人教版高中物理高三一轮基础复习五章《机械能》测试卷(含答案)
高考物理一轮复习机械能练习 人教版
高考物理一轮复习机械能练习人教版一．选择题（本题共12个小题，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3分，选不全的得1分，有选错或不答的得零分）1．关于力对物体做功，下列说法正确的是（）A. 摩擦力只能对物体做负功B. 合外力对物体不做功，物体必定做匀速直线运动C. 重力对物体做的功与物体运动路径无关，只与始末位置有关D. 一对作用力和反作用力可能都对物体做正功(C D)2. A和B两个物体的质量相同，与水平地面的动摩擦因数也相同，分别受到推力F1和拉力F2的作用，F1和F2都是恒力，大小相等，与水平方向的夹角也相同，A 和 B 在外力作用下从静止开始沿水平地面滑动相同的位移，则（）A.. F1和 F2做功的功率相等B. 地面对两个物体的支持力做功也相同C. F1和 F2冲量也相等 C. 水平地面对物体的摩擦力做功也相同 (B) 3．甲、已两个小球质量相同，在距地面相同的高处，以不同的初速度水平抛出，V甲:V已 =2:1，不计空气阻力，以下说法正确的是（）A. 从抛出到落地的过程中，重力对甲球做功的平均功率大B. 从抛出到落地的过程中，重力对两球做功的平均功率相等C. 落地时，重力对甲球做功的即时功率大D. 落地时，重力对两球做功的即时功率相等(B D)4．如图所示，木块A放在木板B的左端，用恒力F拉至B右端，第一次将B 固定在地面上，F 做功为 W1，生热 Q1，第二次让B 在光滑地面上自由滑动，这次F 做的功为W2，生热Q2，则应有（）A. W1 <W2 Q1 = Q2B. W1 =W2 Q1 = Q2C. W1 <W2 Q1 < Q2D.W1 =W2 Q1<Q2(A)5．行驶中的汽车制动后滑行一段距离最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流. 上述不同现象中所包含的相同的物理过程是A 物体克服阻力做功B 物体的动能转化为其它形式的能量C 物体的势能转化为其它形式的能量D 物体的机械能转化为其它形式的能量（A.D）6．7. 某人身系弹性绳自高空 p点自由不落，如右图所示，a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置.不计空气阻力，则下列说法中正确的是（）A.从 p至 c过程中重力的冲量大于弹性绳弹力的冲量B.从 p至 c过程中重力所做功等于人克服弹力所做的功C.从 p至 b过程中人的速度不断增大D.从 a至 c过程中加速度方向保持不变 (BC)7.在光滑水平面上有质量均为 2kg的 a、b两质点，a质点在水平恒力 Fa=4N作用下由静止出发移动 4s，b质点在水平恒力 Fb=4N作用下由静止出发移动4m.比较两质点所经历的过程，可以得到的正确结论是A .a质点的位移比 b质点的位移大B .a质点的末速度比 b质点的末速度小C. 力 Fa做的功比力 Fb做的功多D. 力 Fa的冲量比力 Fb的冲量小(A C)8．如图所示，质量为 m的物块始终固定在倾角为θ1 的斜面上，下列说法中正确的是（）.A. 若斜面向右匀速移动距离 s，斜面对物块没有做功B. 若斜面向上匀速移动距离 s，斜面对物块做功 mgsC. 若斜面向左以加速度 a移动距离 s，斜面对物块做功 masD. 若斜面向下以加速度 a移动距离 s，斜面对物体做功 m（g+a）s (A,B) 9．一质量不计的直角形支架两端分别连接质量为 m和2m的小球 A和 B.支架的两直角边长度分别为 2l和 l，支架可绕固定轴 O在竖直平面内无摩擦转动，如图所示 .开始时 OA边处于水平位置，由静止释放，则A.A球的最大速度为 2gl.B.A球速度最大时，两小球的总重力势能最小 .C.A球速度最大时，两直角边与竖直方向的夹角为 450 .D.A、B两球的最大速度之比 v A：v B=2：1. 答案：BCD10.有一质量为 m的小木块，从半径为 R的光滑的圆弧形槽右端的 a点沿弧面滑下，槽置于光滑的水平面上（如右图所示），下面的说法哪些正确？A.木块可达到曲面右端的 b点B.木块不可能达到曲面右端的 b点C.木块滑动过程中，木块、槽及地球组成的系统机械能守恒D.木块滑动过程中，木块与槽及组成的系统动量守恒. (AC)11. 一物体静止在光滑的水平面上,先对物体施一水平向右的恒力F1,经t秒后撤去 F1立即再对它施一水平向左的恒力F2, ,又经t秒后物体回到出发点,在这一过程中,F1、F2对物体做的功W1、W2间的关系是：A. W2= W1 B W2= 2W1 C.W2=3 W1 D. W2= 5W1 (C)12.．汽车在水平公路上运动，假设所受到的阻力恒定，以下说法错误的是（）A. 汽车启动时加速度与它受到的牵引力成正比B. 汽车以恒定功率启动，不可能做匀加速运动C. 汽车以最大速度行驶后，若要见效行驶速度，可见效牵引力功率D.如不考虑阻力，将出现不合理的结论（ A）二．填空题（本题共4个小题，共24分）13．质量为 4.0kg的物体 A静止在水平桌面上，另一个质量为 2.0kg的物体 B，以 5.0m/s的水平速度与物体 A相撞，碰撞后物体 B以 1.0m s的速度反向弹回，相撞过程中损失的机械能是____J. 答案：6J14．右图中圆弧轨道 AB是竖直平面内的 1/4圆周，在 B点，轨道的切线是水平的.一质点自 A点从静止开始下滑，不计滑块与轨道间的摩擦和空气阻力，则在质点刚要到达B点时的加速度大小为____ ，刚滑过 B点时的加速度大小为____ (2g ,g)15. 某地强风的风速约为 V=20米 /秒，设空气密度为ρ=1.3千克 /米3.如果把通过横截面积为 S=20米2的风的动能全部转化为电能，则利用上述已知量计算电功率的公式应为 P=_____ ，大小约为_______瓦特. (21ρsv 3105 )（取一位有效数字）16.如图所示为重物系一纸带通过打点计时器做自由落体运动时得到的实际点迹，测得A 、 B 、 C 、D 、 E 五个连续点与第一个点O 之间的距离分别是19.50、23.59、28.07、32.94、38.20（单位：cm ）。
高三物理一轮复习练习及解析 第五单元 机械能 新人教版
第五单元机械能第25讲功功率体验成功1.在下列情形中，所提到的力没有做功的是( )解析：A、B、C、D各图中，只有D图中的受力物体没有发生位移，做的功为零.答案：D2.神舟号宇航员在进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，如图所示，在到达竖直状态的过程中，宇航员所受重力的瞬时功率的变化情况是( )A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大解析：瞬时功率P＝Fv cos α，初始状态v＝0，当杆摆至竖直时，cos α＝0，故可推断重力的瞬时功率先增大后减小.答案：C3.关于摩擦力做功，下列叙述正确的是( )A.摩擦力做功的多少只与起始和终了位置有关，与运动路径无关B.滑动摩擦力总是做负功C.静摩擦力一定不做功D.静摩擦力和滑动摩擦力都既可做正功，也可做负功解析：选项A错误，例如一物块在水平面上做曲线运动时，克服滑动摩擦力做的功等于摩擦力乘总路程.静摩擦力、滑动摩擦力与其他力一样，可以做正功、不做功或做负功，选项D正确.答案：D4.机车由静止开始沿平直轨道做匀加速运动，所受的阻力始终不变，在此过程中，下列说法正确的是[2007年高考·广东物理卷]( )A.机车输出功率逐渐增大B.机车输出功率不变C.在任意两相等的时间内，机车动能的变化相等D.在任意两相等的时间内，机车动量的变化大小相等解析：机车的牵引力F＝f＋ma恒定不变，故输出功率均匀增大；由动能定理得，ΔE k ＝F合·s，在连续相等的时间间隔里，位移越来越大，故选项C错误；又由动量定理Δp＝F合·t 知，选项D正确.答案：AD5.某汽车以恒定功率P、初速度v0冲上倾角一定的斜坡时，汽车受到的阻力恒定不变，则汽车上坡过程的v－t图象不可．．能是下图中的( )解析：上坡初始汽车的牵引力F＝P v0当Pv0＝mg sin θ＋f时，汽车匀速上坡，其v－t图象如选项B所示；当Pv0>mg sin θ＋f时，汽车做加速度越来越小的变加速运动，其v－t图象如选项C所示；当Pv0<mg sin θ＋f时，汽车做加速度越来越小的变减速运动，其v－t图象如选项D所示.故选项A所示的图象是不可能的.答案：A6.如图甲所示，质量m＝1 kg的物体静止在倾角α＝30° 的粗糙斜面体上，两者一起向右做匀速直线运动，则在通过水平位移s＝1 m的过程中，(1)物体所受的重力、弹力、摩擦力对物体各做了多少功？(取g＝10m/s2)(2)斜面对物体做了多少功？解析：(1)物体的受力情况如图乙所示，由平衡条件得：F N＝mg cos α，f＝mg sin αf与s的夹角为α，F N与s的夹角为(90°＋α)由W＝Fs cos α得：重力对物体做的功W1＝mgs cos 90°＝0弹力F N对物体做的功为：W2＝mg cos α·s cos (90°＋α)＝－4.3 J摩擦力f对物体做的功W3＝mg sin α·s cos α＝ 4.3 J. 乙(2)解法一斜面对物体的作用力即F N与f的合力，由平衡条件可知，其方向竖直向上，大小等于mg，其做的功为：W面＝F合·s cos 90°＝0.解法二斜面对物体做的功等于斜面对物体各力做功的代数和，即W面＝W2＋W3＝0.答案：(1)0 －4.3 J 4.3 J (2)0第26讲 动 能 定 理体验成功1.一物体静止在升降机的地板上，当升降机加速上升时，地板对物体的支持力所做的功等于( )A.重力做的功B.物体动能的增加量C.物体动能的增加量加上重力做的功D.物体动能的增加量加上克服重力所做的功解析：设支持力做的功为W ，克服重力做的功为W G ，由动能定理得： W －W G ＝ΔE k解得：W ＝ΔE k ＋W G . 答案：D2.两个木箱A 、B 的质量分别为m A 、m B ，且m A ＞m B ，两木箱与水平冰面间的动摩擦因数相等.现使它们以相同的初动能在水平冰面上滑行，则两木箱滑行的距离s A 、s B 的大小关系是( )A.s A ＝s BB.s A ＞s BC.s A ＜s BD.条件不足，无法比较解析：设木箱滑行的距离为s ，由动能定理得： －μmgs ＝0－E k解得：s ＝E k μmg ∝1m由于m A >m B ，故可知s A <s B .答案：C3.如图所示，质量为m 的物块与转台之间能出现的最大静摩擦力为物块重力的k 倍，物块与转轴OO ′相距R ，物块随转台由静止开始转动.当转速增加到一定值时，物块即将在转台上滑动，在物块由静止到滑动前的这一过程中，转台对物块的静摩擦力对物块做的功为( )A.0B.2πkmgRC.2kmgRD.12kmgR分析：此题易错选A ，其原因是从思维定势上总认为这种问题中摩擦力是指向圆心的，缺乏对问题的深入分析，可见要想学好物理，分析能力的培养是至关重要的.解析：在转速增加的过程中，转台对物块的摩擦力是不断变化的，当转速增加到一定值时，物块在转台上即将滑动，说明此时最大静摩擦力提供向心力，即kmg ＝m v 2R.设这一过程中转台对物块的摩擦力所做的功为W f ，由动能定理可得：W f ＝12mv 2解得：W f ＝12kmgR .故选项D 正确. 答案：D4.如图所示，质量为M 、长为l 的小车静止在光滑的水平面上，质量为m 的小物块(可视为质点)放在小车的最左端.现用一水平恒力F 作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动.物块和小车之间的摩擦力为f .物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为s .在这个过程中，下列结论错误．．的是( )A.物块到达小车最右端时具有的动能为(F －f )(l ＋s )B.物块到达小车最右端时，小车具有的动能为fsC.物块克服摩擦力所做的功为f (l ＋s )D.物块和小车增加的机械能为Fs解析：在本题中计算外力对物块和小车做功时都要取大地为参考系，故选项A 、B 、C 正确.又因为系统机械能的增加等于物块、小车的动能增加之和，即ΔE ＝(F －f )(l ＋s )＋fs ＝F (l ＋s )－fl ，选项D 错误.答案：D5.如图所示，质量为1 kg 的物体沿一曲面从A 点无初速度滑下，滑至曲面的最低点B 时，下滑的高度为5 m ，速度为6 m/s ，则在下滑过程中，物体克服阻力所做的功为多少？(g 取10 m/s 2)解析：设物体克服阻力所做的功为W f ，由动能定理得：mgh －W f ＝12mv 2－0解得：W f ＝1×10×5 J－12×1×62J ＝32 J.答案：32 J6.某游乐场中有一种“空中飞椅”的游乐设施如图甲所示，其基本装置是将绳子上端固定在转盘上，下端连接座椅，人坐在座椅上随着转盘旋转而在空中飞旋，若将人看成质点，则可简化为如图乙所示的物理模型.其中P 为处于水平面内的转盘，可绕竖直转轴OO ′转动.设轻绳长l ＝10 m ，人及椅的总质量m ＝60 kg ，转盘不动时人和转轴间的距离d ＝4 m ，转盘慢慢加速运动，经过一段时间转速保持稳定，此时人和转轴间的距离D ＝10 m ，且保持不变，不计空气阻力，绳子不可伸长，取g ＝10 m/s 2.问：(1)最后转盘匀速转动时的角速度为多少？(2)转盘从静止启动到稳定这一过程中，绳子对其中一座椅及人做了多少功？解析：(1)设最后转盘匀速转动时的角速度为ω，此时人和座椅的受力情况如图丙所示.有：F T cos θ＝mgF T sin θ＝mD ω2，其中sin θ＝D －dl甲 乙解得：ω＝32rad/s. (2)从转盘启动到匀速转动的过程中飞椅提升的高度为： h ＝l －l cos θ＝2 m设这一过程绳对座椅做的功为W ，由动能定理得：W －mgh ＝12m ·(ωD )2解得：W ＝3450 J. 丙答案：(1)32 rad/s (2)3450 J金典练习十一 功 功率 动能定理选择题部分共10小题，每小题6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.1.用力将重物竖直提起，先由静止开始匀加速上升，紧接着匀速上升.如果前后两过程的运动时间相同，不计空气阻力，则( )A.加速过程中拉力做的功比匀速过程中拉力做的功大B.匀速过程中拉力做的功比加速过程中拉力做的功大C.两过程中拉力做的功一样大D.上述三种情况都有可能解析：匀加速运动的位移s 1＝12at 2，匀速运动的位移s 2＝at ·t ＝2s 1，当匀加速上提时的拉力F ＝2mg 时，两过程拉力做的功相等；当F <2mg 时，匀加速过程拉力做的功比匀速上升过程拉力做的功小；当F >2mg 时，匀加速过程拉力做的功比匀速上升过程拉力做的功大.答案：D2.在水平粗糙的地面上，使同一物体由静止开始做匀加速直线运动，第一次是斜向上的拉力F ，第二次是斜向下的推力F .两次力的作用线与水平方向的夹角相同，力的大小相同，位移的大小也相同.则在这两次力的作用过程中( )A.力F 对物体做的功相同，合力对物体做的总功也相同B.力F 对物体做的功相同，合力对物体做的总功不相同C.力F 对物体做的功不相同，合力对物体做的总功相同D.力F 对物体做的功不相同，合力对物体做的总功也不相同解析：两力对物体做的功W ＝Fs cos α相同，合外力做的功：第一次W 1＝(F cos α－μmg ＋μF sin α)s ；第二次W 2＝(F cos α－μmg －μF sin α)s .答案：B3.如图所示，滑块以6 m/s 的初速度从曲面上的A 点滑下，运动到B 点(比A 点低)时速度仍为 6 m/s.若滑块以5 m/s 的初速度仍由A 点下滑，则它运动到B 点时的速度( )A.大于5 m/sB.等于5 m/sC.小于5 m/sD.无法确定解析：两次下滑中，滑块做圆周运动时，曲面对滑块的弹力不同，则滑块受到的摩擦力不同，故摩擦力对滑块做的功不同，而重力对滑块做的功相同，故两次动能的变化不同.因第二次速度小一点，滑块做圆周运动时，曲线对它的弹力也小一些，故它受到的摩擦力也随之减小，因此它克服摩擦力做的功也相应地减小，从而小于滑块重力做的功(因为第一次滑块克服摩擦力做的功等于滑块重力做的功)，故末速度大于初速度.答案：A4.如图所示，质量为m 的物体用穿过光滑小孔的细绳牵引，使其在光滑水平面上做匀速圆周运动，拉力为某个值F 时，转动半径为R ；当拉力逐渐减小到F4时，物体仍做匀速圆周运动，半径为2R .则此过程中外力对物体所做的功为( )A.14FRB.－14FRC.58FR D.0 解析：设物体在前后两种情况下做圆周运动的线速度分别为v 1、v 2，此过程中外力对物体所做的功为W ，由动能定理得：W ＝12mv 22－12mv 21 又由题意有：F ＝m v 21R14F ＝m v 222R解得：W ＝－14FR .(注：不能通过W ＝F s ＝F ＋14F2·R cos π来计算，即F ≠F ＋14F2P )答案：B5.据《科技日报》2007年12月23日报道，时速为300公里的“和谐号”动车组是在引进、消化和吸收国外时速200公里动车组技术平台的基础上，由中国自主研发制造的世界上运营速度最高的动车组列车之一.如果列车受到的阻力与其运行速度的二次方成正比，当速度由原来的200 km/h 提高到现在的300 km/h 后，机车发动机的功率要变为原来的( )A.32倍B.(32)2倍C.(32)3倍D.(32)4倍 解析：当列车匀速运动时，动力大小等于受到的阻力，故：机车功率P ＝F ·v ＝kv 2·v P ′P ＝(v ′v )3＝(32)3. 答案：C6.如图所示，质量为 m 的小车在水平恒力F 的推动下，从山坡底部A 处由静止起运动至高为h 的坡顶B ，获得速度为v ，A 、B 的水平距离为s .下列说法正确的是( )A.小车克服重力所做的功是mghB.推力对小车做的功是12mv 2C.推力对小车做的功是Fs －mghD.阻力对小车做的功是12mv 2＋mgh －Fs解析：重力对小车做的功W G ＝－mgh ，故选项A 正确.由功的定义知W 推＝F ·s ，由动能定理有W 推－mgh ＋W 阻＝12mv 2，故W 阻＝12mv 2＋mgh －Fs .故选项B 、C 错误，选项D 正确.答案：AD7.如图所示，ABCD 是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC 的连接处都是一段与BC 相切的圆弧，BC 水平，其长d ＝0.50 m ，盆边缘的高度h ＝0.30 m.在A 处放一个质量为m 的小物块并让其由静止开始下滑.已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC 面与小物块间的动摩擦因数μ＝0.10.小物块在盆内来回滑动，最后停止下来，则小物块停止时的位置到B 的距离为( )A.0.50 mB.0.25 mC.0.10 mD.0解析：对小物块从A 点出发到最后停下来的整个过程，由动能定理有：mgh －μmgs ＝0所以s ＝hμ＝3 m而d ＝0.50 m ，刚好三个来回，所以最终停在B 点. 答案：D8.如图所示，一内壁粗糙的环形细圆管位于竖直平面内，环的半径为R (比细管的直径大得多)，在圆管中有一个直径与细管内径相同的小球(可视为质点)，小球的质量为m .设某一时刻小球通过轨道的最低点时对管壁的压力为6mg ，此后小球便做圆周运动，经过半个圆周恰能通过最高点，则在此过程中小球克服摩擦力所做的功是( )A.3mgRB.2mgRC.mgRD.12mgR解析：设小球在环形管最低点的速度大小为v ，由向心力公式得：6mg －mg ＝m v 2R可得小球在最低点的动能为：E k ＝12mv 2＝52mgR又由题意知，小球到达最高点时速度等于零，设这一过程管壁摩擦力对小球做的功为W f ，由动能定理得：W G ＋W f ＝0－12mv 2即－mg ·2R ＋W f ＝－52mgR解得：W f ＝－12mgR即小球克服摩擦力做的功为12mgR .答案：D9.如图所示，物体的质量为1 kg ，动滑轮和细绳的质量均不计.现用一竖直向上的拉力F 拉动细绳，使物体从静止开始以5 m/s 2的加速度匀速上升，则拉力F在1 s 末的瞬时功率是(g 取10 m/s 2)( )A.150 WB.75 WC.37.5 WD.25 W解析：设与重物连接的悬绳的拉力为F ′，由牛顿第二定律得： F ′－mg ＝ma解得：F ′＝15 N.方法一 每时刻拉力做功的功率都等于悬绳对重物做功的功率，故P ＝F ′·v ＝F ′·at ＝75 W.方法二 由动滑轮的特点知，F ＝12F ′，拉力F 作用点上升的加速度为10 m/s 2，故P ＝F ·v ′＝152×10×1 W＝75 W.答案：B10.在光滑的水平面上有一静止的物体，现以水平恒力F 1推这一物体，作用一段时间后换成相反方向的水平恒力F 2推这一物体，当恒力F 2作用的时间与恒力F 1作用的时间相等时，物体恰好回到原处，此时物体的动能为32 J ，则在整个过程中，恒力F 1、F 2做的功分别为( )A.16 J 、16 JB.8 J 、24 JC.32 J 、0 JD.48 J 、－16 J解析：如图所示，设两过程的时间均为t ，A 到B 过程中，物体的加速度大小为a 1；B 到D 过程中，物体的加速度大小为a 2.取向右的方向为正方向，设AB ＝s ，可得：s ＝12a 1t 2－s ＝v 0t －12a 2t 2v 0＝a 1t解得：a 2＝3a 1因为F 1＝ma 1，F 2＝ma 2 解得：F 2＝3F 1 又由动能定理得： W 1＋W 2＝ΔE k ＝32 J W 1＝F 1·s W 2＝F 2·s可得：W 1＝8 J ，W 2＝24 J. 答案：B非选择题部分共3小题，共40分.11.(13分)一质量为500 t 的机车，以恒定功率375 kW 由静止出发，经过5 min 速度达到最大值54 km/h ，设机车所受阻力f 恒定不变，取g ＝10 m/s 2，试求：(1)机车受到的阻力f 的大小. (2)机车在这5 min 内行驶的路程.解析：研究对象为机车.首先分析物理过程：机车以恒定功率P 0由静止出发→速度v 增加→牵引力F 减小(P 0＝Fv )→合力减小(F 合＝F －f )→加速度减小(a ＝F 合m)→速度继续增加→直至合力减小为0，加速度a ＝0，速度达到最大.可见机车在这5 min 内做的是加速度减小、速度不断增大的变速运动.当机车的速度达到最大时，P 0＝Fv max ，此时F ＝f ，机车的受力情况如图所示.(1)已知P 0＝375 kW ＝3.75×105W v max ＝54 km/h ＝15 m/s根据P 0＝Fv max 时F ＝f ，得：P 0＝fv max机车受到的阻力f ＝P 0v max ＝3.75×10515N ＝2.5×104N.(2)机车在这5 min 内，牵引力为变力，做正功，阻力做负功，重力、弹力不做功.根据P 0＝W Ft，牵引力做的功为：W F ＝P 0·t 根据动能定理有：P 0·t －f ·s ＝12mv 2max －0解得：s ＝P 0·t －12mv 2maxf＝3.75×105×5×60－0.5×5×105×1522.5×104m ＝2250 m.答案：(1)2.5×104N (2)2250 m12.(13分)弹射器是航母制造中的关键技术之一，重型喷气式战斗机在水平跑道上需要滑行450 m 以上才能达到起飞速度，而即使当今最大的“尼米兹”级航空母舰甲板的长度也不过300余米，依靠弹射器是重型战斗机在航母上起飞的必不可少的环节.已知美军F －14战斗机重3.0×107kg ，在地面跑道上靠自身发动机提供动力需滑行450 m 才能到达250 km/h 的起飞速度，而这种战斗机在“尼米兹”号航母上，在蒸汽弹射器和自身发动机动力的共同作用下，可在45 m 内将速度加到 250 km/h.若F －14战斗机加速度滑行时，发动机动力和飞机受到的阻力都恒定，则“尼米兹”号上蒸汽弹射器使一架F －14 战斗机起飞至少要做多少功？解析：设F －14战斗机自身发动机的牵引力为F ，受到的阻力为f ，在水平地面跑道上起飞时，由动能定理有：(F －f )·s 1＝12mv 2－0在“尼米兹”号航母甲板上起飞时，有：W ＋Fs 2－fs 2＝12mv 2解得：弹射器至少需做的功W ＝6.5×1010J.答案：6.5×1010J13.(14分)如图所示，竖直放置的半圆形绝缘轨道的半径为R ，下端与光滑绝缘水平面平滑连接，整个装置处于方向竖直向上的场强大小为E 的匀强电场中.现有一质量为m 、带电荷量为＋q 的物块(可视为质点)从水平面上的A 点以初速度v 0水平向左运动，沿半圆形轨道恰好通过最高点C ，已知E <mg q.(1)试计算物块在运动过程中克服摩擦力做的功.(2)证明物块离开轨道落回水平面的水平距离与场强大小E 无关，且为一常量.解析：(1)物块恰能通过圆弧最高点C ，即圆弧轨道此时与物块间无弹力作用，物块受到的重力和电场力提供向心力，则：mg －Eq ＝m v 2CR物块在由A 运动到C 的过程中，设物块克服摩擦力做的功为W f ，根据动能定理知：Eq ·2R －W f －mg ·2R ＝12mv 2C －12mv 2解得：W f ＝12mv 20＋52(Eq －mg )R .(2)物块离开半圆形轨道后做类平抛运动，设水平位移为s ，则s ＝v C t2R ＝12(g －Eq m)·t 2联立解得：s ＝2R因此，物块离开轨道落回水平面的水平距离与场强大小E 无关，恒为2R .答案：(1)12mv 20＋52(Eq －mg )R(2)物块离开轨道落回水平面的水平距离与场强大小E 无关，恒为2R第27讲 势能 重力做功 机械能守恒定律体验成功1.质量为m 的物体由静止开始以2g 的加速度竖直向下运动h 高度.下列说法中正确的是( )A.物体的势能减少2mghB.物体的机械能保持不变C.物体的动能增加2mghD.物体的机械能增加mgh解析：重力势能的减少量等于重力做的功，即ΔE p ＝mgh ，A 错误.由题意知，物体除受重力外还受大小为mg 的向下的作用力，机械能不守恒，B 错误. 物体的合外力F 合＝2mg ，故其动能的增量ΔE k ＝2mgh ，C 正确. ΔE p ＝－mgh ，ΔE k ＝2mgh ，故ΔE ＝ΔE k ＋ΔE p ＝mgh ，D 正确. 答案：CD2.如图所示，在地面上以速度v 0抛出质量为m 的物体，抛出后物体落到比地面低h 的海平面上.若以地面为零势能面且不计空气阻力，则下列说法中不正确．．．的是( )A.物体到海平面时的重力势能为mghB.重力对物体做的功为mghC.物体在海平面上的动能为12mv 20＋mghD.物体在海平面上的机械能为12mv 2解析：以地面为参考平面，物体在海平面时的重力势能为－mgh ，故A 错误；抛出后的过程中机械能守恒，所以C 、D 正确；重力做功与路径无关，所以B 正确.答案：A3.如图所示，长为L 的轻杆一段固定一质量为m 的小球，另一端安装有固定转动轴O ，杆可在竖直平面内绕O 无摩擦转动.若在最低点P 处给小球一沿切线方向的初速度v 0＝2gL ，不计空气阻力，则下列说法正确的是( )A.小球不可能到达圆周轨道的最高点QB.小球能达到圆周轨道的最高点Q ，且在Q 点受到轻杆向上的支持力C.小球能到达圆周轨道的最高点Q ，且在Q 点受到轻杆向下的拉力D.小球能达到圆周轨道的最高点Q ，且在Q 点恰好不受轻杆的弹力解析：设小球能到达Q 点，且到达Q 点时具有速度v ，由机械能守恒得： 12mv 20＝mg ·2L ＋12mv 2 可解得：v ＝0在最高点，小球所需的向心力为零，故受轻杆向上的大小为mg 的支持力. 答案：B4.用平行于斜面向下的拉力F 将一个物体沿斜面往下拉动后，拉力的大小等于摩擦力，则A.物体做匀速运动B.合外力对物体做功等于零C.物体的机械能减少D.物体的机械能不变解析：物体所受的力中，重力、拉力、摩擦力对物体做功，拉力与摩擦力做的功相互抵消，重力做功不影响机械能，故物体的机械能不变.答案：D5.如图所示，一根轻杆长为2L ，中点A 和右端点B 各固定一个小球，m B ＝2m A 左端O 为光滑水平转轴.开始时杆静止在水平位置，释放后将向下摆动至竖直，在此过程中以下说法正确的是( )A.A 、B 两球的机械能都守恒B.A 、B 两球的机械能不守恒，但它们组成的系统机械能守恒C.这一过程O 、A 间轻杆对A 球做正功D.这一过程A 、B 间轻杆对A 球做正功解析：两小球及轻杆组成的系统的机械能守恒，设摆到竖直时角速度为ω，有： 12m (L ω)2＋12·2m (2L ω)2＝mgL ＋2mg ·2L 解得：ω＝10g9L 即A 的动能E k A ＝12m (ωL )2＝59mgL ＜|ΔE p A |B 的动能E k B ＝12·2m (ω·2L )2＝109·2mg ·2L ＞|ΔE p B | 故选项A 错误、B 正确.又因为下摆的过程O 、A 间轻杆的弹力沿杆方向不做功，故知A 、B 之间轻杆对A 球做负功.答案：B6.如图所示，质量m ＝2 kg 的小球系在轻弹簧的一端，另一端固定在悬点O 处，将弹簧拉至水平位置A 处(弹簧处于原长)由静止释放，小球到达O 点的正下方距O 点h ＝0.5 m 处的B 点时速度v ＝2 m/s.求小球从A 运动到B 的过程中弹簧弹力做的功.