高考物理复习单元滚动检测卷

第五章机械能守恒定律单元滚动检测卷五考生注意：1．本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，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．第Ⅰ卷一、选择题Ⅰ(本题共13小题，每小题3分，共39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．伽利略的斜面实验反映了一个重要事实：如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略不计，小球一旦沿斜面A滚落，必将准确地终止于斜面B上与它开始点相同高度处，绝不会更高一点或更低一点，这说明，小球在运动过程中有一个“东西”是不变的，这个“东西”是( )A．弹力B．速度C．加速度D．能量答案 D解析运动过程中若斜面的倾角不同，则受到的弹力不同，A错误；下滑过程中速度越来越大，上滑过程中速度越来越小，速度不同，B错误；斜面的倾斜程度不同，加速度也不同，C错误；伽利略理想斜面实验中如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，则在小球运动的过程只有重力做功，则物体的机械能守恒，故这个不变量应该是能量，D正确．2．(2020·绍兴第一中学期末)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＝Flcos α，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＝Flcos α，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，也可以不做功，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．3．两辆相同的汽车，一辆空载，一辆满载，在同一水平公路路面上(路面粗糙程度不变)直线行驶，下面关于两车车速、动能、惯性、质量和滑行路程的讨论，正确的是( )A．车速较大的汽车，它的惯性较大B．动能较大的汽车，它的惯性较大C．行驶速度相同时，质量较大的汽车，刹车后滑行的路程较长D．以额定功率匀速行驶时，质量较小的汽车，刹车后滑行的路程较长答案 D4．如图1所示，两个物体与水平地面间的动摩擦因数相等，它们的质量也相等．在甲图中用力F1拉物体，在乙图中用力F2推物体，夹角均为α，两个物体都做匀速直线运动，通过相同的位移．设F1和F2对物体所做的功分别为W1和W2，物体克服摩擦力做的功分别为W3和W4，下列判断正确的是( )图1A．F1＝F2B．W1＝W2C．W3＝W4D．W1－W3＝W2－W4答案 D5．如图2所示，质量为m的小球(可以看成质点)，在恒力F的作用下，从地面上A点由静止开始运动．途经桌面处B点到达C点，现以桌面为参考平面，已知H<h，则( )图2A．小球从A到B重力做功小于从B到C重力做的功B．小球在A点的重力势能大于在C点的重力势能C．整个过程小球的机械能一定增大D．整个过程小球的机械能守恒答案 C解析功的大小比较看绝对值，h>H，则mgh＞mgH，故A错误；重力势能的大小看位置高低，A点最低，B 错误；恒力F始终做正功，所以小球的机械能一直变大，C正确，D错误．6．如图3所示，质量相同的物体A与B通过一轻绳绕过光滑固定的轻质定滑轮系在一起，B在光滑斜面上，与B相连的轻绳与斜面平行．开始时用手托着A使它们都静止，然后放手，在A未到达地面、B未到达斜面顶端之前( )图3A ．物体A 的动能总比物体B 的动能大 B ．轻绳对物体A 不做功C ．物体A 和B 组成的系统的机械能不守恒D ．物体B 的机械能一定变大 答案 D解析 由题意知，A 、B 两物体的速率始终相等，所以两物体的动能相等，选项A 错误；轻绳的拉力对A 做负功，选项B 错误；A 、B 组成的系统中只有重力做功，系统的机械能守恒，选项C 错误；绳子拉力对B 做正功，B 的机械能一定变大，选项D 正确．7．根据国家标准规定，电动自行车的最高速度不得超过20 km/h.一个高中生骑电动自行车按规定的最高速度匀速行驶时，电动车所受的阻力是总重力的0.2倍．已知人和车的总质量约为60 kg ，则此时电动车电机的输出功率约为( ) A ．70 W B ．140 W C ．700 W D ．1 400 W答案 C8．如图4所示，某高三男生以立定跳远的方式跃过一条1.8 m 宽的水沟，其起跳、腾空、落地的过程如图所示，他这一次跳跃所消耗的能量最接近( )图4A ．60 JB ．600 JC ．1 200 JD ．2 000 J 答案 B解析 设男生质量为60 kg.G ＝mg ＝600 N ，跳起高度大约1 m ，消耗的能量E ＝mgh ＝600 J.9. 如图5所示，小球甲从竖直固定的半径为R 的14光滑圆弧轨道顶端由静止滚下，圆弧底端切线水平；同质量的小球乙从高为R 的光滑斜面顶端由静止滚下．下列判断错误的是( )图5A ．两小球到达底端时速度相同B ．两小球运动到底端的过程中重力做功相同C ．两小球到达底端时动能相同D ．