2020高考物理总复习 机械能守恒定律单元综合测试
备考2020年高考物理一轮复习测试：机械能 机械能守恒定律
备考2020年高考物理一轮复习测试：机械能机械能守恒定律一、单选题1.如图所示，半径为R的大圆环通过细轻杆固定在竖直平面内，质量为m的小环（可视为质点）套在大环上，从大环的最高处由静止滑下，不计一切摩擦，以大环底所在的水平面为参考平面，重力加速度为g，则小环（）A. 在任何位置的机械能为mgRB. 在任一直径两端的机械能之和为5 mgRC. 在任一直径两端的势能之和为3mgRD. 在任一直径两端的动能之和为2mgR2.一同学将质量为m的足球，以速度v从地面A点踢起，到达空中B点，已知B点离地面高度为h，取B 点所在水平面为重力势能参考平面，不计空气阻力。
则足球（）A. 在A点的机械能为12mv2 B. 在A点的动能为12mv2+mgℎC. 在B点的重力势能为mgℎD. 在B点的机械能为12mv2−mgℎ3.以下四种情境中，物体a机械能守恒的是（不计空气阻力）（）A. B.C. D.4.轻弹簧下端固定，处于自然状态，一质量为m的小球从距离弹簧上端H的高度自由落下，弹簧的最大圧缩量为L，换用质量为2m的小球从同一位置落下，当弹簧的压缩量为L时，小球的速度等于________。
（已知重力加速度为g，空气阻力不计，弹簧形变没有超出其弹性限度。
）（）A. √2gHB. √2gLC. √g(H+L)D. √g(H−L)5.下面列举的实例中，机械能守恒的是（）A. 雨滴在空中匀速下落B. 汽车沿斜坡加速上升C. 物块沿光滑斜面自由上滑D. 飞机沿水平跑道减速滑行6.关于机械能守恒，下列说法中正确的是（）A. 处于完全失重状态的物体，机械能一定守恒B. 加速度大小等于g的物体，机械能一定守恒C. 加速度大小不等于g的物体，机械能一定不守恒D. 匀速竖直上升的物体，机械能可能守恒7.小明在苹果树上的A水平线上发现了两个苹果，若每个苹果的质量均为0.5kg，他将树摇了摇，苹果一个落到B处的篮子中，另一个落到沟底的D处。
2020届物理人教版 机械能守恒定律 单元测试(精品资料含答案可编辑)
2020届物理人教版机械能守恒定律单元测试1. 如图所示，踢毽子是一项深受大众喜爱的健身运动项目．在某次踢毽子的过程中，毽子离开脚后，恰好沿竖直方向向上运动，毽子在运动过程中受到的空气阻力不可忽略．毽子在上升的过程中，下列说法正确的是()A. 毽子的动能不变B. 毽子的机械能增加C. 空气阻力对毽子做正功D. 毽子的重力势能一直增加2. 如图所示，细绳悬挂一小球在竖直平面内来回摆动，P、Q为运动轨迹上左、右两侧的最高点，M为最低点，则()A. 小球经M点时的角速度最大B. 小球经M点时的线速度最小C. 小球在M点重力势能最大D. 小球在P、Q点的动能最大3. 下列关于能源的说法中，正确的是()A. 由于能量不会凭空消失，也不会凭空产生，总是守恒的，所以节约能源意义不大B. 煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能C. 节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关D. 水能是不可再生能源4. 滑雪运动深受人民群众的喜爱，某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB下滑过程中()A. 所受合外力始终为零B. 合外力做功一定为零C. 所受摩擦力大小不变D. 机械能始终保持不变5. 蹦极是一项非常刺激的娱乐运动．如图所示，游客站在平台上，用橡皮绳固定住身体后由静止下落．选择起跳点所在平面为零势能面，竖直向下为正方向．设游客下落的时间为t，位移为x，速度为v，加速度为a，重力势能为E p，机械能为E.若不计空气阻力，游客从开始下落至最低点的过程中，下列图象正确的有()A. B.C. D.6. 在下列实例中，若不计空气阻力，机械能守恒的有()A. 小孩沿滑梯匀速滑下的过程B. 掷出的标枪在空中飞行的过程C. 运动员在空中竖直向上运动的过程D. 汽车在关闭发动机后自由滑行的过程能力提升7. 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落．重锤上拖着的纸带打出一系列的点．对纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律．下面是该实验的几个操作步骤：A. 按照图示的装置安装器件B. 将打点计时器接到电源的“直流输出”上C. 用天平测出重锤的质量D. 先释放悬挂纸带的夹子，然后接通电源打出一条纸带E. 测量纸带上某些点间的距离F. 根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能(1)其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是________．(将其选项对应的字母填在横线处)(2) 在实验中，质量m＝1.0 kg的重物自由下落，带动纸带打出一系列的点，如图所示．相邻计数点间的时间间隔为0.02 s，距离单位为cm.①纸带的________端与重物相连；②某同学从起点O到打下计数点B的过程中，计算出物体的动能增加量ΔE k＝________J，势能减少量ΔE p＝________J(g＝9.8 m/s2)(结果保留两位有效数字)(3) 另一名同学用v2B＝2gh OB计算出B的动能，恰好与势能减少量ΔE p相等，于是该同学得出结论“重物下落过程中机械能守恒”，试问该同学的做法是否合理？________8. 一长为L＝3 m的轻杆可绕其端点A在竖直面内自由转动，另一端B固定一质量为m＝2 kg的小球；另有钉子C位于A的正上方h＝5 m处；细线的一端系有质量为M＝8 kg的小物块(可视作质点)，另一端绕过C与B相连接．当杆AB与竖直方向的夹角为θ＝53°时，要用手竖直向下拉住小球，才能使小球和物块都静止．忽略一切摩擦，取sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，重力加速度g＝10 m/s2.求：(1) 静止时，小球受到手的拉力的大小F；(2) 放手后，杆刚运动到竖直位置时小球的速率v；(3) 放手的瞬间，物块M所受细线的拉力大小T.1. D解析：毽子在上升过程中做减速运动，速度逐渐减小，动能逐渐减小，故A错误；在运动过程中由于阻力不能忽略，阻力与运动方向相反，故阻力做负功，机械能减小，故BC错误；毽子在上升过程中，重力始终做负功，故重力势能增大，故D正确；故选D.2. A解析：根据机械能守恒定律可知，小球经M点时的重力势能最小，则动能最大，线速度最大，根据v＝ωr可知角速度最大；在P、Q点的重力势能最大，动能最小；故选项BCD错误，A正确；故选A.3. B解析：能量都转化为不能利用或不易利用的能源，所以这样会减少可利用资源的数量，因此应该节约能源，故A错误；煤、石油、天然气等是化石燃料，是由古代动植物的遗体转化来的，而动植物体内的能量最初都可以追溯到太阳能，故B正确；加强发展科技，提高能源的利用率，会更多的节约能源，与题意不符，故C错误；水具有循环性，属于可再生能源，故D错误；故选B.4. B解析：由于物体做曲线运动，所以合外力不为零，指向轨迹内侧，故A错误；根据动能定理：W合＝ΔE k，可得滑块下滑过程中，速率不变，所以动能不变，因此合外力做功一定为0，故B 正确；物体所受摩擦力为滑动摩擦力f ＝μN ，由于运动员速率保持不变，所以向心力大小不变，对物体受力分析如右图所示．有N －mg cos θ＝m v 2R ，运动员向下运动的过程中，角度θ逐渐变小，易得正压力N 在逐渐变大，所以摩擦力在变大，故C 错误．沿AB 下滑过程中，由于运动员速率不变，所以动能不变，所以重力势能在减小，机械能在减小，故D 错误；故选B.5. AC 解析：当人从静止开始下落到高度等于橡皮绳达到原长时，做自由落体运动，加速度为g ，此后橡皮绳开始伸长，开始时重力大于弹力，向下做加速度减小的加速运动，当重力与弹力相等时，加速度为零，速度最大，然后重力小于弹力，做加速度增大的减速运动，当人到达最低点时，加速度最大，速度为零．故A 正确，B 错误；在下落过程中，选择起跳点所在平面为零势能面，故重力时能E P ＝－mgx ，故C 正确；在下落过程中，橡皮绳的弹力始终做负功，故人的机械能减小，故D 错误；故选AC.6. BC 解析：小孩沿滑梯匀速下滑，动能不变，势能减小，机械能减小，故A 错误；掷出的标枪在空中飞行的过程，只受到重力作用，故机械能守恒，故B 正确；运动员在空中竖直向上运动的过程，只受到重力作用，故机械能守恒，故C 正确；汽车在关闭发动机后自由滑行的过程，受到阻力作用，动能减小，势能不变，机械能不守恒，故D 错误；故选BC.能力提升7. (1) BC (2) ① O 点 ② 0.48 J 0.49 J (3) 不合理解析：(1) 该实验中，先按如图进行准备实验；打点计时器接到电源的交流输出端上，不应用直流输出端，故B 错误；我们是比较mgh 、12m v 2的大小关系，故m 可约去，不需要用天平，故C 没有必要；先接通电源，后释放悬挂纸带的夹子，让重物带着纸带自由下落；在研究纸带，进行重力势能和动能增量的比较即可，故选BC.(2) ① 纸带的O 端与重物相连；② 物体通过B 点的速度v B ＝0.070 6－0.031 42×0.02m/s ＝0.98 m/s. 从起点O 到打下计数点B 的过程中物体的动能增加量ΔE k ＝12×1×(0.98)2＝0.48 J ；重力势能减小量ΔE p ＝mgh ＝1×9.8×0.050 1＝0.49 J.(3) 若用v 2B ＝2gh OB 计算B 的动能，则12m v 2B ＝mgh OB ，相当于用机械能守恒定律来证明机械能守恒定律，不合理．8. (1) 80 N (2) 234 m/s (3) 28.8 N解析：(1)设小球受绳、杆的弹力分别为F 1、F 2，F 1cos53°＝F 2sin53°，F ＋mg ＝F 1sin53°＋F 2cos53°，且F 1＝Mg ＝80 N ，解得F ＝54Mg －mg ＝80 N.(2) 杆运动到竖直位置时，小球上升高度h 1＝3 m －3 m·sin37°＝1.2 m ， 物块下降高度h 2＝2 m ，此过程中由机械能守恒定律Mgh 2＝mgh 1＋12m v 2，解得v ＝234 m/s.(3) 设此时BC 方向的加速度大小为a ，重物受到的拉力为T ，牛顿运动定律Mg －T ＝Ma ，小球受BC 的拉力T ′＝T ，牛顿运动定律T ′－mg cos37°＝ma ，解得T ＝28.8 N.。
2020届高考物理专题训练：机械能守恒定律(两套 附详细答案解析)
高考物理专题训练：机械能守恒定律（基础卷）一、 (本题共10小题，每小题4分，共40分。
在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求。
全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．能源是社会发展的基础，下列关于能量守恒和能源的说法正确的是( )A．能量是守恒的，能源是取之不尽，用之不竭的B．能量的耗散反映能量是不守恒的C．开发新能源，是缓解能源危机的重要途径D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减小，形成“能源危机”【答案】C【解析】能量耗散表明，在能源的利用过程中，虽然能量的数量并未减小，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了。
所以我们要节约能量，不断开发新能源，选项C正确。
2．如图所示，游乐场中，从高处A到水平面B处有两条长度相同的轨道Ⅰ和Ⅱ，其中轨道Ⅰ光滑，轨道Ⅱ粗糙。
质量相等的小孩甲和乙分别沿轨道Ⅰ和Ⅱ从A处滑向B处，两人重力做功分别为W1和W2，则( )A．W1＞W2B．W1＜W2C．W1＝W2D．因小孩乙与轨道Ⅱ的动摩擦因数未知，故无法比较重力做功的大小【答案】C【解析】重力做功等于重力乘以物体沿竖直方向的位移，与路径及粗糙与否无关。
质量相等的两个小孩甲、乙分别沿轨道Ⅰ和Ⅱ从A处滑向B处，重力做功相等，选项C正确。
3．如图所示是某课题小组制作的平抛仪。
M是半径为R固定于竖直平面内的14光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平。
M的下端相切处放置着竖直向上的弹簧枪，弹簧枪可发射速度不同、质量均为m的小钢珠，假设某次发射(钢珠距离枪口0.5R)的小钢珠恰好通过M的上端点水平飞出，已知重力加速度为g，则发射该小钢珠前，弹簧的弹性势能为( )A．mgR B．2mgR C．3mgR D．4mgR【答案】B【解析】小钢珠恰好通过M的上端点水平飞出，必有mg＝m，解得mv2＝mgR；弹簧的弹性势能全部转化为小钢珠的机械能，由机械能守恒定律得E P＝mg(0.5R＋R)＋mv2＝2mgR，选项B正确。
2020届高三高考物理二轮专题复习卷：机械能守恒定律
机械能守恒定律一、选择题(1～8题为单项选择题，9～15题为多项选择题)1.如图所示，斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上，现将一小球从图示位置静止释放，不计一切摩擦，则在小球从释放到落至地面的过程中，下列说法正确的是()A．斜劈对小球的弹力不做功B．斜劈与小球组成的系统机械能守恒C．斜劈的机械能守恒D．小球重力势能减少量等于斜劈动能的增加量2.用长为L的细线系着一个质量为m的小球(可以看做质点)，以细线端点O为圆心，在竖直平面内做圆周运动。
P 点和Q点分别为轨迹的最低点和最高点，不考虑空气阻力，小球经过P点和Q点时所受细线拉力的差值为()A．2mg B．4mg C．6mg D．8mg3.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变化的图象如图3所示，不计空气阻力，g取10 m/s2。
根据图象信息，不能确定的物理量是()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4.一轻绳系住一质量为m 的小球悬挂在O 点，在最低点先给小球一水平初速度，小球恰能在竖直平面内绕O 点做圆周运动，若在水平半径OP 的中点A 处钉一枚光滑的钉子，仍在最低点给小球同样的初速度，则小球向上通过P 点后将绕A 点做圆周运动，则到达最高点N 时，绳子的拉力大小为 ( )A ．0B ．2mgC ．3mgD ．4mg5.蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动．北京青龙峡蹦极跳塔高度为68米，身系弹性蹦极绳的蹦极运动员从高台跳下，下落高度大约为50米．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 ．运动员到达最低点前加速度先不变后增大B ．蹦极过程中，运动员的机械能守恒C ．蹦极绳张紧后的下落过程中，动能一直减小D ．蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力一直增大6.关于机械能守恒，下列说法中正确的是( )A ．物体做匀速运动，其机械能一定守恒B ．物体所受合力不为零，其机械能一定不守恒C ．物体所受合力做功不为零，其机械能一定不守恒D ．物体沿竖直方向向下做加速度为5 m/s 2的匀加速运动，其机械能减少7.将一个物体以初动能E 0竖直向上抛出，落回地面时物体的动能为E 02.设空气阻力恒定，如果将它以初动能4E 0竖直上抛，则它在上升到最高点的过程中，重力势能变化了( )A ．3E 0B ．2E 0C ．1.5E 0D ．E 08.如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m 的小球A ，将小球A 从弹簧原长位置由静止释放，小球A 能够下降的最大高度为h 。
【红对勾】2020高考物理 机械能守恒定律单元综合测试 新课标
