卷子答案网-一个不只有答案的网站2023年高一物理第八章《机械能守恒定律》单元检测
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．物体在平衡力作用下运动的过程中，下列说法正确的是
A．机械能一定不变
B．物体的动能保持不变，而势能一定变化
C．若物体的势能变化，则机械能一定变化
D．若物体的势能变化，则机械能不一定有变化
2．如图所示，粗糙斜面固定在水平地面上，物体在沿斜面向上的拉力F的作用下匀速运动，则下列说法正确的是（ ）
A．斜面与地面间的摩擦力为零
B．地面对斜面的支持力的大小等于物体和斜面的重力之和
C．物块受到的拉力与摩擦力做的总功等于其机械能的变化
D．斜面对物块的摩擦力对物块做的功与物块对斜面的摩擦力对斜面做的功的代数和为零
3．如图，两根相同的轻质弹簧，沿足够长的光滑斜面放置，下端固定在斜面底部挡板上，斜面固定不动．质量不同、形状相同的两物块分别置于两弹簧上端．现用外力作用在物块上，使两弹簧具有相同的压缩量，若撤去外力后，两物块由静止沿斜面向上弹出并离开弹簧，则从撤去外力到物块速度第一次减为零的过程，两物块（ ）
A．最大速度相同 B．最大加速度相同
C．上升的最大高度不同 D．重力势能的变化量不同
4．如图所示，两个小球A、B分别固定在轻杆的两端，轻杆可绕水平光滑转轴在竖直平面内转动，，现将杆从水平位置处由静止释放，在B球逆时针转动到最高位置的过程中（不计一切摩擦和空气阻力），下列说法正确的是（ ）
A．轻杆对A、B两球都不做功
B．同一时刻，A、B两球的线速度大小相等
C．A球重力的瞬时功率先增大后减小
D．A球的重力势能减少量等于B球的机械能增加量
5．一质量为M的支架放在水平地面上，支架顶端用弹性绳拴着一个小球，小球质量为m，弹性绳质量不计。将小球拉至水平位置，从静止开始释放，小球摆到最低点时，弹性绳的伸长量恰好达到最大，支架始终不动。不计空气阻力，以下说法正确的是（ ）
A．小球释放瞬间，支架对地面压力大小为（m+M）g
B．小球摆到最低点时，支架对地面压力大小大于（m+M）g
C．小球摆到最低点的过程中，重力做功的功率一直在增大
D．小球摆到最低点的过程中，小球的重力势能可能全部转化为弹性绳的弹性势能。
6．人们用“打夯”的方式把松散的地面夯实，两人同时对静止于地面的质量为M重物，各施加一个与竖直方向成角的恒力F，重物加速离开地面高度H后，人停止施力，最后重物陷入地面深度h。整个过程中，下列说法正确的是（ ）
A．重力对重物做功为零
B．拉力对重物做功为2FHcosθ
C．地面对重物做的功为－MgH
D．重物上升的最大高度为H
7．如图，A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，A放在固定的光滑斜面上，B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C球放在水平地面上。现用手控制住A，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行。已知A的质量为5m，B的质量为m，C的质量为2m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计。开始时整个系统处于静止状态。释放A后，A沿斜面下滑至速度最大时，C恰好离开地面。下列说法正确的是（ ）
A．斜面倾角α约为37°
B．A获得的最大速度为g
C．C刚离开地面后，弹簧的弹性势能减小
D．从释放A到C刚离开地面的过程中，A、B两小球组成的系统机械能守恒
二、多选题
8．如图所示，质量为的物体在水平恒力的推动下，从山坡底部处由静止运动至高为的坡顶，获得速度为，的水平距离为。下列说法正确的是（ ）
A．物体重力所做的功是 B．合力对物体做的功是
C．推力对物体做的功是 D．阻力对物体做的功是
9．2018年6月30日，国际田联钻石联赛巴黎站的男子100米比赛中，中国“飞人”苏炳添再次跑出9秒91的个人最好成绩，获得本站第三名。这是苏炳添在9天之内第二次跑出平亚洲纪录的成绩。他采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心。如图所示，假设苏炳添的质量为m，在起跑前进的距离s内，重心升高量为h，获得的速度为v，阻力对他做功为W阻，则在此过程中（ ）
A．地面的支持力对苏炳添做功为mgh
B．苏炳添的机械能增加了
C．苏炳添所受合外力对他做功为
D．苏炳添消耗自身体内的生物能不小于
10．如图所示，汽车在拱形桥上由A匀速率运动到B，以下说法正确的是（ ）
A．牵引力与克服摩擦力做的功相等
B．合外力对汽车不做功
C．牵引力和重力做的总功大于克服摩擦力做的功
D．汽车在上拱形桥的过程中克服重力做的功转化为汽车的重力势能
三、实验题
11．用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，若按正确的实验步骤进行，并选出如图乙所示的纸带，回答下列问题：
