第一章 功和机械能 单元检测B-2024-2025学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册

第一章 功和机械能（B卷能力提升）——高一物理鲁科版（2019）必修二单元测试AB卷 一、选择题（本题共10小题，每小题5分，共50分） 1.如图所示的四幅图是小明提包回家的情景，小明提包的力不做功的是( ) A.将包提起来 B.站在水平匀速行驶的车上 C.乘升降电梯 D.提着包上楼 2.如图所示，三个相同物体分别在大小相同的力F的作用下沿水平方向发生了一段位移l，已知位移l的大小相同，下列说法正确的是( ) A.甲图中力F对物体做负功 B.乙图中力F对物体做正功 C.丙图中力F对物体做正功 D.三种情况下，丙图中力F对物体做功最多 3.某人心跳为60次每分钟，每次心跳心脏泵出60mL血液，泵出血液的血压为100mmHg。已知。该人的心脏向外泵血输出的机械功率最接近的值为( ) A.0.48W B.0.80W C.0.96W D.1.60W 4.如图所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球，在水平拉力F作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点的过程中( ) A.小球的重力势能变小 B.小球受的合力对小球做正功 C.水平拉力F的瞬时功率逐渐减小 D.小球克服重力做功的瞬时功率逐渐增大 5.如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块，O点为弹簧在原长时物块的位置.物块由A点静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达B点.在从A到B的过程中，物块( ) A.加速度逐渐减小 B.经过O点时的速度最大 C.所受弹簧弹力始终做正功 D.所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功 6.跳伞运动员低空跳伞时从悬停的直升机上由静止落下，到离地高度为h的位置时，速度为v，此时打开降落伞，此后伞和运动员下落过程受到的阻力大小恒定，一直减速下降到地面时的速度大小为，伞和运动员的总质量为m，重力加速度为g，则减速下降过程中，伞和运动员受到的阻力大小为( ) A. B. C. D. 7.两物体的速度之比为2:1，质量的大小之比为1:3，则它们的动能之比为( ) A.12:1 B.4:3 C.12:5 D.3:4 8.如图所示，在水平地面上平铺着n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h，重力加速度大小为g。如果工人将砖一块一块地叠放起来，那么工人至少做功( ) A. B. C. D. 9.如图所示，质量为m的金属小球，从离水面H高处自由下落后进入水中。已知水深为h，若以水面为参考平面，小球运动至水底时的重力势能为( ) A.mgH B. C. D. 10.如图所示，ACP和BDP是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道，A、P、B三点位于同一水平面上，C和D分别为两轨道的最低点，将两个质量相同的小球分别从A和B两处同时无初速度释放，则( ) A.沿BDP光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值 B.两小球分别到达C点和D点时，重力做功相等 C.两小球分别到达C点和D点时，重力势能相等 D.两小球刚开始分别从A和B两处无初速度释放时，重力势能相等 二、实验题（每空2分，共16分） 11.（10分）某班物理实验小组利用如图所示实验装置验证物块A、B组成系统的机械能守恒，D为固定在铁架台上的光电门，A、B用轻绳跨过定滑轮连接，滑轮质量和摩擦可忽略不计，物块B上固定了细遮光条，当地重力加速度为g。 （1）在铁架台上标记一位置C，并测得该位置与光电门D之间的距离为h。