第八章 机械能守恒定律 章节小测2023~2024高中物理人教版（2019）必修第2册（答案）

第八章《机械能守恒定律》章节小测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.如图所示,皮带传送装置把物体P匀速送至高处,在此过程中,下列说法不正确的是(　　)
A.摩擦力对物体做正功
B.摩擦力对物体做负功
C.支持力对物体不做功
D.合外力对物体做功为零
2.某位工人师傅用如图所示的装置,将重物从地面沿竖直方向拉到楼上,在此过程中,工人师傅沿地面以速度v向右匀速运动,当质量为m的重物G上升高度为h时轻绳与水平方向成α角。已知重力加速度大小为g,滑轮的质量和摩擦均不计,在此过程中,下列说法正确的是(　　)
A.人的速度比重物的速度小
B.轻绳对重物的拉力大于重物的重力
C.重物做匀速直线运动
D.绳的拉力对重物做的功为mgh+mv2
3.如图所示,质量为m的小猴子在“荡秋千”。大猴子用水平力F缓慢将藤条拉到图示位置后由静止释放,此时藤条与竖直方向的夹角为θ,小猴子到藤条悬点的距离为L,忽略藤条的质量与空气阻力,重力加速度为g。在此过程中,以下说法正确的是(　　)
A.缓慢上拉过程中,拉力F做的功WF=FLsinθ
B.缓慢上拉过程中,小猴子的重力势能增加mgLcosθ
C.小猴子再次回到最低点时重力的瞬时功率为零
D.由图示位置到最低点,小猴子重力的功率先减小后增大
4.如图所示,小物块P位于光滑的斜面上,斜面体Q位于光滑的水平地面上。从地面上看,在小物块沿斜面下滑的过程中,斜面对小物块的作用力(　　)
A.垂直于接触面,做功为零
B.垂直于接触面,做功不为零
C.不垂直于接触面,做功不为零
D.不垂直于接触面,做功为零
5.在水平面内有一弯曲的槽道AB,由半径分别为和R的两个半圆构成,如图所示。现用大小恒为F的拉力沿槽道AB将一光滑小球从A点拉至B点,若拉力F的方向总是与小球运动方向一致,则此过程中拉力所做的功为(　　)
A.零 B.FR C.πFR D.2πFR
6.如图所示,一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的O点,另一端系一小球。给小球一足够大的初速度,使小球在斜面上做圆周运动。在此过程中(　　)
A.小球的机械能守恒
B.重力对小球不做功
C.轻绳的张力对小球不做功
D.在任意一段时间内,小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少量
7.如图所示,质量为m=2 kg的木块在倾角θ=37°的固定斜面上由静止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,斜面足够长,则前2 s内重力的平均功率和2 s末的瞬时功率分别为(　　)
A.48 W　24 W B.24 W　48 W
C.24 W　12 W D.12 W　24 W
8.如图所示,把两个相同的小球从离地面相同高度处,以相同大小的初速度v分别沿竖直向上和竖直向下方向抛出,不计空气阻力。则下列说法中不正确的是(　　)
A.两小球落地时速度相同
B.两小球落地时,重力的瞬时功率相同
C.从小球抛出到落地,重力对两小球做的功相等
D.从小球抛出到落地,重力对两小球做功的平均功率相等
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.如图所示,竖直墙上固定有光滑的小滑轮D,质量相等的物体A和B用轻弹簧连接,物体B放在地面上,一根不可伸长的轻绳一端与物体A连接,另一端跨过定滑轮与小环C连接,小环C套在竖直固定的光滑均匀细杆上,小环C位于位置R时,绳与细杆的夹角为θ,此时物体B对地面刚好无压力。图中SD水平,位置R和Q关于S对称。现将小环从R处由静止释放,环下落过程中绳始终处于拉直状态,且环到达Q时速度最大。下列关于小环C下落到Q过程中的描述正确的是(　　)
A.小环C、物体A和轻弹簧组成的系统机械能守恒
B.小环C下落到位置S时,小环C的机械能一定最大
C.小环C从位置R运动到位置Q的过程中,弹簧的弹性势能一定先减小后增大
D.小环C到达Q点时,物体A与小环C的动能之比为
10.如图所示,在倾角θ=37°的固定斜面体的底端附近固定一挡板,一质量不计的弹簧下端固定在挡板上,弹簧自然伸长时,其上端位于斜面体上的O点处。质量分别为mA=4.0 kg、mB=1.0 kg的物块A和B用一质量不计的细绳连接,细绳跨过固定在斜面体顶端的光滑定滑轮,开始时物块A位于斜面体上的M处,物块B悬空。现将物块A和B由静止释放,物块A沿斜面下滑,当物块A将弹簧压缩到N点时,物块A、B的速度减为零。已知MO=1.0 m,ON=0.5 m,物块A与斜面体之间的动摩擦因数为μ=0.25,重力加速度取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,整个过程中细绳始终没有松弛。则下列说法正确的是(　　)
A.物块A在与弹簧接触前的加速度大小为1.2 m/s2
B.物块A在与弹簧接触前的加速度大小为1.5 m/s2
C.物块A位于N点时,弹簧所储存的弹性势能为9 J
