第四章機械能及其守恒定律單元測試

高一下學(xué)期物理粵教版必修第二冊

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一、單選題

1.質(zhì)量為根的物體從桌面邊緣豎直向上拋出，桌面比地面高〃，物體到達的最高點距桌面

高為H,若以地面為參考面，則物體落地時的重力勢能昂和整個過程中重力所做的功％為

()

A.0,mghB.-mgh,

C.0,mgHD.-mgh,mg(h+2H)

2.如圖所示，質(zhì)量為，"的小球從距桌面九，高處的A點由靜止釋放，自由下落到地面上的

8點，桌面離地高為〃2。選擇桌面為參考平面，則小球（）

,J

A.在A點時的重力勢能為-，陽九B.在A點時的機械能為加g（4+4）

C.在B點時的重力勢能為"咫色D.在B點時的機械能為，咫々

3.一輛小汽車在水平路面上由靜止啟動，在前5s內(nèi)做勻加速直線運動,5s末達到額定功率，

之后保持以額定功率運動，其Vt圖像如圖所示。已知汽車的質(zhì)量為初=lxl（）3kg,汽車受

到的阻力為車重的0.1倍，g=10m/s2,則以下說法正確的是（）

A.汽車在前5s內(nèi)牽引力為4000NB.汽車速度為25m/s時的加速度為5m/s2

C.汽車的額定功率為100kWD.汽車的最大速度為80m/s

4.如圖所示，固定斜面的傾角為30。，質(zhì)量為機的小物塊自斜面底端以一定的初速度沿斜

面向上做勻減速運動，加速度大小等于重力加速度的大小g。物塊上升的最大高度為則

此過程中，物塊的（）

A.動能損失了mgHB.勢能損失了mgH

C.機械能損失了mgHD.機械能損失了2mgH

5.質(zhì)量為800kg的電動汽車由靜止開始沿水平直公路行駛，達到的最大速度為18m/s,利用

傳感器測得此過程中不同時刻電動汽車的牽引力廠與對應(yīng)的速度v,并描繪出尸-」圖象如

V

圖所示，圖中48、均為直線，若電動汽車行駛過程中所受的阻力恒定，由圖象可知，

A.電動汽車由靜止開始先做變加速直線運動，后做勻速直線運動

B.電動汽車的額定功率為54kW

C.電動汽車由靜止開始經(jīng)過2s,速度達到6m/s

D.電動汽車行駛速度為10m/s時，加速度大小為0.6m/s2

6.如圖所示，一質(zhì)量為優(yōu)的物體，在地面上以速度%斜向上拋出，拋出后物體落在比地面

低〃的海平面上，若以地面為零勢能面，且不計空氣阻力，則（)

A.重力對物體做的功大于

B.物體在海平面的重力勢能為

C.物體在海平面上的機械能為gw；+"琢/7

1

D.物體在海平面上的動能為'機環(huán)+mg力

7.關(guān)于功和功率的說法中，正確的是（）

W

A.由夕=—可知，只要知道W和t就可求出任意時刻的功率

t

B.因為功有正功和負功之分，所以功是矢量

C.由。=人可知，汽車的功率與它的速度成正比

D.正功表示做功的力為動力，負功表示做功的力為阻力

二、多選題

8.在下列關(guān)于重力勢能的說法中正確的是（）

A.重力勢能是物體和地球所共有的，而不是物體自己單獨所具有的

B.同一高度，將物體以速度可向不同的方向拋出，落地時物體減少的重力勢能一定相

等

C.重力勢能等于零的物體，不可能對別的物體做功

D.在地球上的物體，它的重力勢能一定等于零

9.在《探究功與物體速度變化的關(guān)系》的實驗中，誤差的主要來源有（）

A.橡皮筋的長度、粗細不一，使橡皮筋的拉力與橡皮筋的條數(shù)不成正比

B.沒有計算出功的具體數(shù)值

C.沒有平衡阻力或平衡阻力時木板與水平面間的夾角偏小或偏大

D.沒有計算出速度的具體數(shù)值

10.關(guān)于摩擦力做功的說法中，正確的是（）

A.滑動摩擦力可以不做功

B.互為作用和反作用的一對摩擦力，各自所做的功一定相等

C.摩擦力不是做負功，就是不做功

D.物體克服摩擦力做功時速度有可能還在增大

三、實驗題

11.用落體運動“驗證機械能守恒定律”，為進行該實驗，備有下列器材可供選擇：

A.鐵架臺B,電磁打點計時器C.復(fù)寫紙片D.紙帶E.低壓直流電源F.天平G.秒表H.導(dǎo)

線I.重物

其中不必要的器材是（填對應(yīng)的字母）；缺少的器材是o

12.如圖所示，氣墊導(dǎo)軌上質(zhì)量為M的滑塊通過輕質(zhì)細繩繞過輕質(zhì)動滑輪與拉力傳感器相

連，動滑輪下懸掛質(zhì)量為他的鉤碼，滑塊上遮光條寬度為讓實驗時，滑塊由靜止釋放，測

得遮光條通過光電門的時間為拉力傳感器的讀數(shù)為F.

