上海培佳双语学校高中物理必修二第八章《机械能守恒定律》检测题(包含答案解析)

一、选择题
1．如图所示是健身用的“跑步机”示意图，质量为m 的运动员踩在与水平面成a 角的静止皮带上，运动员用力向后蹬皮带，运动过程中人对皮带的摩擦力恒为f 。

使皮带以速度v 匀速向后运动，则在运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A ．人脚对此皮带的摩擦力等于皮带对人脚的摩擦力
B ．人对皮带做功的功率为fv
C ．人对皮带做功的功率为mgv
D ．人对皮带不做功
2．如图所示，楔形木块abc 固定在水平面上，粗糙斜面ab 和光滑斜面bc 与水平面的夹角相同，顶角b 处安装一定滑轮。

质量分别为M 、()m M m >的滑块、通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行。

两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动。

若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中（ ）
A ．两滑块组成的系统机械能守恒
B ．重力对M 做的功等于M 动能的增加量
C ．轻绳对m 做的功等于m 势能的增加量
D ．两滑块组成系统的机械能损失量等于M 克服摩擦力做的功
3．小孩站在岸边向湖面依次抛出三个石子，三次的轨迹如图所示，最高点在同一水平线上。

假设三个石子质量相同，忽略空气阻力的影响，下列说法中正确的是（ ）
A ．沿轨迹3运动的石子落水时速度最小
B ．三个石子在最高点时速度相等
C．小孩抛出时对三个石子做的功相等D．沿轨迹3运动的石子在落水时重力的功率最大
4．如图所示，一物体由静止开始分别沿三个倾角不同的固定光滑斜面从顶端下滑到底端C、D、E处，下列说法正确的是（）
A．物体在三个斜面上到达底端时速度相同
B．物体在三个斜面上到达底端时动能相同
C．物体沿三个斜面下滑过程中重力的平均功率相同
D．物体在三个斜面上到达底端时重力瞬时功率相同
5．2019年9月，北斗系统正式向全球提供服务，在轨39颗卫星中包括21颗北斗三号卫星：有18颗运行于中圆轨道、1颗运行于地球同步轨道、2颗周期为24h的运行于倾斜地球同步轨道，这些卫星中（）
A．中圆轨道卫星周期最大
B．同步轨道卫星向心加速度最大
C．2颗倾斜地球同步轨道卫星机械能相等
D．倾斜地球同步轨道卫星相对地面不是静止的
6．抛出的铅球在空中运动轨迹如图所示，A、B为轨迹上等高的两点，铅球可视为质点，
E、P分别表示铅球的速率、机械能、动能和重力瞬时功率的大空气阻力不计。

用v、E、k
小，用t表示铅球在空中从A抛出后的运动时间，则下列图像中正确的是（）
A．B．C．
D．
7．“和谐号”动车组是在引进、消化和吸收国外动车组技术平台的基础上，由中国自主研发制造的世界上运营速度最高的动车组列车之一。

如果列车受到的阻力与其运行速度的二次方成正比，当速度由原来的200 km/h提高到现在的300km/h后，机车发动机的功率要变为原来的（）
A．1.5倍B．（1.5）2倍C．（1.5）3倍D．（1.5）4倍
8．用水平力F拉一物体，使物体在水平地面上由静止开始做匀加速直线运动，t1时刻撤去拉力F，物体做匀减速直线运动，到t2时刻停止，其速度－时间图像如图所示，且α>β，若拉力F做的功为W1，平均功率为P1；物体克服摩擦阻力F f做的功为W2，平均功率为
P2，则下列选项正确的是（）
A．W1=W2，F>2F f B．W1>W2，F=2F f
C．P1＜P2，F>2F f D．P1=P2，F=2F f
9．轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m = 0.5kg的物块相连，如图甲所示，弹簧处于原长状态，物块静止，物块与水平面间的动摩擦因数μ = 0.2。

以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x轴，现对物块施加水平向右的外力F，F随x轴坐标变化的情况如图乙所示，物块运动至x = 0.4m处时速度为零，则此过程物块克服弹簧弹力做的功为（）
A ．2.0J
B ．3.5J
C ．1.8J
D ．3.1J
10．质量为m 的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P ，且行驶过程中受到的阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v ，那么当汽车的车速为2v 时，汽车的瞬时加速度的大小为（ ）
A ．P mv
B ．2P mv
C ．2P mv
D ．3P mv
11．从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E 总等于动能k E 与重力势能p E 之和。

