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2025粵教版高中物理必修第二冊
第四章測評
(滿分:100分)
一、單項選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分.每小題只有一個選項符合題目要求)
1.(2024廣東河源期末)超市的自動扶梯主要有樓梯式和斜坡式兩種,如圖為某女士在超市乘坐斜坡式自動扶梯勻速上樓,下列各力中做正功的是(　　)
A.重力 B.摩擦力
C.支持力 D.合力
2.在體能測試跳繩時,質量為50 kg的某同學一分鐘跳了150次,若他每次跳起時,重心上升的高度約為5 cm,則他一分鐘內克服重力做功的大小約為(　　)
A.2 500 J B.3 675 J C.7 500 J D.375 000 J
3.在下列實例中,不計空氣阻力,機械能一定不守恒的是(　　)
A.做自由落體運動的物體 B.起重機將重物勻速吊起
C.沿光滑曲面自由下滑的物體 D.出手后空中飛行的籃球
4.籃球場上,某同學在練習投籃,籃球在空中劃過一條漂亮的弧線落入籃筐,籃球的運動軌跡如圖中虛線所示.不計空氣阻力,從籃球離開手到落入籃筐的過程中,下列說法正確的是(　　)
A.籃球先處于超重狀態后處于失重狀態
B.籃球的機械能先減小后增大
C.籃球重力的功率不斷增大
D.籃球的動能先減小后增大
5.動車是指軌道交通系統中裝有動力裝置的車輛.而動車組就是由幾節自帶動力的車輛(動車)加幾節不帶動力的車輛(拖車)組成的,如圖所示.假設動車組運行過程中受到的阻力與其所受重力成正比,每節動車與拖車的質量都相等,每節動車的額定功率都相等.若1節動車加3節拖車組成的動車組的最大速度為120 km/h;則6節動車加3節拖車組成的動車組的最大速度為(　　)
A.120 km/h B.240 km/h C.320 km/h D.480 km/h
6.(2024江蘇揚州檢測)如圖所示,質量為m的物體從彈簧原長處由靜止釋放,當物體運動到最低點時,彈簧壓縮量為h,重力加速度為g,則物體從釋放到最低點的過程中,下列說法正確的是 (　　)
A.物體重力勢能減少,物體的動能和彈簧彈性勢能都增加
B.合力對物體做的功是mgh
C.物體的重力勢能增加了mgh
D.彈簧彈性勢能增加了mgh
7.(2024遼寧鞍山期中)如圖所示,質量為3 kg的木塊在傾角為θ=37°的斜面頂端由靜止開始在外力作用下加速下滑,已知加速度a=1 m/s2,假設斜面足夠長,且以斜面頂端O點所在平面為參考平面,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,則木塊由靜止開始沿斜面加速下滑的過程中,下列說法正確的是(　　)
A.前2 s內木塊的重力做功為W=60 J
B.前2 s內木塊重力的平均功率=18 W
C.2 s末木塊重力的瞬時功率P=60 W
D.2 s末木塊的重力勢能Ep=36 J
二、多項選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分.每小題有多個選項符合題目要求.全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)
8.(2024廣東湛江檢測)在兒童樂園的蹦床項目中,小孩在兩根彈性繩和彈性網繩的協助下實現上下彈跳.如圖所示,某次蹦床活動中,小孩靜止時處于O點,當其彈跳到最高點A后下落,可將彈性網繩壓到最低點B,小孩可看成質點,不計彈性繩的重力、彈性網繩的重力和空氣阻力.則從最高點A到最低點B的過程中,小孩的(　　)
A.重力的功率先增大后減小
B.機械能一直減小
C.重力勢能的減少量大于彈性網繩彈性勢能的增加量
D.機械能的減少量等于彈性網繩彈性勢能的增加量
9.從地面豎直向上拋出一物體,其機械能E總等于動能Ek與重力勢能Ep之和,取地面為參考平面,該物體的E總和Ep隨它離開地面的高度h的變化如圖所示.重力加速度取10 m/s2.由圖中數據得出如下結論,其中正確的是(　　)
A.物體的質量為2.5 kg
B.h=0時,物體的速率為10 m/s
C.h=2 m時,物體的動能Ek=50 J
D.從地面至h=4 m,物體的動能減少20 J
10.(2024吉林長春階段練習)如圖所示,A、B為彈性豎直擋板,相距L=4 m,A、B板之間為水平導軌.質量為1 kg的一小球(可視為質點)自A板處開始,以v0=4 m/s的速度沿動摩擦因數相同的水平導軌向B板運動,它與A、B板碰撞后瞬間均以碰前瞬間的速率反彈回來,為使小球恰好停在兩擋板的中間,則摩擦力的大小可能為(　　)
A.1 N B.0.8 N
C. N D. N
三、非選擇題(本題共5小題,共54分)
11.(6分)用如圖所示實驗裝置驗證機械能守恒定律.通過電磁鐵控制的小鐵球從A點自由下落,下落過程中經過光電門B時,毫秒計時器(圖中未畫出)記錄下擋光時間t,測出AB之間的距離為h,且遠大于小球直徑,實驗前應調整光電門位置使小球下落過程中球心通過光電門中的激光束.(已知當地重力加速度g取9.8 m/s2)
(1)為了驗證機械能守恒定律,還需要測量的物理量是　　　　.