单元综合测试五(机械能守恒定律)本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，试卷满分为100分．考试时间为90分钟．第Ⅰ卷(选择题，共40分)一、选择题(本题共10小题，每题4分，共40分．有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内) 1．运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是( )A．阻力对系统始终做负功B．系统受到的合外力始终向下C．重力做功使系统的重力势能增加D．任意相等的时间内重力做的功相等解析：阻力始终与运动方向相反，做负功，所以A正确．加速下降合外力向下，而减速下降合外力向上，所以B错误．重力做功，重力势能减小，则C错误．时间相等，但物体下落距离不同，重力做功不等，所以D错误．答案：A图12．如图1所示，在地面上以速度v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而且不计空气阻力，则①物体到海平面时的势能为mgh②重力对物体做的功为mgh③物体在海平面上的动能为12mv2＋mgh④物体在海平面上的机械能为12 mv2其中正确的是( )A．①②③B．②③④C．①③④ D．①②④答案：B3．一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点，在此过程中重力对物体做的功等于( )A．物块动能的增加量B．物块重力势能的减少量与物块克服摩擦力做的功之和C．物块重力势能的减少量和物块动能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和D．物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和解析：由能量关系得：Wf ＝ΔEp－ΔEkΔEp ＝WG故WG ＝Wf＋ΔEk.在此类题中，要务必搞清每一种力做功伴随着什么样的能量转化，然后运用动能定理或能量守恒．答案：D4．一个质量为0.3 kg的弹性小球，在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前相同．则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv和碰撞过程中墙对小球做功的大小W为( ) A．Δv＝0 B．Δv＝12 m/sC．W＝0 D．W＝10.8 J解析：速度是矢量，速度的变化也是矢量，反弹后小球的速度与碰前速度等值反向，则速度变化量为Δv＝－v－v＝－2v(设碰前速度方向为正)，其大小为2v＝12 m/s，故B正确．反弹前、后小球的动能没有变化，即ΔEk＝0.根据动能定理：物体受合外力做功等于物体动能的变化，即W＝ΔEk＝0，则C正确．答案：BC图25．物体沿直线运动的v－t关系如图2所示，已知在第1秒内合外力对物体做的功为W，则( )A．从第1秒末到第3秒末合外力做功为4WB．从第3秒末到第5秒末合外力做功为－2WC．从第5秒末到第7秒末合外力做功为WD．从第3秒末到第4秒末合外力做功为－0.75W解析：由图知第1秒末、第3秒末、第7秒末速度大小关系：v1＝v3＝v7，由题知W＝12mv12－0，则由动能定理得第1秒末到第3秒末合外力做功W2＝12mv32－12mv12＝0，故A错；第3秒末到第5秒末合外力做功W3＝12mv52－12mv32＝0－12mv12＝－W，故B错；第5秒末到第7秒末合外力做功W4＝12mv72－0＝12mv12＝W，故C对；第3秒末到第4秒末合外力做功W5＝12mv42－12mv32＝12m(12v1)2－12mv12＝－0.75 W．故D对．答案：CD6．不久前欧洲天文学家在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的行星，命名为“格利斯581 c”．该行星的质量是地球的5倍，直径是地球的1.5倍．设想在该行星表面附近绕行星沿圆轨道运行的人造卫星的动能为Ek1，在地球表面附近绕地球沿圆轨道运行的相同质量的人造卫星的动能为Ek2，则Ek1Ek2为( )A．0.13 B．0.3 C．3.33 D．7.5解析：由G M1mR12＝mv12R1得Ek1＝GM1m2R1由G M地mR地2＝m·v地2R地得Ek2＝GM地m2R地又已知M1M地＝5R1R地＝1.5则Ek1Ek2＝103＝3.33，故C正确．答案：C图37．如图3所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮，以大小恒定的拉力F拉绳，使滑块从A点起由静止开始上升．若从A点上升至B点和从B点上升至C点的过程中拉力F做的功分别为W1、W2，滑块经B、C两点时的动能分别为EkB 、EkC，图中AB＝BC，则一定有( )A．W1>W2B．W1<W2C．EkB >EkCD．EkB<EkC解析：滑块在运动过程中，绳中张力始终不变，而竖直向上的拉力在逐渐减小，故加速度在逐渐减小，动能的变化量在减小，因此，一定有W1>W2，选A.答案：A8．(2020·山东泰安)如图4，一物体从光滑斜面AB底端A点以初速度v上滑，沿斜面上升的最大高度为h.下列说法中正确的是(设下列情境中物体从A点上滑的初速度仍为v)( )图4A．若把斜面CB部分截去，物体冲过C点后上升的最大高度仍为hB ．若把斜面AB 变成曲面AEB ，物体沿此曲面上升仍能到达B 点C ．若把斜面弯成圆弧形D ，物体仍沿圆弧升高hD ．若把斜面从C 点以上部分弯成与C 点相切的圆弧状，物体上升的最大高度有可能仍为h解析：光滑斜面，系统机械能守恒，若把斜面CB 部分截去，物体从A 点运动到C 点后做斜上抛运动，到达最高点时有水平方向的分速度，则物体上升不到h 高度．而变成曲面AEB 及从C 点以上部分弯成与C 点相切的圆弧状，物体到达最高点速度都可达到零，物体可达最大h 高度，而沿弯成圆弧形AD ，物体做圆周运动，到达最高点需有个最小速度故选项BD 正确．答案：BD图59．(2020·山东理综)如图5所示，倾角θ＝30°的粗糙斜面固定在地面上，长为l 、质量为m 、粗细均匀、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 ．物块的机械能逐渐增加B ．软绳重力势能共减少了14mglC ．物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功D ．软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和 解析：取斜面最高点为参考面，软绳重力势能减少量ΔE p绳＝mg·l2－mg·l 2·sin30°＝14mgl ，选项B 正确；物块向下运动，对物块，除重力以外，绳拉力对物块做负功，物块机械能减小，选项A 错误；设W 克为软绳克服摩擦力做的功，对系统由功能原理得ΔEp绳＋ΔEp物＝12mv2＋12m物v2＋W克，又因为ΔEp物>12m物v2，故选项C错而D 对．答案：BD图610．(2020·山东理综)图6所示为某探究活动小组设计的节能运输系统．斜面轨道倾角为30°，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为36，木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程．下列选项正确的是( )A．m＝MB．m＝2MC．木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度D．在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能解析：弹簧被压缩至最短时的弹性势能为Ep，由功能关系，得：下滑过程：(M＋m)gh－μ(M＋m)gcosθhsinθ＝Ep上滑过程：Ep ＝Mg·h＋μMgcosθ·hsinθ解得m＝2M，故选项A错B对；上滑时加速度：a上＝gsi nθ＋μgcosθ下滑时加速度：a下＝gsinθ－μgcosθ故选项C正确；由能量守恒定律得，减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能和内能，选项D错误．答案：BC第Ⅱ卷(非选择题，共60分)二、填空题(本题共2小题，每题8分，共16分)图711．(2020·全国Ⅱ理综)利用图7所示的装置可以研究自由落体运动．实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落．打点计时器会在纸带上打出一系列的小点．(1)为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有______．(填入正确选项前的字母)A．天平B．秒表C．米尺(2)若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值，而实验操作与数据处理均无错误，写出一个你认为可能引起此误差的原因：________.解析：(1)由Δs＝aT2可知为测重物的加速度a，需要用米尺测量相邻计数点间的距离，选项C正确．(2)从产生加速度的原因即受力的角度思考误差原因．答案：(1)C (2)打点计时器与纸带间存在摩擦12．某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如图8，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．图8(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)．图9解析：(3)因为木板水平放置，故摩擦力没有被平衡掉，当小车速度最大时，F ＝f，故橡皮筋仍有弹力，处于伸长状态．弹答案：(1)交流(2)D (3)B (4)GK三、计算题(本题共4小题，13、14题各10分，15、16题各12分，共44分，计算时必须有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位) 13．质量为500 t的火车，以恒定功率沿平直轨道行驶，在3 min内行驶1.45 km，速度由18 km/h增加到最大速度54 km/h，求火车的功率(g＝10 m/s2)．解析：由于整个过程中火车所受的牵引力不是恒力，因此加速度不是恒量，运动学中匀变速直线运动公式不能用．可以由动能定理得W牵＋W阻＝12mvm2－12mv2①其中W阻＝－Ffx，W牵是一个变力的功，但因该力的功率恒定，故可用W牵＝Pt计算．这样①式变为Pt－Ff x＝12mvm2－12mv2②又因达最大速度时F＝Ff ，故vm＝PFf③联立解得P＝600 kW.答案：600 kW图1014．如图10所示，半径R＝0.4 m的光滑半圆轨道与粗糙的水平面相切于A点，质量为m＝1 kg的小物体(可视为质点)在水平拉力F的作用下，从静止开始由C点运动到A点，物体从A点进入半圆轨道的同时撤去外力F，物体沿半圆轨道通过最高点B后做平抛运动，正好落在C点，已知xAC＝2 m，F＝15 N，g取10 m/s2，试求：(1)物体在B点时的速度大小以及此时半圆轨道对物体的弹力大小；(2)物体从C到A的过程中，摩擦力做的功．解析：(1)设物体在B点的速度为v，由B到C做平抛运动，有2R＝12gt2，xAC＝vt，∴v＝5 m/s由此时受力知FN ＋mg＝mv2R，∴FN＝52.5 N.由牛顿第三定律知，半圆轨道对物体的弹力FN′＝52.5 N.(2)A到B，机械能守恒12mvA2＝12mv2＋2mgR由C到A应用动能定理可知(F－Ff )xAC＝12mvA2所以，Wf ＝－Ff·xAC＝－9.5 J.答案：(1)5 m/s 52.5 N (2)－9.5 J图1115．(2020·辽宁大连双基测试)如图11所示，固定斜面的倾角θ＝30°，物体A与斜面之间的动摩擦因数为μ，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于C点．用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B，滑轮右侧绳子与斜面平行，A的质量为2m，B的质量为m，初始时物体A到C点的距离为L.现给A、B一初速度v使A开始沿斜面向下运动，B向上运动，物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点．已知重力加速度为g，不计空气阻力，整个过程中，轻绳始终处于伸直状态，求此过程中：(1)物体A向下运动刚到C点时的速度；(2)弹簧的最大压缩量；(3)弹簧中的最大弹性势能．解析：(1)A和斜面间的滑动摩擦力f＝2μmgcosθ，物体A向下运动到C点的过程中，根据能量关系有：2mgLsinθ＋12·3mv2＝12·3mv2＋mgL＋fL，v＝v 02－23μgL3.(2)从物体A接触弹簧，将弹簧压缩到最短后又恰回到C点，对系统应用动能定理，－f·2x＝0－12×3mv2，x＝3v24μg－L2.(3)弹簧从压缩最短到恰好能弹到C点的过程中，对系统根据能量关系有Ep＋mgx＝2mgxsinθ＋fx因为mgx＝2mgxsinθ所以Ep ＝fx＝34mv2－32μmgL.答案：(1)v02－23μgL3(2)3v24μg－L2(3)34mv2－32μmgL16．(2020·山东理综)如图12所示，某货场需将质量为m1＝100 kg的货物(可视为质点)从高处运送至地面，为避免货物与地面发生撞击，现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道，使货物由轨道顶端无初速滑下，轨道半径R＝1.8 m．地面上紧靠轨道依次排放两块完全相同的木板A、B，长度均为l＝2 m，质量均为m2＝100 kg，木板上表面与轨道末端相切．货物与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数μ2＝0.2.(最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取g＝10 m/s2)图12(1)求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力．(2)若货物滑上木板A时，木板不动，而滑上木板B时，木板B开始滑动，求μ1应满足的条件．(3)若μ1＝0.5，求货物滑到木板A末端时的速度和在木板A上运动的时间．解析：(1)设货物滑到圆轨道末端时的速度为v，对货物的下滑过程，根据机械能守恒定律得m 1gR＝12m1v2①设货物在轨道末端所受支持力的大小为FN，根据牛顿第二定律得F N －m1g＝m1v2R②联立①②式，代入数据得FN＝3000 N③根据牛顿第三定律，货物对轨道的压力大小为3000 N，方向竖直向下．(2)若滑上木板A时，木板不动，由受力分析得μ1m1g≤μ2(m1＋2m2)g④若滑上木板B时，木板B开始滑动，由受力分析得μ1m1g>μ2(m1＋m2)g⑤联立④⑤式，代入数据得0．4<μ1≤0.6.⑥(3)μ1＝0.5，由⑥式可知，货物在木板A上滑动时，木板不动．设货物在木板A上做减速运动时的加速度大小为a1，由牛顿第二定律得μ1m1g＝m1a1⑦设货物滑到木板A末端时的速度为v1，由运动学公式得v 12－v2＝－2a1l⑧联立①⑦⑧式，代入数据得v1＝4 m/s⑨设在木板A上运动的时间为t，由运动学公式得v 1＝v－a1t⑩联立①⑦⑨⑩式，代入数据得t＝0.4 s⑪答案：(1)3000 N，方向竖直向下(2)0.4<μ1≤0.6(3)4 m/s 0.4s。
2020年高考物理《机械能守恒定律、功能关系》专题训练卷及答案解析
2020年高考物理二轮复习专题练习卷机械能守恒定律、功能关系一、选择题1.如图所示，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直，一小物块以速度v 从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时，对应的轨道半径为(重力加速度为g )A.v 216gB.v 28gC.v 24gD.v 22g解析 据机械能守恒定律有12mv 2＝mg ·2R ＋12mv x 2，物块从轨道上端水平飞出做平抛运动，有2R ＝12gt 2和x ＝v x t ，联立解得水平距离最大时，对应的轨道半径为v 28g，故选B 。
答案 B2.质量为m 的带电小球，在充满匀强电场的空间中水平抛出，小球运动时的加速度方向竖直向下，大小为2g 3。
当小球下降高度为h 时，不计空气阻力，重力加速度为g ，下列说法正确的是A ．小球的动能减少了mgh 3B ．小球的动能增加了2mgh 3C ．小球的电势能减少了2mgh 3D ．小球的电势能增加了mgh解析 小球受的合力F ＝23mg ，据动能定理，合力做功等于动能的增加量，故ΔE k ＝Fh ＝23mgh ，选项A 错、B 对。
由题意可知，电场力F 电＝13mg ，电场力做负功，电势能增加，ΔE p ＝F 电·h ＝13mgh ，选项C 、D 均错。
答案 B3.(多选)从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E 总等于动能E k 与重力势能E p 之和。
取地面为重力势能零点，该物体的E 总和E p 随它离开地面的高度h 的变化如图所示。
重力加速度取10 m/s 2。
