高中物理人教版必修第二册习题：第八单元机械能守恒定律测试B卷

高中物理人教版必修第二册习题：第八单元机械能守恒定律测试B卷

www.ks5u.com 新人教版2019物理第八单元机械能守恒定律测试B卷 ‎ 一、单选题 ‎1.如图甲所示,一滑块沿光滑的水平面向左运动,与轻弹簧接触后将弹簧压缩到最短,然后反向弹回,弹簧始终处在弹性限度以内,图乙为测得的弹簧的弹力与弹簧压缩量之间的关系图象，则弹簧的压缩量由8cm变为4cm时,弹簧所做的功以及弹性势能的改变量分別为(   )‎ A.3.6J、-3.6J      B.-3.6J、3.6J      C.1.8J、-1.8J      D.-1.8J、1.8J ‎2.如图所示,水平抛出的物体抵达斜面上端P处时,其速度方向恰好沿着斜面向下,然后沿斜面无摩擦滑下,在下列选项所示的图象中,能正确描述物体重力的功率随时间t变化的图象是(   )‎ A. ‎ B. C. ‎ D. ‎ ‎3.如图所示是具有更高平台的消防车,具有一定质量的伸缩臂能够在5min内使承载4人的登高平台(人连同平台的总质量为400kg)上升60m到达灭火位置,此后,在登高平台上的消防员用水炮灭火,已知水炮的出水量为3m3/min，水离开炮口时的速率为20m/s,则用于(   )‎ A.水炮工作的发动机输出功率为1×104W B.水炮工作的发动机输出功率为4×104W C.水炮工作的发动机输出功率为2.4×106W D.伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为800w ‎4.目前,我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破。为早日实现无人驾驶, 某公司对某款汽车性能进行了一项测试,让质量为m 的汽车沿一山坡直线行驶。测试中发现,下坡时若关掉油门,则汽车的速度保持不变;若以恒定的功率P 上坡,则从静止启动做加速运动,发生位移s时速度刚好达到最大值。设汽车在上坡和下坡过程中所受阻力的大小分别保持不变,下列说法正确的是( )‎ A.关掉油门后的下坡过程,汽车的机械能守恒 B.关掉油门后的下坡过程,坡面对汽车的支持力做功不为零 C.上坡过程中,汽车速度由增至,所用的时间等于 D.上坡过程中,汽车从静止启动到刚好达到最大速度,所用时间一定小于 ‎5.在大型物流货场，广泛应用着传送带搬运货物。如图甲所示，与水平面成θ角倾斜的传送带以恒定速率运动，皮带始终是绷紧的，将m＝1 kg的货物放在传送带上的A处，经过1.2 s到达传送带的B端。用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化图象如图乙所示，已知重力加速度，由v－t图可知( ) ‎ A．A、B两点的距离为2.4 m B．货物与传送带间的动摩擦因数为0.5‎ C．货物从A运动到B过程中，传送带对货物做功大小为12.8 J D．货物从A运动到B过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为11.2 J ‎6.如图所示,在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道,半径OA水平、OB竖直,一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落,小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。己知,重力加速度为g,则小球从P到B的运动过程中( )‎ A.重力做功 B.机械能减少 C.合外力做功 D.克服摩擦力做功 ‎7.某同学为了研究物体下落过程的特点,设计了如下实验：将两本书AB从高楼楼顶放手让其落下,两本书下落过程中没有翻转和分离,由于受到空气阻力的影响,其图像如图所示,虚线在P点与速度图线相切,已知,,。由图可知( )‎ A、内AB的平均速度等于 B、时AB受到空气阻力等于25N C、时A对B的压力等于16N D.