2018_2019学年高中物理第3章动能的变化与机械功章末检测试卷沪科版必修2.doc

1、1第 3章 动能的变化与机械功章末检测试卷(三)(时间：90 分钟 满分：100 分)一、选择题(本题共 12小题，每小题 4分，共 48分)1下面列举的情况中所做的功不为零的是( )A举重运动员，举着杠铃在头上方停留 3 s，运动员对杠铃做的功B木块在粗糙的水平面上滑动，支持力对木块做的功C一个人用力推一个笨重的物体，但没推动，人的推力对物体做的功D自由落体运动中，重力对物体做的功答案 D解析 举重运动员举着杠铃在头上方停留 3 s的时间内，运动员对杠铃施加了竖直向上的支持力，但杠铃在支持力方向上没有位移，所以运动员对杠铃没有做功；木块滑动过程中，在支持力方向上没有位移，故支持力对木块没有做

2、功；人推物体但没推动，只有力而没有位移，做的功等于零；自由落体运动中，重力竖直向下，物体的位移也竖直向下，故重力对物体做了功，D 选项正确2某运动员臂长为 L，将质量为 m的铅球推出，铅球出手时的速度大小为 v0，方向与水平方向成 30角，则该运动员对铅球所做的功是( )A. B mgL mv02mgL v022 12C. mv02 D mgL mv0212答案 A2解 析 设 运 动 员 对 铅 球 做 功 为 W， 由 动 能 定 理 得 W mgLsin 30 mv02， 所 以 W mgL mv02.12 12 123假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率如果摩托艇发动机的输出功率变

3、为原来的 2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的( )A4 倍 B2 倍 C. 倍 D. 倍3 2答案 D解析 设 f kv，当阻力等于牵引力时，速度最大，输出功率变化前，有P Fv fv kvv kv2，变化后有 2P F v kv v kv 2，联立解得，v v，D 正确24如图 1，水平放置的光滑板中心开一光滑小孔 O，穿过一细绳，绳的一端系一小球，另一端用力 F拉着使球在平板上做半径为 r的匀速圆周运动，在运动过程中逐渐增大拉力，当拉力增大为 8F时，球的运动半径减小为 ，在此过程中拉力做的功为( )r2图 1A0 B1.5 Fr C3.5 Fr D4 Fr答案 B解析 开始： F mv1

4、2r后来：8 F mv22r2解得 W mv22 mv121.5 Fr，B 正确12 125汽车在平直公路上以速度 v0匀速行驶，发动机功率为 P.快进入闹市区时，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶下面四个图像中，哪个图像正确表示了从司机减小油门开始，汽车的速度与时间的关系( )答案 C3解析 功率减小一半后，汽车做加速度越来越小的减速运动，最终匀速运动故 C正确6如图 2所示，滑雪者由静止开始沿斜坡从 A点自由滑下，然后在水平面上前进至 B点停下，已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数皆为 ，滑雪者(包括滑雪板)的质量为m， A、 B两点间的水平距离为 l.在滑雪

5、者经过 AB段的过程中，摩擦力所做功的大小为(已知滑雪者从斜坡滑上水平面时没有动能损失)( )图 2A大于 mglB小于 mglC等于 mglD以上三种情况都有可能答案 C解析 设在斜面上滑动的距离为 x，斜面倾角为 ，由 A到 B的过程中摩擦力所做的功为Wf mg cos x mg (l xcos ) mgl ，故 C正确7某人通过光滑轻质定滑轮将一物体提升，第一次此人竖直向下拉绳，如图 3甲所示，使物体匀速上升高度 h，该过程人对物体做功为 W1；第二次此人以速度 v匀速向左拉着绳运动，如图乙所示，使物体上升相同的高度，此时绳子与水平面夹角为 ，已知重力加速度为 g，人对物体做功为 W2，

6、关于两次人对物体做的功的关系正确的是( )图 3A W1 W2 B W1W2C W1W2 D都有可能答案 C解析 第一次： W1 mgh0，即 W1 mgh；第二次：物体速度 v vcos ，随人左移 v增大，即物体加速上升，由 W2 mgh Ek知， W2 mgh Ek所以 W1W2，C 正确8(多选)如图 4所示，四个相同的小球在距地面相同的高度以相同的速率分别竖直下抛、竖直上抛、平抛和斜上抛，不计空气阻力，则下列关于这四个小球从抛出到落地过程的说法4中正确的是( )图 4A小球飞行过程中单位时间内的速度变化相同B小球落地时，重力的瞬时功率均相同C从开始运动至落地，重力对小球做功相同D从开

7、始运动至落地，重力对小球做功的平均功率相同答案 AC解析 因为抛体运动的加速度恒为 g，所以选项 A正确；小球落地时竖直方向速度大小不同，B错误； WG mgh，选项 C正确；从抛出到落地所用时间不等，所以 D错误9(多选)质量不等，但有相同动能的两个物体，在动摩擦因数相同的水平地面上滑行，直至停止，则( )A质量小的物体滑行的距离大B质量大的物体滑行的距离大C它们滑行的距离一样大D它们克服摩擦力所做的功一样多答案 AD解析 由动能定理可得 fx0 Ek，又 f mg ，则 mgx Ek，由于两者动能相同，故质量小的滑行距离大，它们克服摩擦力所做的功都等于 Ek.10(多选)质量为 2 kg的

