《第四章 机械能和能源》章末检测试卷（1）含答案

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1、章末检测(第四章)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(18为单项选择题，912为多项选择题.每小题4分，共48分)1.如图1所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法.如果受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是()图1A.摩擦力对轮胎做了负功B.重力对轮胎做了正功C.拉力对轮胎不做功D.支持力对轮胎做了正功2.汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速下滑，在这个过程中()A.汽车的机械能守恒B.汽车的动能和势能相互转化C.机械能转化为内能，总能量守恒D.机械能和内能之间没有转化3.如图2所示，运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程.将人和伞看成一个系统，在这两

2、个过程中，下列说法正确的是()图2A.阻力对系统始终做负功B.系统受到的合力始终向下C.重力做功使系统的重力势能增加D.任意相等的时间内重力做的功相等4.假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率.如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的()A.4倍 B.2倍C.倍 D.倍5.如图3甲所示，静置于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力F作用下，沿x轴方向运动，拉力F随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示，图线为半圆.则小物块运动到x0处时F做的总功为()图3A.0 B.Fmx0C.Fmx0 D.x6.静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去

3、恒力，不计空气阻力，在整个上升过程中，物体机械能随时间变化的关系是()7.静止在光滑水平面上的物体，在水平力F的作用下产生位移s，而获得速度v；若水平面不光滑，物体运动时受到的摩擦力为(n是大于1的常数)，仍要使物体由静止出发通过位移s而获得速度v，则水平力为()A.F B.FC.nF D.(n1)F8.如图4所示，光滑圆轨道固定在竖直面内，一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动.已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N1，在最高点时对轨道的压力大小为N2.重力加速度大小为g，则N1N2的值为()图4A.3mg B.4mgC.5mg D.6mg9.质量为4 kg的物体被人由静止开始向上提升0.2

4、5 m后速度达到1 m/s，不计空气阻力，g取10 m/s2，则下列判断正确的是()A.人对物体传递的功是12 JB.合外力对物体做功2 JC.物体克服重力做功10 JD.人对物体做的功等于物体增加的动能10.如图所示，A、B、C、D四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同，现从同一高度h处由静止释放小球，使之进入右侧不同的竖直轨道：除去底部一小圆弧，A图中的轨道是一段斜面，高度大于h；B图中的轨道与A图中轨道相比只是短了一些，且斜面高度小于h；C图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管道，其上部为直管，下部为圆弧形，与斜面相连，管的高度大于h；D图中的轨道是个半圆形轨道，其直径等于h.如果不

5、计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失，小球进入右侧轨道后能到达h高度的是()11.一质量为1 kg的质点静止于光滑水平面上，从t0时起，第1 s内受到2 N的水平外力作用，第2 s内受到同方向的1 N的外力作用.下列判断正确的是()A.02 s内外力的平均功率是 WB.第2 s内外力所做的功是 JC.第2 s末外力的瞬时功率最大D.第1 s内与第2 s内质点动能增加量的比值是12.如图5所示为一滑草场.某条滑道由上、下两段高均为h，与水平面倾角分别为45和37的滑道组成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为.质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端(不

6、计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，sin 370.6，cos 370.8).则()图5A.动摩擦因数B.载人滑草车的最大速度为 C.载人滑草车克服摩擦力做功为mghD.载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为g二、实验题(本题共2小题，共16分)13.(6分)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图6甲)：甲乙图6(1)下列说法正确的是()A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B.为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量C.实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，则打

7、B点时小车的瞬时速度大小为_ m/s(保留三位有效数字).14.(10分)“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法.(g取10 m/s2)(1)用公式mv2mgh，对纸带上起点的要求是初速度为_，为达到此目的，所选择的纸带第1、2两点间距应接近_(打点计时器打点的时间间隔为0.02 s).(2)若实验中所用重物质量m1 kg，打点纸带如图7甲所示，打点时间间隔为0.02 s，则记录B点时，重物速度vB_，重物的动能EkB_，从开始下落至B点，重物的重力势能减少量是_，因此可得出的结论是_.图7(3)根据纸带算出相关各点的速度值，量出下落的距离，则以为纵轴，以h为横轴画出的图线应是图乙

8、中的_.三、计算题(本题共3小题，共36分，解答时应写出必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)15.(10分)如图8所示，竖直平面内半径为R的光滑半圆形轨道，与水平轨道AB相连接，AB的长度为s.一质量为m的小球，在水平恒力F作用下由静止开始从A向B运动，小球与水平轨道间的动摩擦因数为，到B点时撤去力F，小球沿圆轨道运动到最高点时对轨道的压力为2mg，重力加速度为g.求：图8(1)小球在C点的加速度大小；(2)恒力F的大小.16.(12分)如图9甲所示，质量m1 kg的物体静止在光滑的水平面上，t0时刻，物体受到一个变力F作用，t1 s时，撤去力F，某时刻物体滑上倾角为37的粗糙斜

9、面；已知物体从开始运动到斜面最高点的vt图象如图乙所示，不计其他阻力，g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：图9(1)变力F做的功；(2)物体从斜面底端滑到最高点过程中克服摩擦力做功的平均功率；(3)物体回到出发点的速度大小.17.(14分)如图10所示，轨道ABCD平滑连接，其中AB为光滑的曲面，BC为粗糙水平面，CD为半径为r的内壁光滑的四分之一圆管，管口D正下方直立一根劲度系数为k的轻弹簧，弹簧下端固定，上端恰好与D端齐平.质量为m的小球在曲面AB上距BC高为3r处由静止下滑，进入管口C端时与圆管恰好无压力作用，通过CD后压缩弹簧，压缩过程中小球速度最大时弹簧弹性

