高中物理人教版2019必修二第八章机械能守恒定律单元卷A卷（含解析）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图所示，拉力F大小为10N，方向与水平方向夹角，物体在拉力F作用下沿水平面向左前进了10m。此过程中拉力F做功为（ ）
A． B． C．－50J D．50J
2．如图所示，用大小为12N，沿水平方向的恒力F作用在质量为2kg的木箱上，使木箱在水平地面上沿直线运动。已知木箱与地面间的动摩擦因数 =0.20，g取10m/s2，当木箱从静止开始运动了10m时（ ）
A．力F做的功W1=120J B．重力做的功W2=200J
C．克服摩擦力做的功W3=120J D．合力做的功W合=0
3．下列说法正确的是（ ）
A．由功率的定义式可知，功率P与功W成正比，与做功时间t成反比
B．丹麦天文学家第谷坚持对天体进行系统观测20余年，发现了行星运动定律
C．英国物理学家卡文通许应用“放大法”的方法较精确的测出了万有引力常量
D．开普勒提出了万有引力定律，并测出了万有引力常量
4．如图所示，金铙山主峰白石顶海拔为1858m，素有“东南秀起第一巅”之称。一质量为60kg的游客从海拔1200m处先乘缆车，后步行约3600m登上白石顶，共用时2小时。重力加速度g取10m/s2，则该游客从乘缆车到登顶的过程中（ ）
A．位移大小约为658m
B．平均速度大小约为0.50m/s
C．克服重力所做的功约为3.95×105J
D．克服重力所做功的平均功率约为1.98×105W
5．一货车前7s内从静止开始做匀加速直线运动，7s末货车的速率为14m/s，功率恰好达到额定功率280kW，7s后货车以额定功率行驶，18s时货车达到最大速度20m/s，图像如图所示。货车行驶时受到的阻力保持不变，g取10m/s2，则货车的质量为（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，两个完全相同的小球从水平地面上方同一点O分别以初速度v1、v2水平抛出、落在地面上的位置分别是A、B，是O在地面上的竖直投影，且。若不计空气阻力，则两小球（ ）
A．初速度大小之比为1：2 B．落地瞬间重力的瞬时功率不相同
C．重力做功的平均功率不相同 D．重力对两个小球做功相同
7．如图所示，质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落，假设在打开伞之前受大小为0.1mg的恒定阻力作用，在运动员下落高度为h的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．运动员的动能减少了0.9mgh B．运动员的机械能减少了0.1mgh
C．运动员的重力势能减小了0.9mgh D．运动员克服阻力所做的功为0.9mgh
二、多选题
8．解放军战士为了增强身体素质，进行拉轮胎负重训练，如图所示，已知绳子与水平地面间的夹角恒为，轮胎质量为m，该战士由静止开始做加速直线运动，位移为x时，速度达到v，已知绳上拉力大小恒为F，重力加速度为g，则由静止加速到v的过程中（ ）
A．轮胎克服阻力做的功为
B．轮胎所受合外力做的功为
C．拉力的最大功率为
D．拉力所做的功为
9．如图所示，P、Q两环质量均为m，P环套在固定竖直杆上，Q环套在固定水平直杆上，两直杆分离不接触，两直杆间的距离忽略不计且均足够长，P、Q两环通过铰链用长度为L的刚性轻杆连接。初始时轻杆竖直，整个装置处于静止状态；现对Q环施以微扰，使P环由静止开始下滑，Q环开始沿水平直杆向右运动，不计一切摩擦，P、Q两环均视为质点，重力加速度为g。在整个运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．P环的最大速率为 B．P环的最大速率为
C．Q环的最大速率为 D．Q环的最大速率为
10．如图所示，质量为、长度为的木板静止在光滑的水平面上，质量为的小物体（可视为质点）放在木板的最左端，现用一水平恒力作用在小物体上，使物体从静止开始做匀加速直线运动．已知物体和木板之间的摩擦力为．当物体滑到木板的最右端时，木板运动的距离为，则在此过程中（ ）
A．物体到达木板最右端时具有的动能为
