高一下学期物理人教版（2019版）必修二 第八章 机械能守恒定律 单元检测（B卷）（含解析）

第八章 机械能守恒定律 单元检测（B卷）
一、单选题
1．以一定的初速度竖直向上抛出一个小球,小球上升的最大高度为h ,空气阻力的大小恒为F,则从抛出到落回到抛出点的过程中,空气阻力对小球做的功为( )
A．0 B．-Fh C．-2Fh D．Fh
2．两个物体A、B的质量之比为mA∶mB＝2∶1，二者初动能相同，它们和水平桌面的动摩擦因数相同，则二者在桌面上滑行到停止经过的距离之比为（　　）
A．xA∶xB＝2∶1 B．xA∶xB＝1∶2
C．xA∶xB＝4∶1 D．xA∶xB＝1∶4
3．质量为的物体放在光滑的倾角为的斜面体上，同时用水平力向右推斜面体，使与斜面体保持相对静止。在前进水平位移为的过程中，斜面体对做的功为（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，水平传送带保持的速度运动，一质量为1kg的物体与传送带间的动摩擦因数为现将该物体无初速地放到传送带上的A点，然后运动到了距A点1m的B点，则传送带对该物体做的功为（　　）
A．J B．2J C．J D．5J
5．如图甲为一女士站立在台阶式自动扶梯上正在匀速上楼，如图乙为一男士站立在履带式自动扶梯上正在匀速上楼。下列关于两人受到的力做功判断正确的是（　　）
A．甲图中支持力对人做正功 B．乙图中支持力对人做正功
C．甲图中摩擦力对人做负功 D．乙图中摩擦力对人做负功
6．质量为m的物体由静止开始下落，由于空气阻力的影响，物体下落的加速度为g，在物体下落高度为h的过程中，下列说法中正确的是（）
A．重力对物体做功大小为mgh
B．物体动能的变化量为mgh
C．物体的机械能减少量为mgh
D．物体重力势能的减少量为mgh
7．如图所示，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d．现将环从与定滑轮等高的A处由静止释放，当环沿直杆下滑距离也为d时（图中B处），下列说法正确的是（重力加速度为g）
A．环刚释放时轻绳中的张力大于2mg
B．环到达B处时，重物上升的高度为d
C．环在B处的速度与重物上升的速度大小之比为
D．环减少的机械能大于重物增加的机械能
8．某潜水器质量为5×103kg，主要用于深海搜寻和打捞等。若在某次作业中，潜水器将4×103kg的高密度重物从3000m深的海底一起匀速提升到了海面，已知提升过程中潜水器的机械功率恒为180kW，水对潜水器的浮力和阻力相互平衡，影响可以忽略不计，g取10m/s2，则提升所用的时间约为（　　）
A．0.5×103s B．1.0×103s C．1.5×103s D．2.0×103s
二、多选题
9．一质点静止在光滑水平桌面上，t=0时刻在水平外力作用下做直线运动，其速度v随时间t变化的图像如图所示．根据图象提供的信息，判断下列说法正确的是（ ）
A．质点在tl时刻的加速度最大
B．质点在t2时刻离出发点最远
C．在tl～t2的时间内，外力的功率先增大后减小
D．在t2～t3的时间内，外力做负功
10．如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，劲度系数为k＝，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度)，则在圆环下滑到最大距离的过程中（　　）
A．圆环的机械能守恒
B．弹簧弹性势能变化了mgL
C．圆环下滑到最大距离时，所受合力最大
D．圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变
11．如图所示，质量为m的飞机在水平甲板上，受到与竖直方向成θ角的斜向下的恒定拉力F作用下，沿水平方向移动了距离s，飞机与水平甲板之间的摩擦阻力大小恒为f，则在此过程中
A．摩擦力做的功为-fs
B．力F做的功为Fscos θ
C．重力做的功为mgs
D．力F做的功为Fssin θ
12．我们知道，处于自然状态的水都是向重力势能更低处流动的，当水不再流动时，同一滴水在水表面的不同位置具有相同的重力势能，即水面是等势面。通常稳定状态下水面为水平面，但将一桶水绕竖直固定中心轴以恒定的角速度转动，稳定时水面呈凹状，如图所示。这一现象依然可用等势面解释：以桶为参考系，桶中的水还多受到一个“力”，同时水还将具有一个与这个“力”对应的“势能”。为便于研究，在过桶竖直轴线的平面上，以水面最低处为坐标原点、以竖直向上为y轴正方向建立xOy直角坐标系，质量为m的小水滴（可视为质点）在这个坐标系下具有的“势能”可表示为。该“势能”与小水滴的重力势能之和为其总势能，水会向总势能更低的地方流动，稳定时水面上的相同质量的水将具有相同的总势能。根据以上信息可知，下列说法中正确的是（　　）