/勺乙光目門遮光條

拉力傳感器

F連氣源

氣墊導(dǎo)軌

（1）用游標(biāo)卡尺測量遮光條寬度，其讀數(shù)為—cm；

（2）某同學(xué)在“探究繩子拉力對滑塊做功與滑塊動能變化的關(guān)系”實驗時，記錄滑塊的初位

置與光電門的距離工及擋光條通過光電門的時間加，測得多組L和加值.應(yīng)用圖象法處理

110

數(shù)據(jù)時，為了獲得線性圖象應(yīng)作_____圖象（選填“乙-；”、“￡T一；7^”或“乙-（4）），

A/\A/I'）

該圖象的斜率k=；

（3）該同學(xué)通過實驗發(fā)現(xiàn)：繩子拉力F做的功總大于滑塊動能的變化量.若實驗數(shù)據(jù)測量

準確，出現(xiàn)該情況的可能原因是.

A.鉤碼質(zhì)量機未遠小于滑塊質(zhì)量M

B.滑塊運動過程中克服阻力做功

C.氣墊導(dǎo)軌沒有調(diào)節(jié)水平

D.沒有考慮動滑輪的質(zhì)量

（4）若用上述裝置研究系統(tǒng)（含滑塊、鉤碼）機械能守恒，設(shè)滑塊由靜止開始的釋放點與

光電門的距離為3擋光條通過光電門的時間為加，則滿足關(guān)系式（用己知量符號表

示）時，運動過程中系統(tǒng)機械能守恒.

13.學(xué)校物理興趣小組驗證機械能守恒定律的實驗裝置如圖甲所示，電火花計時器打點的周

期T=0.02so

G

單位:cm

ODE

6.93

-------9.47

-----------12.40

19.41-*

甲乙

（1）實驗中，電火花計時器接的是（選填“6V”或“220V”）的交流電源;

（2）下列操作中，有利于減小實驗誤差的是.

A.兩限位孔在同一豎直線上

B.先釋放紙帶，后接通電源

C.精確測量重錘的質(zhì)量

（3）實驗中得到的一條紙帶如圖乙所示，。為打出的第一個點，A、B、C、D、E為依次打

下的點，根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，電火花計時器打。點時重錘的速度大小為m/s,重錘下

落的加速度大小為m/s2。（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

（4）張同學(xué)根據(jù)如圖乙所示的紙帶算出了電火花計時器打某點時重錘的瞬時速度，測出。

點與該點的距離人以〃為橫坐標(biāo)、F為縱坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，作出丫2-/7圖像，從而驗證機

械能守恒定律。若所有操作均正確，重力加速度大小為g,則在誤差允許的范圍內(nèi)，/一無圖

線的“斜率”為；

（5）王同學(xué)根據(jù)打出的另一條紙帶，發(fā)現(xiàn)重錘重力勢能的減少量小于其動能的增加量

A￡k,他認為這是空氣阻力造成的。王同學(xué)的觀點（選填“正確”或“錯誤”），其原因

是.

14.某同學(xué)用如圖所示的裝置做“探究做功和物體動能變化的關(guān)系”的實驗，所用小車的質(zhì)量

加=0.25kg,打點計時器所用交流電源的頻率為50Hz。

紙帶

少車橡皮筋

計時器/

(1)下列說法中正確的是()

