第7章 机械能守恒定律 单元测验-【帮课堂】2024-2025学年高一物理同步学与练（沪科版2020上海必修第二册）

第七章 机械能守恒定律 单元测验 （考试时间：60分钟，分值：100分） 一、选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 下列关于运动物体的合外力做功和动能、速度变化的关系，正确的是(　　) A.物体做变速运动，合外力一定不为零，动能一定变化 B.若合外力对物体做功为零，则合外力一定为零 C.物体的合外力做功，它的速度大小一定发生变化 D.物体的动能不变，所受的合外力必定为零 【答案】C 【解析】 物体做变速运动时，合外力一定不为零，但做功可能为零，动能不变，如匀速圆周运动，A、B错误； 物体的合外力做功，它的动能一定变化，速度大小也一定变化，C正确； 物体的动能不变，所受合外力做功一定为零，但合外力不一定为零，D错误。 2．在下列所述实例中，若不计空气阻力，机械能守恒的是（　　） A．小球在竖直平面内做匀速圆周运动 B．电梯加速上升的过程 C．抛出的铅球在空中运动的过程 D．木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程 【答案】C 【详解】 A．小球在竖直平面内做匀速圆周运动，动能不变，重力势能不断变化，机械能不守恒，A错误； B．电梯加速上升的过程，动能和重力势能均不断增大，机械能不守恒，B错误； C．抛出的铅球在空中运动的过程，只有重力做功，机械能守恒，C正确； D．木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程，动能不变，重力势能不断减小，机械能不守恒，D错误。 3. 下列关于重力势能的说法正确的是（ ） A.物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定 B.物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大 C.一个物体的重力势能从－5 J变化到－3 J，重力势能增加了 D.在地面上的物体具有的重力势能一定等于零 【答案】C 【解析】物体的重力势能与参考平面的选取有关，同一物体相对不同的参考平面的重力势能不同，A错误； 物体在零势能面以上，距零势能面的距离越大，重力势能越大，反之则越小，B错误； 重力势能的正、负号表示大小，－5 J的重力势能小于－3 J的重力势能，C正确； 只有选地面为零势能面时，地面上的物体的重力势能才为零，否则不为零，D错误。 4. 如图所示，分别用力、、将质量为m的物体，由静止沿同一光滑斜面以相同的加速度，从斜面底端拉到斜面的顶端。在此过程中，力、、的平均功率关系为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】三种情况由牛顿第二定律分别可得 由于三种情况物体均由静止以相同的加速度上滑到斜面顶端，由运动学规律可得 故物体到达斜面顶端的速度v相等，力、、的平均功率可表示为 ， ， 对比可得，、、的平均功率为 ，故选A。 5. 在平直的公路上，汽车由静止开始做匀加速运动.当速度达到vm后，立即关闭发动机而滑行直到停止.v－t图线如图所示，汽车的牵引力大小为F1，摩擦力大小为F2，全过程中，牵引力做的功为W1，克服摩擦阻力做功为W2.以下是F1、F2及W1、W2间关系的说法，其中正确的是（ ） A.F1∶F2＝1∶3 B.F1∶F2＝4∶3 C.W1∶W2＝1∶3 D.W1∶W2＝4∶3 【答案】B 【解析】对全过程由动能定理可知W1－W2＝0，故W1∶W2＝1∶1，故C、D错误； W1＝F1s，W2＝F2s′，由题图可知s∶s′＝3∶4，所以F1∶F2＝4∶3，故A错误，B正确。 6. 如图所示，质量为0.1 kg的小物块在粗糙水平桌面上滑行4 m后以3.0 m/s的速度飞离桌面，最终落在水平地面上，已知物块与桌面间的动摩擦因数为0.5，桌面高0.45 m，若不计空气阻力，取g＝10 m/s2，则(　) A.小物块的初速度是5 m/s B.小物块的水平射程为1.2 m C.小物块在桌面上克服摩擦力做8 J的功 D.