(取g ＝10 m/s 2)解析：小球在运动过程中只受重力和弹力的作用，故系统机械能守恒，以B 点为重力势能零势面，A 点为弹性势能零势面，则：在初状态A 有：E 1＝E k1＋E p1＝mgh在末状态B 有：E 2＝E k2＋E p2＝12mv 2＋E p2式中E p2为弹簧的弹性势能，由机械能守恒定律有： E 1＝E 2即mgh ＝12mv 2＋E p2解得：E p2＝mgh －12mv 2＝2×10×0.5 J－12×2×22J＝6 J因为弹性势能增加，弹簧的弹力做负功，故弹簧的弹力做的功为W 弹＝－ΔE p ＝－6 J. 答案：－6 J7.如图甲所示，一粗细均匀的U 形管内装有一定量水银竖直放置，右管口用盖板A 密闭一部分气体，左管口开口，两液面高度差为h ，U 形管中水银柱总长为4h .现拿去盖板，水银柱开始流动，当两侧液面第一次相平时，右侧液面下降的速度大小为多少？(水银柱与管壁之间的阻力不计)解析： 如图乙所示，当右侧液面下降h2时，两侧液面达到同一水平，这一过程中水银柱的重力势能变化为：ΔE p ＝－ρS ·h 2·g ·h2其中ρ、S 分别水银的密度和水银柱的横截面积 由机械能守恒定律得：－ΔE p ＝ΔE k ，即ρs ·h 2·g ·h 2＝12ρS ·4h ·v 2可解得：v ＝12gh .答案：12gh金典练习十二势能重力做功机械能守恒定律选择题部分共10小题，每小题6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.1.下列说法正确的是( )A.如果物体所受到的合外力为零，则其机械能一定守恒B.如果物体的合外力做的功为零，则其机械能一定守恒C.物体沿光滑曲面自由下滑的过程中，其机械能一定守恒D.做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒解析：如果物体受到的合外力为零，机械能不一定守恒.如在竖直方向上物体做匀速直线运动，其机械能不守恒.所以选项A、B错误.物体沿光滑曲面自由下滑的过程中，只有重力做功，所以机械能守恒.选项C正确.做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒，如自由落体运动；但有时也不守恒，如在水平面上拉着一个物体加速运动，此时就不守恒.选项D正确.答案：CD2.第29届奥林匹克运动会于2008年8月8日至8月24日在中华人民共和国首都北京举行.奥运会中的投掷的链球、铅球、铁饼和标枪等体育比赛项目都是把物体斜向上抛出的运动，如图所示，这些物体从被抛出到落地的过程中( )A.物体的机械能先减小后增大B.物体的机械能先增大后减小C.物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大D.物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小解析：若不考虑空气阻力的作用，这些物体被抛出后机械能守恒；若考虑空气阻力的作用，这些物体被抛出后机械能一直减小，而动能在上升的过程减小，下降的过程增加.选项D 正确.答案：D3.如图所示，甲球由轻绳系住，乙球由橡皮条系住，都从水平位置由静止开始释放，当两球到达悬点正下方K点时，橡皮条长度恰好与绳长相等，则在K点时两球速度大小的关系是( )A.v甲＝v乙B.v甲<v乙C.v乙<v甲D.v甲≥v乙解析：甲球下摆的过程中机械能守恒，则有：1mv2甲＝mgL2解得：v甲＝2gL乙球下摆的过程橡皮条对其做负功、机械能不守恒，由动能定理得：1mv2乙＝mgL－W2可得：v乙<v甲.答案：C4.如图所示，细绳跨过定滑轮悬挂两质量分别为M、m的物体A和B，且M>m.不计摩擦，则系统由静止开始运动的过程中( )A.A、B各自的机械能分别守恒B.A减少的机械能等于B增加的机械能C.A减少的重力势能等于B增加的重力势能D.A 和B 组成的系统机械能守恒解析：释放后A 加速下降，B 加速上升，两物体的机械能都不守恒，但A 、B 组成的系统机械能守恒，即ΔE A ＝－ΔE B .答案：BD5. 如图所示，一均质杆长为 2r ，从图示位置由静止开始沿光滑面ABD 滑动，AB 是半径为r 的14圆弧，BD 为水平面.则当杆滑到BD 位置时的速度大小为( )A.gr2B.grC.2grD.2gr 解析：虽然杆在下滑过程有转动发生，但初始位置静止，末状态匀速平动，整个过程无机械能损失，故有：12mv 2＝ΔE p ＝mg ·r 2解得：v ＝gr . 答案：B6.如图所示，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架，在A 处固定质量为2m 的小球，B 处固定质量为m 的小球，支架悬挂在O 点，可绕过O 点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动.开始时OB 竖直，放手后开始运动，在不计任何阻力的情况下，下列说法正确的是( )A.A 球到达最低点时速度为零B.A 球机械能的减少量等于B 球机械能的增加量C.B 球向左摆动所能达到的最高位置应高于A 球开始运动的高度D.当支架从左向右回摆时，A 球一定能回到起始高度解析：A 、B 两球及支架组成的系统机械能守恒，故选项B 、D 正确； 设A 球能摆至最低点，且此时A 、B 两球的速度为v ，由机械能守恒定律得：2mgL sin θ－mgL sin θ＝12·3mv 2解得：v ＝23gL sin θ 故选项A 错误、C 正确. 答案：BCD7.如图所示，将一个内外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一竖直墙壁.现让一小球自左端槽口A 的正上方由静止开始下落，与半圆形槽相切从A 点进入槽内，则下列说法正确的是( )A.小球在半圆形槽内运动的全过程中，只有重力对它做功B.小球从A 点向半圆形槽的最低点运动的过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒C.小球从A 点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒D.小球从下落至从右侧离开槽的过程机械能守恒解析：小球从A 点向半圆形槽的最低点运动的过程中，半圆形槽有向左运动的趋势，但是实际上没有动，整个系统只有重力做功，所以小球与槽组成的系统机械能守恒.而小球过了半圆形槽的最低点以后，半圆形槽向右运动，由于系统没有其他形式的能量产生，满足机械能守恒的条件，所以系统的机械能守恒.小球到达槽最低点前，半圆形槽固定不动，只有重力做功，机械能守恒.当小球向右上方滑动时，半圆形槽也向右移动，半圆形槽对小球做负功，小球的机械能不守恒.综合以上分析可知选项B 、C 正确.答案：BC。
人教版高中物理一轮总复习课后习题 第5单元 机械能 实验练7验证机械能守恒定律
实验练7验证机械能守恒定律1.(浙江台州期末)某实验小组利用如图甲所示的装置验证系统机械能守恒定律,已知弹簧的劲度系数为k,原长为L0,钩码的质量为m。
已知弹簧的kx2,其中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量,弹性势能表达式为E p=12当地的重力加速度大小为g。
甲(1)要完成该实验,除了图甲中器材以外,还必需的器材是。
A.低压直流电源B.刻度尺C.秒表(2)在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置,此时弹簧的长度为L。
接通打点计时器电源,从静止释放钩码,弹簧收缩,得到了一条点迹清晰的纸带。
钩码加速上升阶段的部分纸带如图乙所示,纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T(在误差允许范围内,认为释放钩码的同时打出A点)。
从打下A 点到打下F点时间内,弹簧的弹性势能减少量为。
乙丙计算F点对应的速度,但小组内另(3)实验小组中的小王同学利用v F=h6-h42T一位同学却认为钩码的运动并非匀加速运动,故此计算方法存在误差,计算值比真实值(选填“偏大”或“偏小”)。
(4)利用计算机软件对实验数据进行处理,得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系如图丙所示。
由图丙可知,随着h增加,两条曲线在纵向的间隔逐渐变大,可能原因是。
2.(浙江温州二模)(1)在下列实验中,需要用到打点计时器的有。
A.探究平抛运动的特点B.探究加速度与力、质量的关系C.用单摆测重力加速度大小D.探究向心力大小表达式(2)在验证机械能守恒定律的实验中,实验装置如图1所示。
按照正确操作得到如图2所示的纸带。
其中打O点时释放物体,计数点A、B、C是打点计时器连续打下的三个点。
已知打点计时器的电源频率为50 Hz,重物质量为200 g,当地重力加速度g取9.80 m/s2。
①实验桌上放着如图3所示的三个物体甲、乙、丙,则实验装置中的重物应选择(选填“甲”“乙”或“丙”)。
②在纸带OB段,重物的重力势能减少量为 J(结果保留三位有效数字)。
河南省郑州一中届高三物理一轮复习第五章《机械能》试题含答案
一、选择题1．（多选）如图1所示，木板水平放置，长为L，在A处放置一个质量为m的物体，现绕O点缓慢抬高A端，直到当木板转到与水平面成角时停止转动.这时物体受到一个微小的干扰便开始缓慢匀速下滑，直至滑到O点，在整个过程中（）A．支持力对物体做的总功为mgLsinB．摩擦力对物体做的总功为零C．木板对物体做的总功为零D．木板对物体做的总功为正功2．如图2所示,木板质量为M,长度为L，小木块的质量为m，水平地面光滑,一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与M和m连接，小木块与木板间的动摩擦因数为。
开始时木块静止在木板左端，现用水平向右的力将m拉至右端，拉力至少做功为（）A．mgLB．2mgLC ．2mgLD ．（M+m ）gL3．如图3所示,一轻弹簧左端固定在长木板m 2的左端，右端与小木块m 1连接，且m 1与m 2及m 2与地面之间接触面光滑，开始时m 1和m 2均静止,现同时对m 1、m 2施加等大反向的水平恒力F 1`和F 2.在两物体开始运动以后的整个过程中，对m 1、m 2和弹簧组成的系统（整个过程中弹簧形变不超过其弹性限度），下列说法正确的是（ ）A ．由于F 1、F 2等大反向，故系统机械能守恒B ．由于F 1、F 2分别对m 1、m 2做正功，故系统动能不断增加C ．由于F 1、F 2分别对m 1、m 2做正功，故系统机械能不断增加D ．当弹簧弹力大小与F 1、F2大小相等时，m 1、m 2的动能最大 4．如图4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，滑雪者（包括滑雪板)的质量为m,A 、B 两点间的水平距离为L ，在滑雪者经过AB 段的过程中，摩擦力所做的功( ）A ．大于mgLB ．小于mgLC ．等于mgLD ．以上三种情况都有可能5．如图5所示，物体A 、B 通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧,物体A 、B 的质量都为m 。
高考物理一轮复习 单元质检五 机械能(含解析)新人教版
学习资料单元质检五机械能（时间:45分钟满分：100分）一、单项选择题（本题共5小题，每小题6分，共30分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)1.（2021黑龙江哈尔滨月考）起跳摸高是学生经常进行的一项体育活动。
一质量为m的同学弯曲两腿向下蹲，然后用力蹬地起跳,从该同学用力蹬地到刚离开地面的起跳过程中,他的重心上升了h,离地时他的速度大小为v。
下列说法正确的是()A.起跳过程中该同学机械能增量为mghmv2B。
起跳过程中该同学机械能增量为mgh+12mv2C.地面的支持力对该同学做的功为mgh+12mv2+mghD。
该同学所受的合外力对其做的功为122.某自行车赛运动员在比赛的某段下坡过程中保持同一姿态滑行了一段距离,重力对他做功4 000 J,他克服阻力做功200 J。
则运动员在该段下坡过程（)A。
动能增加了4 000 J B。
机械能减小了200 JC.机械能减小了3 800 JD.重力势能减小了3 800 J3.(2021天津南开高三模拟)如图甲为大型游乐设施跳楼机，乙图为其结构简图.跳楼机由静止从a自由下落到b,再从b开始以恒力制动竖直下落到c停下。
已知跳楼机和游客的总质量为m，ab高度差为2h，bc高度差为h,重力加速度大小为g.则（）A.从b到c，游客处于失重状态B。
从b到c,跳楼机的加速度大小为2gC.从a到c，除重力外的力做的功为-2mghD。
跳楼机运动到b点时，游客重力的瞬时功率为2m√gg4.(2020重庆一中高三月考）用轻杆通过铰链相连的小球A、B、C、D、E处于竖直平面上，各段轻杆等长,其中小球A、B的质量均为2m，小球C、D、E的质量均为m.现将A、B两小球置于距地面高h处，由静止释放,假设所有球只在同一竖直平面内运动，不计一切摩擦,则在下落过程中(）A.小球A,B，C，D，E组成的系统机械能守恒B。
小球B的机械能一直减小C。
小球B落地的速度小于√2ggD。
高考物理一轮复习习题(人教版) 第五章《机械能》第2课时Word版含答案
第五章 第2课时一、单项选择题(本题共5小题，每小题7分，共35分)1．(2017·福建师大附中期中)将质量为m 的物体在高空中以速率v 水平向右抛出，由于风力作用，经过时间t 后，物体下落一段高度，速率仍为v ，方向与初速度相反，如图所示．在这一运动过程中不考虑空气阻力，下列关于风力做功的说法，正确的是 ( )A ．风力对物体不做功B ．风力对物体做的功(绝对值)为mg 2t 22C ．风力对物体做的功(绝对值)小于mg 2t 22D ．由于风力方向未知，不能判断风力做功情况解析：C [对物体从开始抛出到速度再次等于v 的过程，由动能定理可知W 风＋W G ＝12m v 2－12m v 2＝0，可知|W 风|＝W G ＝mgh <mg ·12gt 2＝12mg 2t 2，选项C 正确．]2．(2017·重庆万州区一诊)如图所示，质量为m 的物块与水平转台之间的动摩擦因数为μ，物块与转台转轴相距R ，物块随转台由静止开始转动并计时，在t 1时刻转速达到n ，物块即将开始滑动．保持转速n 不变，继续转动到t 2时刻，则 ( )A ．在0～t1时间内，摩擦力做功为零B ．在0～t 1时间内，摩擦力做功为12μmgR C ．在0～t 1时间内，摩擦力做功为2μmgRD ．在t 1～t 2时间内，摩擦力做功为2μmgR解析：B [在0～t 1时间内，转速逐渐增加，故物块的速度逐渐增大，在t 1时刻，最大静摩擦力提供向心力，有μmg ＝m v 2R，解得v ＝μgR .物块做加速圆周运动过程，由动能定理可知W f ＝12m v 2，由以上两式解得W f ＝12μmgR ，故A 、C 错误，B 正确．在t 1～t 2时间内，物块的线速度不变，摩擦力只提供向心力，根据动能定理可知摩擦力做功为零，故D 错误．]3．(68520135)如图所示，光滑斜面的顶端固定一弹簧，一物体向右滑行，并冲上固定在地面上的斜面．设物体在斜面最低点A 的速度为v ，压缩弹簧至C 点时弹簧最短，C 点距地面高度为h ，则从A 到C 的过程中弹簧弹力做功是( )A ．mgh －12m v 2 B.12m v 2－mgh C ．－mgh D ．－⎝⎛⎭⎫mgh ＋12m v 2 解析：A [由A 到C 的过程运用动能定理可得：－mgh ＋W ＝0－12m v 2，所以W ＝mgh －12m v 2，故A 正确．] 4．(2017·青浦区一模)如图，竖直平面内的轨道Ⅰ和Ⅱ都由两段细直杆连接而成，两轨道长度相等，用相同的水平恒力将穿在轨道最低点B 的静止小球，分别沿Ⅰ和Ⅱ推至最高点A ，所需时间分别为t 1、t 2，动能增量分别为ΔE k1、ΔE k2，假定球在经过轨道转折点前后速度大小不变，且球与Ⅰ和Ⅱ轨道间的动摩擦因数相等，则( )A ．ΔE k1>ΔE k2，t 1>t 2B ．ΔE k1＝ΔE k2，t 1>t 2C ．ΔE k1>ΔE k2，t 1<t 2D ．ΔE k1＝ΔE k2，t 1<t 2解析：B [因为摩擦力做功W f ＝μ(mg cos θ＋F sin θ)·s ＝μmgx ＋μFh ，可知沿两轨道运动，摩擦力做功相等，根据动能定理得：W F －mgh －W f ＝ΔE k ，知两次情况拉力做功相等，摩擦力做功相等，重力做功相等，则动能的变化量相等． 作出在两个轨道上运动的速度—时间图线如图所示，由于路程相等，则图线与时间轴围成的面积相等，由图可知，t 1>t 2.故B 正确，A 、C 、D 错误．]5．(2017·吉林三校联考)如图所示，竖直平面内放一直角杆MON ，OM水平，ON 竖直且光滑，用不可伸长的轻绳相连的两小球A 和B 分别套在OM和ON 杆上，B 球的质量为2 kg ，在作用于A 球的水平力F 的作用下，A 、B 均处于静止状态，此时OA ＝0.3 m ，OB ＝0.4 m ，改变水平力F 的大小，使A 球向右加速运动，已知A 球向右运动0.1 m 时速度大小为3 m/s ，则在此过程中绳的拉力对B 球所做的功为(取g ＝10 m/s 2)A ．11 JB ．16 JC ．18 JD ．9 J解析：C [A 球向右运动0.1 m 时，v A ＝3 m/s ，OA ′＝0.4 m ，OB ′＝0.3 m ，设此时∠BAO＝α，则有tan α＝34.v A cos α＝v B sin α，解得v B ＝4 m/s.此过程中B 球上升高度h ＝0.1 m ，由动能定理，W －mgh ＝12m v 2B ，解得绳的拉力对B 球所做的功为W ＝mgh ＋12m v 2B ＝2×10×0.1 J ＋12×2×42 J ＝18 J ，选项C 正确．]二、多项选择题(本题共3小题，每小题7分，共21分．全部选对的得7分，部分选对的得3分，有选错或不答的得0分)6．(68520136)(2017·河北衡水中学四调)如图所示，x 轴在水平地面上，y 轴竖直向上，在y 轴上的P 点分别沿x 轴正方向和y 轴正方向以相同大小的初速度抛出两个小球a 和b ，不计空气阻力，若b 上升的最大高度等于P 点离地的高度，则从抛出到落地有( )A ．a 的运动时间是b 的运动时间的2倍B ．a 的位移大小是b 的位移大小的5倍C ．a 、b 落地时的速度相同，因此动能一定相同D ．a 、b 落地时的速度不同，但动能相同解析：BD [设P 点离地的高度为h ，对于b ：b 做竖直上抛运动，上升过程与下落过程对称，则b 上升到最大高度的时间为t 1＝2h g ，从最高点到落地的时间为t 2＝2h g ，故b 运动的总时间t b ＝t 1＋t 2＝(2＋1)2h g ；对于a ：a 做平抛运动，运动时间为t a ＝2h g.则有t b ＝(2＋1)t a .故A 错误．对于b ：h ＝v 202g，则v 0＝2gh ；对于a ：水平位移为x ＝v 0t a ＝2gh 2h g ＝2h ，a 的位移为x a ＝h 2＋(2h )2＝5h ，而b 的位移大小为h ，则a 的位移大小是b 的位移大小的 5倍，故B正确．根据动能定理有W ＝E k －E k0，则E k ＝mgh ＋12m v 20，可知两球落地时动能相同，而速度方向不同，则落地时速度不同，故C 错误，D 正确．] 7．(2016·浙江理综)如图所示为一滑草场．某条滑道由上下两段高均为h ，与水平面倾角分别为45°和37°的滑道组成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为μ.质量为m 的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端(不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．则( )A ．动摩擦因数μ＝67B ．载人滑草车最大速度为 2gh 7C ．载人滑草车克服摩擦力做功为mghD ．载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为35g 解析：AB [由动能定理可知：mg ·2h －μmg cos 45°·h sin 45°－μmg cos 37°·h sin 37°＝0，解得μ＝67，选项A 正确；对前一段滑道，根据动能定理：mgh －μmg cos 45°·h sin 45°＝12m v 2，解得：v ＝2gh 7，则选项B 正确；载人滑草车克服摩擦力做功为2mgh ，选项C 错误；载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为a ＝mg sin 37°－μmg cos 37°m ＝－335g ，选项D 错误；故选A 、B.] 8．(68520137)(2017·河南信阳高级中学第四次大考)如图所示，一质量为m 的小球，用长为l 的轻绳悬挂于O 点，初始时刻小球静止于P 点，第一次小球在水平拉力F作用下，从P 点缓慢地移动到Q 点，此时轻绳与竖直方向夹角为θ，张力大小为T 1；第二次在水平恒力F ′作用下，从P 点开始运动并恰好能到达Q点，至Q 点时轻绳中的张力大小为T 2.关于这两个过程，下列说法中正确的是(不计空气阻力，重力加速度为g )( )A ．第一个过程中，拉力F 在逐渐变大，且最大值一定大于F ′B ．两个过程中，轻绳的张力均变大C ．T 1＝mg cos θ，T 2＝mg D ．第二个过程中，重力和水平恒力F ′的合力的功率先增大后减小解析：AC [第一次小球在水平拉力F 作用下，从P 点缓慢地移动到Q 点，则小球处于平衡状态，根据平衡条件得F ＝mg tan θ，随着θ增大，F 逐渐增大；第二次小球从P 点开始运动并恰好能到达Q 点，则到达Q 点时速度为零，在此过程中，根据动能定理得F ′l sin θ＝mgl (1－cos θ)，解得F ′＝mg tan θ2，因为θ<90°，所以mg tan θ2<mg tan θ，则F ＞F ′，故A 正确．第一次运动过程。
高考物理一轮复习习题(人教版) 第五章《机械能》微专题7Word版含答案
微专题7一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水平面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离．假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是()A．蹦极绳张紧后的下落过程中，运动员的加速度先增大后减小B．运动员从下落到到达最低点前，速度先增大后减小C．蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能不守恒D．蹦极过程中，重力势能的改变量与弹性势能的改变量总是相等解析：B[未达到最大速度前，mg－F T＝ma，达到最大速度后F T－mg＝ma，可知随F T增大，a先减小后增大，A错误；运动员先加速后减速，B正确；整个过程中运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒，C错误；蹦极过程中，重力势能的改变量与弹性势能的改变量和动能的改变量之和总是相等的，D错误．]2．在儿童乐园的蹦床项目中，小孩在两根弹性绳和蹦床的协助下实现上下弹跳．如图所示，某次蹦床活动中小孩静止时处于O点，当其弹跳到最高点A后下落可将蹦床压到最低点B，小孩可看成质点，不计空气阻力．下列说法正确的是()A．从A运动到O，小孩重力势能减少量大于动能增加量B．从O运动到B，小孩动能减少量等于蹦床弹性势能增加量C．从A运动到B，小孩机械能减少量小于蹦床弹性势能增加量D．若从B返回到A，小孩机械能增加量等于蹦床弹性势能减少量解析：A[从A运动到O，小孩重力势能减少量等于动能增加量与弹性绳的弹性势能的增加量之和，选项A正确；从O运动到B，小孩动能和重力势能的减少量等于弹性绳和蹦床的弹性势能的增加量，选项B错误；从A运动到B，小孩机械能减少量大于蹦床弹性势能增加量，选项C 错误；若从B返回到A，小孩机械能增加量等于蹦床和弹性绳弹性势能减少量之和，选项D错误．] 3．一升降机在箱底装有若干弹簧．如图所示，设在某次事故中，升降机吊索在空中断裂，忽略摩擦阻力．则升降机在从弹簧下端触地后直到最低点的一段运动过程中( )A ．箱先处于超重状态然后再处于失重状态B ．箱的重力功率不断减小C ．箱的机械能不断减小D ．箱的机械能保持不变解析：C [箱先向下做加速运动，后向下做减速运动，先失重，后超重，选项A 错误；重力不变，重力的功率P ＝mg v ，先增大后减小，选项B 错误；弹簧的弹力对箱做负功，箱的机械能不断减小，选项C 正确，选项D 错误．]4．(68520158)悬崖跳水是一项极具挑战性的极限运动，需要运动员具有非凡的胆量和过硬的技术．跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设质量为m 的运动员刚入水时的速度为v ，水对他的阻力大小恒为F ，那么在他减速下降深度为h 的过程中，下列说法正确的是(g 为当地的重力加速度)( )A ．他的动能减少了(F ＋mg )hB ．他的重力势能减少了mgh －12m v 2 C ．他的机械能减少了FhD ．他的机械能减少了mgh解析：C [合力做的功等于动能的变化，合力做的功为(F －mg )h ，A 错误；重力做的功等于重力势能的变化，故重力势能减小了mgh ，B 错误；重力以外的力做的功等于机械能的变化，故机械能减少了Fh ，C 正确，D 错误．]5．如图所示，美国空军X-37B 无人航天飞机于2010年4月首飞，在X-37B 由较低轨道飞到较高轨道的过程中( )A ．X-37B 中燃料的化学能转化为X-37B 的机械能B ．X-37B 的机械能要减少C ．自然界中的总能量要变大D ．如果X-37B 在较高轨道绕地球做圆周运动，则在此轨道上其机械能逐渐变小解析：A [在X-37B 由较低轨道飞到较高轨道的过程中，必须启动助推器，对X-37B 做正功，X-37B 的机械能增大，A 正确，B 错误．根据能量守恒定律，C 错误．X-37B 在确定轨道上绕地球做圆周运动，其动能和重力势能都不会发生变化，所以机械能不变，D 错误．]6．(2017·河北正定中学月考)如图是建筑工地上常用的一种“深穴打夯机”示意图，电动机带动两个滚轮匀速转动将夯杆从深坑提上来，当夯杆底端刚到达坑口时，两个滚轮彼此分开，将夯杆释放，夯杆在自身重力作用下，落回深坑，夯实坑底．然后两个滚轮再将夯杆压紧，夯杆被提上来，如此周而复始(夯杆被滚轮提升过程中，经历匀加速和匀速运动过程)．已知两个滚轮边缘的线速度恒为v ，夯杆质量为m ，则下列说法正确的是( )A ．夯杆被提上来的过程中滚轮先对它施加向上的滑动摩擦力，后不对它施力B ．若增加滚轮匀速转动的角速度或增加滚轮对杆的正压力可减小提杆的时间C ．滚轮对夯杆做的功等于夯杆动能的增量D ．一次提杆过程系统共产生热量12m v 2 解析：B [夯杆被提上来的过程中，先受到滑动摩擦力，然后受到静摩擦力，故A 错误．增加滚轮匀速转动的角速度时，夯杆获得的最大速度增大，可减小提杆的时间；增加滚轮对杆的正压力，夯杆受到滑动摩擦力增大，匀加速运动的加速度增大，可减小提杆的时间，故B 正确．根据功能关系分析得到，滚轮对夯杆做的功等于夯杆动能、重力势能和内能的增量之和，故C 错误．设匀加速直线运动过程，夯杆受到的滑动摩擦力大小为f ，加速度为a ，质量为m ，匀加速运动的时间为t ，则相对位移大小为Δs ＝v t －v 22a ，t ＝v a ，得到Δs ＝v 22a，摩擦生热Q ＝f Δs .根据牛顿第二定律得f －mg ＝ma ，联立得到Q ＝mg v 22a ＋12m v 2>12m v 2，故D 错误．] 二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．全部选对的得6分，部分选对的得3分，有选错或不答的得0分)7．若礼花弹在由炮筒底部击发至炮筒口的过程中，克服重力做功W 1，克服炮筒阻力及空气阻力做功W 2，高压燃气对礼花弹做功W 3，则礼花弹在炮筒内运动的过程中(设礼花弹发射过程中质量不变)( )A ．礼花弹的动能变化量为W 3＋W 2＋W 1B ．礼花弹的动能变化量为W 3－W 2－W 1C ．礼花弹的机械能变化量为W 3－W 2D ．礼花弹的机械能变化量为W 3－W 2－W 1解析：BC [动能变化量等于各力做功的代数和，阻力、重力都做负功，故W 3－W 1－W 2＝ΔE k ，所以B 对，A 错．重力以外其他力做功的和为W 3－W 2，即等于机械能增加量，所以C 对，D 错．]8．(2016·广东六校联考)升降机底板上放一质量为100 kg 的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5 m 时速度达到4 m/s ，则此过程中(取g ＝10 m/s 2)( )A ．升降机对物体做功5 800 JB ．合外力对物体做功5 800 JC ．物体的重力势能增加了5 000 JD ．物体的机械能增加了5 000 J解析：AC [升降机对物体所做的功W ＝mgh ＋12m v 2＝5 800 J ，A 正确；合外力做功W 合＝12m v 2＝800 J ，B 错；重力势能增加E p ＝mgh ＝5 000 J ，C 正确；物体机械能增加E ＝mgh ＋12m v 2＝5 800 J ，D 错．]9．在2016年巴西奥运会即世界杯跳水项目选拔赛时，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解析：CD [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，跳板的弹力始终做负功，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．]10．(68520159)2016年8月在里约奥运会上，牙买加选手博尔特打破奥运会100 m 记录．比赛中他采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重。