细遮光条对齐位置C，让B从位置C由静止开始下落，则在物块B加速下落到D处的过程中，B的机械能________（填“增大”或“减小”）。 （2）测得遮光条的宽度为d，其通过光电门的遮光时间为，则B下落到D处的速度大小________。 （3）测得A、B（含遮光条）的质量分别为、，则系统重力势能的减小量________，系统动能的增加量________。（用、、g、h、v中的部分字母表示） （4）多次改变C位置，测出多组h、v，以为纵轴，以h为横轴，作出图像，测得该图像的斜率为k。若A、B质量之比________（用g、k表示），则可得，即系统机械能守恒。 12.（6分）某实验小组采用如图甲所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行。已知小车质量为250g，打点计时器工作频率为50Hz。 （1）实验前将木板垫高是为了______。 （2）实验中，小车在1条橡皮筋的作用下弹出，打点计时器打出如图乙所示的一段纸带，相邻两计时点距离依次为：、、，1条橡皮筋对小车做功为______（结果保留两位有效数字）。 （3）小车在完全相同的1条、2条、3条、…橡皮筋的作用下，每次均从相同位置从静止出发，根据多次实验获得的纸带数据，分别求出小车每次获得的最大速度、、、…作出图像，则图丙中符合实际的图像是______。 三、计算题（共34分） 13.（10分）在离地面80 m处无初速度释放一小球，小球质量为，不计空气阻力，g取，取最高点所在水平面为参考平面，求： (1)在第2 s末小球的重力势能． (2)在第3 s内重力所做的功和重力势能的变化量． 14.（12分）高速连续曝光照相机可在底片上重叠形成多个图像.现利用这架照相机对某汽车的加速性能进行研究，如图为汽车做匀加速直线运动时三次曝光的照片，图中汽车的实际长度为4 m，照相机每两次曝光的时间间隔为2.0 s.已知该汽车的质量为1 000 kg，额定功率为90 kW，汽车运动过程中所受的阻力始终为1 500 N. （1）试利用图示，求该汽车的加速度大小； （2）若汽车由静止开始以此加速度做匀加速直线运动，匀加速运动状态最多能保持多长时间； （3）求汽车所能达到的最大速度； （4）若该汽车从静止开始运动，牵引力不超过3 000 N，求汽车运动2 400 m所用的最短时间（汽车已经达到最大速度）. 15.（12分）雪车比赛是一项惊险刺激的竞技类项目，部分赛道如图所示，半径的圆弧轨道与一倾斜直轨道相切于B点，直轨道与水平面间的夹角，运动员俯卧在雪车上沿轨道滑动，运动员和雪车（可视为质点）的总质量，经过最低点O时对轨道的压力大小，再经过B点时速度大小，已知雪车受到轨道的阻力大小与其对轨道的压力大小的比值，取重力加速度大小，. （1）求雪车经过最低点O时的速度大小v； （2）求从最低点O运动到B点的过程中雪车克服轨道摩擦力做的功W； （3）若雪车刚好能到达直轨道的最高点C，求轨道的长度L。 答案以及解析 1.答案：B 解析：根据功的概念可知，只有同时满足有力及在力的方向上有位移两个条件，力才对物体做功。A.小明将包提起来，包沿拉力方向有位移，拉力做功，A不符合题意；B.小明站在水平匀速行驶的车上时，拉力与位移垂直，拉力不做功，B符合题意；C.小明乘升降电梯时，包沿拉力方向有位移，拉力做功，C不符合题意；D.小明提包上楼的过程中，拉力与位移夹角是锐角，拉力做正功，D不符合题意。故选B。 2.答案：C 解析：甲图中力F对物体做功为乙图中力F对物体做功为丙图中力F对物体做功为故甲图中力F对物体做正功，乙图中力F对物体做负功，丙图中力F对物体做正功，功的正负只反映动力功还是阻力功，不代表大小，则三种情况下力F对物体做功一样多。故选C。 3.答案：B 解析：每次心跳，心脏向外泵血所做的功，该人的心脏向外泵血输出的机械功率，故选B。 4.