下落过程中A对B的压力不变 ‎8.如图甲所示，置于水平地面上质 量为m的物体，在竖直拉力F的作用下，由静止开始 向上运动，其动能与距地面高度h的关系如图乙 所示，已知重力加速度为g，空气阻力不计。下列说 法正确的是（ ）‎ A.在过程中，F的大小始终为 B.在和过程中，F做功之比为2: 1‎ C. 在过程中，物体的机械能不断增加 ‎ D.在程中，物体的机械能不断减少 ‎9.一个小孩在蹦床上做游戏,他从高处落到蹦床上后又被弹起到原高度,小孩从高处开始下落到弹回的整个过程中,他运动的速度v随时间t变化的图线如图所示,图中只有段和段为直线,则根据该图象可知,蹦床的弹性势能增大的过程所对应的时间间隔为( ) ‎ A.仅在到的时间内 B.仅在到的时间内 C.在到的时间内 D.在到的时间内 ‎10.物体在水平拉力F作用下,沿x轴由坐标原点开始运动,设拉力F随x的变化分别如图甲、乙、丙所示,其中图甲为一半圆图形,对应拉力做功分别为,则以下说法正确的是( )‎ A. B.‎ C. D.无法比较它们的大小 二、实验题 ‎11.某同学利用如图所示的装置来研究机械能守恒定律,设计了如下实验,A、B是质量均为m的小物块,C是质量为M的重物。A、B间有轻质弹簧相连,A、C间有轻质细绳相连。在物块B下放置一压力传感器,重物C下放置一速度传感器,压力传感器与速度传感器相连。当压力传感器示数为零时,就触发速度传感器测定此时重物C的速度。整个实验中弹簧均处于弹性限度内,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g。实验操作如下:‎ ① 开始时,系统在外力作用下保持静止,细绳拉直但张力为零。现释放C,使其向下运动,当压力传感器示数为零时,触发速度传感器测出C的速度为v。‎ ② 在实验中保持A,B质量不变,改变C的质量M,多次重复第(1)步; (1)该实验中,M和m大小关系必需满足M_________m(选填“小于”、“等于”或“大于”) (2)该实验中需要验证机械能守恒的表达式为__________________。‎ ‎(3)根据所测数据,还可以测得弹簧的劲度系数:根据所测数据，作出“”图线,求出图线在纵轴上的截距为b,则弹簧的劲度系数为 (用题给的已知量表示)。‎ ‎12.某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律.已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,当地重力加速度大小.实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图乙所示,纸带上的第一个点记为O,另选连续的3个点进行测量,图中给出了这3个点到 O点的距离、和的值.回答下列问题(计算结果保留3位有效数字): (1)打点计时器打B点时,重物速度的大小__________m/s; (2)通过分析该同学测量的实验数据,他的实验结果是否验证了机械能守恒定律?简要说明分析的依据.‎ 三、计算题 ‎13.如图所示，倾斜传送带与水平方向的夹角为θ＝37°，传送带逆时针传动，速度大小为v＝0.5 m/s．一质量为m＝1 kg的滑块（可看作质点）从传送带上端A点以速度沿传送带下滑，已知滑块与传送带间的动摩擦因数为μ＝0.8，传送带足够长，取，，，求：‎ ‎(1)滑块在A点时的加速度大小 ‎(2)经过多长时间滑块的速度和传送带的速度相等？并定性说明速度相等后滑块的运动性质 ‎(3)滑块在传送带上运动时与传送带摩擦产生的热量 ‎14.如图所示，质量为的物块A(可视为质点）放在倾角为的光滑斜面体上，斜面固定在水平桌面上，劲度系数为的轻弹簧一端连接在斜面底端的固定档板C上，另一端连接在物块A上，绕过斜面顶端定滑轮的不可伸长的轻绳一端连接在物块A上，另一端吊着质量也为m的物体B,物块A与滑轮间的轻绳与斜面平行，物块A静止时刚好处在斜面的正中间。已知斜面长为，重力加速度g取。