《2020年高中物理 第八章 機(jī)械能守恒定律 水平測(cè)試（含解析）新人教版必修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020年高中物理 第八章 機(jī)械能守恒定律 水平測(cè)試（含解析）新人教版必修2（10頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第八章　水平測(cè)試 本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，滿分100分，考試時(shí)間90分鐘。 第Ⅰ卷(選擇題，共48分) 一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分。在每個(gè)小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～8小題，只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意；第9～12小題，有多個(gè)選項(xiàng)符合題意，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)而不全的得2分，錯(cuò)選或不選的得0分) 1．如圖所示的四幅圖是小明提包回家的情景，小明提包的力不做功的是(　　) 答案　B 解析　只有同時(shí)滿足有力及在力的方向上有位移兩個(gè)條件時(shí)，力對(duì)物體才做功，A、C、D做功，B沒(méi)有做功，選B。 2．下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．能就是功，功

2、就是能 B．做功越多，物體的能量就越大 C．外力對(duì)物體不做功，這個(gè)物體就沒(méi)有能量 D．能量轉(zhuǎn)化的多少可以用做功來(lái)量度 答案　D 解析　功和能是兩個(gè)不同的概念，做功的多少只是說(shuō)明了能量轉(zhuǎn)化的多少，而不能說(shuō)明能量的多少，外力做功與否不能說(shuō)明物體能量的有無(wú)，功是能量轉(zhuǎn)化的量度，故只有D正確。 3．運(yùn)動(dòng)員跳傘將經(jīng)歷加速下降和減速下降兩個(gè)過(guò)程，將人和傘看成一個(gè)系統(tǒng)，在這兩個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．阻力對(duì)系統(tǒng)始終做負(fù)功 B．系統(tǒng)受到的合外力始終向下 C．重力做功使系統(tǒng)的重力勢(shì)能增加 D．任意相等的時(shí)間內(nèi)重力做的功相等 答案　A 解析　阻力始終與運(yùn)動(dòng)方向相反，做負(fù)功，所

3、以A正確。加速下降時(shí)合外力向下，而減速下降時(shí)合外力向上，所以B錯(cuò)誤。重力做功，重力勢(shì)能減小，則C錯(cuò)誤。時(shí)間相等，但物體下落距離不同，重力做功不等，所以D錯(cuò)誤。 4．質(zhì)量為m＝20 kg的物體，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)。0～2 s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相反，2～4 s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相同，物體的v-t圖像如圖所示，g取10 m/s2，則(　　) A．拉力F的大小為100 N B．物體在4 s時(shí)拉力的瞬時(shí)功率為120 W C．4 s內(nèi)拉力所做的功為480 J D．4 s內(nèi)摩擦力對(duì)物體做的功為－320 J 答案　B 解析　由圖像可得：0～2 s內(nèi)物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)

4、，加速度大小為a1＝＝ m/s2＝5 m/s2，勻減速過(guò)程有F＋f＝ma1；2～4 s內(nèi)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a2＝＝ m/s2＝1 m/s2，有F－f＝ma2，解得f＝40 N，F(xiàn)＝60 N，故A錯(cuò)誤。物體在4 s時(shí)拉力的瞬時(shí)功率為P＝Fv＝60×2 W＝120 W，故B正確。4 s內(nèi)物體通過(guò)的位移為x＝ m＝8 m，拉力做功為W＝－Fx＝－480 J，故C錯(cuò)誤。4 s內(nèi)物體通過(guò)的路程為s＝ m＝12 m，摩擦力做功為Wf＝－fs＝－40×12 J＝－480 J，故D錯(cuò)誤。 5．靜止在地面上的物體在豎直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力，不計(jì)空氣阻力，在整個(gè)上升過(guò)程中，物

5、體機(jī)械能隨時(shí)間變化的關(guān)系是(　　) 答案　C 解析　物體機(jī)械能的增量等于恒力做的功，恒力做功WF＝Fh，h＝at2，則有外力作用時(shí)，物體機(jī)械能隨時(shí)間變化的關(guān)系為E＝Fat2。撤去恒力后，物體機(jī)械能不變，故C正確。 6．如圖所示，光滑斜面的頂端固定一彈簧，一質(zhì)量為m的物體向右滑行，并沖上固定在地面上的斜面。設(shè)物體在斜面最低點(diǎn)A的速度為v，壓縮彈簧至C點(diǎn)時(shí)彈簧最短，C點(diǎn)距地面高度為h，則從A到C的過(guò)程中彈簧彈力做功是(　　) A．mgh－mv2 B.mv2－mgh C．－mgh D．－ 答案　A 解析　由A到C的過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理可得：－mgh＋W＝0－mv2，所以W

