第五章機(jī)械能 45分鐘章末驗收卷 1 物體放在水平地面上 在水平拉力的作用下 沿水平方向運(yùn)動 在6s內(nèi)其速度與時間關(guān)系的圖象和拉力的功率與時間關(guān)系的圖象如圖甲 乙所示 由圖象可以求得物體的質(zhì)量為 取g 10m s2 A 2kgB 2 5kgC 3kgD 3 5kg 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 勻速運(yùn)動時拉力等于摩擦力 為 物體做勻加速直線運(yùn)動時 拉力為恒力 v隨時間均勻增大 所以P隨t均勻增大 可得m 2 5kg 故B正確 A C D錯誤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 如圖所示 重10N的滑塊在傾角為30 的斜面上 從a點(diǎn)由靜止開始下滑 到b點(diǎn)開始壓縮輕彈簧 到c點(diǎn)時達(dá)到最大速度 到d點(diǎn) 圖中未畫出 開始彈回 返回b點(diǎn)離開彈簧 恰能再回到a點(diǎn) 若bc 0 1m 彈簧彈性勢能的最大值為8J 則下列說法正確的是A 輕彈簧的勁度系數(shù)是50N mB 從d到b滑塊克服重力做功8JC 滑塊的動能最大值為8JD 從d點(diǎn)到c點(diǎn)彈簧的彈力對滑塊做功8J 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 整個過程中 滑塊從a點(diǎn)由靜止釋放后還能回到a點(diǎn) 說明機(jī)械能守恒 即斜面是光滑的 滑塊到c點(diǎn)時速度最大 所受合力為零 由平衡條件和胡克定律有 kxbc mgsin30 解得 k 50N m A項正確 由d到b的過程中 彈簧彈性勢能一部分轉(zhuǎn)化為重力勢能 一部分轉(zhuǎn)化為動能 B項錯 滑塊由d到c點(diǎn)過程中 滑塊與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 彈簧彈性勢能一部分轉(zhuǎn)化為重力勢能 一部分轉(zhuǎn)化為動能 故到c點(diǎn)時最大動能一定小于8J 又彈性勢能減少量小于8J 所以彈簧彈力對滑塊做功小于8J C D項錯 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 如圖所示 一固定斜面傾角為30 一質(zhì)量為m的小物塊自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做勻減速運(yùn)動 加速度大小等于g 物塊上升的最大高度為H 則此過程中 物塊的 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4 一汽車的額定功率為P 設(shè)在水平公路行駛所受的阻力恒定 最大行駛速度為vm 則A 若汽車以額定功率啟動 則做勻加速直線運(yùn)動B 若汽車勻加速啟動 則在剛達(dá)到額定功率時的速度等于vmC 無論汽車以哪種方式啟動 加速度與牽引力成正比D 汽車以速度vm勻速行駛 若要減速 則要減少牽引力 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 若汽車以額定功率啟動 根據(jù)P Fv可知隨速度的增加 牽引力F減小 則做變加速直線運(yùn)動 選項A錯誤 若汽車勻加速啟動 則在剛達(dá)到額定功率時有 P Fvm 其中F Ff ma 則vm 而vm 所以vm vm 選項B錯誤 無論汽車以哪種方式啟動 則a 加速度與牽引力不是正比關(guān)系 選項C錯誤 汽車以速度vm勻速行駛時 此時F Ff 則若要減速 則要減少牽引力 選項D正確 故選D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5 如圖所示 小物塊以初速度v0從O點(diǎn)沿斜面向上運(yùn)動 同時從O點(diǎn)斜向上拋出一個速度大小也為v0的小球 物塊和小球在斜面上的P點(diǎn)相遇 已知物塊和小球質(zhì)量相等 均可視為質(zhì)點(diǎn) 空氣阻力忽略不計 則下列說法正確的是A 斜面可能是光滑的B 小球運(yùn)動到最高點(diǎn)時離斜面最遠(yuǎn)C 在P點(diǎn)時 小球的動能大于物塊的動能D 小球和物塊到達(dá)P點(diǎn)過程中克服重力做功的平均功率不相等 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 6 質(zhì)量為m1 m2的兩物體 靜止在光滑的水平面上 質(zhì)量為m的人站在m1上用恒力F拉繩子 經(jīng)過一段時間后 兩物體的速度大小分別為v1和v2 位移分別為x1和x2 如圖所示 則這段時間內(nèi)此人所做的功的大小等于A Fx2B F x1 x2 C m2v22 m m1 v12D m2v22 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 根據(jù)功的定義W Fx 而其x應(yīng)為拉過的繩子長度 也就是兩個物體運(yùn)動的位移之和 因此B正確 A錯誤 根據(jù)動能定理 拉力做的功等于兩個物體增加的動能之和 即W m2v22 m m1 v12 因此C正確 D錯誤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 7 如圖所示 輕彈簧的上端懸掛在天花板上 下端掛一質(zhì)量為m的小球 小球處于靜止?fàn)顟B(tài) 現(xiàn)在小球上加一豎直向上的恒力F使小球向上運(yùn)動 小球運(yùn)動的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的距離為H 則此過程中 g為重力加速度 彈簧始終在彈性限度內(nèi) A 小球的重力勢能增加mgHB 小球的動能增加 F mg HC 小球的機(jī)械能增加FHD 小球的機(jī)械能不守恒 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8 如圖甲所示 質(zhì)量m 1kg的物塊 可視為質(zhì)點(diǎn) 以v0 10m s的初速度從傾角 37 的固定粗糙長斜面上的P點(diǎn)沿斜面向上運(yùn)動到最高點(diǎn)后 又沿原路返回 其速率隨時間變化的圖象如圖乙所示 不計空氣阻力 取sin37 0 6 cos37 0 8 重力加速度g 10m s2 下列說法正確的是A 物塊所受的重力與摩擦力之比為5 2B 在1 6s時間內(nèi)物塊所受重力的平均功率為50WC 在t 6s時物塊克服摩擦力做功的功率為20WD 在0 1s時間內(nèi)機(jī)械能的變化量與在1 6s時間內(nèi)機(jī)械能的變化量大小之比為1 5 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 由題中圖象知t 6s時物塊的速率v6 10m s 