(1)纸带的 （选填“左”或“右”）端与重物相连。
(2)下面列举了该实验的几个操作步骤（示意图如图甲所示）：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的交流输出端上；
C．用天平测量出重物的质量；
D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
E．测量纸带上打出的某些点之间的距离；
F．根据测量的结果计算重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。
指出其中没有必要进行的和操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的横线上，并改正不恰当的步骤：没有必要进行的步骤是 ，理由是 ，操作不恰当的步骤是 ，改正为 。
12．某同学设计出如图中甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小球通过光电门的时间，测出小球的直径，当地的重力加速度为g。
（1）调整AB之间的距离H，多次重复上述过程，作出随H的变化图像如图中乙所示，当小球下落过程中机械能守恒时，该直线的斜率 。
（2）小球通过光电门的平均速度 （选填“>”或“<”）小球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差 （选填“能”或“不能”）通过增加实验次数减小。
四、解答题
13．如图所示，在光滑的水平面上放着一个质量为10kg的木箱，拉力F与水平方向成60°角，F=2N。木箱从静止开始运动，4s末拉力的瞬时功率为多少？
14．人拉原来静止的车在水平路面上前进，车重300N，拉力为200N，斜向上方与水平方向成37°角，车前进了1000m，车与路面间的动摩擦因数为0.1，求：
(1)拉力对车做的功；
(2)摩擦力对车做的功；
(3)各力对车做的总功。
15．如图所示，倾角为37°的粗糙斜面AB底端与半径R=0.4m的光滑半圆轨道BC平滑相连，O为轨道圆心，BC为圆轨道直径且处于竖直方向，A、C两点等高。质量m=1kg的滑块从A点由静止开始下滑，恰能滑到与O等高的D点，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
（1）求滑块与斜面间的动摩擦因数μ；
（2）若使滑块能到达C点，求滑块从A点沿斜面滑下时的初速度v0的最小值。
16．如图所示，轻杆长L，共两端各连接质量为m的小球，杆可绕距B端的轴O在竖直平面内自由转动，轻杆从静止由水平转至竖直方向。求：
（1）此时杆对A球的作用力大小及方向；
（2）此过程中杆对A所做的功W。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】A. 物体在平衡力作用下运动的过程中机械能不一定不变，例如物体沿斜面匀速下滑的过程，机械能会减小，故A错误；
B．在平衡力作用下的速度不变，故物体的动能保持不变，而势能不一定变化，例如物体沿水平面匀速运动的过程，势能也没有发生变化，故B错误；
CD．若物体的势能变化，因动能不变，故机械能一定变化，故C正确，D错误。
故选C。
2．C
【详解】AB．以物体m和斜面整体为研究对象，根据平衡条件可得： 水平方向有
f=Fcosθ
竖直方向有
N+Fsinθ=（M+m）g
得
因此斜面与地面间的摩擦力不为零，地面对斜面的支持力的大小小于物体和斜面的重力之和，故AB错误；
C．根据功能关系，除重力以外其余力做的功等于物体机械能的变化量，故拉力和摩擦力做的总功等于物体机械能的变化，故C正确；
D．斜面对物块的摩擦力对物块做负功，斜面不动，没有位移，则物块对斜面的摩擦力对斜面不做功，所以斜面对物块的摩擦力对物块做的功与物块对斜面的摩擦力对斜面做的功的代数和为负值，故D错误。
故选C。
3．C
【详解】撤去外力后，两物块由静止沿斜面向上先做加速度减小的加速运动，当加速度等于零时，即mgsinθ=kx，物块速度最大，又两物块的质量不同，故速度最大的位置不同，最大速度也不同，故A错误；在离开弹簧前加速度先减小后增大，离开弹簧后不变，刚开始运动时，根据牛顿第二定律kx -mgsinθ=ma，弹力相同，质量不同，故加速度不同，离开弹簧后加速度相同，故B错误；初始时弹簧的压缩量相同，弹性势能相同，根据能量守恒：EP=mgh，由两物体的质量不同，故上升的最大高度不同，故C正确；重力势能的变化量等于弹性势能的减少量，故重力势能的变化量是相同的，故D错误．
故选C。
4．C
【详解】D．A、B两球组成的系统只有重力做功，系统机械能守恒，可知A球减小的机械能等于B球增大的机械能，A球的重力势能减少量等于A球动能的增加量和B球的机械能增加量，故D错误；
A．小球B的动能增大，重力势能增大，可知杆对B球做正功，则杆对A球做负功，故A错误；
B．A、B两球同轴转动，角速度大小相等，根据可知同一时刻，A球的线速度大于B球的线速度，故B错误；