6、＝mgh－mv2，故A正確。 7．如圖所示，小球以初速度v0從A點(diǎn)沿不光滑的軌道運(yùn)動(dòng)到高為h的B點(diǎn)后自動(dòng)返回，其返回途中仍經(jīng)過(guò)A點(diǎn)，小球經(jīng)過(guò)軌道連接處無(wú)機(jī)械能損失，則小球經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度大小為(　　) A. B. C．v－2gh D. 答案　B 解析　小球從A到B，由動(dòng)能定理得－Wf－mgh＝0－mv，從A經(jīng)B返回A，由動(dòng)能定理得－2Wf＝mv2－mv，聯(lián)立解得v＝，B正確。 8．如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A、B用不可伸長(zhǎng)的細(xì)軟輕線連接，跨過(guò)固定在地面上半徑為R的光滑圓柱，A的質(zhì)量為B的兩倍。當(dāng)B位于地面時(shí)，A恰與圓柱軸心等高。將A由靜止釋放，B上升的最大高度是(　　)

7、 A．2R B. C. D. 答案　C 解析　設(shè)A、B的質(zhì)量分別為2m、m，當(dāng)A落到地面，B恰運(yùn)動(dòng)到與圓柱軸心等高處，以A、B整體為研究對(duì)象，機(jī)械能守恒，故有2mgR－mgR＝(2m＋m)v2，當(dāng)A落地后，B球以速度v豎直上拋，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)上升的高度為h′＝＝，故B上升的總高度為R＋h′＝R，C正確。 9．如圖，一物體從光滑斜面AB底端A點(diǎn)以初速度v0上滑，沿斜面上升的最大高度為h。下列說(shuō)法中正確的是(設(shè)下列情境中物體從A點(diǎn)上滑的初速度仍為v0)(　　) A．若把斜面CB部分截去，物體沖過(guò)C點(diǎn)后上升的最大高度仍為h B．若把斜面AB變成曲面AEB，物體沿此曲面

8、上升仍能到達(dá)B點(diǎn) C．若把斜面彎成圓弧形AD，物體仍沿圓弧升高h(yuǎn) D．若把斜面從C點(diǎn)以上部分彎成與C點(diǎn)相切的圓弧狀，物體上升的最大高度有可能仍為h 答案　BD 解析　在光滑斜面運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，若把斜面CB部分截去，物體從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)后做斜上拋運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)有水平方向的分速度，則物體上升不到h高度，故A錯(cuò)誤；而把斜面AB變成曲面AEB，物體到達(dá)最高點(diǎn)速度仍為零，物體可達(dá)最大高度h，即到達(dá)B點(diǎn)，故B正確；而沿圓弧形AD，物體做圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)需要有個(gè)最小速度，所以物體不能沿圓弧升高h(yuǎn)，故C錯(cuò)誤；若把斜面從C點(diǎn)以上部分彎成與C點(diǎn)相切的圓弧狀，物體上升到最高點(diǎn)時(shí)速

9、度有可能為0，即上升的最大高度有可能仍為h，故D正確。 10．物體沿直線運(yùn)動(dòng)的v-t關(guān)系如圖所示，已知在第1秒內(nèi)合外力對(duì)物體做的功為W，則(　　) A．從第1秒末到第3秒末合外力做功為4W B．從第3秒末到第5秒末合外力做功為－2W C．從第5秒末到第7秒末合外力做功為W D．從第3秒末到第4秒末合外力做功為－0.75W 答案　CD 解析　由題圖知第1秒末、第3秒末、第7秒末速度大小關(guān)系：v1＝v3＝v7，由題知W＝mv－0，則由動(dòng)能定理得從第1秒末到第3秒末合外力做功W2＝mv－mv＝0，故A錯(cuò)誤；從第3秒末到第5秒末合外力做功W3＝mv－mv＝0－mv＝－W，故B錯(cuò)誤；從

