机械能守恒定律单元测试题

重庆市丰都中学校2012年春机械能守恒定律单元测试题付红周408200e-mail：[e-mail]一、单项选择题（共10个小题，40分，每小题4分）1．伽利略斜面理想实验使人们认识到引入能量概念的重要性。在此理想实验中，能说明能量在小球运动过程中不变的理由是（）A.小球滚下斜面时，高度降低，速度增大B.小球滚上斜面时，高度增加，速度减小C.小球总能准确地到达与起始点相同的高度D.小球能在两斜面之间来回滚动2．下列哪个情况中力做的功为零()A.向上抛出一物体上升过程中，重力对物体做的功B.卫星做匀速圆周运动时，卫星受到的引力对卫星所做的功C.汽车匀速上坡时，车厢底部对货物的支持力对货物所做的功D.汽车匀速上坡时，车厢底部摩擦力对货物所做的功3．关于功率公式tWP/和P=Fv的说法正确的是（）A.据tWP/，知道W和t就可求出任意时刻的功率B.由P=Fv只能求某一时刻的瞬时功率C.从P=Fv知汽车的功率与它的速度成正比D.从P=Fv知当功率一定时，牵引力与速度成反比4．以下说法正确的是（）A．一个物体所受的合外力为零，它的机械能一定守恒B．一个物体做匀速运动，它的机械能一定守恒C．一个物体所受的合外力不为零，它的机械能可能守恒D．一个物体所受合外力的功为零，它的机械能一定守恒5．如图1所示，物体从A处开始沿光滑斜面AO下滑，又在粗糙水平面上滑动，最终停在B处。已知A距水平面OB的高度为h，物体的质量为m，现将物体m从B点沿原路送回至AO的中点C处，需外力做的功至少应为A．12mghB．mghC．32mghD．2mgh6．某缓冲装置可抽象成图2所示的简单模型.图中k1、k2为原长图1vv2v1tOt1t2相等、劲度系数不同的轻质弹簧.下列表述正确的是（）A．缓冲效果与弹簧的劲度系数无关B．垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小不等C．垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等D．垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能发生改变7．静止在粗糙水平面上的物块A受方向始终水平向右的拉力作用下做直线运动，t=4s时停下，其速度—时间图象如图3所示，已知物块A与水平面间的动摩擦因数处处相同，下列判断正确的是（）A．全过程中拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功B．全过程拉力做的功等于零C．从t=1s到t=3s这段时间内拉力的功率保持不变，该功率为整个过程的最大值D．从t=1s到t=3s这段时间内拉力不做功8．如图是一汽车在平直路面上启动的速度－时间图象，在0~t1段图像是直线段，t1时刻起汽车的功率保持不变。已知路面阻力不变，则由图象可知（）A．0~t1时间内，汽车牵引力增大，加速度增大，功率不变B．0~t1时间内，汽车牵引力不变，加速度不变，功率增大C．t1~t2时间内，汽车牵引力减小，加速度减小，功率增大D．t1~t2时间内，汽车牵引力不变，加速度不变，功率不变9．把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车。而动车组就是几节自带动力的车辆（动车）加几节不带动力的车辆（也叫拖车）编成一组，就是动车组，如图所示。假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等。若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为160km/h；现在我国往返北京和上海的动车组的最大速度为480km/h，则此动车组可能（）A．由3节动车加3节拖车编成的B．由3节动车加9节拖车编成的C．由6节动车加2节拖车编成的D．由3节动车加4节拖车编成的10．如图所示，固定的光滑倾斜杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与竖直放置的轻质弹簧上端相连，弹簧的下端固定在水平地面上的A点，开始弹簧恰好处于原长h．现让圆环由静止沿杆滑下，滑到杆的底端（未触及地面）时速度恰好为零，已知当地的重力加速度大小图3为g．则在圆环下滑的整个过程中下列说法不正确的（）A．圆环与弹簧和地球组成的系统机械能守恒B．弹簧的弹性势能先增大后减小C．弹簧的弹性势能增大了mghD．弹簧的最大压缩量小于其最大伸长量二、填空题（每空2分，共20分）11．某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如图，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________电源.A．交流B．直流(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下面操作正确的是______．A．放开小车，能够自由下滑即可B．放开小车，能够匀速下滑即可C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是________．A．橡皮筋处于原长状态B．橡皮筋仍处于伸长状态C．小车在两个铁钉的连线处D．小车已过两个铁钉的连线(4)（2分）在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________部分进行测量(根据下面所示的纸带回答)．