2020年高三物理一轮复习测试 第五章 机械能
绝密★启用前2020年高三物理一轮复习测试第五章机械能本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
（含答案）第Ⅰ卷一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)1.如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物块从静止释放到相对静止这一过程，下列说法正确的是()A．电动机做的功为mv2B．摩擦力对物体做的功为mv2C．传送带克服摩擦力做的功为mv2D．小物块与传送带因摩擦产生的热量为Q＝mv22.如图甲所示，静止在地面上的一个物体在竖直向止的拉力作用下开始运动在，向上运动的过程中，物体的动能E k与位移x关系图象如图乙所示．其中在0～h过程中的图线为平滑曲线，h～2h过程中的图线为平行于横轴的直线，2h～3h过程中的图线为一倾斜的直线，不计空气阻力，下列说法正确的是()A．物体上升到h高处时，拉力的功率为零B．在0～h过程中拉力大小恒为2mgC．在2h～3h过程中物体机械能不变D．在2h～3h过程中物体的机械能不变3.水流在推动水轮机的过程中做了3×108J的功，这句话应理解为()A．水流在推动水轮机前具有3×108J的能量B．水流在推动水轮机的过程中具有3×108J的能量C．水流在推动水轮机后具有3×108J的能量D．水流在推动水轮机的过程中能量减少了3×108J4.如图所示，质量分别为m1和m2的两个小球A、B，带有等量异种电荷，通过绝缘轻弹簧连接，置于绝缘光滑的水平面上．当突然加一水平向右的匀强电场后，两小球A、B将由静止开始运动，在以后的运动过程中，对两个小球和弹簧组成的系统(设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用且弹簧不超过弹性限度)，以下说法正确的是()A．系统机械能不断增加B．系统动能不断增加C．当弹簧长度达到最大值时，系统机械能最小D．当小球所受电场力与弹簧的弹力相等时，系统动能最大5.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两倍，在下落至离高度h处，小球的势能是动能的两倍，则h 等于()A．H/9 B． 2H/9 C． 3H/9 D． 4H/96.如图，从同一高度以相同的速率分别抛出质量相等的三个小球，一个竖直上抛，一个竖直下抛，另一个平抛，则它们从抛出到落地过程中()A．运行的时间相等B．落地时的机械能不同C．落地时的速度相同D．在空中任意时刻三个物体的机械能相同7.质量分别为2m和m的A、B两物体分别在水平恒力F1和F2的作用下沿水平面运动，撤去F1、F2后受摩擦力的作用减速到停止，其v－t图象如图所示，则下列说法正确的是()A．F1、F2大小相等B．F、F2对A、B做功之比为2∶1C．A、B受到的摩擦力大小相等D．全过程中摩擦力对A、B做功之比为1∶28.子弹的速度为v，打穿一块固定的木块后速度刚好变为零．若木块对子弹的阻力为恒力，那么当子弹射入木块的深度为其厚度的一半时，子弹的速度是()A． B．v C． D．9.如图，竖直放置的粗糙四分之一圆弧轨道ABC与光滑半圆弧轨道CDP最低点重合在C点，圆心O1和O2在同一条竖直线上，圆弧ABC的半径为4R，半圆弧CDP的半径为R.—质量为m的小球从A点静止释放，达到P时与轨道间的作用力大小为mg.不计空气阻力．小球从A到P的过程中()A．机械能减少了2mgRB．重力势能减少了mgRC．合外力做功2mgRD．克服摩擦力做功mgR10.放在粗糙水平面上的物体受到水平拉力的作用，在0～6 s内其速度与时间图象和该拉力的功率与时间图象分别如图所示，下列说法正确的是()A． 0～6 s内物体位移大小为36 mB． 0～6 s内拉力做的功为30 JC．合外力在0～6 s内做的功与0～2 s内做的功相等D．滑动摩擦力大小为5 N11.如图所示，位于固定粗糙斜面上的小物块P，受到一沿斜面向上的拉力F，沿斜面匀速上滑．现把力F的方向变为竖直向上，若使物块P仍沿斜面保持原来的速度匀速运动，则()A．力F一定要变小 B．力F一定要变大C．力F的功率将减小 D．力F的功率将增大12.如图，一小球从光滑曲面由静止释放，离开轨道末端后做平抛运动，最后撞到离轨道末端水平距离为d的竖直墙壁上，要使小球撞到墙壁时的速度最小，小球由静止释放的高度h为()A．dB．C．D． 2d13.如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度．木箱获得的动能一定()A．小于拉力所做的功B．等于拉力所做的功C．等于克服摩擦力所做的功D．大于克服摩擦力所做的功14.如图所示．一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球a和b，跨在两根固定在同一高度的光滑水平细杆上，质量为3m的a球置于地面上，质量为m的b球从水平位置静止释放．当a球对地面压力刚好为零时，b球摆过的角度为θ.下列结论正确的是()A．θ＝90°B．θ＝45°C．小球摆动到最低点的过程中，b球机械能不守恒D．小球摆动到最低点的过程中，b球重力的瞬时功率一直增大15.关于机械能是否守恒，下列说法正确的是()A．做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B．做圆周运动的物体机械能一定守恒C．做变速运动的物体机械能可能守恒D．合外力对物体做功不为零，机械能一定不守恒16.质量相等的两个质点A、B在拉力作用下从同一地点沿同一直线竖直向上运动的v－t图象如图所示，下列说法正确的是()A．t2时刻两个质点在同一位置B． 0－t2时间内两质点的平均速度相等C． 0－t2时间内A质点处于超重状态D．在t1－t2时间内质点B的机械能守恒17.质量为m的小球被系在轻绳一端，在竖直平面内做半径为R的圆周运动，如图所示，运动过程中小球受到空气阻力的作用．设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子的张力为7mg，在此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰好能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力所做的功是()A．mgRB．mgRC．mgRD．mgR18.如图所示，光滑斜面的顶端固定一弹簧，一小球向右滑行，并冲上固定在地面上的斜面．设小球在斜面最低点A的速度为v，压缩弹簧至C点时弹簧最短，C点距地面高度为h，则从A到C的过程中弹簧弹力做功是()A．mgh－mv2B．mv2－mghC．－mghD．－(mgh＋mv2)19.一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物，当重物的速度为v1时，起重机的功率达到最大值P，以后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最大速度v2匀速上升为止，物体上升的高度为h，则整个过程中，下列说法正确的是()A．钢绳的最大拉力为B．钢绳的最大拉力为mgC．重物匀加速的末速度为D．重物匀加速运动的加速度为－g20.伽利略曾设计如图所示的一个实验，将摆球拉至M点放开，摆球会达到同一水平高度上的N 点．如果在E或F处钉上钉子，摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点；反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的M点．这个实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时，其末速度的大小()A．只与斜面的倾角有关B．只与斜面的长度有关C．只与下滑的高度有关D．只与物体的质量有关第Ⅱ卷二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)21.光滑水平面上有质量为M、高度为h的光滑斜面体A，斜面顶端有质量为m的小物体B，二者都处于静止状态．从某时刻开始释放物体B，在B沿斜面下滑的同时斜面体A沿水平方向向左做匀加速运动．经过时间t，斜面体水平移动s，小物体B刚好滑到底端．(1)求运动过程中斜面体A所受的合力FA；(2)分析小物体B做何种运动，并说明理由；(3)求小物体B到达斜面体A底端时的速度v B大小．22.如图所示，AB段为长度L1＝5 m的粗糙水平地面，其动摩擦因数μ＝0.2，它高出水平地面CD 的高度h＝1.25 m，EFD为一半径R＝0.4 m的光滑半圆形轨道．现有一质量m＝1 kg的小球，在恒定的外力F＝4 N的作用下，由静止开始从水平面的A点开始运动．力F作用一段距离后将其撤去，随后物体从B点飞出，落在水平地面CD上某处并反弹，因为与地面碰撞时有能量损失，反弹过程水平速度分量不变而竖直速度分量减小，弹起后刚好沿半圆轨道DEF的E点切向进入，开始做圆周运动，且在E点时与圆弧轨道间的相互作用力恰好为零．取g＝10 m/s2，试求：(1)CD间距离L2；(2)外力F作用的距离．23.如图所示，光滑水平面AB与一半圆开轨道在B点相连，轨道位于竖直面内，其半径为R，一个质量为m的物块静止在水平面上，现向左推物块使其压紧轻质弹簧，然后放手，物块在弹力作用下获得一速度，当它经B点进入半圆轨道瞬间，对轨道的压力为其重力的8倍，之后向上运动恰好能完成半圆周运动到达C点，重力加速度为g.求；(1)弹簧弹力对物块做的功；(2)物块从B到C摩擦阻力做的功；(3)物块离开C点后，再落回到水平面上时相对于C点的水平距离24.如下图为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图．首先在发动机作用下，探测器受到推力在距月球高度为h1处悬停(速度为0，h1远小于月球半径)；接着推力改变，探测器开始竖直下降，到达距月面高度为h2处的速度为v，此后发动机关闭，探测器仅受重力下落至月面．已知探测器总质量为m(不包括燃料)，地球和月球的半径比为k1，质量比为k2，地球表面附近的重力加速度为g，求：(1)月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小；(2)从开始竖直下降到刚接触月面时，探测器机械能的变化．答案解析1.【答案】D【解析】电动机多做的功转化成了物体的动能和系统的内能，所以电动机多做的功为W机＝mv2＋Q＝mv2.故A不正确；物块运动过程中，只有摩擦力对它做功，根据动能定理得：摩擦力对物块做的功为W f＝mv2－0＝0.5mv2.故B不正确；传送带克服摩擦力做功为：W f＝μmgx1＝mv2.故C不正确；设物块匀加速运动的时间为t，则物块与传送带相对位移大小为Δx＝vt－vt＝0.5vt，此过程中物块的位移为x物＝0.5vt，则有Δx＝x物；系统摩擦生热为Q＝f·Δx＝fx物＝mv2，故D正确．2.【答案】D【解析】0～h高度内，由动能定理得E k＝(F－mg)x，图线斜率表示合外力，0～h过程中，斜率逐渐减小到零，则拉力逐渐减小到等于重力，合力减小为零，A、B错误，2h～3h过程中，物体受到拉力等于重力，匀速上升，拉力做正功，物体的机械能增加，C错误；在2h～3h过程中，图线斜率恒定，大小为mg，则物体合力大小为mg，物体只受到重力，机械能守恒，D正确．3.【答案】D【解析】根据功能关系，水流在推动水轮机的过程中做了3×108J的功，水流在推动水轮机的过程中能量减少了3×108J，选项D正确．4.【答案】D【解析】据题意，在施加电场后对整个系统受力分析，系统在水平方向受到电场力F1和F2，由于两球带电量相等且电性相反，则在匀强电场中F1－F2＝0，系统在竖直方向的合力也为0，所以系统所受合力为0；弹簧弹力是系统的内力，两球在电场力作用下向相反方向运动，弹簧被拉伸，弹力增加，当弹力与电场力相等时，两球速度最大，继续运动则弹力大于电场力，两球开始减速运动直至速度减为0，然后反向运动；整个系统在这个运动过程中机械能守恒，A、C错误；动能先增加后减小，B错误，D正确．5.【答案】D【解析】小球上升至最高点过程：－mgH－fH＝0－mv02①；小球上升至离地高度h处过程：－mgh－fh＝mv12－mv02②，又mv12＝2mgh③；小球上升至最高点后又下降至离地高度h处过程：－mgh－f(2H－h)＝mv22－mv02④，又mv22＝mgh⑤；以上各式联立解得h＝H，答案D正确．6.【答案】D【解析】只有重力做功，由机械能守恒定律，竖直上抛，竖直下抛两个小球落地速度方向都是竖直向下，末速度的大小相等，即两个小球的落地时速度相同，位移相同，加速度相同，但初速度不相同(方向相反)，所以它们的运动时间不相等，故A错误；一个竖直上抛，一个竖直下抛，另一个平抛，三个球只受重力做功，所以三个球机械能都守恒，而初位置三个球机械能相等，所以在空中任意时刻三个物体的机械能相同，落地时的机械能相等，故B错误，D正确；速度相同包括方向相同，竖直上抛运动，竖直下抛运动落地的速度竖直向下，平抛运动的物体落地速度与竖直方向有一定的夹角，故三个小球落地速度不相同，故C错误．7.【答案】C【解析】设A加速时加速度大小为a，则减速时加速度大小为0.5a，B加速时加速度大小为0.5a，减速时加速度大小为a.根据牛顿第二定律，对A：F1－F f1＝2ma，F f1＝2m×0.5a＝ma，对B：F2－F f2＝0.5ma，F f2＝ma，解得F1＝3ma，F2＝1.5ma，F f2＝F f1.A错误，C正确；外力F1、F2做功分别为：W1＝F1l1,W2＝F2l2，由图线围成的面积可知l1＝0.5l2，故W1∶W2＝1∶1，B错误；两物体运动位移相同，故摩擦力做功之比为F f1l∶F f2l＝1∶1，D错误．8.【答案】B【解析】设子弹的质量为m，木块的厚度为d，木块对子弹的阻力为f.根据动能定理，子弹刚好打穿木块的过程满足－fd＝0－mv2.设子弹射入木块厚度一半时的速度为v′，则－f·＝mv′2－mv2，得v′＝v，故选B.9.【答案】D【解析】质量为m的小球从A点静止释放，达到P时与轨道间的作用力大小为mg，根据牛顿第二定律：2mg＝m，v＝，根据动能定理：mg·2R－W f＝mv2得：W f＝mgR，故机械能减少了mgR，故A错误D正确；合外力做功等于动能的变化量：mv2＝mgR，故C错误；高度下降了2R，则重力势能减少了2mgR，故B错误．10.【答案】C【解析】由P＝Fv，对应v－t图象和P－t图象可得30＝F·6,10＝F f·6，解得：F＝5 N，F f＝N，D 错误；0～6 s内物体的位移大小为(4＋6)×6×m＝30 m，A错误；0～6 s内拉力做功W＝F·x1＋F f·x2＝5×6×2×J＋×6×4 J＝70 J，B错误；由动能定理可知，C正确．11.【答案】C【解析】物块受到一沿斜面向上的拉力F，F＝mg sinθ＋μmg cosθ，把力F的方向变为竖直向上，仍沿斜面保持原来的速度匀速运动，F＝mg，由于题述没有给出θ和μ的具体数值，不能判断出力F 如何变化，选项A、B错误；由于力F的方向变为竖直向上后，摩擦力不再做功，力F的功率将减小，选项C正确，D错误．12.【答案】B【解析】小球在曲面下滑的过程中，机械能守恒，mgh＝mv，然后做平抛运动，运动时间t＝，撞到墙上时的速度v＝，联立得v＝根据不等式可知，当2gh＝，即h＝时，小球的速度最小．因此B正确，A、C、D错误．13.【答案】A【解析】由题意知，W拉－W阻＝ΔE k，则W拉>ΔE k，A项正确，B项错误；W阻与ΔE k的大小关系不确定，C、D项错误．14.【答案】A【解析】设b球做圆周运动的半径为R当θ＝90°时，根据机械能守恒mgR＝mv2可得v＝，由竖直平面内的圆周运动得F－mg＝m，F＝3mg，此时a球对地面压力为零，A选项正确，B选项错误；b球下摆的过程机械能守恒，C错误；b球摆动到最低点的过程中，重力对小球做功的功率P＝mgv·cosθ，为速度与竖直方向的夹角．开始时，v＝0，P＝0；到最低点时，v最大，但α＝90°，P＝mgv·cosθ＝0，根据极值法可得，重力对小球做功的功率先增大后减小，D错误．15.【答案】C【解析】做匀速直线运动的物体与做圆周运动的物体，如果是在竖直平面内则机械能不守恒，A、B错误；合外力做功不为零，机械能可能守恒，C正确，D错误．16.【答案】C【解析】由v－t图线面积表示位移知0－t2时间内B上升的高度大于A上升的高度，故选项A错误；又根据平均速度定义式知B平均速度大于A平均速度，故选项B错误；由图线知A在0－t2时间内向上做匀加速直线运动，加速度向上，故超重，选项C正确；在t1－t2时间内质点B匀速上升，机械能增加，故选项D错误．17.【答案】C【解析】小球通过最低点时，绳的张力为F＝7mg①由牛顿第二定律可知：F－mg＝②小球恰好能通过最高点，则在最高点时绳子拉力为零，由牛顿第二定律可知：mg＝③小球由最低点运动到最高点的过程中，由动能定理得：－2mgR＋W f＝mv22－mv12④由①②③④可得W f＝－mgR，所以小球克服空气阻力所做的功为mgR，故C正确，A、B、D错误．18.【答案】A【解析】小球从斜面底端到最高点C的过程中，重力、弹簧弹力做功，C点为最高点，即v C＝0，由动能定理得：－mgh＋W弹＝0－mv2，W弹＝mgh－mv2，故A正确．19.【答案】D【解析】加速过程物体处于超重状态，钢索拉力较大，匀速运动阶段钢绳的拉力为，故A错误；加速过程物体处于超重状态，钢索拉力大于重力，故B错误；重物匀加速运动的末速度不是运动的最大速度，此时钢绳对重物的拉力大于其重力，故其速度小于，故C错误；重物匀加速运动的末速度为v1，此时的拉力为F＝，由牛顿第二定律得；a＝＝－g，故D正确.20.【答案】C【解析】物体沿光滑斜面(或弧线)下滑，只有重力做功，由机械能守恒定律得mv2＝mgh，C项正确．21.【答案】(1)(2)B做匀加速运动．(3)【解析】(1)对A，在匀加速运动过程中s＝at2由牛顿第二定律得＝Ma＝FA(2)物体B做匀加速运动．因为A做匀加速运动，B对A的作用力一定，由牛顿第三定律知，A对B 的作用力也一定，B还受到重力作用，重力也是恒力，所以B受到的合力是恒力，B做匀加速运动．(3)对AB组成的系统，机械能守恒，由机械能守恒定律得mgh＝Mv＋Mvv A＝at＝解得：v B＝22.【答案】(1)1.8 m(2)3 m【解析】(1)设平抛时间为t1，水平距离为x1，斜抛时间为t2，水平距离为x2.在E点时，小球与圆弧轨道无相互作用力，则有mg＝m解得v0＝2 m/s由h＝gt得t1＝0.5 sx1＝v0t1＝1 m因斜抛可看做逆向的平抛运动，所以由2R＝gt得t2＝0.4 s，x2＝v0t2＝0.8 m，所以L2＝x1＋x2＝1.8 m(2)设F作用距离为Δx.由动能定理得：FΔx－μmgL1＝mv得Δx＝3 m23.【答案】(1)3.5mgR(2)－mgR(3)2R【解析】(1)物块到达B点瞬间，根据向心力公式有：F N－mg＝m解得：v＝7Rg弹簧对物块的弹力做的功等于物块获得的动能，所以有W＝E K＝mv＝3.5mgR(2)物块恰能到达C点，重力提供向心力，根据向心力公式有：mg＝m物块从B运动到C，根据动能定理有：W f－mg2R＝mv－mv解得：W f＝mgR(3)物体从C点做平抛运动，则x＝v c t,2R＝gt2解得：x＝2R24.【答案】(1)(2)mv2－mg【解析】(1)设地球质量和半径分别为M和R，月球的质量、半径和表面附近的重力加速度分别为M′、R′和g′，探测器刚接触月面时的速度大小为v1.由mg′＝G和mg＝G得g′＝由v＋v2＝2g′h2得v t＝(2)设机械能变化量为ΔE，动能变化量为ΔE k，重力势能变化量为ΔE p.由ΔE＝ΔE k＋ΔE P有ΔE＝m－mgh1得：ΔE＝mv2－mg.。
2020年人教版本物理高考一轮复习 第五章《机械能》测试卷
第五章《机械能》测试卷一、单选题(共15小题)1.把一物体从地面竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度为h，若物体的质量为m，所受空气阻力为F f，则在从物体被抛出到落回地面的全过程中，下列说法正确的是()A．重力做的功为mgh B．重力做功为2mgh C．空气阻力做功为零D．空气阻力做的功为－2F fh2.如图所示，一质量为m的质点在半径为R的半球形容器中(容器固定)由静止开始自边缘上的A点滑下，到达最低点B时，它对容器的正压力为F N.重力加速度为g，则质点自A滑到B的过程中，摩擦力对其所做的功为()A．R(F N－3mg) B．R(3mg－F N)C．R(F N－mg) D．R(F N－2mg)3.质量为m的物体从倾角为α且固定的光滑斜面顶端由静止开始下滑，斜面高为h，当物体滑至斜面底端时，重力做功的瞬时功率为()A．mg B．mg sinαC．mg sinαD．mg4.关于功率，下列说法中正确的是()A．力对物体做的功越多，力做功的功率越大B．功率是描述力对物体做功快慢的物理量C．从公式P＝Fv可知，汽车的发动机功率可以随速度的不断增大而增大D．从公式P＝Fv可知，汽车的发动机功率就是指合外力的功率5.一质点开始时做匀速直线运动，从某时刻起受到一恒力作用．此后，该质点的动能不可能() A．一直增大B．先逐渐减小至零，再逐渐增大C．先逐渐增大至某一最大值，再逐渐减小D．先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大6.下图是测定运动员体能的一种装置，运动员质量m1，绳拴在腰间并沿水平方向跨过滑轮(不计滑轮摩擦、质量)悬挂质量为m2的重物，人用力蹬传送带而人的重心不动，使传送带上侧以速率v向右运动，下面说法正确的是()A ． 人对重物m 2做功的功率为m 2gvB ． 人对重物m 2做功的功率为m 1gvC ． 人对传送带做功D ． 人对传送带不做功7.在倾角为θ的同定光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的物块A 、B ，它们的质最分别为m 1、m 2，弹簧劲度系数为k ，C 为一固定挡板，系统处于静止状态．现用一平行斜面向上的恒力F 拉物块A 使之向上运动，当物块B 刚要离开挡板C 时，物块A 运动的距离为d ，速度为v .则此时( ) A ． 拉力做功的瞬时功率为Fv sin θB ． 物块B 满足m 2g sin θ＝kdC ． 物块A 的加速度为D ． 弹簧弹性势能的增加量为Fd －m 1v 28.如图所示，电梯的质量为M ，其天花板上通过一轻质弹簧悬挂一质量为m 的物体．电梯在钢索的拉力作用下由静止开始竖直向上加速运动，不计空气阻力的影响，当上升高度为H 时，电梯的速度达到v ，则在这段运动过程中，以下说法正确的是 ( )A ． 轻质弹簧对物体的拉力所做的功等于mv 2B ． 钢索的拉力所做的功等于mv 2＋MgHC ． 轻质弹簧对物体的拉力所做的功大于mv 2D ． 钢索的拉力所做的功等于(m ＋M )v 2＋(m ＋M )gH9.如图所示，一个物块在与水平方向成α角的恒力F 作用下，沿水平面向右运动一段距离x ，在此过程中，恒力F 对物块所做的功为( )A ．B ．C ．Fx sin αD ．Fx cos α10.如图所示，劲度系数为k 的弹簧下端悬挂一个质量为m 的重物，处于静止状态．手托重物使之缓慢上移，直到弹簧恢复原长，手对重物做的功为W 1.然后放手使重物从静止开始下落，重物下落过程中的最大速度为v ，不计空气阻力．重物从静止开始下落到速度最大的过程中，弹簧对重物做的功为W 2，则( )A ．W 1>B ．W 1<C ．W 2＝mv 2D ．W 2＝－mv 211.如图所示，一个人推磨，其推磨杆的力的大小始终为F ，与磨杆始终垂直且保持水平，作用点到轴心的距离为r ，磨盘绕轴缓慢转动．则在转动一周的过程中推力F 做的功为( )A ． 0B ． 2πrFC ． 2FrD ． －2πrF12.如图，一小球从光滑曲面由静止释放，离开轨道末端后做平抛运动，最后撞到离轨道末端水平距离为d 的竖直墙壁上，要使小球撞到墙壁时的速度最小，小球由静止释放的高度h 为( )A ．dB ．C ．D ． 2d13.质量为10 kg 的物体，在变力F 作用下沿x 轴做直线运动，力随坐标x 的变化情况如图所示．物体在x ＝0处，速度为1 m/s ，一切摩擦不计，则物体运动到x ＝16 m 处时，速度大小为( )A ． 2m/sB ． 3 m/sC ． 4 m/sD ．m/s14.如图所示，质量为m 的物体置于倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，在外力作用下，斜面以加速度a 沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体m 与斜面体相对静止．则关于斜面对m 的支持力和摩擦力的下列说法中错误的是( )A ． 支持力一定做正功B ． 摩擦力一定做正功C ． 摩擦力可能不做功D ． 摩擦力可能做负功15.蹦极是一项既惊险又刺激的运动，深受年轻人的喜爱．如图所示，蹦极者从P 点静止跳下，到达A 处时弹性绳刚好伸直，继续下降到最低点B 处，B 离水面还有数米距离．蹦极者在其下降的整个过程中，重力势能的减少量为ΔE 1、绳的弹性势能增加量为ΔE 2、克服空气阻力做功为W ，则下列说法正确的是( )A ． 蹦极者从P 到A 的运动过程中，机械能守恒B ． 蹦极者与绳组成的系统从A 到B 的过程中，机械能守恒C ． ΔE 1＝W ＋ΔE 2D ． ΔE 1＋ΔE 2＝W二、填空题(共2小题)16.利用图a 所示实验装置可粗略测量人吹气产生的压强．两端开口的细玻璃管水平放置，管内塞有潮湿小棉球，实验者从玻璃管的一端A 吹气，棉球从另一端B 飞出，测得玻璃管内部截面积S ，距地面高度h ，棉球质量m ，开始时的静止位置与管口B 的距离x ，落地点C 与管口B 的水平距离l .然后多次改变x ，测出对应的l ，画出l 2－x 关系图线，如图b 所示，并由此得出相应的斜率k .(1)若不计棉球在空中运动时的空气阻力，根据以上测得的物理量可得，棉球从B端飞出的速度v0＝________.(2)假设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为恒定值，不计棉球与管壁的摩擦，重力加速度g，大气压强p0均为已知，利用图b中拟合直线的斜率k可得，管内气体压强p＝________.(3)考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦，则(2)中得到的p与实际压强相比________(填偏大、偏小)．17.某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌面上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码使小车在钩码的牵引下运动，以此定量研究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图所示．(1)若要完成该实验，必须的实验器材还有哪些___________________________．(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．他这样做的目的是下列的哪个________(填字母代号)A．避免小车在运动过程中发生抖动B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数太少，难以选到合适的点计算小车的速度．在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决方法：_______________________________________________________________________________________________________________________________.(4)他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些，这一情况可能是下列哪些原因造成的______________(填字母代号)．A．在接通电源的同时释放了小车B．小车释放时离打点计时器太近C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力三、实验题(共3小题)18.如图甲所示，用包有白纸的质量为1.00 kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动，使之替代打点计时器．当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒表面的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动．测得记号之间的距离依次为26.0 mm、42.0 mm、58.0 mm、74.0 mm、90.0 mm、106.0 mm，已知电动机铭牌上标有“1440r/min”的字样，由此验证机械能守恒．