A.A點與地面間的距離H
B.小鐵球的質量m
C.小鐵球從A到B的下落時間tAB
D.小鐵球的直徑d
(2)小鐵球通過光電門時的瞬時速度v=　　　　,若下落過程中機械能守恒,則與h的關系式為=　　　　.
12.(8分)某實驗小組利用如圖所示的裝置來驗證機械能守恒定律.主要實驗步驟如下:
①測量遮光條的寬度d=5.7 mm;
②測出靜止時遮光條中心到光電門中心的距離L;
③接通氣泵,將滑塊由靜止釋放;
④記錄遮光條經過光電門的時間t;
⑤用天平測出滑塊和遮光條的總質量m1,再測出砂桶的總質量m2;
⑥改變滑塊的位置重復實驗.
(1)實驗前　　　(選填“需要”或“不需要”)調節氣墊導軌水平.
(2)某次實驗中測得t=1.6×10-3 s,則遮光條通過光電門時的速度大小為　　　　 m/s(保留3位有效數字).
(3)當地的重力加速度為g,滑塊通過光電門時,系統(砂桶、滑塊、遮光條)的動能增加量Ek=　　　　　;系統的重力勢能減少量Ep=　　　　　,若所測數據在誤差允許范圍內滿足Ek=Ep,即可驗證機械能守恒定律.(均用題中所給物理量的字母表示)
13.(10分)(2024福建漳州檢測)跳繩是一種健身運動.右圖是某同學在原地跳繩離開地面后豎直方向上的v-t圖像.已知該同學的質量m=45 kg,1分鐘內完成跳繩200次,重力加速度g取10 m/s2,不計空氣阻力,求:
(1)該同學重心上升的最大高度h;
(2)每次跳繩該同學克服重力做功W;
(3)每次跳繩該同學克服重力做功的平均功率P.
14.(14分)(2024浙江金華期末)極限運動深受大家喜愛,但是過于危險,為了模擬極限運動的情況,物理小組進行了如圖所示的實驗,豎直平面內的圓弧形光滑軌道半徑為R=2 m,A端與圓心O等高,AD為與水平方向成45°角的斜面,B端在O的正上方,一個質量m=1 kg的小球在A點正上方3 m處由靜止開始釋放,自由下落至A點后進入圓形軌道并恰好能沿圓形軌道到達B點,最后落到斜面上C點,忽略空氣阻力,重力加速度g取10 m/s2.求:
(1)小球進入圓軌道A點的瞬間,對軌道的壓力大小;
(2)小球從B點運動到C點所用的時間t;
(3)小球平拋過程中距離BC邊最遠的距離.
