2024-2025學年新教材高中物理單元素養(yǎng)評價四第八章機械能守恒定律新人教版必修第二冊

單元素養(yǎng)評價(四)第八章機械能守恒定律(90分鐘100分)一、單項選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．)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，其在空中到達的最高點為②位置(空氣阻力不能忽視)，則()A．②位置籃球動能等于0B．從①位置到③位置的過程中只有重力做功C．從①位置到②位置，籃球的動能全部轉化為重力勢能D．從②位置到③位置，籃球動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，下列說法正確的是()A．物體m在B位置的重力勢能大于0B．將物體m從B移到A的過程中，重力做負功，重力勢能減小C．選不同的參考平面，物體m在A位置的重力勢能都相同D．選不同的參考平面，物體m從A移到B的過程中，重力勢能的改變量都相同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，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．下落過程中，白菜的機械能守恒B．下落過程中，合力對白菜做負功C．落地前的瞬間，白菜的動能為540JD．落地前的瞬間，重力對白菜做功的功率為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，當木塊下降的高度為h時，重力的瞬時功率為()A．mg2ghB．mg2ghcosθC．mggh2sinθD．mg2ghsin5．公園里一小摯友正在玩蕩秋千，簡化圖如圖所示，設大人用水平力F(圖中未畫出)緩慢將秋千拉至圖示位置由靜止釋放，此時秋千繩與豎直方向的夾角為θ，小摯友到秋千懸點的距離為L，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.則下列說法中正確的是()A．在大人緩慢拉秋千的過程中，水平力F做的功為FLsinθB．在大人緩慢拉秋千的過程中，小摯友的重力做正功，重力勢能增加C．在秋千由靜止釋放到最低點的過程中，小摯友的重力勢能削減了mgL(1－cosθ)D．在秋千由靜止釋放到最低點的過程中，秋千繩的拉力對小摯友做正功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．不考慮整個過程中空氣阻力和摩擦阻力的大小改變．下列說法正確的是()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動的v-t圖像，則物體在斜面上運動過程中克服摩擦力做的功為()A二、多項選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分．每小題有多個選項符合題目要求．全部選對得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分．)8．如圖所示，重10N的滑塊在傾角為30°的斜面上，從a點由靜止下滑，到b點接觸到一輕彈簧．滑塊壓縮彈簧到c點起先彈回，返回b點離開彈簧，最終又回到a點，已知ab＝0.8m，bc＝0.4m，那么在整個過程中，下列說法正確的是()A．滑塊動能的最大值是6JB．彈簧彈性勢能的最大值是6JC．從c到b彈簧的彈力對滑塊做的功是6JD．滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)整個過程機械能守恒9．如圖所示為一長度為L的長木板放在光滑的水平面上，在長木板的最右端放置一可視為質(zhì)點的小鐵塊，對長木板施加一水平向右的恒力，當小鐵塊到達長木板的最左端時，小鐵塊與長木板將要分別．已知長木板的質(zhì)量為M、小鐵塊的質(zhì)量為m，恒力的大小為F，小鐵塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)為μ，小鐵塊與長木板分別時二者速度大小分別為v1、v2，上述過程小鐵塊與長木板的位移大小分別為x1、x2.則下列關系式正確的是()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動，受阻力大小恒定．經(jīng)某點起先沿運動方向的水平拉力F與運動距離x的關系如圖所示，0～3m物體做勻速直線運動．下列對圖示過程的說法正確的是()A．在x＝5m處物體的加速度大小為3m/s2B．0～7m拉力對物體做功為40JC．0～7m物體克服阻力做功為28JD．0～7m合力對物體做功為68J三、非選擇題(本題共5小題，共54分．按題目要求作答．計算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位．)11．(7分)某試驗小組利用如圖甲所示的試驗裝置，完成“驗證機械能守恒定律”的試驗，請依據(jù)試驗原理和步驟完成下列問題：(1)在試驗操作中，釋放紙帶瞬間的四種情境如圖乙所示，你認為最合理的是()(2)該試驗小組打出的一條點跡清楚的紙帶如圖丙所示，紙帶上的O點是起始點，選取紙帶上連結的點A、B、C、D、E、F作為計數(shù)點，并測出各計數(shù)點到O點的距離依次為27.94cm、32.78cm、38.02cm、43.65cm、49.66cm、56.07cm，已知打點計時器所用的電源是50Hz的溝通電，重物的質(zhì)量為0.5kg，則從計時器打下點O到打下點D的過程中，重物減小的重力勢能ΔEp＝________J，重物增加的動能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，計算結果均保留3位有效數(shù)字)12．(9分)某同學設計出如圖甲所示的試驗裝置來“驗證機械能守恒定律”讓小球從A點自由下落，下落過程中經(jīng)過A點正下方的光電門B時，光電計時器記錄下小球通過光電門B的時間t，已知當?shù)氐闹亓铀俣葹間，A與光電門B的距離為H.(1)為了驗證機械能守恒定律，該試驗還須要測量下列哪些物理量________．A．小球的質(zhì)量mB．小球從A到B的下落時間tABC．小球的直徑d(2)小球通過光電門時的瞬時速度v＝________(用題中所給的物理量及(1)中測量的物理量表示)．