小物块落地时的动能为0.9 J 【答案】D 【解析】小物块在粗糙水平桌面上滑行时，由动能定理－μmgs＝mv2－mv02 得： v0＝7 m/s，Wf＝－μmgs＝－2 J，A、C错误； 物块飞离桌面后做平抛运动，由h＝gt2，x＝vt得x＝0.9 m，B项错误； 由mgh＝Ek－mv2得，物块落地时Ek＝0.9 J，D正确。 7．如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，那么小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中（弹簧一直保持竖直且始终在弹性限度内，空气阻力不计），下列说法中正确的是（　　） A．小球的重力势能增加 B．小球的动能先减小后增大 C．小球的机械能保持不变 D．小球和弹簧组成的系统机械能保持不变 【答案】D 【解析】A．小球下降过程中，重力势能减小，故A错误； B．当重力大于弹力时 当重力小于弹力时 可知，小球的加速度先向下后向上，故小球先做加速运动，后做减速运动，则动能先增大后减小，故B错误； C．弹簧弹力对小球做负功，小球机械能减小，故C错误； D．小球和弹簧组成系统，动能、重力势能、弹性势能相互转化，系统机械能守恒，故D正确。 8．一辆电动汽车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为18m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动汽车的牵引力F与对应的速度v，并描绘图像，图中AB、BC均为直线，若电动汽车行驶过程中所受的阻力恒定，由图像可知下列说法正确的是（　　） A．电动汽车行驶中所受的阻力为3000N B．A到B阶段，牵引力的功率保持不变 C．若已知电动汽车总质量为1200kg，则汽车匀加速的时间是1.8s D．电动汽车的额定功率为108kW 【答案】C 【详解】A．电动汽车速度最大时，合力为零，牵引力与阻力平衡。由图可知阻力为600N。故A错误； B．A到B阶段，牵引力不变，电动汽车做匀加速直线运动，速度增加，根据 可知牵引力的功率增大。故B错误； CD．电动汽车匀加速阶段，牵引力为3000N，根据牛顿第二定律可得，解得： 匀加速末时刻电动汽车功率达到额定功率，一直到最大速度过程中保持额定功率不变， 有，匀加速末时刻电动汽车的速度为 根据 ，解得 ，故C正确；D错误。 9. 足够长的传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小物体A由静止轻放于传送带上，若小物体与传送带之间的动摩擦因数为μ，如图所示，当物体与传送带相对静止时，转化为内能的能量为(　　) A．mv2 B．2mv2 C.mv2 D.mv2 【答案】D 【解析】物体A被放于传送带上即做匀加速直线运动，加速度a＝＝μg， 匀加速过程前进的距离x1＝＝，该时间内传送带前进的距离x2＝vt＝v·＝， 所以物体相对传送带滑动距离Δx＝x2－x1＝，故产生的内能Q＝μmg·Δx＝μmg·＝mv2，D正确。 10. 已知篮球在空气中运动时所受空气阻力与速度大小成正比。篮球与地面碰撞后以大小为v0的速度竖直弹起后到再次与地面碰撞的过程中，以v表示篮球的速度，t表示篮球运动的时间，Ek表示篮球的动能，h表示篮球的高度，则下列图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【详解】AB．篮球在上升的过程中，速度越来越小，空气阻力越来越小，由 可知其加速度越来越小，速度变化越来越慢，速度图线切线的斜率越来越小，下降过程中，v越大， 阻力就越大，由 ，可知加速度就越小，图线切线的斜率继续减小，AB错误； CD．上升过程中，h越大，v越小，阻力就越小，合力就越来越小，Ek—h图线切线斜率越小，下降过程中，h越小，v越大，阻力就越大，合力越小，所以Ek—h图线切线斜率越小，C错误、D正确。 二、填空题（本题共5小题，每空2分，共22分） 11. 如图所示，人随自动扶梯加速上行，扶梯对人的作用力为F，则F大小______人的重力（选填“大于”或者“小于”或者“等于”），自动扶梯对人做______功（选填“正”或者“负”）。 【答案】 ①. 