2022-2023學(xué)年高中物理 第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功章末檢測(cè)試卷 滬科版必修2一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分)1下面列舉的情況中所做的功不為零的是()A舉重運(yùn)動(dòng)員，舉著杠鈴在頭上方停留3 s，運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做的功B木塊在粗糙的水平面上滑動(dòng)，支持力對(duì)木塊做的功C一個(gè)人用力推一個(gè)笨重的物體，但沒(méi)推動(dòng)，人的推力對(duì)物體做的功D自由落體運(yùn)動(dòng)中，重力對(duì)物體做的功答案D解析舉重運(yùn)動(dòng)員舉著杠鈴在頭上方停留3 s的時(shí)間內(nèi)，運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴施加了豎直向上的支持力，但杠鈴在支持力方向上沒(méi)有位移，所以運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴沒(méi)有做功；木塊滑動(dòng)過(guò)程中，在支持力方向上沒(méi)有位移，故支持力對(duì)木塊沒(méi)有做功；人推物體但沒(méi)推動(dòng)，只有力而沒(méi)有位移，做的功等于零；自由落體運(yùn)動(dòng)中，重力豎直向下，物體的位移也豎直向下，故重力對(duì)物體做了功，D選項(xiàng)正確2某運(yùn)動(dòng)員臂長(zhǎng)為L(zhǎng)，將質(zhì)量為m的鉛球推出，鉛球出手時(shí)的速度大小為v0，方向與水平方向成30°角，則該運(yùn)動(dòng)員對(duì)鉛球所做的功是()A. BmgLmv02C.mv02 DmgLmv02答案A解析設(shè)運(yùn)動(dòng)員對(duì)鉛球做功為W，由動(dòng)能定理得WmgLsin 30°mv02，所以WmgLmv02.3假設(shè)摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率如果摩托艇發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則摩托艇的最大速率變?yōu)樵瓉?lái)的()A4倍 B2倍 C.倍 D.倍答案D解析設(shè)fkv，當(dāng)阻力等于牽引力時(shí)，速度最大，輸出功率變化前，有PFvfvkv·vkv2，變化后有2PFvkv·vkv2，聯(lián)立解得，vv，D正確4如圖1，水平放置的光滑板中心開(kāi)一光滑小孔O，穿過(guò)一細(xì)繩，繩的一端系一小球，另一端用力F拉著使球在平板上做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中逐漸增大拉力，當(dāng)拉力增大為8F時(shí)，球的運(yùn)動(dòng)半徑減小為，在此過(guò)程中拉力做的功為()圖1A0 B1.5Fr C3.5Fr D4Fr答案B解析開(kāi)始：Fm后來(lái)：8Fm解得Wmv22mv121.5Fr，B正確5汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P.快進(jìn)入鬧市區(qū)時(shí)，司機(jī)減小了油門，使汽車的功率立即減小一半并保持該功率繼續(xù)行駛下面四個(gè)圖像中，哪個(gè)圖像正確表示了從司機(jī)減小油門開(kāi)始，汽車的速度與時(shí)間的關(guān)系()答案C解析功率減小一半后，汽車做加速度越來(lái)越小的減速運(yùn)動(dòng)，最終勻速運(yùn)動(dòng)故C正確6如圖2所示，滑雪者由靜止開(kāi)始沿斜坡從A點(diǎn)自由滑下，然后在水平面上前進(jìn)至B點(diǎn)停下，已知斜坡、水平面與滑雪板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)皆為，滑雪者(包括滑雪板)的質(zhì)量為m，A、B兩點(diǎn)間的水平距離為l.在滑雪者經(jīng)過(guò)AB段的過(guò)程中，摩擦力所做功的大小為(已知滑雪者從斜坡滑上水平面時(shí)沒(méi)有動(dòng)能損失)()圖2A大于mglB小于mglC等于mglD以上三種情況都有可能答案C解析設(shè)在斜面上滑動(dòng)的距離為x，斜面傾角為，由A到B的過(guò)程中摩擦力所做的功為Wfmgcos ·xmg(lxcos )mgl，故C正確7某人通過(guò)光滑輕質(zhì)定滑輪將一物體提升，第一次此人豎直向下拉繩，如圖3甲所示，使物體勻速上升高度h，該過(guò)程人對(duì)物體做功為W1；第二次此人以速度v勻速向左拉著繩運(yùn)動(dòng)，如圖乙所示，使物體上升相同的高度，此時(shí)繩子與水平面夾角為，已知重力加速度為g，人對(duì)物體做功為W2，關(guān)于兩次人對(duì)物體做的功的關(guān)系正確的是()圖3AW1W2 BW1>W2CW1<W2 