第4章 能量守恒與可持續(xù)發(fā)展章末檢測試卷(四)(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分)1下列說法中正確的是()A能就是功，功就是能B做功越多，物體的能量就越大C外力對物體不做功，這個物體就沒有能量D能量轉(zhuǎn)化的多少可以用做功來量度答案D解析功和能是兩個不同的概念，故A錯；做功的多少只是說明了能量轉(zhuǎn)化的多少，而不能說明能量的多少，故B錯；外力做功與否不能說明物體能量的有無，故C錯；功是能量轉(zhuǎn)化的量度，故D對2汽車關(guān)閉發(fā)動機后恰能沿斜坡勻速下滑，在這個過程中()A汽車的機械能守恒B汽車的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化C機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量守恒D機械能和內(nèi)能之間沒有轉(zhuǎn)化答案C解析汽車關(guān)閉發(fā)動機后，勻速下滑，重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡，摩擦阻力做功，汽車摩擦生熱，溫度升高，有部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機械能減少，但總能量守恒因此，只有選項C正確3.如圖1所示，小球m分別從A點和B點無初速度地釋放，則經(jīng)過最低點C時，小球的速率之比v1v2為(空氣阻力不計)()圖1A1 B.1C21 D12答案B4一蹦極運動員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落，到最低點時距水面還有數(shù)米距離假定空氣阻力可忽略，運動員可視為質(zhì)點，下列說法錯誤的是()A運動員到達最低點前重力勢能始終減小B蹦極繩張緊后的下落過程中，彈力做負功，彈性勢能增加C蹦極過程中，運動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機械能守恒D蹦極過程中，重力勢能的改變與零勢能參考平面的選取有關(guān)答案D5.如圖2所示，有一內(nèi)壁光滑的閉合橢圓形管道，置于豎直平面內(nèi)，MN是通過橢圓中心O點的水平線已知一小球從M點出發(fā)，初速率為v0，沿管道MPN運動，到N點的速率為v1，所需時間為t1；若該小球仍由M點以初速率v0出發(fā)，而沿管道MQN運動，到N點的速率為v2，所需時間為t2，則()圖2Av1v2，t1>t2 Bv1<v2，t1>t2Cv1v2，t1<t2 Dv1<v2，t1<t2答案A解析根據(jù)機械能守恒定律可知v1v2，再根據(jù)速率變化特點知，小球由M到P再到N，速率先減小至最小，再增大到原速率小球由M到Q再到N，速率先增大至最大，再減小到原速率由兩球運動速率特點以及兩條路徑的路程相等可畫出如圖所示圖像，由圖像可知小球沿MQN路徑運動的平均速率大，所以t1>t2，故選項A正確6.如圖3所示，光滑圓軌道固定在豎直面內(nèi)，一質(zhì)量為m的小球沿軌道做完整的圓周運動已知小球在最低點時對軌道的壓力大小為N1，在最高點時對軌道的壓力大小為N2.重力加速度大小為g，則N1N2的值為()圖3A3mg B4mg C5mg D6mg答案D解析設(shè)小球在最低點速度為v1，在最高點速度為v2，根據(jù)牛頓第二定律，在最低點有N1mgm，在最高點有N2mgm，從最高點到最低點，根據(jù)機械能守恒有mg2Rmv22mv12，聯(lián)立以上三式可以得到：N1N26mg，故選項D正確7質(zhì)量為4 kg的物體被人由靜止開始向上提升0.25 m后速度達到1 m/s，不計空氣阻力，g取10 m/s2，則下列說法正確的是()A人對物體傳遞的功為12 JB合外力對物體做功為12 JC物體克服重力做功為10 