10、第5秒末到第7秒末合外力做功W4＝mv－0＝mv＝W，故C正確；從第3秒末到第4秒末合外力做功W5＝mv－mv＝m2－mv＝－0.75W，故D正確。 11．一個(gè)質(zhì)量為0.3 kg的彈性小球，在光滑水平面上以6 m/s 的速度垂直撞到墻上，碰撞后小球沿相反方向運(yùn)動(dòng)，反彈后的速度大小與碰撞前相同。則碰撞前后小球速度變化量的大小Δv和碰撞過(guò)程中墻對(duì)小球做功的大小W為(　　) A．Δv＝0 B．Δv＝12 m/s C．W＝0 D．W＝10.8 J 答案　BC 解析　速度是矢量，速度的變化量也是矢量，反彈后小球的速度與碰前速度等值反向，則速度變化量為－v－v＝－2v(設(shè)碰撞前速度方向

11、為正)，其大小為Δv＝2v＝12 m/s，故B正確。反彈前、后小球的動(dòng)能沒(méi)有變化，即ΔEk＝0，根據(jù)動(dòng)能定理：物體受合外力做的功等于物體動(dòng)能的變化，而碰撞過(guò)程中小球只受重力和墻的作用力，重力做功為0，則墻對(duì)小球做功W＝ΔEk＝0，故C正確。 12．圖甲所示為索契冬奧會(huì)上為我國(guó)奪得首枚速滑金牌的張虹在1000 m決賽中的精彩瞬間?，F(xiàn)假設(shè)某速滑運(yùn)動(dòng)員某段時(shí)間內(nèi)在直道上做直線運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖像可簡(jiǎn)化為圖乙，已知運(yùn)動(dòng)員(包括裝備)總質(zhì)量為60 kg，在該段時(shí)間內(nèi)受到的阻力恒為總重力的0.1倍，g取10 m/s2，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．在1～3 s內(nèi)，運(yùn)動(dòng)員的加速度為0.5 m/s2

12、 B．在1～3 s內(nèi)，運(yùn)動(dòng)員獲得的動(dòng)力是30 N C．在0～5 s內(nèi)，運(yùn)動(dòng)員的平均速度是12.5 m/s D．在0～5 s內(nèi)，運(yùn)動(dòng)員阻力做的功是－3780 J 答案　AD 解析　1～3 s內(nèi)加速度的大小為a＝＝ m/s2＝0.5 m/s2，A正確；根據(jù)牛頓第二定律得F－f＝ma，解得動(dòng)力的大小F＝0.1mg＋ma＝60 N＋30 N＝90 N，故B錯(cuò)誤；0～5 s內(nèi)的位移x＝12×1 m＋×(12＋13)×2 m＋13×2 m＝63 m，則＝＝ m/s＝12.6 m/s，C錯(cuò)誤；Wf＝－f·x＝－0.1×60×10×63 J＝－3780 J，D正確。 第Ⅱ卷(非選擇題，共52分)

13、 二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題，共12分) 13．(4分)利用豎直上拋小球的頻閃照片也能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。頻閃儀每隔0.05 s閃光一次，圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離，該同學(xué)通過(guò)計(jì)算得到不同時(shí)刻的速度如下表：(當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?0.0 m/s2，小球質(zhì)量m＝0.2 kg，結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 時(shí)刻 t5 t4 t3 t2 速度(m/s) 4.32 4.80 5.38 (1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計(jì)算t5時(shí)刻小球的速度v5＝________ m/s。 (2)從t2到t5過(guò)程中，小球重力勢(shì)能增加量為ΔEp，動(dòng)能減少量為ΔEk，其中ΔEp＝________ J。 (3)在誤差

14、允許的范圍內(nèi)，若ΔEp與ΔEk近似相等，則可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 由上述計(jì)算得ΔEp________ΔEk(填“>”“<”或“＝”)，造成這種結(jié)果的主要原因是______________________________。 答案　(1)3.84　(2)1.37　(3)<　上拋過(guò)程中有空氣阻力 解析　(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度知，t5時(shí)刻小球的速度 v5＝＝ m/s＝3.84 m/s。 (2)從t2到t5過(guò)程中，小球重力勢(shì)能增加量為ΔEp＝mgh＝0.2×10×(0.2520＋0.2279＋0.2040) J＝1.37 J。 (3)ΔEk＝ m

