m/s2＝1.5m/s2，故A錯(cuò)誤；F-x圖線與橫軸所圍面積即表示拉力對(duì)物體所做的功，則0～7m拉力F對(duì)物體做功W＝(3×4＋eq\f(4＋10,2)×4)J＝40J，故B正確；0～7m物體克服阻力做功為Wf＝Ffx＝4×7J＝28J，故C正確；0～7m合力對(duì)物體做功為W合＝W－Wf＝12J，故D錯(cuò)誤．答案：BC11．解析：(1)釋放紙帶時(shí)，手提著紙帶的上端，紙帶要處于豎直狀態(tài)，重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故選項(xiàng)D正確．(2)從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)O到打下點(diǎn)D的過(guò)程中，重力勢(shì)能減小量ΔEp＝mgh＝0.5×9.8×0.4365J＝2.13J，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論可得：vD＝eq\f(x,t)＝eq\f(0.4966－0.3802,0.04)m/s＝2.91m/s，重物增加的動(dòng)能為：EkD＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(D))＝eq\f(1,2)×0.5×(2.91)2J＝2.12J，由于存在阻力作用，所以減小的重力勢(shì)能大于動(dòng)能的增加量．答案：(1)D(2)2.132.12存在阻力作用12．解析：(1)依據(jù)機(jī)械能守恒的表達(dá)式可知，方程兩邊可以約掉質(zhì)量，因此不須要測(cè)量質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；利用小球通過(guò)光電門的平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度，不須要測(cè)量下落時(shí)間，故B錯(cuò)誤；利用小球通過(guò)光電門的平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度時(shí)，須要知道擋光物體的尺寸，因此須要測(cè)量小球的直徑，故C正確．(2)已知通過(guò)光電門的時(shí)間t和小球的直徑d，則可以由平均速度表示通過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度，故v＝eq\f(d,t).(3)若小球削減的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能，則機(jī)械能守恒，有mgH＝eq\f(1,2)mv2，即2gH＝(eq\f(d,t))2，解得eq\f(1,t2)＝eq\f(2g,d2)·H，那么該直線斜率k0＝eq\f(2g,d2).(4)乙圖線eq\f(1,t2)＝kH，因存在阻力，則mgH－FfH＝eq\f(1,2)mv2，所以小球下落過(guò)程中所受平均阻力Ff與小球所受重力mg的比值為eq\f(Ff,mg)＝eq\f(k0－k,k0).答案：(1)C(2)eq\f(d,t)(3)eq\f(2g,d2)(4)eq\f(k0－k,k0)13．解析：(1)只有重力做功，機(jī)械能守恒，選取B點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn)．設(shè)物體在B點(diǎn)的速度為vB，則：mg·3R＋eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(A))＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(B))得vA＝eq\r(3gR).(2)設(shè)從B點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的高度為HB，由機(jī)械能守恒可得：mgHB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(B))，解得H