JD人對物體做的功等于物體增加的動能答案C解析人提升物體的過程中，人對物體做了功，對物體傳遞了能量，不能說人對物體傳遞了功，A錯誤；合外力對物體做的功(包括重力)等于物體動能的變化，W合mv22 J，B錯誤；物體克服重力做的功等于物體重力勢能的增加量，WGmgh10 J，C正確；W人mghmv212 J，D錯誤8(多選)如圖4所示，傳送帶與水平地面的夾角為，傳送帶以速度v勻速運動，在傳送帶底端無初速度地放置一個質(zhì)量為m的物體，當物體上升高度h時，物體已經(jīng)相對傳送帶靜止，在這個過程中對物體分析正確的是()圖4A動能增加mghB動能增加mv2C重力勢能增加mghD重力勢能增加mghmv2答案BC解析當物體相對傳送帶靜止時，物體的速度與傳送帶的速度相等，物體的動能增加了mv2，選項B正確，選項A錯誤；物體升高了h，物體的重力勢能增加了mgh，選項C正確，D錯誤9(多選)2016年跳水世界杯賽在巴西里約熱內(nèi)盧舉行，中國選手邱波在男子10米臺的較量中以557.75分獲得冠軍在高臺跳水比賽中，質(zhì)量為m的邱波進入水中后受到水的阻力(包含浮力)而豎直向下做減速運動，設(shè)水對他的阻力大小恒為F，則在他減速下降深度為h的過程中，下列說法正確的是(g為當?shù)氐闹亓铀俣?()A他的動能減少了FhB他的重力勢能減少了mghC他的機械能減少了(Fmg)hD他的機械能減少了Fh答案BD解析根據(jù)動能定理，動能的減少量等于合外力所做的功，所以EkFhmgh，A錯誤；他的重力勢能減少了mgh，B正確；他的機械能減少量是除重力之外的力所做的功Fh，C錯誤，D正確10(多選)如圖5所示，卷揚機的繩索通過光滑定滑輪用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移動在移動過程中，下列說法正確的是()圖5AF對木箱做的功等于木箱增加的動能與木箱克服摩擦力所做的功之和BF對木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和C木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力勢能DF對木箱做的功等于木箱增加的機械能與木箱克服摩擦力所做的功之和答案CD解析木箱加速上移的過程中，拉力F做正功，重力和摩擦力做負功，支持力不做功，由動能定理得：WFWGWfmv20.即WFWGWfmv2.A、B錯誤，D正確又因木箱克服重力做功WG等于木箱重力勢能的增加量，故C正確11(多選)如圖所示，A、B、C、D四圖中的小球以及小球所在的左側(cè)斜面完全相同，現(xiàn)從同一高度h處由靜止釋放小球，使之進入右側(cè)不同的豎直軌道：除去底部一小圓弧，A圖中的軌道是一段斜面，高度大于h；B圖中的軌道與A圖中軌道相比只是短了一些，且斜面高度小于h；C圖中的軌道是一個內(nèi)徑略大于小球直徑的管道，其上部為直管，下部為圓弧形，與斜面相連，管的高度大于h；D圖中的軌道是個半圓形軌道，其直徑等于h.如果不計任何摩擦阻力和拐彎處的能量損失，小球進入右側(cè)軌道后能到達h高度的是()答案AC解析小球在運動過程中機械能守恒，A、C圖中小球不能脫離軌道，在最高點速度為零，因而可以達到h高度但B、D圖中小球都會脫離軌道而做斜拋運動，在最高點具有水平速度，所以在最高點的重力勢能要小于mgh(以最低點為零勢能面)，即最高點的高度要小于h，選項A、C正確12(多選)如圖6所示，重10 N的滑塊在傾角為30的斜面上，從a點由靜止開始下滑，到b點接觸到一個輕彈簧，滑塊壓縮彈簧到c點開始彈回，返回b點離開彈簧，最后又回到a點已知ab1 m，bc0.2 m，那么下列說法中正確的是()圖6A整個過程中滑塊動能的最大值為6 JB整個過程中彈簧彈性勢能的最大值為6 JC從c到b彈簧的彈力對滑塊做功6 JD整個過程中彈簧、滑塊與地球組成的系統(tǒng)機械能守恒答案BCD解析滑塊能回到原出發(fā)點，所以機械能守恒，D正確；以c點為參考點，則a點的機械能為6 J，c點時的速度為0，重力勢能為0，所以彈性勢能的最大值為6 J，從c到b彈簧的彈力對滑塊做的功等于彈性勢能的減少量，故為6 J，選項B、C正確二、實驗題(本題共2小題，共12分)13(6分)為了驗證機械能守恒定律，某同學設(shè)計了如圖7甲所示的實驗裝置，并提供了如下的實驗器材：A.