第四章《机械能及其守恒定律》巩固训练 2021-2022 学年高一下学期物理 教科版（2019）必修第二册 一、单选题 1．如图，缆车的车厢始终保持水平，车厢内某游客站立不动且未扶扶手，下列说法正确的是（　　） A．在加速上升阶段支持力对该游客做正功 B．在匀速上升阶段支持力对该游客不做功 C．在减速上升阶段支持力对该游客做负功 D．整个上升过程支持力对该游客不做功 2．学科核心素养是学科育人价值的集中体现。物理学科核心素养包括“物理观念、科学思维、科学探究和科学态度 与责任”四个方面，下列关于物理观念和科学思维的认识，正确的是（　　） F F A．加速度 a= m 和电场强度 E= q 的定义都运用了比值法 B．合外力对物体做功为零，物体的机械能一定守恒 C．驾驶员通过操作方向盘不能使汽车在光滑的水平面上转弯 D．“鸡蛋碰石头，自不量力”，说明石头撞击鸡蛋的力大于鸡蛋撞击石头的力 3．如图，有几根交于 A 点的光滑硬杆置于水平地面上，倾向不同。每根杆上均套有一小环，小环质量不相等。假 设小环均从 A 点由静止开始各自沿杆下滑，以地面为零势能面，则各小环下滑过程中速率相等时（　　） A．离地高度相同 B．动能相同 C．下滑时间相同 D．机械能相同 4．如图所示，小明用力拉着木箱水平向右加速前进，下列说法正确的是（　　） A．小明对木箱的拉力做不做功 B．木箱所受的重力做负功 C．木箱所受的合力做正功 D．地面对木箱的摩擦力不做功 5．下列物体在运动过程中，机械能守恒的是（　　） A．做自由落体运动的铁球 B．在空中向上做匀速运动的氢气球 C．沿粗糙的斜面向下做匀速运动的木块 D．被起重机拉着向上做匀速运动的货物 6．如图所示，质量相等的两木块中间连有一竖直轻弹簧，木块 A 静止在弹簧上面，设弹簧的弹性势能为 Ep1。现 用力缓慢向上提 A，直到 B 恰好离开地面；B 刚要离开地面时，设弹簧的弹性势能为 Ep2，则关于 Ep1、Ep2 的大小关 系及弹性势能的变化 ΔEp，下列说法中正确的是 （　　） A．Ep1=Ep2 B．Ep1>Ep2 C．ΔEp>0 D．ΔEp<0 7．如图所示，一牵引车以 v 的速度沿水平面向左运动，牵引车连接轻绳跨过滑轮拉升重物，使重物沿竖直杆上升。 某一时刻拴在车上的绳子与水平方向的夹角 θ，跨过滑轮的绳子恰好相互垂直，则（　　） A．此时物块速度为 v B．此时物块速度为 vcosθ C．上升过程中绳子对物块的拉力的功率逐渐增大 D．上升过程中物块机械能守恒 8．传送带在工农业生产和日常生活中都有广泛的应用，例如在港口用传送带装卸货物，在机场用传送带装卸行李 等，都为人们的生活带来了很多的便利．如图甲所示，为一传送带输送机的简化模型，长为 L 的传送带与水平面 夹角为 θ，传送带以速度 v0 逆时针匀速转动．在传送带的上端轻轻放置一个质量为 m 的小物块，小物块与传送带 之间的动摩擦因数为 μ（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）．图乙所示为小物块运动的 vt 图象．根据以上信息可以判 断出（　　） A．小物块开始运动时的加速度大小为 gsin θ－μgcos θ B．小物块与传送带之间的动摩擦因数 μ≤tan θ C．t0 时刻，小物块的速度大小为 v0 D．传送带始终对小物块做正功 9．如图所示，在光滑水平桌面上有一个质量为 m 的质点，在沿平行于桌面方向的恒定外力 F 作用下，以初速度 v0 从 A 点开始做曲线运动，图中曲线是质点的运动轨迹。已知在 ts 末质点的速度达到最小值 v，到达 B 点时的速度方 向与初速度 v0 的方向垂直，则下列说法不正确的是（　　） A．恒定外力 F 的方向与初速度的反方向成 θ 角指向曲线内侧，且 B．质点所受合外力的大小为 sin   v v0 m v02  v 2 t v0v C．质点到达 B 点时的速度大小为 v02  v2 1 （） v02  v 2 D．ts 内恒力 F 做功为 2 m 10．如图所示为质量为 m 的汽车在水平路面上启动过程的 v﹣t 图象，Oa 为过原点的倾斜直线，ab 段是汽车以额 定功率行驶时的加速阶段速度随时间变化的曲线，bc 段是与 ab 段相切的水平直线。整个启动过程中阻力恒为 f， 则下列说法正确的是（　　） A．0～t1 时间内汽车牵引力 F  f m v1 t1 B．0～t1 时间内汽车以恒定功率做匀加速运动 C．t1～t2 时间内汽车的平均速度为 v1  v2 2 D．t1 时刻汽车的牵引力小于 t2 时刻汽车的牵引力 11．如图所示，在水平面上有一固定的粗糙轨道，在轨道的末端连一半径为 R 的半圆轨道，与水平轨道相切于 B 点。一质量为 m 的小物体在大小为 F  2mg 的外力作用下从轨道上的 A 点由静止出发，运动至 B 点时撤掉外力， 物体沿圆轨道内侧恰好运动至最高点 C，最后回到出发点 A。物体与水平轨道间的动摩擦因数   0.5 ，物体与半 圆轨道间的动摩擦因数未知，当地重力加速度为 g。以下关系式正确的是（　　） A．物体在 AB 间运动时克服摩擦阻力做功 B．