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【基础知识篇】2013-2014学年高中物理粤教版必修二同步练测:第四章机械能和能源

上传时间: 2014-08-17

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 第四章 机械能和能源

建议用时
实际用时
满分
实际得分

90分钟

100分



一、选择题(本题包括9小题,每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有两个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分,共36分)
1.关于重力势能,下列说法正确的是(  )
  .物体的位置一旦确定,它的重力势能的大小也随之确定
.物体与零势能面的距离越大,它的重力势能也越大
.一个物体的重力势能从变化到,重力势能变大了
.在地面以下的物体,它具有的重力势能一定小于零
2.如图1所示,小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上,在弹簧压缩到最短的整个过程中,下列关于能量的叙述中正确的是(  )
.重力势能和动能之和总保持不变
.重力势能和弹性势能之和总保持不变
.动能和弹性势能之和总保持不变
.重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变
 
 
3.如图2所示,物体沿倾角为30°的固定斜面以(为本地的重力加速度大小)的加速度匀减速上升,则在此过程中,物体的机械能是(  )[
.不变的          .减小的
.增加的          .不能判断
4.一小球以初速度水平抛出,不计空气阻力,小球在空中运动的过程中重力做功的功率随时间变化的图象是图3中的(  )

 
5.如图4所示,站在做匀加速直线运动的车厢里的人向前推车壁,以下关于人对车做功的说法中正确的是(  )
.做正功            .做负功
.不做功          .无法确定
 
 
6.如图5所示,在外力作用下某质点运动的-图象为正弦曲线.从图中可以判断(  )
.在时间内,外力做正功
.在时间内,外力的功率逐渐增大
.在时刻,外力的功率最大
.在时间内,外力做的总功为零
7.质量为的物体始终固定在倾角为的斜面上,下列说法不正确的是(  )
.若斜面水平向右匀速运动距离,斜面对物体不做功
.若斜面向上匀速运动距离,斜面对物体做功
.若斜面水平向左以加速度运动距离,斜面对物体做功
.若斜面向下以加速度运动距离,斜面对物体做功
8.如图6所示,一个质量为的物体(可视为质点)以某一速度由点冲上倾角为30°的固定斜面,做匀减速直线运动,其加速度的大小为,在斜面上上升的最大高度为,则在这个过程中,物体(  )
.机械能损失了
.重力势能增加了
.动能损失了
.机械能损失了

 
9.如图7所示,平直木板倾斜放置,板上的点距端较近,小物块与木板间的动摩擦因数由到逐渐减小.先让物块从由静止开始滑到.然后,将着地,抬高,使木板的倾角与前一过程相同,再让物块从由静止开始滑到.上述两过程相比较,下列说法中一定正确的有(  )
.物块经过点的动能,前一过程较小
.物块从顶端滑到点的过程中因摩擦产生的热量,前一过程较少
.物块滑到底端的速度,前一过程较大
.物块从顶端滑到底端的时间,前一过程较长
二、填空题(本题共2小题,10题6分,11题12分,共计18分,请将正确的答案写在题中的横线上)
10.甲、乙、丙三个物体的质量之比为,它们在摩擦力作用下在水平面上减速滑行直到停下来,滑行的距离分别为,试求:
(1)若它们与水平面间的动摩擦因数相同,初动能也相同,则=        .
(2)若它们所受的摩擦力相同,初动能也相同,则=        .
(3)若它们所受的摩擦力相同,初速度也相同,则=        .
11.在如图8所示的光电计时器中,分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.
现利用图9所示装置验证机械能守恒定律.图中是固定的光滑斜面,斜面的倾角为,1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门,与它们连接的光电计时器都没有画出.让滑块从斜面的顶端滑下,光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为和.已知滑块质量为,滑块沿斜面方向的宽度为,光电门1和2之间的距离为,取,取滑块经过光电门的速度为其平均速度.

 
 
(1)滑块通过光电门1时的速度       ,通过光电门2时的速度         .
(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为           ,重力势能的减少量为            由此可得出的结论是                        .
三、计算题(本题共4小题,12题8分,13题10分,14、15题每题14分,共46分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
12.质量为的火车,以额定功率自静止出发,所受阻力恒定,经过行驶达到最大速度.求:
(1)火车的运动性质
(2)火车的额定功率;
(3)火车运动中所受的阻力.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13.如图10所示,在水平桌面上的边角有一个轻质光滑定滑轮,一条不可伸长的轻绳绕过分别与物块相连,的质量分别为,开始时系统处于静止状态,现在用水平恒力拉物块,使物块上升,已知上升距离为时,的速度为,求此过程中物块克服摩擦力所做的功.(重力加速度为)

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14.如图11甲所示,一条轻质弹簧左端固定在竖直墙面上,右端放一个可视为质点的小物块,小物块的质量为.当弹簧处于原长时,小物块静止于点,现对小物块施加一个外力,使它缓慢移动,压缩弹簧(压缩量为)至点,在这一过程中,所用外力与压缩量的关系如图乙所示.然后释放小物块,让小物块沿桌面运动,已知点至桌边点的距离为.水平桌面的高为,计算时,可认为滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力(取).求:
(1)在压缩弹簧过程中,弹簧的最大弹性势能;
(2)小物块到达桌边点时,速度的大小;
(3)小物块落地点与桌边的水平距离.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15.如图12所示,质量为的物体经一轻质弹簧与下方地面上的质量为的物体相连,弹簧的劲度系数为,都处于静止状态.一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮,一端连物体,另一端连一轻挂钩.开始时各段绳都处于伸直状态,上方的一段绳沿竖直方向.现在挂钩上挂一质量为的物体并从静止状态释放,已知它恰好能使离开地面但不继续上升.若将换成另一个质量为的物体,仍从上述初始位置由静止状态释放,则这次刚离地时的速度大小是多少?已知重力加速度为. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
第四章 机械能和能源
得分:         
选择题
 
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9

答案










二、填空题
10.(1)           (2)            (3)         
11.(1)                      (2)                                              
二、计算题
12.
 
