第五章 综合测试卷

第五章　综合测试卷一、单项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)1.如图所示，一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的O点，另一端系一小球．给小球一足够大的初速度，使小球在斜面上做圆周运动，在此过程中( )A．小球的机械能守恒B．重力对小球不做功C．绳的张力对小球不做功D．在任何一段时间内，小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减小【答案】C　【解析】由于摩擦力做功，机械能不守恒，任一时间内小球克服摩擦力所做的功总是等于小球机械能的减少．转动过程重力做功，绳的张力总与运动方向垂直不做功．2．飞行员进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，到达竖直状态的过程中如下图所示．飞行员受重力的瞬时功率变化情况是( )A．一直增大 B．一直减小C．先增大后减小 D．先减小后增大【答案】C　【解析】P G＝mg v竖直，在飞行员由水平状态摆到竖起位置的过程中，v竖直先由零逐渐增大，后又逐渐减小到零，故P G先增大后减小．3．一质量为m的小球用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平力作用下，从平衡位置P点缓慢地移动，当悬线偏离竖直方向θ角时，水平力大小为F，如图所示，则水平力所做的功为( )A．mgl cos θ B．Fl sin θC．mgl(1－cos θ) D．Fl cos θ【答案】C　【解析】小球在缓慢移动的过程中，动能不变，故可用动能定理求解，即W F＋W G＝0，其中W G＝－mgl(1－cos θ)，所以W F＝－W G ＝mgl(1－cos θ)，选项C正确．4．如下图所示，滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下，然后在水平面上前进至B点停下，已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数皆为μ，滑雪者(包括滑雪板)的质量为m，A、B两个点间的水平距离为L.在滑雪者经过AB段的过程中，克服摩擦力所做的功( )A．大于μmgL B．小于μmgLC．等于μmgL D．以上三种情况都有可能【答案】C　【解析】设斜坡与水平面的夹角，然后根据摩擦力在斜坡上和水平面上的功相加即可知正确答案为C.二、双项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．以下各小题四个选项中，只有两个选项符合题意．若只选一个且正确的给3分；若选两个且都正确的给6分，但只要选错一个或不选，该小组题就为0分) 5．关于机械能是否守恒，下列叙述中正确的是( )A．做匀速直线运动物体的机械能一定守恒B．做匀变速运动物体的机械能可能守恒C．外力对物体做功为零时，机械能一定守恒D．只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒【答案】BD　【解析】判断机械能是否守恒一定要根据机械能守恒的条件判断，而跟研究对象的运动状态无必然联系．6.在加速运动的车厢中，一个人用力向前推车厢，如下图所示，人相对车厢未移动，则下列说法中正确的是( )A．推力对车不做功 B．推力对车做负功C．推力对车做正功 D．车对人做正功【答案】CD　【解析】对车厢，推力与车的运动方向相同，故推力对车做正功；对人，由于人受到的合外力方向与人的运动方向相同，车对人也做正功．7．如下图所示装置中，木块B与水平桌面间的接触面是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短．则此系统从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中( )A．子弹减小的动能等于弹簧增加的弹性势能B．弹簧、木块和子弹组成的系统动量不守恒，机械能不守恒C．在木块压缩弹簧过程中，木块对弹簧的作用力大于弹簧对木块的作用力D．在弹簧压缩到最短的时刻，木块的速度为零，加速度不为零【答案】BD8．质量为2 kg的物体放在动摩擦因数μ＝0.1的水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，水平拉力做的功W和物体发生的位移s之间的关系如下图所示，重力加速度g取10 m/s2，则( )A．此物体在AB段做匀加速直线运动B．此物体在AB段做匀速直线运动C．此物体在OA段做匀加速直线运动D．此物体在OA段做匀速直线运动【答案】BC　【解析】由题中图象得：此物体在OA段所受的水平拉力为F1＝＝5 N，在AB段所受的水平拉力为F2＝＝2 N；物体所受滑动摩擦力为F f＝μmg＝2 N，所以此物体在AB段做匀速直线运动，选项B正确；此物体在OA段做匀加速直线运动，选项C正确．9．如图所示，跳水运动员最后踏板的过程可以简化为下述模型：运动员从高处落到处于自然状态的跳板(A位置)上，随跳板一同向下运动到最低点(B位置)，对于运动员从开始与跳板接触到运动至最低点的过程中，下列说法正确的是( )A．运动员到达最低点时，其所受外力的合力为零B．在这个过程中，运动员的动能一直在减小C．在这个过程中，跳板的弹性势能一直在增加D．