两小球到达底端时，乙重力做功的瞬时功率大于甲重力做功的瞬时功率 答案 A解析根据动能定理得，mgR＝12mv2，知两小球到达底端的动能相等，速度大小相等，但是速度的方向不同，故选项A错误，C正确；两小球运动到底端的过程中，下落的高度相同，则重力做功相同，故选项B 正确；两小球到达底端的速度大小相等，甲球的重力与速度方向垂直，瞬时功率为零，乙球的重力与速度方向不垂直，瞬时功率不为零，则乙球的重力做功的瞬时功率大于甲球的重力做功的瞬时功率，故选项D正确．10．同一辆货车两次匀速驶上同一坡路(路面粗糙程度相同)，在空载时上坡的速度为v1，牵引力为F1；在满载时上坡的速度为v2，牵引力为F2.已知两次上坡过程该货车的输出功率相同，不计空气阻力，则( )A．v1＜v2B．v1＞v2C．F1＞F2D．F1＝F2答案 B解析货车匀速上坡时的牵引力F＝mgsin θ＋μmgcos θ，空载时的牵引力F1小于满载时的牵引力F2，选项C、D均错；由P＝Fv相同，可知v1＞v2，选项B正确．11．如图6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6A．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＝0 ①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－0 ②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100 m，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1×1010 J，转化为电能有2×109 J，每月就是5.2×1015 J，等于1.44×109度电，大约可供600万个三口之家使用，也就是1 800万人口，18个百万人口，故C正确．13．2020年12月18日，国内单机容量最大的抽水蓄能电站——浙江仙居抽水蓄能电站全面投产．其工作原理是：在用电低谷时(如深夜)，电站利用电网多余电能把水抽到高处蓄水池中，到用电高峰时，再利用蓄水池中的水发电．如图7所示，若该电站蓄水池(上水库)有效总库容量(可用于发电)为8.78×106 m3，发电过程中上下水库平均水位差 671 m，年抽水用电量为 3.2×109kW·h，年发电量为 2.5×109 kW·h(水的密度为ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度为g＝10 m/s2)，相当于给华东电网建了一个“大蓄电池”，以下水库水面为零势能面. 则下列说法正确的是( )图7A．抽水蓄能电站的总效率约为 65%B．发电时流入下水库的水流速度最大可达 150 m/sC．蓄水池中能用于发电的水的重力势能约为E p＝6.0×1015 JD．该电站平均每天所发电能可供给一个大城市居民用电(电功率以106 kW 计算)约7 h答案 D解析已知年抽水用电量为3.2×109kW·h，年发电量为2.5×109kW·h，则抽水蓄能电站的总效率为η＝2.5×109kW·h3.2×109kW·h×100%≈78.1%，故A错误．若没有任何阻力，由机械能守恒得mgh＝12mv2，得v＝2gh＝2×10×671 m/s≈116 m/s，由题知，水流下的过程中受到阻力，所以发电时流入下水库的水流速度小于116 m/s，故B错误．蓄水池中能用于发电的水的重力势能为E p＝mgh＝ρVgh＝1.0×103×8.78×106×10×671 J≈5.9×1013 J，故C错误．该电站平均每天所发电量为E＝2.5×109kW·h365，可供给一个大城市居民用电(电功率以106 kW计算)的时间为t＝E106 kW≈7 h，故D正确．二、选择题Ⅱ(本题共3小题，每小题2分，共6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2分，选对但不全的得1分，有错选的得0分)14．如图8所示，排球运动员正在做颠球训练，若空气阻力不能忽略，则击球后，球从某位置离开手竖直向上运动，再下落回到该位置的过程中( )图8A．重力先做正功后做负功B．重力做的总功不为零C．空气阻力做负功D．空气阻力做的总功等于球的动能变化答案CD解析排球在竖直向上运动的过程中，重力方向与位移方向相反，重力做负功，排球竖直向下运动的过程中，重力方向与位移方向相同，重力做正功，选项A错误；重力做功只与初、末位置有关，故在整个过程中，重力对排球做的总功为零，选项B错误；在整个运动过程中，排球受的空气阻力方向与速度方向始终相反，故空气阻力对排球做负功，选项C正确；由动能定理知，空气阻力做的总功等于球的动能变化，选项D错误．15. 如图9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( )图9A．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10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10A．