大于 ②. 正 【详解】[1]根据题意可知人随自动扶梯加速上行，人处于超重状态，将加速度分解为水平向右的和竖直向上的，则在竖直方向上的支持力大于重力 在水平方向上，扶梯给人的摩擦力 ，作用力 [2]由分析可知扶梯的力的方向为右上方，与人的运动方向夹角为锐角，故自动扶梯对人做正功。 12. 机械能守恒定律是自然界重要的定律之一。一个质量为1kg物体从距地面80m高处自由落下，不计空气阻力，以地面为零势能面。物体在自由下落3s时，具有的重力势能为________J，机械能为________J，重力做功的即时功率为________W，。 【答案】 ①. ②. ③. 【详解】[1]自由下落时下落的高度为 故此时具有的重力势能为 [2]物体下落过程中只有重力做功，机械能守恒， 初始时动能为零，故有 [3]自由下落时的速度大小为 故此时重力做功的即时功率为 13. 一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，v-t图象如图。已知汽车质量为m＝2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.2倍，g取10m/s2，则汽车在前5s内的牵引力为________N，汽车的最大速度为________m/s。 【答案】8000     20 【解析】[1]已知汽车的质量为m＝2×103 kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.2倍，则 在前5s内做匀加速直线运动，则 根据牛顿第二定律 ，解得牵引力为 [2]额定功率 汽车的速度最大时，加速度为零，则牵引力大小等于摩擦力，故 14. 地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送至地面。某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示，其中图线①②分别描述两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的大小都相同；两次提升的高度相同，提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第①次和第②次提升过程，电机输出的最大功率之比为_______；电机所做的功之比为_____。 【答案】 ①. ②. 【详解】[1]两次提升过程中做匀加速运动的过程加速度相同，即两次加速提升时电机的牵引力相同， 设为F，则第①次提升过程电机输出的最大功率为 第②次提升过程电机输出的最大功率为 电机输出的最大功率之比为 [2]对两次提升过程应用动能定理分别有 ， 所以电机所做的功之比为 15. 一轻质光滑定滑轮（大小可忽略）固定在天花板上，小球A的质量是圆环B的质量的4倍，小球A和圆环B通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，圆环B套在光滑水平直杆上，水平杆到滑轮上端的距离为，初始时小球A和圆环B均处于静止状态，小球A位于滑轮顶端，B到滑轮上端的距离为（轻绳总长为）．重力加速度g取，现由静止释放小球A，小球A下落过程中： （1）小球A下落时（如图所示位置），小球A和B的速度之比为________。 （2）小球B的最大速度为________。 【答案】 ①. ②. 8 【详解】（1）[1]小球A下落0.5m时，B与滑轮间轻绳长为1.5m，设轻绳与水平杆夹角为θ1， 则有 此时B的速度与A的速度满足 解得 （2）[2]对B环分析可知，只有轻绳对环的拉力做功，从开始运动到B环运动到定滑轮正下方的过程中，拉力与运动方向夹角为锐角，做正功，滑过正下方之后，拉力做负功，由此可知，当B环滑到定滑轮正下方时，动能最大，具有最大速度，此时A的速度为零， 由AB系统机械能守恒定律得 由题意知 ，， 解得 三、计算和实验题（本题共2小题， 8分+12分，共20分） 16. 学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图（a）所示，某组同学在一次实验中，选择DIS以图像方式显示实验的结果，所显示的图像如图（b）所示。