A．与该“势能”对应的“力”对水面上小水滴做功与路径无关
B．小水滴沿水面向上移动时该“势能”增加
C．小水滴沿水面向上移动时重力势能的增加量大于该“势能”的减少量
D．与该“势能”对应的“力”的大小随x的增加而增大
三、实验题
13．在实验室中，甲同学用图1做“探究做功与物体速度变化的关系”的实验，乙同学用图2做“探究加速度与合外力与质量的关系”的实验．
（1）下图实验器材中，甲、乙同学都要用到的有________；
A． B． C． D．
（2）关于甲、乙两同学的实验，下列说法正确的是_________（填选项前的字母）。
A．甲、乙同学每次必须都要从同一位置由静止释放小车
B．甲、乙同学都需要先平衡摩擦力
C．甲、乙同学可以利用纸带上任意两计时点的距离求所需速度
D．乙同学可以直接用计算加速度的数值
（3）右图是乙同学实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为，则打B点时小车的瞬时速度大小为_______（保留三位有效数字）。
（4）丙同学用左图做“探究做功与物体速度变化的关系”的实验实验中，两个相同的小车放在光滑水平板上，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放重物．小车的停和动通过用黑板擦按住小车后的细线和抬起来控制，如右图所示．实验要求小盘和重物所受的重力近似等于使小车做匀加速直线运动的力．调整好实验装置后，在某次实验中测得两小车的位移分别是和，则两车的加速度之比为__________。
四、解答题
14．一台起重机，匀加速地将质量m为的货物从静止开始竖直吊起，在2s末货物的速度v为，不计空气阻力，g取。
(1)求起重机在这2s内的输出功率；
(2)求起重机在2s末的输出功率。
15．如图所示，一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点的正下方P点。已知重力加速度大小为g。
(1)小球在水平拉力的作用下，从P点缓慢地移动到Q点，求水平拉力F做的功；
(2)小球在水平恒力的作用下，从P点运动到Q点，求小球在Q点的速度大小。
16．某探究性学习小组对一辆自制遥控车的性能进行研究．他们让这辆小车在水平地面上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的图像，已知小车在时间内做匀加速直线运动，时间内小车牵引力的功率保持不变， 末到达最大速度，在末停止遥控让小车自由滑行，小车质量，整个运动过程中小车受到的阻力/大小不变、求:
(1)小车所受照力的大小；
(2)在内小车牵引力的功率;
(3)求出的值及小车在时间内的位移．
参考答案：
1．C
【详解】把运动的全过程分成两段，上升过程中空气阻力对小球做的功；下降过程中空气阻力对小球做功，所以全过程中空气阻力做功：，故C正确，A、B、D错误；
故选C．
2．B
【详解】物体滑行过程中只有摩擦力做功，根据动能定理可得
对A
对B
联立解得：
故选B。
3．D
【详解】斜面对P的作用力垂直于斜面，作用力的竖直分量为mg，所以作用力的水平分量为，斜面体对P做的功为水平分量的力乘以水平位移，即。
故选D。
4．B
【详解】物体无初速地放到传送带上，匀加速运动的过程中加速度为
设物块从放上皮带到速度与皮带相同经历的时间为t，则有
通过的位移为
所以速度与皮带相同，皮带对物块做功，根据动能定理得
故B正确，ACD错误。
故选B。
5．A
【详解】AC．甲图中，人匀速上楼，不受静摩擦力，摩擦力不做功；支持力向上，与速度方向为锐角，则支持力做正功，故A正确，C错误；
BD．乙图中，支持力与速度方向垂直，支持力不做功，摩擦力方向与速度方向相同，做正功。故BD错误；
故选A。
6．D
【分析】物体静止开始下落，受到空气阻力，由加速度大小可得知阻力与重力的关系；而重力做功决定重力势能变化，动能的变化由合力做功确定，除重力以外的阻力做功导致机械能变化
【详解】A．重力对物体做的功等于重力乘以重力方向上的距离，即mgh，故A错误；
B．物体的合力做正功为，则物体的动能增量为，所以B错误；
C．物体下落过程中，受到阻力为，物体克服阻力所做的功，机械能减小量等于阻力所做的功，故机械能减小了，故C错误；
D．物体下落h高度，重力做功为mgh，则重力势能减小为mgh，故D正确.