15、v－mv＝1.42 J，上拋過(guò)程中，由于空氣阻力的存在，動(dòng)能的減少量部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則動(dòng)能的減少量大于重力勢(shì)能的增加量，即ΔEp<ΔEk。 14．(8分)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)采用重物自由下落的方法。(g取10 m/s2) (1)用公式mv2＝mgh時(shí)，對(duì)紙帶上起點(diǎn)的要求是初速度為_(kāi)_______，為達(dá)到此目的，所選擇的紙帶第1、2兩點(diǎn)間距應(yīng)接近________(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s)。 (2)若實(shí)驗(yàn)中所用重物質(zhì)量m＝1 kg，打點(diǎn)紙帶如圖甲所示，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s，則記錄B點(diǎn)時(shí)，重物速度vB＝________，重物的動(dòng)能EkB＝________，從開(kāi)始下

16、落至B點(diǎn)，重物的重力勢(shì)能減少量是________，因此可得出的結(jié)論是______________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (3)根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)的速度值，量出下落的距離，則以為縱軸，以h為橫軸畫(huà)出的圖線應(yīng)是圖乙中的________。 答案　(1)0　2 mm　(2)0.59 m/s　0.174 J　0.176 J　在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，重物動(dòng)能的增加

17、量等于重力勢(shì)能的減少量　(3)C 解析　(1)用mv2＝mgh驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，應(yīng)使初速度為0，所選紙帶的第1、2兩點(diǎn)間距應(yīng)接近2 mm。 (2)vB＝＝ m/s＝0.59 m/s， EkB＝mv＝×1×0.592 J≈0.174 J， 重力勢(shì)能減少量ΔEp＝mgh＝1×10×17.6×10－3 J＝0.176 J，這說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，重物動(dòng)能的增加量等于重力勢(shì)能的減少量。 (3)由mv2＝mgh可得＝gh∝h，故C正確。 三、計(jì)算題(本題共4小題，共40分。要有必要的文字說(shuō)明和演算步驟。有數(shù)值計(jì)算的題注明單位) 15．(9分)如圖所示，質(zhì)量m＝2 kg的小球用長(zhǎng)L＝

18、1.05 m的輕質(zhì)細(xì)繩懸掛在距水平地面高H＝6.05 m的O點(diǎn)?，F(xiàn)將細(xì)繩拉直至水平狀態(tài)，自A點(diǎn)無(wú)初速度釋放小球，運(yùn)動(dòng)至懸點(diǎn)O的正下方B點(diǎn)時(shí)細(xì)繩恰好斷裂，接著小球做平拋運(yùn)動(dòng)，落至水平地面上C點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取10 m/s2。求： (1)細(xì)繩能承受的最大拉力； (2)細(xì)繩斷裂后小球在空中運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間； (3)小球落地瞬間速度的大小。 答案　(1)60 N　(2)1 s　(3)11 m/s 解析　(1)根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mgL＝mv 由牛頓第二定律得F－mg＝m 解得最大拉力F＝3mg＝60 N， 根據(jù)牛頓第三定律可知，細(xì)繩能承受的最大拉力為60 N。 (2)

19、細(xì)繩斷裂后，小球做平拋運(yùn)動(dòng)，且H－L＝gt2 故t＝ ＝ s＝1 s。 (3)整個(gè)過(guò)程，小球的機(jī)械能不變，故mgH＝mv 所以vC＝＝ m/s＝11 m/s。 16．(9分)如圖所示，半徑R＝0.4 m的光滑半圓軌道與粗糙的水平面相切于A點(diǎn)，質(zhì)量為m＝1 kg的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))在水平拉力F的作用下，從靜止開(kāi)始由C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，物體從A點(diǎn)進(jìn)入半圓軌道的同時(shí)撤去外力F，物體沿半圓軌道通過(guò)最高點(diǎn)B后做平拋運(yùn)動(dòng)，正好落在C點(diǎn)，已知xAC＝2 m，F(xiàn)＝15 N，g取10 m/s2，試求： (1)物體在B點(diǎn)時(shí)的速度大小以及此時(shí)半圓軌道對(duì)物體的彈力大??； (2)物體從C到A的過(guò)程中，摩