D都有可能答案C解析第一次：W1mgh0，即W1mgh；第二次：物體速度vvcos ，隨人左移v增大，即物體加速上升，由W2mghEk知，W2mghEk所以W1<W2，C正確8(多選)如圖4所示，四個(gè)相同的小球在距地面相同的高度以相同的速率分別豎直下拋、豎直上拋、平拋和斜上拋，不計(jì)空氣阻力，則下列關(guān)于這四個(gè)小球從拋出到落地過(guò)程的說(shuō)法中正確的是()圖4A小球飛行過(guò)程中單位時(shí)間內(nèi)的速度變化相同B小球落地時(shí)，重力的瞬時(shí)功率均相同C從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至落地，重力對(duì)小球做功相同D從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至落地，重力對(duì)小球做功的平均功率相同答案AC解析因?yàn)閽侒w運(yùn)動(dòng)的加速度恒為g，所以選項(xiàng)A正確；小球落地時(shí)豎直方向速度大小不同，B錯(cuò)誤；WGmgh，選項(xiàng)C正確；從拋出到落地所用時(shí)間不等，所以D錯(cuò)誤9(多選)質(zhì)量不等，但有相同動(dòng)能的兩個(gè)物體，在動(dòng)摩擦因數(shù)相同的水平地面上滑行，直至停止，則()A質(zhì)量小的物體滑行的距離大B質(zhì)量大的物體滑行的距離大C它們滑行的距離一樣大D它們克服摩擦力所做的功一樣多答案AD解析由動(dòng)能定理可得fx0Ek，又fmg，則mgxEk，由于兩者動(dòng)能相同，故質(zhì)量小的滑行距離大，它們克服摩擦力所做的功都等于Ek.10(多選)質(zhì)量為2 kg的物體置于水平面上，在運(yùn)動(dòng)方向上受到水平拉力F的作用，沿水平方向做勻變速運(yùn)動(dòng)，拉力F作用2 s后撤去，物體運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖像如圖5所示，則下列說(shuō)法正確的是(取g10 m/s2)()圖5A拉力F做功150 JB拉力F做功350 JC物體克服摩擦力做功100 JD物體克服摩擦力做功175 J答案AD解析由題圖可知撤去拉力后，物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小a22.5 m/s2，所以滑動(dòng)摩擦力fma25 N；加速過(guò)程加速度大小a12.5 m/s2，由Ffma1得，拉力Fma1f10 N由題圖可知F作用2 s時(shí)間內(nèi)的位移s115 m，撤去F后運(yùn)動(dòng)的位移s220 m，全程位移s35 m，所以拉力F做功W1Fs110×15 J150 J，A正確，B錯(cuò)誤；物體克服摩擦力做功W2fs5×35 J175 J，C錯(cuò)誤，D正確11(多選)如圖6，一固定容器的內(nèi)壁是半徑為R的半球面；在半球面水平直徑的一端有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)P.它在容器內(nèi)壁由靜止下滑到最低點(diǎn)的過(guò)程中，克服摩擦力做的功為W.重力加速度大小為g.設(shè)質(zhì)點(diǎn)P在最低點(diǎn)時(shí)，向心加速度的大小為a，容器對(duì)它的支持力大小為N，則()圖6AaBaCNDN答案AC解析質(zhì)點(diǎn)P下滑過(guò)程中，重力和摩擦力做功，根據(jù)動(dòng)能定理可得mgRWmv2，根據(jù)公式a，聯(lián)立可得a，A正確，B錯(cuò)誤；在最低點(diǎn)重力和支持力的合力充當(dāng)向心力，根據(jù)牛頓第二定律可得，Nmgma，代入可得，N，C正確，D錯(cuò)誤12(多選)如圖7所示為一滑草場(chǎng)某條滑道由上、下兩段高均為h，與水平面傾角分別為45°和37°的滑道組成，滑草車與草地之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開(kāi)始自由下滑，經(jīng)過(guò)上、下兩段滑道后，最后恰好靜止于滑道的底端(不計(jì)滑草車在兩段滑道交接處的能量損失，sin 37°0.6，cos 37°0.8)重力加速度為g，則()圖7A動(dòng)摩擦因數(shù)B載人滑草車的最大速度為C載人滑草車克服摩擦力做功為mghD載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為g答案AB解析對(duì)滑草車從坡頂由靜止滑下，到底端靜止的全過(guò)程分析，得mg·2hmgcos 45°·mgcos 37°·0，解得，選項(xiàng)A正確；對(duì)經(jīng)過(guò)上段滑道的過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理得，mghmgcos 