‎ ‎(1)若剪断轻弹簧，物块A到斜面顶端时，物块B还未落地，求物块A运动到斜面顶端要用多长时间；‎ ‎(2)若剪断轻绳，求物块A向下运动的最大速度。‎ 四、多选题 ‎15.物体沿直线运动的关系如图所示,已知在第1秒内合外力对物体做的功为W,则( )‎ A.从第1秒末到第3秒末合外力做功为4W B.从第3秒末到第5秒末合外力做功为-2W C.从第5秒末到第7秒末合外力做功为W D.从第3秒末到第4秒末合外力做功为﹣0.75W ‎16.我国正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器。舰载机总质量为，设起飞过程中发动机的推力恒；弹射器有效作用长度为100 m，推力恒定。要求舰载机在水平弹射结束时速度达到80 m/s。已知弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和，假设所受阻力为总推力的20%，则有（ ）‎ A．弹射器的推力大小为 B．弹射器对舰载机所做的功为 C．弹射器对舰载机做功的平均功率为 D．舰载机在弹射过程中的加速度大小为 ‎17.如图所示，小车A、小物块B由绕过轻质定滑轮的细线相连，小车A放在足够长的水平桌面上，B、C两小物块在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C放在水平地面上。现用手控制住A，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与桌面平行。已知A、B、C的质量均为m。A与桌面间的动摩擦因数为0.2，重力加速度为g，弹簧的弹性势能表达式为，式中k是弹簧的劲度系数，Δx 是弹簧的伸长量或压缩量，细线与滑轮之间的摩擦不计。开始时，整个系统处于静止状态，对A施加一个恒定的水平拉力F后，A向右运动至速度最大时，C恰好离开地面，则(　　)‎ A．小车向右运动至速度最大时，A、B、C加速度均为零 B．拉力F的大小为2mg C．拉力F做的功为 D．C恰好离开地面时A的速度为 ‎18.如图甲所示，滑块沿倾角为α的光滑固定斜面运动，某段时间内，与斜面平行的恒力作用在滑块上，滑块的机械能随时间t变化的图线如图乙所示，其中时刻以后的图线均平行于t轴，的图线是一条倾斜线段，则下列说法正确的是( )‎ A.时刻，滑块运动方向一定沿斜面向下 B.时刻，滑块运动方向一定沿斜面向上 C.时间内，滑块的动能减小 D.时间内，滑块的加速度为 ‎19.已知一足够长的传送带与水平面的倾角为,以一定的速度匀速运动。某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块(如图甲所示),以此时为t=0时刻记录了小物块之后在传送带上运动速度随时间的变化关系,如图乙所示(图中取沿斜面向上的运动方向为正方向,其中两坐标大小)。已知传送带的速度保持不变。(g取)则（ ）‎ A. 内，物块对传送带做负功 B.物块与传送带间的动摩擦因数为,‎ C. 内，传送带对物块做功为 D.系统产生的热量大小一定大于物块动能的变化量大小 ‎20.如图甲所示,用一轻质绳拴着一质量为m的小球,在竖直平面内做圆周运动（不计一切阻力）,小球运动到最高点时绳对小球的拉力为T,小球在最高点的速度大小为v,其图象如图乙所示,则( )‎ A.轻质绳长为 B.当地的重力加速度为 C.当时,轻质绳的拉力大小为 ‎ D.只要,小球在最低点和最高点时绳的拉力差均为6a 参考答案 ‎1.答案：C 解析：F-x图线与横轴围成的面枳表示弹力做的功。,根据知,弹性势能减少1.8J,C正确。‎ ‎2.答案：C 解析：物体先做平拋运动,重力的功率,图线为过原点的倾斜直线,斜率;设斜面倾角为θ,物体刚落到斜面上时的速度为,则物体落到斜面上后, ,仍是一直线,斜率，C正确。‎ ‎3.答案：B 解析：水炮发动机做的功为水增加的动能与重力势能之和,伸缩臂在抬升等高平台的同时也将本身也抬高了,计算做功时,需要计算这部分功,结合根据公式分析.