图像的横轴表示小球距D点的高度h，纵轴表示摆球的重力势能、动能或机械能E。试回答下列问题： （1）图（b）的图像中，表示小球的重力势能、动能、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是______（按顺序填写相应图线所对应的文字）。 （2）图（a）所示的实验装置中，固定于小球下端、宽度为，传感器K的名称是______。 （3）根据图（b）所示的实验图像，可以得出的结论是______。 （4）如果小球在下摆过程中，空气阻力不可忽略，甲、乙、丙三条图线中发生变化的有______条。 【答案】（1） 乙、丙、甲 （2）光电门 （3）在误差允许的范围内，在只有重力做功的情况下，小球的机械能守恒 （4） 2 【详解】（1）根据题意可知，小球高度下降，小球的重力势能减小，动能增大，但总机械能不变，故乙图表示重力势能的变化，丙图表示动能的变化，甲图表示机械能的变化。 （2）实验中用DIS测出的应为小球在各点时的动能，使用光电门传感器测量速度，传感器K是光电门。 （3）由图可知，动能与重力势能的和近似与机械能相等，可以得出的结论是：在误差允许的范围内，在只有重力做功的情况下，小球的机械能守恒。 （4）如果小球在下摆过程中，空气阻力不可忽略，小球重力势能的变化只与重力做功有关，不受影响，合力做功变化，动能图线发生变化，有阻力做功，机械能不守恒，机械能图线发生变化，故甲、乙、丙三条图线中发生变化的有2条。 17. 如图所示，竖直平面内有一半径R＝0.5 m的光滑圆弧槽BCD，B点与圆心O等高，一水平面与圆弧槽相接于D点，质量m＝0.5 kg的小球(可视为质点)从B点正上方H高处的A点自由下落，由B点进入圆弧轨道，从D点飞出后落在水平面上的Q点，DQ间的距离x＝2.4 m，球从D点飞出后的运动过程中相对水平面上升的最大高度h＝0.8 m，取g＝10 m/s2，不计空气阻力，求： (1)小球释放点到B点的高度H； (2)经过圆弧槽最低点C时轨道对小球的支持力大小FN 【答案】(1)0.95 m　 (2)34 N 【解析】(1)设小球在飞行过程中通过最高点P的速度为v0，P到D和P到Q可视为两个对称的平抛运动， 则有：h＝gt2，＝v0t，可得：v0＝＝3 m/s 在D点有：vy＝gt＝4 m/s 在D点的合速度大小为：v＝＝5 m/s 设v与水平方向夹角为θ，cos θ＝＝ A到D过程机械能守恒：mgH＋mgRcos θ＝mv2 联立解得：H＝0.95 m (2)设小球经过C点时速度为vC，A到C过程机械能守恒：mg(H＋R)＝mvC2 由牛顿第二定律有FN－mg＝m，联立解得FN＝34 N 四、情景综合题（本题共1小题，共20分） 抛撒播种（12分） 18. 我国某些地区的人们用手拋撒谷粒进行水稻播种，如图（a）所示。在某次抛撒的过程中，有两颗质量相同的谷粒1、谷粒2同时从O点抛出，初速度分别为v1、v2，其中v1方向水平，v2方向斜向上，它们的运动轨迹在同一竖直平面内且相交于P点，如图（b）所示。已知空气阻力可忽略。 (1)．谷粒1、2在空中运动时的加速度a1、a2的大小关系为（　　） A．a1 > a2 B．a1 < a2 C．a1 = a2 D．无法确定 (2)．若以O点所在水平面为零势能面，则谷粒2在其轨迹最高点的机械能大小为（　　） A．mgh B． C． D． (3)．两粒谷子（　　）到达P点 A．谷粒1先 B．谷粒2先 C．同时 (4)．两粒谷子到达P点时重力的瞬时功率P1、P2的大小关系为（　　） A．P1 > P2 B．P1 < P2 C．P1 = P2 【答案】(1)．C (2)．B (3)．A (4)．B 【解析】(1)．谷粒只受重力，所以加速度均为重力加速度，即 故选C。 (2)．谷粒在运动过程中机械能守恒，则在最高点的机械能与初始抛出时机械能相等，即 故选B。 (3)．谷粒2做斜上抛运动，谷粒1做平抛运动，均从O点运动到P点，故位移相同，在竖直方向上谷粒2做竖直上抛运动，谷粒1做自由落体运动，竖直方向上位移相同，故谷粒2运动时间较长。 故选A。 (4)．谷粒1、2在竖直方向位移相同，加速度相同，但谷粒2有向上的初速度，根据速度位移关系可得，到达P点时谷粒2的竖直速度较大，根据 可得 故选B。 