由图中数据可得A ．物体的质量为2 kgB ．h ＝0时，物体的速率为20 m/sC ．h ＝2 m 时，物体的动能E k ＝40 JD ．从地面至h ＝4 m ，物体的动能减少100 J解析 根据题给图象可知h ＝4 m 时物体的重力势能mgh ＝80 J ，解得物体质量m ＝2 kg ，抛出时物体的动能为E k ＝100 J ，由动能公式E k ＝12mv 2，可知h ＝0时物体的速率为v ＝10 m/s ，选项A 正确，B 错误；由功能关系可知fh ＝|ΔE |＝20 J ，解得物体上升过程中所受空气阻力f ＝5 N ，从物体开始抛出至上升到h ＝2 m 的过程中，由动能定理有－mgh －fh ＝E k －100 J ，解得E k ＝50 J ，选项C 错误；由题给图象可知，物体上升到h ＝4 m 时，机械能为80 J ，重力势能为80 J ，动能为零，即物体从地面上升到h ＝4 m ，物体动能减少100 J ，选项D 正确。
【高考复习】2020版高考物理 单元测试 机械能(含答案解析)
2020版高考物理单元测试机械能1.关于探究动能定理的实验中，下列叙述正确的是( )A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C．放小车的长木板应该尽量使其水平D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出2.下图是质量为1 kg的滑块在水平面上做直线运动的v-t图像。
下列判断正确的是( )A.在t=1 s时,滑块的加速度为零B.在4~6 s时间内,滑块的平均速度为2.5 m/sC.在3~7 s时间内,合力做功的平均功率为2 WD.在5~6 s时间内,滑块受到的合力为2 N3.如图所示，在竖直平面内有一“V”形槽，其底部BC是一段圆弧，两侧都与光滑斜槽相切，相切处B、C位于同一水平面上．一小物体从右侧斜槽上距BC平面高度为2h的A处由静止开始下滑，经圆弧槽再滑上左侧斜槽，最高能到达距BC所在水平面高度为h的D处，接着小物体再向下滑回，若不考虑空气阻力，则( )A．小物体恰好滑回到B处时速度为零B．小物体尚未滑回到B处时速度已变为零C．小物体能滑回到B处之上，但最高点要比D处低D．小物体最终一定会停止在圆弧槽的最低点4.长l的轻杆两端分别固定有质量为m的小铁球,杆的三等分点O处有光滑的水平转动轴。
用手将该装置固定在杆恰好水平的位置,然后由静止释放,当杆到达竖直位置时,轴对杆的作用力F的大小和方向为( )A.2.4mg 竖直向上B.2.4mg 竖直向下C.6mg 竖直向上D.4mg 竖直向上5.如图所示为某汽车启动时发动机功率P随时间t变化的图象，图中P0为发动机的额定功率，若已知汽车在t2时刻之前已达到最大速度v m，据此可知( )A ．t 1～t 2时间内汽车做匀速运动B ．0～t 1时间内发动机做的功为P 0t 1C ．0～t 2时间内发动机做的功为P 0(t2－t12)D ．汽车匀速运动时所受的阻力小于P0vm 6.质量为50 kg 的某中学生参加学校运动会立定跳远项目比赛，起跳直至着地过程如简图所示，经实际测量得知上升的最大高度是0.8 m ，在最高点的速度为3 m/s ，则起跳过程该同学所做功最接近(取g=10 m/s 2)( )A ．225 JB ．400 JC ．625 JD ．850 J7.如图所示，水平木板上有质量m=1.0 kg 的物块，受到随时间t 变化的水平拉力F 作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力F f 的大小．取重力加速度g=10 m/s 2，下列判断正确的是( )A ．5 s 内拉力对物块做功为零B ．4 s 末物块所受合力大小为4.0 NC ．物块与木板之间的动摩擦因数为0.4D ．6～9 s 内物块的加速度大小为2.0 m/s 28.如图所示，固定在地面上的半圆轨道直径ab 水平，质点P 从a 点正上方高H 处自由下落，经过轨道后从b 点冲出竖直上抛，上升的最大高度为H ，空气阻力不计，当质点下落再经23过轨道a 点冲出时，能上升的最大高度h 为( )A ．h=HB ．h=C ．h< D.<h<23H 3H 3H 32H 39. (多选)如图所示，一物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带，传送带以图示方向匀速转动，则传送带对物体的做功情况可能是( )A ．始终不做功B ．先做负功后做正功C ．先做正功后不做功D ．先做负功后不做功10. (多选)如图所示，质量分别为m 和2m 的两个小球A 和B ，中间用轻质杆相连，在杆的中点O 处有一固定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在B 球顺时针摆动到最低位置的过程中(不计一切摩擦)( )A ．B 球的重力势能减少，动能增加，B 球和地球组成的系统机械能守恒B ．A 球的重力势能增加，动能也增加，A 球和地球组成的系统机械能不守恒C ．A 球、B 球和地球组成的系统机械能守恒D ．A 球、B 球和地球组成的系统机械能不守恒实验题11.验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示采用重物自由下落的方法:(1)实验中,下面哪些测量工具是必需的( )A.天平B.直流电源C.刻度尺D.停表(2)已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,当地的重力加速度g 取9.80 m/s 2,所用重物的质量为200 g 。
2020年高考物理复习：机械能守恒定律 专项练习题(含答案)
2020年高考物理复习：机械能守恒定律专项练习题*1. 如图所示，质量为m的物体，在沿斜面方向的恒力F的作用下，沿粗糙的斜面匀速地由A点运动到B点，物体上升的高度为h。
则运动过程中A. 物体所受各力的合力做功为零B. 物体所受各力的合力做功为mghC. 恒力F与摩擦力的合力做功为mghD. 物体克服重力做功为mgh*2. 在抗震救灾中，一架直升机通过绳索用恒力F竖直向上拉起一个放在地面上的木箱，使其由静止开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中①力F所做的功减去克服阻力所做的功等于重力势能的增加量；②木箱克服重力所做的功等于重力势能的增加量；③力F、重力、阻力，三者的合力所做的功等于木箱重力势能的增加量；④力F和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增加量。
上述说法中正确的有A. 只有①B. ②④C. ①④D. 只有②*3. 在下列选项中，A、B、C、D四图中的小球以及所在的斜面完全相同，现从同一高度h 处由静止释放小球，小球下落同样的高度，便进入不同的轨道：除去底部一小段圆弧，A图中的轨道是一段斜面，且高于h；B图中的轨道与A图中轨道相比只是短了一些，斜面高度低于h；C图中的轨道是一个内径大于小球直径的管，其上部为直管，下部为圆弧形，底端与斜面衔接，管的高度高于h；D图中的轨道是半个圆轨道，其直径等于h。
如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失，小球进入轨道后能运动到h高度的是**4. 如图所示，质量为M ，长度为L 的木板静止在光滑的水平面上，质量为m 的小物块（可视为质点）放在木板的最左端。
现用一水平恒力F 作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动。
已知小物块和木块之间的摩擦力为f 。
当小物块滑到木板的最右端时，木板运动的距离为s ，则在此过程中A. 小物块到达木板最右端时具有动能为)s L )(f F (+-B. 小物块到达木板最右端时，木板具有的动能为fsC. 小物块克服摩擦力所做的功为fLD. 小物块和木板增加的机械能为Fs*5. 青岛依山傍水，是著名的避暑胜地。
2020年高中物理 第七章 机械能守恒定律训练+章末质量评估新人教版必修2【共11套73页】
本套资源目录2020年高中物理第七章机械能守恒定律章末复习课训练含解析新人教版必修22020年高中物理第七章机械能守恒定律章末质量评估三含解析新人教版必修22020年高中物理第七章机械能守恒定律第七节动能和动能定理训练含解析新人教版必修22020年高中物理第七章机械能守恒定律第三节功率训练含解析新人教版必修22020年高中物理第七章机械能守恒定律第九节实验：验证机械能守恒定律训练含解析新人教版必修22020年高中物理第七章机械能守恒定律第二节功训练含解析新人教版必修22020年高中物理第七章机械能守恒定律第五节探究弹性势能的表达式训练含解析新人教版必修22020年高中物理第七章机械能守恒定律第八节机械能守恒定律训练含解析新人教版必修22020年高中物理第七章机械能守恒定律第六节实验：探究功与速度变化的关系训练含解析新人教版必修22020年高中物理第七章机械能守恒定律第十节能量守恒定律与能源训练含解析新人教版必修22020年高中物理第七章机械能守恒定律第四节重力势能训练含解析新人教版必修2章末复习课知识体系[答案填写] ①W 为正 ②W ＝0 ③W 为负 ④12mv 2 ⑤mgh ⑥初、末位置 ⑦12mv 22－12mv 21主题一 动能定理在多过程中的应用1．分段应用动能定理时，将复杂的过程分割成一个个子过程，对每个子过程的做功情况和初、末动能进行分析，然后针对每个子过程应用动能定理列式，然后联立求解．2．全程应用动能定理时，分析整个过程中出现过的各力的做功情况，分析每个力的做功，确定整个过程中合外力做的总功，然后确定整个过程的初、末动能，针对整个过程利用动能定理列式求解．当题目不涉及中间量时，选择对全程应用动能定理会更简单、更方便．【例1】某砂场为提高运输效率，研究砂粒下滑的高度与砂粒在传送带上运动的关系，建立如图所示的物理模型．竖直平面内有一倾角θ＝37°的直轨道AB，其下方右侧放置一水平传送带，直轨道末端B与传送带间距可近似为零，但允许砂粒通过．转轮半径R＝0.4 m、转轴间距L＝2 m的传送带以恒定的线速度逆时针转动，转轮最低点离地面的高度H ＝2.2 m．现将一小物块放在距离传送带高h处静止释放，假设小物块从直轨道B端运动到达传送带上C点时，速度大小不变，方向变为水平向右．已知小物块与直轨道和传送带间的动摩擦因数均为μ＝0.5(sin 37°＝0.6)．(1)若h＝2.4 m，求小物块到达B端时速度的大小；(2)若小物块落到传送带左侧地面，求h需要满足的条件；(3)改变小物块释放的高度h，小物块从传送带的D点水平向右抛出，求小物块落地点到D点的水平距离x与h的关系式及h需要满足的条件．解析：本题考查匀变速直线运动、平抛运动和牛顿运动定律．(1)小物块由静止释放到B的过程中，有mg sin θ－μmg cos θ＝ma，v2B＝2a hsin θ，解得v B＝4 m/s.(2)若要小物块落到传送带左侧地面，设当小物块到达传送带上D点时速度为零时，小物块从距传送带高度为h1处由静止释放，则有0＝mgh1－μmg cos θ·h1sin θ－μmgL，解得h1＝3.0 m，当h<h1＝3.0 m时满足题中条件．(3)当小物块从右侧抛出时，设小物块到达D点的速度为v，则有1 2mv2＝mgh－μmg cos θhsin θ－μmgL，H ＋2R ＝12gt 2，x ＝vt ，解得x ＝2h －3.为使小物块能在D 点水平向右抛出，则需满足mg ≤mv 2R，解得h ≥3.6 m.答案：(1)4 m/s (2)h <3.0 m (3)x ＝2h －3 h ≥3.6 m 针对训练1.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 面水平，B 、C 距离d ＝0.50 m ，盆边缘的高度h ＝0.30 m ．在A 处放一个质量为m 的小物块并让其从静止下滑．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，最后停下来，则停的地点到B 点的距离为( )A ．0.50 mB ．0.25 mC ．0.10 mD ．0解析：设小物块在BC 面上运动的总路程为s .物块在BC 面上所受的滑动摩擦力大小始终为f ＝μmg ，对小物块从开始运动到停止运动的整个过程进行研究，由动能定理得mgh －μmgs ＝0，s ＝h μ＝0.300.10m ＝3 m ，d ＝0.50 m ，则s ＝6d ，所以小物块在BC 面上来回运动共6次，最后停在B 点，故选D.答案：D主题二 功能关系的理解和应用1．几种常见功能关系的理解． 功能关系 表达式物理意义正功、负功含义重力做功与重力势能W ＝－ΔE p重力做功是重力势能变化的原因W ＞0势能减少 W ＜0 势能增加 W ＝0 势能不变 弹簧弹力做功与弹性势能 W ＝－ΔE p弹力做功是弹性势能变化的原因W ＞0势能减少 W ＜0 势能增加 W ＝0 势能不变 合力做功与动能W ＝ΔE k合外力做功是物体动能W ＞0动能增加变化的原因W＜0动能减少W＝0动能不变除重力或系统弹力外其他力做功与机械能W＝ΔE除重力或系统弹力外其他力做功是机械能变化的原因W＞0机械能增加W＜0机械能减少W＝0机械能守恒2.应用功能关系解题的步骤．(1)明确研究对象，研究对象是一个物体或是几个物体组成的系统．(2)隔离研究对象，分析哪些力对它做功，它的哪些能量发生变化．(3)根据能量的变化类型确定用哪一类功能关系去求解．(4)根据相应的功能关系列方程、求解．【例2】如图所示，在光滑水平地面上放置质量M＝2 kg的长木板，木板上表面与固定的光滑弧面相切．一质量m＝1 kg的小滑块自弧面上高h处由静止自由滑下，在木板上滑行t＝1 s后，滑块和木板以共同速度v＝1 m/s匀速运动，g取10 m/s2.求：(1)滑块与木板间的摩擦力大小F f；(2)滑块下滑的高度h；(3)滑块与木板相对滑动过程中产生的热量Q.解析：(1)对木板：F f＝Ma1，由运动学公式，有v＝a1t，解得F f＝2 N.(2)对滑块：－F f＝ma2.设滑块滑上木板时的速度是v0，则v－v0＝a2t，v0＝3 m/s.由机械能守恒定律，有mgh＝12mv20，h＝v202g＝322×10m＝0.45 m.(3)根据功能关系，有Q＝12mv20－12(M＋m)v2＝12×1×32 J－12×(1＋2)×12 J＝3 J.答案：(1)2 N (2)0.45 m (3)3 J针对训练2.(多选)(2018·江苏卷)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块，O点为弹簧在原长时物块的位置．物块由A点静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达B点．在从A到B的过程中，物块( )A ．加速度先减小后增大B ．经过O 点时的速度最大C ．所受弹簧弹力始终做正功D ．所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功解析：物体从A 点到O 点的过程中，弹力开始大于摩擦力，后小于摩擦力，故加速度先减小后反向增大，在弹力等于摩擦力时，加速度为0，速度达到最大，故A 正确，B 错误；物体从A 点到B 点的全过程，弹簧先压缩后伸长，弹力先做正功再做负功，全程由动能定理可得弹簧弹力做的功等于物体克服摩擦力做的功，故C 错误，D 正确．答案：AD【统揽考情】本章的基本概念和基本规律较多，体现了利用功能观点分析问题的思路，该部分内容是高考的重点和热点．既有本章的单独考查，也有与电场、磁场的综合考查．高考命题的热点主要集中在动能定理的综合应用上，功能关系的综合应用每年必考，并且分值较大．高考题型有选择题，有综合计算题，也有实验题．【真题例析】(2018·全国卷Ⅰ)如图所示，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 的四分之一的圆弧，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( )A ．2mgRB ．4mgRC ．5mgRD ．6mgR解析：小球由a 到c 的过程，由动能定理，得F ·3R －mgR ＝12mv 2c ，又F ＝mg ，解得v 2c ＝4gR ；小球离开c 点后，在竖直方向v c ＝gt ，在水平方向的位移为x ＝12at 2＝2R ；从a 点到其轨迹最高点的过程中，水平方向的位移大小为5R ，则小球机械能的增加量ΔE ＝F ·5R ＝5mgR ，选项C 正确，A 、B 、D 错误．答案：C 针对训练(多选)(2019·全国卷Ⅱ)从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E 总等于动能E k 与重力势能E p 之和．取地面为重力势能零点，该物体的E 总和E p 随它离开地面的高度h 的变化如图所示．重力加速度g 取10 m/s 2.由图中数据可得( )A ．物体的质量为2 kgB ．h ＝0时，物体的速率为20 m/sC ．h ＝2 m 时，物体的动能E k ＝40 JD ．