A.平衡摩擦力時，應(yīng)把橡皮筋掛在小車上，使小車能在木板上勻速滑動

B.實驗時應(yīng)先接通電源，再釋放小車

C.實驗中在每次增加橡皮筋的條數(shù)時應(yīng)使連入鐵釘間的橡皮筋形變程度相同，并使小車每

次都從同一位置釋放

D.在通過紙帶求速度時，應(yīng)在紙帶上選出一段清晰的點跡求出平均速度即可

(2)正確平衡好摩擦力進行實驗時，在橡皮筋彈力作用下，合力對小車所做的功(填“大

于,，“小于,，或“等于,,)橡皮筋彈力所做的功；若第一、三次分別用一條、三條并在一起的相

同橡皮筋做實驗，且兩次橡皮筋的伸長相同，則第三次實驗中橡皮筋對小車做的功是第一次

實驗的倍。

(3)下圖是該同學(xué)在正確實驗過程中得到的一條紙帶，相鄰的兩個讀數(shù)點間還有一個點沒有

畫出來，A、B、C、D、E、尸各點到。點的距離分別為：1.87cm、4.79cm、8.91cm,16.92

cm、25.83cm>34,74cm,則由紙帶可知本次實驗中橡皮筋對小車做的功是J。

)OABCDE

《第四章機械能及其守恒定律單元測試高一下學(xué)期物理粵教版必修第二冊》參考答案

題號12345678910

答案ADCCDDDABACAD

1.A

【詳解】以地面為參考面，則物體落地時的重力勢能為零；整個過程中物體的位移大小是h,

方向向下，故重力所做的功為

WG=mgAh=mgh

故選Ao

2.D

【詳解】AB.若選擇桌面為參考平面，A點在參考平面的上方九處，所以小球在A點時的

重力勢能為

由于小球在A點時動能為零，故機械能為

EA=mg%

故AB錯誤；

CD.由于8點在參考平面的下方每處，所以小球在8點的重力勢能為

Ep?=-mgh,

在8點的機械能為

EB=mg（J\+均）一mg%=mghy

故C錯誤，D正確。

故選D。

3.C

【詳解】A.汽車前5s內(nèi)做勻加速運動，加速度

Av..

a=—=4m/s2

△t

由牛頓第二定律

F-f^=ma

解得

F=5X103N

選項A錯誤；

BCD.汽車在5s末達到額定功率

緇=尸丫=5x1()3*20W=100kW

當(dāng)汽車速度達到最大時，牽引力和阻力相等

vm=—=100m/s

汽車速度為25m/s時的加速度時，有

P,

——贏=〃也

V

解得

a=3m/s2

選項BD錯誤,選項C正確。

故選Co

4.C

【詳解】A.已知物體上滑的加速度大小為g,由動能定理得：動能損失等于物體克服合外

力做功為

NEk=W^=F^---^=mg-2H=2mgH

故A錯誤；

B.根據(jù)重力所做的功等于重力勢能改變量的負值，有

WG=_NEp=—mgH=>NEp=mgH

即勢能增加了mgH，故B錯誤；

CD.設(shè)摩擦力的大小為人根據(jù)牛頓第二定律得

mgsin30°+/=ma=mg

解得：f=0.5mg

則物塊克服摩擦力做功為

Wf=f-2H=0.5mg-2H=mgH

根據(jù)功能關(guān)系可知機械能損失了wg8，故C正確，D錯誤。

故選C。

5.D

【詳解】A.A3段牽引力不變，根據(jù)牛頓第二定律知，加速度不變，做勻加速直線運動，

在2點達到額定功率后，先做加速度減小的變加速直線運動，最后做勻速直線運動，故A

錯誤；

B.額定功率

P=%Jm=600xl8W=10.8kW

故B錯誤；

C.勻加速運動的加速度

到達8點時的速度

V=y=m/s=3.6m/s

所以做勻加速的時間

f=i=1.2s

a

若電動汽車一直做勻加速運動2s,則由靜止開始經(jīng)過2s的速度

匕=叫=6m/s

由于達到額定功率后，電動汽車做加速度減小的加速運動，所以動汽車由靜止開始經(jīng)過2s,

速度小于6m/s,故C錯誤；

D.當(dāng)最大速度

=18m/s

時，牽引力為

4m=600N

故恒定阻力為600N,故D正確。

故選D。

6.D

【詳解】A.重力做功與路徑無關(guān)，只與始末位置的高度差有關(guān)，拋出點與海平面的高度差

為〃，并且重力做正功，所以整個過程重力對物體做功為

WG=mgh

A錯誤;

B.以地面為零勢能面，海平面低于地面"所以物體在海平面上時的重力勢能為

Ep=-mgh

B錯誤；

C.整個過程只有重力做功，機械能守恒，即初末狀態(tài)的機械能相等，以地面為零勢能面,

拋出時的機械能為

E=4=]771%?

所以物體在海平面時的機械能也為:根靖，C錯誤；

D.根據(jù)動能定理可知

%=%-%

有

12

Eki=Ek0+w=-mvo+mgh

物體在海平面上的動能為gmv；+〃?g/7,D正確。

故選D。

7.D

W

【詳解】由0=—可知，只要知道w和/就可求出在時間f內(nèi)的平均功率，選項A錯誤；功

t

雖然有正功和負功之分，但是功無方向，是標(biāo)量，選項B錯誤；由P=Pv可知，在牽引力一

定的情況下，汽車的功率與它的速度成正比，選項C錯誤；正功表示做功的力與位移方向

夾角小于90。，則為動力，負功表示做功的力與位移方向夾角大于90。，則為阻力，選項D

正確.

