专题七 动能与机械能单元测试卷

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  一、本题共10小题,每小题4分,共40分. 在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确. 全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.
  1. 物体沿直线运动的[v-t]关系如图1,已知在第1秒内合外力对物体做的功为[W],则( )
  A. 从第1秒末到第3秒末合外力做功为4W
  B. 从第3秒末到第5秒末合外力做功为-2W
  C. 从第5秒末到第7秒末合外力做功为W
  D. 从第3秒末到第4秒末合外力做功为0.75W
  2. 在竖直平面内,有根光滑金属杆弯成图2形状,相应的曲线方程为[y=Acosx],将一个光滑小环套在该金属杆上,并从[x=0、y=A]处以某一初速度沿杆向[+x]方向运动. 运动过程中( )
  A. 小环在[D]点的加速度为零
  B. 小环在[B]点和[D]点的加速度相同
  C. 小环在[C]点的速度最大
  D. 小环在[C]点和[E]点的加速度方向相同
  3. 光滑斜面上有一个小球自高为[h]的[A]处由静止开始滚下,抵达光滑的水平面上的[B]点时的速度大小为[v0]. 光滑水平面上每隔相等的距离设置了一个与小球运动方向垂直的活动阻挡条,如图3,小球越过[n]条活动挡条后停下来. 若让小球从[h]高处以初速度[v0]滚下,则小球能越过的活动阻挡条的条数是(设小球每次越过活动阻挡条时损失的动能相等)( )
  A. [n] B. [2n] C. [3n] D. [4n]
  4. 小球由地面竖直上抛,上升的最大高度为[H],设所受阻力大小恒定,地面为零势能面. 在上升至离地高度[h]处,小球的动能是势能的2倍,在下落至离地高度[h]处,小球的势能是动能的2倍,则[h]等于( )
  A. [H9] B. [2H9] C. [3H9] D. [4H9]
  5. 如图4甲,足够长的固定光滑细杆与地面成一定倾角,在杆上套有一个光滑小环,沿杆方向给环施加一个拉力[F],使环由静止开始运动,已知拉力[F]及小环速度[v]随时间[t]变化的规律如图4乙,重力加速度[g]取10m/s2. 则以下判断正确的是( )
  A. 小环的质量是1kg
  B. 细杆与地面间的倾角是30°
  C. 前3s内拉力[F]的最大功率是2.25W
  D. 前3s内小环机械能的增加量是6.75J
  6. 带电荷量为[+q]、质量为[m]的滑块,沿固定的斜面匀速下滑,现加上一竖直向上的匀强电场,如图5,电场强度为[E],且[qE  A. 滑块将沿斜面减速下滑
  B. 滑块仍沿斜面匀速下滑
  C. 加电场后,重力势能和电势能之和不变
  D. 加电场后,重力势能和电势能之和减小
  7. 半径为[R]的圆桶固定在小车上,有一光滑小球静止在圆桶的最低点,如图6. 小车以速度[v]向右匀速运动,当小车遇到障碍物突然停止时,小球在圆桶中上升的高度可能是( )[图6]
  A. 等于[v22g] B. 大于[v22g]
  C. 小于[v22g] D. 等于[2R]
  8. 如图7所示为某探究活动小组设计的节能运动系统,斜面轨道倾角为[30°],质量为[M]的木箱与轨道的动摩擦因数为[μ]. 木箱在轨道顶端时,自动装货装置将质量为[m]的货物装入木箱,然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下,当轻弹簧被压缩至最短时,自动卸货装置立刻将货物卸下,然后木箱恰好被弹回到轨道顶端,再重复上述过程. 下列选项正确的是( )
  A. [m=M]
  B. [m=2M]
  C. 木箱不与弹簧接触时,上滑的加速度大于下滑的加速度
  D. 在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中,减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能
  9. 静止在粗糙水平面上的物块[A]受方向始终水平向右、大小先后为[F1]、[F2]、[F3]的拉力作用做直线运动,[t]=4s时停下,其[v-t]图象如图8,已知物块[A]与水平面间的动摩擦因数处处相同,下列判断正确的是( )
  A. 全过程中拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功
  B. 全过程拉力做的功等于零