在这个过程中，运动员所受重力对他做的功小于跳板的作用力对他做的功【答案】CD　【解析】由题意可知A位置为跳板的自然状态，故跳水运动员到达A位置时对跳板的作用力为零，其平衡位置应该在A位置、B位置之间，故运动员从A位置向B位置运动的过程中，动能先增大后减小，所以A、B错误；运动员由A位置运动到B位置的过程中，跳板弹力始终做负功，故其弹性势能一直增加，C正确；由于跳水运动员从某高处落到处于自然状态的跳板上，故初速度不为零，根据动能定理可知重力对运动员做的功小于跳板的作用力对他做的功，D正确．三、非选择题(本题共3小题，共54分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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) 10．(18分)(1)(8分)某同学用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验．图乙为实验中得到的一条纸带，在纸带上用0、1、2、3、4、5、6标出计数点．①实验时，松开纸带与闭合电源开关的合理顺序是________________________________．②规定打点1时重力势能为0，要计算出打点4时重物的机械能，在纸带上必须测出__________________________________．③该同学根据测出的数据准确地计算出各计数点时重物的机械能，发现打后一个点时机械能都比打前一个点时机械能小，其原因可能是____________________(只要求说出一种原因)．④若在数据处理时所用的重力加速度比本地的重力加速度偏大，不考虑其他因素产生的误差，将使打后一个点时机械能都比打前一个点时机械能________．(2)(10分)某同学安装如图甲的实验装置，探究外力做功与物体动能变化的关系．①此实验中，应当是让重物做____________运动，__________(“需要”“不需要”)测出重物的质量；②该同学选取如图乙所示的一段纸带，对BD段进行研究．求得B点对应的速度v B＝______m/s，若再求得D点对应的速度为v D，测出重物下落的高度为h BD，则还应计算__________________与______大小是否相等(填字母表达式)；③但该同学在上述实验过程中存在明显的问题．安装实验装置时存在的问题是__________________________，研究纸带时存在的问题是____________________________，实验误差可能较大．【答案】(1)①先闭合电源开关后松开纸带　②1、4两点之间的距离和3、5两点之间的距离　③实验中存在阻力　④大　(2)①自由落体　不需要　②0.19　(v－v)　gh BD(上两式同乘了m也可以)　③重物会落在桌面上(或“纸带打点过短”等与此类似的答案)　B、D两点间间隔过短11．(18分)在游乐园坐过山车是一项惊险、刺激的游戏．据《新安晚报》报道，2007年12月31日下午3时许，安徽芜湖方特欢乐世界游乐园的过山车因大风发生故障突然停止，16位游客悬空10多分钟后被安全解救，事故幸未造成人员伤亡．游乐园“翻滚过山车”的物理原理可以用如下图所示的装置演示．斜槽轨道AB、EF与半径R＝0.4 m的竖直圆轨道(圆心为O)相连，AB、EF分别与圆O相切于B、E点，C为轨道的最低点，斜轨AB倾角为37°.质量为m＝0.1 kg的小球从A点静止释放，先后经B、C、D、E到F点落入小框．(整个装置的轨道均光滑，取g＝10m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求：(1)小球在光滑斜轨AB上运动的过程中加速度的大小；(2)要使小球在运动的全过程中不脱离轨道，A点距离最低点的竖直高度h至少多高？【解析】(1)小球在斜槽轨道AB上受到重力和支持力作用，合力为重力沿斜面向下的分力，由牛顿第二定律得mg sin 37°＝ma，a＝g sin 37°＝6.0 m/s2(2)要使小球从A点到F点的全过程不脱离轨道，只要在D点不脱离轨道即可．物体在D点做圆周运动临界条件是：mg＝m①由机械能守恒定律得：mg(h－2R)＝m v②联立①②得A点距离最低点的竖直高度h至少为：h＝＋2R＝R＋2R ＝2.5×0.4 m＝1.0 m12．(18分)如下图所示，质量为M的平板车P，质量为m的小物块Q 的大小不计，位于平板车的左端，系统原来静止在光滑水平面地面上．一不可伸长的轻质细绳长为R，一端悬于Q正上方高为R处，另一端系一质量也为m的小球(大小不计)．今将小球拉至悬线与竖直位置成60°角，由静止释放，小球到达最低点时与Q的碰撞时间极短，且无能量损失，已知Q离开平板车时速度大小是平板车速度的两倍，Q与P之间的动摩擦因数为μ，M∶m＝4∶1，重力加速度为g.求：(1)小球到达最低点与Q碰撞之前瞬间的速度是多大？(2)小物块Q离开平板车时平板车的速度为多大？(3)平板车P的长度为多少？【解析】(1)小球由静止摆到最低点的过程中，有：mgR(1－cos 60°)＝m v，∴v0＝.(2)小球与物块Q相撞时，没有能量损失，动量守恒，机械能守恒，则：m v0＝m v1＋m v Q，m v＝m v＋m v可知二者交换速度：v1＝0，v Q＝v0＝Q在平板车上滑行的过程中，有：m v Q＝M v＋m·2v则小物块Q离开平板车时平板车的速度为：v＝v Q＝.(3)由能的转化和守恒定律，知μmgl＝m v－M v2－m(2v)2解得，l＝.。