根据以上内容，回答下列问题：(1)毛笔画相邻两条线的时间间隔T＝________s，图乙中的圆柱棒的________端是悬挂端(填“左”或“右”)．(2)根据乙所给的数据，可知毛笔画下记号C时，圆柱棒下落的速度v C＝________m/s；画下记号D 时，圆柱棒下落的速度v D＝________m/s；记号C、D之间圆柱棒的动能的变化量为________J，重力势能的变化量为________J(g＝9.8 m/s2)．由此可得出的结论是________．(结果保留两位有效数字)19.某实验小组用图甲所示装置“探究功与物体速度变化的关系”．(1)为平衡小车运动过程中受到的阻力，应该采用下面所述方法中的________(填入选项前的字母代号)．A．逐步调节木板的倾斜程度，让小车能够自由下滑B．逐步调节木板的倾斜程度，让小车在橡皮条作用下开始运动C．逐步调节木板的倾斜程度，给小车一初速度，让拖着纸带的小车匀速下滑D．逐步调节木板的倾斜程度，让拖着纸带的小车自由下滑(2)图乙是该实验小组在实验过程中打出的一条纸带，已知打点计时器连接的电源的频率为50 Hz，则橡皮筋恢复原长时小车的速度为________m/s(结果保留3位有效数字)．20.某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案．如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端．开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音．保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音．用刻度尺测出小球下落的高度H 、滑块释放点与挡板处的高度差h 和沿斜面运动的位移x .(空气阻力对本实验的影响可以忽略)(1)滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________．(2)滑块与斜面间的动摩擦因数为________．(3)以下能引起实验误差的是________．a ．滑块的质量b ．当地重力加速度的大小c ．长度测量时的读数误差d ．小球落地和滑块撞击挡板不同时四、计算题(共3小题)21.如图所示，一个半径为R 的圆周的轨道，O 点为圆心，B 为轨道上的一点，OB 与水平方向的夹角为37°.轨道的左侧与相连一固定光滑平台，在平台上一轻质弹簧左端与竖直挡板相连，弹簧原长时右端在A 点．现用一质量为m 的小球(与弹簧不连接)压缩弹簧至P 点后释放．已知重力加速度为g ，不计空气阻力．(1)若小球恰能击中B 点，求刚释放小球时弹簧的弹性势能；(2)试通过计算判断小球落到轨道时速度是否与圆弧垂直；(3)改变释放点的位置，求小球落到轨道时动能的最小值．22.如图所示，水平传送带上A、B两端点间距L＝4 m，半径R＝1 m的光滑半圆形轨道固定于竖直平面内，下端与传送带B相切．传送带以v0＝4 m/s的速度沿图示方向匀速运动，质量m＝1 kg的小滑块由静止放到传送带的A端，经一段时间运动到B端，滑块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，取g＝10 m/s2.(1)求滑块到达B端的速度；(2)求滑块由A运动到B的过程中，滑块与传送带间摩擦产生的热量；(3)仅改变传送带的速度，其他条件不变，计算说明滑块能否通过圆轨道最高点C.23.一转动装置如图1所示，四根轻杆OA、OC、AB和CB与两小球及一小环通过铰链连接，轻杆长均为l，球和环的质量均为m，O端固定在竖直的轻质转轴上．套在转轴上的轻质弹簧连接在O与小环之间，原长为L.装置静止时，弹簧长为L.转动该装置并缓慢增大转速，小环缓慢上升．弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g.求：图1(1)弹簧的劲度系数k；(2)AB杆中弹力为零时，装置转动的角速度ω0；(3)弹簧长度从L缓慢缩短为L的过程中，外界对转动装置所做的功W.答案解析1.【答案】D【解析】重力做功与路径无关，只和物体的位移有关，所以在从物体被抛出到落回地面的全过程中，物体的位移为0，所以重力做功为零，阻力做功与路径有关，整个过程中物体的路程为2h，并且空气阻力做负功，所以空气阻力做的功为－2F fh，D正确．2.【答案】A【解析】质点到达最低点B时，它对容器的正压力为F N，根据牛顿第二定律有F N－mg＝m，根据动能定理，质点自A滑到B的过程中有W f＋mgR＝mv2，故摩擦力对其所做的功W f＝RF N－mgR，故A项正确．3.【答案】C【解析】由于斜面是光滑的，由牛顿运动定律和运动学公式有：a＝g sinα，2a＝v2，故物体滑至底端时的速度v＝，如图所示可知，重力的方向和v方向的夹角θ为90°－α.则物体滑至底端时重力的瞬时功率为P＝mg cos(90°－α)＝mg sinα，故C选项正确．4.【答案】B【解析】功率表示物体在单位时间内做功多少，是描述物体做功快慢的物理量，A错误，B正确；当汽车以恒定功率启动时从公式P＝Fv可知，速度增大，牵引力减小，功率保持不变，C错误；汽车发动机功率是指牵引力的功率，D错误．5.【答案】C【解析】若力F的方向与初速度v0的方向一致，则质点一直加速，动能一直增大，选项A可能．若力F的方向与v0的方向相反，则质点先减速至速度为零后再反向加速，动能先减小至零后再增大，选项B可能．若力F的方向与v0的方向成一钝角，如斜上抛运动，物体先减速，减到某一值再加速，则其动能先减小至某一非零的最小值再增大，选项D可能，选项C不可能，本题选C.6.【答案】C【解析】功率P＝Fv，由于人用力蹬传送带过程人的重心不动，所以让你所拉的重物也不运动，即速度为0，所以人对重物做功的功率为0，选项A、B错．人用力向后蹬传送带，对传送带产生向右的作用力，而传送带又向右运动，所以人对传送带做正功，选项C对，D错．7.【答案】C【解析】由于拉力F与速度v同向，所以拉力的瞬时功率为P＝Fv，故A错误；开始系统处于静止状态，弹簧弹力等于A的重力沿斜面向下的分力，当B刚离开C时，弹簧的弹力等于B的重力沿斜面下的分力，故m2g sinθ＝kx2，但由于开始是弹簧是压缩的，故d＞x2，故m2g sinθ＜kd，故B 错误；当B刚离开C时，对A，根据牛顿第二定律得：F－m1g sinθ－kx2＝m1a1，又开始时，A平衡，则有：m1g sinθ＝kx1，而d＝x1＋x2，解得：物块A加速度为a1＝，故C正确；根据功能关系，弹簧弹性势能的增加量等于拉力的功减去系统动能和重力势能的增加量，即为：Fd－m1gd sinθ－m1v2，故D错误．8.【答案】C【解析】9.【答案】D【解析】由于力F与位移x的夹角为α，所以力F做的功为W＝Fx cosα，故D正确．10.【答案】B【解析】设x为弹簧伸长的长度，由胡克定律得：mg＝kx.手托重物使之缓慢上移，直到弹簧恢复原长，重物的重力势能增加了mgx＝，弹簧的弹力对重物做了功，所以手对重物做的功W1<，选项B正确；由动能定理知W2＋＝mv2，则C、D错．11.【答案】B【解析】磨盘转动一周，力的作用点的位移为0，但不能直接套用W＝Fs cosα求解，因为在转动过程中推力F为变力．我们可以用微元的方法来分析这一过程．由于F的方向在每时刻都保持与作用点的速度方向一致，因此可把圆周划分成很多小段来研究，如图所示，当各小段的弧长Δsi足够小(Δsi→0)时，F的方向与该小段的位移方向一致，所以有：WF＝FΔs1＋FΔs2＋FΔs3＋…＋FΔsi＝F2πr＝2πrF(这等效于把曲线拉直)12.【答案】B【解析】小球在曲面下滑的过程中，机械能守恒，mgh＝mv，然后做平抛运动，运动时间t＝，撞到墙上时的速度v＝，联立得v＝根据不等式可知，当2gh＝，即h＝时，小球的速度最小．因此B正确，A、C、D错误．13.【答案】B【解析】F－x图象与坐标轴围成的图形面积表示力F做的功，图形位于x轴上方表示力做正功，位于x轴下方表示力做负功，面积大小表示功的大小，所以物体运动到x＝16 m处时，力F对物体做的总功W＝40 J，由动能定理W＝mv22－mv22，代入数据可得v2＝3 m/s，B正确．14.【答案】B【解析】支持力方向垂直斜面向上，故支持力一定做正功，而摩擦力是否存在需要讨论，若摩擦力恰好为零，此时物体只受重力和支持力，如图所示，此时加速度a＝g tanθ，当a>g tanθ，摩擦力沿斜面向下，摩擦力与位移夹角小于90°，则做正功；当a<g tanθ，摩擦力沿斜面向上，摩擦力与位移夹角大于90°，则做负功．综上所述，B是错误的．15.【答案】C【解析】蹦极者从P到A的过程中，除了重力做功以外，有空气阻力做功，机械能不守恒．故A 错误；从A到B的过程中，有重力、弹力和阻力做功，对于系统，除了重力和弹力做功以外，有阻力做功，系统机械能不守恒．故B错误；根据能量守恒知，由于动能变化量为零，故重力势能的减小量等于弹性势能的增加量与克服阻力做功之和，即ΔE1＝W＋ΔE2.故C正确，D错误．16.【答案】(1)l(2)p0＋(3)偏小【解析】小球从B点飞出后做平抛运动，则有l＝v0t，h＝gt2联立解得v0＝l；在吹小球的过程中，由动能定理可得：(P－P0)S·x＝mv02＝ml2＝即：l2＝·x，可知直线的斜率k＝可得P＝P0＋.若考虑实验中小球与玻璃管的摩擦则得到的p与实际压强相比应偏小．17.【答案】(1)刻度尺、天平(包括砝码)(2)D(3)可在小车上加适量的砝码(4)CD【解析】(1)实验需要测量小车的位移，所以需要刻度尺；另外需要表示小车动能的变化，所以需要小车的质量，因此需要带有砝码的天平；(2)因为实验要测量拉力对小车所做功与动能的关系，所以实验前需要平衡摩擦力，D项正确；(3)纸带上点数过少，说明小车的加速度较大，应适当减小加速度，因此需要在小车上加适量的砝码来达到增大质量，减小加速度的目的；(4)拉力做功大于小车动能的增量，原因可能是由于小车运动过程中受到的阻力没有被完全平衡；另一个原因是钩码的重力做功，没有完全转化为小车的动能，钩码自身的动能也在增大，C、D项正确．18.【答案】见解析【解析】(1)T＝＝s＝0.042 s，左端相邻笔迹间间距大，故左端是悬挂端．(2)v C＝m/s＝1.2 m/s，v D＝m/s＝1.6 m/s，ΔE k＝m(v－v)＝0.53 J，ΔE p＝mg＝0.57 J，在误差允许范围内，圆柱体的机械能是守恒的．19.【答案】(1)C(2)1.40【解析】(1)平衡摩擦力的方法是：逐步调节木板的倾斜程度，给小车一初速度，让拖着纸带的小车匀速下滑，故选C；(2)从C点到F点小车做匀速运动，则速度为v＝＝1.40 m/s20.【答案】(1)(2)(h－)(3)c、d【解析】(1)滑动沿斜面做初速度为零的匀加速直线运动，有x＝at2，小球做自由落体运动，有H＝gt2，所以＝.(2)对滑块受力分析，根据牛顿第二定律得a＝g sinθ－μg cosθ.即g＝g－μg解得μ＝(h－)(3)由(1)(2)分析知，c、d能引起实验误差．21.【答案】(1)mgR(2)不垂直(3)mgR【解析】(1)小球离开O点做平抛运动，设初速度为v0，由R cos 37°＝v0t，R sin37°＝gt2，解得v0＝，由机械能守恒E p＝mv02＝mgR.(2)设落点与O点的连线与水平方向的夹角为θ，小球做平抛运动，由R cosθ＝v0t，R sinθ＝gt2；位移方向与圆弧垂直tanθ＝＝，设速度方向与水平方向的夹角为α，tanα＝＝＝2tanθ，所以小球不能垂直击中圆弧．(3)设落地点与O点的连线与水平方向的夹角为θ，小球做平抛运动，R cosθ＝v0t，R sinθ＝gt2由动能定理mgR sinθ＝Ek－mv02；解得Ek＝mgR(sinθ＋)；当sinθ＝时，取最小值Ek＝mgR.22.【答案】(1)v＝4 m/s(2)Q＝8 J(3)不能【解析】(1)滑块开始时在传送带上先向右做加速运动，若传送带足够长，设当滑块速度v＝v0时已运动距离为x，根据动能定理有：μmgx＝mv－0解得：x＝1.6 m＜L,所以滑块将以速度v＝v0＝4 m/s做匀速运动至B端(2)设滑块与传送带发生相对运动的时间为t，则：v0＝μgt皮带通过的位移为：x′＝v0t滑块与传送带之间相对滑动的距离为：Δx＝x′－x滑块与传送带之间产生的热量为：Q＝μmgΔx联立以上各式解得：Q＝8 J(3)设滑块通过最高点C的最小速度为v C，经过C点时，根据向心力公式和牛顿第二定律有：mg＝m在滑块从B运动到C的过程中，根据动能定理有：－2mgR＝mv－mv解得要使滑块能通过圆轨道最高点C时经过B的速度最小为：v B＝5m/s若仅改变传送带的速度，其他条件不变，使得滑块一直做匀加速直线运动至B的速度为最大速度，设为v m，根据动能定理有：μmgL＝mv－0解得：v m＝2m/s＜v B＝5m/s，所以仅改变传送带的速度，滑块不能通过圆轨道最高点23.【答案】(1)(2)(3)mgL＋【解析】(1)装置静止时，设OA、AB杆中的弹力分别为F1、T1，OA杆与转轴的夹角为θ1小环受到弹簧的弹力F弹1＝k小环受力平衡：F弹1＝mg＋2T1cosθ1小球受力平衡：F1cosθ1＋T1cosθ1＝mg，F1sinθ1＝T1sinθ1解得：k＝(2)设OA、AB杆中的弹力分别为F2、T2，OA杆与转轴的夹角为θ2，弹簧长度为x小环受到弹簧的弹力F弹2＝k(x－L)小环受力平衡：F弹2＝mg，得x＝L对小球：F2cosθ2＝mg，F2sinθ2＝mωl sinθ2且cosθ2＝解得ω0＝(3)弹簧长度为时，设OA、AB杆中的弹力分别为F3、T3，OA杆与弹簧的夹角为θ3小环受到弹簧的弹力F弹3＝k小环受力平衡：2T3cosθ3＝mg＋F弹3，cosθ3＝对小球：F3cosθ3＝T3cosθ3＋mg；F3sinθ3＋T3sinθ3＝mωl sinθ3解得ω3＝整个过程弹簧弹性势能变化为零，则弹力做的功为零，由动能定理：W－mg(－)－2mg(－)＝2×m(ω3l sinθ3)2解得：W＝mgL＋。
2022高考物理一轮复习 第五章 机械能 阶段检测(含解析)新人教版-2022高考物理一轮复习第
阶段滚动检测(五)(第五章)(45分钟100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。
1～5小题为单选,6～8小题为多选) 1．(2021·榆林模拟)一个人站立在商店的自动扶梯的水平踏板上，随扶梯向上加速，如图所示，则( )A．人对踏板的压力大小等于人所受到的重力大小B．人只受重力和踏板的支持力的作用C．踏板对人的支持力做的功等于人的机械能增加量D．人所受合力做的功等于人的动能的增加量【解析】选D。
人的加速度斜向上，将加速度分解到水平和竖直方向得：a x＝a cos α，方向水平向右；a y＝a sin α，方向竖直向上，水平方向受静摩擦力作用，f＝ma x ＝ma cos α，水平向右，竖直方向受重力和支持力，F N－mg＝ma sin α，由牛顿第三定律知人对踏板的压力F N′＝F N>mg，故A、B错误；踏板对人的作用力即为支持力与摩擦力，并且二力均做正功；故在随着扶梯向上加速运动过程中，踏板对人支持力做的功小于人的机械能的增加量，故C错误；根据动能定理可知：合外力对人做的功等于人动能的增加量，故D正确。
2.按压式圆珠笔内装有一根小弹簧,尾部有一个小帽,压一下小帽,笔尖就伸出来。
如图所示,使笔的尾部朝下,将笔向下按到最低点,使小帽缩进,然后放手,笔将向上弹起至一定的高度。
忽略摩擦和空气阻力。
笔从最低点运动至最高点的过程中( )A.笔的动能一直增大B.笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和一直减小C.弹簧的弹性势能减少量等于笔的动能增加量D.弹簧的弹性势能减少量等于笔的重力势能增加量【解析】选D。
开始时弹力大于笔的重力,则笔向上做加速运动;当弹力等于重力时加速度为零,速度最大;然后弹力小于重力,笔向上做减速运动,当笔离开桌面时将做竖直上抛运动,直到速度减为零到达最高点。
笔的动能先增大后减小,选项A错误;因只有弹力和重力做功,则笔的重力势能、动能和弹簧的弹性势能守恒;因动能先增加后减小,则笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和先减小后增加,选项B错误;因整个过程中初末动能不变,则弹簧的弹性势能减少量等于笔的重力势能的增加量,选项C错误,D正确。
人教版高中物理高三第一轮基础复习第五章《机械能》考试测试卷
第五章《机械能》测试卷一、单选题(共15小题)1.如图所示，已知物体与三块材料不同的地毯间的动摩擦因数分别为μ、2μ和3μ，三块材料不同的地毯长度均为l，并排铺在水平地面上，该物体以一定的初速度v0从a点滑上第一块，则物体恰好滑到第三块的末尾d点停下来，物体在运动中地毯保持静止，若让物体从d点以相同的初速度水平向左运动，则物体运动到某一点时的速度大小与该物体向右运动到该位置的速度大小相等，则这一点是()A．a点B．b点C．c点D．d点2.如图所示，一轻质弹簧固定于O点，另一端固定一小球，将小球从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度释放，让其自由摆下，不计空气阻力，在小球摆向最低点B的过程中，下列说法正确的是()A．小球的机械能守恒B．小球的机械能减少C．小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变D．小球与弹簧组成的系统机械能不守恒3.如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧，一端系在竖直放置、半径为R的光滑圆环顶点P，另一端连接一套在圆环上且质量为m的小球．开始时小球位于A点，此时弹簧处于原长且与竖直方向的夹角为45°，之后小球由静止沿圆环下滑，小球运动的最低点B时的速率为v，此时小球与圆环之间的压力恰好为零，已知重力加速度为g.下列分析正确的是()A．轻质弹簧的原长为RB．小球过B点时，所受的合力为mg＋mC．小球从A到B的过程中，重力势能转化为弹簧的弹性势能D．小球运动到B点时，弹簧的弹性势能为mgR－mv24.物体做下列几种运动，其中物体的机械能守恒的是()A．平抛运动B．竖直方向上做匀速直线运动C．水平方向上做匀变速直线运动D．竖直平面内做匀速圆周运动5.如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行．将一个物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端．下列说法中正确的是 ()A．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功B．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加C．第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加量D．物体从底端到顶端全过程机械能的增加量等于全过程物体与传送带间的摩擦生热6.如图所示，卡车通过定滑轮以恒定的功率P0拉绳，牵引河中的小船沿水面运动，已知小船的质量为m，沿水面运动时所受的阻力为f且保持不变，当绳AO段与水平面夹角为θ时，小船的速度为v，不计绳子与滑轮的摩擦，则此时小船的加速度等于()A．－B．cos2θ－C．D．7.如图1，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点．一质量为m的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动．重力加速度大小为g.小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为()图1A． 2mgRB． 4mgRC． 5mgRD． 6mgR8.如图所示，游乐场中一位小朋友沿滑梯从静止开始下滑，在此过程中他的机械能不守恒，其原因是()A．因为小朋友做加速运动，所以机械能不守恒B．因为小朋友做曲线运动，所以机械能不守恒C．因为小朋友受到了除重力以外的其他力作用，所以机械能不守恒D．因为除重力做功外，其它力做功不为零，所以机械能不守恒9.关于运动物体所受的合外力、合外力做的功及动能变化的关系，下列说法正确的是()A．合外力为零，则合外力做功一定为零B．合外力做功为零，则合外力一定为零C．合外力做功越多，则动能一定越大D．动能不变，则物体合外力一定为零10.一质量为m的物体静止在光滑的水平面上，从某一时刻开始受到恒定的外力F作用，物体运动了一段时间t，该段时间内力F做的功和t时刻力F的功率分别为()A．，B．，C．，D．，11.在光滑的水平桌面上有两个质量均为m的小球，由长度为2l的拉紧细线相连．以一恒力作用于细线中点，恒力的大小为F，方向平行于桌面．两球开始运动时，细线与恒力方向垂直．在两球碰撞前瞬间，两球的速度在垂直于恒力方向的分量为()A．B．C． 2D．12.某运动员臂长为l，他将质量为m的铅球推出，铅球出手时速度大小为v，方向与水平方向成30°角，则该运动员对铅球做的功为()A．m(gl＋v2)B．mgl＋mv2C．mv2D．mgl＋mv213.如图所示，大小相同的力F作用在同一个物体上，物体分别沿光滑水平面、粗糙水平面、光滑斜面、竖直方向运动一段相等的距离s，已知力F与物体的运动方向均相同．则上述四种情景中都相同的是()A．拉力F对物体做的功B．物体的动能增量C．物体加速度的大小D．物体运动的时间14.游乐场中有一种叫“空中飞椅”的设施，其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上，绳子下端连接座椅，人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋，若将人和座椅看成质点，简化为如图所示的模型，其中P为处于水平面内的转盘，可绕竖直转轴OO′转动，已知绳长为l，质点的质量为m，转盘静止时悬绳与转轴间的距离为d.让转盘由静止逐渐加速转动，经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方向的夹角为θ，不计空气阻力及绳重，绳子不可伸长，则质点从静止到做匀速圆周运动的过程中，绳子对质点做的功为()A．mg(d＋l sinθ)tanθ＋mgl(1－cosθ)B．mgd tanθ＋mgl(1－cosθ)C．mg(d＋l sinθ)tanθD．mgd tanθ15.有报道说：我国一家厂商制作了一种特殊的手机，在电池电能耗尽时，摇晃手机，即可产生电能维持通话，摇晃过程是将机械能转化为电能；如果将该手机摇晃一次，相当于将100 g的重物缓慢举高20 cm所需的能量，若每秒摇两次，则摇晃手机的平均功率为(g取10 m/s2)( )A． 0.04 WB． 0.4 WC． 4 WD． 40 W二、填空题(共2小题)16.某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌面上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码使小车在钩码的牵引下运动，以此定量研究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图所示．(1)若要完成该实验，必须的实验器材还有哪些___________________________．(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．他这样做的目的是下列的哪个________(填字母代号)A．避免小车在运动过程中发生抖动B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数太少，难以选到合适的点计算小车的速度．在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决方法：_______________________________________________________________________________________________________________________________.(4)他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些，这一情况可能是下列哪些原因造成的______________(填字母代号)．A．在接通电源的同时释放了小车B．小车释放时离打点计时器太近C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力17.利用图a所示实验装置可粗略测量人吹气产生的压强．两端开口的细玻璃管水平放置，管内塞有潮湿小棉球，实验者从玻璃管的一端A吹气，棉球从另一端B飞出，测得玻璃管内部截面积S，距地面高度h，棉球质量m，开始时的静止位置与管口B的距离x，落地点C与管口B的水平距离l.然后多次改变x，测出对应的l，画出l2－x关系图线，如图b所示，并由此得出相应的斜率k.(1)若不计棉球在空中运动时的空气阻力，根据以上测得的物理量可得，棉球从B端飞出的速度v0＝________.(2)假设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为恒定值，不计棉球与管壁的摩擦，重力加速度g，大气压强p0均为已知，利用图b中拟合直线的斜率k可得，管内气体压强p＝________.(3)考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦，则(2)中得到的p与实际压强相比________(填偏大、偏小)．三、实验题(共1小题)18.某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如下图，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________电源(填“交流”或“直流”)．(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下面操作正确的是________．A．放开小车，能够自由下滑即可B．放开小车，能够匀速下滑即可C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是________．A．橡皮筋处于原长状态B．橡皮筋仍处于伸长状态C．小车在两个铁钉的连线处D．小车已过两个铁钉的连线(4)在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________部分进行测量(根据下面所示的纸带回答)．四、计算题(共3小题)19.如图，质量m＝1 kg的滑块放在质量M＝1 kg的长木板左端，木板放在光滑的水平面上，滑块与木板之间的动摩擦因数为0.1，木板长L＝75 cm，开始时两者都处在静止状态．现用水平向右的恒力F拉小滑块向木板的右端运动，为了在0.5 s末使滑块从木板右端滑出，拉力F应多大？此过程产生的热量是多少？20.如图所示，在距水平地面高h1＝1.2 m的光滑水平台面上，一个质量m＝1 kg的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存的弹性势能E p＝2 J．现打开锁扣K，物块与弹簧分离后将以一定的水平速度向右滑离平台，并恰好从B点沿切线方向进入光滑竖直的圆弧轨道BC.已知B点距水平地面的高h2＝0.6 m，圆弧轨道BC的圆心O，C点的切线水平，并与水平地面上长为L＝2.8 m的粗糙直轨道CD平滑连接，小物块沿轨道BCD运动并与右边的竖直墙壁会发生碰撞，重力加速度g＝10 m/s2，空气阻力忽略不计．试求：(1)小物块运动到B的瞬时速度v B大小及与水平方向夹角；(2)小物块在圆弧轨道BC上滑到C时对轨道压力FNC大小；(3)若小物块与墙壁碰撞后速度反向、大小变为碰前的一半，且只会发生一次碰撞，那么小物块与轨道CD之间的动摩擦因数μ应该满足怎样的条件．21.如图所示，传送带与水平面之间的夹角为θ＝30°，其上A、B两点间的距离为L＝5 m，传送带在电动机的带动下以v＝1 m/s的速度匀速运动，现将一质量为m＝10 kg的小物体(可视为质点)轻放在传送带的A点，已知小物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝，在传送带将小物体从A点传送到B点的过程中，求：(g取10 m/s2)(1)小物体从A到B所需时间；(2)传送带对小物体做的功；(3)电动机做的功．答案1.【答案】C2.【答案】B3.【答案】D4.【答案】A5.【答案】C6.【答案】A7.【答案】C8.【答案】D9.【答案】A10.【答案】C11.【答案】B12.【答案】A13.【答案】A14.【答案】A15.【答案】B16.【答案】(1)刻度尺、天平(包括砝码)(2)D(3)可在小车上加适量的砝码(4)CD17.【答案】(1)l(2)p0＋(3)偏小18.【答案】(1)交流(2)D(3)B(4)GK19.【答案】8 N0.75 J20.【答案】(1)4 m/s60°(2)33.3 N(3)≤μ≤21.【答案】(1)5.2 s(2)255 J(3)270 J。
2020届高中物理人教版本第一轮复习第五章《机械能》测试卷
