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第四章 机械能及其守恒定律 单元测试-2024-2025学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．质量为m的物体从桌面边缘竖直向上抛出，桌面比地面高h，物体到达的最高点距桌面高为H，若以地面为参考面，则物体落地时的重力势能和整个过程中重力所做的功为( )
A．0， mgh B．-mgh， mg(h+H)
C．0 ， mgH D．-mgh， mg(h+2H)
2．如图所示，质量为m的小球从距桌面，高处的A点由静止释放，自由下落到地面上的B点，桌面离地高为。选择桌面为参考平面，则小球（　　）
A．在A点时的重力势能为 B．在A点时的机械能为
C．在B点时的重力势能为 D．在B点时的机械能为
3．一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，之后保持以额定功率运动，其图像如图所示。已知汽车的质量为，汽车受到的阻力为车重的0.1倍，g=10m/s2,则以下说法正确的是（　　）
A．汽车在前5s内牵引力为4000N B．汽车速度为25m/s时的加速度为5m/s2
C．汽车的额定功率为100kW D．汽车的最大速度为80m/s
4．如图所示，固定斜面的倾角为30°，质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动，加速度大小等于重力加速度的大小g。物块上升的最大高度为H，则此过程中，物块的（　　）
A．动能损失了mgH B．势能损失了mgH
C．机械能损失了mgH D．机械能损失了2mgH
5．质量为的电动汽车由静止开始沿水平直公路行驶，达到的最大速度为，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，并描绘出图象如图所示，图中、均为直线，若电动汽车行驶过程中所受的阻力恒定，由图象可知，下列说法正确的是（　　）
A．电动汽车由静止开始先做变加速直线运动，后做匀速直线运动
B．电动汽车的额定功率为
C．电动汽车由静止开始经过，速度达到
D．电动汽车行驶速度为时，加速度大小为
6．如图所示，一质量为的物体，在地面上以速度斜向上抛出，抛出后物体落在比地面低的海平面上，若以地面为零势能面，且不计空气阻力，则（ ）
A．重力对物体做的功大于
B．物体在海平面的重力势能为
C．物体在海平面上的机械能为
D．物体在海平面上的动能为
7．关于功和功率的说法中,正确的是( )
A．由可知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率
B．因为功有正功和负功之分，所以功是矢量
C．由可知，汽车的功率与它的速度成正比
D．正功表示做功的力为动力，负功表示做功的力为阻力
二、多选题
8．在下列关于重力势能的说法中正确的是（　　）
A．重力势能是物体和地球所共有的，而不是物体自己单独所具有的
B．同一高度，将物体以速度v0向不同的方向抛出，落地时物体减少的重力势能一定相等
C．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功
D．在地球上的物体，它的重力势能一定等于零
9．在《探究功与物体速度变化的关系》的实验中，误差的主要来源有（　　）
A．橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正比
B．没有计算出功的具体数值
C．没有平衡阻力或平衡阻力时木板与水平面间的夹角偏小或偏大
D．没有计算出速度的具体数值
10．关于摩擦力做功的说法中，正确的是（　　）
A．滑动摩擦力可以不做功
B．互为作用和反作用的一对摩擦力，各自所做的功一定相等
C．摩擦力不是做负功，就是不做功
D．物体克服摩擦力做功时速度有可能还在增大
三、实验题
11．用落体运动“验证机械能守恒定律”，为进行该实验，备有下列器材可供选择：
A．铁架台B．电磁打点计时器C．复写纸片D．纸带E．低压直流电源F．天平G．秒表H．导线I．重物
其中不必要的器材是 （填对应的字母）；缺少的器材是 。
12．如图所示，气垫导轨上质量为M的滑块通过轻质细绳绕过轻质动滑轮与拉力传感器相连，动滑轮下悬挂质量为m的钩码，滑块上遮光条宽度为d．实验时，滑块由静止释放，测得遮光条通过光电门的时间为Δt，拉力传感器的读数为F．
（1）用游标卡尺测量遮光条宽度，其读数为 cm；
（2）某同学在“探究绳子拉力对滑块做功与滑块动能变化的关系”实验时，记录滑块的初位置与光电门的距离L及挡光条通过光电门的时间Δt，测得多组L和Δt值．应用图象法处理数据时，为了获得线性图象应作 图象（选填“”、“ ”或“”），该图象的斜率k= ；
（3）该同学通过实验发现：绳子拉力F做的功总大于滑块动能的变化量．若实验数据测量准确，出现该情况的可能原因是 ．
A．钩码质量m未远小于滑块质量M
B．滑块运动过程中克服阻力做功
C．气垫导轨没有调节水平
D．没有考虑动滑轮的质量
（4）若用上述装置研究系统（含滑块、钩码）机械能守恒，设滑块由静止开始的释放点与光电门的距离为L、挡光条通过光电门的时间为Δt，则满足关系式 （用已知量符号表示）时，运动过程中系统机械能守恒．
