高中物理第4章能量守恒与可持续发展章末综合测评沪科版

章末综合测评(四)

(时间：60分钟 满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分．在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求．全部

选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)

1．如图所示实例中均不考虑空气阻力，系统机械能守恒的是( )

A.上楼

B.跳绳人与地球组成的系统

人与绳组成的系统

C.水滴石穿

D.箭射出后水滴与石头组成的系统

箭、弓、地球组成的系统

【解析】 人上楼、跳绳过程中机械能不守恒，从能量转化角度看都是消耗人体的化学能；水滴石穿，水滴的机械能减少的部分转变为内能；弓箭射出过程中是弹性势能与动能、重力势能的相互转化，只有重力和弹力做功，机械能守恒．

【答案】 D

2．如图1所示，某段滑雪雪道倾角为30°，总质量为m (包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h 处的雪道上由静止开始匀加速下滑，加速度为1

3g .在他从上向下滑到底端的

过程中，下列说法正确的是( )

图1

A ．运动员减少的重力势能全部转化为动能

B ．运动员获得的动能为1

3

mgh

C ．运动员克服摩擦力做功为2

3mgh

D ．下滑过程中系统减少的机械能为1

3

mgh

【解析】 运动员的加速度为13g ，沿斜面：12mg －f ＝m ·13g ，f ＝16mg ，W f ＝16mg ·2h ＝1

3mgh ，

所以A 、C 项错误，D 项正确；E k ＝mgh －13mgh ＝2

3

mgh ，B 项错误．

【答案】 D

3．如图2所示，一质量为M 的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为m 的小环(可视为质点)，从大环的最高处由静止滑下．重力加速度大小为g ，当小环滑到大环的最低点时，大环对轻杆拉力的大小为( )

【导学号：02690053】

图2

A ．Mg －5mg

B ．Mg ＋mg

C ．Mg ＋5mg

D ．Mg ＋10mg

【解析】 设小环到大环最低点的速度为v ，由能量守恒定律，得12mv 2

＝mg 2R ①

小环在大环上做圆周运动，在最低点时，大环对它的支持力方向竖直向上，设为F N ，由

牛顿第二定律，得F N －mg ＝m v 2

R

②

由①②得F N ＝5mg ，由牛顿第三定律可知，小环对大环竖直向下的压力F N ′＝F N ＝5mg .大环平衡，轻杆对大环的拉力为F ＝F N ′＋Mg ＝Mg ＋5mg ，选项C 正确．

【答案】 C

4．一小石子从高为10 m 处自由下落，不计空气阻力，经一段时间后小石子的动能恰等于它的重力势能(以地面为参考平面)，g 取10 m/s 2

，则该时刻小石子的速度大小为( )

A ．5 m/s

B ．10 m/s

C ．15 m/s

D ．20 m/s

【解析】 设小石子的动能等于它的重力势能时速度为v ，根据机械能守恒定律得mgh ＝mgh ′＋12

mv 2

由题意知mgh ′＝12mv 2，所以mgh ＝mv 2

故v ＝gh ＝10 m/s ，B 正确．

【答案】 B

5.如图3所示，物体A静止在光滑的水平面上，A的左边固定有轻质弹簧，与A质量相等的物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞，A与B始终沿同一直线运动，则A与B组成的系统动能损失最大的时刻是( )

图3

A．A开始运动时B．A的速度等于v时

C．B的速度等于零时D．A和B的速度相等时

【解析】因系统只有弹力做功，系统机械能守恒，故A与B组成的系统动能损失最大时，弹簧弹性势能最大．又因当两物体速度相等时，A与B间弹簧形变量最大，弹性势能最大，故D项正确．

【答案】 D

6.如图4所示，一小球自A点由静止自由下落到B点时与弹簧接触，到C点时弹簧被压缩到最短．若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由A→B→C的运动过程中( )

图4

A．小球和弹簧总机械能守恒

B．小球的重力势能减少

C．小球在B点时动能最大

D．到C点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量

【解析】小球由A→B→C的运动过程中，小球和弹簧组成的系统只有重力和系统内弹力做功，机械能守恒，A正确；到C点时小球重力势能减少量等于弹簧弹性势能的增加量，B、D正确；小球下落过程中动能先增大后减小，重力和弹力相等时小球动能最大，故C错误．

【答案】ABD

7．下列过程中，可能发生的是( )

A．某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有引起其他变化

B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发进去，恢复原状

C．利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高

D ．将两瓶不同液体混合，不会自发地各自分开

【解析】 根据能量转化的方向性可知，机械能可以完全转化为内能，但内能不能够完全转化成机械能而不引起其他变化，内能完全转化为机械能需要借助其他条件，引起其他变化，选项A 错误；高压密闭容器内气体可以自由地溢出变为低压气体，但低压气体要变为高压气体，再返回到容器内需要外力作用才能完成，选项B 错误；利用空调和冰箱，通过消耗电能可以使物体的温度变得更低，利用电炉可以使物体的温度变得更高，选项C 正确；两瓶不同液体混合，分子间扩散，但扩散过程不可逆，选项D 正确．

【答案】 CD

8．由光滑细管组成的轨道如图5所示，其中AB 段和BC 段是半径为R 的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内．一质量为m 的小球，从距离水平地面高为H 的管口D 处静止释放，最后能够从A 端水平抛出落到地面上．下列说法正确的是( ) 【导学号：02690054】

图5

A ．小球落到地面时相对于A 点的水平位移值为2RH －2R 2

B ．小球落到地面时相对于A 点的水平位移值为22RH －4R 2

C ．小球能从细管A 端水平抛出的条件是H ＞2R

D ．小球能从细管A 端水平抛出的最小高度H min ＝5

2

R

【解析】 要使小球从A 点水平抛出，则小球到达A 点时的速度v ＞0，根据机械能守恒定律，有mgH －mg ·2R ＝12mv 2

，所以H ＞2R ，故选项C 正确，选项D 错误；小球从A 点水

平抛出时的速度v ＝2gH －4gR ，小球离开A 点后做平抛运动，则有2R ＝12gt 2

，水平位移x

＝vt ，联立以上各式可得水平位移x ＝22RH －4R 2

，选项A 错误，选项B 正确．

【答案】 BC

二、非选择题(共4小题，共52分)

9．(10分)(2016·全国甲卷)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图6所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接．向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．