取地面为零势能面，该物体的E 总和p E 随它离开地面的高度h 的变化如图所示。

重力加速度取210m/s g =。

由图中数据可得（ ）
A ．物体的质量为2kg
B ．0h =时，物体的速率为20m/s
C ．2m h =时，物体的动能k 40J E =
D ．从地面到4m h =，物体的动能减少18J
12．如图所示，水平地面上不同位置的三个物体沿三条不同的路径抛出，最终落在同一点，三条路径的最高点是等高的，若忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是（ ）
A ．沿三条路径抛出的物体落地速率相等
B ．沿路径3抛出的物体在空中运动的时间最长
C．三个物体抛出时初速度的竖直分量相等
D．三个物体落地时重力做功的功率都相等
13．由于空气阻力的影响，炮弹的实际飞行轨迹不是抛物线，而是“弹道曲线”，如图中实线所示。

已知图中虚线为不考虑空气阻力时炮弹的运动轨迹，O、a、b、c、d为弹道曲线上的五点，其中O为发射点，d为落地点，b为轨迹的最高点，a、c两点距地面的高度相等。

则（）
A．到达b点时，炮弹的加速度为零
B．炮弹经过a点时的动能等于经过c点时的动能
C．炮弹到达b点时的机械能小于到达d点时的机械能
D．炮弹由O点到b点的时间小于由b点到d点的时间
14．一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其v−t图像如图所示。

已知汽车的质量为m=1×103 kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取10 m/s2，则以下说法正确的是（）
A．汽车在前5 s内的牵引力为5×102 N B．汽车速度为25 m/s时的加速度为5 m/s2 C．汽车的额定功率为100 kW D．汽车的最大速度为80 m/s
15．如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内沿顺时针做匀速圆周运动。

座舱地板始终保持水平，若把物块放在座舱地板中央，已知物块始终不相对地板运动。

下列描述正确的是（）
A．物块随座舱自12点方位转向3点方位的过程中机械能守恒
B．物块随座舱自9点方位转向12点方位的过程中机械能增加
C．物块随座舱自12点方位转向3点方位的过程中所受摩擦力不变
D．物块随座舱自6点方位转向9点方位的过程中所受合力不变
二、填空题
16．如图所示，一根轻绳左端固定在水平天花板上的M点，依次穿过不计质量和摩擦的动滑轮和定滑轮，绳与水平方向夹角图中已标出，悬挂重物A的重量为G，则悬挂重物B的
重量为________，如果用外力将绳左端由M 缓慢地向左移到N 点，M 、N 间距离为3s ，则该过程中B 上升的距离为_____，外力F 做的功为_______。

17．我国“玉兔号”月球车利用太阳能电池产生的电能进行驱动。

月球车总质量为140 kg ，所安装的太阳能电池的电动势为45 V ，内阻为10Ω，正常工作时电池的输出功率为45.0 W 。

月球车在某次正常工作时，从静止出发沿直线行驶，经过5.0s 后速度达到最大为0.50 m/s 。

假设此过程中月球车所受阻力恒定，电池输出功率的80%转化为用于牵引月球车前进的机械功率。

在此运动过程中，月球车所受阻力大小为___N ，前进的距离约为___m 。

18．质量为1kg 的物体从倾角为30的光滑斜面上从静止开始下滑，重力在前4s 内的平均
功率为______W ；重力在4s 末的瞬时功率为_______W ．（210m /s g =）
19．利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。

(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是____。

A ．交流电源
B ．刻度尺
C ．天平（含砝码）
(2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图乙所示的一条纸带。

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 的距离分别为A h 、B h 、c h 。

已知当地重力加速度为g ，打点计时器打点的周期为T 。

设重物的质量为m 。

从打O 点到打B 点的过程中，重物的重力势能变化量p E ∆=________，动能变化量k E ∆=_______。

(3)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是______。

A ．利用公式v gt =计算重物速度 B ．利用公式2v gh =
C ．存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D ．没有采用多次实验取平均值的方法
(4)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒∶在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始
点O 的距离h ，计算对应计数点的重物速度v ，描绘v 2-h 图像，并做如下判断∶若图像是一条过原点且斜率为______（用题中字母表示）的直线，则重物下落过程中机械能守恒。

20．质量为m ，发动机的额定功率为P 0的汽车沿平直公路行驶，当它的加速度为a 时，速度为v ，测得发动机的实际功率为P 1，假定运动中所受阻力恒定，它在平直的路上匀速行驶的最大速度为__________。

21．质量为1 kg 的物体从高处自由下落，经过4秒钟，（g = 10 m/s 2）则物体在4秒内重力对物体做功的平均功率为________W ，在4秒末重力做功的瞬时功率为________W 。

