第四章機械能和能源測試題(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一個選項符合題目要求，選對的得3分，選錯或不答的得0分)1．如圖，一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置，軌道兩端等高；質量為m的質點自軌道端點P由靜止開始滑下，滑到最低點Q時，對軌道的正壓力為2mg，重力加速度大小為g.質點自P滑到Q的過程中，克服摩擦力所做的功為()\f(1,4)mgR \f(1,3)mgR\f(1,2)mgR \f(π,4)mgR2．下列關于力對物體做功的說法正確的是()A．摩擦力對物體做功的多少與路徑無關B．合力不做功，物體必定做勻速直線運動C．在相同時間內作用力與反作用力做功絕對值一定相等，一正一負D．一對作用力和反作用力，可能其中一個力做功，而另一個力不做功3．清潔工人在清潔城市道路時駕駛灑水車沿平直粗糙路面勻速行駛．當灑水車行駛到某一路口時開始灑水，若灑水車的速度保持不變，且所受阻力與車重成正比，則開始灑水后()A．灑水車受到的牽引力保持不變B．灑水車受到的牽引力逐漸增大C．灑水車發動機的輸出功率保持不變D．灑水車發動機的輸出功率不斷減小4．下列各種運動過程中，物體(弓、過山車、石頭、圓珠筆)機械能守恒的是(忽略空氣阻力)()A．將箭搭在弦上，拉弓的整個過程B．過山車在動力作用下從軌道上緩慢上行的過程C．在一根細線的中央懸掛著一石頭，雙手拉著細線緩慢分開的過程D．手握內有彈簧的圓珠筆，筆帽抵在桌面放手后圓珠筆彈起的過程5.如圖所示，在加速運動的車廂中，一個人用力沿車前進的方向推車廂，已知人與車廂始終保持相對靜止，那么人對車廂做功的情況是()A．做正功 B．做負功C．不做功 D．無法確定6.如圖所示，一個物體以速度v0沖向與豎直墻壁相連的輕質輕簧，墻壁和物體間的彈簧被物體壓縮，在此過程中以下說法正確的是()A．物體對彈簧做的功與彈簧的壓縮量成正比B．物體向墻壁運動相同的位移，彈力做的功相等C．彈簧的彈力做正功，彈性勢能減小D．彈簧的彈力做負功，彈性勢能增加7．一小球以初速度v0水平拋出，不計空氣阻力，小球在空中運動的過程中重力做功的功率P隨時間t變化的圖象是()8．如圖所示，一固定在地面上的光滑斜面的頂端固定有一輕彈簧，地面上質量為m的物塊(可視為質點)向右滑行并沖上斜面．設物塊在斜面最低點A的速率為v，壓縮彈簧至C點時彈簧最短，C點距地面高度為h，則物塊運動到C點時彈簧的彈性勢能為()A．mgh B．mgh＋eq\f(1,2)mv2C．mgh－eq\f(1,2)mv2 \f(1,2)mv2－mgh9．下列物理量不可能為負值的是()A．加速度 B．功C．動能 D．重力勢能10.如圖所示，在豎直平面內有一半徑為R的圓弧軌道，半徑OA水平、OB豎直，一個質量為m的小球自A的正上方P點由靜止開始自由下落，小球沿軌道到達最高點B時恰好對軌道沒有壓力．已知AP＝2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運動過程中()A．重力做功2mgRB．機械能減少mgRC．合外力做功mgRD．克服摩擦力做功eq\f(1,2)mgR二、多項選擇題(本大題共4小題，每小題6分，共24分．在每小題給出的四個選項中，有多個選項符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分)11．一個質量為m的物體，分別做下列運動，其動能在運動過程中一定發生變化的是()A．勻速直線運動 B．勻變速直線運動C．平拋運動 D．勻速圓周運動12．把質量為m的小球從距地面高為h處以θ角斜向上方拋出，初速度為v0，不計空氣阻力，小球落地時的速度大小與下列因素中有關的是()A．小球的初速度v0的大小B．小球的質量mC．小球拋出時的高度hD．小球拋出時的仰角θ13．一物體靜止在升降機的地板上，在升降機加速上升的過程中，地板對物體的支持力所做的功等于()A．物體勢能的增加量B．物體動能的增加量C．物體動能的增加量加上物體勢能的增加量D．物體動能的增加量加上克服重力所做的功14.如圖所示，楔形木塊abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc與水平面的夾角相同，頂角b處安裝一定滑輪．質量分別為M、m(M>m)的滑塊，通過不可伸長的輕繩跨過定滑輪連接，輕繩與斜面平行．兩滑塊由靜止釋放后，沿斜面做勻加速運動．若不計滑輪的質量和摩擦，在兩滑塊沿斜面運動的過程中()A．兩滑塊組成系統的機械能守恒B．重力對M做的功等于M動能的增加C．輕繩對m做的功等于m機械能的增加D．兩滑塊組成系統的機械能損失等于M克服摩擦力做的功三、非選擇題(本題共4小題，共46分．按題目要求作答．解答題應寫出必要的文字說明、方程和重要演算步驟，答案中必須明確寫出數值和單位)15．