伸缩臂将人与平台抬高60m,用时5min,同时伸缩臂也有质量,设为M,则其输出功率为,D错误;水炮工作的发动机首先将水运至60m高的平台,然后给水20m/s的速度,即做的功等于水增加的动能与重力势能之和,每秒射出水的质量为,故,功率为,B正确AC错误.‎ ‎4.答案：D 解析：关掉油门后的下坡过程，汽车的速度不变、动能不变，重力势能减小，则汽车的机械能减小，故选项A错误；关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的支持力方向与汽车速度方向垂直，则支持力做功为零，故选项B错误；上坡过程中，设汽车速 度由增至，所用的时间为t，所受阻力为f,发生位移为,根据动能定理可得,解得，故选项C错误；上坡过程中，汽车从静止启动到刚好达到最大速度，功率不变，则速度增大、后期加速度减 小，设所用时间为T,则，解得，故选项D正确。‎ ‎5.答案：B 解析：A. 货物的位移就是AB两点的距离,求出货物的v−t图象与坐标轴围成的面积即可。所以有：，故选项A错误；‎ B. 由图象可以看出货物做两段匀加速直线运动,根据牛顿第二定律有：, ‎ 由图象得到：，，‎ 解得：，，故选项B正确；‎ C. 传送带对货物做的功分两段来求,有：，‎ 故选项C错误；‎ D. 货物与传送带摩擦产生的热量也分两段来求,有：，‎ 故选项D错误。‎ ‎6.答案：D 解析：重力做功与路径无关,只与初末位置有关,故小球从P到B的运动过程中,重力做功为,故A错误;小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力,根据牛顿第二定律,有,解得,从P到B过程,重力势能减小量为,动量增加量为,故机械能减小量为,从P到B过程,克服摩擦力做功等于机械能减小量,故为,故B错误,D正确;从P到B过程,合外力做功等于动能增加量,故。‎ ‎7.答案：C 解析：根据速度图象可知,2s时的速度为9m/s,根据图象与坐标轴围成的面积表示位移可知,2s内的位移小于9m,所以2s内的平均速度小于4.5m/s,故A错误; 时的加速度大小为,整体根据牛顿第二定律可得,解得时受到空气阻力,故B错误; 时以A为研究对象,根据牛顿第二定律可得,解得,根据牛顿第三定理可得A对B的压力等于16N,故C正确;下落过程中加速度逐渐减小,A对B的压力,逐渐增大,故D错误。‎ ‎8.答案：C 解析：由题图乙物体动能与距地面高度h的关系可知，当物体距离地面高度为时，,由功能关系可得， 力F做功，解得,即在过程中大小始终为,选项A错误；当物体距离地面 高度为时, ，在过程中，由功能关系可 得，力F做功，即 在和过程中，F做功之比为2: 1.5 =4:3,选项B 错误；在过程中，力F做正功，物体的机械能不断增加，选 项C正确；在高度，物体的动能为，重力势能为,物体的机械能为，在高度，物体的动能为零，重力势能为,物体的机械 能为，因此在过程中，物体 的动能不断减少，机械能不变，选项D错误。‎ ‎9.答案：C 解析：小孩从高处落下,在时间内小孩只受重力作用;在时间内加速度减小,说明小孩又受到了弹力作用,蹦床受到压力;时刻,小孩的速度为零,蹦床受到的压力最大,弹性势能也最大;时刻后小孩反弹,蹦床的弹性势能减小,故选项C正确。‎ ‎10.答案：B 解析：拉力F为变力,其对物体做的功一定等于图线与x轴所围的面积,由题图可以看出,,,,所以,故B正确。‎ ‎11.答案：(1)大于 ; (2) ; (3) ‎ 解析：(1)根据题意,确保压力传感器的示数为零,因此弹簧要从压缩状态到伸长状态,那么C的质量M要大于A的质量m; (2)刚释放C时,弹簧处于压缩状态, 若使压力传感器为零,则弹簧的拉力为, 因此弹簧的形变量为, 不论C的质量如何,要使压力传感器示数为零,则A物体上升了,C下落的高度为. 从释放到压力传感器示数为零,弹性势能不变,重力势能的减小量等于动能的增加量,则有: . 即. (3)由得, ,可以知道纵轴截距,计算得出. ‎ ‎12.答案：(1)3.90;‎ ‎(2)是;,,因为,近似验证了机械能守恒定律.‎ 解析：(1)由中间时刻的速度等于平均速度可得. (2)从O到B重力势能的减少量, 动能的增加量, 因为在误差允许的范围内, 故该同学所做的实验验证了机械能守恒定律.