  C. 一定有[F1+F3=2F2]
  D. 有可能[F1+F3>2F2]
  10. 如图9,一物体[m]在沿斜面向上的恒力[F]作用下,由静止从底端沿光滑的斜面向上做匀加速直线运动,经时间[t]力[F]做功为60J,此后撤去恒力[F],物体又经时间[t]回到出发点,若以地面为零势能点,则下列说法正确的是( )
  A. 物体回到出发点时的动能是60J
  B. 开始时物体所受的恒力[F=2mgsinθ]
  C. 撤去力[F]时,物体的重力势能是45J
  D. 动能与势能相同的位置在撤去力[F]之前的某位置
  二、简答题(本题共2小题,共12分. 请将解答填写在相应的位置)
  11. (6分)在“验证机械能守恒定律”的实验中,若重物质量为0.50kg,选择好的纸带如图10,[O、A]之间有几个点未画出. 已知相邻两点时间间隔为0.02s,长度单位是cm,[g]取9.8m/s2. 则打点计时器打下点[B]时,重物的速度[vB=] m/s;从起点[O]到打下点[B]的过程中,重物重力势能的减少量[ΔEp]= J,动能的增加量[ΔEk]= J. (结果保留三位有效数字)   12. (6分)某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率,进行了如下实验:
  ①用天平测出电动小车的质量为0.4kg;
  ②将电动小车、纸带和打点计时器按图11安装;
  ③接通打点计时器(其打点周期为0.02s);
  ④使电动小车以额定功率加速运动,达到最大速度一段时间后关闭小车电源. 待小车静止时再关闭打点计时器(设在整个过程中小车所受的阻力恒定).
  在上述过程中,打点计时器在纸带上所打的点迹如图12甲、乙,图中[O]点是打点计时器打的第一个点.
  三、计算题(本题共4小题,共48分. 解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤. 只写出最后答案的不能得分. 有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
  13. (10分)如图13,质量为[m]的物体从倾角为[θ]的斜面上的[A]点以速度[v0]沿斜面上滑,由于[μmgcosθ  14. (12分)一劲度系数[k]=800N/m的轻质弹簧两端分别连接着质量均为12kg的物体[A、B],将它们竖直静止放在水平面上,如图14. 现将一竖直向上的变力[F]作用在[A]上,使[A]开始向上做匀加速运动,经0.40s物体[B]刚要离开地面. [g]=10.0m/s2,求:
  (1)物体[B]刚要离开地面时,[A]物体的速度[vA];
  (2)物体[A]重力势能的改变量;
  (3)弹簧的弹性势能公式:[Ep=kx2,x]为弹簧的形变量,则此过程中拉力[F]做的功为多少.
  15. (10分)某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛. 比赛路径如图15,赛车从起点[A]出发,沿水平直线轨道运动[L]后,由[B]点进入半径为[R]的光滑竖直圆轨道,离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到[C]点,并能越过壕沟. 已知赛车质量[m]=0.1kg,通电后以额定功率[P]=1.5W工作,进入竖直轨道前受到阻力恒为0.3N,随后在运动中受到的阻力均可不计. 图中[L]=10.00m,[R]=0.32m,[h]=1.25m,[x]=1.50m. 要使赛车完成比赛,电动机至少工作多长时间?(取[g]=10m/s2)
  16. (16分)如图16甲,水平传送带的长度[L]=6m,皮带轮以速度[v]顺时针匀速转动,现在一质量为1kg的小物块(可视为质点)以水平速度[v0]从[A]点滑上传送带,越过[B]点后做平抛运动,其水平位移为[x],保持物块的初速度[v0]不变,多次改变皮带轮的速度[v]依次测量水平位移[x],得到如图16乙的[x-v]图象.
  (1)当0<[v]≤1m/s时,物块在[A、B]之间做什么运动?当[v]≥7m/s时,物块在[A、B]之间做什么运动;
  (2)物块的初速度[v0]多大.
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引理1带电粒子以相同大小、不同方向的速度射入磁场,其圆心的连线为圆或圆的一部分.例1(2005年高考全国卷Ⅰ第20题)如图1,在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场,磁感应强度