章末强化练(四) 第四章 机械能及其守恒定律（Word练习）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册（教科版2019）

章末强化练(四)　机械能及其守恒定律 [对应学生用书P149] (时间：90分钟　满分：100分) 一、选择题(本题共12小题，共48分，1～7题为单选题，每小题4分，8～12题为多选题，全都选对的得4分，有选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分) 1．如图所示实例中均不考虑空气阻力，系统机械能守恒的是(　　) D　[人上楼、跳绳过程中机械能不守恒，从能量转化角度看都是消耗人体的化学能；水滴石穿，水滴的机械能减少的部分转变为内能；弓箭射出过程中是弹性势能与动能、重力势能的相互转化，射出后箭只受重力作用，机械能守恒．] 2．一名小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的变化情况是(　　) A．重力势能减少，动能不变，机械能减少 B．重力势能减少，动能增加，机械能减少 C．重力势能减少，动能增加，机械能增加 D．重力势能减少，动能增加，机械能守恒 B　[小孩在下滑过程中重力势能减少，由于小孩做加速运动，故动能增加．又因为小孩下滑过程中克服摩擦力做功，故机械能减少，B正确．] 3．在平直公路上以一定速率(约为5 m/s)行驶的自行车所受阻力为车和人总重量的，则骑车人的功率最接近于(车和人的总质量约为100 kg)(　　) A．0.1 kW　　　　　　　　 B．1×103 kW C．1 kW D．10 kW A　[因为车速v＝5 m/s，骑车时的牵引力F＝f＝0.02×100×10 N＝20 N，所以功率P＝Fv＝20×5 W＝100 W＝0.1 kW，故A正确．] 4．某物体做自由落体运动，其相对于地面的重力势能Ep与下落速度v的关系图像正确的是(　　 ) C　[设物体原来具有的重力势能为Ep0，下落过程中有Ep＝Ep0－mv2，故C正确．] 5．如图所示，半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高．一个质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg.重力加速度大小为g，质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为(　　) A．mgR B．mgR C．mgR D．mgR B　[在Q点，质点在竖直方向上受支持力和重力的作用，这两个力的合力提供向心力；由牛顿第二定律可得F－mg＝m，解得v＝.对质点自P滑到Q的过程中，由动能定理可得mgR－W克＝mv2，解得W克＝mgR，故B正确．] 6．(2021·湖南卷)“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的．总质量为m的动车组在平直的轨道上行驶．该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为P，若动车组所受的阻力与其速率成正比(F阻＝kv，k为常量)，则动车组能达到的最大速度为vm.下列说法正确的是(　　) A．动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变 B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动 C．若四节动力车厢输出的总功率为2.25P，则动车组匀速行驶的速度为vm D．若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间t达到最大速度vm，则这一过程中该动车组克服阻力做的功为mv－Pt C　[对动车，由牛顿第二定律有 F－F阻＝ma 若动车组在匀加速启动，即加速度a恒定，但F阻＝kv随速度增大而增大，则牵引力也随阻力增大而变大，故A错误； 若四节动力车厢输出功率均为额定值，则总功率为4P，由牛顿第二定律有 －kv＝ma 可知加速启动的过程中牵引力减小，阻力增大，则加速度逐渐减小，故B错误； 若四节动力车厢输出的总功率为2.25P，则动车组匀速行驶时加速度为零，有 ＝kv 而以额定功率匀速行驶时，有 ＝kvm 联立解得v＝vm，故C正确； 若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间t达到最大速度vm，由动能定理可知 4Pt－WF阻＝mv－0 可得动车组克服阻力做的功为 WF阻＝4Pt－mv 故D错误．] 7．(2022·全国甲卷)2022年北京冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示．运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为h.要求运动员经过c点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则c点处这一段圆弧雪道的半径不应小于(　　) A． B． C． D． D　[运动员由a运动到c的过程中，设到c点时的速度为v，由机械能守恒定律有mgh＝mv2，设c点处这一段圆弧雪道的最小半径为R，则在经过c点时，有kmg－mg＝m，解得R＝，D项正确．] 8．如图所示，有一内壁光滑的闭合椭圆形管道，置于竖直平面内，MN是通过椭圆中心O点的水平线．已知一小球从M点出发，初速率为v0，沿管道MPN运动，到N点的速率为v1，所需时间为t1；若该小球仍由M点以初速率v0出发，