第五章《机械能》测试卷一、单选题(共12小题)1.如图所示，一足够长的木板在光滑的水平面上以速度v 匀速运动，现将质量为m 的小物块对准木板的前端轻放，要使木板的运动速度保持不变，在物体开始接触木板到它与木板相对静止的过程中，需要对木板施加水平向右的力F ，那么，在此过程中力F 做功的数值为(已知物体与木板之间的动摩擦因数为μ)( )A ．B ．C ．mv 2D ． 2mv 22.如图所示，一轻质弹簧固定于O 点，另一端固定一小球，将小球从与悬点O 在同一水平面且弹簧保持原长的A 点无初速度释放，让其自由摆下，不计空气阻力，在小球摆向最低点B 的过程中，下列说法正确的是( )A ． 小球的机械能守恒B ． 小球的机械能减少C ． 小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变D ． 小球与弹簧组成的系统机械能不守恒 3.如图所示，在足够长的光滑平台上，有一劲度系数为k 的轻质弹簧，其一端固定在固定挡板上，另一端连接一质量为m 的物体A .有一细绳通过定滑轮，细绳的一端系在物体A 上(细绳与平台平行)，另一端系有一细绳套，物体A 处于静止状态．当在细绳套上轻轻挂上一个质量为m 的物体B 后，物体A 将沿平台向右运动，若弹簧的形变量是x 时弹簧的弹性势能E p ＝kx 2，则下列说法正确的有( )A ．A 、B 物体组成的系统的机械能守恒B ． 当A 的速度最大时，弹簧的伸长量为x ＝C ． 物体A 的最大速度值v m ＝D ． 细绳拉力对A 的功等于A 机械能的变化4.2013年2月15日中午12时30分左右，俄罗斯车里雅宾斯克州发生天体坠落事件．根据俄紧急情况部的说法，坠落的是一颗陨石．这颗陨石重量接近1万吨，进入地球大气层的速度约为4万英里每小时，随后与空气摩擦而发生剧烈燃烧，并在距离地面上空12至15英里处发生爆炸，产生大量碎片，假定某一碎片自爆炸后落至地面并陷入地下一定深度过程中，其质量不变，则( )A ． 该碎片在空中下落过程中重力做的功等于动能的增加量B ． 该碎片在空中下落过程中重力做的功小于动能的增加量C ． 该碎片在陷入地下的过程中重力做的功等于动能的改变量D ． 该碎片在整个过程中克服阻力做的功等于机械能的减少量5.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 ． 斜面对小球的支持力做功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少量6.如图所示，质量相同的物体分别自斜面AC 和BC 的顶端由静止开始下滑，物体与斜面间的动摩擦因数都相同，物体滑到斜面底部C 点时的动能分别为Ek 1和Ek 2，下滑过程中克服摩擦力所做的功分别为W 1和W 2，则( )A ．Ek 1>Ek 2 W 1<W 2B ．Ek 1>Ek 2 W 1＝W 2C ．Ek 1＝Ek 2 W 1>W 2D ．Ek 1<Ek 2 W 1>W 27.如图所示，一轻绳绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮O 1、O 2分别与质量均为 m 的小滑块P 和小球Q 连接．已知光滑直杆两端固定且与两定滑轮在同一竖直平面内，杆与水平面的夹角为θ，直杆上C 点与两定滑轮均在同一高度．设直杆足够长，小球运动过程中不会与其他物体相碰．现将小物块从C 点由静止释放，在其下滑过程中，下列说法正确的是 ( )A ． 小滑块P 的动能先增加后减小B ． 小滑块P 的机械能先减小后增加C ． 小球Q 的动能先增加后减小D ． 小球Q 的机械能先增加后减小8.如图所示，一根很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球a 和b .a 球质量为m ，静置于地面；b 球质量为3m ，用手托住，高度为h ，此时轻绳刚好拉紧．不计空气阻力，从静止开始释放b 后，a 可能到达的最大高度为( )A ．hB ． 1.5hC ． 2hD ． 2.5h9.如图所示，倾角θ＝30°的粗糙斜面固定在水平地面上，长为l 、质量为m 、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平．用细线将质量为M 的物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面)，在此过程中( )A ． 软绳重力势能减少了mglB ． 物块重力势能减少了MglC ． 软绳的机械能增加D ． 物块的机械能增加10.如图所示为汽车在水平路面上启动过程中的v －t 图象，Oa 为过原点的倾斜直线，ab 段表示以额定功率行驶时的加速阶段．bc 段是与ab 段相切的水平直线．下述说法正确的是( )A ． 0～t 1时间内汽车以恒定功率做匀加速运动B ．t 1～t 2时间内的平均速度为C ．t 1～t 2时间内汽车牵引力做功等于m (v 22－v 12)D ． 在全过程中t 1时刻的牵引力及其功率都是最大值11.质量为m 的小球，以速度v 斜向上抛离高为H 的桌面，如图．取桌面为零势面，那么小球经过离地高度为h 的A 点时所具有的机械能是( )A ．mv 2＋mg (H －h )B ．mgH ＋mv 2C ．mv 2D ．mgH12.某机械在每次匀速吊起货物时所能提供的功率P 与所吊货物质量m 的关系如图所示．现用该机械将30个货箱吊上离地12 m 高的平台，每个货箱的质量为5 kg(忽略机械从平台返回地面和装箱的时间，g 取10 m/s 2)，所需最短时间约为( )A ． 360sB ． 720 sC ． 1440 sD ． 2400 s二、填空题(共2小题)13.利用图a 所示实验装置可粗略测量人吹气产生的压强．两端开口的细玻璃管水平放置，管内塞有潮湿小棉球，实验者从玻璃管的一端A 吹气，棉球从另一端B 飞出，测得玻璃管内部截面积S ，距地面高度h ，棉球质量m ，开始时的静止位置与管口B 的距离x ，落地点C 与管口B 的水平距离l .然后多次改变x ，测出对应的l ，画出l 2－x 关系图线，如图b 所示，并由此得出相应的斜率k .(1)若不计棉球在空中运动时的空气阻力，根据以上测得的物理量可得，棉球从B端飞出的速度v0＝________.(2)假设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为恒定值，不计棉球与管壁的摩擦，重力加速度g，大气压强p0均为已知，利用图b中拟合直线的斜率k可得，管内气体压强p＝________.(3)考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦，则(2)中得到的p与实际压强相比________(填偏大、偏小)．14.某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌面上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码使小车在钩码的牵引下运动，以此定量研究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图所示．(1)若要完成该实验，必须的实验器材还有哪些___________________________．(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．他这样做的目的是下列的哪个________(填字母代号)A．避免小车在运动过程中发生抖动B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数太少，难以选到合适的点计算小车的速度．在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决方法：_______________________________________________________________________________________________________________________________.(4)他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些，这一情况可能是下列哪些原因造成的______________(填字母代号)．A．在接通电源的同时释放了小车B．小车释放时离打点计时器太近C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力三、实验题(共3小题)15.在探究动能定理的实验中，某实验小组组装了一套如图所示的装置，拉力传感器固定在小车上，一端与细绳相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小．穿过打点计时器的纸带与小车尾部相连接，打点计时器打点周期为T，实验的部分步骤如下：(1)平衡小车所受的阻力：不挂钩码，调整木板右端的高度，用手轻推小车，直到打点计时器打出一系列________的点．(2)测量小车和拉力传感器的总质量M，按图组装好仪器，并连接好所需电路，将小车停在打点计时器附近，先接通拉力传感器和打点计时器的电源，然后________，打出一条纸带，关闭电源．(3)在打出的纸带中选择一条比较理想的纸带如图所示，在纸带上按打点先后顺序依次取O、A、B、C、D、E等多个计数点，各个计数点到O点间的距离分别用hA、hB、hC、hD、hE…表示，则小车和拉力传感器在计时器打下D点时的动能表达式为________，若拉力传感器的读数为F，计时器打下A 点到打下D点过程中，细绳拉力对小车所做功的表达式为________．(4)某同学以A点为起始点，以A点到各个计数点动能的增量为纵坐标，以A点到各个计数点拉力对小车所做的功W为横坐标，得到一条过原点的倾角为45°的直线，由此可以得到的结论是________．16.某实验小组用图甲所示装置“探究功与物体速度变化的关系”．(1)为平衡小车运动过程中受到的阻力，应该采用下面所述方法中的________(填入选项前的字母代号)．A．逐步调节木板的倾斜程度，让小车能够自由下滑B．逐步调节木板的倾斜程度，让小车在橡皮条作用下开始运动C．逐步调节木板的倾斜程度，给小车一初速度，让拖着纸带的小车匀速下滑D．逐步调节木板的倾斜程度，让拖着纸带的小车自由下滑(2)图乙是该实验小组在实验过程中打出的一条纸带，已知打点计时器连接的电源的频率为50 Hz，则橡皮筋恢复原长时小车的速度为________m/s(结果保留3位有效数字)．17.在用重锤和打点计时器“验证机械能守恒的实验”中，已知打点计时器使用的交流电源的周期为0.02 s，当地的重力加速度g＝9.80 m/s2.该实验选取的重锤质量为1.00 kg，选取如图所示的一段纸带并测量出相邻各点之间的距离，利用这些数据验证重锤通过第2点至第5点间的过程中遵从机械能守恒定律．通过计算可以得出在第2点位置时重锤的动能为________ J；第5点位置时重锤的动能为________ J；重锤从第2点至第5点间的过程中重力势能的减小量为________J．(保留三位有效数字)四、计算题(共3小题)18.如图所示，让质量m＝5.0 kg的摆球由图中所示位置A从静止开始下摆，摆至最低点B点时恰好绳被拉断．已知摆线长L＝1.6 m，悬点O与地面的距离OC＝4.0 m．若空气阻力不计，摆线被拉断瞬间小球的机械能无损失．(g取10 m/s2)求：(1)摆线所能承受的最大拉力T；(2)摆球落地时的动能．19.如图(a)所示，水平桌面的左端固定一个竖直放置的光滑圆弧轨道，其半径R＝0.5 m，圆弧轨道底端与水平桌面相切C点，桌面CD长L＝1 m，高h2＝0.5 m，有质量为m(m未知)的小物块从圆弧上A点由静止释放，A点距桌面的高度h1＝0.2 m，小物块经过圆弧轨道底端滑到桌面CD上，在桌面CD上运动时始终受到一个水平向右的恒力F作用，然后从D点飞出做平抛运动，最后落到水平地面上，设小物块从D点飞落到的水平地面上的水平距离为x，如图(b)是x2－F的图象，取重力加速度g＝10 m/s2.(1)试写出小物块经D点时的速度v D与x的关系表达式；(2)小物块与水平桌面CD间动摩擦因数μ是多大？(3)若小物块与水平桌面CD间动摩擦因数μ是从第(2)问中的值开始由C到D均匀减少，且在D点恰好减少为0，再将小物块从A由静止释放，经过D点滑出后的水平位移大小为1 m，求此情况下的恒力F的大小？20.如图所示，质量m1＝0.3 kg的小车静止在光滑的水平面上，车长L＝1.5 m，现有质量m2＝0.2 kg可视为质点的物块，以水平向右的速度v0＝2 m/s从左端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止．物块与车面间的动摩擦因数μ＝0.5，取g＝10 m/s2，求(1)物块在车面上滑行的时间t；(2)物块克服摩擦力做的功；(3)在此过程中转变成的内能．答案解析1.【答案】C【解析】小物块在木板上滑动的过程中，受重力mg、木板的支持力N和滑动摩擦力f作用，做匀加速直线运动，由于木板足够长，因此最终物块与木板具有相同的速度v，一起匀速运动，往后将不再需要力F作用于木板，设物块加速运动的位移为s1，时间为t，在此过程中，木板运动的位移为s2，根据匀变速直线运动规律和匀速直线运动规律有：s1＝t，s2＝vt，根据滑动摩擦定律可知：f ＝μmg，根据动能定理有：fs1＝－0，由功的定义式可知，力F做的功为：WF＝Fs2，由于开始时木板做匀速运动，因此，根据共点力平衡条件有：F＝f，联立以上各式解得：WF＝mv2，故选项C 正确．2.【答案】B【解析】小球有动能和重力势能，而弹簧有弹性势能，这三种能量在重力做功和弹簧的弹力做功的情况下，总量是守恒的，选项D错误．在下摆的过程中，弹簧的弹性势能在增加，则小球的机械能在减少，选项A错误、B正确．小球的动能在发生变化，因此选项C错误．3.【答案】C【解析】对于A、B和弹簧组成的系统，只有重力和弹簧的弹力做功，系统的机械能守恒，而A、B物体组成的系统的机械能不守恒，A错误；整体系统机械能守恒，mgx＝kx2＋·2mv2，A做加速度逐渐减小加速度运动，当A的加速度为0时，即当x＝时，A的速度最大，由以上两式解得：v m＝，由以上分析B错误，C正确；细绳拉力对A的功等于A机械能的变化和弹簧弹性势能的增加之和，D错误．4.【答案】D【解析】由能量转化和守恒定律可知，该碎片在空气中下落过程中，重力和空气阻力做功之和等于动能的增加量，因空气阻力做负功，故重力做的功大于动能的增加量，A、B均错误；该碎片陷入地下的过程中，因有阻力做负功，且克服阻力做的功等于其机械能的减少量，故D正确，C错误．5.【答案】C【解析】斜面的支持力、绳的张力总是与小球的运动方向垂直，故不做功，A错，C对；摩擦力总与速度方向相反，做负功；小球在重力方向上有位移，因而重力对小球做功，B错；小球动能的变化量等于合外力做的功，即重力与摩擦力做功的代数和，D错．6.【答案】B【解析】设斜面的倾角为θ，斜面的底边长为x，则下滑过程中克服摩擦力做的功为W＝μmg cosθ·x/ cosθ＝μmgx，所以两种情况下克服摩擦力做的功相等．又由于B的高度比A低，所以由动能定理可知Ek1>Ek2，故选B.7.【答案】A【解析】小物块从C点由静止释放，下滑过程中，P、Q系统机械能守恒；当轻绳与杆垂直时．小物块有最大速度，也就是有最大动能，所以小滑块P的动能是先增加后减小的，所以A对；当小滑块P从C点运动到绳与杆垂直这个过程中，绳对P的作用力对P做正功，之后的过程，绳对P 的作用力做负功，所以小滑块P的机械能先增加后减小，小球Q的机械能先减小后增加，故B、D 错．当轻绳与杆垂直时，小球Q的速度为0，当P下滑到最低点时，小球Q的速度又为0，所以小球Q的动能不会先增加后减小，所以C错．8.【答案】B【解析】在b球落地前，a、b球组成的系统机械能守恒，且a、b两球速度大小相等，根据机械能守恒定律可知：3mgh－mgh＝(m＋3m)v2，v＝，b球落地时，a球高度为h，之后a球向上做竖直上抛运动，在这个过程中机械能守恒，mv2＝mgΔh，Δh＝＝，所以a球可能到达的最大高度为1.5h，B正确．9.【答案】C【解析】设软绳长度为L，重心在绳子中点，则有初位置重心到斜面顶端的高度为sinθ，末位置重心到斜面顶端的高度为，绳子重心下降的高度Δh＝(1－sinθ)＝，所以软绳重力势能减少mgΔh＝mgl，选项A错．对物块，初末位置下降高度为l，减少重力势能mgl，选项B错．对软绳，除重力外，还有细线拉力对软绳做正功，所以软绳机械能增加，选项C对．对物块，除物块重力外细线拉力对物块做负功，所以物块机械能减少，选项D错．10.【答案】D【解析】0～t1时间内为倾斜的直线，故汽车做匀加速运动，故牵引力恒定，由P＝Fv可知，汽车的牵引力的功率均匀增大，故A错误；t1～t2时间内，若图象为直线时，平均速度为，而现在图象为曲线，故图象的面积大于直线时的面积，平均速度大于此速度，故B错误；t1～t2时间内动能的变化量为m(v22－v12))，而在运动中受牵引力及阻力，故牵引力做功一定大于此值，故C错误；由P＝Fv及运动过程可知，t1时刻物体的牵引力最大，功率最大，D正确．11.【答案】C【解析】由于只有重力做功，小球的机械能守恒，可知，A点时的机械能等于小球在桌面的机械能，为：EA＝mv2＋0＝mv2，C正确．12.【答案】B【解析】由Pt＝mgh可得，t＝，当功率最大时，时间最短，最大功率为25 W，最短时间：t＝s＝720 s，B正确．13.【答案】(1)l(2)p0＋(3)偏小【解析】小球从B点飞出后做平抛运动，则有l＝v0t，h＝gt2联立解得v0＝l；在吹小球的过程中，由动能定理可得：(P－P0)S·x＝mv02＝ml2＝即：l2＝·x，可知直线的斜率k＝可得P＝P0＋.若考虑实验中小球与玻璃管的摩擦则得到的p与实际压强相比应偏小．14.【答案】(1)刻度尺、天平(包括砝码)(2)D(3)可在小车上加适量的砝码(4)CD【解析】(1)实验需要测量小车的位移，所以需要刻度尺；另外需要表示小车动能的变化，所以需要小车的质量，因此需要带有砝码的天平；(2)因为实验要测量拉力对小车所做功与动能的关系，所以实验前需要平衡摩擦力，D项正确；(3)纸带上点数过少，说明小车的加速度较大，应适当减小加速度，因此需要在小车上加适量的砝码来达到增大质量，减小加速度的目的；(4)拉力做功大于小车动能的增量，原因可能是由于小车运动过程中受到的阻力没有被完全平衡；另一个原因是钩码的重力做功，没有完全转化为小车的动能，钩码自身的动能也在增大，C、D项正确．15.【答案】(1)间距相等(2)释放小车(3)(4)F(hD－hA)；④外力所做的功，等于物体动能的变化量．【解析】(1)平衡小车所受的阻力：不挂钩码，调整木板右端的高度，用手轻推小车，直到打点计时器打出一系间距相等的点．(2)测量小车和拉力传感器的总质量M，按图组装好仪器，并连接好所需电路，将小车停在打点计时器附近，先接通拉力传感器和打点计时器的电源，然后释放小车，打出一条纸带，关闭电源．(3)打下D点时的速度v D＝，打下D点时的动能E kD＝Mv＝；拉力传感器的读数为F，计时器打下A点到打下D点过程中，细绳拉力对小车所做的功W＝F(hD－hA)．(4)由动能定理得：ΔE k＝W，则ΔE k＝W，以A点到各个计数点动能的增量为纵坐标，以A点到各个计数点拉力对小车所做的功W为横坐标，得到一条过原点的倾角为45°的直线，由此可以得到的结论是：外力所做的功，等于物体动能的变化量．16.【答案】(1)C(2)1.40【解析】(1)平衡摩擦力的方法是：逐步调节木板的倾斜程度，给小车一初速度，让拖着纸带的小车匀速下滑，故选C；(2)从C点到F点小车做匀速运动，则速度为v＝＝1.40 m/s17.【答案】1.13 2.21 1.06【解析】根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度有：v2＝＝1.5 m/s ，v5＝＝2.1 m/s，在第2点位置时重锤的动能为：E K2＝mv＝1.13 J，在第5点位置时重锤的动能为：E K5＝mv＝2.21 J，重力做功等于重力势能的减小量，因此有：重锤从第2点至第5点间的过程中重力势能的减小量为ΔE p＝mgx25＝1×9.80×0.108 J＝1.06 J18.【答案】(1)100 N(2)160 J【解析】(1)设摆球运动到最低点时的速度为v，根据动能定理和牛顿第二定律有mgL(1－cos60°)＝mv2T－mg＝m联立以上两式，代入数据可解得：T＝100 N，v＝4 m/s(2)选择地面为零势地面，由机械能守恒定律得：mgL(1－cos 60°)＋mg(OC－L)＝E k代入数据可解得：E k＝160 J19.【答案】(1)v D＝x(2)0.35(3) 1.9 N【解析】(1)物块从D滑出后做平抛运动，则x＝v D t h2＝gt2代入数据可得v D＝x或v D＝x(2)由A→D过程由动能定理得mgh1＋FL－F f L＝mv－0F f＝μF N2F N2＝mg代入整理得x2＝F＋4h2(h1－μL)b＝4h2(h1－μL)由图可知b＝－0.3 m2代入计算可得μ＝0.35(3)由第(2)可知k＝由乙图可知k＝0.5代入计算得m＝0.4 kg由A→D过程由动能定理得mgh1＋Fl－L＝mv－0由题可知：x＝1 m由第(1)问知v D＝x则代入计算得F＝1.9 N20.【答案】(1)0.24 s(2)0.336 J(3)0.24 J【解析】(1)小车做匀加速运动时的加速度为a1，物块做匀减速运动时的加速度为a2，则a1＝＝m/s2，a2＝μg＝5 m/s2v0－a2t＝a1t所以t＝＝＝0.24 s.(2)相对静止时的速度v＝a1t＝0.8 m/s物块克服摩擦力做的功W＝m2(v－v2)＝0.336 J.(3)由能量守恒可知，系统损失的机械能转化为内能，则E＝m2v－(m1＋m2)v2＝0.24 J.。
高考物理一轮复习 第五章 机械能 阶段素养提升课练习(含解析)-人教版高三全册物理试题
机械能阶段素养提升课命题热点考点与题型(1)正功、负功的分析、功和功率的计算。
(2)动能定理的理解和应用。
(3)机械能守恒定律的理解和应用。
(4)动能定理、机械能守恒定律、功能关系的综合应用。
(5)实验:探究动能的变化与做功的关系和验证机械能守恒定律。
(1)选择题:与生活实际相联系,分析正功、负功,计算功和功率,动能定理、机械能守恒定律、功能关系的理解。
(2)实验题:考查探究动能变化与做功的关系和验证机械能守恒定律。
(3)计算题:结合生活和科技等实际,综合考查动能定理、机械能守恒定律、功能关系的应用。
角度一注重对物理概念、物理规律的理解和重要思想方法的考查【典例1】(2018·全国卷Ⅰ)如图,abc是竖直面内的光滑固定轨道,ab水平,长度为2R;bc是半径为R的四分之一圆弧,与ab相切于b点。
一质量为m的小球,始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自a点处从静止开始向右运动。
重力加速度大小为g。
小球从a点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为( )【素养解读】核心素养素养角度具体表现科学探究问题小球从a点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为多少科学思维模型建构分析整个过程科学推理应用牛顿第二定律、平抛知识与动能定理求解【解析】选C。
设小球运动到c点的速度大小为v c,小球由a到c的过程,由动能定理得:F·3R-mgR=m,又F=mg,解得:=4gR。
小球离开c点后,在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,竖直方向在重力作用下做匀减速直线运动,整个过程运动轨迹如下列图,由牛顿第二定律可知,小球离开c点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为g,如此由竖直方向的运动可知,小球从离开c点到其轨迹最高点所需的时间t=,小球在水平方向的位移为x=gt2,解得x=2R。
小球从a 点开始运动到其轨迹最高点的过程中,水平方向的位移大小为x+3R=5R,如此小球机械能的增加量ΔE=F·5R=5mgR。
高考物理总复习 第五章 机械能综合检测(含解析)-人教版高三全册物理试题
机械能综合检测(时间:90分钟总分为:100分)一、选择题(此题共12小题,每一小题4分,共48分.在每一小题给出的四个选项中,第1～7小题只有一个选项正确,第8～12小题有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分)1.被水平地面反复弹起的篮球,弹起的最大高度越来越小,关于该篮球的机械能,如下说法中正确的答案是( A )A.机械能减少B.机械能守恒C.机械能增加D.机械能有时增加,有时减少解析:由于篮球弹起的幅度越来越小,说明篮球受到阻力的作用,阻力一直做负功,篮球的机械能不守恒,一直在减少,选项A正确.2.如下列图,质量一样的物体分别自斜面AC和BC的顶端由静止开始下滑,物体与斜面间的动摩擦因数都一样,物体滑到斜面底部C点时的动能分别为E k1和E k2,下滑过程中抑制摩擦力所做的功分别为W1和W2,如此( B )A.E k1>E k2W1<W2B.E k1>E k2W1=W2C.E k1=E k2W1>W2D.E k1<E k2W1>W2解析:设斜面的倾角为θ,斜面的底边长为x,如此下滑过程中抑制摩擦力做的功为W=μmgcosθ·=μmgx,所以两种情况下抑制摩擦力做的功相等.又由于B的高度比A低,所以由动能定理可知E k1>E k2.选项B正确.3.有一动车组由8节质量相等的车厢连接而成,其中第1节和第7节车厢为动力车厢,额定功率均为P0.动车组在水平直轨上从静止开始匀加速启动,动力车厢均达到额定功率后,保持功率不变继续行驶直至达到最大速度.假设启动阶段每节动力车厢的牵引力恒为F,行驶中每节车厢受到的阻力恒为f,如此该动车组( D )A.能达到的最大速度为B.能达到的最大速度为C.启动阶段第7,8节车厢间的拉力大小为FD.启动阶段第7,8节车厢间的拉力大小为解析:每节动力车厢的功率为P0,牵引力为F,设每一节车厢的质量是m,阻力为f;当牵引力和阻力的大小相等时,动车的速度达到最大值,所以最大速度v m==,选项A,B错误;做加速运动时,有两节动力车厢,对整辆列车有2F-8f=8ma,对第8节车厢有F1-f=ma,解得F1=F,即第7,8节车厢间的拉力大小为,选项C错误,D正确.4.将一小球从高处水平抛出,最初2 s内小球动能E k随时间t变化的图像如下列图,不计空气阻力,取g=10 m/s2.根据图像信息,不能确定的物理量是( D )A.小球的质量B.小球的初速度C.最初2 s内重力对小球做功的平均功率D.小球抛出时的高度解析:由开始时动能E k0=m=5 J,经2 s时E k=30 J,动能增加ΔE k=25 J,由机械能守恒定律可得mgh=25 J,结合h=gt2=×10×22m=20 m,解得m= kg,v0=4 m/s.最初2 s内重力对小球做功的平均功率==12.5 W.小球抛出时的高度无法确定,选项D正确.5.用一竖直向上的拉力将原来在地面上静止的重物向上提起,重物由地面运动至最高点的过程中,v-t图像如下列图,以下判断正确的答案是( C )A.前3 s内拉力功率恒定B.最后2 s内重物处于超重状态C.前3 s内与最后2 s内重物的平均速度一样D.最后2 s运动过程中,重物的机械能减小解析:由图知,前3 s内重物做匀加速直线运动,拉力不变,速度变大,由P=Fv知,拉力的功率变大,选项A错误;最后2 s内重物向上做匀减速直线运动,加速度向下,重物处于失重状态,选项B错误;由=(v0+v)知,前3 s内和最后2 s内重物的平均速度相等,选项C正确;最后2 s内,由于a=-3 m/s2,拉力向上,如此拉力对重物做正功,重物的机械能变大,选项D错误.6.如下列图,三个一样小球甲、乙、丙的初始位置在同一水平高度.小球甲从竖直固定的四分之一光滑圆弧轨道顶端由静止滑下,轨道半径为R,轨道底端切线水平.小球乙从离地高为R的某点开始做自由落体运动.小球丙从高为R的固定光滑斜面顶端由静止滑下.如此( C )A.甲、乙、丙刚到达地面时速度一样B.甲、丙两球到达轨道底端时重力的瞬时功率一样C.乙球下落过程中重力的平均功率大于丙球下滑过程中重力的平均功率D.假设仅解除光滑斜面与光滑水平地面间的固定,丙球释放后斜面对其不做功解析:由动能定理知,甲、乙、丙球刚到达地面时速度大小一样方向不同,A错误;甲球到达轨道底端时速度方向与重力方向垂直,重力的瞬时功率为零,而丙球到达轨道最低点时,重力的瞬时功率并不为零,B错误;乙球下落和丙球下滑过程中重力做功一样,但乙球下落时间较短,乙球下落过程中重力的平均功率较大,C正确;解除光滑斜面与光滑水平地面间的固定后释放丙球,丙球下滑过程中斜面将会发生移动,支持力对丙球做负功,D错误.7.如下列图,滑块A和B叠放在固定的斜面体上,从静止开始以一样的加速度一起沿斜面加速下滑.B与斜面体间光滑接触,如此在A,B下滑的过程中,如下说法正确的答案是( D )A.A只受重力和B的支持力作用B.A对B的压力等于A受到的重力C.下滑过程中B对A做负功D.下滑过程中A的机械能守恒解析:设斜面倾角为α,对A,B的整体,根据牛顿运动定律可知,下滑的加速度为a=gsin α;对物体A,水平方向f BA=m A acos α;竖直方向m A g-F N=m A asin α,故A受到重力和B的支持力与摩擦力的作用,A对B的压力不等于A受到的重力,选项A,B错误;下滑过程中,A与B共同加速度为gsin α,如此B对A的作用力一定与斜面垂直,即B对A不做功,选项C错误;由于B对A的作用力不做功,或者说B对A的摩擦力、支持力做的总功为零,故A的机械能守恒,选项D正确.8.