从地面至h ＝4 m ，物体的动能减少100 J解析：E p -h 图象知其斜率为G ，故G ＝80 J4 m ＝20 N ，解得m ＝2 kg ，故A 正确；h ＝0时，E p ＝0，E k ＝E 机－E p ＝100 J －0＝100 J ，故12mv 2＝100 J ，解得：v ＝10 m/s ，故B 错误；h ＝2 m 时，E p ＝40 J ，E k ＝E 机－E p ＝90 J －40 J ＝50 J ，故C 错误；h ＝0时，E k ＝E 机－E p＝100 J －0＝100 J ，h ＝4 m 时，E k ′＝E 机－E p ＝80 J －80 J ＝0 J ，故E k －E k ′＝100 J ，故D 正确．答案：AD1.(2019·全国卷Ⅲ)从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用．距地面高度h 在3 m 以内时，物体上升、下落过程中动能E k 随h 的变化如图所示．重力加速度取10 m/s 2.该物体的质量为( )A ．2 kgB ．1.5 kgC ．1 kgD ．0.5 kg解析：对上升过程，由动能定理，－(F ＋mg )h ＝E k －E k o ，得E k ＝E k0－(F ＋mg )h ，即F ＋mg ＝12 N ；下落过程，(mg －F )(6－h )＝E k ，即mg －F ＝k ′＝8 N ，联立两公式，得到m ＝1 kg ，F ＝2 N.答案：C2．(2018·全国卷Ⅱ)如图所示，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解析：木箱受力如图所示．木箱在移动的过程中有两个力做功，拉力做正功，摩擦力做负功，根据动能定理可知：W F －W f ＝12mv 2－0，所以动能小于拉力做的功，故A 正确，B 错误．无法比较动能与摩擦力做功的大小，C 、D 错误．答案：A3．(2017·全国卷Ⅱ)如图所示，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直．一小物块以速度v 从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时对应的轨道半径为(重力加速度大小为g )( )A.v 216g B.v 28g C.v 24gD.v 22g解析：设轨道半径为R ，小物块从轨道上端飞出时的速度为v 1，由于轨道光滑，根据机械能守恒定律有mg ×2R ＝12mv 2－12mv 21，小物块从轨道上端飞出后做平抛运动，对运动分解有：x ＝v 1t ，2R ＝12·gt 2，求得x ＝－16⎝ ⎛⎭⎪⎫R －v 28g 2＋v 44g2，因此当R －v 28g ＝0，即R ＝v 28g 时，x 取得最大值，B 项正确，A 、C 、D 项错误．答案：B4．(2017·全国卷Ⅲ)如图所示，一质量为m ，长度为l 的均匀柔软细绳PQ 竖直悬挂．用外力将绳的下端Q 缓慢地竖直向上拉起至M 点，M 点与绳的上端P 相距13l .重力加速度大小为g .在此过程中，外力做的功为( )A.19mgl B.16mgl C.13mgl D.12mgl 解析：QM 段绳的质量为m ′＝23m ，未拉起时，QM 段绳的重心在QM 中点处，与M 点距离为13l ，绳的下端Q 拉到M 点时，QM 段绳的重心与M 点距离为16l ，此过程重力做功W c ＝－m ′g ·⎝ ⎛⎭⎪⎫13l －16l ＝－19mgl ，对绳的下端Q 拉到M 点的过程，应用动能定理，可知外力做功W＝－W G ＝19mgl ，可知A 项正确，B 、C 、D 项错误．答案：A5．如图所示，在竖直平面内有由14圆弧AB 和12圆弧BC 组成的光滑固定轨道，两者在最低点B 平滑连接．AB 弧的半径为R ，BC 弧的半径为R 2.一小球在A 点正上方与A 相距R4处由静止开始自由下落，经A 点沿圆弧轨道运动．(1)求小球在B 、A 两点的动能之比；(2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C 点．解析：(1)设小球的质量为m ，小球在A 点的动能为E k A ，由机械能守恒得E k A ＝mg R4，①设小球在B 点的动能为E k B ，同理有E k B ＝mg 5R4，②由①②式得E k BE k A＝5.③ (2)若小球能沿轨道运动到C 点，小球在C 点所受轨道的正压力N 应满足N ≥0.④ 设小球在C 点的速度大小为v C ，由牛顿运动定律和向心加速度公式，有N ＋mg ＝mv 2CR2，⑤由④⑤式得，v C 应满足mg ≤m2v 2CR，⑥由机械能守恒有mg R 4＝12mv 2C .⑦由⑥⑦式可知小球恰好可以沿轨道运动到C 点． 答案：(1)5 (2)恰好可以沿轨道运动到C 点章末质量评估(三)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本大题共12小题，每小题4分，共48分．其中1～8题为单选，9～12题为多选，选对得4分，漏选得2分，多选、错选均不得分)1.如图所示，在水平的船板上有一人拉着固定在岸边树上的绳子，用力使船向前移动．关于力对船做功的下列说法中正确的是( )A．绳的拉力对船做了功B．人对绳的拉力对船做了功C．树对绳子的拉力对船做了功D．人对船的静摩擦力对船做了功解析：绳的拉力、人对绳子的拉力和树对绳子的拉力都没有作用于船，没有对船做功．只有人对船的静摩擦力作用于船，且船发生了位移，故对船做了功，且做正功，故选项A、B、C错误，选项D正确．答案：D2．升降机中有一质量为m的物体，当升降机以加速度a匀加速上升h高度时，物体增加的重力势能为( )A．mgh B．mgh＋mahC．mah D．mgh－mah解析：要分析重力势能的变化，只需要分析重力做功．物体随升降机上升了h，物体克服重力做功W＝mgh，故物体的重力势能增加了mgh，A正确．答案：A3．物体在恒定阻力作用下，以某初速度在水平面上沿直线滑行直到停止．以a、E k、x和t分别表示物体运动的加速度大小、动能、位移的大小和运动的时间．则以下各图象中，能正确反映这一过程的是( )解析：物体在恒定阻力作用下运动，其加速度随时间不变，随位移不变，选项A 、B 错误；由动能定理，－fx ＝E k －E k0，解得E k ＝E k0－fx ，故选项C 正确，D 错误．答案：C4.一小球从如图所示的弧形轨道上的A 点，由静止开始滑下．由于轨道不光滑，它仅能滑到B 点．由B 点返回后，仅能滑到C 点，已知A 、B 高度差为h 1，B 、C 高度差为h 2，则下列关系正确的是( )A ．h 1＝h 2B ．h 1＜h 2C ．h 1＞h 2D ．h 1、h 2大小关系不确定解析：由能的转化和守恒定律可知，小球由A 到B 的过程中重力势能减少mgh 1，全部用于克服摩擦力做功，即W AB ＝mgh 1.同理，W BC ＝mgh 2，又随着小球最大高度的降低，每次滑过的路程越来越短，必有W AB ＞W BC ，所以mgh 1＞mgh 2，得h 1＞h 2，故C 正确．答案：C5.如图所示是半径为r 的竖直光滑圆形轨道，将一玩具小车放到与轨道圆心O 处于同一水平面的A 点，并给小车一竖直向下的初速度，使小车沿轨道内侧做圆周运动．要使小车不脱离轨道，则在A 处使小车获得竖直向下的最小初速度应为( )A.7grB.5grC.3grD.2gr解析：小车恰好不脱离轨道的条件是在最高点满足mg ＝m v 2r.小车沿轨道内侧做圆周运动的过程中，只有重力做功，机械能守恒．设小车在A 处获得的最小初速度为v A ，由机械能守恒定律得12mv 2A ＝mgr ＋12mv 2，解得v A ＝3gr .故选项C 正确．答案：C6．物体在拉力作用下向上运动，其中拉力做功10 J ，克服阻力做功5 J ，克服重力做功5 J ，则( )A ．物体重力势能减少5 JB ．物体机械能增加5 JC ．合力做功为20 JD ．物体机械能减少5 J解析：物体向上运动，重力做负功5 J ，故重力势能增加了5 J ，故A 错误；合力做功W ＝10－5－5＝0，即合力做功为零，故C 错误；除重力以外的力做功衡量机械能的变化，因此物体的机械能增加了ΔE ＝10－5＝5 J ，故B 正确，D 错误.答案：B7.如图所示为某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置．当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进．若质量为m 的小车在平直的水泥路上从静止开始沿直线加速行驶，经过时间t 前进的距离为x ，且速度达到最大值v m .设这一过程中电动机的功率恒为P ，小车所受阻力恒为F ，那么这段时间内 ( )A ．小车做匀加速运动B ．小车受到的牵引力逐渐增大C ．小车受到的合外力所做的功为PtD ．小车受到的牵引力做的功为Fx ＋12mv 2m解析：小车在运动方向上受向前的牵引力F 1和向后的阻力F ，因为v 增大，P 不变，由P ＝F 1v ，F 1－F ＝ma ，得出F 1逐渐减小，a 也逐渐减小，当v ＝v m 时，a ＝0，故A 、B 项错误；合外力做的功W 外＝Pt －Fx ，由动能定理得W 牵－Fx ＝12mv 2m ，故C 项错误，D 项正确．答案：D8.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.12R (F N －3mg ) B.12R (3mg －F N ) C.12R (F N －mg ) D.12R (F N －2mg ) 解析：质点到达最低点B 时，它对容器的正压力为F N ，根据牛顿定律有F N －mg ＝m v 2R，根据动能定理，质点自A 滑到B 的过程中有W f ＋mgR ＝12mv 2，故摩擦力对其所做的功W f ＝12R (F N－3mg )，故A 项正确．答案：A9.如图所示，长为L 的木板水平放置，在木板的A 端放置一个质量为m 的小物体，现缓慢抬高A 端，使木板以左端为轴在竖直面内转动，当木板转到与水平面成α角时小物体开始滑动，此时停止转动木板，小物体滑到木板底端时的速度为v ，则在整个过程中( )A ．支持力对小物体做功为0B ．摩擦力对小物体做功为mgL sin αC ．摩擦力对小物体做功为12mv 2－mgL sin αD ．木板对小物体做功为12mv 2解析：木板由水平位置转过α角的过程中，摩擦力方向与速度方向垂直不做功，除重力外只有板的支持力做功，故此过程中支持力所做的功等于物体增加的重力势能：W N ＝ΔE p ＝mgL sin α，所以A 错误；物体从开始下滑到滑到底端的过程中，支持力不做功，重力做正功，摩擦力做负功，由动能定理得W G ＋W f ＝12mv 2－0，即W f ＝12mv 2－mgL sin α，故C 正确，B 错误；对全过程运用能量观点，重力做功为0，无论支持力还是摩擦力，施力物体都是木板，所以木板对小物体做功为12mv 2，D 正确．答案：CD10．(2019·江苏卷)如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态．小物块的质量为m ，从A 点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A 点恰好静止．物块向左运动的最大距离为s ，与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g ，弹簧未超出弹性限度．在上述过程中( )A ．弹簧的最大弹力为μmgB ．物块克服摩擦力做的功为2μmgsC ．弹簧的最大弹性势能为μmgsD ．物块在A 点的初速度为2μgs解析：小物块压缩弹簧最短时有F 弹>μmg ，故A 错误；全过程小物块的路程为2 s ，所以全过程中克服摩擦力做的功为μmg ·2 s ，故B 正确；小物块从弹簧压缩最短处到A 点由能量守恒得：E pmax ＝μmgs ，故C 正确；对小物块从A 点返回A 点，由动能定理得：－μmg ·2s ＝0－12mv 20，解得v 0＝2μgs ，故D 错误．答案：BC11.如图所示，在排球比赛中，假设排球运动员某次发球后排球恰好从网上边缘过网，排球网高H ＝2.24 m ，排球质量为m ＝300 g ，运动员对排球做的功为W 1＝20 J ，排球运动过程中克服空气阻力做功为W 2＝4.12 J ，重力加速度g 取10 m/s 2.球从手刚发出位置的高度h ＝2.04 m ，选地面为零势能面，则( )A ．与排球从手刚发出时相比较，排球恰好到达球网上边缘时重力势能的增加量为6.72 JB ．排球恰好到达球网上边缘时的机械能为22 JC ．排球恰好到达球网上边缘时的动能为15.88 JD ．与排球从手刚发出时相比较，排球恰好到达球网上边缘时动能的减少量为4.72 J 解析：与排球从手刚发出时相比较，排球恰好到达球网上边缘时重力势能的增加量为mg (H －h )＝0.3×10×(2.24－2.04) J ＝0.6 J ，故A 错误；根据功能关系可得，排球恰好到达球网上边缘时的机械能为mgh ＋W 1－W 2＝0.3×10×2.04 J ＋20 J －4.12 J ＝22 J ，故B 正确；由动能定理可知，排球恰好到达球网上边缘时的动能为W 1－W 2－mg (H －h )＝15.28 J ，故C 错误；与排球从手刚发出时相比较，排球恰好到达网上边缘时动能的减少量为W 2＋mg (H －h )＝4.72 J ，故D 正确．答案：BD12．某兴趣小组遥控一辆玩具车，使其在水平路面上由静止启动，在前2 s 内做匀加速直线运动，2 s 末达到额定功率，2 s 到14 s 保持额定功率运动，14 s 末停止遥控，让玩具车自由滑行，其v-t 图象如图所示．可认为整个过程玩具车所受阻力大小不变，已知玩具车的质量为m ＝1 kg ，g 取10 m/s 2，则( )A ．玩具车所受阻力大小为2 NB ．玩具车在4 s 末牵引力的瞬时功率为9 WC ．玩具车在2 s 到10 s 内位移的大小为39 mD ．玩具车整个过程的位移为90 m解析：由题图可知在14 s 后的加速度a 2＝0－64 m/s 2＝－1.5 m/s 2，故阻力f ＝ma 2＝－1.5 N ，A 错误；玩具车在前2 s 内的加速度a 1＝3－02 m/s 2＝1.5 m/s 2，由牛顿第二定律可得牵引力F ＝ma 1－f ＝3 N ，当t ＝2 s 时达到额定功率P 额＝Fv ＝9 W ，此后玩具车以额定功率运动，速度增大，牵引力减小，所以t ＝4 s 时功率为9 W ，B 正确；玩具车在2 s 到10 s 内做加速度减小的加速运动，由动能定理得P 额t ＋fx 2＝12mv 22－12mv 21，解得x 2＝39 m ，故C 正确；由图象可知总位移x ＝12×3×2 m ＋39 m ＋6×4 m ＋12×4×6 m ＝78 m ，故D 错误．答案：BC二、非选择题(本题共5小题，共52分．把答案填在题中的横线上或按照题目要求作答．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(6分)某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律．已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz ，当地重力加速度g 取9.80 m/s 2.实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图(b)所示．纸带上的第一个点记为O ，另选连续的三个点A 、B 、C 进行测量，图中给出了这三个点到O 点的距离h A 、h B 和h C 的值．回答下列问题(计算结果保留三位有效数字)：(1)打点计时器打B 点时，重物速度的大小v B ＝________m/s ；(2)通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果是否验证了机械能守恒定律？简要说明分析的依据．解析：(1)由题意可知，打点计时器的打点周期T ＝0.02 s ，根据某段时间的中点时刻的瞬时速度等于整段时间的平均速度，可得v B ＝x AC 2T ＝（86.59－70.99）×10－22×0.02m/s ＝3.90m/s.(2)设物体质量为m ，在打下计时点O 到B 的物体运动过程，物体减少的重力势能E p＝mgh OB ＝7.70m ，物体在打下B 点时的动能E k ＝12mvB 2＝7.61m ，在误差范围内可以认为12mv 2B ＝mgh B ，实验结果验证了机械能守恒定律．答案：(1)3.90 (2)因为mv 2B2≈mgh B ，近似验证了机械能守恒定律14．(9分)如图是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置(g 取9.80 m/s 2)．(1)选一条清晰的纸带，如图甲所示，其中O 点为打点计时器打下的第一个点，A 、B 、C 为三个计数点，对打点计时器通以频率为50 Hz 的交变电流．