13．学校物理兴趣小组验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示，电火花计时器打点的周期。
（1）实验中，电火花计时器接的是 （选填“6V”或“220V”）的交流电源；
（2）下列操作中，有利于减小实验误差的是 ；
A．两限位孔在同一竖直线上
B．先释放纸带，后接通电源
C．精确测量重锤的质量
（3）实验中得到的一条纸带如图乙所示，O为打出的第一个点，A、B、C、D、E为依次打下的点，根据纸带上的数据，电火花计时器打D点时重锤的速度大小为 ，重锤下落的加速度大小为 。（结果均保留三位有效数字）
（4）张同学根据如图乙所示的纸带算出了电火花计时器打某点时重锤的瞬时速度，测出O点与该点的距离h，以h为横坐标、为纵坐标建立坐标系，作出图像，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，重力加速度大小为g，则在误差允许的范围内，图线的“斜率”为 ；
（5）王同学根据打出的另一条纸带，发现重锤重力势能的减少量小于其动能的增加量，他认为这是空气阻力造成的。王同学的观点 （选填“正确”或“错误”），其原因是 。
14．某同学用如图所示的装置做“探究做功和物体动能变化的关系”的实验，所用小车的质量m＝0.25 kg，打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz。
(1)下列说法中正确的是( )
A．平衡摩擦力时，应把橡皮筋挂在小车上，使小车能在木板上匀速滑动
B．实验时应先接通电源，再释放小车
C．实验中在每次增加橡皮筋的条数时应使连入铁钉间的橡皮筋形变程度相同，并使小车每次都从同一位置释放
D．在通过纸带求速度时，应在纸带上选出一段清晰的点迹求出平均速度即可
(2)正确平衡好摩擦力进行实验时，在橡皮筋弹力作用下，合力对小车所做的功 （填“大于”“小于”或“等于”）橡皮筋弹力所做的功；若第一、三次分别用一条、三条并在一起的相同橡皮筋做实验，且两次橡皮筋的伸长相同，则第三次实验中橡皮筋对小车做的功是第一次实验的 倍。
(3)下图是该同学在正确实验过程中得到的一条纸带，相邻的两个读数点间还有一个点没有画出来，A、B、C、D、E、F各点到O点的距离分别为：1.87 cm、4.79 cm、8.91 cm、16.92 cm、25.83 cm、34.74 cm，则由纸带可知本次实验中橡皮筋对小车做的功是 J。
《第四章 机械能及其守恒定律 单元测试-2024-2025学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A D C C D D D AB AC AD
1．A
【详解】以地面为参考面，则物体落地时的重力势能为零；整个过程中物体的位移大小是h，方向向下，故重力所做的功为
故选A。
2．D
【详解】AB．若选择桌面为参考平面，点在参考平面的上方处，所以小球在A点时的重力势能为
由于小球在点时动能为零，故机械能为
故AB错误；
CD．由于点在参考平面的下方处，所以小球在点的重力势能为
在点的机械能为
故C错误，D正确。
故选D。
3．C
【详解】A．汽车前5s内做匀加速运动，加速度
由牛顿第二定律
解得
选项A错误；
BCD．汽车在5s末达到额定功率
当汽车速度达到最大时，牵引力和阻力相等
汽车速度为25m/s时的加速度时，有
解得
选项BD错误，选项C正确。
故选C。
4．C
【详解】A．已知物体上滑的加速度大小为g，由动能定理得：动能损失等于物体克服合外力做功为
故A错误；
B．根据重力所做的功等于重力势能改变量的负值，有
即势能增加了mgH，故B错误；
CD．设摩擦力的大小为f，根据牛顿第二定律得
解得：
则物块克服摩擦力做功为
根据功能关系可知机械能损失了mgH，故C正确，D错误。
故选C。
5．D
【详解】A．AB段牵引力不变，根据牛顿第二定律知，加速度不变，做匀加速直线运动，在B点达到额定功率后，先做加速度减小的变加速直线运动，最后做匀速直线运动，故A错误；
B．额定功率
故B错误；
C．匀加速运动的加速度
到达B点时的速度
所以做匀加速的时间
若电动汽车一直做匀加速运动2s，则由静止开始经过2s的速度
由于达到额定功率后，电动汽车做加速度减小的加速运动，所以动汽车由静止开始经过，速度小于，故C错误；
D．当最大速度
时，牵引力为
故恒定阻力为600N，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】A．重力做功与路径无关，只与始末位置的高度差有关，抛出点与海平面的高度差为，并且重力做正功，所以整个过程重力对物体做功为
A错误；
B．以地面为零势能面，海平面低于地面，所以物体在海平面上时的重力势能为
B错误；
C．整个过程只有重力做功，机械能守恒，即初末状态的机械能相等，以地面为零势能面，抛出时的机械能为
所以物体在海平面时的机械能也为，C错误；
D．根据动能定理可知
有
物体在海平面上的动能为，D正确。
故选D。
7．D
【详解】由可知，只要知道W和t就可求出在时间t内的平均功率，选项A错误；功虽然有正功和负功之分，但是功无方向，是标量，选项B错误；由P=Fv可知，在牵引力一定的情况下，汽车的功率与它的速度成正比，选项C错误；正功表示做功的力与位移方向夹角小于90°，则为动力，负功表示做功的力与位移方向夹角大于90°，则为阻力，选项D正确.