答案：D 解析：A、在拉力作用下，小球向上运动，故重力势能增加，故A错误;B、小球匀速率运动，动能不变，根据动能定理，合力做功为零，故B错误;C、小球匀速率运动，合力的功率为零，匀速率运动，小球克服重力做功的瞬时功率不断增加，拉力T不做功，故拉力F的功率不断增加，故C错误;D、重力不变，速度方向与重力的夹角不断增加(大于90度)，故根据，重力的瞬时功率的绝对值不断增大;故D正确;故选:D。 5.答案：D 解析：由于水平面粗糙且O点为弹簧在原长时物块的位置，所以弹力与摩擦力平衡的位置在OA之间，加速度为零时弹力和摩擦力平衡，所以物块在从A到B的过程中加速度先减小后反向增大，A错误;物体在平衡位置处速度最大，所以物块速度最大的位置在AO之间某一位置，B错误;从A到O过程中弹力方向与位移方向相同，弹力做正功，从O到B过程中弹力方向与位移方向相反，弹力做负功，C错误;从A到B过程中根据动能定理可得，即，即弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功，D正确. 6.答案：A 解析：从h高度下落的过程中，根据动能定理，解得阻力大小，故选A。 7.答案：B 解析：A、B两物体的速度之比为2:1，质量的大小之比为1:3，根据动能的表达式得，动能之比为4:3.故B正确，ACD错误. 8.答案：B 解析：把n块砖看成一个整体，其总质量是，以地面为零势能面，n块砖都平放在地上时，其重心都在高处，所以n块砖的初始重力势能为。当n块砖叠放在一起时，其总高度为，其总的重心位置在处，所以此时重力势能为，工人做的功至少要等于重力势能的增量，即，选项B正确。 9.答案：B 解析：以水面为参考平面，小球运动至水底时的重力势能为 故选B。 10.答案：D 解析：重力势能具有相对性，如果选A、P、B三点所在水平面为零势能参考面，则两球在运动过程中的重力势能恒为负值，如果选C点所在水平面为零势能参考面，则两球在运动过程中的重力势能恒为正值，两球从开始运动到分别到达C点和D点时竖直高度差不相等，所以重力做功不相等，A、B错误；A点和B点在同一水平高度，C点和D点不在同一水平面内，不管选哪一点为零势能点，在A点和B点时重力势能均相等，在C点和D点时重力势能均不相等，C错误，D正确. 11.答案：（1）减小 （2） （3）； （4） 解析：（1）B下落过程中，拉力对B做负功，根据功能关系可知B的机械能减小。 （2）B经过光电门的时间极短，用平均速度代替B经过光电门的瞬时速度，即B下落到D处的速度为 （3）B重力势能的减小量为，A重力势能的增加量为，所以系统重力势能的减小量为 系统动能的增加量为 （4）由于系统机械能守恒，即 所以 可得 可知图像斜率为 所以 12.答案：（1）平衡摩擦力（2）0.50（3）D 解析：（1）实验前将木板垫高，是为了平衡摩擦力，使得橡皮筋对小车做功等于合力对小车做功。 （2）由题给条件可知，小车自C点开始匀速运动，则匀速运动的速度 根据动能定理可知 （3）根据动能定理及功能关系可得，橡皮筋做的功等于小车动能的增量，即 故W与v成二次函数关系。 故选D。 13.答案：(1)-40 J (2)50 J；减少50 J 解析：(1)在第2 s末小球所处的高度： 重力势能 说明小球在参考平面的下方． (2)在第3 s末小球所处的高度 第3 s内重力做功：，即小球的重力势能减少50 J. 14.答案：（1）（2）20 s（3）60 m/s（4）70 s 解析：（1）由题图可得汽车在第1个2.0 s时间内的位移，第2个2.0s时间内的位移，汽车的加速度大小为. （2）由得，汽车牵引力，汽车做匀加速运动的末速度，匀加速运动保持的时间. （3）当牵引力与阻力大小相等时，汽车速度最大，汽车所能达到的最大速度. （4）由（1）（2）知匀加速运动的时间，运动的距离，之后以恒定功率运动的距离，由动能定理有，解得，所以最短时间为. 15.答案：（1）33m/s（2）（3）50m 解析：（1）在O点，由牛顿第三定律可知轨道对运动员和雪车的支持力与运动员和雪车对轨道的压力F大小相等 即 由牛顿第二定律有 解得 （2）在运动员和雪车从O点运动到B点的过程中，由动能定理有 解得 （3）在运动员和雪车从B点运动到C点的过程中，由动能定理有 解得 学科网（北京）股份有限公司 $$