用分度值为1 mm 的刻度尺测得OA ＝12.41 cm ，OB ＝18.90 cm ，OC ＝27.06 cm ，在计数点A 和B 、B 和C 之间还各有一个点，重锤的质量为1.00 kg.甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到B 点时重锤的重力势能比开始下落时减少了________J ；此时重锤的速度v B ＝________m/s ，此时重锤的动能比开始下落时增加了________J(结果均保留三位有效数字)．(2)某同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h ，算出了各计数点对应的速度v ，然后以h 为横轴、以12v 2为纵轴作出了如图乙所示的图线，图线的斜率近似等于________．A ．19.6B ．9.8C ．4.90图线未过原点O 的原因是_______________________________．解析：(1)当打点计时器打到B 点时，重锤的重力势能减少量ΔE p ＝mg ·OB ＝1.00×9.80×18.90×10－2J ≈1.85 J ；打B 点时重锤的速度v B ＝OC －OA 4T ＝（27.06－12.41）×10－24×0.02m/s ≈1.83 m/s ，此时重锤的动能增加量ΔE k ＝12mv 2B ＝12×1.00×1.832J ≈1.67 J.(2)由机械能守恒定律有12mv 2＝mgh ，可得12v 2＝gh ，由此可知图线的斜率近似等于重力加速度g ，故B 正确．由题图线可知，h ＝0时，重锤的速度不等于零，原因是该同学做实验时先释放了纸带，然后才合上打点计时器的开关．答案：(1)1.85 1.83 1.67 (2)B 先释放了纸带，再合上打点计时器的开关 15.(10分)(2018·天津卷)我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后，拉开了全面试验试飞的新征程．假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动，当位移x ＝1.6×103m 时才能达到起飞所要求的速度v ＝80 m/s.已知飞机质量m ＝7.0×104kg ，滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍，重力加速度g 取10 m/s 2.求飞机滑跑过程中(1)加速度a 的大小； (2)牵引力的平均功率P .解析：(1)飞机滑跑过程中做初速度为零的匀加速直线运动，有v 2＝2ax ，①解得a ＝2 m/s 2.②(2)设飞机滑跑受到的阻力为F 阻，根据题意可得F 阻＝0.1mg .③ 设发动机的牵引力为F ，根据牛顿第二定律有F －F 阻＝ma ，④设飞机滑跑过程中的平均速度为v －，有v －＝v2，⑤在滑跑阶段，牵引力的平均功率P ＝F v －，⑥ 联立②③④⑤⑥，解得P ＝8.4×106W. 答案：(1)2 m/s 2(2)8.4×106W16．(12分)如图所示，将质量为m ＝1 kg 的小物块放在长为L ＝1.5 m 的小车左端，车的上表面粗糙，物块与车上表面间动摩擦因数μ＝0.5，半径R ＝0.9 m 的光滑半圆形轨道固定在水平面上且直径MON 竖直，车的上表面和轨道最低点高度相同，距地面高度h ＝0.65 m ，开始车和物块一起以10 m/s 的初速度在光滑水平面上向右运动，车碰到轨道后立即停止运动，g 取10 m/s 2，求：(1)小物块刚进入半圆轨道时对轨道的压力； (2)小物块落地点至车左端的水平距离．解析：(1)车停止运动后取小物块为研究对象，设其到达车右端时的速度为v 1，由动。
2020届高中物理二轮总复习《机械能守恒定律》试题
2020届高中物理二轮总复习《机械能守恒定律》试题试卷满分：150分命题人：嬴本德第I 卷（选择题）一、单选题：本题共15小题，每小题2分，共30分。
在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求。
1．如图所示，一小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的变化情况是()A ．重力势能减小，动能不变，机械能减小，总能量减小B ．重力势能减小，动能增加，机械能减小，总能量不变C ．重力势能减小，动能增加，机械能增加，总能量增加D ．重力势能减小，动能增加，机械能守恒，总能量不变2．物体做自由落体运动，E p 表示重力势能，h 表示下落的距离，以水平地面为零势能面，下列所示图象中，能正确反映E p 和h 之间关系的是()3．一竖直弹簧下端固定于水平地面上，小球从弹簧的正上方高为h 的地方自由下落到弹簧上端，如图所示，经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点A 处，则()A ．h 越大，弹簧在A 点的压缩量越大B ．弹簧在A 点的压缩量与h 无关C ．h 越大，最终小球静止在A 点时弹簧的弹性势能越大D ．小球第一次到达A 点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A 点时弹簧的弹性势能大4．如图所示，在电梯中的斜面上放置了一滑块，在电梯加速上升的过程中，滑块相对斜面静止，则在该过程中()A ．斜面对滑块的弹力对滑块所做的功等于滑块增加的重力势能B ．滑块所受合力对滑块所做的功等于滑块增加的机械能C ．斜面对滑块的摩擦力对滑块做负功D ．斜面对滑块的弹力对滑块所做的功小于滑块增加的机械能5．弹弓是孩子们喜爱的弹射类玩具，其构造原理如图所示，橡皮筋两端点A 、B 固定在把手上，橡皮筋处于ACB时恰好为原长状态，在C 处(A 、B 连线的中垂线上)放一固体弹丸，一手执把手，另一手将弹丸拉至D 点放手，弹丸就会在橡皮筋的作用下发射出去，打击目标．现将弹丸竖直向上发射，已知E 是CD 中点，则()A ．从D 到C 过程中，弹丸的机械能守恒B ．从D 到C 过程中，弹丸的动能一直在增大C ．从D 到C 过程中，橡皮筋的弹性势能先增大后减小D ．从D 到E 过程橡皮筋弹力做功大于从E 到C 过程6．如图所示，轻质弹簧长为L ，竖直固定在地面上，质量为m 的小球，在离地面高度为H 处，由静止开始下落，正好落在弹簧上，使弹簧的最大压缩量为x ，在下落过程中，小球受到的空气阻力为F 阻，则弹簧在最短时具有的弹性势能为()A ．(mg －F 阻)(H －L ＋x )B ．mg (H －L ＋x )－F 阻(H －L )C ．mgH －F 阻(H －L )D ．mg (L －x )＋F 阻(H －L ＋x )7．质量为m 的物体，自高为h 、倾角为θ的固定粗糙斜面顶端由静止开始匀加速滑下，到达斜面底端时的速度为v ，重力加速度为g ．下列说法正确的是()A ．物体下滑过程的加速度大小为v 2sin θh B ．物体下滑到底端时重力的功率为mgv C ．物体下滑过程中重力做功为12mv 2D ．物体下滑过程中摩擦力做功为12mv 2－mgh8．内壁光滑的环形凹槽半径为R ，固定在竖直平面内，一根长度为2R 的轻杆，一端固定有质量为m 的小球甲，另一端固定有质量为2m 的小球乙．现将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图所示，由静止释放后()A ．下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能B ．下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能C ．甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点D ．杆从右向左滑回时，乙球一定不能回到凹槽的最低点9．如图所示，质量为m 的物体(可视为质点)以某一速度从A 点冲上倾角为30°的固定斜面，其运动的加速度大小为34g ，此物体在斜面上上升的最大高度为h ，则在这个过程中物体()A ．重力势能增加了34mghB．克服摩擦力做功14mghC ．动能损失了32mghD ．机械能损失了12mgh10．如图所示，在地面上以速度v 0抛出质量为m 的物体，抛出物体落到比地面低h 的海平面上．若以海平面为零势能面，不计空气阻力，则下列说法中正确的是()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 2011．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 ．0~t 2时间内A 质点处于失重状态B ．在t 1~t 2时间内质点B 的机械能守恒C ．0~t 2时间内两质点的平均速度相等D ．两个质点第一次相遇在t 2时刻之后，在第一次相遇之前t 2时刻两个质点距离最远12．轻杆AB 长2L ，A 端连在固定轴上，B 端固定一个质量为2m 的小球，中点C 固定一个质量为m 的小球．AB 杆可以绕A 端在竖直平面内自由转动．现将杆置于水平位置，如图所示，然后由静止释放，不计各处摩擦力与空气阻力，则下列说法正确的是()A ．AB 杆转到竖直位置时，角速度为10g 9LB ．AB 杆转到竖直位置的过程中，B 端小球的机械能的增量为49mgLC ．AB 杆转动过程中杆CB 对B 球做正功，对C 球做负功D ．AB 杆转动过程中，C 球机械能守恒13．质量为m 的小球在竖直向上的拉力作用下从静止开始运动，其v －t 图象如图所示(竖直向上为正方向，DE 段为直线)，已知重力加速度大小为g ，下列说法正确的是()A ．t 0~t 2时间内，合力对小球先做正功后做负功B ．0~t 3时间内，小球的平均速度一定为v 32C ．t 3~t 4时间内，拉力做的功为2)(43v v m [(v 4－v 3)＋g (t 4－t 3)]D ．t 3~t 4时间内，小球竖直向下做匀减速直线运动14．如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为m 、套在粗糙竖直固定杆A 处的圆环相连，弹簧水平且处于原长．圆环从A 处由静止开始下滑，经过B 处的速度最大，到达C 处的速度为零，AC=h ．圆环在C 处获得一竖直向上的速度v ，恰好能回到A 处；弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为g ，则圆环()A ．下滑过程中，加速度一直减小B ．下滑过程中，因摩擦力产生的热量为14mv 2C ．从A 处到C 处的过程中弹簧的弹性势能增加了14mv 2－mghD ．下滑经过B 处的速度大于上滑经过B 处的速度15．如图所示，用两根金属丝弯成一光滑半圆形轨道，竖直固定在地面上，其圆心为O 、半径为R .轨道正上方离地h 处固定一水平长直光滑杆，杆与轨道在同一竖直平面内，杆上P 点处固定一定滑轮，P 点位于O 点正上方．A 、B 是质量均为m 的小环，A 套在杆上，B 套在轨道上，一条不可伸长的细绳绕过定滑轮连接两环．两环均可看做质点，且不计滑轮大小与质量．现在A 环上施加一个水平向右的恒力F ，使B 环从地面由静止沿轨道上升．则()A ．力F 所做的功等于系统动能的增加量B ．在B 环上升过程中，A 环动能的增加量等于B 环机械能的减少量C ．当B 环到达最高点时，其动能为零D ．当B 环与A 环动能相等时，sin ∠OPB=Rh二、多选题：本题共11小题，每小题4分，共44分。
(精品人教)2020年高考物理总复习 第五章 机械能综合检测 教科版
《机械能》综合检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分.在每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.如图所示,质量为m的钩码在弹簧测力计的作用下竖直向上运动.设弹簧测力计的示数为F T,不计空气阻力,重力加速度为g.则( D )A.T=mg时,钩码的机械能不变B.T<mg时,钩码的机械能减小C.T=mg时,钩码的机械能减小D.T>mg时,钩码的机械能增加解析:无论T与mg的关系如何,T与钩码位移的方向一致,T做正功,钩码的机械能增加,选项D正确.2.如图为轿车中用于改变车速的挡位.手推变速杆到达不同挡位可获得不同的运行速度,从“1～5”逐挡速度增大,R 是倒车挡.轿车要以最大动力上坡,变速杆应推至挡位及该车以额定功率和最高速度运行时轿车的牵引力分别为( D )A.“5”挡,8 000 NB.“5”挡,2 000 NC.“1”挡,4 000 ND.“1”挡,2 000 N解析:由P=Fv可知,要获得大的动力应当用低速挡,即“1”挡;由P=Fv m,解得F==2 000 N,选项D正确.3.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,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ΔE1、绳的弹性势能增加量为ΔE2,克服空气阻力做功为W,则下列说法正确的是( C )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.ΔE1=W+ΔE2D.ΔE1+ΔE2=W解析:蹦极者从P到A的过程中,除了重力做功以外,还有空气阻力做功,机械能不守恒,选项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,选项B错误;根据能量守恒知,由于动能变化量为零,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,选项C正确,D错误.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变化的图像如图所示,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m=5 J和机械能守恒ΔE k=mgh=25 J,结合h=gt2=×10×22 m=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,故选D.5.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相同.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,则下列判断中正确的是( B )A.W=0,Q=mv2B.W=0,Q=2mv2C.W=,Q=mv2D.W=mv2,Q=2mv2解析:对小物块,由动能定理有W=mv2-mv2=0,设小物块与传送带间的动摩擦因数为μ,则小物块与传送带间的相对路程x相对=,这段时间内因摩擦产生的热量Q=μmg·x相对=2mv2,选项B正确.6.如图所示为汽车在水平路面上启动过程中的速度图像,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,则下述说法正确的是( D )A.0～t1时间内汽车做匀加速运动且功率恒定B.t1～t2时间内汽车牵引力做功为m-mC.t1～t2时间内的平均速度为(v1+v2)D.在全过程中t1时刻的牵引力及其功率都是最大值,t2～t3时间内牵引力最小解析:由题图可知,在0～t1时间内,v-t图像为倾斜的直线,故汽车做匀加速运动,牵引力恒定,由P=Fv可知,汽车牵引力的功率均匀增大,选项A错误;在t1～t2时间内,根据动能定理有W F-W f=m-m,因此牵引力做的功大于m-m,选项B错误;在t1～t2时间内,若v-t图像为直线,则平均速度为(v1+v2),而题图所示v-t图像为曲线,故这段时间内的平均速度大于(v1+v2),选项C错误;全过程中,t1时刻牵引力最大,功率达到额定功率,也最大,之后,功率不变,牵引力减小,直至F=f,此后汽车做匀速运动,选项D正确.7.竖直向上抛出一小球,小球在运动过程中,所受空气阻力大小不变.规定向上方向为正方向,小球上升到最高点所用时间为t0,下列关于小球在空中运动过程中的加速度a、位移x、重力的瞬时功率P和机械能E随时间t变化的图像中,正确的是( C )解析:由于向上方向为正,加速度方向一直向下,选项A错误;由空气阻力大小不变,故物体向上减速运动和向下加速运动的加速度均恒定,且向上的加速度大,故向上减速的时间小于向下加速的时间,由于小球做匀变速运动,位移—时间图线不是直线,选项B错误;由于空气阻力一直做负功,故小球的机械能一直减小,选项D错误,重力的瞬时功率P=mgv,选项C正确.8.在排球比赛中,假设排球运动员某次发球后排球恰好从网上边缘过网,排球网高H=2.24 m,排球质量为m=300 g,运动员对排球做的功为W1=20 J,排球运动过程中克服空气阻力做的功为W2=4.12 J,重力加速度g=10 m/s2.球从手刚发出位置的高度h=2.04 m,选地面为零势能面,则( BD )A.与排球从手刚发出相比较,排球恰好到达球网上边缘时重力势能的增加量为6.72 JB.