10、势能为Ep.已知小球与水平面BC间的动摩擦因数为，求：图10(1)水平面BC的长度s；(2)小球向下压缩弹簧过程中的最大动能Ekm.答案精析1A2C汽车关闭发动机后，匀速下滑，重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡，摩擦阻力做功，汽车摩擦生热，温度升高，有部分机械能转化为内能，机械能减少，但总能量守恒因此，只有选项C正确3A无论系统在什么运动情况下，阻力一定做负功，A正确；加速下降时，合力向下，减速下降时，合力向上，B错误；系统下降，重力做正功，所以重力势能减少，C错误；由于系统做变速运动，系统在相等时间内下落的高度不同，所以重力做功不同，D错误4D由PFvkvvkv2知P变为原来的2倍时，v变为

11、原来的倍5CF为变力，但Fx图象包围的面积在数值上表示拉力做的总功由于图线为半圆，又因在数值上Fmx0，故 WFFmx0Fmx0.6C物体机械能的增量等于恒力做的功，恒力做功WFFh，hat2，则有外力作用时，物体机械能随时间变化关系为EFat2.撤去恒力后，物体机械能不变，故选项C正确7A根据动能定理Fsmv2，Fssmv2，解得FF，选项A正确8D设小球在最低点速度为v1，在最高点速度为v2，根据牛顿第二定律，在最低点有N1mgm，在最高点有N2mgm，从最高点到最低点，根据机械能守恒有mg2Rmvmv，联立以上三式可以得到：N1N26mg，故选项D正确9BC人提升物体的过程中，人对物体做

12、了功，对物体传递了能量，不能说人对物体传递了功，A错误；合外力对物体做的功(包括重力)等于物体动能的变化，W合mv22 J，B正确；物体克服重力做的功等于物体重力势能的增加量，WGmgh10 J，C正确；W人mghmv212 J，D错误10AC小球在运动过程中机械能守恒，A、C图中小球不能脱离轨道，在最高点速度为零，因而可以达到h高度但B、D图中小球都会脱离轨道而做斜抛运动，在最高点具有水平速度，所以在最高点的重力势能要小于mgh(以最低点为零势能面)，即最高点的高度要小于h，选项A、C正确11AD根据牛顿第二定律得，物体在第1 s内的加速度a12 m/s2，在第2 s内的加速度a2 m/s2

13、1 m/s2；第1 s末的速度v1a1t2 m/s，第2 s末的速度v2v1a2t3 m/s；02 s内外力做的功Wmv J，功率P W，故A正确；第2 s内外力所做的功W2mvmv(132122) J J，故B错误；第1 s末的瞬时功率P1F1v14 W，第2 s末的瞬时功率P2F2v23 W，故C错误；第1 s内动能的增加量Ek1mv2 J，第2 s内动能的增加量Ek2W2 J，则，故D正确. 12AB对滑草车从坡顶由静止滑下，到底端静止的全过程分析，得mg2hmgcos 45mgcos 370，解得，选项A正确；对经过上段滑道的过程，根据动能定理得，mghmgcos 45mv2，解得v

14、，选项B正确；载人滑草车克服摩擦力做功为2mgh，选项C错误；载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为ag，选项D错误13(1)C(2)0.653解析(1)平衡摩擦力的原理就是在没有拉力的情况下调整斜面倾角，使tan ，A错；为减小系统误差应使钩码质量远小于小车质量，B错；实验时使小车靠近打点计时器能充分利用纸带，由静止释放则后面点测出的动能即等于该过程的动能变化量，便于利用实验数据进行探究，故选C.(2)vB0.653 m/s.14(1)02 mm(2)0.59 m/s0.174 J0.176 J在实验误差允许的范围内，重物动能的增加量等于重力势能的减少量(3)C解析(1)初速度为0，所选的第1

15、、2两点间距应接近2 mm.(2)vB m/s0.59 m/sEkBmv10.592 J0.174 JEpmgh11017.6103 J0.176 J在实验误差允许的范围内，重物动能的增加量等于重力势能的减少量(3)由mv2mgh可得ghh，故选项C正确15(1)3g(2)mg解析(1)由牛顿第三定律知在C点，轨道对小球的弹力N2mg.小球在C点时，受到重力和轨道对球向下的弹力，由牛顿第二定律得Nmgma，解得a3g.(2)设小球在B、C两点的速度分别为v1、v2，在C点由a得v2.从B到C过程中，由机械能守恒定律得mvmvmg2R.解得v1.从A到B过程中，由动能定理得Fsmgsmv0.解得

16、Fmg.16(1)50 J(2)20 W(3)2 m/s解析(1)由图象知物体1 s末的速度v110 m/s，根据动能定理得：WFmv50 J.(2)物体在斜面上升的最大距离：s110 m5 m物体到达斜面时的速度v210 m/s，到达斜面最高点的速度为零，根据动能定理：mgssin 37Wf0mv解得：Wf20 J，20 W.(3)设物体重新到达斜面底端时的速度为v3，则根据动能定理：2Wfmvmv解得：v32 m/s此后物体做匀速直线运动，到达原出发点的速度为2 m/s.17(1)(2)mgrEp解析(1)由小球在C点对轨道没有压力，有mgm小球从出发点运动到C点的过程中，由动能定理得3mgrmgsmv解得s.(2)速度最大时，小球加速度为0，设弹簧压缩量为x.由kxmg，得x由C点到速度最大时，小球和弹簧构成的系统机械能守恒设速度最大时的位置为零势能面，有mvmg(rx)EkmEp解得EkmmgrEp.