2017优化方案高考总复习物理(江苏专用)章末过关检测(

章末过关检测(五)
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一、单项选择题
1．如图所示，木块M 上表面是水平的，当木块m 置于M 上，并与M 一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，下列对于下滑过程中的判断不正确的是 ( )
A ．M 对m 的支持力做负功
B ．M 对m 的摩擦力做负功
C ．m 所受的合外力对m 做正功
D ．m 的机械能守恒
解析：选B.m 受的支持力向上，而m 有向下的位移分量，由功的定义可知，M 对m 的支持力做负功，选项A 正确；以M 、m 作为一个系统，由整体法可得系统有水平向左的加速度分量，摩擦力做正功，选项B 错误；因m 的动能在增大，根据动能定理，故合外力对m 做正功，选项C 正确；根据牛顿第二定律，(M ＋m )g sin α＝(M ＋m )a ，系统运动过程中的加速度为a ＝g sin α，这个加速度是由重力沿斜面向下的分力产生的，M 对m 的摩擦力和支持力的合力垂直位移方向不做功，故m 的机械能守恒，选项D 正确．
2．某同学以正常速度从一楼登上三楼，他登楼的功率最接近于( )
A ．5 W
B ．50 W
C ．500 W
D ．5 000 W
解析：选C.要估算这个学生登楼时的功率，必须知道人的质量，可近似为50 kg ，正常
登楼的速度约为1 m/s ，根据公式P ＝W t ＝Gh t
＝mg v ，代入数据可估算人登楼的功率为500 W ，所以选C.
3．小车静止在光滑的水平导轨上，一个小球用细绳悬挂在车上由图中位置无初速度释放，在小球下摆到最低点的过程中，下列说法正确的是( )
A ．绳对球的拉力不做功
B ．球克服绳拉力做的功等于球减少的机械能
C ．绳对车做的功等于球减少的重力势能
D ．球减少的重力势能等于球增加的动能
解析：选B.小球下摆的过程中，小车的机械能增加，小球的机械能减少，球克服绳拉力做的功等于减少的机械能，选项A 错误、B 正确；绳对车做的功等于球减少的机械能，选项C 错误；球减少的重力势能等于球增加的动能和小车增加的机械能之和，选项D 错误．
4．(2016·聊城模拟)质量为m 的汽车，启动后发动机以额定功率P 沿水平道路行驶，经过一段时间后以速度v 匀速行驶．若行驶中受到的摩擦阻力大小不变，则在加速过程中车速为v 3
时，汽车的加速度为 ( ) A.3P m v B.2P m v
C.P m v D ．0
解析：选B.匀速运动时有：F f ＝F 牵＝P v ，加速时，P v 3
－F f ＝ma ，a ＝2P m v
，B 正确． 5.
(2016·浙江十校联考)用水平力F 拉一物体，使物体在水平地面上由静止开始做匀加速直线运动，t 1时刻撤去拉力F ，物体做匀减速直线运动，到t 2时刻停止．其速度—时间图象如图所示，且α>β，若拉力F 做的功为W 1，平均功率为P 1；物体克服摩擦阻力F f 做的功为W 2，平均功率为P 2，则下列选项正确的是( )
A ．W 1>W 2，F ＝2F f
B ．W 1＝W 2，F >2F f
C ．P 1<P 2，F >2F f
D ．P 1＝P 2，F ＝2F f
解析：选B.由动能定理可得W 1－W 2＝0，解得W 1＝W 2.由图象可知，撤去拉力F 后运动时间大于水平力F 作用时间，所以F >2F f ，选项A 、D 错误，B 正确；由于摩擦阻力作用时间一定大于水平力F 作用时间，所以P 1>P 2，选项C 错误． 6.