45°·mv2，解得v，選項(xiàng)B正確；載人滑草車克服摩擦力做功為2mgh，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為ag，選項(xiàng)D錯(cuò)誤二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題，共10分)13(4分)在“探究恒力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中(裝置如圖8甲)：甲乙圖8(1)下列說(shuō)法哪一項(xiàng)是正確的()A平衡摩擦力時(shí)必須將鉤碼通過(guò)細(xì)線掛在小車上B為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車質(zhì)量C實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放(2)圖乙是實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶的一部分，選取O、A、B、C計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50 Hz，則打B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為_(kāi) m/s(保留三位有效數(shù)字)答案(1)C(2)0.653解析(1)平衡摩擦力的原理就是在沒(méi)有拉力的情況下調(diào)整木板傾角，使tan ，A錯(cuò)；為減小系統(tǒng)誤差應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，B錯(cuò)；實(shí)驗(yàn)時(shí)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器能充分利用紙帶，由靜止釋放則后面點(diǎn)測(cè)出的動(dòng)能即等于該過(guò)程的動(dòng)能變化量，便于利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行探究，故選C.(2)vB0.653 m/s.14(6分)在“探究恒力做功和物體速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：(1)某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案如圖9甲所示，該實(shí)驗(yàn)用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為此，實(shí)驗(yàn)時(shí)在安裝正確、操作規(guī)范的前提下(已平衡摩擦力)，還需要滿足的條件是_圖9(2)如圖乙所示是某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是該同學(xué)確定的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，距離如圖所示則打C點(diǎn)時(shí)小車的速度為_(kāi)；要驗(yàn)證合外力的功與速度變化的關(guān)系，除位移、速度外，還要測(cè)出的物理量有_答案(1)鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車的重力(2)鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量解析(1)只有當(dāng)鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車的重力時(shí)，才能近似地認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼的重力(2)C點(diǎn)的速度等于BD段的平均速度，故vC.三、計(jì)算題(本題共4小題，共42分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)15(10分)質(zhì)量為m5×103 kg的汽車在水平公路上行駛，阻力是車重的0.1倍讓車保持額定功率P060 kW，從靜止開(kāi)始行駛(g取10 m/s2)(1)若以額定功率啟動(dòng)，求汽車達(dá)到的最大速度vm及汽車車速v12 m/s時(shí)的加速度大小(2)若汽車以v6 m/s的速度勻速行駛，求汽車的實(shí)際功率答案(1)12 m/s5 m/s2(2)30 kW解析(1)由P0Fvmfvm得vm m/s12 m/s由PFv得F，當(dāng)v12 m/s時(shí)，F(xiàn)1 N3×104 N由牛頓第二定律得F1fma，所以a m/s25 m/s2(2)汽車以6 m/s的速度勻速行駛，則牽引力Ff0.1×5×103×10 N5×103 N實(shí)際功率為PFv5×103×6 W30 kW.16(10分)如圖10所示，質(zhì)量為m的小球用長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線懸于O點(diǎn)，與O點(diǎn)處于同一水平線上的P點(diǎn)處有一顆光滑的細(xì)釘，已知OP，在A點(diǎn)給小球一個(gè)水平向左的初速度v0，發(fā)現(xiàn)小球恰能到達(dá)跟P點(diǎn)在同一豎直線上的最高點(diǎn)B.