2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 單元質(zhì)檢五 功和能、機(jī)械能及其守恒定律（含解析）滬科版

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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 單元質(zhì)檢五 功和能、機(jī)械能及其守恒定律（含解析）滬科版 　單元質(zhì)檢第7頁　? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~5題只有一項(xiàng)符合題目要求,第6~8題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分) 1.在豎直平面內(nèi),有根光滑金屬桿彎成如圖所示形狀,相應(yīng)的曲線方程為y=Acos x,將一個(gè)光滑小環(huán)套在該金屬桿上,并從x=0、y=A處以某一初速度沿桿向+x方向運(yùn)動。運(yùn)動過程中(　　) A.小環(huán)在D點(diǎn)的加速度為零 B.小環(huán)在B點(diǎn)和D點(diǎn)的加速

2、度相同 C.小環(huán)在C點(diǎn)的速度最大 D.小環(huán)在C點(diǎn)和E點(diǎn)的加速度方向相同 解析:小環(huán)在D點(diǎn)和B點(diǎn)的加速度是由環(huán)的重力沿桿切向分力產(chǎn)生的,由對稱性可知,小環(huán)在兩點(diǎn)的加速度的大小相同,方向不同,故A、B均錯(cuò)誤;因C點(diǎn)最低,小環(huán)的重力勢能最小,由機(jī)械能守恒知,小環(huán)在C點(diǎn)的速度最大,C正確;小環(huán)在C點(diǎn)和E點(diǎn)的加速度均為向心加速度,故方向相反,D錯(cuò)誤。 答案:C 2.光滑斜面上有一個(gè)小球自高為h的A處由靜止開始滾下,抵達(dá)光滑的水平面上的B點(diǎn)時(shí)的速度大小為v0。光滑水平面上每隔相等的距離設(shè)置了一個(gè)與小球運(yùn)動方向垂直的活動阻擋條,如圖所示,小球越過n條活動擋條后停下來。若讓小球從h高處以初速度v0滾

3、下,則小球能越過的活動阻擋條的條數(shù)是(設(shè)小球每次越過活動阻擋條時(shí)損失的動能相等)(　　) A.n B.2n C.3n D.4n 解析:設(shè)每條阻擋條對小球做的功為W,當(dāng)小球在水平面上滾動時(shí),由動能定理有0-=nW,對第二次有0-=0-(+mgh)=NW,又因?yàn)?mgh,聯(lián)立以上三式解得N=2n。 答案:B 3.小球由地面豎直上拋,上升的最大高度為H,設(shè)所受阻力大小恒定,地面為零勢能面。在上升至離地高度h處,小球的動能是勢能的2倍,在下落至離地高度h處,小球的勢能是動能的2倍,則h等于(　　) A. B. C. D. 解析:設(shè)小球上升至離地面高度h時(shí),速度為v1,由地面上拋時(shí)速度為

4、v0,下落至離地面高度h處速度為v2,空氣阻力為f,上升階段:-mgH-fH=-,-mgh-fh=,2mgh=;下降階段:mg(H-h)-f(H-h)=;mgh=2×,由以上各式聯(lián)立得:h=H,故選D。 答案:D 4.如圖甲所示,足夠長的固定光滑細(xì)桿與地面成一定傾角,在桿上套有一個(gè)光滑小環(huán),沿桿方向給環(huán)施加一個(gè)拉力F,使環(huán)由靜止開始運(yùn)動,已知拉力F及小環(huán)速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示,重力加速度g取10m/s2。則以下判斷正確的是(　　) A.小環(huán)的質(zhì)量是1kg B.細(xì)桿與地面間的傾角是30° C.前3s內(nèi)拉力F的最大功率是2.25W D.前3s內(nèi)小環(huán)機(jī)械能的增加量是6.7

5、5 J 解析:設(shè)小環(huán)的質(zhì)量為m,細(xì)桿與地面間的傾角為α,由題圖乙知,小環(huán)在第1s內(nèi)的加速度a=m/s2=0.5 m/s2,由牛頓第二定律得:5-mgsinα=ma,又4.5=mgsinα,得m=1kg,A正確;sin α=0.45,B錯(cuò)誤;分析可得前3 s內(nèi)拉力F的最大功率以1s末為最大,Pm=Fv=5×0.5 W=2.5 W,C錯(cuò)誤;前3 s內(nèi)小環(huán)沿桿上升的位移s=×1m+0.5×2 m=1.25 m,前3 s內(nèi)小環(huán)機(jī)械能的增加量ΔE=mv2+mgssinα=5.75J,故D錯(cuò)誤。 答案:A 5.半徑為R的圓桶固定在小車上,有一光滑小球靜止在圓桶的最低點(diǎn),如圖所示。小車以速度v向右勻速