小車B鉤碼C一端帶滑輪的木板D細線E電火花計時器F紙帶G毫米刻度尺H低壓交流電源I220 V交流電源圖7(1)根據(jù)上述實驗裝置和提供的實驗器材，你認為實驗中不需要的器材是_(填寫器材序號)，還應(yīng)補充的器材是_(2)實驗中得到了一條紙帶如圖乙所示，選擇點跡清晰且便于測量的連續(xù)7個點(標號06)，測出0到1、2、3、4、5、6點的距離分別為d1、d2、d3、d4、d5、d6，打點周期為T.則打點2時小車的速度v2_；若測得小車質(zhì)量為M、鉤碼質(zhì)量為m，打點1和點5時小車的速度分別用v1、v5表示，已知重力加速度為g，則驗證點1與點5間系統(tǒng)的機械能守恒的關(guān)系式可表示為_.(3)在實驗數(shù)據(jù)處理時，如果以為縱軸，以d為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出d圖像，其圖線的斜率表示的物理量的表達式為_答案(1)H天平(2)mg(d5d1)(Mm)(v52v12)(3)解析(2)打點2時的速度等于13間或04間的平均速度，即v2；根據(jù)機械能守恒，整個系統(tǒng)減少的重力勢能等于整個系統(tǒng)增加的動能，即mg(d5d1)(Mm) (v52v12) ；(3)根據(jù)mgd(Mm)v2(Mm)v02得：d，所以d圖線的斜率表示的物理量的表達式為.14(6分)某同學根據(jù)機械能守恒定律，設(shè)計實驗探究彈簧的彈性勢能與壓縮量的關(guān)系(1)如圖8甲所示，將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺，在上端的托盤中依次增加砝碼，測量相應(yīng)的彈簧長度，部分數(shù)據(jù)如下表，由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k_ N/m.(g取9.80 m/s2)圖8砝碼質(zhì)量/g50100150彈簧長度/cm8.627.636.66(2)取下彈簧，將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)，如圖乙所示，調(diào)整導(dǎo)軌使滑塊自由滑動時，通過兩個光電門的速度大小_(3)用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度v.釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為_(4)重復(fù)(3)中的操作，得到v與x的關(guān)系如圖丙，由圖可知，v與x成_關(guān)系由上述實驗可得結(jié)論：對同一根彈簧，彈性勢能與彈簧的_成正比答案(1)50(2)相等(3)滑塊的動能(4)正比壓縮量的二次方解析(1)加50 g砝碼時，彈簧彈力F1mgk1(l0l1)，加100 g砝碼時F22mgk1(l0l2)，F(xiàn)F2F1k1(l1l2)，則k149.5 N/m，同理由加100 g砝碼和加150 g砝碼的情況可求得k250.5 N/m，則勁度系數(shù)k50 N/m.(2)使滑塊通過兩個光電門時的速度大小相等，就可以認為滑塊離開彈簧后做勻速直線運動(3)彈性勢能轉(zhuǎn)化為滑塊的動能(4)圖線是過原點的直線，所以v與x成正比，整個過程彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，即E彈Ekmv2，彈性勢能與速度的二次方成正比，則彈性勢能與彈簧壓縮量x的二次方成正比三、計算題(本題共4小題，共40分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)15(8分)在地面處，以30 m/s的初速度豎直向上拋出一個小球，不計空氣阻力，取地面為零勢能面問：(g取10 m/s2)(1)小球距地面多高時，它的重力勢能是動能的2倍？