(3)調(diào)整A、B之間距離H，多次重復上述過程，作出1t2隨H的改變圖像如圖乙所示，當小球下落過程中機械能守恒時，該直線斜率k0＝(4)在試驗中依據(jù)數(shù)據(jù)試驗繪出1t2-H圖像的直線斜率為k(k＜k0)，則試驗過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點向下運動，沿切向進入半徑為R的光滑半圓軌道，不計空氣阻力，若物體通過軌道最低點B時的速度為3gR，求：(1)物體在A點時的速度大??；(2)物體離開C點后還能上升多高．14．(12分)汽車具有良好的制動性能，在緊急狀況下，可以化險為夷．在一次汽車制動性能的測試中，司機踩下剎車踏板，使汽車在阻力作用下漸漸停止運動．設剎車時汽車所受阻力大小不變，且與汽車載重無關．如圖所示，記錄的是汽車以不同速率行駛時，制動后所通過的距離．請依據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，分析以下問題：(1)為什么汽車的速率越大，制動距離也越大？(2)若汽車上有2名乘客，再做同樣的測試，制動距離會改變嗎？試分析緣由．(3)假如汽車(沒有乘客)以60km/h的速率起先制動，那么制動距離是多少？說明你分析的依據(jù)和過程．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點的切線水平．B點高出水平地面h＝0.8m，O點在B點的正下方．將一質(zhì)量為m＝1.0kg的滑塊從A點由靜止釋放，落在水平面上的C點，g取10m/s2(1)求滑塊滑至B點時對圓弧軌道的壓力及xOC的長度；(2)在B點接一長為L＝1.0m的木板MN，滑塊從A點釋放后正好運動到N點停止，求木板與滑塊間的動摩擦因數(shù)μ.單元素養(yǎng)評價(四)1．解析：由題圖可知，籃球在由②位置到③位置的過程中具有水平位移，說明籃球在②位置速度不為0，動能不為0，A錯誤；由于空氣阻力不能忽視，則籃球在從①位置運動到③位置的過程中要克服空氣阻力做功，因此從①位置到②位置的過程中籃球的動能轉化為重力勢能和內(nèi)能，B、C錯誤；依據(jù)動能定理可知，籃球從②位置運動到③位置，動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，重力勢能小于0，選項A錯誤；將物體m從B移到A的過程中，重力做負功，重力勢能增大，選項B錯誤；選不同的參考平面，物體m在A位置的重力勢能不相同，選項C錯誤；重力勢能的改變量只和重力做功有關，而重力對同一物體做功只和初末位置的高度差有關，與參考平面的選擇無關，選項D正確．答案：D3．解析：除了重力之外還有阻力做功，所以白菜的機械能不守恒，A錯誤；下落過程中，白菜的速度增大，動能增加，所以合力對白菜做正功，B錯誤；由動能定理得mgh－0.1mgh＝Ek－0，代入數(shù)據(jù)得Ek＝486J，C錯誤；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，木塊機械能守恒．對木塊由靜止下降h高度的過程，依據(jù)機械能守恒定律有mgh＝eq\f(1,2)mv2，解得木塊下降h高度時的速度大小v＝eq\r(2gh)，方向沿斜面對下，此時重力的功率P＝mgvsinθ＝mgeq\r(2gh)sinθ，D正確．答案：D5．解析：在大人緩慢拉秋千的過程中，小摯友的重力勢能增加，重力做負功，設水平力F做的功為W，依據(jù)動能定理有W－mgL(1－cosθ)＝0，解得W＝mgL(1－cosθ)，A、B錯誤；在秋千由靜止釋放到最低點的過程中，小摯友重力勢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錯誤．答案：B7．解析：若物體由靜止起先下滑，由動能定理得，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：滑塊能回到原釋放點，說明無摩擦力做功，故機械能守恒．B、C對：以c點為零勢能參考平面，則a點的重力勢能為6J，c點處的速度為0，重力勢能也為0，因機械能守恒，則彈性勢能的最大值為6J，從c到b彈簧的彈力對滑塊做的功等于彈性勢能的減小量，故為6J.A錯：滑塊動能最大時，彈性勢能不為零，故動能的最大值小于6J.答案：BCD9．解析：A對，C錯：對小鐵塊，由動能定理知μmgx1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)).B對：對長木板，由動能定理知Fx2－μmgx2＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)).D對：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錯誤；F-x圖線與橫軸所圍面積即表示拉力對物體所做的功，則0～7m拉力F對物體做功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合力對物體做功為W合＝W－Wf＝12J，故D錯誤．答案：BC11．解析：(1)釋放紙帶時，手提著紙帶的上端，紙帶要處于豎直狀態(tài)，重物靠近打點計時器，故選項D正確．(2)從打點計時器打下點O到打下點D的過程中，重力勢能減小量ΔEp＝mgh＝0.5×9.8×0.4365J＝2.13J，利用勻變速直線運動的推論可得：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，所以減小的重力勢能大于動能的增加量．答案：(1)D(2)2.132.12存在阻力作用12．解析：(1)依據(jù)機械能守恒的表達式可知，方程兩邊可以約掉質(zhì)量，因此不須要測量質(zhì)量，故A錯誤；利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，不須要測量下落時間，故B錯誤；利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度時，須要知道擋光物體的尺寸，因此須要測量小球的直徑，故C正確．(2)已知通過光電門的時間t和小球的直徑d，則可以由平均速度表示通過光電門時的瞬時速度，故v＝eq\f(d,t).(3)若小球削減的重力勢能等于增加的動能，則機械能守恒，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，機械能守恒，選取B點為零勢能點．設物體在B點的速度為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)設從B點上升到最高點的高度為HB，由機械能守恒可得：mgHB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(B))，解得H