8．AB
【详解】A．根据重力势能的定义可以知道，重力势能是地球和物体共同具有的，故A正确；
B．同一高度，将物体以速度v0向不同的方向抛出，落地时物体下落的高度是相等的，所以物体减少的重力势能一定相等，故B正确；
C．物体的重力势能与所选的零势能面有关，重力势能等于零的物体，高度也可以很高，也可以对别的物体做功；故C错误；
D．物体的重力势能与所选的零势能面有关，当不是取地面为零势能面时，它的重力势能就不等于零，故D错误。
故选AB。
9．AC
【详解】ABD．此实验中是根据橡皮条的个数来计算外力对小车做的功，而不计算功的具体数值或者速度的数值，若橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正比，这样会造成误差，故A正确，BD错误；
C．没有平衡阻力或平衡阻力时木板与水平面间的夹角偏小或偏大，都会造车实验的误差，故C正确。
故选AC。
10．AD
【详解】A．恒力做功的表达式
滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，物体受滑动摩擦力也有可能位移为零，故可能做负功，也可能做正功，也可以不做功，故A正确；
B．互为作用和反作用的一对摩擦力大小相等，但物体在各自的作用下通过的距离未知，无法判断它们所做的功的大小，故B错误；
C．摩擦力可以做负功，可以不做功，也可以做正功，故C错误；
D．物体克服摩擦力做功时速度有可能减小，也有可能还在增大，故D正确。
故选AD。
11． EFG 刻度尺、低压交流电源
【详解】[1]实验中打点计时器可以测量时间，所以不需要秒表，打点计时器使用的是交流电源，所以低压直流电源不需要，验证机械能守恒，即验证动能的增加量和重力势能的减少量是否相等，两边都有质量，所以天平不需要。
故选EFG。
[2]为了测量点迹的距离，需要刻度尺，所以缺少的器材是刻度尺、低压交流电源。
12． 0.355 BC
【详解】（1）用游标卡尺测量遮光条宽度，其读数为：0.3cm+0.05mm×11=0.355 cm；
（2）由动能定理： ，则 ，则为了获得线性图象应作图像；该图象的斜率；
（3）因此实验中应用了力传感器，则不需要钩码质量m远小于滑块质量M，选项A错误；滑块运动过程中克服阻力做功，使得滑块动能的变化量小于绳子拉力F做的功，选项B正确；气垫导轨没有调节水平，滑块要克服重力做功，使得滑块动能的变化量小于绳子拉力F做的功，选项C正确；因此实验中应用了力传感器，则动滑轮的质量对实验无影响，选项D错误；故选BC.
（4）拉力对系统做功：W=mgL；滑块的速度，则钩码的速度为 ；则系统动能的增量：；则若运动过程中系统机械能守恒，则满足关系式：.
点睛：本题考查探究功和动能变化关系的实验，关键是明确合力的功、动能的变化如何测量，知道实验中加力传感器的作用；搞清实验中的能量转化关系.
13． 220V A 1.75 9.63 2g 错误 空气阻力会造成，而不是
【详解】（1）[1]实验中，电火花计时器接的是220V的交流电源；
（2）[2]A.两限位孔在同一竖直线上，可减小纸带与打点计时器之间的摩擦，从而减小误差，选项A正确；
B.实验中应该先接通电源，后释放纸带，选项B错误；
C.实验要验证的关系是
两边消掉m，则不需要测量重锤的质量，选项C错误。
故选A。
（3）[3][4]电火花计时器打D点时重锤的速度大小为
重锤下落的加速度大小为
（4）[5]根据
可得
v2=2gh
则v2-h图像的斜率为
k=2g
（5）[6][7]王同学的观点是错误的；其原因是空气阻力会造成，而不是。
14． BC 等于 3 0.62
【详解】(1)[1]A．平衡摩擦力时，不能把橡皮筋挂在小车上，适当垫高长木板的左端轻退小车，使小车能在木板上匀速滑动，A错误；
B．实验时应先接通电源，再释放小，B正确；
C．实验中在每次增加橡皮筋的条数时应使连入铁钉间的橡皮筋形变程度相同，并使小车每次都从同一位置释放，C正确；
D．应求出橡皮筋做功完毕时小车的速度，在通过纸带求速度时，应在纸带上选出一段点迹均匀的点迹求出小车的速度，D错误。
故选BC。
(2)[2] 正确平衡好摩擦力进行实验时，小车受到的合力等于橡皮筋的拉力，在橡皮筋弹力作用下，合力对小车所做的功等于橡皮筋弹力所做的功。
[3] 用相同的橡皮筋且每次实验时橡皮筋的伸长量相等，每条橡皮筋对小车最高相同，若第一、三次分别用一条、三条并在一起的相同橡皮筋做实验，则第三次实验中橡皮筋对小车做的功是第一次实验的3倍。
(3)[4] A、B、C、D、E、F各点到0点的距离分别为：1.87cm、4.79cm、8.91cm、16.92cm、25.83cm、34.74cm，可知由D到F小车做匀速直线运动，速度为
橡皮筋对小车做的功

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