如下列图,光滑杆O′A的O′端固定一劲度系数为k=10 N/m,原长为l0=1 m的轻质弹簧,质量为m=1 kg的小球套在光滑杆上并与弹簧的上端连接.OO′为过O点的竖直轴,杆与水平面间的夹角始终为θ=30°,开始杆处于静止状态,当杆以OO′为轴转动时,角速度从零开始缓慢增加,直至弹簧伸长量为0.5 m,重力加速度g取10 m/s2,如下说法正确的答案是( BD )A.当弹簧恢复原长时,杆转动的角速度为 rad/sB.当弹簧的伸长量为0.5 m时,杆转动的角速度为 rad/sC.在此过程中,小球和弹簧组成的系统机械能守恒D.在此过程中,杆对小球做功为12.5 J解析:当弹簧恢复原长时,球受重力和支持力,合力提供向心力,由牛顿第二定律可得mgtan 30°=m l0cos 30°,解得ω1= rad/s,故A错误;当弹簧伸长量为0.5 m时,小球受力如下列图,水平方向上有F2co s 30°+N sin 30°=m(l0+x)co s 30°,竖直方向上N c o s30°=m g+F2s i n30°,弹簧的弹力为F2=k x,联立解得ω2= rad/s,故B正确;在此过程中,杆的弹力对球和弹簧系统做正功,故机械能不守恒,C错误;小球静止时,有mgsin 30°=kΔx,Δx=0.5 m,与伸长0.5 m时弹性势能相等,由功能关系可得W= mg·2xsin 30°+m[ω2(l0+x)cos 30°]2,解得W=12.5 J,D正确.9.如下列图,足够长的传送带以恒定速率沿顺时针方向运转.现将一个物体轻轻放在传送带底端,物体第一阶段被加速到与传送带具有一样的速度,第二阶段匀速运动到传送带顶端,如此如下说法中正确的答案是( AC )A.第一阶段和第二阶段摩擦力对物体都做正功B.第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量C.第二阶段摩擦力对物体做的功等于第二阶段物体机械能的增加量D.两个阶段电动机对传送带做的功等于物体机械能的增加量解析:物体受到重力、支持力和摩擦力,两个阶段摩擦力一直沿斜面向上,故摩擦力一直做正功,故A正确;根据动能定理,第一阶段合力做的功等于动能的增加量,由于重力和摩擦力都做功,故第一阶段摩擦力对物体做的功不等于第一阶段物体动能的增加量,故B错误;除重力外其余力做的功是机械能变化的量度,由于支持力不做功,故物体从底端到顶端全过程机械能的增加等于全过程摩擦力对物体所做的功,故C正确;第一阶段摩擦力对物体所做的功一局部转化为物体的机械能,另一局部转化为物体与传送带的内能;第二阶段,摩擦力所做的功全部转化为物体的机械能;故两个阶段摩擦力对物体所做的功并不等于物体机械能的增加量,故D错误.10.一辆汽车在水平路面上匀速直线行驶,阻力恒定为f.t1时刻驶入一段阻力为2f的路段继续行驶,t2时刻驶出这段路,阻力恢复为f.行驶中汽车功率恒定,如此汽车的速度v与牵引力F随时间t的变化图像可能是( AC )解析:t1之前,汽车做匀速直线运动,牵引力与阻力相等,t1时刻后阻力变为2f,汽车做减速运动,由P=Fv知,随着速度的减小,牵引力逐渐增大,即汽车做加速度逐渐减小的减速运动,当牵引力增大到2f时,汽车做匀速运动;t2时刻后,汽车驶出这段路,阻力恢复为f,这时牵引力为2f,大于阻力f,汽车做加速运动,由P=Fv知,随着速度的增加,牵引力逐渐减小,加速度逐渐减小,选项A,C正确.11.如下列图,小物块以初速度v0从O点沿斜面向上运动,同时从O点斜向上抛出一个速度大小也为v0的小球,物块和小球在斜面上的P点相遇.物块和小球质量相等,空气阻力忽略不计,如此( BD )A.斜面可能是光滑的B.在P点时,小球的动能大于物块的动能C.小球运动到最高点时离斜面最远D.小球和物块到达P点过程中抑制重力做功的平均功率相等解析:两物体在P点相遇,运动时间一样,小球做斜上抛运动,其沿斜面方向的分运动是初速度小于v0,加速度为gsin θ的匀减速运动,假设斜面是光滑的,沿斜面运动的物块做初速度为v0,加速度为gsin θ的匀减速运动,如此物块先到P点,故物块的加速度必须大于gsin θ,即物块一定受到摩擦力作用,选项A错误;由功能关系可知小球的机械能守恒,物块机械能减少,在P 点小球的动能大于物块的动能,选项B正确;小球做斜上抛运动,当垂直斜面方向的分速度为零时,离斜面最远,在最高点时小球有垂直斜面的分速度,故距离斜面不是最远,选项C错误;小球和物块运动到P点的过程中抑制重力做的功相等,时间一样,故抑制重力做功的平均功率相等,选项D正确.12.如下列图,滑块A,B的质量均为m,A套在固定倾斜直杆上,倾斜杆与水平面成45°,B套在固定水平的直杆上,两杆别离不接触,两直杆间的距离忽略不计且足够长,A,B通过铰链用长度为L的刚性轻杆(初始时轻杆与水平面成30°角)连接,A,B从静止释放,B开始沿水平面向右运动,不计一切摩擦,滑块A,B视为质点,在运动的过程中,如下说法中正确的答案是( AD )A.A,B组成的系统机械能守恒B.当A到达与B同一水平面时,A的速度为C.B滑块到达最右端时,A的速度为D.B滑块最大速度为解析:在运动的过程中,A,B组成的系统只有重力做功,系统机械能守恒,选项A正确;从开始到A与B在同一水平面的过程,由系统的机械能守恒得mgLsin 30°=m+m,且v A cos 45°=v B,解得v A=,选项B错误;B滑块到达最右端时,速度为零,此时轻杆与斜杆垂直,由系统的机械能守恒得mg(Lsin 30°+Lsin 45°)=m,解得v A=,选项C错误;当轻杆与水平杆垂直时B的速度最大,此时A的速度为零,由系统的机械能守恒得mg(Lsin30°+L)=m,解得B的最大速度为v B=,选项D正确.二、非选择题(共52分)13.(5分)某学习小组利用如下列图的装置验证动能定理:(1)将气垫导轨调至水平,安装好实验器材,从图中读出两光电门中心之间的距离s= cm;(2)测量挡光条的宽度d,记录挡光条通过光电门1和2所用的时间t1和t2,并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力F,为了完成实验,还需要直接测量的一个物理量是;(3)该实验是否需要满足砝码盘和砝码总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量?(选填“是〞或“否〞).解析:(1)光电门1处刻度尺读数为20.3 cm,光电门2处刻度尺读数为70.3 cm,故两光电门中心之间的距离s=70.3 cm-20.3 cm=50.0 cm.(2)由于光电门的宽度d很小,所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度.滑块通过光电门1速度为v1=滑块通过光电门2速度为v2=需要验证的关系式为Fs=M-M=M()2-M()2可见还需要测量出M,即滑块、挡光条和拉力传感器的总质量.(3)该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小,不是将砝码和砝码盘的重力作为拉力,故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于M.答案:(1)50.0 (2)滑块、挡光条和拉力传感器的总质量M (3)否评分标准:(1),(2)每空2分;(3)每空1分.14.(8分)在“验证机械能守恒定律〞实验的过程中,某同学为验证弹簧和小球组成的系统机械能守恒,设计了如下方案和实验步骤:①如图(甲)所示,将一根轻质弹簧的下端竖直固定在水平桌面上,弹簧上端连接一质量为m的小铁球,铁球上固定有轻小的遮光条.一根带有插销孔的光滑透明塑料圆管,竖直地套在小球和弹簧外,也固定于水平面上,塑料圆管侧面有平行于管轴的光滑开槽,遮光条套在槽中,露出槽外,可沿光滑槽运动,小球直径略小于管径;②塑料圆管上装上两个关于弹簧原长位置对称的光电门,调节光电门使遮光条通过光电门时能很好地遮挡光线;③将小球拉到C处,用插销孔锁住,弹簧处于在弹性限度内的伸长状态;④接通光电门电源,拔出插销,记录下小球通过A,B光电门时遮光条的遮光时间分别为t1,t2;⑤断开电源,整理仪器;(1)为完成实验,除了以上步骤还需要进展的步骤有;(2)该同学还用游标卡尺测量了小球直径d,如图(乙)所示,读数为;用螺旋测微器测量了遮光条宽度l,如图(丙)所示,读数为;(3)重力加速度为g,假设小球和弹簧系统(含地球)的机械能守恒,如此可表达为(用以上测量量和量的符号表示).解析:(1)要验证机械能是否守恒,需要确定小铁球通过光电门A,B减少的重力势能和增加的动能,所以需测出两光电门之间的距离h;要计算小球的速度,根据v=,需测出遮光条的宽度l.(2)游标卡尺的主尺刻度为10 mm,游标尺刻度为8×0.05 mm=0.40 mm,小球的直径读数为10 mm+0.40 mm=10.40 mm;螺旋测微器固定刻度为4.5 mm,可动刻度为8.6×0.01 mm=0.086 mm,遮光条宽度l为4.5 mm+0.086 mm=4.586 mm.(3)由于两光电门处弹性势能相等,故mgh=m-m=m(-),整理得gh=(-). 答案:(1)测量两光电门之间的距离h、遮光条的宽度l(2)10.40 mm4.586 mm(3)gh=(-)评分标准:每空2分.15.(8分)如下列图,静止放在水平桌面上的纸带,其上有一质量为m=0.1 kg的铁块,它与纸带右端的距离为L=0.5 m,所有接触面之间的动摩擦因数一样.现用水平向左的恒力,经 2 s时间将纸带从铁块下抽出,当纸带全部抽出时铁块恰好到达桌面边缘且速度为v=2 m/s.桌面高度为H=0.8 m,不计纸带重力,铁块视为质点.重力加速度g取10 m/s2,求:(1)铁块抛出后落地点离抛出点的水平距离;(2)纸带抽出过程中系统产生的内能.解析:(1)铁块抛出后做平抛运动,水平方向x=vt (1分)①竖直方向H=gt2 (1分)②由①②联立解得x=0.8 m. (1分)(2)设铁块的加速度为a1,纸带抽出时,铁块的速度v=a1t1 ③由牛顿第二定律,得μmg=ma1 ④③④联立解得μ=0.1 (1分)铁块的位移x1=a1 (1分)⑤设纸带的位移为x2,由题意知,x2-x1=L (1分)⑥系统产生的内能Q=μmgx2+μmg(x2-x1) (1分)⑦代入数据解得Q=0.3 J. (1分)答案:(1)0.8 m (2)0.3 J16.(8分)如下列图,AB是长为L=1.2 m、倾角为53°的斜面,其上端与一段光滑的圆弧BC相切于B点,C是圆弧的最高点,圆弧的半径为R,A,C与圆弧的圆心O在同一竖直线上.物体受到与斜面平行的恒力作用,从A点开始沿斜面向上运动,到达B点时撤去该力,物体将沿圆弧运动通过C点后落回到水平地面上.物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,恒力F=28 N,物体可看成质点且m=1 kg.求:(1)物体通过C点时对轨道的压力大小;(结果保存一位小数)(2)物体在水平地面上的落点到A点的距离.解析:(1)根据图示,由几何知识得,OA的高度H==1.5 m (1分)圆轨道半径R==0.9 m (1分)物体从A到C过程,由动能定理得FL-μmgcos 53°·L-mg(H+R)=mv2 (1分)物体在C点,由牛顿第二定律得F N+mg=m (1分)解得F N=3.3N,由牛顿第三定律知在C点时物体对轨道的压力为3.3 N. (2分)(2)物体离开C后做平抛运动在竖直方向上H+R=gt2,在水平方向x=vt (1分)解得x=2.4 m. (1分)答案:(1)3.3 N (2)2.4 m17.(8分)如下列图,一劲度系数很大的轻弹簧一端固定在倾角为θ=30°的斜面底端,将弹簧压缩至A点锁定,然后将一质量为m的小物块紧靠弹簧放置,物块与斜面间动摩擦因数μ=,解除弹簧锁定,物块恰能上滑至B点,A,B两点的高度差为h0,重力加速度为g.(1)求弹簧锁定时具有的弹性势能E p.(2)求物块从A到B的时间t1与从B返回到A的时间t2之比.(3)假设每当物块离开弹簧后,就将弹簧压缩到A点并锁定,物块返回A点时立刻解除锁定.设斜面最高点C的高度H=2h0,试通过计算判断物块最终能否从C点抛出.解析:(1)物块受到的滑动摩擦力F f=μmgcos θ, (1分)A到B过程由功能关系有-F f=mgh0-E p, (1分)解得E p=mgh0. (1分)(2)设上升、下降过程物块加速度大小分别为a1和a2,如此mgsin θ+μmgcos θ=ma1, (1分)mgsin θ-μmgcos θ=ma2, (1分)由运动学公式得a1=a2,解得=. (1分)(3)足够长时间后,上升的最大高度设为h m,此后物块高度不再增加,每次补充的弹性势能用于抑制阻力来回做的功.如此有2F f·=E p,(1分)解得h m=h0<2h0,所以物块不可能到达C点. (1分)答案:(1)mgh0(2)(3)见解析18.(15分)如下列图,装置左边是水平台面,一轻质弹簧左端固定,右端连接轻质挡板A,此时弹簧处于原长,在A右侧的台面粗糙,长度l=1.0 m,挡板A左侧台面光滑,物块B与台面间的动摩擦因数μ1=0.1,中间水平传送带与平台和右端光滑弧面平滑对接,传送带始终以v0=2 m/s速率逆时针转动,传送带长度l=1.0 m,B与传送带间的动摩擦因数μ2=0.2,现将质量为1 kg的物块B从半径R=2.1 m的圆弧上静止释放.(g=10 m/s2)(1)求物块B与A第一次碰撞前的速度大小;(2)B与A碰撞不损失能量,试通过计算分析物块B与A第一次碰撞后能否运动到右边的弧面上?假设能回到右边的弧面上,如此其回到C点时受弧面的支持力为多大?解析:(1)设物块B沿光滑曲面下滑到与A碰撞前的速度大小为v.由动能定理知m B gR=m B v C2 (1分) 解得v C= m/s (1分) 设物块B滑上传送带后速度减为v0,发生的位移为x -=-2μ2gx (1分) x=9.5 m>1 m (1分)如此物块B减速通过传送带,对整个运动过程,有m B gR-μ1m B gl-μ2m B gl=m B v2 (2分) 解得v=6 m/s. (1分) (2)设物块B在传送带上向右运动的最大位移为l′,如此m B v2=μ1m B gl+μ2m B gl′ (1分) 得l′=8.5 m>1 m (1分)所以物块B能通过传送带运动到右边的弧面上. (1分)设物块B到达C点的速度为v1,由动能定理可知-μ1m B gl-μ2m B gl=m B-m B v2 (2分) 解得v1= m/s (1分)在C点有F N-m B g= (1分) 解得F N=24.3 N. (1分)答案:(1)6 m/s (2)见解析。
高三物理一轮复习 机械能-人教版高三全册物理试题
机械能守恒定律班级姓名1．在如下所描述的运动过程中，假设物体所受的空气阻力均可忽略不计，如此机械能守恒的是 〔 〕A ．小孩沿滑梯匀速滑下B ．电梯中的货物随电梯一起匀速下降C ．被投掷出的铅球在空中运动D ．发射过程中的火箭加速上升2．把质量为m 的小球从距离地面高为h 处以θ角斜向上方抛出，初速度为v 0，不计空气阻力，小球落地时的速度大小与如下那些因素有关〔 〕 A ．小球的初速度v 0的大小 B ．小球的质量m C ．小球抛出时的高度h D ．小球抛出时的仰角θ3．一根质量为m 、长为L 的均匀链条一半放在光滑的水平桌面上，另一半悬在桌边，桌面足够高，如图a 所示。
假设将一个质量为m 小球分别拴在链条左端和右端，如图b 、图c 所示。
约束链条的挡板光滑，三种情况均由静止释放，当整根链条刚离开桌面时，关于它们的速度关系，如下判断中正确的答案是A ．v a =v b =v cB ．v a < v b < v cC ．v c > v a > v bD ．v a > v b > v c 4．一物块从某一高度水平抛出，刚抛出时其动能与重力势能恰好相等〔取水平地面作为参考平面〕。
不计空气阻力，该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为( ) A.6π B. 4π C.3π D. 125π5．如下列图，光滑斜面P 固定在小车上，一小球在斜面的底端，与小车一起以速度v 向右匀速运动。
假设小车遇到障碍物而突然停止运动，小球将冲上斜面。
关于小球上升的最大高度，如下说法中正确的答案是 A ．一定等于v 2/2g B ．可能大于v 2/2g C ．可能小于v 2/2g D ．一定小于v 2/2g6．如图，在如下不同情形中将光滑小球以一样速率v 射出，忽略空气阻力，结果只有一种情形小球不能到达天花板，如此该情形是7．如下列图，分别用质量不计且不能伸长的细线与弹簧分别吊质量一样的小球A 、B ，将二球拉开，使细线与弹簧都在水平方向上，且高度一样，而后由静止放开A 、B 二球，二球在运动中空气阻力不计，到最低点时二球在同一水平面上，关于二球运动过程中的如下说法中错误的答案是 A ．A 球的机械能守恒 B ．弹簧的弹力对B 球不做功C ．刚刚释放时，细线对A 球的拉力为零D ．在最低点时，B 球的速度比A 球的速度小8．如下列图，两个质量一样的小球A 和B ，分别用细线悬在等高的O 1、O 2两点，A 球的悬线比B 球的悬线长，把两球的悬线拉到水平后将小球无初速度的释放，如此经过最低点时〔以悬点所在水平面为零势能面〕，如下说法正确的答案是 A ．A 球的速度大于B 球的速度B ．悬线对A 球的拉力大于对B 球的拉力C ．A 球的向心加速度等于B 球的向心加速度D ．A 球的机械能大于B 球的机械能9．质量为m 的跳水运动员，从离地面高H 的跳台上以速度1v 斜向上跳起，跳起最大高度离跳台为h ，最后以速度2v 进入水中，空气阻力不能忽略，如此如下说法正确的答案是〔 〕A ．运动员起跳时做的功为2121mv B ．从起跳到入水，重力对运动员做的功为mgHA B C Dv vvvC ．运动员抑制空气阻力做的功为2221)(mv h H mg -+ D ．运动员在下落过程中机械能总量保持不变10．一个质量为m 的物体只在重力和竖直向上的拉力作用下以g a 2=的加速度竖直向上加速运动，如此在此物体上升h 高度的过程中，如下说法正确的答案是〔 〕 A ．物体的重力势能增加了mgh 2 B ．物体的动能增加了mgh 2 C ．拉力对物体做功为mgh 2 D ．物体的机械能增加了mgh 311．如下列图，长为L 的轻绳一端固定于O 点，另一端系一质量为m 的小球，现将绳水平拉直，让小球从静止开始运动，重力加速度为g ，当绳与竖直方向的夹角30α︒＝时，小球受到的合力大小为 A.3mg B.132mg C. 32mg D.(13)mg +12．如下列图，一质量为m 的足球，以速度v 由地面踢起，当它到达离地面高度为h 的B 点时〔取地面为零势面，不计阻力〕，如下说法正确的答案是A ．在B 点处的重力势能为mgh B ．在B 点处的机械能为221mv C ．在B 点处的动能为mgh -D ．在B 点处的机械能为mgh mv +221 13．如下图中，固定的光滑竖直杆上套有一质量为m 的圆环，圆环与水平放置轻质弹簧一端相连，弹簧另一端固定在墙壁上的A 点，图中弹簧水平时恰好处于原长状态。
高考物理一轮复习 章末检测5 机械能(含解析)新人教版-新人教版高三全册物理试题
章末检测5 机械能〔时间90分钟总分为100分〕一、选择题〔此题共12小题，每一小题4分，共48分.在每一小题给出的四个选项中，第1～8小题只有一个选项正确，第9～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分〕1.被水平地面反复弹起的篮球，弹起的最大高度越来越小，关于该篮球的机械能，如下说法中正确的答案是〔〕A.机械能减少B.机械能守恒C.机械能增加D.机械能有时增加，有时减少解析：由于篮球弹起的幅度越来越小，说明篮球受到阻力的作用，阻力一直做负功，篮球的机械能不守恒，一直在减少，选项A正确.答案：A2.〔2019·山东潍坊模拟〕如下列图，自动卸货车始终静止在水平地面上，车厢在液压机的作用下，θ角逐渐增大且货物相对车厢静止的过程中，如下说法正确的答案是〔〕A.货物受到的支持力对货物不做功B.货物受到的支持力对货物做正功C.货物受到的重力对货物做正功D.货物受到的摩擦力对货物做负功解析：货物受到的支持力的方向与运动方向时刻一样，如此支持力做正功，选项A错误，B正确；摩擦力的方向与其运动方向时刻垂直如此不做功，选项D错误；货物位置升高，重力做负功，选项C错误.答案：B3.以恒定的功率P行驶的汽车以初速度v0冲上倾角一定的斜坡，设受到的阻力〔不包括汽车所受重力的沿斜面向下的分力〕恒定不变，如此汽车上坡过程中的vt图象不可能是图中的哪一个〔〕ABCD解析：设重力的分力为G ′，如果F ＝f ＋G ′，如此汽车受力平衡，由P ＝Fv 可知，汽车做匀速运动，选项A 正确；假设F ＞f ＋G ′，如此汽车加速，由P ＝Fv 可知汽车将会做加速度逐渐减小的加速运动，最后匀速，选项C 正确；假设F ＜f ＋G ′，如此汽车减速，根据P ＝Fv 可知汽车将会做加速度逐渐减小的减速运动，最后匀速，选项D 正确，B 错误.答案：B4.〔2019·福建南平期末〕如下列图，a 、b 两物块质量分别为m 和2m ，用轻绳相连接，悬挂在定滑轮的两侧，不计滑轮质量和一切摩擦.开始时，a 、b 两物块距离地面高度一样，用手托住物块b ，然后突然由静止释放，在b 下落h 的过程中〔a 未与滑轮相碰，b 尚未落地〕，如下说法正确的答案是〔 〕A.物块a 重力势能增加了2mghB.物块b 机械能减少了2mghC.物块a 向上运动的加速度大小为23g D.在物块a 和b 组成的系统中，系统重力势能的减少量等于系统动能的增加量解析：在b 下落h 的过程中，a 上升h ，如此物块a 重力势能增加了mgh ，选项A 错误；物块b 重力势能减少了2mgh ，机械能减少量小于2mgh ，选项B 错误；物块a 向上运动的加速度大小为a ＝2mg －mg 2m ＋m ＝13g ，选项C 错误；在物块a 和b 组成的系统中，只有重力做功，系统的机械能守恒，如此系统重力势能的减少量等于系统动能的增加量，选项D 正确.答案：D5.〔2019·某某调研〕如下列图，固定在水平地面上足够长的斜面体，下端固定有挡板，用外力将轻质弹簧压缩在小木块和挡板之间，弹簧的弹性势能为100 J.撤去外力，木块开始运动，离开弹簧后，沿斜面向上滑到某一位置后，不再滑下，如此〔 〕A.木块重力势能的增加量为100 JB.木块运动过程中，斜面体的支持力对木块不做功C.木块和弹簧构成的系统，机械能守恒D.弹簧恢复原长时，小木块的速度最大解析：由于小木块沿斜面向上，滑到某一位置后不再滑下，说明木块和斜面体有摩擦，木块重力势能增加量小于100 J ，且木块、斜面体和弹簧构成的系统机械能不守恒，A 、C 错误；木块运动过程中，受到的支持力与其位移方向垂直，支持力做功为零，B 正确；小木块速度最大时所受合力为零，即弹簧必有沿斜面向上的弹力，弹簧处于压缩状态，D 错误.答案：B6.〔2019·石家庄模拟〕在工厂中常用如下列图水平传送带传送工件，可大大提高工作效率，传送带以恒定的速度v ＝2 m/s 运行，质量为m ＝0.5 kg 的工件以v 0＝1 m/s 的初速度从位置A 滑上传送带，工件与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.2，每当前一个工件在传送带上停止相对滑动时，后一个工件立即滑上传送带，g 取10 m/s 2，如此如下说法中正确的答案是〔 〕A.工件经0.5 s 停止相对滑动B.正常运行时传送带上相邻工件相距0.5 mC.摩擦力对每个工件做正功为1 JD.每个工件与传送带间因摩擦产生的内能为0.75 J解析：工件进入水平传送带先匀加速运动后匀速运动，加速度大小为a ＝μg ＝2 m/s 2，加速时间为t ＝v －v 0a＝0.5 s ，选项A 正确；正常运行时相邻两工件间的距离为d ＝vt ＝1 m ，选项B 错误；由动能定理知摩擦力对每个工件做正功为W f ＝12mv 2－12mv 20＝0.75 J ，选项C 错误；在t ＝0.5 s 内，工件对地位移为x 1＝v ＋v 02t ＝0.75 m ，传送带对地位移为x 2＝vt ＝1 m ，所以每个工件与传送带间因摩擦产生的内能为Q ＝μmg 〔x 2－x 1〕＝0.25 J ，选项D 错误.答案：A7.如下列图，外表粗糙的斜面体固定在水平地面上.一物体在沿斜面向上且平行斜面的力F 1作用下，沿斜面向上做速度为v 1的匀速运动，F 1的功率为P 0.假设该物体在沿斜面斜向上的且与斜面夹角为α的力F 2作用下，在同一斜面上做沿斜面向上的速度为v 2的匀速运动，F 2的功率也为P 0，如此如下说法中正确的答案是〔 〕A.F 2大于F 1B.v 1一定小于v 2C.v 1可能小于v 2D.在一样的时间内，物体增加的机械能一样解析：设斜面与物体之间的动摩擦因数是μ，物体在沿斜面向上且平行斜面的力F 1作用下，在斜面上做速度为v 1的匀速运动，如此F 1＝mg sin θ＋μmg cos θ；在与斜面夹角为α的力F 2作用下运动时，有F 2sin α＋N ＝mg cos θ，F 2cos α＝mg sin θ＋μN ，由此可知，当tan α＝1μ时，对物体的拉力有最小值，所以F 2不一定大于F 1，故A 错误.在第二种情况下，摩擦力比拟小，如此沿斜面向下的合外力较小，如此F 2cos α较小，由于两种情况下，功率相等，由P ＝Fv 可知速度v 2较大，所以v 1一定小于v 2，在相等的时间内力F 和摩擦力做的总功较大，即增加的机械能较大，所以在一样的时间内，物体增加的机械能不一样，故C 、D 错误，B 正确.答案：B8.〔2019·四川德阳调研〕足够长的水平传送带以恒定速度v 匀速运动，某时刻一个质量为m 的小物块以大小也是v 、方向与传送带的运动方向相反的初速度冲上传送带，最后小物块的速度与传送带的速度一样.在小物块与传送带间有相对运动的过程中，滑动摩擦力对小物块做的功为W ，小物块与传送带间因摩擦产生的热量为Q ，如此如下判断中正确的答案是〔 〕A.W ＝0，Q ＝mv 2B.W ＝0，Q ＝2mv 2C.W ＝mv 22，Q ＝mv 2D.W ＝mv 2，Q ＝2mv 2解析：对小物块，由动能定理有W ＝12mv 2－12mv 2＝0，设小物块与传送带间的动摩擦因数为μ，如此小物块与传送带间的相对路程x 相对＝2v 2μg ，这段时间内因摩擦产生的热量Q ＝μmg ·x 相对＝2mv 2，选项B 正确.答案：B9.〔2019·江西吉安模拟〕一小球自由下落，与地面发生碰撞，原速率反弹，假设从释放小球开始计时，不计小球与地面发生碰撞的时间与空气阻力.如此如下图中能正确描述小球位移x 、速度v 、动能E k 、机械能E 与时间t 关系的是〔 〕ABCD解析：小球自由下落，做初速度为零的匀加速运动；与地面发生碰撞，原速率反弹，做竖直上抛运动，假设竖直向上方向为正，与地面碰撞前、后速度随时间均匀变化.v-t 图线为直线，而位移与时间如此为二次函数关系，x-t 图线为曲线，B 正确，A 错误；小球下落时，速度与时间成正比，动能与时间的二次方成正比，E k -t 图线为曲线，C 错误；机械能保持不变，机械能不随时间变化，E-t 图线为平行于t 轴的直线，D 正确.答案：BD10.〔2019·山东威海三模〕水平地面上固定一倾角为θ＝37°的足够长的光滑斜面，如下列图，斜面上放一质量为m A ＝2.0 kg 、长l ＝3 m 的薄板A .质量为m B ＝1.0 kg 的滑块B 〔可视为质点〕位于薄板A 的最下端，B 与A 之间的动摩擦因数μ＝0.5，开始时用外力使A 、B 静止在斜面上，某时刻给滑块B 一个沿斜面向上的初速度v 0＝5 m/s ，同时撤去外力，重力加速度g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.如下说法正确的答案是〔 〕A.在滑块B 向上滑行的过程中，A 、B 的加速度大小之比为3∶5B.从A 、B 开始运动到A 、B 相对静止的过程所经历的时间为0.5 sC.从A 、B 开始运动到A 、B 相对静止的过程中滑块B 抑制摩擦力所做的功为259J D.从A 、B 开始运动到A 、B 相对静止的过程中因摩擦产生的热量为253J 解析：当滑块B 沿薄板向上运动时，B 对A 的摩擦力F f ＝μm B g ·cos 37°＝4.0 N ，方向沿斜面向上，F f ＜m A g sin 37°，如此薄板A 将沿斜面向下运动，对薄板A ，由牛顿第二定律得m A g sin θ－μmg cos θ＝m A a A ，如此a A ＝4 m/s 2，方向沿斜面向下；对滑块B ，μm B g cos θ＋m B g sin θ＝m B a B ，如此滑块B 的加速度a B ＝10 m/s 2，方向沿斜面向下，故在滑块B 向上滑的过程中，A 、B 的加速度大小之比为2∶5，选项A 错误；开始运动时，滑块B 向上做匀减速直线运动，减速到零所需的时间t 1＝v 0a B ＝0.5 s ，此时薄板A 的速度大小为v A ＝a A t 1＝2 m/s ，然后二者均向下运动，且二者的加速度不变，最后速度一样，如此有v A ＋a A t 2＝a B t 2，代入数据可解得t 2＝13 s ，共同速度为v ＝103m/s ，A 、B 从开始运动到速度一样所用时间为t ＝t 1＋t 2＝56 s ，选项B 错误；滑块B 的位移为x B ＝v 02t 1－v 2t 2＝2536m ，方向沿斜面向上，所以滑块B 抑制摩擦力做的功为W ＝μm B gx B cos θ＝259 J ，选项C 正确；A 、B 的相对位移为x ＝v 02t 1＋12a A t 21＋v A t 2＋12a A t 22－v 2t 2，代入数据得x ＝2512 m ，故在整个过程中产生的热量Q ＝μm B gx cos θ＝253J ，选项D 正确.