(2016·湖北襄阳调研)如图所示，质量为m 的滑块从斜面底端以平行于斜面的初速度v 0冲上固定斜面，沿斜面上升的最大高度为h .已知斜面倾角为α，斜面与滑块间的动摩擦因数为 μ，且μ<tan α，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取斜面底端为零势能面，则能表示滑块在斜面上运动的机械能E 、动能E k 、势能E p 与上升高度h 之间关系的图象是( )
解析：选D.势能先随高度增加而变大，后随高度减小而变小，上行与下行图线重合为一条第一象限内过原点的倾斜线段，A 选项错误；机械能变化参考摩擦力做功，上行和下行过程中摩擦力随高度变化均匀做功，机械能随高度变化均匀减小，B 选项错误；动能变化参考合外力做功，上行过程的合外力大于下行过程的合外力，且合外力在运动过程中大小恒定，随高度变化均匀做功，D 选项正确、C 选项错误．
二、多项选择题
7．如图所示，一轻弹簧一端固定在O 点，另一端系一小球，将小球从与悬点O 在同一水平面且使弹簧保持原长的A 点无初速度地释放，让小球自由摆下，不计空气阻力，在小球由A 点摆向最低点B 的过程中，下列说法中正确的是( )
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守恒
解析：选BD.小球由A 点下摆到B 点的过程中，弹簧被拉长，弹簧的弹力对小球做了负功，所以小球的机械能减少，故选项A 错误、B 正确；在此过程中，由于有重力和弹簧的弹力做功，所以小球与弹簧组成的系统机械能守恒，即小球减少的重力势能，等于小球获得的动能与弹簧增加的弹性势能之和，故选项C 错误、D 正确．
8．(2016·湖北重点中学联考)如图所示，质量为M 、长度为L 的小车静止在光滑的水平面上，质量为m 的小物块，放在小车的最左端，现用一水平向右的恒力F 始终作用在小物块上，小物块与小车之间的滑动摩擦力为F f ，经过一段时间后小车运动的位移为x ，此时小物块刚好滑到小车的最右端，则下列说法中正确的是( )
A ．此时物块的动能为F (x ＋L )
B ．此时小车的动能为F (x ＋L )
C ．这一过程中，物块和小车增加的机械能为F (x ＋L )－F f L
D ．这一过程中，物块和小车因摩擦而产生的热量为F f L
解析：选CD.对小物块分析，水平方向受到拉力F 和摩擦力F f ，小车位移为x ，滑块相对于小车位移为L ，则根据动能定理有(F －F f )·(x ＋L )＝E k －0，选项A 错误；小车受到水平向右的摩擦力F f 作用，对地位移为x ，根据动能定理同样有F f x ＝E ′k －0，选项B 错误；在这一过程，物块和小车增加的机械能等于增加的动能，即E k ＋E ′k ＝F (x ＋L )－F f L ，选项C 正确；在此过程中外力做功为F (x ＋L )，所以系统因摩擦而产生的热量为F (x ＋L )－[F (x ＋L )－F f L ]＝F f L ，选项D 正确．
9.