6、運(yùn)動,當(dāng)小車遇到障礙物突然停止時(shí),小球在圓桶中上升的高度不可能是(　　) A.等于 B.大于 C.小于 D.等于2R 解析:小球沿圓桶上滑機(jī)械能守恒,由機(jī)械能守恒分析知A、C、D是可能的。 答案:B 6.如圖所示為某探究活動小組設(shè)計(jì)的節(jié)能運(yùn)動系統(tǒng),斜面軌道傾角為30°,質(zhì)量為M的木箱與軌道的動摩擦因數(shù)為。木箱在軌道頂端時(shí),自動裝貨裝置將質(zhì)量為m的貨物裝入木箱,然后木箱載著貨物沿軌道無初速滑下,當(dāng)輕彈簧被壓縮至最短時(shí),自動卸貨裝置立刻將貨物卸下,然后木箱恰好被彈回到軌道頂端,再重復(fù)上述過程。下列選項(xiàng)正確的是(　　) A.m=M B.m=2M C.木箱不與彈簧接觸時(shí),上滑的

7、加速度大于下滑的加速度 D.在木箱與貨物從頂端滑到最低點(diǎn)的過程中,減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能 解析:自木箱下滑至彈簧壓縮到最短的過程中,由能量守恒有:(m+M)gh=(m+M)gμcos 30°·+E彈①,在木箱反彈到軌道頂端的過程中,由能量守恒有:E彈=Mgμcos 30°·+Mgh②,聯(lián)立①②得:m=2M,A錯(cuò)誤,B正確;下滑過程中:(M+m)gsin θ-(M+m)gμcos θ=(M+m)a1③,上滑過程中:Mgsinθ+Mgμcosθ=Ma2④,解之得:a2=g(sin θ+μcos θ)>a1=g(sinθ-μcos θ),故C正確;在木箱與貨物從頂端滑到最低點(diǎn)的過

8、程中,減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能和內(nèi)能,所以D錯(cuò)誤。 答案:BC 7.靜止在粗糙水平面上的物塊A受方向始終水平向右、大小先后為F1、F2、F3的拉力作用做直線運(yùn)動,t=4s時(shí)停下,其vt圖象如圖所示,已知物塊A與水平面間的動摩擦因數(shù)處處相同,下列判斷正確的是(　　) A.全過程中拉力做的功等于物塊克服摩擦力做的功 B.全過程拉力做的功等于零 C.一定有F1+F3=2F2 D.有可能F1+F3>2F2 解析:由動能定理知A正確,B錯(cuò)誤。第1 s內(nèi)F1-μmg=ma,1s末至3 s末,F2=μmg,第4s內(nèi),μmg-F3=ma,所以F1+F3=2F2,故C正確,D錯(cuò)誤。

9、 答案:AC 8.如圖所示,一物體m在沿斜面向上的恒力F作用下,由靜止從底端沿光滑的斜面向上做勻加速直線運(yùn)動,經(jīng)時(shí)間t力F做功為60J,此后撤去恒力F,物體又經(jīng)時(shí)間t回到出發(fā)點(diǎn),若以地面為零勢能點(diǎn),則下列說法正確的是(　　) A.物體回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的動能是60J B.開始時(shí)物體所受的恒力F=2mgsinθ C.撤去力F時(shí),物體的重力勢能是45J D.動能與勢能相同的位置在撤去力F之前的某位置 解析:由功能關(guān)系可知,前一個(gè)時(shí)間t內(nèi),力F做的功等于此過程中物體機(jī)械能的增量,也等于前一個(gè)時(shí)間t末時(shí)刻物體的機(jī)械能;撤去外力F后,物體的機(jī)械能守恒,故物體回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的動能是60J,A正確;

10、設(shè)前一個(gè)時(shí)間t末時(shí)刻物體速度為v1,后一個(gè)時(shí)間t末時(shí)刻物體速度為v2,由t=t(兩段時(shí)間內(nèi)物體位移大小相等)得:v2=2v1,由=60J知,=15J,因此撤去F時(shí),物體的重力勢能為60J-15 J=45 J,C正確;動能和勢能相同時(shí),重力勢能為30 J,故它們相同的位置一定在撤去力F之前的某位置,D正確;由可得:F=mgsin θ,故B錯(cuò)誤。 答案:ACD 二、實(shí)驗(yàn)題(共15分) 9.(5分)關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,以下說法正確的是　　　。? A.實(shí)驗(yàn)中摩擦是不可避免的,因此紙帶越短越好,因?yàn)榧垘г蕉?克服摩擦力做的功就越少,誤差就越小 B.實(shí)驗(yàn)時(shí)需稱出重物的質(zhì)量 C.

