2023版新教材高中物理 第八章 机械能守恒定律 单元素养检测 新人教版必修第二册.docx

1、单元素养检测(第八章)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分每小题只有一个选项符合题目要求)1如图所示，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度木箱获得的动能一定()A小于拉力所做的功 B等于拉力所做的功C等于克服摩擦力所做的功 D大于克服摩擦力所做的功2蹦极是一项富有挑战性的运动，运动员将弹性绳的一端系在身上，另一端固定在高处，然后运动员从高处跳下，如图所示图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，c点是运动员所到达的最低点在运动员从a点到c点的运动过程中，忽略空气阻力，下列说法正确的是()A运动员的速度一直增大B运动员的加速度始终减小C运动员始终处于失

2、重状态D运动员克服弹力做的功大于重力对运动员做的功3物体做自由落体运动，其动能Ek随运动时间t的关系图线可能是()4如图所示，一棵树上的每个苹果质量均为0.4 kg，熟透的苹果会从树上落到地面C，或者滚入沟底D，已知AC、CD的高度分别为2.2 m和3.0 m，以地面C为零势能面，A、B、C、D、E面之间的竖直距离如图所示，g10 m/s2，则下列说法正确的是()A一个苹果在D处的重力势能是12 JB两个苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量为20.8 JC人和落在地面C处的苹果的重力势能与零势能面的选取有关D以任何位置为零势能面，苹果在C处的重力势能都为零5如图所示，高速公路上汽车定速巡航

3、(即保持汽车的速率不变)通过路面abcd，其中ab段为平直上坡路面，bc段为水平路面，cd段为平直下坡路面不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化下列说法正确的是()A在ab段汽车的输出功率逐渐减小 B汽车在ab段的输出功率比bc段的大C在cd段汽车的输出功率逐渐减小 D汽车在cd段的输出功率比bc段的大6中国制造的某一型号泵车如图所示，表中列出了其部分技术参数已知混凝土密度为2.4103 kg/m3，假设泵车的泵送系统以150 m3/h的输送量给30 m高处输送混凝土，则每小时泵送系统对混凝土做的功至少为(g取10 m/s2)()发动机最大输出功率(kW)332最大输送高度(m)63整车

4、满载质量(kg)5.4104最大输送量(m3/h)180A1.08107 J B5.04107 J C1.08108 J D2.72108 J7如图，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h，其左边缘a点比右边缘b点高0.5h.若摩托车经过a点时的动能为E1，它会落到坑内c点c与a的水平距离和高度差均为h；若经过a点时的动能为E2，该摩托车恰能越过坑到达b点等于()A20 B18 C9.0 D3.0二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)8小球穿在光

5、滑水平杆上，轻弹簧的一端固定在O点，另一端与小球相连，现将小球由静止释放，已知小球运动到M、N两个位置时，弹簧的形变量相等，OM的长度大于ON.则小球从M点到N点的过程中()A弹簧的弹力对小球先做正功后做负功，总功W0B弹簧的弹力对小球先做正功后做负功，总功W0C小球的机械能守恒D小球速度最大时，弹簧的弹力对小球做功的功率为零9质量为m的某同学在背越式跳高过程中，恰好越过高度为h的横杆，不计空气阻力，重力加速度为g，则()A起跳阶级，地面对人的弹力不做功B上升过程中，重力势能增加mghC从起跳最低点到上升到最高点的过程先超重后失重D刚接触海绵垫时，该同学在竖直方向上做减速运动10一质量为4 k

6、g的物体，在水平恒定拉力的作用下在粗糙的水平面上做匀速直线运动，当运动一段时间后拉力逐渐减小，且当拉力减小到零时，物体刚好停止运动，如图所示为拉力FT随位移x变化的关系图像，g取10 m/s2，则据此可以求得()A物体与水平面间的动摩擦因数为0.1B整个过程摩擦力对物体所做的功为Wf8 JC物体匀速运动时的速度为v2 m/sD整个过程合外力对物体所做的功为W4 J三、非选择题(本题共4小题，共54分)11(7分)利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有_(填器材前的字母)A体积小、质量

7、大的铁质重锤 B体积较大的木质重锤C停表 D刻度尺(2)图乙是实验中得到的一条纸带，在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离如图所示，重锤的质量m1 kg，已知当地重力加速度g取9.8 m/s2，打点计时器打点的周期为0. 02 s从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量Ep_ J，重锤动能的增加量Ek_ J(结果保留三位有效数字)(3)在实验过程中，下列实验操作和数据处理方式正确的是_A释放重锤前，应使纸带保持竖直B做实验时，先释放重锤，再接通打点计时器的电源C为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，可测量该点到O点的距离h，再根据公式v计算，其中g应取当地

8、的重力加速度D用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式Epmgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度(4)某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O的距离h，并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘v2 h图像来研究机械能是否守恒若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上分析，合理的v2 h图像是图丙中的_12(9分)为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒，利用如图甲所示装置，不可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m，球心到悬挂点的距离为L，小球释放的位置到最低点的高度差为h，实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图乙所示，其中F