排球恰好到达球网上边缘时的机械能为22 JC.排球恰好到达球网上边缘时的动能为15.88 JD.与排球从手刚发出相比较,排球恰好到达球网上边缘时动能的减少量为4.72 J解析:与排球从手刚发出相比较,排球恰好到达球网上边缘时重力势能的增加量为mg(H-h)=0.6 J,选项A错误;排球恰好到达球网上边缘时的机械能为mgh+W1-W2=22 J,选项B正确;排球恰好到达球网上边缘时的动能为W1-W2-mg(H-h)=15.28 J,选项C错误;与排球从手刚发出相比较,排球恰好到达球网上边缘时动能的减少量为W2+mg(H-h)=4.72 J,选项D正确.9.一质量为2 kg的物体,在水平恒定拉力的作用下以某一速度在粗糙的水平面上做匀速运动,当运动一段时间后,拉力逐渐减小,且当拉力减小到零时,物体刚好停止运动,图中给出了拉力随位移变化的关系图像.已知重力加速度g=10 m/s2.根据以上信息能精确得出或估算得出的物理量有( ABC )A.物体与水平面间的动摩擦因数B.合外力对物体所做的功C.物体匀速运动时的速度D.物体运动的时间解析:物体做匀速运动时,受力平衡,则f=F=7 N,再由滑动摩擦力公式f=μmg可求得物体与水平面间的动摩擦因数,选项A正确;运动4 m后物体做减速运动,图线与坐标轴围成的面积表示拉力做的功,则由图像中减速过程包括的方格数可估算拉力所做的功,再由摩擦力与位移的乘积求出摩擦力的功,就可求得总功,选项B正确;已求出合外力所做的功,再由动能定理可求得物体开始时做匀速运动的速度,选项C正确;由于不知道具体的运动情况,无法求出减速运动的时间,选项D错误.10.如图所示,物体A的质量为M,圆环B的质量为m,通过轻绳联结在一起,跨过光滑的定滑轮,圆环套在光滑的竖直杆上,设杆足够长.开始时连接圆环的绳处于水平,长度为l,现从静止释放圆环.不计摩擦和空气的阻力,以下说法正确的是( AD )A.当M=2m时,l越大,则小环m下降的最大距离h越大B.当M=2m时,l越大,则小环m下降的最大距离h越小C.当M=m,且l确定时,则小环m下降过程中速度先增大后减小到零D.当M=m,且l确定时,则小环m下降过程中速度一直增大解析:由系统机械能守恒可得mgh=Mg(-l),当M=2m时,h=l,选项A正确,B错误;当M=m时,小环在下降过程中系统的重力势能一直在减少,即系统的动能一直在增加,选项D正确,C错误.11.在倾角为θ的光滑斜面上放有两个用轻弹簧相连接的物块A,B,它们的质量分别为m1,m2(m1<m2),弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板,系统处于静止状态,如图所示.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( AD )A.此时物块A的加速度为B.该过程中,物块A的速度逐渐增大C.此时物块A所受重力做功的功率为m1gvD.该过程中,弹簧弹性势能的增加量为Fd-m1gdsin θ-m1v2解析:系统处于静止时,弹簧处于压缩状态,弹簧的压缩量为x1,对物块A有m1gsin θ=kx1;物块B刚要离开C时,弹簧处于伸长状态,弹簧的伸长量为x2,对物块A有F-m1gsin θ-kx2=m1a,又物块A运动的距离为d=x1+x2,解得a=,若F<kd,则物块A在该过程中运动的速度将先增大后减小,选项A正确,B错误;物块A重力的方向与速度方向不共线,选项C错误;根据能量守恒定律得,弹簧弹性势能的增加量为Fd-m1gdsin θ-m1v2,选项D正确.12.水平地面上固定一倾角为θ=37°的足够长的光滑斜面,如图所示,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v0=5 m/s,同时撤去外力,已知重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.下列说法正确的是( CD )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相对静止的过程中所经历的时间为0.5 sC.从A,B开始运动到A,B相对静止的过程中滑块B克服摩擦力所做的功为 JD.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 J解析:由牛顿第二定律得A,B的加速度大小分别为a A==4 m/s2,a B==10 m/s2,则a A∶a B=2∶5,选项A错误;B沿斜面向上运动的时间t1==0.5 s,B运动到最高点时,A沿斜面向下运动的速度为v A=a A t1=2 m/s,设B从最高点向下运动到两者速度相同时用时为t2,则v=a B t2=v A+a A t2,解得t2= s,共同速度为v=m/s,因此从A,B开始运动到A,B沿斜面向下的速度相同时所经历的时间为t=t1+t2= s,选项B错误;B沿斜面向上运动的位移x1=t1=1.25 m,此过程中A向下运动的位移x2=a A=0.5 m,B沿斜面向下运动,到两者速度相同时,下滑的位移x3=a B= m,此过程中,A向下运动的位移x4=v A t2+a A= m,故整个过程中摩擦力对滑块B所做的功W=-μm B gx1cos 37°+μm B gx3cos 37°=- J,即滑块B克服摩擦力所做的功为 J,选项C正确;整个过程中因摩擦产生的热量为Q=μm B gcos 37°(x1+x2)+μm B gcos 37°(x4-x3)= J,选项D正确.二、非选择题(共52分)13.(5分)利用气垫导轨探究弹簧的弹性势能与形变量的关系,在气垫导轨上放置一带有遮光片的滑块,滑块的一端与轻弹簧贴近,弹簧另一端固定在气垫导轨的一端,将一光电门P固定在气垫导轨底座上适当位置[如图(甲)所示].弹簧处于自然状态时,使滑块向左压缩弹簧一段距离,然后由静止释放滑块,与光电门相连的光电计时器可记录遮光片通过光电门的挡光时间,则可计算出滑块离开弹簧后的速度大小.实验步骤如下:①用游标卡尺测量遮光片的宽度d.②在气垫导轨上通过滑块将弹簧压缩x1,滑块由静止释放.由光电计时器读出滑块第一次通过光电门时遮光片的挡光时间t1.③利用所测数据求出滑块第一次通过光电门时的速度v和动能mv2.④增大弹簧压缩量为x2,x3,…,重复实验步骤②③,记录并计算相应的滑块动能mv2,如下表所示.mv(1)测量遮的)所示,读得d= cm;(2)在下面所给的两个坐标系中分别作出mv2-x和mv2-x2图像;(3)由机械能守恒定律E p=mv2,根据图像得出结论是. 解析:(1)根据游标卡尺读数规则,读出遮光片的宽度d=1.0c m+ 0.03 cm=1.03 cm.(2)根据描点法在坐标系中进行描点,连线,所作mv2-x和mv2-x2图像如图所示.(3)根据图像得出结论是:弹性势能的大小与形变量x的二次方成正比.答案:(1)1.03 (2)见解析(3)弹性势能的大小与形变量x的二次方成正比评分标准:(1)(2)问各2分,(3)问1分.14.(6分)利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图(甲)所示,水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨,导轨上A 点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳和一质量为m的小球相连;遮光片两条长边与导轨垂直,导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到光电门B处的距离,b表示遮光片的宽度,将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过B点时的瞬时速度,实验时滑块在A处由静止开始运动.(1)某次实验测量倾角θ=30°,重力加速度用g表示,滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔE k= ,系统的重力势能减少量可表示为ΔE p= ,在误差允许的范围内,若ΔE k=ΔE p,则可认为系统的机械能守恒.(用题中字母表示)(2)在上次实验中,某同学改变A,B间的距离,作出的v2-d图像如图(乙)所示,并测得M=m,则重力加速度g=m/s2.解析:(1)系统动能增加量可表示为ΔE k=(M+m)=,系统的重力势能减少量可表示为ΔE p=mgd-Mgdsin 30°=(m-)gd.(2)根据机械能守恒可得(m-)gd=(M+m)v2,即g=,代入数据得g=9.6 m/s2.答案:(1)(m-)gd(2)9.6评分标准:每空各2分.15.(8分)如图所示,AB,BC为倾角不同的斜面,斜面BC与水平面夹角为30°,CD段水平,B,C处均以平滑小圆弧连接.一物块从距水平面高度为h的A点由静止沿斜面滑下,物块在BC段做匀速运动,最终停在水平面上D点.物块与斜面、水平面间的动摩擦因数均相同.求:(1)物块与接触面间的动摩擦因数;(2)A点到D点的水平距离.解析:(1)由物块在BC段匀速运动有mgsin 30°=μmgcos 30° (1分)解得μ=. (1分)(2)设斜面AB与水平面夹角为α,AB的水平距离为x1,BC的水平距离为x2,CD的水平距离为x3AB段摩擦力做功W1=-μmgcos α×=-μmgx1 (2分)同理可得BC段摩擦力做功W2=-μmgx2 (1分)CD段摩擦力做功W3=-μmgx3 (1分)对AD段,由动能定理得mgh+W1+W2+W3=0 (1分)解得x AD=x1+x2+x3=h. (1分)答案:(1)(2)h16.(8分)某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机,将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中,以达到节能的目的.某次测试中,汽车以额定功率行驶700 m后关闭发动机,测出了汽车动能E k与位移x的关系图像如图,其中①是关闭储能装置时的关系图线,②是开启储能装置时的关系图线.已知汽车的质量为1 000 kg,设汽车运动过程中所受地面阻力恒定,空气阻力不计,求:(1)汽车的额定功率P;(2)汽车加速运动500 m所用的时间t;(3)汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能E.解析:(1)关闭发动机且关闭储能装置后,汽车在地面的阻力f的作用下减速至停止,由动能定理有-fx=0-E k (1分)解得f=2×103 N (1分)汽车匀速运动的动能E k=mv2=8×105 J解得v=40 m/s (1分)汽车匀速运动时牵引力大小等于阻力,故汽车的额定功率P=Fv=fv解得P=8×104 W. (1分)(2)汽车加速运动过程中,由动能定理有Pt-fx0=E k-E k0 (1分)解得t=16.25 s. (1分)(3)由功能关系,汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能E=E k-fx′ (1分)解得E=5×105 J. (1分)答案:(1)8×104 W (2)16.25 s (3)5×105 J17.(10分)如图(甲)所示,一足够长、与水平面夹角θ=53°的倾斜轨道与竖直面内的光滑圆轨道相接,圆轨道的半径为R,其最低点为A,最高点为B.可视为质点的物块与斜轨间有摩擦,物块从斜轨上某处由静止释放,到达B点时与轨道间压力的大小F与释放的位置距离最低点的高度h的关系图像如图(乙)所示.不计小球通过A点时的能量损失,重力加速度g=10 m/s2,sin 53°=,cos 53°=,求:(1)物块与斜轨道间的动摩擦因数μ;(2)物块的质量m.解析:(1)由题图(乙)可知,当h1=5R时,物块到达B点时与轨道间压力的大小为0,设此时物块在B点的速度大小为v1,则mg= (1分)对物块从释放至到达B点的过程,由动能定理有mg(h1-2R)-μmgcos θ·=m (2分)解得μ=. (1分)(2)设物块从距最低点高为h处释放后到达B点时速度的大小为v,则F+mg= (1分)物块从释放至到达B点的过程中,由动能定理有mg(h-2R)-μmgcos θ·=mv2 (2分)解得F=-5mg (1分)对应F-h的图线可得斜率k== (1分)解得m=0.2 kg. (1分)答案:(1)(2)0.2 kg18.(15分)如图所示,一质量为m=1 kg的可视为质点的滑块,放在光滑的水平平台上,平台的左端与水平传送带相接,传送带以v=2 m/s的速度沿顺时针方向匀速转动(传送带不打滑),现将滑块缓慢向右压缩轻弹簧,轻弹簧的原长小于平台的长度,滑块静止时弹簧的弹性势能为E p=4.5 J,若突然释放滑块,滑块向左滑上传送带.已知滑块与传送带的动摩擦因数为μ=0.2,传送带足够长,g=10 m/s2.求:(1)滑块第一次滑上传送带到离开传送带所经历的时间;(2)滑块第一次滑上传送带到离开传送带由于摩擦产生的热量.解析:(1)释放滑块的过程中机械能守恒,设滑块滑上传送带的速度为v1,则E p=m, (1分)得v1=3 m/s (1分)滑块在传送带上运动的加速度大小a=μg=2 m/s2 (1分)滑块向左运动的时间t1==1.5 s (1分)向右匀加速运动的时间t2==1 s (1分)向左的最大位移为x1==2.25 m (1分)向右匀加速运动的位移为x2==1 m (1分)匀速向右的时间为t3==0.625 s (1分)所以t=t1+t2+t3=3.125 s. (1分) (2)滑块向左运动x1的位移时,传送带的位移为x1′=vt1=3 m (1分)则Δx1=x1′+x1=5.25 m (1分)滑块向右运动x2时,传送带位移为x2′=vt2=2 m (1分)则Δx2=x2′-x2=1 m (1分)Δx=Δx1+Δx2=6.25 m (1分)则摩擦产生的热量为Q=μmg·Δx=12.5 J. (1分)答案:(1)3.125 s (2)12.5 J。
浙江省2020版高考物理大一轮复习单元滚动检测卷五机械能守恒定律
单元滚动检测卷五机械能守恒定律考生注意：1．本试卷分选择题部分和非选择题部分，共4页．2．答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上．3．本次考试时间90分钟，满分100分．选择题部分一、选择题Ⅰ(本题共12小题，每小题3分，共36分．每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分)1．(2018·温州市九校联盟期末)2017年11月24日，某中学举行运动会，高一新生在各个比赛项目中展现了较高的竞技水平．下列有关校运会的各种说法中正确的是( )A．跳远冠军张小杰的成绩是5.30m，这是他跳跃过程中的路程B．在200m决赛中，李凯同学在第一道，他跑完全程的位移为零C．研究俞小辉同学跳过1.55m横杆的跨越式动作时，能把他看做质点D．在100m决赛中，小史同学获得冠军，决赛选手中他的平均速度最大答案 D2．(2019届衢州市模拟)关于做功，下列说法中正确的是( )A．滑动摩擦力阻碍物体的相对运动，一定做负功B．静摩擦力和滑动摩擦力都可以做正功C．一负电荷在电场中移动时，克服电场力做功，则其电势能减少D．作用力与反作用力大小相等、方向相反，所做功的代数和一定为零答案 B解析恒力做功的表达式W＝Fl cosα，滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，物体受滑动摩擦力也有可能位移为零，故可能做负功，也可能做正功，也可能不做功，A错误；恒力做功的表达式W＝Fl cosα，静摩擦力的方向与物体相对运动趋势方向相反，但与运动方向可以相同，也可相反，还可以与运动方向垂直，故静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功，结合A的分析，B正确；无论是正电荷还是负电荷，只要克服电场力做功，其电势能一定增加，C错误；一对相互作用力大小相等，方向相反，作用的两个物体位移不同，做功就不同，其代数和不一定为零，D错误．3．(2018·温州市3月选考)图1四幅图中包含的物理思想方法叙述错误的是( )图1A．图甲：观察桌面微小形变的实验，利用了放大法B．图乙：探究影响电荷间相互作用力的因素时，运用了控制变量法C．图丙：利用红蜡块的运动探究合运动和分运动的实验，体现了类比的思想D．图丁：伽利略研究力和运动关系时，运用了理想实验方法答案 C4．(2018·新高考研究联盟联考)在探究平抛运动的规律时，可以选用如图2所示的各种装置图，则以下操作合理的是( )图2A．选用装置图甲研究平抛物体的竖直分运动时，可多次改变小球距地面的高度，但必须控制每次打击的力度不变B．选用装置图乙并要获得稳定的细水柱显示出平抛运动的轨迹，竖直管上端A一定要低于水面C．选用装置图丙并要获得钢球做平抛运动的轨迹，每次不一定从斜槽上同一位置由静止释放钢球D．选用装置图丙并要获得钢球做平抛运动的轨迹，必须要以槽口的端点为原点建立坐标系答案 B5．