答案：CD11.〔2019·师大附中月考〕如图甲所示，两个皮带轮顺时针转动，带动水平传送带以恒定的速率v 运行.现使一个质量为m 的物体〔可视为质点〕沿与水平传送带等高的光滑水平面以初速度v 0〔v 0＜v 〕从传送带左端滑上传送带.假设从物体滑上传送带开始计时，t 0时刻物体的速度达到v ，2t 0时刻物体到达传送带最右端.物体在传送带上运动的v-t 图象〔以地面为参考系〕如图乙所示，不计空气阻力，如此〔 〕A.0～t 0时间内，物体受到滑动摩擦力的作用，t 0～2t 0时间内物体受到静摩擦力的作用B.0～t 0时间内，物体所受摩擦力对物体做功的功率越来越大C.假设增大物体的初速度v 0但v 0仍小于v ，如此物体在传送带上运动的时间一定小于2t 0D.假设增大物体的初速度v 0但v 0仍小于v ，如此物体被传送的整个过程中传送带对物体所做的功也一定增加解析：0～t 0时间内，物体速度与传送带速度不同，发生相对运动，所以物体受到滑动摩擦力作用，t 0～2t 0时间内物体速度与传送带速度一样，无相对滑动与相对滑动趋势，物体不受摩擦力，选项A 错误；0～t 0时间内物体速度越来越大，P ＝fv ，所以摩擦力的功率越来越大，选项B 正确；当物体初速度增大时，物体加速时间缩短，在传送带上运动时间小于2t 0，选项C 正确；物体初速度增大，末速度不变，动能改变量减小，故传送带做功减小，选项D 错误.答案：BC12.将三个木板1、2、3固定在墙角，木板与墙壁和地面构成了三个不同的三角形，如下列图，其中1与2底边一样，2和3高度一样.现将一个可以视为质点的物块分别从三个木板的顶端由静止释放，并沿木板下滑到底端，物块与木板之间的动摩擦因数μ均一样.在这三个过程中，如下说法正确的答案是〔 〕A.沿着1下滑到底端时，物块的速度最大B.物块沿着3下滑到底端的过程中，产生的热量是最多的C.物块沿着1和2下滑到底端的过程中，产生的热量是一样多的D.沿着2和3下滑到底端时，物块的速度一样解析：设物块至地面高度为h ，斜面底边长为L ，斜面长为s ，倾角为θ，由动能定理mgh －μmg cos θs ＝12mv 2，整理可得v 2＝2g 〔h －μL 〕，斜面1的h 最大而L 最小，故沿着1下滑至底端时速度最大，故A 正确；对斜面2和3来说，h 相等而L 不等，故D 错误；由功能关系可知，产生的热量等于抑制摩擦力所做的功，Q ＝μmg cos θ·s ＝μmgL ，可知B 和C 均正确.答案：ABC二、非选择题〔共52分〕13.〔6分〕某活动小组利用图甲所示装置验证机械能守恒定律.钢球自由下落过程中，先后通过光电门A 、B ，计时装置测出钢球通过A 、B 的时间分别为t A 、t B .用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度，测出两光电门间的距离为h ，当地重力加速度为g .〔1〕用游标卡尺测量钢球的直径，读数如图乙所示，钢球直径为D ＝cm.〔2〕要验证机械能守恒，只要比拟〔填选项前的字母序号〕是否相等即可.A.⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 2A －1t 2B D 2与ghB.⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 2A －1t 2B D 2与2ghC.⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 2B －1t 2A D 2与ghD.⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 2B －1t 2A D 2与2gh〔3〕钢球通过光电门的平均速度〔选填“＞〞或“＜〞〕钢球球心通过光电门的瞬时速度.解析：〔1〕游标卡尺的主尺读数为：0.9 cm ，游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为0.05×10 mm ＝0.50 mm ，所以最终读数为：0.950 cm.〔2〕利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故v ＝D t，根据机械能守恒的表达式有：mgh ＝12mD 2⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 2B －1t 2A ，即只要比拟D 2⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 2B －1t 2A 与2gh 是否相等，应当选D. 〔3〕根据匀变速直线运动的规律得钢球通过光电门的平均速度等于这个过程中间时刻速度，所以钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度.答案：〔1〕0.950 〔2〕D 〔3〕＜14.〔8分〕〔2019·四川资阳一诊〕图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置，某同学完成了一系列实验操作后，得到了如图丙所示的一条纸带.现选取纸带上某清晰的点标为0，然后每两个计时点取一个计数点，分别标记为1、2、3、4、5、6，用刻度尺量出计数点1、2、3、4、5、6与0点的距离分别为h 1、h 2、h 3、h 4、h 5、h 6.〔重力加速度为g 〕〔1〕打点计时器的打点周期为T ，可求出打各个计数点时对应的速度分别为v 1、v 2、v 3、v 4、v 5、v 6，其中v 5的计算式v 5＝.〔2〕假设重锤的质量为m ，取打点0时重锤所在水平面为参考平面，分别算出打各个计数点时对应重锤的重力势能E p i 和动能E k i ，如此打计数点3时对应重锤的重力势能E p3＝〔用题中所给物理量的符号表示〕；接着在E -h 坐标系中描点作出如图乙所示的E k -h 和E p -h 图线，求得E p -h 图线斜率的绝对值为k 1，E k -h 图线的斜率为k 2，如此在误差允许的范围内，k 1〔选填“＞〞“＜〞或“＝〞〕k 2时重锤的机械能守恒.〔3〕关于上述实验，如下说法中正确的答案是.A.实验中可用干电池作为电源B.为了减小阻力的影响，重锤的密度和质量应该适当大些C.实验时应先释放纸带后接通电源D.图乙E k h 图线纵轴上的截距表示重锤经过参考平面时的动能〔4〕无论如何改良实验方法和措施，总有重力势能的改变量大于动能的改变量，原因是：_________________________________________________________________________________________.解析：〔1〕计数点5的瞬时速度等于4、6两点间的平均速度，如此v 5＝h 6－h 44T. 〔2〕打计数点3时对应重锤的重力势能E p3＝－mgh 3，假设机械能守恒，如此每一段对应的重力势能减小量和动能增加量相等，即两条图线的斜率大小一样，因此k 1＝k 2.〔3〕实验中打点计时器使用的是交流电源，不可用干电池作为电源，故A 错误；为了减小阻力的影响，重锤的密度和质量应该适当大些，故B 正确；实验时应先接通电源，再释放纸带，故C 错误；图乙E k -h 图线纵轴上的截距表示重锤经过参考平面时的动能，故D 正确.〔4〕无论如何改良实验方法和措施，总有重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是重锤下落过程中纸带和重锤受到阻力作用.答案：〔1〕h 6－h 44T〔2〕－mgh 3 ＝ 〔3〕BD 〔4〕重锤下落过程中纸带和重锤受到阻力作用15.〔10分〕〔2019·四川成都质检〕如下列图，传送带与地面的夹角θ＝37°，A 、B 两端间距L ＝16 m ，传送带以速度v ＝10 m/s 沿顺时针方向运动，物体质量m ＝1 kg 无初速度地放置于A 端，它与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，sin 37°＝0.6，g 取10 m/s 2，试求：〔1〕物体由A 端运动到B 端的时间；〔2〕系统因摩擦产生的热量.解析：〔1〕物体放上传送带且速度小于传送带速度时，受到沿传送带向下的滑动摩擦力，由牛顿第二定律得mg sin θ＋μmg cos θ＝ma 1.设物体经时间t 1加速到与传送带同速，如此v ＝a 1t 1，x 1＝12a 1t 21， 可解得a 1＝10 m/s 2，t 1＝1 s ，x 1＝5 m.因mg sin θ＞μmg cos θ，故当物体与传送带同速后，物体将继续加速 mg sin θ－μmg cos θ＝ma 2，L －x 1＝vt 2＋12a 2t 22，解得t 2＝1 s ，故物体由A 端运动到B 端的时间 t ＝t 1＋t 2＝2 s.〔2〕物体与传送带间的相对位移x 相对＝〔vt 1－x 1〕＋〔L －x 1－vt 2〕＝6 m ，故Q ＝μmg cos θ·x 相对＝24 J.答案：〔1〕2 s 〔2〕24 J16.〔12分〕〔2019·内蒙古杭锦后旗中学月考〕有可视为质点的物体由A 点以一定的初速度4 m/s 水平向右运动，AB 的长度为2 m ，物体和AB 间动摩擦因数为μ1＝0.1，BC 无限长，物体和BC 间动摩擦因数为μ2＝36，〔不计空气阻力，进入B 处圆弧时无机械能损失〕求：〔1〕物体第一次到达B 点的速度；〔2〕通过计算说明最后停在水平面上的位置.解析：〔1〕在由A 到B 过程中，由动能定理可知－μ1mgs AB ＝12mv 2－12mv 20， 解得v ＝2 3 m/s.〔2〕物体从B 点沿斜面上滑的加速度为a ，如此有－μ2mg cos 30°－mg sin 30°＝ma ，得a ＝－μ2g cos 30°－g sin 30°＝⎝ ⎛⎭⎪⎫－36×10×32－10×12m/s 2＝－7.5 m/s 2.上滑的位移为s ，有2as ＝0－v 2，得s ＝0－v 22a ＝0－〔23〕22×〔－7.5〕m ＝0.8 m. 从B 上滑再回到B 点的速度为v ′，由动能定理有－2μ2mgs cos 30°＝12mv ′2－12mv 2， 代入数据解得v ′＝2 m/s.从B 点向左运动时，由动能定理有－μ1mgs ′＝0－12mv ′2， 解得s ′＝2 m ，故最后停在A 点.答案：见解析17.〔16分〕如下列图，AB 为倾角θ＝37°的斜面轨道，轨道的AC 局部光滑，CB 局部粗糙.BP 为圆心角等于143°、半径R ＝1 m 的竖直光滑圆弧形轨道，两轨道相切于B 点，P 、O 两点在同一竖直线上，轻弹簧一端固定在A 点，另一自由端在斜面上C 点处.现有一质量m ＝2 kg 的物块在外力作用下将弹簧缓慢压缩到D 点后〔不拴接〕释放，物块经过C 点后，从C 点运动到B 点过程中的位移与时间的关系为x ＝12t －4t 2〔式中，x 单位是m ，t 单位是s 〕，假设物块第一次经过B 点后恰能到达P 点.sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g 取10 m/s 2.〔1〕假设l CD ＝1 m ，试求物块从D 点运动到C 点的过程中，弹簧对物块所做的功； 〔2〕求B 、C 两点间的距离x BC ；〔3〕假设在P 处安装一个竖直弹性挡板，小物块与挡板碰撞时间极短且无机械能损失，小物块与弹簧相互作用不损失机械能，试通过计算判断物块在第一次与挡板碰撞后的运动过程中是否会脱离轨道？解析：〔1〕由x ＝12t －4t 2可知，物块在C 点速度为v 0＝12 m/s ，设物块从D 点运动到C 点的过程中，弹簧对物块所做的功为W ，由动能定理得：W －mg sin 37°·l CD ＝12mv 20，代入数据得W ＝12mv 20＋mg sin 37°·l CD ＝156 J. 〔2〕由x ＝12t －4t 2可知，物块从C 点运动到B 点的过程中加速度的大小为a ＝8 m/s 2. 设物块与斜面CB 局部间的动摩擦因数为μ，由牛顿第二定律得 mg sin θ＋μmg cos θ＝ma ，代入数据解得μ＝0.25.物块在P 点的速度满足mg ＝mv 2P R， 物块从B 点运动到P 点的过程中机械能守恒，如此有12mv 2B ＝mgR 〔1＋cos 37°〕＋12mv 2P ， 物块从C 点运动到B 点的过程中有v 2B －v 20＝－2ax BC ，由以上各式解得x BC ＝498m. 〔3〕设物块第一次从圆弧轨道返回并与弹簧相互作用后，能够回到与O 点等高的位置Q 点，假设物块到达与O 点等高的位置Q 点时速度为0，如此物块会脱离轨道做自由落体运动.且设其速度为v Q ，由动能定理得mgR －2μmgx BC cos 37°＝12mv 2Q －12mv 2P ， 解得v 2Q ＝－19 m 2/s 2＜0，可见物块返回后不能到达Q 点，故物块在以后的运动过程中不会脱离轨道.答案：〔1〕156 J 〔2〕498m 〔3〕不会脱离轨道，理由见解析。
高考物理一轮复习第五章机械能分钟章末检测卷
第五章 45分钟章末检测卷满分100分一、选择题(1～5题只有一项符合题目要求，6～9题有多项符合题目要求，每小题6分，共54分)1．滑块静止于光滑水平面上，与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态，现用恒定的水平外力F 作用于弹簧右端，在向右移动一段距离的过程中拉力F 做了10 J 的功．在上述过程中( )A ．弹簧的弹性势能增加了10 JB ．滑块的动能增加了10 JC ．滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10 JD ．滑块和弹簧组成的系统机械能守恒解析：拉力F 做功的同时，弹簧伸长，弹性势能增大，滑块向右加速，滑块动能增加，由功能关系可知，拉力做功等于滑块的动能与弹簧弹性势能的增加量之和，C 正确，A 、B 、D 均错误．答案：C2．(2020·衡水模拟)质量为2吨的汽车，发动机牵引力的功率为30 kW ，汽车在水平路面上行驶能达到的最大速度为15 m/s ，若汽车以最大功率行驶，所受阻力恒定，则汽车的速度为10 m/s 时的加速度为( )A ．0.5 m/s 2B ．1 m/s 2C ．2 m/s 2D ．2.5 m/s 2解析：汽车在水平路面上行驶所受阻力F f ＝P v ＝2 000 N ；当汽车的速度为10 m/s 时，牵引力F ＝Pv′＝3 000 N ；加速度a ＝F －F f m＝0.5 m/s 2，选项A 正确．答案：A3．(2020·石家庄二模)静止在水平地面上的物体，同时受到水平面内两个互相垂直的力F 1、F 2的作用，由静止开始运动了2 m ，已知F 1＝6 N ，F 2＝8 N ，则( )A ．F 1做功12 JB ．F 2做功16 JC ．F 1、F 2的合力做功28 JD ．F 1、F 2做的总功为20 J解析：物体由静止沿F 1、F 2的合力方向运动，位移为2 m ，因为位移的方向应与合力的方向一致，所以W F1＝F 1·l·cos53°＝7.2 J ，W F2＝F 2·l·cos37°＝12.8 J ，故A 、B 错误；F 1、F 2的合力F 合＝F 21＋F 22＝10 N ，W 总＝F 合·l＝20 J ，故C 错误、D 正确．答案：D4．如图所示，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 两点间的水平距离为L.在滑雪者经过AB 段运动的过程中，克服摩擦力做的功( )A ．大于μmgL B．小于μmgLC ．等于μmgL D．以上三种情况都有可能解析：设斜坡与水平面的交点为C ，BC 长度为L 1，AC 水平长度为L 2，AC 与水平面的夹角为θ，如图所示，则滑雪者在水平面上摩擦力做功W 1＝－μmgL 1，在斜坡上摩擦力做功W 2＝－μmgcosθ·L 2cosθ＝－μmgL 2，所以在滑雪者经过AB 段过程中，摩擦力做功W ＝W 1＋W 2＝－μmg(L 1＋L 2)＝－μmgL.所以滑雪者克服摩擦力所做的功为μmgL.故选项C 正确．答案：C5．(2020·常州市模拟)如图所示是“过山车”玩具模型，当小球以速度v 经过圆形轨道最高点时，小球与轨道间的作用力为F ，多次改变小球初始下落的高度h ，就能得出F 与v 的函数关系，下列关于F 与v 之间的关系中有可能正确的是( )解析：小球运动过程中，只有重力做功，机械能守恒，故mgh ＝mg·2R＋12mv 2(①)，在轨道最高点，重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律，有F ＋mg ＝m v 2R (②)，联立①②解得F ＝m v2R－mg(③)，根据③式，F －v 关系图象是开口向上的抛物线，C 项正确．答案：C6．如图所示，两箱相同的货物，现要用电梯将它们从一楼运到二楼，其中图甲是利用扶梯台式电梯运送货物，图乙是用履带式自动电梯运送，假设两种情况下电梯都是匀速地运送货物，下列关于两电梯在运送货物时说法正确的是( )A ．两种情况下电梯对货物的支持力都对货物做正功B ．图乙中电梯对货物的支持力对货物做正功C ．图甲中电梯对货物的支持力对货物做正功D ．图乙中电梯对货物的支持力对货物不做功解析：在图甲中，货物随电梯匀速上升时，货物受到的支持力竖直向上，与货物位移方向的夹角小于90°，故此种情况下支持力对货物做正功，选项C 正确；图乙中，货物受到的支持力与履带式自动电梯接触面垂直，此时货物受到的支持力与货物位移垂直，故此种情况下支持力对货物不做功，故选项A 、B 错误，D 正确．答案：CD7．(2020·青岛一模)如图所示，固定在水平面上的光滑斜面倾角为30°，质量分别为M 、m 的两个物体通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧，斜面底端有一与斜面垂直的挡板．开始时用手按住物体M ，此时M 到挡板的距离为s ，滑轮两边的细绳恰好伸直，而没有力的作用．已知M ＝2m ，空气阻力不计．松开手后，关于二者的运动下列说法中正确的是( )A ．M 和m 组成的系统机械能守恒B ．当M 的速度最大时，m 与地面间的作用力为零C ．若M 恰好能到达挡板处，则此时m 的速度为零D ．若M 恰好能到达挡板处，则此过程中重力对M 做的功等于弹簧弹性势能的增加量与物体m 的机械能增加量之和解析：运动过程中，M 、m 与弹簧组成的系统机械能守恒，A 错误；当M 速度最大时，弹簧的弹力等于Mgsin30°＝mg ，此时m 对地面的压力恰好为零，B 正确；然后M 做减速运动，恰好能到达挡板时，也就是速度刚好减小到了零，之后M 会上升并最终到达松手位置，所以此时弹簧弹力大于mg ，即此时m 受到的绳拉力大于自身重力，m 还在加速上升，C 错误；根据功能关系，M 减小的机械能，等于m 增加的机械能与弹簧增加弹性势能之和，而M 恰好到达挡板时，动能恰好为零，因此M 减小的机械能等于M 减小的重力势能，即等于重力对M 做的功，D 正确．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L 之间的关系如图所示，重力加速度g 取10 m/s 2.则此物体( )A ．在位移L ＝9 m 时的速度是3 3 m/sB ．在位移L ＝9 m 时的速度是3 m/sC ．在OA 段运动的加速度是2.5 m/s 2D ．在OA 段运动的加速度是1.5 m/s 2解析：由图象可知当L ＝9 m 时，W ＝27 J ，而W Ff ＝－μmgL＝－18 J ，则W 合＝W ＋W Ff ＝9 J ，由动能定理，有W 合＝12mv 2，解得v ＝3 m/s ，A 项错误，B 项正确；在A 点时，W′＝15 J ，W′Ff ＝－μmgL′＝－6 J ，由动能定理可得v A ＝3 m/s ，则a ＝v 2A 2L′＝1.5 m/s 2，C 项错误，D 项正确．答案：BD9．(2020·陕西省咸阳市高考模拟考试)如图所示，一根跨过一固定的水平光滑细杆的轻绳两端拴有两个小球，球a 置于水平地面上，球b 被拉到与细杆同一水平的位置．把绳拉直后，由静止释放球b ，当球b 摆到O 点正下方时，球a 对地面的压力大小为其重力的13，已知图中Ob 段的长度小于Oa 段的长度，不计空气阻力．则( )A ．球b 下摆过程中处于失重状态B ．球b 下摆过程中向心加速度变小C ．当球b 摆到O 点正下方时，球b 所受的向心力为球a 重力的49D ．两球质量之比m a ：m b ＝9：2解析：球b 下摆过程中加速度方向向上，处于超重状态，速度逐渐增大，向心加速度逐渐增大，选项A 、B 错误．设Ob 段长度为L ，对球b 下摆过程，由机械能守恒定律，有m b gL ＝12m b v 2，在球b 下摆到O 点正下方时，由牛顿第二定律，有F －m b g ＝m b v 2L ，联立解得F ＝3m b g.对球a ，设地面支持力为F N ，则F N ＝13m a g.由平衡条件，F N ＋F ＝m a g ，联立解得m a ：m b ＝9：2，选项D 正确．球b 所受向心力为F b ＝m b v 2L ＝2m b g ＝49m a g ，选项C 正确．答案：CD二、非选择题(共46分)10．(12分)(2020·江苏卷，10)利用如图1所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系．小车的质量为M ＝200.0 g ，钩码的质量为m ＝10.0 g ，打点计时器的电源为50 Hz 的交流电．图1(1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到____________________．(2)挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图2所示．选择某一点为O ，依次每隔4个计时点取一个计数点．用刻度尺量出相邻计数点间的距离Δx，记录在纸带上．计算打出各计数点时小车的速度v ，其中打出计数点“1”时小车的速度v1＝________m/s.图2(3)将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g ＝9.80 m/s 2，利用W ＝mgΔx 算出拉力对小车做的功W.利用Ek ＝12Mv 2算出小车动能，并求出动能的变化量ΔEk.计算结果见下表.W/×10－3J 2.45 2.92 3.35 3.81 4.26ΔEk/×10－3J 2.31 2.73 3.12 3.61 4.00请根据表中的数据，在图3中作出ΔEk－W 图象．图3(4)实验结果表明，ΔEk 总是略小于W.某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的．用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F ＝________N.解析：(1)完全平衡摩擦力的标志是轻推小车，小车做匀速运动． (2)两计数点间的时间间隔T ＝5×0.02 s＝0.1 sv1＝x022T ＝ 2.06＋2.50×0.012×0.1m/s ＝0.228 m/s(3)确定标度，根据给出数据描点．作图如图所示．(4)从图线上取两个点(4.5,4.24)，(2.15,2.0)图线的斜率k ＝4.24－2.04.5－2.15≈0.953①又有k ＝ΔEk ΔW ＝Mv22mgΔx②根据运动学公式有v 2＝2aΔx③ 根据牛顿第二定律有 F ＝Ma④由①②③④式解得F≈0.093 N答案：(1)小车做匀速运动 (2)0.228 (3)见解析图 (4)0.09311．(14分)(2020·河北省两校高三年级模拟考试)质量为m ＝2 kg 的物块静置于水平地面上，现对物块施加水平向右的力F ，力F 随时间变化的规律如图所示，已知物块与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10 m/s 2，求：(1)4 s 后撤去力F ，物块还能继续滑动的时间t ； (2)前4 s 内，力F 的平均功率．解析：(1)物块与地面之间最大静摩擦力Ff m ＝μmg＝4 N ，在第1 s 内物块静止不动 第1～3 s 内，物块做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律a 1＝F 1－μmg m＝2 m/s 23 s 末，物块的速度v 1＝a 1t 1＝2×2 m/s＝4 m/s第3～4 s 内，物块做匀速直线运动，4 s 后撤去外力物块做匀减速运动，加速度大小为a 2＝μg＝2 m/s 2则物块继续滑行时间t ＝v 1a 2＝2 s(2)设第1～3 s 内与第3～4 s 内物块的位移分别为x 1、x 2x 1＝12a 1t 21＝4 mx 2＝v 1t 2＝4 m前4 s 内，力F 做功的大小为W ＝F 1x 1＋F 2x 2＝48 J前4 s 内，力F 的平均功率P ＝Wt 总＝12 W答案：(1)2 s (2)12 W12．(20分)(2020·江西联考)如图所示，P 为弹射器，PA 、BC 为光滑水平面分别与传送带AB 水平相连，CD 为光滑半圆轨道，其半径R ＝2 m ，传送带AB 长为L ＝6 m ，并以v 0＝2 m/s 的速度逆时针匀速转动．现有一质量m ＝1 kg 的物体(可视为质点)由弹射器P 弹出后滑向传送带经BC 紧贴圆弧面到达D 点，已知弹射器的弹性势能全部转化为物体的动能，物体与传送带的动摩擦因数为0.2.若物体经过BC 段的速度为v ，物体到达圆弧面最高点D 时对轨道的压力为F ，(g ＝10 m/s 2)(1)写出F 与v 的函数表达式；(2)要使物体经过D 点时对轨道压力最小，求此次弹射器初始时具有的弹性势能为多少；(3)若某次弹射器的弹性势能为8 J ，则物体弹出后第一次滑向传送带和离开传送带由于摩擦产生的热量为多少？解析：(1)对于D 点分析可得：F ＋mg ＝m v 2DR12mv 2＝12mv 2D ＋2mgR 联立可得：高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2022届高考物理一轮复习 单元素养检测卷(五)机械能(含解析)新人教版