 
 
 
 
 
13.
 
  
 
 
 
 
 
14.
 
 
 
 
 
 
 
 
15.
 
 
 
 
 
 
 
 
第四章 机械能和能源 参考答案
一、选择题
1.    解析:选不同的位置为零势能面,物体在同一位置的重力势能不同,错;若物体在零势能面以下,距离越大,重力势能越小,错;重力势能为标量,大于,对;选取零势能面时,不一定选取地面,所以错.
2.    解析:小球下落过程中受到的重力做正功,弹力做负功,重力势能、弹性势能及动能都要发生变化,任意两种能量之和都不会保持不变,但三种能量相互转化,总和不变,对.
3.    解析:由题意知,说明物体受重力、斜面的支持力,支持力不做功,只有重力做功,所以机械能守恒, 对.
4.    解析:设经过时间速度大小为,其方向与竖直方向(或重力方向)成角,由功率公式知,此时重力的功率对.
5.    解析:以人为研究对象,人受到车的摩擦力和车厢前壁的弹力而加速,做正功.由牛顿第三定律可知,人对车厢的摩擦力和弹力的合力向左,做负功.
6.    解析:在时间内,速度增大,由动能定理得,选项正确;由可知,在及时刻,外力功率为零,图象中的图线的斜率代表加速度,在时刻,则,外力功率为0,选项均错;在时间内,动能改变量为零,由动能定理得,选项正确.
7.    解析:物体受到平衡力作用而处于匀速直线运动状态,与重力相平衡的力是斜面给它的作用力,方向竖直向上.斜面沿水平方向匀速运动时,力与位移垂直,斜面对物体不做功.斜面向上匀速运动时,力与位移同向,.斜面水平向左加速运动时,物体所受的合力为,恰等于斜面对它的作用力在位移方向的分量,.斜面向下加速时,对物体有.
8.    解析:重力做了的负功,重力势能增加,错.由于物体沿斜面以加速度做减速运动,由牛顿第二定律可知:.摩擦力做功为:,机械能损失,故项正确,错.由动能定理得,即动能损失了,故错.
9.    解析:设物块从到的平均加速度为,从到的平均加速度为,由题意可知,又由于,由运动学公式可判断物块从到的速度较小,即动能较小,选项正确;由于摩擦生热,其中前一过程的较大,但较小,所以无法判断的大小,选项错误;对于选项,由于两个过程中重力做功和摩擦力做功情况相同,由动能定理可以判断物块滑到底端的速度相同,选项错误;物块两种情况下的-图象如图13所示,前一过程对应图线Ⅰ,加速度越来越大,后一过程对应图线Ⅱ,加速度越来越小,由于两种情况下的末速度大小相同,位移相等,由图可以直接得到前一过程对应时间较长,选项正确.
二、填空题
10. (1)6∶3∶2  (2)1∶1∶1  (3)1∶2∶3
  解析:(1)根据可知   ①
由于物体在运动过程中克服摩擦力做功,所以由动能定理,可得,分别对一个物体列式得,,    ②
由①②两式可得.
(2)若它们所受的摩擦力相同,初动能也相同,根据:,易得
(3)若初速度相同,则根据,可得,由(1)分析易得.
11.(1)1.00  2.50  (2)5.25  5.29  在误差允许的范围内,该过程机械能守恒
解析:由题意知,取滑块经过光电门时的速度为其平均速度,所以滑块通过光电门1时的速度,通过光电门2时的速度.
(2)滑块通过光电门1和2之间的动能增加量,重力势能的减少量,可得出的结论是:在误差允许的范围内,该过程机械能守恒.
三、计算题
12.(1)加速度逐渐减小的加速运动,最后匀速  (2)(3)
解:火车达最大速度之前,牵引力是一个变量,由牛顿第二定律可知,火车做加速度逐渐减小的加速运动,直到匀速.①
设火车的额定功率为,阻力为,由于牵引力的功为,据动能定理得:
②
火车达最大速度时,③
由②③两式得:阻力
额定功率
13. 
解:由动能定理知,
对有:    ①
对有:       ②
求得     
14.(1)(2)(3)
解:(1)由题-图中看出,小物块与桌面间的滑动摩擦力大小为,在压缩过程中,摩擦力做功为  ①
由图线与轴所夹面积,可得外力做功为

所以弹簧的弹性势能为  ③
(2)从点开始到点的过程中,由于,摩擦力做功为  ④
对小物块由动能定理可得    ⑤
解得⑥
(3)物块从点开始做平抛运动   ⑦
下落时间⑧
水平距离
15. 
解:刚离开地面时弹簧拉力等于的重力,两次刚要离地时弹簧弹性势能的增量相同.
开始时,静止,设弹簧压缩量为,有
    ①
挂并释放后,向下运动,向上运动,设刚要离地时弹簧伸长量为,有      ②
 不再上升,表示此时和的速度为零,已降到其最低点.由机械能守恒,与初始状态相比,弹簧弹性势能的增量为    ③
 换成后,当刚离地时弹簧弹性势能的增量与前一次相同,由能量关系得
      ④
由③④式联立得      ⑤
由①②⑤式联立得     ⑥
 
 
 
 
 

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