9、m是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g，请回答以下问题：(1)小球第一次运动至最低点的过程，重力势能的减少量Ep_，动能的增加量Ek_(均用题中所给字母表示).(2)观察图乙中拉力峰值随时间变化的规律，试分析造成这一结果的主要原因：_(3)为了减小实验误差，实验时应选用密度_(选填“较大”或“较小”)的小球13(10分)如图甲所示，避险车道是避免恶性交通事故的重要设施，由制动坡床和防撞设施等部分组成如图乙所示，是某处避险车道的简化示意图，若一辆卡车质量为8 t，在直干道上以72 km/h的速度向坡下行驶，运动到A处刹车突然失灵，司机发现危险后控制卡车经过一段竖直面内的圆弧车道驶上制动坡床进

10、行减速，再过一段时间，卡车停止且未与防撞设施发生碰撞若A、C间的高度差为50 m，卡车运动到C点时速度为108 km/h，制动坡床可视为与水平面间的夹角为30的斜面，卡车在制动坡床上运动时受到坡床的阻力大小是其重力大小的，重力加速度为g10 m/s2.(1)求卡车从A运动到C的过程中损失的机械能(2)为保障该卡车的安全，这条避险车道至少需要多长？14(12分)如图所示，一根直杆与水平面的夹角为 37，杆上套有一个滑块，杆底端N点有一弹性挡板，板面与杆垂直现将滑块拉到M点由静止释放，滑块与挡板碰撞后以原速率弹回，已知M、N两点间的距离d0.5 m，滑块与杆之间的动摩擦因数0.25，取sin 37

11、0.6，cos 370.8, g10 m/s2，求：(1)滑块第一次下滑至N点所用的时间t；(2)滑块与挡板第一次碰撞后上滑的最大距离x；(3)滑块在直杆上滑过的总路程s.15(16分)如图所示，在足够长的光滑水平桌面上固定一个四分之一光滑圆弧形槽，半径R 0.45 m，末端与桌面相切将质量m0.1 kg的小球(可视为质点)由槽的顶端无初速度释放，经桌面上A点水平飞出，小球恰好无碰撞地沿圆弧轨道切线从B点进入固定的竖直光滑圆弧轨道，B、C为圆弧轨道的两端点，其连线水平，O为圆弧轨道的最低点，已知圆弧轨道对应圆心角106，半径r1 m取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求

12、：(1)小球沿圆弧形槽下滑到槽底端时，小球的速度大小； (2)桌面离水平地面的高度h；(3)小球运动至O点时对圆弧轨道的压力大小单元素养检测(第八章)1答案：A解析：由动能定理WFWfEk0，可知木箱获得的动能一定小于拉力所做的功，A正确2答案：D解析：该过程随着弹性绳的伸长，拉力不断变大，根据受力分析可知，先做加速度减小的加速运动，后做加速度增加的减速运动，A、B错误，运动员有减速的过程，加速度向上是超重，C错误运动员克服弹力做的功等于重力势能的变化量和动能变化量之和，D正确3答案：C解析：物体自由下落时，速度和时间的关系为vgt，故动能Ekmv2mg2t2，故动能与时间的关系为二次函数图像

13、，且根据数学规律可知，开口向上，选项C正确，A、B、D错误4答案：C解析：以地面C为零势能面，一个苹果在D处的重力势能是EpmghCD0.4103 J12 J，A错误；两个苹果从A处下落到D处重力做的功WG2mghAD20.4105.2 J41.6 J，故重力势能减少41.6 J，B错误；人和落在地面C处的苹果的重力势能大小与零势能面的选取有关，C正确；以不同位置为零势能面，苹果在C处的重力势能不同，D错误5答案：B解析：本题通过高速公路上汽车定速巡航考查了输出功率在ab段，根据平衡条件可知，牵引力F1mg sin Ff，所以在ab段汽车的输出功率P1F1v不变，在bc段牵引力F2Ff，bc段

14、的输出功率P2F2vP1，故A错误，B正确；在cd段牵引力F3Ffmg sin ，汽车的输出功率P3F3vP2，在cd段汽车的输出功率不变，且小于bc段，故C、D错误6答案：C解析：由功的公式得，泵车每小时做的功WFlmghVgh2.41031501030 J1.08108 JA、B、D错误，C正确7答案：B解析：由题意可知，摩托车经过a点后做平抛运动，设摩托车经过a点时对应的速度分别为v1、v2，对于第一次平抛运动，竖直方向有hgt，水平方向有hv1t1，E1mv，对于第二次平抛运动，竖直方向有0.5hgt，水平方向有3hv2t2，E2mv，联立解得18，故B正确8答案：AD解析：由于小球运