(2016·盐城市模拟)在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的物块A 、B ，它们的质量分别为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．现开始用一恒力F 沿斜面方向拉物块A 使之向上运动，当物块B 刚要离开C 时，物块A 运动的距离为d ，速度为v .则此时( )
A ．物块
B 满足m 2g sin θ＝kd
B ．物块A 加速度为F －kd m 1
C ．物块A 重力的功率为m 1g v
D ．弹簧弹性势能的增加量为Fd －m 1gd sin θ－12
m 1v 2
解析：选BD.以A 为研究对象，在恒力F 沿斜面方向拉物块A 之前，弹簧的弹力大小
为m 1g sin θ，故此时弹簧的压缩量为Δx 1＝m 1g sin θk
.以B 为研究对象，B 刚要离开C 时，弹簧伸长量Δx 2＝m 2g sin θk ，则d ＝Δx 2＋Δx 1＝m 2g sin θk ＋m 1g sin θk ＝m 1g sin θ＋m 2g sin θk
.因d >Δx 2，所以选项A 错误；以A 为研究对象，有F －m 1g sin θ－k Δx 2＝m 1a ，解得A 的加速度a ＝F －kd m 1
，选项B 正确，物块A 重力的功率为P ＝m 1g v sin θ，选项C 错误；根据动能定理得Fd －m 1gd sin θ－W ＝12
m 1v 2，弹簧弹性势能的增加量为W ＝Fd －m 1gd sin θ－12
m 1v 2，选项D 正确．
10．静止在地面上的一小物体，在竖直向上的拉力作用下开始运动，在向上运动的过程中，物体的机械能与位移的关系图象如图所示，其中0～s 1过程的图线是曲线，s 1～s 2过程的图线为平行于横轴的直线．(不计
空气阻力)下列关于物体上升过程的说法正确的是( )
A ．0～s 1过程中物体所受的拉力是变力，且不断增大
B ．s 1～s 2过程中物体做匀速直线运动
C ．0～s 2过程中物体的动能先增大后减小
D ．0～s 2过程中物体的加速度先减小再反向增大，最后保持不变且等于重力加速度 解析：选CD.因为除重力外，其他外力做的功等于物体机械能的改变量，所以本题中，物体的机械能就等于竖直向上的拉力对物体做的功，即
E ＝W ，考虑到E ＝W ＝Fs ，可知E －s 图象上各点处切线的斜率就表示物体受到的竖直向上的拉力；根据图象，0～s 1过程中，图象上各点处切线的斜率随时间逐渐减小，这表示物体所受的拉力是变力，且不断减小，所以选项A 错误；s 1～s 2过程中，图线的斜率为零，这表示拉力为零，物体只受重力的作用，做匀变速直线运动，选项B 错误；初始时刻，竖直向上的拉力大于重力，所以物体才会从静止上升，动能增加，在0～s 1过程中，竖直向上的拉力逐渐减小到零，物体的合外力(包括重力)方向先向上后向下，所以合外力对物体先做正功后做负功，根据动能定理，物体的动能先增大后减小，s 1～s 2过程中，拉力为零，物体做竖直上抛运动，势能逐渐增加，而动能逐渐减小，所以在0～s 2过程中物体的动能先增大后减小，选项C 正确；在0～s 1过程中，加速度先竖直向上逐渐减小到零然后竖直向下不断增大，s 1～s 2过程中，拉力为零，加速度保持不变等于重力加速度，选项D 正确．
三、非选择题 11.
(2016·西安质检)某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，弧形轨道末端水
平，离地面的高度为H ，现将钢球从轨道的不同高度h 处由静止释放，钢球的落地点距弧形轨道末端的水平距离为s .
(1)若轨道光滑，不计空气阻力，则s 与h 的关系是________．
(2)该同学做实验，测量得到一组数据如下表所示．
请在下面的坐标纸上作出有关s 和h 的关系图象．
(3)若H ＝0.50 m ，对比实验结果与理论计算，自同一高度由静止释放的钢球水平抛出速率________(选填“小于”或“大于”)理论值．你认为造成上述误差的可能原因是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________. 解析：(1)根据机械能守恒定律和平抛运动规律可得mgh ＝12m v 2，H ＝12
gt 2，s ＝v t ，联立可得s 2＝4Hh .