B．物体到达木板最右端时，木板具有的动能为
C．物体克服摩擦力所做的功为
D．物体和木板系统产生的内能为
三、实验题
11．如图为某同学“探究弹簧的弹性势能”的实验装置。
（1）实验中已备有刻度尺来测量小球离开桌面做平抛运动过程中的高度和水平位移，还需要 （填仪器名称）来测量 ，符号记为 。
（2）本实验采用的科学方法是 （填字母序号）。
A．控制变量法 B．等效替代法 C．能量守恒法
（3）开始实验时，弹簧处于原长时小球刚好在桌边。现持球推压弹簧，然后释放，小球被轻质弹簧弹出。用刻度尺测出高度为h，水平位移为s，当地重力加速度取g，则原来弹簧的弹性势能为 。
（4）实验的误差主要来自 。
12．某实验小组利用如图甲所示的装置探究钩码和小车组成的系统机械能守恒。实验器材有一端带滑轮的长木板、轻细绳、单个质量为m的钩码、质量为3m的小车、打点计时器、刻度尺。
（1）装置平衡摩擦力之后，通过验证 减小的重力势能等于系统增加的动能，可以探究钩码和小车组成的系统机械能守恒；
（2）已知交流电源频率为50Hz，启动打点计时器，释放小车，小车在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图乙所示（图中相邻两点间有4个点未画出）。从纸带数据可计算出经过4点的瞬时速度v4= m/s；（计算结果保留到小数点后两位）
（3）实验小组通过绘制图线分析数据（，v是各计数点对应时刻小车的瞬时速度，v0是O点对应时刻小车的瞬时速度，s是各计数点到O点的距离）。若钩码和小车组成的系统机械能守恒，已知图线斜率为k，可求得当地的重力加速度g= 。（用题中所给出的字母表示）
四、解答题
13．新能源汽车的研发和使用是近几年的热门话题一辆试验用的小型电动汽车质量在水平的公路上由静止开始匀加速启动，当功率达到后保持功率恒定，匀加速持续的时间是，该车运动的速度与时间的关系如图所示，汽车在运动过程中所受阻力不变，重力加速度取，求：
（1）该车在运动过程中所受阻力大小；
（2）该车在匀加速运动过程中所受牵引力的大小；
（3）从静止开始到18s末该车所受牵引力所做的功。
14．如图所示，一滑块经水平轨道AB，进入竖直平面内的四分之一圆弧轨道BC，已知滑块的质量m=1kg，在A点的速度VA=8m/s，AB长L=7m，滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2，圆弧轨道的半径R=1m，滑块离开C点后竖直上升h=0.2m。取g=10m/s2。求：
（1）滑块恰好滑过B点对轨道的压力大小；
（2）滑块在圆弧轨道BC段克服摩擦力所做的功W克f。
15．如图所示，光滑水平面与竖直面内的光滑半圆形轨道在B点平滑连接，的半径为R，上放置一轻弹簧，其左端固定，右端与质量为m的小球接触（小球与弹簧不栓接）。初始时小球将弹簧压缩至A点后由静止释放，弹簧将小球水平弹出，小球沿轨道运动，恰好通过最高点C，重力加速度为g。求：
（1）小球通过C点时速度v大小；
（2）初始时弹簧的弹性势能。
参考答案：
1．D
【详解】根据功的定义可知拉力F做功为
故选D。
2．A
【详解】A. 根据做功公式可得力F做的功
故选项A正确；
B. 在重力方向上没有位移，重力不做功，故选项B错误；
C.根据做功公式可得摩擦力做的功
故C错误；
D.合力做的功
故D错误。
故选A。
3．C
【详解】A．功率
是用比值法定义的物理量，不能说功率P与功W成正比，与做功时间t成反比。只有在时间一定时功率P与功W成正比，在做功一定时P与做功时间t成反比，故A错误；
B．开普勒发现了行星运动规律，故B错误；
C．英国物理学家卡文迪许应用“放大法”的方法较精确的测出了万有引力常量，故C正确；
D．牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】A．根据题意无法确定游客的初末位置间的距离，所以位移不确定，而游客的竖直位移为658m，故A错误；
B．由于位移不确定，不能计算平均速度，故B错误；
C．克服重力所做的功为
故C正确；
D．克服重力所做功的平均功率约为
故D错误。
故选C。
5．A
【详解】当货车匀速运动时，牵引力等于阻力，速度达到最大值，则阻力为
当货车速度时，功率达到额定功率，匀加速运动的牵引力为