7．C
【详解】A．环刚开始释放时，重物加速为零，因此对重物牛顿第二定律有，因此拉力等于2mg；故A错误．
B．环到达B时，绳子收缩的长度等于重物上升的高度，所以h=d d．故B错误．
C．对环的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，有：vcos45°=v重物，所以．故C正确．
D．环和重物组成的系统，只有重力做功，系统机械能守恒，则环减少的机械能等于重物增加的机械能．故D错误．
故选C。
8．C
【详解】以潜水器和高密度重物整体为研究对象，由匀速上升可知整体处于平衡状态，且浮力与阻力平衡，可知潜水器的牵引力F与整体重力平衡，即
F=（m＋M）g=（5×103＋4×103）×10N=9×104N
潜水器和重物匀速上升时，由P=Fv可得上升速度
潜水器和重物上升的高度为
h=3000m
上升的时间
故选C。
9．BC
【详解】A．图像的斜率代表加速度，所以tl时刻的加速度为零，为最小值，故A错误；
B．图像的面积代表位移，横轴上方为正向位移，下方为负向位移，所以t2时刻正向位移最大，离出发点最远，故B正确；
C．在tl～t2的时间内，根据
tl时刻加速度为零，外力为零，外力功率为零，t2时刻速度为零，外力功率为零，而中间速度外力都不为零，所以功率先增大后减小，故C正确；
D．t2～t3的时间内，物体动能增大，外力对物体做正功，故D错误。
故选BC。
10．BC
【详解】AD．圆环在下滑过程中，圆环的重力和弹簧的弹力对圆环做功，圆环的机械能不守恒，圆环和弹簧组成的系统机械能守恒，系统的机械能等于圆环的动能和重力势能以及弹簧的弹性势能之和，故AD错误；
C．对圆环进行受力分析，可知圆环从静止开始先向下加速运动且加速度逐渐减小，当弹簧对圆环的弹力沿杆方向的分力与圆环所受重力大小相等时，加速度减为0，速度达到最大，而后加速度反向且逐渐增大，圆环开始做减速运动，当圆环下滑到最大距离时，所受合力最大，大小为
kL·cos30°－mg＝2mg
大于开始时所受合力mg，故C正确；
B．由图中几何关系知圆环下降的高度为L，由系统机械能守恒可得mgL＝ΔEp，故B正确。
11．AD
【详解】摩擦力大小为f，则摩擦力所做的功，故A正确；由题意可知，拉力与位移方向上的夹角为，则根据功的公式可得：，故B错误，D正确；由于竖直方向上没有位移，故重力不做功，故C错误．故选AD．
【点睛】对物体受力分析，根据功的公式可以逐个求得各个力对物体做功的情况．要注意明确功的公式中的为力和位移之间的夹角．
12．AD
【详解】A．由于该力做功与重力做功类似，对应了一种势能，所以该“力”对水面上小水滴做功与路径无关，故A正确；
B．小水滴沿水面上移时对应的增大，由知，该“势能”减小，故B错误；
C．由题意可知，水面上的小水滴具有的重力势能和该“力”对应的“势能”之和不变，小水滴沿水面向上移动时重力势能增加，该“势能”减小，所以小水滴沿水面向上移动时重力势能的增加量等于该“势能”的减少量，故C错误；
D．该“势能”的表达式可类比于弹簧弹性势能的表达式，弹簧离平衡位置越远，弹力越大，因此该“势能”对应的“力”随x的增大而增大，D正确；
故选AD。
13． AD B 0.653 x1：x2
【详解】(1)［1］探究做功与物体速度变化的关系，需要的器材有：小车、打点计时器和纸带、橡皮筋、刻度尺等；探究加速度与力、质量的关系，需要的器材有：小车、打点计时器和纸带、天平、砝码、钩码、刻度尺等。综上所述，故BC错误，AD正确；
(2)［2］A．甲同学是探究做功与速度的变化的关系，要保证做功相同，必要让小车在从同一位置释放，保证位移相同，然而乙同学不需要这样的，故A错误；
B．平衡摩擦力是使木板倾斜后，能让小车自由地在木板上做匀速直线运动，排除了摩擦力影响，故B正确；
C．为了减小偶然误差，在点迹均匀处取一大段，用已经匀速的速度代替稳定的速度，误差较小，故C错误；
D．加速度若用
计算的话，则已经默认三者关系子，故不需要探究了，故D错误。
故选B。
(3)［3］计时器打点的时间间隔为0.02s．每5个点取一个计数点，则
T=5t=0.1s
根据中点时刻的瞬时速度等于相应时间内的平均速度，所以
(4)［4］根据
小车的停和动通过用黑板擦按住小车后的细线和抬起来控制，说明运动时间相等，则加速度与位移成正比，故两车的加速度之比为x1：x2。
14．(1)；(2)
【详解】(1)货车的加速度为
根据牛顿第二定律得货车所受的拉力为
2s内货车的平均速度为
起重机在这2s内的输出功率即为这2s内的平均功率，根据功率的推导公式得
(2)起重机在2s末的输出功率为
15．(1)；(2)
【详解】(1)小球缓慢运动，动能变化量为零，由动能定理得
解得
(2)小球从P点运动到Q点，由动能定理得
由题知
F=mg
解得
16．(1) (2) (3)
【详解】(1)在末撤去牵引力后，小车只在阻力作用下做匀减速运动，
由图像可得减速时加速度的大小为:
则:
(2)小车做匀速运动阶段即内，设牵引力为，则
由图像可知:
解得:
(3)设时间内的位移为，加速度大小为，时刻的速度大小为，
则由，得，
根据牛顿第二定律：
得，
则
，．
【点睛】本题关键分析求出物体的运动规律，然后根据牛顿第二定律和运动学规律列式求解，能根据图象得出有效信息．

高一下学期物理人教版（2019版）必修二 第八章 机械能守恒定律 单元检测（B卷）（含解析）