(2)根据所给的数据描点、连线，如图所示．
(3)因为钢球在实际运动过程中受到摩擦力和空气阻力作用，钢球水平抛出速率小于其理论值．
答案：(1)s 2＝4Hh (2)见解析图 (3)小于 钢球在实际运动过程中受到摩擦力和空气阻力的作用
12．(2015·高考山东卷)如图甲所示，物块与质量为m 的小球通过不可伸长的轻质细绳跨过两等高定滑轮连接．物块置于左侧滑轮正下方的表面水平的压力传感装置上，小球和右侧滑轮的距离为l .开始时物块和小球均静止，将此时传感装置的示数记为初始值．现给小球施加一始终垂直于l 段细绳的力，将小球缓慢拉起至细绳与竖直方向成60°角，如图乙所示，此时传感器装置的示数为初始值的1.25倍；再将小球由静止释放，当运动至最低位置时，传感装置的示数为初始值的0.6倍．不计滑轮的大小和摩擦，重力加速度的大小为g .求：
甲 乙 (1)物块的质量；
(2)从释放到运动至最低位置的过程中，小球克服空气阻力所做的功．
解析：(1)设开始时细绳的拉力大小为F T1，传感装置的初始值为F 1，物块质量为M ，由平衡条件得
对小球，F T1＝mg ①
对物块，F 1＋F T1＝Mg ②
当细绳与竖直方向的夹角为60°时，设细绳的拉力大小为F T2，传感装置的示数为F 2，据题意可知，F 2＝1.25F 1，由平衡条件得
对小球，F T2＝mg cos 60°③
对物块，F 2＋F T2＝Mg ④
联立①②③④式，代入数据得
M ＝3m .⑤
(2)设小球运动至最低位置时速度的大小为v ，从释放到运动至最低位置的过程中，小球克服阻力所做的功为W f ，由动能定理得
mgl (1－cos 60°)－W f ＝12
m v 2⑥ 在最低位置，设细绳的拉力大小为F T3，传感装置的示数为F 3，据题意可知，F 3＝0.6F 1⑦
对小球，由牛顿第二定律得
F T3－mg ＝m v 2L
⑧ 对物块，由平衡条件得
F 3＋F T3＝Mg ⑨
联立①②⑤⑥⑦⑧⑨式得
W f ＝0.1mgl .
答案：(1)3m (2)0.1mgl
13．(2016·抚顺模拟)如图所示，AB 和CDO 都是处于竖直平面内的光滑圆弧形轨道，
OA 处于水平位置．AB 是半径为R ＝2 m 的14
圆周轨道，CDO 是半径为r ＝1 m 的半圆轨道，最高点O 处固定一个竖直弹性挡板．D 为CDO 轨道的中点．BC 段是水平粗糙轨道，与圆弧形轨道平滑连接．已知BC 段水平轨道长L ＝2 m ，与小球之间的动摩擦因数μ＝0.4.现让一个质量为m ＝1 kg 的小球P 从A 点的正上方距水平线OA 高H 处自由落下．(g 取10 m/s 2)
(1)当H ＝1.4 m 时，问此球第一次到达D 点对轨道的压力大小．
(2)当H ＝1.4 m 时，试通过计算判断此球是否会脱离CDO 轨道．如果会脱离轨道，求脱离前球在水平轨道经过的路程．如果不会脱离轨道，求静止前球在水平轨道经过的路程．
解析：(1)设小球第一次到达D 的速度v D ，小球P 到D 点的过程中由动能定理得：
mg (H ＋r )－μmgL ＝m v 2D 2
在D 点对小球由牛顿第二定律得：
F N ＝m v 2D r
联立解得：F N ＝32 N
由牛顿第三定律得小球在D 点对轨道的压力大小
F ′N ＝F N ＝32 N.
(2)第一次来到O 点时速度为v 1，小球P 到O 点的过程中由动能定理可得：
mgH －μmgL ＝m v 212
解得：v 1＝2 3 m/s
恰能通过O 点，mg ＝m v 2O r
临界速度v O ＝10 m/s
由于v 1＞v O ，故第一次来到O 点之前没有脱离轨道
设第三次来到D 点的动能为E k ，对之前的过程列动能定理： mg (H ＋r )－3μmgL ＝E k
代入解得：E k ＝0
故小球一直没有脱离CDO 轨道
设此球静止前在水平轨道经过的路程s ，对全过程列动能定理： mg (H ＋R )－μmgs ＝0
解得：s ＝8.5 m.
答案：(1)32 N (2)见解析。