外力 F 做功 W2  mgR W1  2mgR C．物体在 C 点的动能为零 � π� Q� 1 � mgR D．物体在 AC 间运动时产生的热量为 � 2� 12．某位同学在电梯中用弹簧测力计测量一物体的重力，在 0 至 t3 时间段内，弹簧测力计的示数 F 随时间 t 变化如 图所示，以竖直向上为正方向，则下列关于物体运动的 a－t 图、v－t 图及 P－t 图（P 为物体重力的功率大小）可 能正确的是（　　） A． B． C． D． 二、填空题 13．将一可以视为质点的质量为 m 的铁块放在一长为 L、质量为 M 的长木板的最左端，整个装置放在光滑的水平 面上，现给铁块一水平向右的初速度，当铁块运动到长木板的最右端时，长木板沿水平方向前进的距离为 x，如图 所示。已知铁块与长木板之间的动摩擦因数为 μ，重力加速度为 g。摩擦力对铁块所做的功为___________，摩擦 力对长木板所做的功为___________。 14．一物体在推力 F 作用下克服恒定的阻力运动，其 v  t 图和 F  s 图如图（a）、（b）所示，则在第一个 6s 、第 二个 5s 、第三个 阻力共做功 __W。 W阻  5s 内，力 F 对物体做的功 W1  ___________J， ___________J；力 F 的最大瞬时功率 Pmax  W2  ___________J， ___________W， 15s W3  ___________J；在 内力 F 的平均功率 15s 内 P  _________ 15．从地面竖直向上抛出一物体，以地面为重力势能零点，物体的机械能 E 与重力势能 EP 随它离开地面的高度 h 的变化如图所示。则物体的质量为___________kg，由地面上升至 h=4m 处的过程中机械能减少了___________J， 物体的动能减少了___________J。（重力加速度 g 取 10m/s2） 16．如图所示，摩托车做特技表演时，以 v0＝10 m/s 的速度从地面冲上高台，t＝5s 后以同样大小的速度从高台水 平飞出，人和车的总质量 m＝1.8×102 kg，高台高度 h＝5.0 m。摩托车冲上高台过程中功率恒定为 P＝2 kW，不计 空气阻力，取 g＝10 m/s2。 （1）人和摩托车从高台飞出时的动能 Ek＝________J。 （2）摩托车落地前瞬间重力的功率 PG＝________W。 （3）摩托车冲上高台过程中阻力所做的功 Wf＝________J。 17．如图所示，假设在某次比赛中质量为 m 的运动员从 10m 高处的跳台跳下，设水的平均阻力约为其重力的 5 倍， 在粗略估算中，把运动员当做质点处理，为了保证运动员的人身安全，池水深度至少为（不计空气阻力）_______ __m。 三、解答题 18．如图所示，水平弹簧劲度系数 k=500N/m。用一外力推物块，使弹簧压缩 10cm 而静止。突然撤去外力 F，物 块被弹开，则弹簧弹开物块的过程中，弹簧对物块做了多少功？弹性势能的变化量是多少？（弹簧与物块不连 接） 19．如图，轨道 ABCD 位于竖直平面内，水平轨道 AB 与竖直半圆轨道 BCD 相切于 B 点，C 点与圆心 O 等高。质 量 m=10kg 的小物块 Q（可视为质点）静止在水平轨道上的 A 点，已知 A 点与 B 点相距 L=40m（图中 AB 之间的虚 线表示未画完整的水平轨道），竖直圆轨道的半径 R=3m，圆弧光滑，小物块在水平轨道 AB 间运动时受到的阻力 恒为其重力的 0.25 倍，小物块若运动到 D 点可被固定在 D 点。其它摩擦与空气阻力均忽略不计。（g 取 10m/s2） （1）若小物块在水平轨道上运动时受到水平向右的恒力 F 的作用，到达 B 处立即撤去 F，为使小物块恰好能到达 半圆轨道的 C 点，求恒力 F 的大小。 （2）若小物块在水平轨道上运动时受到水平向右的恒力 F � 的作用，到达 B 处立即撤去 F � ，为使小物块不脱离轨 道，求 F � 的大小范围。 20．质量为 m 的物块（可视为质点）在水平面上以某一速率 v0（未知）从 A 点开始沿 ABC 做匀减速直线运动，恰 好到 C 点停止。已知 B 点是 AC 的中点，AC 长为 2L，物块与水平面间的动摩擦因数为 μ，重力加速度为 g。 （1）求物块从 A 点运动到 B 点的时间 t； （2）若物块运动到 B 点时，即对其施加一水平恒力 F，F 作用 2t 时间后，物块的速度大小变为 物块在 A 点时速度方向一致，求 F 的大小。 (3  2)v0 ，方向与 参考答案： 1．A 2．C 3．A 4．C 5．A 6．A 7．A 8．C 9．D 10．A 11．A 12．C 13． -μmg（x＋L） 14． 2.4 2 0 15． 20 20 100 16． 9×103 -4 1.8×104 μmgx 0.8 0.27 1×103 17．2.5 18．2.5 J；2.5 J 19．（1）32.5N；（2） F � >25N ≥43.75N 或 32.5N≥ F �  t  2 2 20．（1）  L  g ；（2）2.5μmg