汽车限速（16分） 《道路交通安全法》规定：机动车在经过学校路段时不得超过 30 km/h。小张驾车去上班，该车质量 m = 2×103 kg，全程车受到的阻力 f = 0.1mg，重力加速度 g 取 10 m/s2。 19．当汽车以恒定功率 P = 6×104 W 在平直路面上运动时： （1）汽车能达到的最大速率为__________m/s。 （2）汽车牵引力 F 随时间 t 的变化图像可能为（ ） F O t A F O t B F O t C F O t D 20．如图所示，某学校门口路段安置了 4 个距离均为 5 m 减速带（减速带宽度不计），小张的车（可视为质点），在路口由静止开始匀加速启动。 学校 第1个 减速带 第4个 减速带 200m 5m ΔE O 1 2 位置 3 4 （1）若车辆直线行驶 200 m，以 15 m/s 的速度到达第 1 个减速带，求该过程中发动机所做的功 W。 （2）汽车经过第 2 个减速带后，小张将车速从 10 m/s 匀加速提升至 15 m/s，恰好到达第 3 个减速带，求此过程中汽车所受合力大小 F。 （3）在相邻两个减速带之间汽车的机械能随位置区间变化如图所示，汽车在通过最后一个减速带后经过校门。则汽车在经过学校时（ ）超速行为？ A．存在 B．不存在 【答案】19.（1）30 （2）B 20.（1） WF = 6.25×105 J （2） F = 2.5×104 N （3）A 【解析】 19.（1） =30m/s （2）恒定功率启动，加速度逐渐减小，最终为0即匀速，此时F=f，B正确。 20.（1）根据动能定理：WF + Wf = ΔEk WF − fx = mv2，即：WF = mv2 + fx = （×2×103×152 + 2×103×200）J = 6.25×105 J （2）受力分析，根据匀变速直线运动规律：vt2 − v02 = 2axʹ，a = = m/s2 = 12.5 m/s2， 根据牛顿第二定律：F = ma = 2×103×12.5 N = 2.5×104 N。 （3）由于汽车经过第4个减速带时的速度为 10m/s=36km/h，以这个速度经过学校， 而规定的最大速度为30km/h，故汽车存在超速行为，故A正确，B错误。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第七章 机械能守恒定律 单元测验 （考试时间：60分钟，分值：100分） 一、选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 下列关于运动物体的合外力做功和动能、速度变化的关系，正确的是(　　) A.物体做变速运动，合外力一定不为零，动能一定变化 B.若合外力对物体做功为零，则合外力一定为零 C.物体的合外力做功，它的速度大小一定发生变化 D.物体的动能不变，所受的合外力必定为零 2．在下列所述实例中，若不计空气阻力，机械能守恒的是（　　） A．小球在竖直平面内做匀速圆周运动 B．电梯加速上升的过程 C．抛出的铅球在空中运动的过程 D．木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程 3. 下列关于重力势能的说法正确的是（ ） A.物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定 B.物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大 C.一个物体的重力势能从－5 J变化到－3 J，重力势能增加了 D.在地面上的物体具有的重力势能一定等于零 4. 如图所示，分别用力、、将质量为m的物体，由静止沿同一光滑斜面以相同的加速度，从斜面底端拉到斜面的顶端。在此过程中，力、、的平均功率关系为（　　） A． B． C． D． 5. 在平直的公路上，汽车由静止开始做匀加速运动.当速度达到vm后，立即关闭发动机而滑行直到停止.v－t图线如图所示，汽车的牵引力大小为F1，摩擦力大小为F2，全过程中，牵引力做的功为W1，克服摩擦阻力做功为W2.以下是F1、F2及W1、W2间关系的说法，其中正确的是（ ） A.F1∶F2＝1∶3 B.F1∶F2＝4∶3 C.W1∶W2＝1∶3 D.W1∶W2＝4∶3 6. 