求：圖10(1)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速率(2)若不計(jì)空氣阻力，則初速度v0為多少？(3)若初速度變?yōu)関03，其他條件均不變，則小球從A到B的過(guò)程中克服空氣阻力做了多少功？答案(1)(2)(3)mgL解析(1)小球恰能到達(dá)最高點(diǎn)B，則在最高點(diǎn)有mg，小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速率v.(2)從A點(diǎn)到B點(diǎn)，由動(dòng)能定理得mg(L)mv2mv02，則v0(3)空氣阻力是變力，設(shè)小球從A到B克服空氣阻力做功為Wf，由動(dòng)能定理得mg(L)Wfmv2mv02，解得WfmgL.17(10分)如圖11甲所示，質(zhì)量m1 kg的物體靜止在光滑的水平面上，t0時(shí)刻，物體受到一個(gè)變力F作用，t1 s時(shí)，撤去力F，某時(shí)刻物體滑上傾角為37°的粗糙斜面；已知物體從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到斜面最高點(diǎn)的vt圖像如圖乙所示，不計(jì)其他阻力，g取10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8，求：圖11(1)變力F做的功；(2)物體從斜面底端滑到最高點(diǎn)過(guò)程中克服摩擦力做功的平均功率；(3)物體回到出發(fā)點(diǎn)的速度大小答案(1)50 J(2)20 W(3)2 m/s解析(1)由題圖乙知物體1 s末的速度v110 m/s，根據(jù)動(dòng)能定理得：WFmv1250 J.(2)物體在斜面上升的最大距離：x×1×10 m5 m物體到達(dá)斜面時(shí)的速度v210 m/s，到達(dá)斜面最高點(diǎn)的速度為零，根據(jù)動(dòng)能定理：mgxsin 37°Wf0mv22解得：Wf20 J，20 W.(3)設(shè)物體重新到達(dá)斜面底端時(shí)的速度為v3，則根據(jù)動(dòng)能定理：2Wfmv32mv22解得：v32 m/s此后物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，到達(dá)原出發(fā)點(diǎn)的速度為2 m/s.18(12分)如圖12所示，質(zhì)量m0.2 kg的小物塊，放在半徑R12 m的水平圓盤邊緣A處，小物塊與圓盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)10.8.圓心角為37°、半徑R22.5 m的光滑圓弧軌道BC與水平軌道光滑連接于C點(diǎn)，小物塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為20.5.開(kāi)始圓盤靜止，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下繞過(guò)圓心O1的豎直軸緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng)，某時(shí)刻小物塊沿紙面水平方向飛出(此時(shí)O1與A連線垂直紙面)，恰好沿切線進(jìn)入圓弧軌道B處，經(jīng)過(guò)圓弧BC進(jìn)入水平軌道CD，在D處進(jìn)入圓心為O2、半徑R30.5 m的光滑豎直圓軌道，繞過(guò)圓軌道后沿水平軌道DF向右運(yùn)動(dòng)設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，不計(jì)空氣阻力，sin 37°0.6，cos 37°0.8，g取10 m/s2，求：圖12(1)圓盤對(duì)小物塊m做的功；(2)小物塊剛離開(kāi)圓盤時(shí)A、B兩點(diǎn)間的水平距離；(3)假設(shè)豎直圓軌道可以左右移動(dòng)，要使小物塊能夠通過(guò)豎直圓軌道，求豎直圓軌道底端D與圓弧軌道底端C之間的距離范圍和小物塊的最終位置答案(1)1.6 J(2)1.2 m(3)lDC1 m最后停在離C位置右側(cè)3.5 m處解析(1)小物塊剛滑出圓盤時(shí)：1mg得：vA4 m/s由動(dòng)能定理可得：WmvA2得：W1.6 J(2)物塊正好切入圓弧軌道BC，由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可得：在B處物塊的豎直分速度為vByvAtan 37°運(yùn)動(dòng)時(shí)間tA、B間的水平距離xvAt聯(lián)立解得：x1.2 m(3)物塊剛好通過(guò)豎直完整圓軌道最高點(diǎn)E處：mg由B到E點(diǎn)由動(dòng)能定理得：mgR2(1cos 37°)2mgL2mgR3mvE2mvB2又vB可得：L1 m即DC之間距離不大于1 m時(shí)物塊可通過(guò)豎直圓軌道最后物塊必定停止，由動(dòng)能定理可得：mgR2(1cos 37°)2mgx0mvB2解得x3.5 m即最后物塊停在離C位置右側(cè)3.5 m處