人教版必修2 第7章 机械能守恒定律 单元测试23
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(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!) 一、选择题(1~6题,只有一个选项符合题目要求,7~9有多项符合题目要求) 1.(2016·桂林高一检测)关于重力做功与重力势能变化的关系,下列说法中正确的是( ) A.如果物体高度降低,则重力对物体做正功,物体的重力势能增加 B.如果物体高度降低,则重力对物体做负功,物体的重力势能减少 C.如果物体高度升高,则重力对物体做正功,物体的重力势能减少 D.如果物体高度升高,则重力对物体做负功,物体的重力势能增加 解析: 物体高度降低,重力做正功,重力势能减少,A、B错;物体高度升高,重力做负功,重力势能增加,C错,D对。 答案: D 2.如图所示,木板可绕固定的水平轴O转动。木板从水平位置OA缓慢转到OB位置,木板上的物块始终相对于木板静止。在这一过程中,物块的重力势能增加了2 J。用FN表示物块受到的支持力,用Ff表示物块受到的摩擦力。在这一过程中,以下判断正确的是( )
A.FN和Ff对物块都不做功 B.FN对物块做功2 J,Ff对物块不做功 C.FN对物块不做功,Ff对物块做功2 J D.FN和Ff对物块所做功的代数和为0 解析: 木板从水平位置OA缓慢转到位置OB,FN与物块运动方向相同,做正功,Ff
与物块运动方向始终垂直,故对物块不做功。重力对物块做负功,根据动能定理,支持力与
重力做功的和等于动能的增量,缓慢运动时动能的增量为0,支持力做功等于重力做功,FN
对物块做功2 J,Ff对物块不做功,B正确。
答案: B 3.如图所示的滑轮光滑轻质,阻力不计,M1=2 kg,M2=1 kg,M1离地高度为H=0.5 m。M1与M2从静止开始释放,M1由静止下落0.3 m时的速度为( )
A.2 m/s B.3 m/s C.2 m/s D.1 m/s 解析: 对系统运用机械能守恒定律得,
(M1-M2)gh=12(M1+M2)v2,代入数据解得v=2 m/s,故A正确,B、C、D错误。 答案: A 4.
如图所示,木块A放在木块B的左端,用恒力F将A拉至B的右端,第一次将B固定在地面上,F做功为W1,产生的热量为Q1;第二次让B可以在光滑地面上自由滑动,F做的功为W2,产生的热量为Q2,则应有( ) A.W1C.W1解析: 当B固定时:W1=F·LB,Q1=μmAg·LB 当B不固定时:W2=F(LB+xB),Q2=μmAgLB,故W1答案: A 5.如图所示,大小相同的力F作用在同一个物体上,物体分别沿光滑水平面、粗糙水平面、光滑斜面、竖直方向运动一段相等的距离x,已知力F与物体的运动方向均相同。
则上述四种情景中都相同的是( ) A.拉力F对物体做的功 B.物体的动能增量 C.物体加速度的大小 D.物体运动的时间 解析: 根据功的定义式W=Fxcos θ可以知道,当在力F方向上运动距离x都相等时,力F做的功相同,A对;根据动能定理W合=ΔEk可以知道,在所给出的四个情景图中物体
所受合外力不同,所以动能增加量不同,加速度不同,B、C错;根据运动学公式x=12at2,可以知道,位移大小一样,加速度不一样,所以时间不一样,D错。 答案: A 6.汽车以恒定的功率在平直公路上行驶,所受到的摩擦阻力恒等于车重的0.1,汽车能
达到的最大速度为vm。则当汽车速度为12vm时,汽车的加速度为(重力加速度为g) A.0.1g B.0.2g C.0.3g D.0.4g 解析: 设汽车功率恒为P,达到最大速度vm时,牵引力F=Ff=0.1mg,P=Fvm,当汽车速度为v=12vm时,F′=Pv=0.2mg,由牛顿第二定律有:F′-Ff=ma,解得:a=0.1g,A项正确。 答案: A 7.如图所示,一轻质弹簧一端固定于O点,另一端系一重物,将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放,让它自由摆下,不计空气阻力。在重物从A点摆向最低点B的过程中,下列说法中正确的是( )
A.重物的重力势能减小 B.重物的重力势能增大 C.重物的机械能不变 D.重物的机械能减小 解析: 重物从A点释放后,在从A点向B点运动的过程中,重物的重力势能逐渐减小,动能逐渐增大,弹簧逐渐被拉长,即弹簧的弹性势能逐渐增大。所以,重物减小的重力势能一部分转化为重物的动能,另一部分转化为弹簧的弹性势能。对重物来说,它的机械能减小。 答案: AD 8.(2016·桂林高一检测)如图所示,高h=2 m的曲面固定不动。一个质量为1 kg的物体,由静止开始从曲面的顶点滑下,滑到底端时的速度大小为4 m/s。g取10 m/s2。在此过程中,下列说法正确的是( )