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相同 答案 ACD解析 题图甲中的女士所受支持力不做功，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． 第Ⅱ卷三、非选择题(本题共7小题，共55分)17．(4分)在探究做功与物体速度变化的关系实验中：(1)除长木板、足够多的橡皮筋和纸带外，还需要以下哪些器材才能完成该实验________．(填器材的代号，漏填或多填均不得分)(2)图11甲、乙分别是A 、B 两位同学实验后交上的纸带，你认为两位同学操作合理的是________(填“A”或“B”)，不合理的原因是____________________________．图11答案 (1)ACFG(2)B 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足解析 (1)本实验需要交流电源、小木块和刻度尺；由于电源使用的是220 V 的交流电压，所以打点计时器选用电火花计时器．(2)根据题图甲，小木块达到最大速度后做减速运动，说明A 同学没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；根据题图乙，小木块达到最大速度后做匀速运动，说明B 同学已平衡摩擦力，故操作合理的同学是B.18．(5分)在用自由落体法“验证机械能守恒定律”的实验中：(g 取10 m/s 2)(1)运用公式12mv 2＝mgh 来验证时，对实验条件的要求是________，为此，所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近________．(2)若实验中所用重锤质量m ＝1 kg ，打点纸带如图12所示，打点时间间隔为0.02 s ，则记录B 点时，重锤速度v B ＝________，重锤动能E k ＝________；从开始下落起至B 点，重锤的重力势能减小量是________．由此可得出的结论是________________．(结果均取两位有效数字)图12(3)根据纸带算出相关各点的速度v ，量出下落距离h ，则以v22为纵轴，以h 为横轴画出的图象应是图中的( )答案 (1)从静止开始下落 2 mm(2)0.79 m/s 0.31 J 0.32 J 在实验误差允许的范围内机械能是守恒的 (3)C解析 (1)重力势能转化为动能，实验条件的要求是从静止开始下落，即初速度为0，第1、2两点的距离h ＝12gt 2且t ＝0.02 s ，可得h ＝2 mm.(2)B 点是A 、C 两点的中间时刻，由v B ＝x AC2T ＝0.79 m/s ，重锤动能E k ＝12mv 2B ≈0.31 J．重锤重力势能的减少量ΔE p ＝mgh B 且h B ＝32.4 mm ，代入可得ΔE p ≈0.32 J．减少的重力势能近似等于重锤动能的增加量，可得出结论：在实验误差允许的范围内机械能是守恒的．(3)由12mv 2＝mgh ，整理可得v 22＝gh ，所以v22－h 图线是一条过原点的倾斜直线，图线的斜率为重力加速度g ，C 正确．19．(5分)某同学用如图13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13(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 －t B ．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1 cm ，游标尺读数为15×0.05 mm＝0.75 mm ＝0.075 cm ，所以最终读数为：1 cm ＋0.075 cm ＝1.075 cm ；(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1t2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.20.(9分)(2020·宁波市9月联考)如图14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＝310，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，物体A 的质量为m ＝2 kg ，初始时物体A 到C 点的距离为L ＝1 m ，现给A 一初速度v 0＝3 m/s ，使A 开始沿斜面向下运动，物体A 将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C 点．不计空气阻力，g ＝10 m/s 2，求此过程中：图14(1)物体A 第一次经过C 点时的速度大小； (2)弹簧的最大压缩量； (3)弹簧获得的最大弹性势能． 答案 (1)4 m/s (2)83 m (3)1043J解析 (1)设物体A 向下运动刚到C 点时速度为v mgLsin θ－μmgcos θ·L＝12mv 2－12mv 2， 可解得v ＝4 m/s(2)设弹簧的最大压缩量为x 12mv 2＝μmgcos θ·2x，解得x ＝83 m (3)设弹簧的最大弹性势能为E pmmgxsin θ－μ·mgcos θ·x－E pm ＝0－12mv 2，解得E pm ＝1043J.21．