‎ ‎13.答案：（1）根据牛顿第二定律得 解得 ‎ ‎（2）达到共同速度的时间 速度相等后，由于，此后滑块将与传送带相对静止，做匀速直线运动． ‎ ‎（3）相对滑动过程中; ‎ 二者间的相对位移为 解析：‎ ‎14.答案：(1)剪断轻弹簧后，物块A和B—起做匀加速运动。则对物块A，‎ 由牛顿第二定律有 对物块B,由牛顿第二定律有,‎ 联立解得,‎ 物块A上升到斜面顶端的过程中，由运动学公式有,‎ 解得。‎ ‎(2)没有剪断轻绳时.设弹簧的伸长量为，根据力的平衡有，‎ 解得，‎ 剪断轻绳后，当物块A的速度最大时，根据力的平衡有,‎ 解得,‎ 则从剪断轻绳到物块A的速度最大的过程中，弹簧的弹性势能变化量为零，根据机械能守恒定律有，‎ 解得。‎ 解析： ‎ ‎15.答案：CD 解析：从第1秒末到第3秒末物体做匀速直线运动，合外力为零，合外力做功为零，故A错误；从第3秒末到第5秒末 物体的动能变化量是负值，大小等于第1秒内动能的变化量， 则合外力做功为-W，故B错误；从第5秒末到第7秒末物体 ‎ 的动能的变化量与第1秒内动能的变化量相同，根据动能定理 可知合外力做功相同，即为W，故C正确；从第3秒末到第4秒 末物体的动能的变化量大小等于第1秒内动能的变化量的，则合外力做功为-0.75W，故D正确。‎ ‎16.答案：ABD 解析：A. 舰载机运动过程受发动机推力，弹射器推力，摩擦力和重力、支持力作用，那么由牛顿第二定律可得：，所以，，故A正确；‎ BC. 由功的定义式可知：弹射器对舰载机做的功，所以，弹射器对舰载机做功的平均功率，故B正确，C错误；‎ D. 舰载机在恒力作用下做初速度为零的匀加速直线运动，经过位移后的速度，故由匀变速规律可得加速度，运动时间，故D正确。‎ ‎17.答案：ACD 解析：A. A向右运动至最大速度时C恰好离开地面，此时A. B. C加速度均为零，设此时绳的拉力为T，对A: ，对B. C整体：T−2mg=0，代入数据解得F=2.2mg，故A正确，B错误；‎ C. 开始时整个系统静止，弹簧压缩量为x，则对B有kx=mg，因B. C的质量相等,故C恰好离开地面时,弹簧伸长量仍为，所以拉力做的功，故C正确；‎ D. A由静止到向右运动至速度最大的过程中，对A. B. C由能量守恒得 解得，故D正确。‎ ‎18.答案：AD 解析：B.根据图象知,在时间内，机械能不随时间变化，滑块沿光滑斜面运动，受到重力和支持力作用，支持力不做功，只有重力做功，机械能守恒，滑块的运动方向无法判断，故B错误。‎ AC、在内,取极短的时间,根据功能关系,则图象的斜率,因为F为恒力,斜率恒定,所以滑块做匀速运动,动能不变,由于机械能减小,所以重力势能减小,所以在时刻，滑块的运动方向一定沿斜面向下，故A正确，C错误。‎ D.在时间内，滑块的机械能不随时间变化，滑块只受到重力和斜面的支持力，根据牛顿第二定律有，得，故D正确。‎ 故选：BD。‎ ‎19.答案：ABD 解析：A、由图知，物块先向下运动后向上运动，则知传送带的运动方向应向上．内，物块对传送带的摩擦力方向沿传送带向下，则物块对传送带做负功，故A正确；B、在内，物块向上运动，则有，得，故B正确；C、内，由图“面积”等于位移可知，物块的总位移沿斜面向下，高度下降，重力对物块做正功，设为，根据动能定理得：，则传送带对物块做功，故C错误；D、内，重力对物块做正功，物块的重力势能减小、动能也减小都转化为系统产生的内能，则由能量守恒得知，系统产生的热量一定比物块动能的减少量大，故D正确。‎ ‎20.答案：BD 解析：在最高点时,绳对小球的拉力和重力的合力提供向心力,则得： 得：…① 由图象知,时,．图象的斜率,则得：,得绳长为：,故A错误．当时,,由①得：,得：,故B正确．当时,代入①得：,故C错误．只要,绳子的拉力大于0,根据牛顿第二定律得： 最高点：…② 最低点：…③ 从最高点到最低点的过程中,根据机械能守恒定律得：…④ 联立②③④解得：,即小球在最低点和最高点时绳的拉力差均为6a,故D正确．‎ ‎ ‎