机械能时间：75分钟 满分：100分一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．)1.如图所示，质量为m 的足球静止在地面上的位置1，被运动员踢出后落到地面上的位置3，足球在空中到达最高点位置2时离地面的高度为h 速率为v ，以地面为参考平面，重力加速度为g ，则下列说法正确的是( )A ．运动员对足球做的功等于12mv 2B ．运动员对足球做的功小于mgh ＋12mv 2C ．足球由位置1运动到位置2的过程中重力做功为mghD ．足球运动到位置3前瞬间的机械能小于mgh ＋12mv 22.[2020·山东泰安期中考试]“双摇跳绳”是指每次在双脚跳起后，绳连续绕身体两周的跳绳方法．在比赛中，高三某同学1 min 摇轻绳240圈，跳绳过程脚与地面接触的时间约为总时间的25，则他在整个跳绳过程中克服重力做功的平均功率约为( )A．15 W B．60 WC．120 W D．300 W3.如图所示，有一半径r＝0.5 m的粗糙半圆轨道，A与圆心O等高，有一质量m＝0.2 kg的物块(可视为质点)从A点由静止滑下，滑至最低点B时的速度为v＝1 m/s，g取10 m/s2.下列说法正确的是( )A．物块过B点时对轨道的压力大小是0.4 NB．物块过B点时对轨道的压力大小是2.0 NC．从A到B的过程中克服摩擦力做的功为0.9 JD．从A到B的过程中克服摩擦力做的功为0.1 J4.如图所示，一个小球用长为L的细线悬于O点，将小球向左拉到某一高度，此时细线与竖直方向的夹角为θ＝53°，由静止释放小球，若小球向右摆动到最低点时细线断开，小球落在水平地面的A点(未画出)；若小球向右摆动到最高点时细线断开，小球的落地点也在A点，不计空气阻力，sin 53°＝0.8，则细线的悬点O离水平地面的高度为( )A．1.4L B．1.2LC．1.6L D．1.8L5．[2021·海口一模]高速公路部分路段旁建有如图所示的避险车道，车辆可驶入避险．若质量为m的货车刹车后以初速度v0经A点冲上避险车道，前进距离l时到B 点减速为0，货车所受阻力恒定，A、B两点高度差为h，C为A、B中点，已知重力加速度为g ，下列关于该货车从A 运动到B 的过程说法正确的是( )A ．克服阻力做的功为12mv 2B ．该过程产生的热量为12mv 20－mghC ．在AC 段克服阻力做的功小于在CB 段克服阻力做的功D ．在AC 段的运动时间等于在CB 段的运动时间 6.如图所示，一根绳的两端分别固定在两座猴山的A 、B 处，A 、B 两点水平距离为16 m ，竖直距离为2 m ，A 、B 间绳长为20 m ．质量为10 kg 的猴子抓住套在绳上的滑环从A 处滑到B 处．以A 点所在水平面为参考平面，猴子在滑行过程中重力势能最小值约为(绳处于拉直状态) ( )A ．－1.2×103 JB ．－7.5×102 JC ．－6.0×102 JD ．－2.0×102 J 7．[2021·山东九校联考]如图所示是一个实景斜坡，可以简化为两个倾角不同的斜面，某物体从如图所示位置由静止开始下滑，物体与两个斜面之间的动摩擦因数均为μ＝33，两个斜面倾角分别为α＝53°，β＝30°.选项中，v 、a 、s 、t 、E 、E k 分别表示物体速度大小、加速度大小、路程、时间、机械能和动能，下列选项中可能正确的是( )二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分．) 8.[2021·山东泰安质检]将一质量为1 kg 的滑块轻轻放置于传送带的左端，已知传送带正以4 m/s 的速度顺时针运行，滑块与传送带间的动摩擦因数为0.2，传送带无限长，当滑块放上去2 s 时，突然断电，传送带以1 m/s 2的加速度做匀减速运动至停止，则滑块从放上去到最后停下的过程中，下列说法正确的是(g 取10 m/s 2)( )A ．前2 s 传送带与滑块之间因摩擦所产生的热量为8 JB ．前2 s 传送带与滑块之间因摩擦产生的热量为16 JC ．2 s 后传送带与滑块之间因摩擦所产生的热量为8 JD ．2 s 后传送带与滑块之间因摩擦所产生的热量为0 9.如图所示，固定斜面上放一质量为m 的物块，物块通过劲度系数为k 的轻弹簧与斜面底端的挡板连接，开始时弹簧处于原长，物块刚好不下滑．现将物块向上移动一段距离后由静止释放，物块一直向下运动到最低点，此时刚好不上滑，斜面的倾角为θ，重力加速度为g ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则在物块向下运动过程中，下列说法正确的是( )A ．物块与斜面间的动摩擦因数为tan θB ．物块重力势能的减少量大于因摩擦产生的热量C ．物块的动能和弹簧的弹性势能的总和为定值D ．物块由静止下滑到最低点的过程系统增加的内能为4mg sin θ2k10．[2021·四川遂宁月考]如图甲所示，一上表面水平的小车在光滑水平面上匀速向右运动，在t＝0时刻将一相对于地面静止的质量m＝1 kg的物块轻放在小车前端，以后小车运动的速度—时间图像如图乙所示．已知物块始终在小车上，重力加速度g 取10 m/s2.则下列判断正确的是( )A．小车与物块间的动摩擦因数为0.2，小车的最小长度为1.25 mB．物块的最终动能E1＝0.5 J，小车动能的减小量ΔE＝3 JC．小车与物块间因摩擦产生的热量为3 JD．小车的质量为0.25 kg三、非选择题(本题共5个小题，54分)11．(6分)[2021·揭阳模拟]用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能．将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连．先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，由静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间为t，用米尺测量A、O 之间的距离x.(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是v＝________.(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________．(选填字母序号)A．弹簧原长B．当地重力加速度C．滑块(含遮光片)的质量(3)若气垫导轨左端比右端略高，弹性势能的测量值与真实值比较将________．(选填字母序号)A．偏大B．偏小C．相等12．(8分)[2020·四川石室中学期中]用如图所示的实验装置验证物体A、B组成的系统机械能守恒．B从高处由静止开始下落，A上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图甲给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两个计数点间还有4个点未标出，交流电的频率为50 Hz，计数点间的距离已标出，已知物体A的质量m1＝50 g，物体B的质量m2＝150 g(g取9.8 m/s2，结果均保留两位有效数字)，则：(1)在打点0～5过程中系统动能的增加量ΔE k＝______J，系统重力势能的减少量ΔE p＝______ J.(2)若某同学作出v22 h图像如图乙所示，则当地的实际重力加速度g＝________m/s2.13．(10分)一辆CRH2型动车组的总质量M＝2×105kg，额定输出功率为4 800 kW.假设该动车组在水平轨道上运动时的最大速度为270 km/h，受到的阻力F f与速度v满足F f＝kv.当匀速行驶的速度为最大速度的一半时，求动车组的输出功率．14．(12分)[2021·广州质检]在赛车场上，为了安全起见，车道外围都固定上废旧轮胎作为围栏，当车碰撞围栏时起缓冲器作用，为了检验废旧轮胎的缓冲效果，在一次模拟实验中用弹簧来代替废旧轮胎，实验情况如图所示．水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上，处于自然状态，开始赛车在A处处于静止，距弹簧自由端的距离为L1＝1 m．当赛车启动时，产生水平向左的牵引力恒为F＝24 N，使赛车向左做匀加速前进，当赛车接触弹簧的瞬间立即关闭发动机撤去F，赛车继续压缩弹簧，最后被弹回到B处停下，已知赛车的质量为m＝2 kg，A、B之间的距离为L2＝3 m，赛车被弹回离开弹簧时的速度大小为v＝4 m/s，水平向右，取g＝10 m/s2.求：(1)赛车和地面间的动摩擦因数．(2)弹簧被压缩的最大距离．(3)弹簧的最大弹性势能．15．(18分)[2021·浙江名校联考]在滑板公园里经常看到各种滑板场地，现有一个滑板场地可简化为如图所示模型，滑板轨道由足够长的斜直轨道、半径R1＝2 m的凹形圆弧轨道和半径R2＝3.6 m的凸形圆弧轨道三部分组成，这三部分轨道依次平滑连接，且处于同一竖直平面内．其中M点为凹形圆弧轨道的最低点，N点为凸形圆弧轨道的最高点，凸形圆弧轨道的圆心O与M点在同一水平面上，一可视为质点、质量为m＝1 kg 的滑板从斜直轨道上的P点无初速度滑下，经M点滑向N点．在凸形圆弧轨道最右侧距离L＝0.9 m的位置有一个高度h2＝3 m、倾角为53°的斜面．不计一切阻力，sin 53°＝0.8，g取10 m/s2.(1)若P点距水平面的高度h1＝3.2 m，滑板滑至M点时，求轨道对滑板的支持力大小F N.(2)若滑板滑至N点时对轨道恰好无压力，求滑板的下滑点P距水平面的高度H.(3)若保持(2)中条件不变，滑板滑至N点时刚好做平抛运动，滑板能否与右侧斜面发生碰撞(不考虑碰撞后反弹)？若能，请计算出碰撞的具体位置；若不能，请说明理由．单元素养检测卷(五)1．解析：设运动员对足球做功为W ，由动能定理有：W －mgh －W 阻＝12mv 2，W ＝mgh＋12mv 2＋W 阻，所以A 、B 错；空气阻力对足球做负功，运动过程中足球的机械能减小，足球在空中到达最高点位置2时的机械能为12mv 2＋mgh ，所以足球在地面上位置1时的机械能大于12mv 2＋mgh ，足球运动到位置3前瞬间的机械能小于12mv 2＋mgh ，D 正确；足球由位置1运动到位置2的过程中重力做功为－mgh ，故C 错误．答案：D2．解析：假设该同学的质量约为50 kg ，每次跳跃的时间t 1＝602402s ＝0.5 s ，腾空时间t 2＝35×0.5 s＝0.3 s ，腾空高度h ＝12gt 22＝12×10×⎝ ⎛⎭⎪⎫0.322 m ＝0.112 5 m ，上升过程中克服重力做功W ＝mgh ＝50×10×0.112 5 J＝56.25 J ，则跳绳过程中克服重力做功的平均功率P －＝W t 1＝56.250.5W ＝112.5 W ，最接近120 W ，故选项C 正确．答案：C3．解析：在B 点时，由牛顿第二定律得F N －mg ＝m v 2r，解得F N ＝2.4 N ，由牛顿第三定律可知，滑块对轨道的压力大小为2.4 N ，故A 、B 错误．对从A 到B 的过程，由动能定理得mgr －W f ＝12mv 2－0，解得W f ＝0.9 J ，即克服摩擦力做功为0.9 J ，故C 正确，D 错误．答案：C4．解析：设细线的悬点O 离水平地面的高度为h ，若小球向右摆动到最低点时细线断开，断开前小球运动的过程，由机械能守恒得mgL (1－cos 53°)＝12mv 2，细线断开后小球做平抛运动，则有h －L ＝12gt 2，x ＝vt ，若小球向右摆动到最高点时细线断开，根据机械能守恒得到小球向右摆动的最大偏角为53°，则有x ＝L sin 53°，联立解得h ＝1.4L ，故A 正确，B 、C 、D 错误．答案：A5．解析：根据动能定理有－mgh －F f l ＝0－12mv 20，克服阻力做的功为W f ＝F fl ＝12mv 20－mgh ，故A 错误；克服阻力做的功等于系统产生的内能，则该过程产生的热量为12mv 20－mgh ，故B 正确；阻力做的功与路程成正比，在AC 段克服阻力做的功等于在CB 段克服阻力做的功，故C 错误；从A 到B 做匀减速运动，AC 段的平均速度大于CB 段的平均速度，故在AC 段的运动时间小于在CB 段的运动时间，故D 错误．答案：B 6．解析：重力势能最小的点为最低点，由于在同一根绳上张力大小相同，故猴子在最低点时，两侧绳子与水平方向夹角相同，设为θ，右侧绳长为a ，左侧绳长为(20 m －a )，由几何关系可知20 m·cos θ＝16 m ，a sin θ－(20 m －a )sin θ＝2 m ．联立可得a ＝353m ，故最低点与参考平面的高度差为353 m·sin θ＝7 m ，猴子的重心比绳子最低点大约低0.5 m 左右，故在最低点的势能约为－750 J ，故B 正确．答案：B7．解析：对物体受力分析可知其运动分为两个阶段，第一阶段是匀加速运动；第二阶段是匀速运动．由于在两个阶段物体都受摩擦力的作用，且摩擦力做负功，机械能一直减小，A 项错误；在第一阶段，根据牛顿第二定律得物体的加速度大小a 1＝g sinα－μg cos α>0，由动能定理得E k ＝mgh －μmgs cos α，h ＝s sin α，联立解得E k ＝mgs (sin α－μcos α)，则E k 与s 呈线性关系，在第二阶段，mg sin β－μmg cos β＝ma 2，代入数据得此阶段物体加速度a 2＝0，即速度不变，E k 为常数，故B 项正确，D项错误；在第一阶段有物体速度大小v ＝a 1t ，即v 2＝a 21t 2，所以v 2与t 不是线性关系，故C 项错误．答案：B8．解析：前2 s ，滑块的位移x 1＝12μgt 2＝4 m ，传送带的位移x 2＝vt ＝8 m ，相对位移Δx ＝x 2－x 1＝4 m,2 s 后滑块随传送带一起做匀减速运动，无相对位移，整个过程中传送带与滑块之间因摩擦而产生的热量为Q ＝μmg ·Δx ＝8 J ，选项A 、D 正确．答案：AD9．解析：由于开始时弹簧处于原长，物块刚好不下滑，则mg sin θ＝μmg cos θ，解得物块与斜面间的动摩擦因数μ＝tan θ，故A 正确；物块下滑过程由动能定理得W 弹＋W G －W f ＝ΔE k ，由于物块下滑的过程中滑动摩擦力始终与重力沿斜面向下的分力平衡，重力做功和摩擦力做功的代数和为零，所以物块重力势能的减少量等于因摩擦产生的热量，弹簧的弹力做功等于物块动能的变化量，即弹簧的弹性势能和物块的动能之和为定值，故B 错误，C 正确；由于物块在最低点时刚好不上滑，此时弹簧的弹力kx ＝mg sin θ＋μmg cos θ＝2mg sin θ，解得x ＝2mg sin θk，则物块由静止下滑到最低点的过程系统增加的内能为ΔE ＝Q ＝μmg cos θ·2x ＝4mg sin θ2k，故D 正确．答案：ACD10．解析：由v t 图像知，当t ＝0.5 s 时，小车开始做速度v ＝1 m/s 的匀速运动，此时，物块与小车的速度相同，物块与小车间无摩擦力作用，对物块，由v ＝at 及f ＝ma ＝μmg 得f ＝2 N ，μ＝0.2，在0～0.5 s 内，小车的位移s ＝(5＋1)×12×0.5 m＝1.5 m ，物块的位移x ＝12×1×0.5 m ＝0.25 m ，所以小车的最小长度为1.5 m －0.25m ＝1.25 m ，A 正确；物块的最终动能E 1＝12mv 2＝0.5 J ，由动能定理得，小车动能的减小量ΔE ＝f ·s ＝3 J ，B 正确；小车与物块间因摩擦产生的热量Q ＝f ·s 相＝f (s －x )＝2.5 J ，C 错误；小车的加速度为a ′＝5－10.5 m/s 2＝8 m/s 2，而a ′＝f M ，解得M ＝0.25kg ，D 正确．答案：ABD11．解析：(1)滑块离开弹簧后的运动可视为匀速运动，故可以用BC 段的平均速度表示离开时的速度，则有v ＝st.(2)由系统机械能守恒可知弹簧的弹性势能等于滑块增加的动能，故应求解滑块的动能，根据动能表达式E k ＝12mv 2可知，应测量滑块的质量，故A 、B 错误，C 正确．(3)若气垫导轨左端比右端略高，导致通过两光电门的时间将减小，那么测得速度偏大，因此弹性势能的测量值也偏大，故A 正确，B 、C 错误．答案：(1)s t(2分) (2)C(2分) (3)A(2分)12．解析：本题考查了验证系统机械能守恒定律的实验，还涉及利用图像求解当地的重力加速度问题．(1)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度大小等于该过程的平均速度，可知打5点时的速度为v 5＝x 462T ＝21.60＋26.40×10－22×0.1m/s ＝2.4 m/s ，物体的初速度为零，所以系统动能的增加量为ΔE k ＝12(m 1＋m 2)v 25＝12×(0.05＋0.15)×2.42J≈0.58 J；重力势能的减少量为ΔE p ＝m 2gh －m 1gh ＝(150－50)×10－3×9.8×(0.384 0＋0.216 0) J≈0.59 J．(2)根据机械能守恒定律可知m 2gh －m 1gh ＝12(m 1＋m 2)v 2，即有12v2＝m2－m1m2＋m1gh＝12gh，v22 h图像中图线的斜率表示重力加速度的一半，由题图乙可知，斜率k＝5.821.20m/s2＝4.85 m/s2，故当地的实际重力加速度为g＝2k＝9.7 m/s2.答案：(1)0.58(2分) 0.59(3分) (2)9.7(3分)13．解析：v m＝270 km/h＝75 m/s，动车组以最大速度行驶时的牵引力大小F＝Pv m ＝4 800×10375N＝6.4×104 N，(3分)动车组以最大速度行驶时的牵引力大小与阻力的大小相等，则F f＝6.4×104 N，所以k＝F fv m＝6.4×10475N·s/m＝853.3 N·s/m；(2分)机车匀速行驶的速度为最大速度的一半时，v′＝37.5 m/s，动车组受到的阻力为F′f＝kv′＝853.3×37.5 N＝3.2×104 N，(2分)机车匀速行驶的速度为最大速度的一半时，动车组的输出功率为P′＝F′v′＝F′f v′＝3.2×104×37.5 W＝1.2×106 W＝1 200 kW.(3分)答案：1 200 kW14．解析：(1)从赛车离开弹簧到B点静止，由动能定理得－μmg(L1＋L2)＝0－12mv2，(2分)解得μ＝0.2.(1分)(2)设弹簧被压缩的最大距离是L，从赛车开始加速到赛车离开弹簧的整个过程，由动能定理得FL1－μmg(L1＋2L)＝12mv2－0，(2分)解得L＝0.5 m．(2分)(3)从弹簧压缩量最大到赛车离开弹簧的过程中，由动能定理得E p－μmgL＝12mv2(3分)解得E p ＝18 J ．(2分)答案：(1)0.2 (2)0.5 m (3)18 J15．解析：(1)滑板由P 点滑至M 点过程，由功能关系得mgh 1＝12mv 2M (2分)滑板滑至M 点时，由牛顿第二定律有F N －mg ＝m v 2MR 1(2分)联立并代入数据解得F N ＝42 N ．(1分)(2)滑板滑至N 点时对轨道恰好无压力，则有mg ＝m v 2NR 2(2分)代入数据解得v N ＝6 m/s(1分)滑板从P 点到N 点，根据功能关系有mgH ＝mgR 2＋12mv 2N (2分)代入数据解得H ＝5.4 m ．(1分)(3)因滑板滑至N 点时刚好做平抛运动，则由平抛运动的规律有y ＝12gt 2、x ＝v N t (2分)由几何关系可知tan 53°＝R 2－yx －R 2－L(2分)联立以上各式并代入数据解得x －R 2－L ＝0.3 m ，R 2－y ＝0.4 m(2分)综上可知，能发生碰撞，碰撞点距离斜面底端的水平距离为0.3 m ，距离斜面底端的高度为0.4 m(1分)答案：(1)42 N (2)5.4 m (3)见解析。
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第五章《机械能》测试卷一、单选题(共15小题)1.如图所示，已知物体与三块材料不同的地毯间的动摩擦因数分别为μ、2μ和3μ，三块材料不同的地毯长度均为l，并排铺在水平地面上，该物体以一定的初速度v0从a点滑上第一块，则物体恰好滑到第三块的末尾d点停下来，物体在运动中地毯保持静止，若让物体从d点以相同的初速度水平向左运动，则物体运动到某一点时的速度大小与该物体向右运动到该位置的速度大小相等，则这一点是()A．a点B．b点C．c点D．d点2.如图所示，一轻质弹簧固定于O点，另一端固定一小球，将小球从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度释放，让其自由摆下，不计空气阻力，在小球摆向最低点B的过程中，下列说法正确的是()A．小球的机械能守恒B．小球的机械能减少C．小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变D．小球与弹簧组成的系统机械能不守恒3.如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧，一端系在竖直放置、半径为R的光滑圆环顶点P，另一端连接一套在圆环上且质量为m的小球．开始时小球位于A点，此时弹簧处于原长且与竖直方向的夹角为45°，之后小球由静止沿圆环下滑，小球运动的最低点B时的速率为v，此时小球与圆环之间的压力恰好为零，已知重力加速度为g.下列分析正确的是()A．轻质弹簧的原长为RB．小球过B点时，所受的合力为mg＋mC．小球从A到B的过程中，重力势能转化为弹簧的弹性势能D．小球运动到B点时，弹簧的弹性势能为mgR－mv24.物体做下列几种运动，其中物体的机械能守恒的是()A．平抛运动B．竖直方向上做匀速直线运动C．水平方向上做匀变速直线运动D．竖直平面内做匀速圆周运动5.如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行．将一个物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端．下列说法中正确的是 ()A．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功B．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加C．第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加量D．物体从底端到顶端全过程机械能的增加量等于全过程物体与传送带间的摩擦生热6.如图所示，卡车通过定滑轮以恒定的功率P0拉绳，牵引河中的小船沿水面运动，已知小船的质量为m，沿水面运动时所受的阻力为f且保持不变，当绳AO段与水平面夹角为θ时，小船的速度为v，不计绳子与滑轮的摩擦，则此时小船的加速度等于()A．－B．cos2θ－C．D．7.如图1，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点．一质量为m的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动．重力加速度大小为g.小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为()图1A． 2mgRB． 4mgRC． 5mgRD． 6mgR8.如图所示，游乐场中一位小朋友沿滑梯从静止开始下滑，在此过程中他的机械能不守恒，其原因是()A．因为小朋友做加速运动，所以机械能不守恒B．因为小朋友做曲线运动，所以机械能不守恒C．因为小朋友受到了除重力以外的其他力作用，所以机械能不守恒D．因为除重力做功外，其它力做功不为零，所以机械能不守恒9.关于运动物体所受的合外力、合外力做的功及动能变化的关系，下列说法正确的是()A．合外力为零，则合外力做功一定为零B．合外力做功为零，则合外力一定为零C．合外力做功越多，则动能一定越大D．动能不变，则物体合外力一定为零10.一质量为m的物体静止在光滑的水平面上，从某一时刻开始受到恒定的外力F作用，物体运动了一段时间t，该段时间内力F做的功和t时刻力F的功率分别为()A．，B．，C．，D．，11.在光滑的水平桌面上有两个质量均为m的小球，由长度为2l的拉紧细线相连．以一恒力作用于细线中点，恒力的大小为F，方向平行于桌面．两球开始运动时，细线与恒力方向垂直．在两球碰撞前瞬间，两球的速度在垂直于恒力方向的分量为()A．B．C． 2D．12.某运动员臂长为l，他将质量为m的铅球推出，铅球出手时速度大小为v，方向与水平方向成30°角，则该运动员对铅球做的功为()A．m(gl＋v2)B．mgl＋mv2C．mv2D．mgl＋mv213.如图所示，大小相同的力F作用在同一个物体上，物体分别沿光滑水平面、粗糙水平面、光滑斜面、竖直方向运动一段相等的距离s，已知力F与物体的运动方向均相同．则上述四种情景中都相同的是()A．拉力F对物体做的功B．物体的动能增量C．物体加速度的大小D．物体运动的时间14.游乐场中有一种叫“空中飞椅”的设施，其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上，绳子下端连接座椅，人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋，若将人和座椅看成质点，简化为如图所示的模型，其中P为处于水平面内的转盘，可绕竖直转轴OO′转动，已知绳长为l，质点的质量为m，转盘静止时悬绳与转轴间的距离为d.让转盘由静止逐渐加速转动，经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方向的夹角为θ，不计空气阻力及绳重，绳子不可伸长，则质点从静止到做匀速圆周运动的过程中，绳子对质点做的功为()A．mg(d＋l sinθ)tanθ＋mgl(1－cosθ)B．mgd tanθ＋mgl(1－cosθ)C．mg(d＋l sinθ)tanθD．mgd tanθ15.有报道说：我国一家厂商制作了一种特殊的手机，在电池电能耗尽时，摇晃手机，即可产生电能维持通话，摇晃过程是将机械能转化为电能；如果将该手机摇晃一次，相当于将100 g的重物缓慢举高20 cm所需的能量，若每秒摇两次，则摇晃手机的平均功率为(g取10 m/s2)( )A． 0.04 WB． 0.4 WC． 4 WD． 40 W二、填空题(共2小题)16.某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌面上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码使小车在钩码的牵引下运动，以此定量研究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图所示．(1)若要完成该实验，必须的实验器材还有哪些___________________________．(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．他这样做的目的是下列的哪个________(填字母代号)A．避免小车在运动过程中发生抖动B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数太少，难以选到合适的点计算小车的速度．在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决方法：_______________________________________________________________________________________________________________________________.(4)他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些，这一情况可能是下列哪些原因造成的______________(填字母代号)．A．在接通电源的同时释放了小车B．小车释放时离打点计时器太近C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力17.利用图a所示实验装置可粗略测量人吹气产生的压强．两端开口的细玻璃管水平放置，管内塞有潮湿小棉球，实验者从玻璃管的一端A吹气，棉球从另一端B飞出，测得玻璃管内部截面积S，距地面高度h，棉球质量m，开始时的静止位置与管口B的距离x，落地点C与管口B的水平距离l.然后多次改变x，测出对应的l，画出l2－x关系图线，如图b所示，并由此得出相应的斜率k.(1)若不计棉球在空中运动时的空气阻力，根据以上测得的物理量可得，棉球从B端飞出的速度v0＝________.(2)假设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为恒定值，不计棉球与管壁的摩擦，重力加速度g，大气压强p0均为已知，利用图b中拟合直线的斜率k可得，管内气体压强p＝________.(3)考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦，则(2)中得到的p与实际压强相比________(填偏大、偏小)．三、实验题(共1小题)18.某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如下图，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________电源(填“交流”或“直流”)．(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下面操作正确的是________．A．放开小车，能够自由下滑即可B．放开小车，能够匀速下滑即可C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是________．A．橡皮筋处于原长状态B．橡皮筋仍处于伸长状态C．小车在两个铁钉的连线处D．小车已过两个铁钉的连线(4)在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________部分进行测量(根据下面所示的纸带回答)．四、计算题(共3小题)19.如图，质量m＝1 kg的滑块放在质量M＝1 kg的长木板左端，木板放在光滑的水平面上，滑块与木板之间的动摩擦因数为0.1，木板长L＝75 cm，开始时两者都处在静止状态．现用水平向右的恒力F拉小滑块向木板的右端运动，为了在0.5 s末使滑块从木板右端滑出，拉力F应多大？此过程产生的热量是多少？20.如图所示，在距水平地面高h1＝1.2 m的光滑水平台面上，一个质量m＝1 kg的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存的弹性势能E p＝2 J．现打开锁扣K，物块与弹簧分离后将以一定的水平速度向右滑离平台，并恰好从B点沿切线方向进入光滑竖直的圆弧轨道BC.已知B点距水平地面的高h2＝0.6 m，圆弧轨道BC的圆心O，C点的切线水平，并与水平地面上长为L＝2.8 m的粗糙直轨道CD平滑连接，小物块沿轨道BCD运动并与右边的竖直墙壁会发生碰撞，重力加速度g＝10 m/s2，空气阻力忽略不计．试求：(1)小物块运动到B的瞬时速度v B大小及与水平方向夹角；(2)小物块在圆弧轨道BC上滑到C时对轨道压力FNC大小；(3)若小物块与墙壁碰撞后速度反向、大小变为碰前的一半，且只会发生一次碰撞，那么小物块与轨道CD之间的动摩擦因数μ应该满足怎样的条件．21.如图所示，传送带与水平面之间的夹角为θ＝30°，其上A、B两点间的距离为L＝5 m，传送带在电动机的带动下以v＝1 m/s的速度匀速运动，现将一质量为m＝10 kg的小物体(可视为质点)轻放在传送带的A点，已知小物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝，在传送带将小物体从A点传送到B点的过程中，求：(g取10 m/s2)(1)小物体从A到B所需时间；(2)传送带对小物体做的功；(3)电动机做的功．答案1.【答案】C2.【答案】B3.【答案】D4.【答案】A5.【答案】C6.【答案】A7.【答案】C8.【答案】D9.【答案】A10.【答案】C11.【答案】B12.【答案】A13.【答案】A14.【答案】A15.【答案】B16.【答案】(1)刻度尺、天平(包括砝码)(2)D(3)可在小车上加适量的砝码(4)CD17.【答案】(1)l(2)p0＋(3)偏小18.【答案】(1)交流(2)D(3)B(4)GK19.【答案】8 N0.75 J20.【答案】(1)4 m/s60°(2)33.3 N(3)≤μ≤21.【答案】(1)5.2 s(2)255 J(3)270 J。