C．杆在水平位置时，重力对A球做功的瞬时功率为零，杆在竖直位置时，A球的重力方向和速度方向垂直，重力对A球做功的瞬时功率也为零，但在其他位置重力对A球做功的瞬时功率不为零，因此，重力对A球做功的瞬时功率先增大后减小，故C正确。
故选C。
5．B
【详解】A．刚释放时，弹性绳的拉力为0所以支架对地面的压力等于支架的重力，故A错误；
B．支架对地面的压力等于（Mg+绳子的拉力），小球运动到最低点时，小球做圆周运动，故弹性绳的拉力大于mg，所以支架对地面的压力大于（M+m）g，故B正确；
C．刚开始时速度为零，所以功率也等于零，运动过程中由功率公式,运动到最低点时重力与速度是垂直的，此时重力的功率再次为零，所以重力的功率是先增大后减小，故C错误。
D．小球下摆的过程中，小球减小的重力势能转化为小球的动能和弹性绳的弹性势能，故D错误；
故选B。
6．B
【详解】A．整个过程重物的位移向下，则重力做正功，故A错误；
B．拉力做功为
故B正确；
C．整个过程中由动能定理
地面对重物做的功为
故C错误；
D．重物从离开地面到最高点，由动能定理
由于
重物上升的最大高度大于，故D错误。
故选B。
7．A
【详解】A．A沿斜面下滑至速度最大时，此时小球A和小球B的加速度等于零，设绳子的拉力为，弹簧弹力为，对A有
对B有
C恰好离开地面
联立解得
则斜面倾角α约为37°，故A正确；
B．从释放A到C刚离开地面的过程中，A、B、C和弹簧组成的系统能量守恒，释放A前，细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行，对B有
解得
此时弹簧的弹性势能
C恰好离开地面
解得
此时弹簧的弹性势能
设最大速度为，根据能量守恒定律
带入数据解得
故B错误；
C．C刚离开地面后，由于B的速度大于C的速度，则弹簧继续被拉长，则弹簧的弹性势能增大，故C错误；
D．从释放A到C刚离开地面的过程中，弹簧对小球B做功，则A、B两小球组成的系统机械能不守恒，故D错误。
故选A。
8．BCD
【详解】A．在上升过程中，重力做功为，故A错误；
B．根据动能定理得，合力做功等于动能的变化量，则合力做功为，故B正确；
C．根据功的计算式可知，水平恒力F对小车做的功是Fs，故C正确；
D．根据动能定理得
则阻力做功为
故D正确。
故选BCD。
9．BD
【详解】AC．由动能定理
可知AC错误；
B．由机械能的定义可知，苏炳添的机械能增加了。故B正确；
D．由能量守恒可知，苏炳添消耗自身体内的生物能不小于。故D正确。
故选BD。
10．BD
【详解】A．汽车由A匀速率运动到B，牵引力做正功，摩擦力与重力做负功，根据动能定理得
牵引力等于克服摩擦力与重力做的功，故A错误；
B．根据动能定理可知，汽车由A匀速率运动到B的过程中，动能变化为0，所以合外力对汽车不做功，故B正确；
C．牵引力、重力和摩擦力的总功为0，牵引力和重力做的总功等于克服摩擦力做的功，故C错误；
D．根据重力做功量度重力势能的变化，功是量度能的变化，所以汽车在上拱形桥的过程中克服重力做了多少功，就有多少外界能量转化为汽车的重力势能，故D正确。
故选BD。
11． 左 C 在验证机械能守恒时，左右两边式子均有质量m，可以约去，没有必要用天平测重物的质量 D 应先接通电源，待打点稳定后再释放纸带
【详解】(1)[1]物体做加速运动，由纸带可知，纸带上所打点之间的距离越来越大，这说明物体与纸带的左端相连
(2)[2]没有必要进行的步骤是：C；理由是：在验证机械能守恒时，左右两边式子均有质量m，可以约去，没有必要用天平测物体的质量
[3]操作不恰当的步骤是D；改正为：先接通电源，待打点稳定后再释放纸带
12． ＜ 不能
【详解】（1）[1]若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒，则有
解得
那么该直线斜率
（2）[2]根据匀变速直线运动的规律得小球通过光电门的平均速度等于这个过程中中间时刻速度，有
小球球心通过光电门的瞬时速度为位移中点速度，有
，
得
所以
[3]由此产生的误差不能通过增加实验次数减小。
13．0.4W
【详解】根据牛顿第二定律得：木箱的加速度
a==0.1m/s2
4s末的速度
v=at=0.4m/s
瞬时功率
P=F·v·cosα=0.4W
14．(1) ；(2) ；(3)
【详解】(1)根据功的定义
可得，拉力做的功
(2)摩擦力大小
因此摩擦力做的功
(3)由于重力与支持力不做功，因此各力对车做的总功
15．（1）0.375；（2）m/s
【详解】（1）滑块从A到D过程，根据动能定理有
解得
（2）若滑块能到达C点，根据牛顿第二定律，有
解得
A到C的过程，根据动能定理有
联立解得
所以初速度v0的最小值为m/s。
16．（1），方向指向圆心O；（2）
【详解】（1）轻杆从静止由水平转至竖直方向，对两球体构成的系统有
两球角速度相等，则有
，
A球处于最低点时有
解得
方向指向圆心O。
（2）此过程对A由动能定理有
解得
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