15.(16分)泥石流是在雨季由于暴雨、洪水將含有沙石且松軟的土質山體經飽和稀釋后形成的洪流.泥石流流動的全過程雖然只有很短時間,但由于其高速前進,具有強大的能量,因而破壞性極大.某課題小組對泥石流的威力進行了模擬研究,他們設計了如圖甲所示的模型:在水平地面上放置一個質量為m=4 kg的物體,讓其在隨位移均勻減小的水平推力作用下運動,推力F隨位移s變化如圖乙所示,已知物體與地面間的動摩擦因數為μ=0.5,g取10 m/s2.則:
(1)物體在運動過程中的最大加速度為多少
(2)物體在水平面上運動的最大位移是多少
(3)距出發點多遠處,物體的速度達到最大 最大速度是多少
第四章測評
1.B　解析 根據人在扶梯上的受力可知,人受自身的重力、扶梯對人的支持力和沿扶梯向上的靜摩擦力,故在勻速上升的過程中人所受的重力做負功、支持力不做功、靜摩擦力做正功,合力不做功.
2.B　解析 因為該同學每次起跳時,重心上升5 cm,則每一次克服重力做功為W=mgh=50×9.8×0.05 J=24.5 J,則一分鐘內克服重力做功為W'=150W=3 675 J,故選B.
3.B　解析 做自由落體運動的物體只受重力作用,機械能守恒,故A不符合題意;起重機將重物勻速吊起,拉力對重物做正功,重物機械能增大,故B符合題意;沿光滑曲面自由下滑的物體,曲面的支持力與物體速度方向始終垂直,所以不做功,則只有重力做功,機械能守恒,故C不符合題意;出手后空中飛行的籃球只受重力作用,機械能守恒,故D不符合題意.
4.D　解析 從籃球出手到落入籃筐的過程中,籃球只受重力的作用,加速度方向豎直向下,一直處于失重狀態,且機械能守恒,故A、B錯誤;籃球上升過程中豎直分速度減小,在最高點豎直分速度為零,下降過程豎直分速度增大,根據PG=mgvy,可知籃球重力的功率先減小后增大,故C錯誤;籃球先上升后下降,籃球在上升的過程中重力勢能增大,下降過程中重力勢能減小,由于籃球的機械能守恒,因此籃球的動能先減小后增大,故D正確.
5.C　解析 設每節車廂所受的阻力為f,若1節動車加3節拖車組成的動車組的最大速度為120 km/h,則P=Fvm=4fvm,設6節動車加3節拖車組成的動車組的最大速度為vm',牽引力等于阻力時速度最大,則有6P=9fvm',聯立兩式解得vm'=320 km/h,C正確,A、B、D錯誤.
6.D　解析 依題意,物體從釋放到最低點的過程中,重力做正功,有WG=mgh,可知其重力勢能減少mgh,故C錯誤;由動能定理,可得W合=WG+W彈=ΔEk=0,解得W彈=-mgh,即彈簧彈性勢能增加了mgh,故B錯誤,D正確;對物體受力分析可知,所受彈簧彈力隨下落高度增加而增大,當mg=F彈時,物體速度最大,動能最大,所以物體下落過程動能先增大后減小,故A錯誤.
7.B　解析 2 s末木塊下滑的位移為x=at2=2 m,以斜面頂端O點所在平面為參考平面,木塊的重力勢能Ep=-mgxsin 37°=-36 J,D錯誤;前2 s內木塊的重力做功為W=mgxsin 37°=36 J,A錯誤;前2 s內木塊重力的平均功率=18 W,B正確;2 s末木塊重力的瞬時功率P=mgvsin 37°=mgatsin 37°=36 W,C錯誤.
8.AC　解析 當小孩彈跳到最高點A后下落,將彈性網繩壓到最低點B的過程中,速度v先增大后減小,根據P=mgv,可知重力的功率先增大后減小,故A正確;當小孩彈跳到最高點A后下落,將彈性網繩壓到最低點B的過程中,小孩的機械能先不變后減小,故B錯誤;當小孩彈跳到最高點A后下落,將彈性網繩壓到最低點B的過程中,重力勢能的減少量等于彈性繩和彈性網繩的彈性勢能的增加量,則重力勢能的減少量大于彈性網繩彈性勢能的增加量,故C正確;當小孩彈跳到最高點A后下落,將彈性網繩壓到最低點B的過程中,機械能的減少量等于彈性繩和彈性網繩的彈性勢能的增加量,故D錯誤.