根据图像可知，7s内的加速度为
根据牛顿第二定律得
可算得货车的质量为
故选A。
6．D
【详解】A．根据平抛运动规律
则小球运动时间相同，根据
则
故A错误；
B．落地瞬间
竖直速度相同，根据重力的瞬时功率
则落地瞬间重力的瞬时功率相同，故B错误；
CD．小球下落距离相同，根据
则重力做功相同，且运动时间相同，根据
则重力的平均功率相同，故C错误，D正确。
故选D。
7．B
【详解】A．根据动能定理有
此过程中合外力做正功，运动员的动能增加，可知运动员的动能增加了，故A错误；
BD．若只有重力做功则运动员机械能守恒，而该过程中除了重力做功，还有阻力做负功，则可知，机械能的减少量等于克服阻力所做的功，即为，故B正确，D错误；
C．重力做正功重力势能减小，重力做负功重力势能增加，即有
该过程中重力做正功，则可知运动员的重力势能减小了，故C错误。
故选B。
8．BC
【详解】AD．拉力所做的功为
轮胎做加速运动，则
则轮胎克服阻力做的功小于，选项AD错误；
B．由动能定理可知，轮胎所受合外力做的功为
选项B正确；
C．拉力的最大功率为
选项C正确；
故选BC。
9．BC
【详解】CD．由分析知，对Q环施以微扰，P环沿竖直杆向下先加速、后减速，当P环到达最低位置时速度减为零，此时Q环速度最大，对P、Q两环整体有
得
选项C正确，选项D错误；
AB．当P环下滑至轻杆与竖直杆夹角为时，设P环速度大小为，Q环速度大小为，如图所示
P、Q两环沿轻杆方向的分速度大小相等，有
对P、Q两环整体有
联立可得
其中，，令，对函数
求导，有
由分析知，当时，有最大值，即当时
故P环的最大速率
选项B正确，选项A错误。
故选BC。
10．AB
【详解】A.物体受到重力、支持力、拉力和摩擦力，根据动能定理，有，故A正确；
B.木板受到重力、压力、支持力和摩擦力，根据动能定理，有，故B正确；
C.物体在摩擦力作用下前进的距离为，物体克服摩擦力所做的功为，故C错误；
D.根据功能关系，小物体和木板系统增加的内能等于它们相对运动克服摩擦力做的功，即等于，故D错误．
11． 天平 小球质量 m C 桌面摩擦力和空气阻力
【详解】（1）[1] [2][3]弹簧的弹性势能等于小球获得的动能，测量小球离开桌面做平抛运动过程中的高度和水平位移，可以测得小球的初速度，还需要天平测量小球质量，符号记为。
（2）[4]弹簧的弹性势能等于小球获得的动能，可知本实验采用的科学方法是能量守恒法。
故选C。
（3）[5]根据平抛运动规律有
小球从桌面被弹出时的速度为
弹簧弹击小球的过程中系统机械能守恒，有
弹簧的弹性势能为
（4）[6]实验的误差主要来自桌面摩擦力和空气阻力。
12． 钩码 0.62
【详解】（1）[1]钩码和小车组成的系统根据机械能守恒定律可得
钩码减小的重力重力势能等于系统增加的动能，故填钩码；
（2）[2]如图乙所示相邻两点间有4个点未画出可得两点所用的时间为
如图乙所示可得经过4点的瞬时速度等于3点到5点的平均速度
故填0.62；
（3）[3]如图甲所示由机械守恒定律得
得
已知图线斜率为k得
求得当地的重力加速度为
故填。
13．（1）720N；（2）；（3）
【详解】（1）当牵引力等于阻力时，速度达到最大值，则有
可得该车在运动过程中所受阻力大小为
（2）根据图像可知，匀加速阶段加速度大小为
根据牛顿第二定律有
可得该车在匀加速运动过程中所受牵引力的大小
（3）内汽车匀加速运动的位移为
牵引力做的功为
变加速过程中，即内，汽车牵引力的功率恒为，所以该过程中牵引力做的功为
则从静止开始到末该车所受牵引力所做的功
14．（1）46N；（2）6J
【详解】（1）滑块由A到B过程，应用动能定理有
解得
滑块滑倒B点时的加速度大小
解得由牛顿第二定律
FN-mg=maB
又由牛顿第三定律，滑块恰好滑过B点对轨道的压力大小为
FN = FN＝46N
（2）滑块在圆弧轨道BC段克服摩擦力所做的功，利用动能定理
解得
15．（1）；（2）
【详解】（1）小球恰好通过最高点C，可知小球的重力提供向心力，由牛顿第二定律可得
解得
（2）由能量守恒定律，可得初始时弹簧的弹性势能
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