mhA12在“验证机械能守恒定律”的一次实验中，质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如下图所示(相邻记数点时间间隔为0.02s)，那么：(1)纸带的________(填“P”或“C”，必须用字母表示)端与重物相连；(2)打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=________m/s(保留到小数点后两位)；(3)从起点P到打下计数点B的过程中物体的重力势能减少量△EP=________J，此过程中物体动能的增加量△Ek=________J；(g取9.8m／s2保留到小数点后两位)(4)通过计算，数值上△EP________△Ek(填“”、“”或“=”)，这是因为_____________________________________________________________________三、计算题（共40分，13、14各题8分，15、16题各12分）13．一质量为500t的机车，以恒定功率375kW由静止出发，经过5min速度达到最大值54km/h，设机车所受阻力f恒定不变，取g＝10m/s2，试求：(1)机车受到的阻力f的大小.(2)机车在这5min内行驶的路程.14从离地面H高处落下一只小球，小球在运动过程中所受的空气阻力是它重力的k（k1）倍,而小球与地面相碰后，能以相同大小的速率反弹，求：（1）小球第一次与地面碰撞后，能够反弹起的最大高度是多少？（2）小球从释放开始，直至停止弹跳为止，所通过的总路程是多少？计15．如图所示，圆管构成的半圆形竖直轨道固定在水平地面上，轨道半径为R，MN为直径且与水平面垂直，直径略小于圆管内径的小球A以某一初速度冲进轨道，到达半圆轨道最高点M时与静止于该处的质量与A相同的小球B发生碰撞，碰后两球粘在一起飞出轨道，碰撞后两球的速度变为碰撞前的一半，落地点距N为2R。重力加速度为g，忽略圆管内径，空气阻力及各处摩擦均不计，求：（1）粘合后的两球从飞出轨道到落地的时间t；（2）小球A冲进轨道时速度v的大小。16．节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车。有一质量m=1000kg的混合动力轿车，在平直公路上以hkmv/901匀速行驶，发动机的输出功率为kWP50。当驾驶员看到前方有80km/h的限速标志时，保持发动机功率不变，立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电，使轿车做减速运动，运动L=72m后，速度变为hkmv/722。此过程中发动机功率的51用于轿车的牵引，54用于供给发电机工作，发动机输送给发电机的能量最后有50%转化为电池的电能。假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变。求（1）轿车以hkm/90在平直公路上匀速行驶时，所受阻力阻F的大小；（2）轿车从hkm/90减速到hkm/72过程中，获得的电能电E；（3）轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能电E维持hkm/72匀速运动的距离L。参考答案：1、C；2、B；3、D；4、C；5、D；6、D；7、A；8、B；9、C；10、D；11．(1)交流(2)D(3)B(4)GK12．(1)P(2)0.98m／s(3)0.49J0.48J(4)“”；纸带下落过程中必不可少有摩擦等原因使机械能减少13．研究对象为机车.首先分析物理过程：机车以恒定功率P0由静止出发→速度v增加→牵引力F减小(P0＝Fv)→合力减小(F合＝F－f)→加速度减小(a＝F合m)→速度继续增加→直至合力减小为0，加速度a＝0，速度达到最大.可见机车在这5min内做的是加速度减小、速度不断增大的变速运动.当机车的速度达到最大时，P0＝Fvmax，此时F＝f，机车的受力情况如图所示.(1)已知P0＝375kW＝3.75×105Wvmax＝54km/h＝15m/s根据P0＝Fvmax时F＝f，得：P0＝fvmax2分机车受到的阻力f＝P0vmax＝3.75×10515N＝2.5×104N.2分(2)机车在这5min内，牵引力为变力，做正功，阻力做负功，重力、弹力不做功.根据P0＝WFt，牵引力做的功为：WF＝P0·t2分根据动能定理有：P0·t－f·s＝12mv2max－02分解得：s＝P0·t－12mv2maxf＝3.75×105×5×60－0.5×5×105×1522.5×104m＝2250m.14．解答：(1)设小球第一次与地面碰撞后，能够反弹起的最大高度是h，则由动能定理得：mg(H-h)-kmg(H+h)=0解得Hkkh11(2)、设球从释放开始，直至停止弹跳为止，所通过的总路程是S，对全过程由动能定理得mgH-kmgS=0解得kHS15．（1）粘合后的两球飞出轨道后做平抛运动，竖直方向分运动为自由落体运动，有2212gtR①解得gRt2②（2）设球A的质量为m，碰撞前速度大小为v1，把球A冲进轨道最低点时的重力势能定为0，由机械能守恒定律知22111222mvmvmgR③1221vv④飞出轨道后做平抛运动，水平方向分运动为匀速直线运动，有22Rvt⑤综合②③④⑤式得gRv2216．解析：（1）汽车牵引力与输出功率的关系vFP牵将kWP50，smhkmv/25/901代入得NvPF31102牵当轿车匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等，有NF3102阻（2）在减速过程中，注意到发动机只有P51用于汽车的牵引，根据动能定理有2122212151mvmvLFPt阻，代入数据得JPt510575.1电源获得的电能为JPtE4103.6545.0电(3)根据题设，轿车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力仍为NF3102阻。此过程中，由能量转化及守恒定律可知，仅有电能用于克服阻力做功LFE阻电，代入数据得mL5.31