如图3所示是电影《火星救援》中的航天器，其中生活舱是加装的一段圆柱形“旋转舱”．当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，受到与他站在地球表面时相同大小的支持力，为达到目的，下列说法正确的是( )图3A．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大B．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小C．宇航员的质量越大，旋转舱的角速度就应越大D．宇航员的质量越大，旋转舱的角速度就应越小答案 B6．(2018·台州市期末)如图4是“嫦娥二号”奔月示意图，卫星发射后经地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星．下列说法正确的是( )图4A．在绕月的不同圆轨道上，卫星的周期是相同的B．卫星受月球的引力与它到月球中心距离成反比C．在绕月圆轨道上，卫星内物体处于失重状态D．发射“嫦娥二号”的速度必须达到第二宇宙速度答案 C7．(2018·台州市3月模拟)蹦极是一项极限活动．如图5所示，游客站在平台上，用橡皮绳固定住身体后由静止下落，触地前弹起，然后反复弹起落下．不计空气阻力和橡皮绳的质量，在第一次下落过程中( )图5A ．游客一直处于完全失重状态B ．橡皮绳刚绷紧时，游客的动能最大C ．游客的机械能先保持不变，后逐渐减小D ．游客下落到最低点时，橡皮绳的弹性势能大于游客减少的重力势能答案 C8．如图6所示，在水平地面上固定一足够长的倾角θ＝30°的光滑斜面，质量为m ＝2kg 的小滑块从斜面底端，在与斜面平行的恒力F 作用下由静止开始沿斜面上升，经过时间t 撤去恒力F ，又经过时间t 小滑块回到斜面底端，此时小滑块的动能为49J ，g 取10m/s 2，则下列说法正确的是( )图6A ．拉力F 做的功为24.5JB ．撤去拉力时小滑块刚好滑到最大高度的一半C ．撤去拉力时小滑块的速度是7m/sD ．与斜面平行的恒力F ＝403N 答案 D解析 整个过程中，小滑块的重力不做功，支持力不做功，拉力做正功，由动能定理知：W F ＝49J ，故选项A 错误；取沿斜面向上为正方向，设小滑块刚撤去拉力时的速度大小为v 1，回到底端时的速度大小为v 2，有拉力时的位移x 1＝0＋v 12t ，从撤去拉力到回到底端时的位移－x 1＝－v 2＋v 12t ，根据题意，解得：v 2＝2v 1，小滑块到达最底端的速度大小v 2＝2E km ＝7m/s ，所以撤去拉力时速度是v 1＝3.5 m/s ，故C 错误；设从撤去拉力到小滑块上升到最大高度的位移为x 2，则由运动学公式知v 1＝2g sin θ·x 2，v 2＝2g sin θ·(x 1＋x 2)，解得x 1＝3x 2，撤去拉力时的高度为最大高度的四分之三，故B 错误；由动能定理，在小滑块上升的过程中，Fx 1－mg (x 1＋x 2)sin θ＝0，解得F ＝403N ，故D 正确．9.如图7所示，汽车停在缓坡上，要求驾驶员在保证汽车不后退的前提下向上启动，这就是汽车驾驶中的“坡道起步”，驾驶员的正确操作是：变速杆挂入低速挡，徐徐踩下加速踏板，然后慢慢松开离合器，同时松开手刹，汽车慢慢启动，下列说法正确的是( )图7A ．变速杆挂入低速挡，是为了增大汽车的输出功率B ．变速杆挂入低速挡，是为了能够提供较大的牵引力C ．徐徐踩下加速踏板，是为了让牵引力对汽车做更多的功D ．徐徐踩下加速踏板，是为了让汽车的输出功率保持为额定功率答案 B解析 由P ＝Fv 可知，在功率一定的情况下，当速度减小时，汽车的牵引力就会增大，此时更容易上坡，则换低速挡，增大牵引力，故A 错误，B 正确；徐徐踩下加速踏板，发动机的输出功率增大，根据P ＝Fv 可知，目的是为了增大牵引力，故C 、D 错误．10．(2018·西湖高级中学月考)如图8所示，质量为m 的物体(可视为质点)从倾角为30°的光滑斜面上的h 高处自由下滑到底端A 处，则在这个过程中( )图8A ．重力势能减少了12mgh B ．重力势能减少了mghC ．机械能增加了mghD ．机械能减少了12mgh 答案 B解析物体的高度下降了h，重力对物体做功为mgh，则重力势能减少了mgh，故A错误，B 正确；斜面光滑，物体在运动过程中只受重力和斜面的支持力，而支持力对物体不做功，只有重力做功，所以物体的机械能守恒，故C、D错误．11．如图9所示，斜面高h，质量为m的物块，在沿斜面向上的恒力F作用下，能匀速沿斜面向上运动，若把此物块放在斜面顶端，在沿斜面向下同样大小的恒力F作用下，物块由静止向下滑动，滑至底端时其动能的大小为(不计空气阻力)( )图9A．mgh B．2mghC．2Fh D．Fh答案 B解析物块匀速向上运动，即向上运动过程中物块的动能不变，由动能定理知物块向上运动过程中外力对物块做的总功为0，即W F－mgh－W f＝0①物块向下运动过程中，恒力F与摩擦力分别对物块做的功与向上运动时相同，设滑至底端时的动能为E k，由动能定理知W F＋mgh－W f＝E k－0②将①式变形有W F－W f＝mgh，代入②式有E k＝2mgh，则B选项正确．12．三峡水力发电站是我国最大的水力发电站，三峡水库水位落差约100m，水的流量约1.35×104m3/s，船只通航需要3 500 m3/s的流量，其余流量全部用来发电，水流冲击水轮机发电时，水流减少的机械能有20%转化为电能．按照以上数据估算，如果三峡电站全部用于城市生活用电，它可以满足约多少个百万人口城市生活用电．(设三口之家平均每家每月用电240度)( )A．2个B．6个C．18个D．90个答案 C解析每秒用于发电的水的重力势能约为1×1010J，转化为电能有2×109J，每月就是5.2×1015J，等于1.44×109度电，大约可供600万个三口之家使用，也就是1800万人口，18个百万人口，故C正确．二、选择题Ⅱ(本题共4小题，每小题3分，共12分．每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的，全部选对的得3分，选对但不全的得1分，有错选的得0分)13.在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运行过程中的某一段时间内体重计的示数如图10所示．则下列说法中正确的是( )图10A．晓敏同学所受的重力变小了B．晓敏对体重计的压力等于体重计对晓敏的支持力C．电梯的速度方向一定竖直向下D．电梯的加速度方向一定竖直向下答案BD解析晓敏同学在这段时间内处于失重状态，是由于晓敏对体重计的压力变小了，但晓敏的重力没有改变，A项错误；晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，B项正确；因为mg＞F，所以电梯的加速度方向一定竖直向下，但速度方向可能是竖直向上，也可能是竖直向下，C项错误，D项正确．14．用力F拉一物体使其以加速度a在水平面上做匀加速直线运动，力F的水平分量为F1，如图11所示，若以与F1大小、方向都相同的力F′代替F拉此物体，使物体产生加速度a′，关于a和a′的关系正确的是( )图11A．当水平面光滑时，a′＜aB．当水平面光滑时，a′＝aC．当水平面粗糙时，a′＜aD．当水平面粗糙时，a′＞a答案BC解析力F产生两个作用效果：在水平方向上使物体加速运动和竖直方向上减小物体对地面的压力．当水平面光滑时，物体不受摩擦力，故a ′＝a .当水平面粗糙时，物体受力为F 时，a ＝F 1－μ(mg －F 2)m ，其中F 2为F 的竖直分量．当物体受力F ′＝F 1时，a ′＝F 1－μmg m.比较两式，可得a ′＜a ，故正确答案为B 、C.15.如图12所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P 连接，另一端与物体A 相连，物体A 置于光滑水平面桌面上，过右端连接一水平细线，细线绕过光滑的轻质定滑轮与物体B 相连，A 、B 两物体质量相等．开始A 、B 处于静止状态，某时刻烧断细线，下列分析正确的是(不计空气阻力)( )图12A ．烧断细线的瞬时，A 物体的加速度为零B ．B 物体落地前，A 、B 组成的系统机械能守恒C ．B 物体落地后，A 物体与弹簧组成的系统机械能守恒D ．当弹簧的弹力为零时，A 物体的动能最大答案 CD解析 以A 、B 组成的系统为研究对象，弹簧的弹力等于B 物体的重力，烧断细线的瞬间，根据牛顿第二定律可知，mg ＝ma ，选项A 错误；B 物体落地前，A 物体、B 物体以及弹簧组成的系统机械能守恒，故选项B 错误；B 物体落地后，A 物体与弹簧组成的系统机械能守恒，选项C 正确；以A 为研究对象，当加速度为零即弹簧的弹力为零时，速度达到最大，动能最大，选项D 正确．16．如图13所示，体重相同的两位女士到五楼上班，甲图中的女士从一楼匀速走上去，而乙图中的女士乘电梯从一楼(上升过程匀速)上去，若乙图中的女士先到，则下列关于两位女士受到的力所做的功及功率的判断不正确的是( )图13A ．两位女士所受支持力做功相同，乙图中的女士克服重力做功的功率大B ．乙图中的女士所受支持力做功大，克服重力做功的功率也大C ．两位女士所受支持力做功相同，克服重力做功的功率也相同D ．甲图中的女士所受支持力做功大，克服重力做功的功率也大答案 ACD解析 题图甲中的女士所受支持力不做功，两人克服重力做功相同，但题图乙中的女士用的时间少，故其功率大，B 项正确．非选择部分三、非选择题(本题共6小题，共52分)17．(6分)在“探究加速度与力、质量关系”的实验中，某小组同学实验时先正确平衡摩擦力，并利用钩码和小车之间连接的力传感器测出细线上的拉力，改变钩码的个数，确定加速度与细线上拉力F 的关系．(1)下列图象中能表示该同学实验结果的是________．(2)某次实验中打出如图14所示的纸带(打点计时器电源的频率为50Hz)，则这个加速度值a ＝________m/s 2.(计算结果保留两位有效数字)图14答案 (1)A (2)0.80解析 (1)平衡摩擦力后，细线拉力等于合力，而加速度与合力成正比，其关系图线应该为直线，故选A ；(2)T ＝5T 0＝0.1s ，根据公式Δx ＝aT 2得：0．0353m －0.0193m ＝2aT 2，代入数据得到： a ＝0.0353－0.01932×0.12m/s 2＝0.80 m/s 2. 18．(8分)某同学用如图15甲所示装置做“探究合力做的功与动能改变关系”的实验，他们将光电门固定在水平轨道上的B 点，并用重物通过细线拉小车，然后保持小车和重物的质量不变，通过改变小车释放点到光电门的距离(s )进行多次实验，实验时要求每次小车都从静止释放．图15(1)用游标卡尺测出遮光条的宽度d 如图乙所示，d ＝________cm.(2)如果遮光条通过光电门的时间为t ，小车到光电门的距离为s .该同学通过描点作出线性图象来反映合力做的功与动能改变关系，则他作的图象是下列哪一个时才能符合实验要求________．A ．s －tB ．s －t 2C ．s －t －1D ．s －t －2 (3)下列哪些实验操作能够减小实验误差________．A ．调整轨道的倾角，在未挂重物时使小车能在轨道上匀速运动B ．必须满足重物的质量远小于小车的质量C ．必须保证小车从静止状态开始释放答案 (1)1.075 (2)D (3)C解析 (1)游标卡尺的主尺读数为1cm ，游标尺读数为15×0.05mm＝0.75mm ＝0.075cm ，所以最终读数为：1cm ＋0.075cm ＝1.075cm ；(2)数字计时器记录遮光条通过光电门的时间，由位移公式计算出小车通过光电门的平均速度，用该平均速度代替小车的瞬时速度，故在遮光条经过光电门时小车的瞬间速度为：v ＝d t ，根据动能定理：Fs ＝12mv 2＝12m (d t )2，可见s 与t 2成反比，即与1t 2成正比，故应作出s －t －2图象．故选D.(3)经前面分析知，要使s －t －2图象为过原点的直线，应保证小车初动能为零，即必须保证小车从静止状态开始释放，故选C.19．(8分)(2018·新高考研究联盟联考)如图16是一台无人机的照片，现在某型号无人机最大上升速度为v max ＝6m/s ，最大加速度为1 m/s 2，整机总质量为m ＝1.2kg ，在忽略空气阻力的前提下，求：(g 取10m/s 2)图16(1)无人机在空中悬停时旋翼需提供多大升力；(2)无人机以最大加速度竖直加速上升和竖直加速下降时旋翼分别需提供多大升力；(3)无人机由静止从地面竖直上升到54m 高处悬停至少需要多长时间．答案 (1)12N (2)13.2N 10.8N (3)15s解析 (1)无人机悬停时，受力平衡．F 升＝mg ＝12N.(2)由牛顿第二定律得F 合上＝ma 1＝F 升′－mg ，F 升′＝13.2NF 合下＝ma 2＝mg －F 升″，F 升″＝10.8N.(3)无人机经匀加速、匀速、匀减速，最后悬停．则匀加速、匀减速所用时间均为t 1＝Δv a＝v max a ＝6s ，x 1＝12at 12＝18m 匀速时所用时间t 2＝x 2－2x 1v max＝3s t 总＝2t 1＋t 2＝15s.20．(10分)某建筑工地的塔式吊车把m ＝1t 的建材从地面吊到离地高度h ＝100m 的建筑平台上，用时t ＝15s ．建材先以加速度a 1从地面由静止开始匀加速上升，经过t 1＝5s ，达到最大速度v m ＝10m/s 后匀速上升，再以加速度a 2匀减速上升，到达建筑平台时速度刚好为零．g 取10 m/s 2.求：(1)加速过程上升的高度；(2)匀速运动的时间；(3)吊车在吊起建材过程中对建材做功的最大功率．答案 (1)25m (2)5s (3)1.2×105W解析 (1)v m ＝10m/st 1＝5sa 1＝v m t 1＝2m/s 2 h 1＝12a 1t 12＝25m.(2)设匀速运动时间为t 2，则减速运动时间为10－t 2 h ＝102×5＋10t 2＋102(10－t 2)＝100m ，得t 2＝5s.(3)匀加速运动结束瞬间的功率最大， P m ＝Fv mF －mg ＝ma 1F ＝1.2×104N所以P m ＝Fv m ＝1.2×105W.21．(10分)(2019届诸暨中学模拟)滑板运动是一种陆上的“冲浪运动”，滑板运动员可在不同的滑坡上滑行，做出各种动作，给人以美的享受．如图17是模拟的滑板组合滑行轨道，该轨道有足够长的斜直轨道、半径R 1＝1m 的凹形圆弧轨道和半径R 2＝2m 的凸形圆弧轨道组成，这三部分轨道处于同一竖直平面内且依次平滑连接．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 点与M 点处在同一水平面上，运动员踩着滑板从斜直轨道上的P 点无初速度滑下，经过M 点滑向N 点，P 点距M 点所在水平面的高度h ＝2.45m ，不计一切阻力，运动员和滑板的总质量为m ＝50kg ，运动员和滑板可视为质点，g ＝10m/s 2.求：图17(1)运动员滑到M 点时的速度大小；(2)运动员滑到N 点时，滑板对轨道的压力大小；(3)改变运动员无初速度下滑时距M 点所在水平面的高度，求运动员恰好从N 点水平飞出时，运动员的出发点距M 点所在水平面的高度h 1.答案 (1)7m/s (2)275N (3)3m解析 (1)以M 点所在水平面为参考平面，对运动员和滑板从P 到M 的过程，由机械能守恒定律得mgh ＝12mv M 2， 解得v M ＝2gh ＝2×10×2.45m/s ＝7 m/s.(2)从P 到N ，由机械能守恒定律得：mg (h －R 2)＝12mv N 2，v N ＝2g (h －R 2)＝2×10×(2.45－2)m/s ＝3 m/s.运动员和滑板在N 点时，由牛顿第二定律有mg －F N ＝m v N 2R 2， 解得F N ＝mg －m v N 2R 2＝275N ， 由牛顿第三定律，滑到N 点时，滑板对轨道的压力F N ′＝F N ＝275N. (3)运动员恰好从N 点水平飞出时，由牛顿第二定律得mg ＝m v N ′2R 2，对从P 到N 的过程，由机械能守恒定律有mg (h 1－R 2)＝12mv N ′2，解得h 1＝3m.22．(10分)(2019届桐乡中学期中)如图18所示，一弹射装置由弹簧发射器和轨道组成．轨道由水平光滑滑道AB 与管道BCDE 相连接而成，其中BCD 是半径R ＝0.4m(管道中心到圆心的距离)的竖直光滑圆管道，DE 是长度等于0.4m 的水平粗糙管道，在D 处的下方有一直径略大于物块的小孔，装置都在同一竖直平面内．当弹簧压缩到A 弹射物块m 1时，恰能使其无初速度地落入D 点处的小孔中被收集；当弹簧压缩到A 弹射物块m 2时，则其落入E 左侧紧靠E 的容器甲中．已知：m 1＝0.05kg ，m 2＝0.04kg.容器甲高h ＝0.2m ，长L ＝0.4m ，上沿与管道下壁在同一水平面．物块大小略小于管道内径，g ＝10m/s 2.图18(1)当弹簧压缩到A 时，求弹簧的弹性势能；(2)求物块m 2经过D 点时对D 点的作用力大小；(3)若物块m 2落在容器甲的L 2处，求物块m 2与管道DE 间的动摩擦因数大小. 答案 (1)0.4J (2)0 (3)0.375解析 (1)物块m 1和弹簧组成的系统机械能守恒，得E p ＝2m 1gR ＝0.4J(2)从弹簧压缩到A 处到物块m 2经过D 点的过程中，物块m 2和弹簧组成的系统机械能守恒，得E p ＝2m 2gR ＋12m 2v D 2， 由圆周运动规律可得F ＋m 2g ＝m 2v D 2R， 代入数据得在D 点管道对物块m 2的作用力F ＝0，根据牛顿第三定律，物块对D 点的作用力大小F ′＝0.(3)物块m 2离开E 点后做平抛运动，有h ＝12gt 2，v E ＝L 2t，得v E ＝1m/s. 从D 到E 由动能定理可得－μm 2gL DE ＝12m 2v E 2－12m 2v D 2， 解得μ＝0.375.。