8、物体置于水平面上，在运动方向上受到水平拉力 F的作用，沿水平方向做匀变速运动，拉力 F作用 2 s后撤去，物体运动的速度时间图像如图 5所示，则下列说法正确的是(取 g10 m/s 2)( )图 5A拉力 F做功 150 JB拉力 F做功 350 JC物体克服摩擦力做功 100 JD物体克服摩擦力做功 175 J答案 AD5解析 由题图可知撤去拉力后，物体做匀减速直线运动，加速度大小 a22.5 m/s2，所以滑动摩擦力 f ma25 N；加速过程加速度大小 a12.5 m/s2，由 F f ma1得，拉力F ma1 f10 N由题图可知 F作用 2 s时间内的位移 s115 m，撤去 F后运

9、动的位移s220 m，全程位移 s35 m，所以拉力 F做功 W1 Fs11015 J150 J，A 正确，B 错误；物体克服摩擦力做功 W2 fs535 J175 J，C 错误，D 正确11(多选)如图 6，一固定容器的内壁是半径为 R的半球面；在半球面水平直径的一端有一质量为 m的质点 P.它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦力做的功为 W.重力加速度大小为 g.设质点 P在最低点时，向心加速度的大小为 a，容器对它的支持力大小为N，则( )图 6A a2mgR WmRB a2mgR WmRC N3mgR 2WRD N2mgR WR答案 AC解析 质点 P下滑过程中，重力和摩擦

10、力做功，根据动能定理可得 mgR W mv2，根据公12式 a ，联立可得 a ，A 正确，B 错误；在最低点重力和支持力的合力充当向v2R 2mgR WmR心力，根据牛顿第二定律可得， N mg ma，代入可得， N ，C 正确，D 错误3mgR 2WR12(多选)如图 7所示为一滑草场某条滑道由上、下两段高均为 h，与水平面倾角分别为45和 37的滑道组成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为 .质量为 m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端(不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，sin 370.6，cos 370.8)重力加速度为 g，则( )图

11、 76A动摩擦因数 67B载人滑草车的最大速度为2gh7C载人滑草车克服摩擦力做功为 mghD载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为 g35答案 AB解析 对滑草车从坡顶由静止滑下，到底端静止的全过程分析，得 mg2h mg cos 45 mg cos 37 0，解得 ，选项 A正确；对经过上段滑hsin 45 hsin 37 67道的过程，根据动能定理得， mgh mg cos 45 mv2，解得 v ，选项hsin 4512 2gh7B正确；载人滑草车克服摩擦力做功为 2mgh，选项 C错误；载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为 a g，选项 D错误mgsin 37 mgcos 37m 33

12、5二、实验题(本题共 2小题，共 10分)13(4 分)在“探究恒力做功与动能变化的关系”实验中(装置如图 8甲)：甲乙图 8(1)下列说法哪一项是正确的( )A平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量C实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取 O、 A、 B、 C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为 50 Hz，则打 B点时小车的瞬时速度大小为_ m/s(保留三位有效数字)答案 (1)C (2)0.653解析 (1)平衡摩擦力的原理就是在没有拉力的情况下调整木板倾角，使 tan ，A 错；7为减小系

13、统误差应使钩码质量远小于小车质量，B 错；实验时使小车靠近打点计时器能充分利用纸带，由静止释放则后面点测出的动能即等于该过程的动能变化量，便于利用实验数据进行探究，故选 C.(2)vB 0.653 m/s.xAC2T14(6 分)在“探究恒力做功和物体速度变化的关系”实验中：(1)某同学的实验设计方案如图 9甲所示，该实验用钩码的重力表示小车受到的合外力，为此，实验时在安装正确、操作规范的前提下(已平衡摩擦力)，还需要满足的条件是_图 9(2)如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中 A、 B、 C、 D、 E、 F是该同学确定的计数点，相邻计数点间的时间间隔为 T，距离如图所示则打 C点时

14、小车的速度为_；要验证合外力的功与速度变化的关系，除位移、速度外，还要测出的物理量有_答案 (1)钩码的重力远小于小车的重力(2) 钩码的质量和小车的质量 s2 s32T解析 (1)只有当钩码的重力远小于小车的重力时，才能近似地认为小车受到的拉力等于钩码的重力(2)C点的速度等于 BD段的平均速度，故 vC .sBD2T s2 s32T三、计算题(本题共 4小题，共 42分，解答时应写出必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)15(10 分)质量为 m510 3 kg的汽车在水平公路上行驶，阻力是车重的 0.1倍让车保持额定功率 P060 kW，从静止开始行驶( g取 10 m/s2