如图所示，质量为0.1 kg的小物块在粗糙水平桌面上滑行4 m后以3.0 m/s的速度飞离桌面，最终落在水平地面上，已知物块与桌面间的动摩擦因数为0.5，桌面高0.45 m，若不计空气阻力，取g＝10 m/s2，则(　) A.小物块的初速度是5 m/s B.小物块的水平射程为1.2 m C.小物块在桌面上克服摩擦力做8 J的功 D.小物块落地时的动能为0.9 J 7．如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，那么小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中（弹簧一直保持竖直且始终在弹性限度内，空气阻力不计），下列说法中正确的是（　　） A．小球的重力势能增加 B．小球的动能先减小后增大 C．小球的机械能保持不变 D．小球和弹簧组成的系统机械能保持不变 8．一辆电动汽车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为18m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动汽车的牵引力F与对应的速度v，并描绘图像，图中AB、BC均为直线，若电动汽车行驶过程中所受的阻力恒定，由图像可知下列说法正确的是（　　） A．电动汽车行驶中所受的阻力为3000N B．A到B阶段，牵引力的功率保持不变 C．若已知电动汽车总质量为1200kg，则汽车匀加速的时间是1.8s D．电动汽车的额定功率为108kW 9. 足够长的传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小物体A由静止轻放于传送带上，若小物体与传送带之间的动摩擦因数为μ，如图所示，当物体与传送带相对静止时，转化为内能的能量为(　　) A．mv2 B．2mv2 C.mv2 D.mv2 10. 已知篮球在空气中运动时所受空气阻力与速度大小成正比。篮球与地面碰撞后以大小为v0的速度竖直弹起后到再次与地面碰撞的过程中，以v表示篮球的速度，t表示篮球运动的时间，Ek表示篮球的动能，h表示篮球的高度，则下列图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 二、填空题（本题共5小题，每空2分，共22分） 11. 如图所示，人随自动扶梯加速上行，扶梯对人的作用力为F，则F大小______人的重力（选填“大于”或者“小于”或者“等于”），自动扶梯对人做______功（选填“正”或者“负”）。 12. 机械能守恒定律是自然界重要的定律之一。一个质量为1kg物体从距地面80m高处自由落下，不计空气阻力，以地面为零势能面。物体在自由下落3s时，具有的重力势能为________J，机械能为________J，重力做功的即时功率为________W，。 13. 一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，v-t图象如图。已知汽车质量为m＝2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.2倍，g取10m/s2，则汽车在前5s内的牵引力为________N，汽车的最大速度为________m/s。 14. 地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送至地面。某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示，其中图线①②分别描述两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的大小都相同；两次提升的高度相同，提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第①次和第②次提升过程，电机输出的最大功率之比为_______；电机所做的功之比为_____。 15. 