物塊克服摩擦力做功的功率P6 Ffv6 40W 選項C錯誤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9 有一輛質(zhì)量為170kg 輸出功率為1440W的太陽能試驗汽車 安裝有約6m2的太陽能電池板和蓄能電池 該電池板在有效光照條件下單位面積輸出的電功率為30W m2 若駕駛員的質(zhì)量為70kg 汽車最大行駛速度為90km h 假設(shè)汽車行駛時受到的阻力與其速度成正比 則汽車A 以最大速度行駛時牽引力大小為57 6NB 剛啟動時的加速度大小為0 24m s2C 保持最大速度行駛1h至少需要有效光照8hD 直接用太陽能電池板提供的功率可獲得3 13m s的最大行駛速度 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 由公式W Pt和能量守恒得 1440W 1h 30 6W t 得 t 8h 即保持最大速度行駛1h至少需要有效光照8h 故C正確 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10 用如圖所示的實(shí)驗裝置驗證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗所用的電源為學(xué)生電源 輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種 重錘從高處由靜止開始落下 重錘上拖著的紙帶通過打點(diǎn)計時器打出一系列的點(diǎn) 對紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測量 即可驗證機(jī)械能守恒定律 已知重力加速度為g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 下面列舉了該實(shí)驗的幾個操作步驟 A 按照圖示的裝置安裝器件 B 將打點(diǎn)計時器接到電源的直流輸出端上 C 用天平測量出重錘的質(zhì)量 D 先釋放懸掛紙帶的夾子 然后接通電源開關(guān)打出一條紙帶 E 測量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離 F 根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能在誤差范圍內(nèi)是否等于增加的動能 其中沒有必要或操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是 填寫選項對應(yīng)的字母 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 步驟B應(yīng)該將打點(diǎn)計時器接到電源的交流輸出端上 步驟C中沒必要用天平測量出重錘的質(zhì)量 步驟D中應(yīng)該先接通電源開關(guān) 后釋放懸掛紙帶的夾子 然后打出一條紙帶 故沒有必要或操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是B C D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 如圖所示是實(shí)驗中得到一條紙帶 將起始點(diǎn)記為O 并在離O點(diǎn)較遠(yuǎn)的任意點(diǎn)依次選取6個連續(xù)的點(diǎn) 分別記為A B C D E F 量出各點(diǎn)與O點(diǎn)的距離分別為h1 h2 h3 h4 h5 h6 使用交流電的周期為T 設(shè)重錘質(zhì)量為m 則在打E點(diǎn)時重錘的動能為 在打O點(diǎn)和E點(diǎn)這段時間內(nèi)的重力勢能的減少量為 答案 解析 mgh5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 在本實(shí)驗中發(fā)現(xiàn) 重錘減少的重力勢能總是 填 大于 或 小于 重錘增加的動能 主要是因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用 為了測定阻力大小 可算出 2 問中紙帶各點(diǎn)對應(yīng)的速度 分別記為v1至v6 并作vn2 hn圖象 如圖所示 直線斜率為k 則可測出阻力大小為 答案 解析 大于 在本實(shí)驗中 重錘減少的重力勢能總是大于重錘增加的動能 根據(jù)vn2 2ahn可知 vn2 hn圖象的斜率k 2a 而mg Ff ma 解得Ff m g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11 已知半徑為r的小球在空氣中下落時受到的粘滯阻力Ff滿足如下規(guī)律 Ff 6 vr 公式中 為空氣與小球間的粘滯系數(shù) 一同學(xué)欲使用傳感器通過實(shí)驗測定粘滯系數(shù) 他將一個半徑為r0 質(zhì)量為m的小球從空中某位置由靜止釋放 測得小球速度為v0時 加速度大小為a0 若忽略空氣浮力 已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間 求 1 粘滯系數(shù) 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 對小球下落過程受力分析mg Ff0 ma0Ff0 6 v0r0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 若測得小球下落h高度時達(dá)到最大速度 求此過程中小球損失的機(jī)械能 答案 解析 達(dá)到最大速度時 有mg Ffm 0Ffm 6 vmr0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12 如圖所示 傳送帶A B之間的距離為L 3 2m 與水平面間夾角 37 傳送帶沿順時針方向轉(zhuǎn)動 速度恒為v 2m s 在上端A點(diǎn)無初速度放置一個質(zhì)量為m 1kg 大小可視為質(zhì)點(diǎn)的金屬塊 它與傳送帶的動摩擦因數(shù)為 0 5 金屬塊滑離傳送帶后 經(jīng)過彎道 沿半徑R 0 4m的光滑圓軌道做圓周運(yùn)動 剛好能通過最高點(diǎn)E 已知B D兩點(diǎn)的豎直高度差為h 0 5m 取g 10m s2 求 1 金屬塊經(jīng)過D點(diǎn)時的速度大小 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 對金屬塊在E點(diǎn)有mg m 解得vE 2m s在從D到E過程中 由動能定理得 解得vD 2m s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 金屬塊在BCD彎道上克服摩擦力做的功 答案 解析 3J 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10