A.物体克服摩擦力做功20 J B.物体的动能增加了8 J C.物体的重力势能减少了20 J D.曲面对物体的支持力对物体不做功
解析: 根据动能定理得mgh+Wf=12mv2=12×1×42 J=8 J,B对。其中重力做功WG
=mgh=1×10×2 J=20 J,故重力势能减少20 J,C对。所以摩擦力做功Wf=8 J-20 J=-12 J,A错。支持力始终与物体的速度垂直,故支持力不做功,D对。 答案: BCD 9.如图所示,一小物块在粗糙程度相同的两个固定斜面上从A经B滑动到C,若不考虑物块在经过B点时机械能的损失,则下列说法中不正确的是( ) A.从A到B和从B到C,减少的机械能相等 B.从A到B和从B到C,减少的重力势能相等 C.从A到B和从B到C,因摩擦而产生的热量相等 D.小物块在C点的动能一定最大
解析: 设斜面与水平面的夹角为θ,则斜面的长度为L=hsin θ,物块受到的摩擦力为Ff=μmgcos θ,物块下滑的过程中摩擦力做功为Wf=-FfL=-μmghcot θ,可知在物块下滑的过程中,从B到C过程中克服摩擦力做的功多,物块减少的机械能多;重力势能变化量由初、末位置高度差决定,AB段的高度和BC段的高度相同,则减少的重力势能相等;摩擦力做负功产生热量,可知从B到C过程中克服摩擦力做的功多,产生的热量多;根据动能定理ΔEk=WG+Wf,由于从B到C过程不知重力做功和摩擦力做功的关系,故不知B、C两位置小物块的动能大小关系。 答案: ACD 二、非选择题 10.(2016·黄冈高一检测)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示,采用重物自由下落的方法:
(1)实验中,下面哪种测量工具是必需的________。 A.天平 B.直流电源 C.刻度尺 D.秒表 (2)已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,当地的重力加速度g=9.80 m/s2,所用重物的质量为200 g。实验中选取一条符合实验要求的纸带如图所示,O为纸带下落的起始点,A、B、C为纸带上选取的三个连续点。计算B点瞬时速度时,甲同学用v2B=2gxOB,乙同学
用vB=xAC2T,其中所选方法正确的是________(填“甲”或“乙”)同学,由此求得打B点时重物速度vB=________m/s。(结果保留三位有效数字) (3)实验中,发现重物减少的重力势能总是大于重物增加的动能,造成这种现象的主要原因是________________________________________________________________________。
解析: (1)根据实验原理,需要验证下列方程成立mgh=12mv2,即gh=12v2,则不需要天平,v由打点计时器打下的纸带测出,不需要秒表,电火花计时器工作电源为220 V交流电源,故需要交流电源,纸带处理需要刻度尺。故选C。 (2)根据v2B=2gxOB计算速度,相当于承认了机械能守恒正确,故甲同学错误。打B点时
重物速度vB=xAC2T=0.232 3-0.155 52×0.02 m/s=1.92 m/s。 (3)重物下落过程中,克服空气阻力和打点计时器对纸带的阻力做功。 答案: (1)C (2)乙 1.92 (3)克服空气对重物和打点计时器对纸带的阻力做功 11.2014年7月17日,马航MH17(波音777)客机在飞经乌克兰上空时,疑遭导弹击落坠毁,机上乘客和机组人员全部罹难。若波音777客机在起飞时,双发动机推力保持不变,飞机在起飞过程中所受阻力恒为其自重的0.1,根据下表性能参数。 求:(取g=10 m/s2) 最大巡航速率 900 km/h(35 000英尺巡航高度) 单发动机推力 3×105 N 最大起飞重量 2×105 kg 安全起飞速度 60 m/s (1)飞机以最大起飞重量及最大推力的情况下起飞过程中的加速度; (2)在第(1)问前提下飞机安全起飞过程中滑行的距离; (3)飞机以900 km/h的巡航速度,在35 000英尺巡航高度飞行,此时推力为最大推力的90%,则该发动机的功率为多少? 解析: (1)根据牛顿第二定律有:F-F阻1=ma F阻1=kmg=0.1mg
解得:a=F-F阻1m=2 m/s2 (2)设飞机安全起飞过程滑行的距离为x,则x=v22a=6022×2 m=900 m (3)波音777以900 km/h匀速巡航时,此时推力等于空气阻力,则 F阻2=3×105×2×0.90 N=5.4×105 N v′=900 km/h=250 m/s 此时发动机的功率:P=Fv′=F阻2v′=5.4×105×250 W=1.35×108 W(或单发动机的