(10分)物體在空中下落過程中，重力做正功，物體的動能越來越大，為了探究重力做功和物體動能變化的定量關系，我們提供了如圖所示的實驗裝置．(1)某同學根據所學的知識結合題圖設計了一個本實驗情境的命題，如圖所示：測量質量為m的小球，在重力mg作用下從開始端自由下落至光電門處發生的①______________，以及通過光電門時的②____________，探究重力做的功③____________與小球動能變化量④____________的定量關系(請在①②空格處填寫物理量名稱和對應符號，在③④空格處填寫數學表達式)．(2)某同學根據上述命題進行如下操作并測出如下數據(取g＝10m/s2①用天平測出小球的質量為0.50kg②用游標卡尺測出小球的直徑為10.00mm③用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為80.80cm；④電磁鐵先通電，讓小球吸在開始端；⑤電磁鐵斷電時，小球自由下落；⑥在小球經過光電門時，計時裝置記下小球經過光電門所用時間為×10－3s，由此可算出小球經過光電門時的速度為________m/s；⑦計算得出重力做的功為________J，小球動能變化量為________J(結果保留三位有效數字)．(3)試根據(2)對本實驗得出結論：________________________________________________________________________________.16．(10分)下表是一輛電動自行車的部分技術指標，其中額定車速是指電動車滿載情況下在水平直道上以額定功率勻速行駛的速度．額定車速整車質量載重電源電源輸出電壓充電時間額定輸出功率電動機額定工作電壓和電流18km/h40kg80kg36V/12Ah≥36V6～8h180W36V/6A請參考表中數據，完成下列問題(g取10m/s2(1)求電動車在水平直道上行駛過程中受到阻力的大小．(2)若電動車滿載時以額定功率行駛，當車速為3m/s17．(12分)如圖所示，傳送帶與地面傾角θ＝30°，AB長度為L＝16.5m，傳送帶以v＝11m/s的速率逆時針轉動．在傳送帶上端A無初速度地放上一個質量為m＝0.5kg的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數為μ＝eq\f(2\r(3),5)，取g＝10m/s2(1)從物體開始運動至物體剛與傳送帶達到共同速度這一過程中，傳送帶的摩擦力對物體做了多少功？(2)物體從與傳送帶達到共同速度的瞬間至滑到B端的過程中，傳送帶的摩擦力對物體又做了多少功？18．(14分)如圖所示，光滑水平面AB與豎直面內的半圓形粗糙導軌在B點銜接，導軌半徑為R.一個質量為m的物塊將彈簧壓縮后靜止在A處，釋放后在彈力的作用下獲得向右的速度，當它經過B點進入導軌瞬間對導軌的壓力為其重力的7倍，之后向上運動恰能到達最高點C.求：(1)彈簧對物塊的彈力做的功；(2)物塊從B至C克服阻力做的功；(3)物塊離開C點后落回水平面時其動能的大小．答案1C2D3D4D5B6D7A8D9C10D11BC12AC13CD14CD15(1)位移s瞬時速度vmgseq\f(1,2)mv2(2)(3)在誤差允許范圍內，重力做的功與物體動能的變化量相等16(1)設電動車的額定車速為vm，此時電動車牽引力為F1，則P額＝F1·vm，①F1－f＝0.②聯立①②可得f＝36N.(2)當車速為3m/s，此時電動車牽引力為F2P額＝F2·v，③F2－f＝ma.④聯立③④可得a＝0.2m/s217(1)物體放上傳送帶后，受到傳送帶的沿斜面向下的滑動摩擦力f1，以a1做勻加速直線運動，直至與傳送帶速度相等．設這一過程所需的時間為t1，物體下滑的位移為s1，則由牛頓第二定律，有mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1.由運動學公式，有s1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)，v1＝a1t1.代入數據，解得s1＝5.5m滑動摩擦力對物體做正功W1＝μmgcosθs1＝J.(2)物體與傳送帶達到共同速度后，因為mgsinθ<μmgcosθ，物體將與傳送帶保持相對靜止，以v1勻速下滑，故由物體與傳送帶共速滑到B端的時間摩擦力對物體做負功，大小為W2＝－mgsinθ(L－s1)＝－J.18(1)設物塊經過B點時的速度為v1，則由動能定理得W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，根據牛頓第二定律得FN－mg＝meq\f(veq\o\al(2,1),R)，兩式聯立得W＝eq\f(1,2)(FN－mg)R＝3mgR.(2)設物塊經C點時的速度為v2，由題意知mg＝meq\f(veq\o\al(2,2),R).則由動能定理得－(Wf＋2mgR)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(