(10分)(2020·金华市9月十校联考)如图15所示，水平面上的A 点有一固定的理想弹簧发射装置，发射装置内壁光滑，A 为发射口所在的位置，B 点与在竖直面内、内壁光滑的钢管弯成的“9”形固定轨道平滑相接，钢管内径很小，“9”字全高H ＝1 m ；“9”字上半部分圆弧半径R ＝0.1 m ，圆弧为34圆周；当弹簧压缩量为2 cm(弹性限度内)时，启动发射装置，恰能使质量m ＝0.1 kg 的滑块沿轨道上升到最高点C ，已知弹簧弹性势能与压缩量的平方成正比，AB 间距离为L ＝4 m ，滑块与水平面间的动摩擦因数为0.2，重力加速度g ＝10 m/s 2，求：图15(1)当弹簧压缩量为2 cm 时，弹簧的弹性势能；(2)当弹簧压缩量为3 cm(弹性限度内)时，启动发射装置，滑块滑到轨道最高点C 时对轨道的作用力； (3)当弹簧压缩量为3 cm 时，启动发射装置，滑块从D 点水平抛出后的水平射程． 答案 (1)1.8 J (2)44 N ，方向竖直向上 (3)2.8 m解析 (1)根据能量守恒定律得，E p ＝μmgL＋mgH ，解得E p ＝1.8 J(2)因为弹簧弹性势能与压缩量的平方成正比，弹簧压缩量为3 cm 时，E p ′＝94E p根据能量守恒定律得，E p ′＝μmgL＋mgH ＋12mv 2C由牛顿第二定律得：F N ＋mg ＝m v 2CR，解得F N ＝44 N由牛顿第三定律可知，滑块滑到轨道最高点C 时对轨道作用力的大小F N ′＝44 N ，方向竖直向上． (3)根据能量守恒定律E p ′＝μmgL＋mg(H －2R)＋12mv 2D ，解得v D ＝7 m/s ，由平抛运动得，H －2R ＝12gt 2，x ＝v D t故水平射程x ＝2.8 m.22．(10分)如图16所示，质量m ＝1 kg 的小物块静止放在粗糙水平桌面上，它与水平桌面间的动摩擦因数μ＝0.4，且与水平桌面边缘O 点的距离s ＝8 m ．在紧靠桌面边缘右侧固定了一个12圆弧挡板，半径R＝3 m ，圆心与桌面同高．以O 点为原点建立平面直角坐标系．现用F ＝8 N 的水平恒力拉动小物块，一段时间后撤去拉力，小物块最终水平抛出并击中挡板．(g 取10 m/s 2)图16(1)若小物块恰能击中圆弧挡板最低点，求其离开O 点时的动能大小；(2)在第(1)问中拉力F 作用的时间；(3)若小物块在空中运动的时间为0.6 s ，则拉力F 作用的距离．答案 (1)7.5 J (2)1588 s (3)6516 m 解析 (1)小物块离开O 点后开始做平抛运动，故：R ＝v 0t ，R ＝12gt 2，又E kO ＝12mv 20 解得E kO ＝7.5 J ；(2)由开始运动到小物块到达O 点由动能定理得：F·x－μmgs＝12mv 20，得x ＝7916m 由牛顿第二定律得F －μmg＝ma ，得a ＝4 m/s 2由x ＝12at 2，得t ＝1588s (3)小物块离开O 点后开始做平抛运动，由下落时间可知下落距离y ＝12gt 2，得y ＝1.8 m. ①若小物块落到半圆的左半边，则平抛运动水平位移x 1＝R －R 2－y 2＝0.6 mv 1＝x 1t＝1 m/s 由动能定理得F·L 1－μmgs＝12mv 21 得L 1＝6516m ②若小物块落到半圆的右半边，同理可得v 2＝9 m/s由动能定理得F·L 2－μmgs＝12mv 22 解得L 2＝14516m>8 m(舍去)． 23．(12分)(2020·超级全能生8月联考)探究平抛运动实验装置如图17所示，半径为L 的四分之一圆轨道(可视为光滑)固定于水平桌面上，切口水平且与桌边对齐，切口离地面高度为2L.离切口水平距离为L 的一探测屏AB 竖直放置，一端放在水平面上，其高为2L.一质量为m 的小球从圆轨道上不同的位置静止释放打在探测屏上．若小球在运动过程中空气阻力不计，小球可视为质点，重力加速度为g.求：图17(1)小球从图示位置P 处静止释放，到达圆轨道最低点Q 处速度大小及小球对圆轨道压力；(2)为让小球能打在探测屏上，小球应从圆轨道上什么范围内静止释放？(3)小球从什么位置静止释放，小球打在屏上时动能最小，最小动能为多少？答案 见解析解析 (1)小球从P 处下滑到Q 点，由机械能守恒可得mgL ＝12mv 2得v ＝2gL在Q 点对小球受力分析得F N －mg ＝mv2L代入得F N ＝3mg根据牛顿第三定律，小球对轨道压力大小为3mg ，方向竖直向下(2)小球从轨道上某点C 下滑到Q 处平抛，恰好打在B 点，则根据平抛运动规律竖直方向2L ＝12gt 2得t ＝2Lg水平方向v Q ＝Lt从C 到Q 根据机械能守恒得mgh C ＝12mv 2Q得h C ＝L8即小球从PC 范围内从静止释放均能打到探测屏上．(3)设从Q 处以速度v 0射出，打到探测屏上距A 点h 处，其动能E k ＝12mv 20＋mgh而h ＝12gt 2＝g 2(L v 0)2得E k ＝12mv 20＋12mg 2L2v 20得v 0＝gL 时E k 最小E kmin ＝mgL由机械能守恒得mgH ＝12mv 2H ＝L2故释放点位置离Q 的竖直高度为L2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。