D.物块A位于N点时,弹簧所储存的弹性势能为21 J
11.如图所示,质量均为m的小球A、B用长为L的细线相连,放在高为h的光滑水平桌面上(L>2h),A球刚好在桌边。因微小扰动,A球由静止下落,已知A、B两球落地后均不再弹起,则下列说法正确的是(重力加速度为g)(　　)
A.A球落地前的加速度为
B.B球到达桌边的速度为
C.B球落地时与A球间的水平距离为h
D.细线对B球做的功为mgh
12.如图所示,斜面ABC竖直固定放置,斜边AC与一光滑的圆弧轨道DEG相切,切点为D,AD长为L=,圆弧轨道圆心为O,半径为R,∠DOE=θ,OG水平。现有一质量为m、可看成质点的滑块从A点无初速度下滑,滑块与斜面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则(　　)
A.滑块经过E点时对轨道的最小压力为mg
B.滑块下滑后将会从G点飞出
C.滑块第二次经过E点时对轨道的压力为3mg
D.滑块在斜面上经过的总路程为s=
三、非选择题(本题共5小题,共52分)
13.(10分)某同学设计了如图所示的装置来“验证机械能守恒定律”。将量角器竖直固定在铁架台上,使直径边水平,将小球通过一段不可伸长的细线固定到量角器的圆心O处,在铁架台上O点正下方安装光电门(图中未画出),实验时,让小球在紧贴量角器的竖直平面内运动,调整好光电门,使小球的球心刚好能通过光电门的细光束。
(1)以下列举的物理量中,为本实验必须测量的物理量有　　　　。
A.小球的质量m B.小球的直径d
C.细线的长度L D.小球的运动周期T
(2)图中细线偏离竖直方向的初始偏角为　　　　。
(3)实验时,将小球拉开,使细线与竖直方向偏离一定的角度θ,将小球由静止释放,测出小球通过光电门的时间t,则小球通过最低点时的速度为　　　　;如果这一过程中小球的机械能守恒,则题中各物理量应遵循的表达式为　　　　　　　　。
(4)多次实验,由实验数据作出了-cosθ图线,则实验所得的图线应该是　　　　。
14.(8分)如图所示,在竖直平面内有一粗糙斜面轨道AB与光滑圆弧轨道BC在B点平滑连接(滑块经过B点时速度大小不变),斜面轨道长L=2.5 m,斜面倾角θ=37°,O点是圆弧轨道圆心,OB竖直,圆弧轨道半径R=1 m,圆心角θ=37°,C点距水平地面的高度h=0.512 m,整个轨道是固定的。一质量m=1 kg的滑块在斜面顶点A由静止释放,最终落到水平地面上。滑块可视为质点,滑块与斜面轨道之间的动摩擦因数μ=0.25,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,不计空气阻力,求:
(1)滑块经过圆弧轨道最低点B时,对圆弧轨道的压力大小;
(2)滑块离开C点后在空中运动的时间t。
15.(9分)如图所示,质量M=50 kg的运动员在进行体能训练时,腰部系着一不可伸长的轻绳,绳另一端连接质量m=11 kg的轮胎。当运动员由静止开始沿平直跑道匀加速奔跑时,绳的拉力大小为70 N,绳与跑道的夹角为37°,5 s末绳突然断裂,轮胎滑动一段距离后静止。轮胎与跑道间的动摩擦因数μ=0.5,空气阻力不计,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,取g=10 m/s2。求:
(1)运动员的加速度大小;
(2)3 s末运动员克服绳拉力做功的功率;
(3)整个过程中轮胎克服摩擦力做的功。
16.(15分)如图甲所示,倾斜的传送带以恒定的速率逆时针运行。在t=0时刻,将质量为1.0 kg的物块(可视为质点)无初速度地放在传送带的最上端A点,经过1.0 s,物块从最下端的B点离开传送带。取沿传送带向下为速度的正方向,则物块的对地速度随时间变化的图像如图乙所示。取g=10 m/s2。求:
(1)物块与传送带间的动摩擦因数;
(2)物块从A到B的过程中,传送带对物块做的功。
17.(14分)一劲度系数为k=100 N/m的轻弹簧下端固定于倾角为θ=53°的光滑斜面底端,上端连接物块Q。一轻绳跨过定滑轮O,一端与物块Q连接,另一端与套在光滑竖直杆上的物块P连接,定滑轮到竖直杆的距离为d=0.3 m。初始时在外力作用下,物块P在A点静止不动,定滑轮右侧轻绳与斜面平行,绳子张力大小为50 N。已知物块P质量为m1=0.8 kg,物块Q质量为m2=5 kg,不计滑轮大小及摩擦,取g=10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。现将物块P由静止释放,求:
(1)物块P位于A点时,弹簧的伸长量x1;
(2)物块P上升h=0.4 m至与滑轮O等高的B点时的速度大小;
(3)物块P上升至B点的过程中,轻绳拉力对其所做的功。
参考答案：
1-5BBCBC
6-8CBD
9.ABD
10.AC
11.ACD
12.CD
13.
(1)BC(2分)　(2)30.0°(2分)　
(3)(2分)=g(1-cosθ)(2分)　(4)C(2分)
14.
(1)30 N　(2)0.64 s
15.
(1)2 m/s2　(2)336 W　(3)1 400 J
16.
(1)　(2)-3.75 J
17.
(1)0.1 m　(2)2 m/s　(3)8 J