8.AB

【詳解】A.根據(jù)重力勢能的定義可以知道，重力勢能是地球和物體共同具有的，故A正確；

B.同一高度，將物體以速度vo向不同的方向拋出，落地時物體下落的高度是相等的，所以

物體減少的重力勢能一定相等，故B正確；

C.物體的重力勢能與所選的零勢能面有關(guān)，重力勢能等于零的物體，高度也可以很高，也

可以對別的物體做功；故C錯誤；

D.物體的重力勢能與所選的零勢能面有關(guān)，當(dāng)不是取地面為零勢能面時，它的重力勢能就

不等于零，故D錯誤。

故選ABo

9.AC

【詳解】ABD.此實驗中是根據(jù)橡皮條的個數(shù)來計算外力對小車做的功，而不計算功的具

體數(shù)值或者速度的數(shù)值，若橡皮筋的長度、粗細不一，使橡皮筋的拉力與橡皮筋的條數(shù)不成

正比，這樣會造成誤差，故A正確，BD錯誤；

C.沒有平衡阻力或平衡阻力時木板與水平面間的夾角偏小或偏大，都會造車實驗的誤差，

故c正確。

故選AC。

10.AD

【詳解】A.恒力做功的表達式

W=Fscosa

滑動摩擦力的方向與物體相對運動方向相反，但與運動方向可以相同，也可以相反，物體受

滑動摩擦力也有可能位移為零，故可能做負功，也可能做正功，也可以不做功，故A正確；

B.互為作用和反作用的一對摩擦力大小相等，但物體在各自的作用下通過的距離未知，無

法判斷它們所做的功的大小，故B錯誤；

C.摩擦力可以做負功，可以不做功，也可以做正功，故C錯誤；

D.物體克服摩擦力做功時速度有可能減小，也有可能還在增大，故D正確。

故選ADo

11.EFG刻度尺、低壓交流電源

【詳解】口］實驗中打點計時器可以測量時間，所以不需要秒表，打點計時器使用的是交流

電源，所以低壓直流電源不需要，驗證機械能守恒，即驗證動能的增加量和重力勢能的減少

量是否相等，兩邊都有質(zhì)量，所以天平不需要。

故選EFGo

⑵為了測量點跡的距離，需要刻度尺，所以缺少的器材是刻度尺、低壓交流電源。

Md2

12.0.355“一濟BC—=—M(—)2+—m(-)

22At8Ar

【詳解】（D用游標(biāo)卡尺測量遮光條寬度，其讀數(shù)為：0.3cm+0.05mmxl1=0.355cm；

⑵由動能定理》=和（守，則廠與，則為了獲得線性圖象應(yīng)作乙一冊

圖像；該圖象的斜率左=竺二；

（3）因此實驗中應(yīng)用了力傳感器，則不需要鉤碼質(zhì)量m遠小于滑塊質(zhì)量M,選項A錯誤;

滑塊運動過程中克服阻力做功，使得滑塊動能的變化量小于繩子拉力F做的功，選項B正

確；氣墊導(dǎo)軌沒有調(diào)節(jié)水平，滑塊要克服重力做功，使得滑塊動能的變化量小于繩子拉力F

做的功，選項C正確；因此實驗中應(yīng)用了力傳感器，則動滑輪的質(zhì)量對實驗無影響，選項D

錯誤；故選BC.

（4）拉力對系統(tǒng)做功：W=1mgL；滑塊的速度v=2,則鉤碼的速度為v'=1v=W；

222A?

則系統(tǒng)動能的增量：（二＞+：皿?）2；則若運動過程中系統(tǒng)機械能守恒,

222Ar8A/

則滿足關(guān)系式：:叫乙=:”（9~）2+1皿/產(chǎn).

22Nt8Ar

點睛:本題考查探究功和動能變化關(guān)系的實驗,關(guān)鍵是明確合力的功、動能的變化如何測量，

知道實驗中加力傳感器的作用；搞清實驗中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系.

13.220VA1.759.632g錯誤空氣阻力會造成

△Ep＞'Ek,而不是八綜＜八紜

【詳解】（1）[1]實驗中，電火花計時器接的是220V的交流電源；

（2）[2]A.兩限位孔在同一豎直線上，可減小紙帶與打點計時器之間的摩擦，從而減小誤差,

選項A正確；

B.實驗中應(yīng)該先接通電源，后釋放紙帶，選項B錯誤;

C.實驗要驗證的關(guān)系是

兩邊消掉利，則不需要測量重錘的質(zhì)量，選項C錯誤。

故選Ao

（3）[3][4]電火花計時器打。點時重錘的速度大小為

XCE(19.41一12.40)X10-2

%=