15、动到M、N两个位置时，弹簧的形变量相等，则从M点到N点的过程，弹性势能变化为零；由于OM的长度大于ON，则可知弹簧长度为OM时，处于伸长状态、长度为ON时处于压缩状态，所以小球从M点到N点的过程中，弹簧的弹力对小球先做正功后做负功，由于弹簧弹性势能变化为零，则弹簧弹力做的总功W0，故A正确、B错误；由于弹簧弹力对小球先做正功、后做负功，则小球的机械能先增大后减小，故C错误；小球速度最大时小球的加速度为零，此时弹簧处于原长，此时弹簧的弹力对小球做功的功率为零故D正确9答案：AC解析：该同学起跳脚蹬地的过程中，地面对人的弹力方向上位移为零，所以弹力不做功，A正确；在背越式跳高过程中，人的重心上升的

16、高度小于横杆的高度h，则重力势能增加量小于mgh，B错误；从起跳最低点到上升到最高点的过程中，该同学先加速运动，离地后做减速运动，即加速度先向上然后向下，即先超重后失重，C正确；刚接触海绵垫时，该同学受到的重力大于海绵垫的弹力，由牛顿第二定律得，该同学做加速运动，当重力小于海绵垫的弹力后做减速运动，D错误10答案：AD解析：当物体做匀速直线运动时Fmg，即0.1，故A正确；Wfmgx44 J16 J，故B错误；对24 m，应用动能定理WFmgx0mv2，由图像知WF4 J，代入数据解得v m/s，故C错误；由功能关系知整个过程合外力对物体做功等于物体动能改变量，由功能关系知，则W0mv24 J

17、，故D正确11答案：(1)AD(2)0.4790.470(3)AD(4)A解析：(1)实验验证重锤动能的增加量与重力势能的减少量是否相等，要用刻度尺测量重锤下落的高度，从而算出瞬时速度，在处理纸带时需用刻度尺用打点计时器打出的纸带来计算重锤运动的时间，不需要停表重锤在下落过程中受到的阻力越小越好，则应选体积小、质量大的铁质重锤，故选A、D.(2)重锤重力势能的减少量EpmghB19.80.048 9 J0.479 J，匀变速直线运动中某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，有vB m/s0.97 m/s，故动能的增加量为Ekmv10.972 J0.470 J.(3)释放重锤前，应使纸带保持

18、竖直，选项A正确；做实验时，先接通打点计时器的电源，待打点计时器工作稳定后，再释放重锤，选项B错误；打点计时器打下某点重锤的速度是通过纸带上与该点相邻两点间的距离与对应的时间来求解的，选项C错误；用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式Epmgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度，选项D正确(4)若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，根据动能定理，有mghFfhmv2，解得v2(2g)h，因此合理的v2 h图像是A选项12答案：(1)mgh(2)空气阻力做负功，导致机械能有损失(3)较大解析：(1)小球第一次摆动至最低点的过程，重心下降了h，则重力势能的减少量为Epm

19、gh，小球第一次摆动至最低点，初速度为零，最低点速度为vm，由牛顿第二定律有Fmmgm，解得mv，所以动能的增加量为Ekmv0；(2)根据F t图像可知小球做周期性的摆动，每次经过最低点时拉力最大，而最大拉力逐渐变小，说明经过最低点的最大速度逐渐变小，则主要原因是空气阻力做负功，导致机械能有损失；(3)为了减小因空气阻力带来的误差，应选择密度较大、体积较小的球进行实验，这样可以减少实验的相对误差13答案：(1)2106 J(2)37.5 m解析：(1)卡车从A运动到C的过程，以C点所在水平面为参考平面，根据能量守恒定律有mghmvEmv解得E2106 J.(2)卡车经过C点后，在制动坡床上运动

20、的过程，根据动能定理有mgL sin FfL0mv解得L37.5 m故这条避险车道至少需要37.5 m14答案：(1)0.5 s(2)0.25 m(3)1.5 m解析：(1)滑块下滑时，根据牛顿第二定律得mg sin mg cos ma，解得a4 m/s2，滑块第一次下滑时，由运动学公式得dat2，解得下滑时间t0.5 s；(2)滑块第一次与挡板相碰后反弹的速率vat2 m/s，滑块上滑时，根据动能定理有(mg sin mg cos )x0mv2，解得x0.25 m；(3)滑块最终停在N点，对滑块全过程由动能定理得mgd sin mg cos s0，解得滑块在直杆上滑过的总路程s1.5 m15答案：(1)3 m/s(2)0.8 m(3)4.3 N解析：(1)小球沿圆弧形槽下滑到槽底端过程中机械能守恒，有mgRmv，解得v13 m/s.(2)小球离开桌面后以3 m/s的初速度做平抛运动，竖直方向有hgt2，小球恰好无碰撞地沿圆弧轨道切线从B点进入固定的竖直光滑圆弧轨道，则tan 53，联立解得h0.8 m.(3)小球由A点到O点，由机械能守恒定律得mg(hrr cos 53)mvmv，在O点，由牛顿第二定律得Fmgm，代入数据解得F4.3 N，根据牛顿第三定律，小球运动至O点时对圆弧轨道的压力大小为4.3 N