22．质量为M 的长木板放在光滑的水平面上，一个质量为m 的滑块以某一速度沿木块表面从A 点滑至B 点，在木板上前进了l ，同时木板前进了x ，如图所示。

若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，则摩擦力对滑块做功为_____________，摩擦力对木块做功为
_________。

23．如图a 所示，一滑块在光滑曲面轨道上由静止开始下滑h 高度后进入水平传送带，传送带的运行速度大小为v ＝4m/s ，方向如图。

滑块离开传送带后在离地H 高处水平抛出，空气阻力不计，落地点与抛出点的水平位移为s 。

改变h 的值测出对应的s 值，得到如图b 所示h ≥0.8m 范围内的s 2随h 的变化图线，由图线可知，抛出点离地高度为H ＝__________m ，图中h x ＝__________m 。

（取g =10m/s 2）
24．一物体以初速0v 沿着光滑斜面上升，它上升的最大高度是____________，当它上升的高度为________时，它的速度将减小到02
v ． 25．如图所示是一个钟摆的示意图．当摆锤下降时，__________能逐渐增加，__________能逐渐减小．假如没有阻力，则钟摆摆动时每次上升到相同的高度，这说明摆锤的__________总量保持不变．
26．用水平恒力F 拉某物体在光滑水平面上由静止开始运动时间t ，做功为W ；今用2F 力拉它由静止开始运动时间2t ，做功为________W ；若用力为F ，且F 与水平面成60°角，拉物体由静止开始运动时间t ，则做功为__________W ．
三、解答题
27．某滑板爱好者在离地h ＝1.8m 高的平台上滑行，沿水平离开A 点后落在水平地面的B 点，其水平位移s 1＝3m ，着地时由于存在能量损失，着地后速度变为v ＝4m/s ，并以此为初速沿水平地面滑行s 2后停止。

已知人与滑板的总质量m ＝60kg ，人与滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力大小为f =60N ，空气阻力忽略不计，g =10m/s 2。

求：
（1）人与滑板离开平台时的水平初速度；
（2）人与滑板沿水平地面滑行的位移s 2。

28．如图所示，为车站使用的水平传送带模型，传送带的水平部分长度L =8m ，传送带的皮带轮的半径均为R =0.2m ，传送带的上部距地面的高度为h =0.45m ，现传送一质量m =10kg 的旅行包，已知旅行包与皮带间的动摩擦因数μ=0.6，皮带轮与皮带之间始终不打滑，g 取10m/s 2。

讨论下列问题：
（1）若传送带静止，旅行包（可视为质点）以v 0=10m/s 的初速度水平地滑上传送带。

旅行包滑到B 点时，若人没有及时取下旅行包，旅行包将从B 端滑落，则包的落地点距B 端的水平距离为多少？
（2）若旅行包在A 端无初速释放，皮带轮以ω1=40rad/s 的角速度顺时针匀速转动，则旅行包落地点距B 端的水平距离又为多少？旅行包从A 到B 过程中系统产生多少内能？ （3）若旅行包无初速地释放，设皮带轮ω≥10rad/s 角速度顺时针匀速转动时，画出旅行包落地点距B 端的水平距离s 随皮带轮的角速度ω变化的图象。

（取6 2.5≈，只需画出图像，不要求写出计算过程）
29．如图所示，水平转台上有一个质量为m 的物块，用长为L 的轻绳将物块连接在转轴上，轻绳与竖直转轴的夹角为θ，此时绳中张力为零。

已知物块与转台间动摩擦因数为()tan μμθ<，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

现让物块随转台由静止开始缓慢加速转动，转动过程中轻绳与转轴无缠绕。

求：
(1)绳中刚出现拉力时，转台的角速度大小；
(2)自开始转动到转台对物块支持力为零时，转台对物块做的功；
(3)自开始转动到物块的角速度增大到
3
2cos
g
L
的过程中，物块重力势能的增加量。

30．光滑水平面AB与竖直面内的光滑圆形导轨在B点平滑连接，导轨半径R=0.5m，一个质量m=2kg的小球在A处压缩一轻质弹簧，弹簧与小球不拴接，用手挡住小球不动，此时弹簧弹性势能E P=49J，如图所示，放手后小球向右运动脱离弹簧，沿圆形轨道向上运动，轨道最高点为C点，g取10m/s2，求：
(1)小球脱离弹簧时的速度大小；
(2)小球从弹簧弹出沿B到BC轨道，判断能否上到C点；
(3)若能上到C点，此时轨道对小球的弹力大小为多大？若不能上到C点，小球将做什么运动？。