20、擦力做的功。 答案　(1)5 m/s　52.5 N　(2)－9.5 J 解析　(1)設(shè)物體在B點(diǎn)的速度為v，由B到C做平拋運(yùn)動(dòng) 2R＝gt2，xAC＝vt，解得v＝5 m/s 由牛頓第二定律有FN＋mg＝m，解得FN＝52.5 N (2)從A到B，由機(jī)械能守恒得 mv＝mv2＋mg·2R 由C到A應(yīng)用動(dòng)能定理可得FxAC＋Wf＝mv－0， 聯(lián)立解得Wf＝－9.5 J。 17．(10分)如圖甲所示，在水平路段AB上有一質(zhì)量為2×103 kg的汽車，正以10 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，汽車前方的水平路段BC較粗糙，汽車通過(guò)整個(gè)ABC路段的v-t圖像如圖乙所示(在t＝15 s處水平

21、虛線與曲線相切)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率保持20 kW 不變，假設(shè)汽車在兩個(gè)路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空氣阻力等)各自有恒定的大小。 (1)求汽車在AB路段上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力Ff1； (2)求汽車剛好到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的加速度a； (3)求BC路段的長(zhǎng)度。 答案　(1)2000 N　(2)－1 m/s2　(3)68.75 m 解析　(1)汽車在AB路段時(shí)，有F1＝Ff1，P＝F1v1， 聯(lián)立解得：Ff1＝＝ N＝2000 N。 (2)t＝15 s時(shí)汽車處于平衡態(tài)，有F2＝Ff2，P＝F2v2， 聯(lián)立解得：Ff2＝＝ N＝4000 N t＝5 s時(shí)汽車開(kāi)始減速運(yùn)動(dòng)，

22、 有F1－Ff2＝ma，解得a＝－1 m/s2。 (3)從B到C由動(dòng)能定理可得 Pt－Ff2x＝mv－mv 解得x＝68.75 m。 18．(12分)滑板運(yùn)動(dòng)是極限運(yùn)動(dòng)的鼻祖，許多極限運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目均由滑板項(xiàng)目延伸而來(lái)。如圖是滑板運(yùn)動(dòng)的軌道，BC和DE是兩段光滑圓弧形軌道，BC段的圓心為O點(diǎn)，圓心角為60°，半徑OC與水平軌道CD垂直，水平軌道CD段粗糙且長(zhǎng)8 m。某運(yùn)動(dòng)員從軌道上的A點(diǎn)以3 m/s 的速度水平滑出，在B點(diǎn)剛好沿軌道的切線方向滑入圓弧形軌道BC，經(jīng)CD軌道后沖上DE軌道，到達(dá)E點(diǎn)時(shí)速度減為零，然后返回。已知運(yùn)動(dòng)員和滑板的總質(zhì)量為60 kg，B、E兩點(diǎn)到水平軌道CD的豎直高度分

23、別為h和H，且h＝2 m，H＝2.8 m，g取10 m/s2。求： (1)運(yùn)動(dòng)員從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB； (2)軌道CD段的動(dòng)摩擦因數(shù)μ； (3)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，第一次返回時(shí)，運(yùn)動(dòng)員能否回到B點(diǎn)？如能，請(qǐng)求出回到B點(diǎn)時(shí)速度的大??；如不能，則最后停在何處？ 答案　(1)6 m/s　(2)0.125 (3)不能回到B處，最后停在D點(diǎn)左側(cè)6.4 m處(或C點(diǎn)右側(cè)1.6 m處) 解析　(1)由題意可知：vB＝，解得vB＝6 m/s。 (2)從B點(diǎn)到E點(diǎn)，由動(dòng)能定理可得： mgh－μmgsCD－mgH＝0－mv 代入數(shù)據(jù)可得：μ＝0.125。 (3)設(shè)運(yùn)動(dòng)員能到達(dá)左側(cè)的最大高度為h′，從B到第一次返回左側(cè)最高處，根據(jù)動(dòng)能定理得： mgh－mgh′－μmg·2sCD＝0－mv 解得h′＝1.8 m