(2)若小球在運動過程中，動能是重力勢能的2倍時，它的速度大小為多少？答案(1)30 m(2)10 m/s解析(1)設(shè)小球距地面高度為h時，Ep2Ek由機械能守恒定律知EpEkmv02在離地面h高處物體的重力勢能Epmgh由以上三個方程解得h30 m(2)設(shè)當小球速度為v時，Ek2Ep，Ekmv2由機械能守恒定律知EkEpmv02由以上三個方程解得v10 m/s.16(10分)如圖9所示，豎直平面內(nèi)半徑為R的光滑半圓形軌道，與水平軌道AB相連接，AB的長度為s.一質(zhì)量為m的小球，在水平恒力F作用下由靜止開始從A向B運動，小球與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為，到B點時撤去力F，小球沿圓軌道運動到最高點時對軌道的壓力為2mg，重力加速度為g.求：圖9(1)小球在C點的加速度大小；(2)恒力F的大小答案(1)3g(2)mg解析(1)由牛頓第三定律知在C點，軌道對小球的彈力N2mg.小球在C點時，受到重力和軌道對球向下的彈力，由牛頓第二定律得Nmgma，解得a3g.(2)設(shè)小球在B、C兩點的速度分別為v1、v2，在C點由a得v2.從B到C過程中，由機械能守恒定律得mv12mv22mg2R.解得v1.從A到B過程中，由動能定理得Fsmgsmv120.解得Fmg.17(10分)如圖10所示，軌道ABCD平滑連接，其中AB為光滑的曲面，BC為粗糙水平面，CD為半徑為r的內(nèi)壁光滑的四分之一圓管，管口D正下方直立一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧，彈簧下端固定，上端恰好與D端齊平質(zhì)量為m的小球在曲面AB上距BC高為3r處由靜止下滑，進入管口C端時與圓管恰好無壓力作用，通過CD后壓縮彈簧，壓縮過程中小球速度最大時彈簧彈性勢能為Ep.已知小球與水平面BC間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為g，求：圖10(1)水平面BC的長度s；(2)小球向下壓縮彈簧過程中的最大動能Ekm.答案(1)(2)mgrEp解析(1)由小球在C點對軌道沒有壓力，有mgm小球從出發(fā)點運動到C點的過程中，由動能定理得3mgrmgsmvC2解得s.(2)速度最大時，小球加速度為0，設(shè)彈簧壓縮量為x.由kxmg，得x由C點到速度最大時，小球和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)機械能守恒設(shè)速度最大時的位置為零勢能面，有mvC2mg(rx)EkmEp解得EkmmgrEp.18(12分)如圖11所示，繃緊的皮帶與水平面的夾角30，皮帶在電動機的帶動下，始終保持v02 m/s的速率運行，現(xiàn)把一質(zhì)量為m10 kg的工件(可看成質(zhì)點)輕輕放在皮帶的底端，經(jīng)過時間1.9 s，工件被傳送到h1.5 m的高處，取g10 m/s2，求：圖11(1)工件與皮帶間的動摩擦因數(shù)；(2)電動機由于傳送工件多消耗的電能答案(1)(2)230 J解析(1)由題圖可知，皮帶長s3 m.工件速度達到v0前，做勻加速運動的位移s1t1t1，勻速運動的位移為ss1v0(tt1)，解得加速運動的時間t10.8 s.加速運動的位移s10.8 m，所以加速度a2.5 m/s2，由牛頓第二定律有：mgcos mgsin ma，解得：.(2)從能量守恒的觀點看，顯然電動機多消耗的電能用于增加工件的動能、勢能以及克服皮帶與工件之間發(fā)生相對位移時摩擦力做功產(chǎn)生的熱量在時間t1內(nèi)，皮帶運動的位移s皮v0t11.6 m，在時間t1內(nèi)，工件相對皮帶的位移s相s皮s10.8 m，在時間t1內(nèi)，摩擦生熱Qmgcos s相60 J，工件獲得的動能Ekmv0220 J，工件增加的重力勢能Epmgh150 J，電動機多消耗的電能WQEkEp230 J.