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第4章 机械能和能源
章末检测试卷(第四章) (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.1～7题为单项选择题，8～12题为多项选择题．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选和不选的得0分)
1.如图1所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法．如果受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是( )
图1
A．摩擦力对轮胎做了负功 B．重力对轮胎做了正功 C．拉力对轮胎不做功 D．支持力对轮胎做了正功 答案 A
【考点】对功的理解及是否做功的判断 【题点】力是否做功的判断
2.如图2所示，运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程．将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是( )
图2
A．阻力对系统始终做负功 B．系统受到的合力始终向下 C．重力做功使系统的重力势能增加 D．任意相等的时间内重力做的功相等 答案 A
解析 无论系统在什么运动情况下，阻力一定做负功，A正确；加速下降时，合力向下，减速下降时，合力向上，
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B错误；系统下降，重力做正功，所以重力势能减少，C错误；由于系统做变速运动，系统在相等时间内下落的高度可能不同，所以重力做功可能不同，D错误． 【考点】重力做功与重力势能变化的关系 【题点】定性分析重力做功与重力势能变化的关系
3.如图3所示，同一物体分别自斜面AC和BC顶端由静止开始下滑，物体与两斜面的动摩擦因数相同，物体滑至斜面底部C点时的动能分别为EA和EB，下滑过程中克服摩擦力所做的功分别为WA和WB，则( )
图3
A．EA＞EB WA＝WB C．EA＞EB WA＞WB 答案 A
解析 设斜面倾角为θ，底边长为b，则Wf＝μmgcos θ·＝μmgb，即摩擦力做功相同；再由动能定理
cos θ知，物体沿斜面AC下滑时的初始重力势能大，则EA＞EB，A正确． 【考点】应用动能定理进行有关的计算 【题点】应用动能定理求速度或动能
4.汽车的发动机的额定输出功率为P1，它在水平路面上行驶时受到的摩擦阻力大小恒定．汽车在水平路面上由静止开始运动，直到车速达到最大速度vm，汽车发动机的输出功率P随时间变化的图像如图4所示．若在0～t1时间内，汽车发动机的牵引力是恒定的，则汽车受到的合力F合随时间变化的图像可能是下图中的( )
B．EA＝EB WA＞WB D．EA＜EB WA＞WB
b
图4
答案 D
解析 0～t1时间内牵引力是恒定的，故合力也是恒定的；输出功率在增大，当达到额定功率后，速度逐渐增大，牵引力逐渐减小，一直到等于摩擦力，故合力也一直减小直到等于零，故选D. 【考点】机车启动问题分析 【题点】机车启动图像分析
5.如图5所示是半径为r的竖直光滑圆形轨道，将一玩具小车放到与轨道圆心O处于同一水平面的A点，并给小
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车一竖直向下的初速度，使小车沿轨道内侧做圆周运动，重力加速度为g.要使小车不脱离轨道，则在A处使小车获得竖直向下的最小初速度应为( )
图5
A.7gr C.3gr 答案 C
B.5gr D.2gr
v2
解析 小车恰好不脱离轨道的条件是在最高点满足mg＝m.小车沿轨道内侧做圆周运动的过程中，只有重力做
r1212
功，机械能守恒．设小车在A处获得的最小初速度为vA，由机械能守恒定律得mvA＝mgr＋mv，解得vA＝3gr，
22故选项C正确．
【考点】单个物体机械能守恒定律的应用 【题点】机械能守恒定律在圆周运动中的应用
6.质量m＝4 kg的物体以50 J的初动能在粗糙程度相同的水平面上滑行，其动能与位移的关系图像如图6所示，则下列判断正确的是( )
图6
A．物体所受滑动摩擦力的大小为5 N B．物体5 s末的动能是25 J
C．物体前5 m克服摩擦力做功比后5 m多 D．物体在水平面上的滑行时间为22 s 答案 A
解析 由题图可知，物体初动能为50 J，滑行10 m时的动能为零，根据动能定理－fl＝0－Ek，所以f＝5 N，A12v022
正确．由Ek＝mv0得物体初速度v0＝5 m/s，由v0＝2al得加速度大小a＝1.25 m/s，滑行时间t＝＝4 s,5 s