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单元综合测试五(机械能守恒定律)本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，试卷满分为100分．考试时间为90分钟．第Ⅰ卷(选择题，共40分)一、选择题(本题共10小题，每题4分，共40分．有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是( )A．阻力对系统始终做负功B．系统受到的合外力始终向下C．重力做功使系统的重力势能增加D．任意相等的时间内重力做的功相等解析：阻力始终与运动方向相反，做负功，所以A正确．加速下降合外力向下，而减速下降合外力向上，所以B错误．重力做功，重力势能减小，则C错误．时间相等，但物体下落距离不同，重力做功不等，所以D错误．答案：A图12．如图1所示，在地面上以速度v0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而且不计空气阻力，则①物体到海平面时的势能为mgh②重力对物体做的功为mgh③物体在海平面上的动能为12mv02＋mgh④物体在海平面上的机械能为12mv02其中正确的是( )A．①②③B．②③④C．①③④ D．①②④答案：B3．一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点，在此过程中重力对物体做的功等于( )A．物块动能的增加量B．物块重力势能的减少量与物块克服摩擦力做的功之和C．物块重力势能的减少量和物块动能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和D．物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和解析：由能量关系得：Wf＝ΔEp－ΔEkΔEp＝WG故WG＝Wf＋ΔEk.在此类题中，要务必搞清每一种力做功伴随着什么样的能量转化，然后运用动能定理或能量守恒．答案：D4．一个质量为0.3 kg的弹性小球，在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前相同．则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv和碰撞过程中墙对小球做功的大小W为( )A．Δv＝0 B．Δv＝12 m/sC．W＝0 D．W＝10.8 J解析：速度是矢量，速度的变化也是矢量，反弹后小球的速度与碰前速度等值反向，则速度变化量为Δv＝－v－v＝－2v(设碰前速度方向为正)，其大小为2v＝12 m/s，故B正确．反弹前、后小球的动能没有变化，即ΔEk＝0.根据动能定理：物体受合外力做功等于物体动能的变化，即W＝ΔEk＝0，则C正确．答案：BC图25．物体沿直线运动的v －t 关系如图2所示，已知在第1秒内合外力对物体做的功为W ，则( )A ．从第1秒末到第3秒末合外力做功为4WB ．从第3秒末到第5秒末合外力做功为－2WC ．从第5秒末到第7秒末合外力做功为WD ．从第3秒末到第4秒末合外力做功为－0.75W解析：由图知第1秒末、第3秒末、第7秒末速度大小关系：v1＝v3＝v7，由题知W ＝12mv12－0，则由动能定理得第1秒末到第3秒末合外力做功W2＝12mv32－12mv12＝0，故A 错；第3秒末到第5秒末合外力做功W3＝12mv52－12mv32＝0－12mv12＝－W ，故B 错；第5秒末到第7秒末合外力做功W4＝12mv72－0＝12mv12＝W ，故C 对；第3秒末到第4秒末合外力做功W5＝12mv42－12mv32＝12m(12v1)2－12mv12＝－0.75 W ．故D 对．答案：CD6．不久前欧洲天文学家在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的行星，命名为“格利斯581 c”．该行星的质量是地球的5倍，直径是地球的1.5倍．设想在该行星表面附近绕行星沿圆轨道运行的人造卫星的动能为Ek1，在地球表面附近绕地球沿圆轨道运行的相同质量的人造卫星的动能为Ek2，则Ek1Ek2为( ) A ．0.13 B ．0.3C ．3.33D ．7.5解析：由G M1m R12＝m v12R1得Ek1＝GM1m 2R1由G M 地m R 地2＝m·v 地2R 地得Ek2＝GM 地m 2R 地又已知M1M 地＝5 R1R 地＝1.5 则Ek1Ek2＝103＝3.33，故C 正确． 答案：C图37．如图3所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮，以大小恒定的拉力F 拉绳，使滑块从A 点起由静止开始上升．若从A 点上升至B 点和从B 点上升至C 点的过程中拉力F 做的功分别为W1、W2，滑块经B 、C 两点时的动能分别为EkB 、EkC ，图中AB ＝BC ，则一定有( )A ．W1>W2B ．W1<W2C ．EkB>EkCD ．EkB<EkC解析：滑块在运动过程中，绳中张力始终不变，而竖直向上的拉力在逐渐减小，故加速度在逐渐减小，动能的变化量在减小，因此，一定有W1>W2，选A.答案：A8．(2020·山东泰安)如图4，一物体从光滑斜面AB 底端A 点以初速度v0上滑，沿斜面上升的最大高度为h.下列说法中正确的是(设下列情境中物体从A 点上滑的初速度仍为v0)( )图4A．若把斜面CB部分截去，物体冲过C点后上升的最大高度仍为hB．若把斜面AB变成曲面AEB，物体沿此曲面上升仍能到达B点C．若把斜面弯成圆弧形D，物体仍沿圆弧升高hD．若把斜面从C点以上部分弯成与C点相切的圆弧状，物体上升的最大高度有可能仍为h解析：光滑斜面，系统机械能守恒，若把斜面CB部分截去，物体从A点运动到C 点后做斜上抛运动，到达最高点时有水平方向的分速度，则物体上升不到h高度．而变成曲面AEB及从C点以上部分弯成与C点相切的圆弧状，物体到达最高点速度都可达到零，物体可达最大h高度，而沿弯成圆弧形AD，物体做圆周运动，到达最高点需有个最小速度故选项BD正确．答案：BD图59．(2020·山东理综)如图5所示，倾角θ＝30°的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、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．物块的机械能逐渐增加B．软绳重力势能共减少了14mglC．物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功D．软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和解析：取斜面最高点为参考面，软绳重力势能减少量ΔEp 绳＝mg·l 2－mg·l 2·sin30°＝14mgl ，选项B 正确；物块向下运动，对物块，除重力以外，绳拉力对物块做负功，物块机械能减小，选项A 错误；设W 克为软绳克服摩擦力做的功，对系统由功能原理得ΔEp 绳＋ΔEp 物＝12mv2＋12m 物v2＋W 克，又因为ΔEp 物>12m 物v2，故选项C 错而D 对．答案：BD图610．(2020·山东理综)图6所示为某探究活动小组设计的节能运输系统．斜面轨道倾角为30°，质量为M 的木箱与轨道的动摩擦因数为36，木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m 的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程．下列选项正确的是( )A ．m ＝MB ．m ＝2MC ．木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度D ．在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能解析：弹簧被压缩至最短时的弹性势能为Ep ，由功能关系，得：下滑过程：(M ＋m)gh －μ(M＋m)gcosθh sinθ＝Ep上滑过程：Ep＝Mg·h＋μMgcosθ·h sinθ解得m＝2M，故选项A错B对；上滑时加速度：a上＝gsi nθ＋μgcosθ下滑时加速度：a下＝gsinθ－μgcosθ故选项C正确；由能量守恒定律得，减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能和内能，选项D错误．答案：BC第Ⅱ卷(非选择题，共60分)二、填空题(本题共2小题，每题8分，共16分)图711．(2020·全国Ⅱ理综)利用图7所示的装置可以研究自由落体运动．实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落．打点计时器会在纸带上打出一系列的小点．(1)为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有______．(填入正确选项前的字母)A．天平B．秒表C．米尺(2)若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值，而实验操作与数据处理均无错误，写出一个你认为可能引起此误差的原因：________.解析：(1)由Δs＝aT2可知为测重物的加速度a，需要用米尺测量相邻计数点间的距离，选项C正确．(2)从产生加速度的原因即受力的角度思考误差原因．答案：(1)C (2)打点计时器与纸带间存在摩擦12．某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如图8，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．图8(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)．图9解析：(3)因为木板水平放置，故摩擦力没有被平衡掉，当小车速度最大时，F弹＝f，故橡皮筋仍有弹力，处于伸长状态．答案：(1)交流(2)D (3)B (4)GK三、计算题(本题共4小题，13、14题各10分，15、16题各12分，共44分，计算时必须有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13．质量为500 t的火车，以恒定功率沿平直轨道行驶，在3 min内行驶1.45 km，速度由18 km/h增加到最大速度54 km/h，求火车的功率(g＝10 m/s2)．解析：由于整个过程中火车所受的牵引力不是恒力，因此加速度不是恒量，运动学中匀变速直线运动公式不能用．可以由动能定理得W牵＋W阻＝12mvm2－12mv2①其中W阻＝－Ffx，W牵是一个变力的功，但因该力的功率恒定，故可用W牵＝Pt 计算．这样①式变为Pt－Ffx＝12mvm2－12mv2②又因达最大速度时F＝Ff，故vm＝PFf ③联立解得P＝600 kW.答案：600 kW图1014．如图10所示，半径R＝0.4 m的光滑半圆轨道与粗糙的水平面相切于A点，质量为m＝1 kg的小物体(可视为质点)在水平拉力F的作用下，从静止开始由C点运动到A点，物体从A点进入半圆轨道的同时撤去外力F，物体沿半圆轨道通过最高点B后做平抛运动，正好落在C点，已知xAC＝2 m，F＝15 N，g取10 m/s2，试求：(1)物体在B点时的速度大小以及此时半圆轨道对物体的弹力大小；(2)物体从C到A的过程中，摩擦力做的功．解析：(1)设物体在B点的速度为v，由B到C做平抛运动，有2R＝12gt2，xAC＝vt，∴v＝5 m/s由此时受力知FN＋mg＝mv2 R，∴FN＝52.5 N.由牛顿第三定律知，半圆轨道对物体的弹力FN′＝52.5 N.(2)A到B，机械能守恒12mvA2＝12mv2＋2mgR由C到A应用动能定理可知(F－Ff)xAC＝12mvA2所以，Wf＝－Ff·xAC＝－9.5 J.答案：(1)5 m/s 52.5 N (2)－9.5 J图1115．(2020·辽宁大连双基测试)如图11所示，固定斜面的倾角θ＝30°，物体A 与斜面之间的动摩擦因数为μ，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于C点．用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B，滑轮右侧绳子与斜面平行，A的质量为2m，B的质量为m，初始时物体A到C点的距离为L.现给A、B一初速度v0使A开始沿斜面向下运动，B向上运动，物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点．已知重力加速度为g，不计空气阻力，整个过程中，轻绳始终处于伸直状态，求此过程中：(1)物体A向下运动刚到C点时的速度；(2)弹簧的最大压缩量；(3)弹簧中的最大弹性势能．解析：(1)A 和斜面间的滑动摩擦力f ＝2μmgcosθ，物体A 向下运动到C 点的过程中，根据能量关系有：2mgLsinθ＋12·3mv02＝12·3mv2＋mgL ＋fL ，v ＝v02－23μgL 3. (2)从物体A 接触弹簧，将弹簧压缩到最短后又恰回到C 点，对系统应用动能定理，－f·2x＝0－12×3mv2，x ＝3v024μg －L 2. (3)弹簧从压缩最短到恰好能弹到C 点的过程中，对系统根据能量关系有 Ep ＋mgx ＝2mgxsinθ＋fx因为mgx ＝2mgxsinθ所以Ep ＝fx ＝34mv02－32μmgL. 答案：(1)v02－23μgL 3 (2)3v024μg －L 2 (3)34mv02－32μmgL 16．(2020·山东理综)如图12所示，某货场需将质量为m1＝100 kg 的货物(可视为质点)从高处运送至地面，为避免货物与地面发生撞击，现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道，使货物由轨道顶端无初速滑下，轨道半径R ＝1.8 m ．地面上紧靠轨道依次排放两块完全相同的木板A 、B ，长度均为l ＝2 m ，质量均为m2＝100 kg ，木板上表面与轨道末端相切．货物与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数μ2＝0.2.(最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取g ＝10 m/s2)图12(1)求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力．(2)若货物滑上木板A时，木板不动，而滑上木板B时，木板B开始滑动，求μ1应满足的条件．(3)若μ1＝0.5，求货物滑到木板A末端时的速度和在木板A上运动的时间．解析：(1)设货物滑到圆轨道末端时的速度为v0，对货物的下滑过程，根据机械能守恒定律得m1gR＝12m1v02①设货物在轨道末端所受支持力的大小为FN，根据牛顿第二定律得FN－m1g＝m1v02 R②联立①②式，代入数据得FN＝3000 N③根据牛顿第三定律，货物对轨道的压力大小为3000 N，方向竖直向下．(2)若滑上木板A时，木板不动，由受力分析得μ1m1g≤μ2(m1＋2m2)g④若滑上木板B时，木板B开始滑动，由受力分析得μ1m1g>μ2(m1＋m2)g⑤联立④⑤式，代入数据得0．4<μ1≤0.6.⑥(3)μ1＝0.5，由⑥式可知，货物在木板A上滑动时，木板不动．设货物在木板A 上做减速运动时的加速度大小为a1，由牛顿第二定律得μ1m1g＝m1a1⑦设货物滑到木板A末端时的速度为v1，由运动学公式得v12－v02＝－2a1l⑧联立①⑦⑧式，代入数据得v1＝4 m/s⑨设在木板A上运动的时间为t，由运动学公式得v1＝v0－a1t⑩联立①⑦⑨⑩式，代入数据得t＝0.4 s⑪答案：(1)3000 N，方向竖直向下(2)0.4<μ1≤0.6(3)4 m/s 0.4s。