15、)(1)若以额定功率启动，求汽车达到的最大速度 vm及汽车车速 v12 m/s 时的加速度大小(2)若汽车以 v6 m/s 的速度匀速行驶，求汽车的实际功率答案 (1)12 m/s 5 m/s 2 (2)30 kW解析 (1)由 P0 Fvm fvm得 vm m/s12 m/sP0f 601030.15103108由 P Fv得 F ，当 v12 m/s 时，PvF1 N310 4 NP0v1 601032由牛顿第二定律得 F1 f ma，所以 a F1 fm 3104 0.15103105103m/s25 m/s 2(2)汽车以 6 m/s的速度匀速行驶，则牵引力 F f0.1510 310

16、 N510 3 N实际功率为 P Fv510 36 W30 kW.16(10 分)如图 10所示，质量为 m的小球用长为 L的轻质细线悬于 O点，与 O点处于同一水平线上的 P点处有一颗光滑的细钉，已知 OP ，在 A点给小球一个水平向左的初速度L2v0，发现小球恰能到达跟 P点在同一竖直线上的最高点 B.求：图 10(1)小球到达 B点时的速率(2)若不计空气阻力，则初速度 v0为多少？(3)若初速度变为 v03 ，其他条件均不变，则小球从 A到 B的过程中克服空气阻力做gL了多少功？答案 (1) (2) (3) mgLgL2 7gL2 114解析 (1)小球恰能到达最高点 B，则在最高点有

17、 mg ，小球到达 B点时的速率 v .mv2L2 gL2(2)从 A点到 B点，由动能定理得 mg(L ) mv2 mv02，则 v0L2 12 12 7gL2(3)空气阻力是变力，设小球从 A到 B克服空气阻力做功为 Wf，由动能定理得 mg(L )L2 Wf mv2 mv0 2，解得 Wf mgL.12 12 11417(10 分)如图 11甲所示，质量 m1 kg 的物体静止在光滑的水平面上， t0 时刻，物体受到一个变力 F作用， t1 s时，撤去力 F，某时刻物体滑上倾角为 37的粗糙斜面；已知物体从开始运动到斜面最高点的 v t图像如图乙所示，不计其他阻力， g取 10 9m/s

18、2，sin 370.6，cos 370.8，求：图 11(1)变力 F做的功；(2)物体从斜面底端滑到最高点过程中克服摩擦力做功的平均功率；(3)物体回到出发点的速度大小答案 (1)50 J (2)20 W (3)2 m/s5解析 (1)由题图乙知物体 1 s末的速度 v110 m/s，根据动能定理得： WF mv1250 J.12(2)物体在斜面上升的最大距离：x 110 m5 m12物体到达斜面时的速度 v210 m/s，到达斜面最高点的速度为零，根据动能定理： mgxsin 37 Wf0 mv2212解得： Wf20 J， 20 W.PWft(3)设物体重新到达斜面底端时的速度为 v3，

19、则根据动能定理：2 Wf mv32 mv2212 12解得： v32 m/s5此后物体做匀速直线运动，到达原出发点的速度为 2 m/s.518(12 分)如图 12所示，质量 m0.2 kg的小物块，放在半径 R12 m的水平圆盘边缘 A处，小物块与圆盘间的动摩擦因数 10.8.圆心角为 37、半径 R22.5 m的光滑圆弧轨道 BC与水平轨道光滑连接于 C点，小物块与水平轨道间的动摩擦因数为 20.5.开始圆盘静止，在电动机的带动下绕过圆心 O1的竖直轴缓慢加速转动，某时刻小物块沿纸面水平方向飞出(此时 O1与 A连线垂直纸面)，恰好沿切线进入圆弧轨道 B处，经过圆弧 BC进入水平轨道 CD

20、，在 D处进入圆心为 O2、半径 R30.5 m的光滑竖直圆轨道，绕过圆轨道后沿水平轨道 DF向右运动设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力，sin 370.6，cos 370.8， g取 10 m/s2，求：10图 12(1)圆盘对小物块 m做的功；(2)小物块刚离开圆盘时 A、 B两点间的水平距离；(3)假设竖直圆轨道可以左右移动，要使小物块能够通过竖直圆轨道，求竖直圆轨道底端 D与圆弧轨道底端 C之间的距离范围和小物块的最终位置答案 (1)1.6 J (2)1.2 m (3) lDC1 m 最后停在离 C位置右侧 3.5 m处解析 (1)小物块刚滑出圆盘时： 1mgmvA2R1得：

21、vA4 m/s由动能定理可得： W mvA212得： W1.6 J(2)物块正好切入圆弧轨道 BC，由平抛运动知识可得：在 B处物块的竖直分速度为 vBy vAtan 37运动时间 tvBygA、 B间的水平距离 x vAt联立解得： x1.2 m(3)物块刚好通过竖直完整圆轨道最高点 E处： mgmvE2R3由 B到 E点由动能定理得：mgR2(1cos 37) 2mgL2 mgR3 mvE2 mvB212 12又 vB vA2 vBy2可得： L1 m即 DC之间距离不大于 1 m时物块可通过竖直圆轨道最后物块必定停止，由动能定理可得：mgR2(1cos 37) 2mgx0 mvB212解得 x3.5 m即最后物块停在离 C位置右侧 3.5 m处