2a末动能为零，B、D错误．物体前5 m和后5 m克服摩擦力做功一样多，C错误． 【考点】动能定理的综合应用问题 【题点】动能定理的综合应用问题
7．如图7甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点(形变在弹性限度内)，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度
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后又下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示，则( )
图7
A．运动过程中小球的机械能守恒 B．t2时刻小球的加速度为零
C．t1～t2这段时间内，小球的动能在逐渐减小
D．t2～t3这段时间内，小球的动能与重力势能之和在增加 答案 D
解析 运动过程中弹簧的弹力对小球做功，所以小球的机械能不守恒，A错误．t2时刻，弹簧弹力最大，说明弹簧的压缩量最大，小球的速度为零，但加速度不为零，B错误．t1～t2这段时间内，小球接触弹簧并把弹簧压缩到最短，小球的速度先增大到最大，然后减小到零，所以小球的动能先增大后减小，C错误．t2～t3这段时间内，弹簧弹力从最大值开始逐渐减小，说明弹簧的压缩量逐渐减小，小球开始逐渐上升，弹簧的弹力对小球做正功，所以小球的机械能增加，即其动能与重力势能之和在增加，D正确． 【考点】系统机械能守恒定律的应用
【题点】机械能守恒定律在弹簧类问题中的应用
8.如图8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( )
图8
A．加速度先减小后增大 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 答案 AD
解析 由A点开始运动时，F弹>f，合力向右，小物块向右加速运动，弹簧压缩量逐渐减小，F弹减小，由F弹－f＝ma知，a减小；当运动到F弹＝f时，a减小为零，此时弹簧仍处于压缩状态，由于惯性，小物块继续向右运动，此时F弹 2020 【考点】动能定理的综合应用问题 【题点】动能定理的综合应用问题 9．质量为4 kg的物体被人由静止开始向上提升0.25 m后速度达到1 m/s，不计空气阻力，g取10 m/s，则下列判断正确的是( ) A．人对物体传递的功是12 J B．合外力对物体做功2 J C．物体克服重力做功10 J D．人对物体做的功等于物体增加的动能 答案 BC 解析 人提升物体的过程中，人对物体做了功，对物体传递了能量，不能说人对物体传递了功，A错误；合外力12 对物体做的功(包括重力)等于物体动能的变化，W合＝mv＝2 J，B正确；物体克服重力做的功等于物体重力势 212 能的增加量，WG＝mgh＝10 J，C正确；W人＝mgh＋mv＝12 J，D错误． 2【考点】各种功能关系及应用 【题点】各种功能关系及应用 10．如图所示，A、B、C、D四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同，现从同一高度h处由静止释放小球，使之进入右侧不同的竖直轨道：除去底部一小圆弧，A图中的轨道是一段斜面，高度大于h；B图中的轨道与A图中轨道相比只是短了一些，且斜面高度小于h；C图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管道，其上部为竖直管，下部为圆弧形，与斜面相连，管的高度大于h；D图中的轨道是个半圆形轨道，其直径等于h.如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失，小球进入右侧轨道后能到达h高度的是( ) 2 答案 AC 解析 小球在运动过程中机械能守恒，A、C图中小球不会脱离轨道，在最高点速度为零，因而可以达到h高度．但B、D图中小球都会脱离轨道而做斜抛运动，在最高点具有水平速度，所以在最高点的重力势能要小于mgh(以最低点为零势能面)，即最高点的高度要小于h，选项A、C正确． 【考点】单个物体机械能守恒定律的应用 【题点】机械能守恒定律的简单应用 11.如图9所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O点处．将小球拉至A处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到O点正下方B点速度为v，AB间的竖直高度差为h，则( )
2020高中物理 第4章 机械能和能源章末检测试卷 教科版必修2