一轻质光滑定滑轮（大小可忽略）固定在天花板上，小球A的质量是圆环B的质量的4倍，小球A和圆环B通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，圆环B套在光滑水平直杆上，水平杆到滑轮上端的距离为，初始时小球A和圆环B均处于静止状态，小球A位于滑轮顶端，B到滑轮上端的距离为（轻绳总长为）．重力加速度g取，现由静止释放小球A，小球A下落过程中： （1）小球A下落时（如图所示位置），小球A和B的速度之比为________。 （2）小球B的最大速度为________。 三、计算和实验题（本题共2小题， 8分+12分，共20分） 16. 学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图（a）所示，某组同学在一次实验中，选择DIS以图像方式显示实验的结果，所显示的图像如图（b）所示。图像的横轴表示小球距D点的高度h，纵轴表示摆球的重力势能、动能或机械能E。试回答下列问题： （1）图（b）的图像中，表示小球的重力势能、动能、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是______（按顺序填写相应图线所对应的文字）。 （2）图（a）所示的实验装置中，固定于小球下端、宽度为，传感器K的名称是______。 （3）根据图（b）所示的实验图像，可以得出的结论是______。 （4）如果小球在下摆过程中，空气阻力不可忽略，甲、乙、丙三条图线中发生变化的有______条。 17. 如图所示，竖直平面内有一半径R＝0.5 m的光滑圆弧槽BCD，B点与圆心O等高，一水平面与圆弧槽相接于D点，质量m＝0.5 kg的小球(可视为质点)从B点正上方H高处的A点自由下落，由B点进入圆弧轨道，从D点飞出后落在水平面上的Q点，DQ间的距离x＝2.4 m，球从D点飞出后的运动过程中相对水平面上升的最大高度h＝0.8 m，取g＝10 m/s2，不计空气阻力，求： (1)小球释放点到B点的高度H； (2)经过圆弧槽最低点C时轨道对小球的支持力大小FN 四、情景综合题（本题共1小题，共20分） 抛撒播种（12分） 18. 我国某些地区的人们用手拋撒谷粒进行水稻播种，如图（a）所示。在某次抛撒的过程中，有两颗质量相同的谷粒1、谷粒2同时从O点抛出，初速度分别为v1、v2，其中v1方向水平，v2方向斜向上，它们的运动轨迹在同一竖直平面内且相交于P点，如图（b）所示。已知空气阻力可忽略。 (1)．谷粒1、2在空中运动时的加速度a1、a2的大小关系为（　　） A．a1 > a2 B．a1 < a2 C．a1 = a2 D．无法确定 (2)．若以O点所在水平面为零势能面，则谷粒2在其轨迹最高点的机械能大小为（　　） A．mgh B． C． D． (3)．两粒谷子（　　）到达P点 A．谷粒1先 B．谷粒2先 C．同时 (4)．两粒谷子到达P点时重力的瞬时功率P1、P2的大小关系为（　　） A．P1 > P2 B．P1 < P2 C．P1 = P2 汽车限速（16分） 《道路交通安全法》规定：机动车在经过学校路段时不得超过 30 km/h。小张驾车去上班，该车质量 m = 2×103 kg，全程车受到的阻力 f = 0.1mg，重力加速度 g 取 10 m/s2。 19．当汽车以恒定功率 P = 6×104 W 在平直路面上运动时： （1）汽车能达到的最大速率为__________m/s。 （2）汽车牵引力 F 随时间 t 的变化图像可能为（ ） F O t A F O t B F O t C F O t D 20．如图所示，某学校门口路段安置了 4 个距离均为 5 m 减速带（减速带宽度不计），小张的车（可视为质点），在路口由静止开始匀加速启动。 学校 第1个 减速带 第4个 减速带 200m 5m ΔE O 1 2 位置 3 4 （1）若车辆直线行驶 200 m，以 15 m/s 的速度到达第 1 个减速带，求该过程中发动机所做的功 W。 （2）汽车经过第 2 个减速带后，小张将车速从 10 m/s 匀加速提升至 15 m/s，恰好到达第 3 个减速带，求此过程中汽车所受合力大小 F。 （3）在相邻两个减速带之间汽车的机械能随位置区间变化如图所示，汽车在通过最后一个减速带后经过校门。则汽车在经过学校时（ ）超速行为？ A．存在 B．不存在 / 学科网（北京）股份有限公司 $$