9.BC　解析 由圖可知,h=4 m時,Ep=E總=mgh=80 J,代入數據解得m=2 kg,A錯誤;h=0時Ek=E總=mv2,解得v=10 m/s,B正確;由圖可知,h=2 m時,物體的機械能E總=90 J,物體的勢能Ep=40 J,則物體的動能Ek=E總-Ep=90 J-40 J=50 J,C正確;物體在地面時初動能為100 J,物體豎直向上拋出h=4 m時動能為0,所以從地面至h=4 m,物體的動能減少100 J,D錯誤.
10.BCD　解析 為使小球恰好停在兩擋板的中間,則小球經過的路程為x=nL+L(n=0,1,2,3…),小球從開始到停止運動的過程有-fx=0-,解得f=(n=0,1,2,3…),若摩擦力為1 N,解得n=1.5,不符合要求,故A錯誤;根據上述,若摩擦力為0.8 N,解得n=2,符合要求,故B正確;若摩擦力為 N,解得n=3,符合要求,故C正確;若摩擦力為 N,解得n=5,符合要求,故D正確.
11.解析 (1)為了驗證機械能守恒定律,只需驗證從A下落到B的過程中,重力勢能減少量是否等于動能增加量即可,測量出小鐵球的直徑d,小鐵球通過光電門時的瞬時速度為v=,則驗證等式mgh=是否成立就可以驗證機械能守恒定律,化簡后得gh=,A、B、C錯誤,D正確.
(2)小鐵球通過光電門時的瞬時速度為v=,若下落過程中機械能守恒,有gh=,則與h的關系式為.
答案 (1)D　(2)
12.解析 (1)實驗前需要調節氣墊導軌水平.
(2)遮光條通過光電門時的速度大小為v= m/s=3.56 m/s.
(3)當地的重力加速度為g,滑塊通過光電門時,系統(砂桶、滑塊、遮光條)的動能增加量Ek=(m1+m2)v2=,系統的重力勢能減少量Ep=m2gL,若所測數據在誤差允許范圍內滿足Ek=Ep,即可驗證機械能守恒定律.
答案 (1)需要　(2)3.56　(3)　m2gL
13.解析 (1)由圖可知,該同學每次離地上升時間t1=0.1 s,則有h=
解得h=0.05 m.
(2)每次跳繩上升過程克服重力做功W=mgh=22.5 J.
(3)由圖可知每次跳繩用時t2=0.3 s,則有P==75 W.
答案 (1)0.05 m　(2)22.5 J　(3)75 W
14.解析 (1)根據題意,小球從靜止自由下落到A點,由機械能守恒定律有mgh=
設小球進入圓軌道A點的瞬間,軌道對小球的支持力為FN,則有FN=m
聯立解得FN=3mg=30 N
由牛頓第三定律可得,小球進入圓軌道A點的瞬間,對軌道的壓力為FN'=FN=30 N.
(2)根據題意可知,小球恰好能沿圓形軌道到達B點,在B點有mg=m
解得vB=2 m/s
小球從B點運動到C點做平拋運動,則有x=vBt,y=gt2,tan 45°=
解得t= s.
(3)小球離開B后,當垂直于斜面方向的速度為零時離斜面最遠,分解vB,如圖所示
則有v=vBcos 45°= m/s
又有g'=gcos 45°=g
小球平拋過程中距離BC邊最遠的距離d= m.
答案 (1)30 N　(2) s　(3) m
15.解析 (1)當推力F最大時,物體的加速度最大,由牛頓第二定律可得Fm-μmg=mam
由圖乙可知Fm=80 N,可解得am=15 m/s2.
(2)物體位移最大時,速度一定為0,對全過程由動能定理可得WF-μmgsm=0-0
由圖像可知,位移為s1=4 m時,力F做的功為WF=Fms1=×80×4 J=160 J
聯立解得sm=8 m.
(3)由圖像可知,當F、s的單位分別是N、m時,F隨s變化的數值關系為F=80-20s
物體速度最大時,所受合力為0,則有F=μmg
聯立解得s=3 m,F=20 N
對此過程由動能定理可得WF'-μmgx=-0
又WF'=×3 J=150 J
聯立解得vm=3 m/s.
答案 (1)am=15 m/s2
(2)sm=8 m
(3)3 m　3 m/s
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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