11、紙帶上第1、2兩點(diǎn)間距若不接近2mm,則無論怎樣處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)誤差都一定較大 D.處理打點(diǎn)的紙帶時(shí),可以直接利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的實(shí)際點(diǎn)跡,而不必采用“計(jì)數(shù)點(diǎn)”的方法 解析:選項(xiàng)A中,紙帶過短,長度測量的相對誤差較大,故A錯(cuò)誤;由mv2=mgh知,只需驗(yàn)證v2=gh即可,不必測重物質(zhì)量,故B錯(cuò);對C選項(xiàng)中的紙帶,可選點(diǎn)跡清晰、距離合適的任意兩點(diǎn)M、N,通過計(jì)算ΔEk=與mghMN比較,實(shí)驗(yàn)誤差不一定大,故C錯(cuò)誤;由于自由落體加速度較大,因此除去1、2兩點(diǎn)距離可能很小,其他相鄰兩點(diǎn)間的距離均大于或遠(yuǎn)大于2mm,用毫米刻度尺測量完全可以,不必采用“計(jì)數(shù)點(diǎn)”法,故D正確。 答案:D 10某

12、興趣小組為測一遙控電動小車的額定功率,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn): ①用天平測出電動小車的質(zhì)量為0.4kg。 ②將電動小車、紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器按如圖所示安裝。 ③接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(其打點(diǎn)周期為0.02s)。 ④使電動小車以額定功率加速運(yùn)動,達(dá)到最大速度一段時(shí)間后關(guān)閉小車電源。待小車靜止時(shí)再關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(設(shè)在整個(gè)過程中小車所受的阻力恒定)。 在上述過程中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上所打的點(diǎn)跡如圖甲、乙所示,圖中O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打的第一個(gè)點(diǎn)。 請你分析紙帶數(shù)據(jù),回答下列問題: (1)該電動小車運(yùn)動的最大速度為　　　　m/s。? (2)該電動小車運(yùn)動過程中所受的阻力大小為　　　　N。? (3)該

13、電動小車的額定功率為　　　　W。? 解析:(1)速度恒定時(shí):v=m/s=1.50 m/s。 (2)勻減速運(yùn)動階段:a=≈-4.00 m/s2　則f=ma=-1.60N。 (3)F=-f 電動小車的額定功率:P=Fv=1.60×1.50W=2.4 W。 答案:(1)1.50　(2)1.60　(3)2.4 三、計(jì)算題(本題共3小題,共47分) 11.(14分)某校物理興趣小組決定舉行遙控賽車比賽。比賽路徑如圖所示,賽車從起點(diǎn)A出發(fā),沿水平直線軌道運(yùn)動L后,由B點(diǎn)進(jìn)入半徑為R的光滑豎直圓軌道,離開豎直圓軌道后繼續(xù)在光滑平直軌道上運(yùn)動到C點(diǎn),并能越過壕溝。已知賽車質(zhì)量m=0.1kg,通電

14、后以額定功率P=1.5 W工作,進(jìn)入豎直軌道前受到阻力恒為0.3N,隨后在運(yùn)動中受到的阻力均可不計(jì)。圖中L=10.00m,R=0.32m,h=1.25m,s=1.50m。問:要使賽車完成比賽,電動機(jī)至少工作多長時(shí)間?(取g=10m/s2) 解析:設(shè)賽車越過壕溝需要的最小速度為v1,由平拋運(yùn)動的規(guī)律s=v1t,h=gt2 解得v1=s=3m/s 設(shè)賽車恰好通過圓軌道,對應(yīng)圓軌道最高點(diǎn)的速度為v2,最低點(diǎn)的速度為v3,由牛頓第二定律及機(jī)械能守恒定律 mg=m +mg(2R) 解得:v3==4m/s 通過分析比較,賽車要完成比賽,在進(jìn)入圓軌道前的速度最小應(yīng)該是:vmin=4 m/s

15、 設(shè)電動機(jī)工作時(shí)間至少為t,根據(jù)功能關(guān)系:Pt-fL= 由此可得t=2.53s。 答案:2.53s 12.(18分)如圖甲所示,水平傳送帶的長度L=6m,皮帶輪以速度v順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動,現(xiàn)在一質(zhì)量為1kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平速度v0從A點(diǎn)滑上傳送帶,越過B點(diǎn)后做平拋運(yùn)動,其水平位移為x,保持物塊的初速度v0不變,多次改變皮帶輪的速度v依次測量水平位移x,得到如圖乙所示的xv圖象。 (1)當(dāng)0

16、拋初速度不變,所以物體在A、B之間做勻減速直線運(yùn)動。由于v≥7m/s時(shí)傳送帶速度增加而物體的平拋初速度不變,所以物體在A、B之間做勻加速直線運(yùn)動。 (2)由圖象可知在傳送帶速度v帶=1m/s時(shí),物體做勻減速運(yùn)動。 則平拋初速度為v1=1m/s,由動能定理得:-μmgL= 在v帶=7m/s時(shí),物體做勻加速運(yùn)動,則平拋初速度為v2=7m/s, 由動能定理得:μmgL= 解得v0==5m/s。 答案:(1)勻減速直線運(yùn)動;勻加速直線運(yùn)動　(2)5m/s 13.(15分)如圖所示,軌道ABC被豎直地固定在水平桌面上,A距離水平地面高H=0.75m,C距離水平地面高h(yuǎn)=0.45m。一質(zhì)量m

17、=0.10kg的小物塊自A點(diǎn)從靜止開始下滑,從C點(diǎn)以水平速度飛出后落在水平地面上的D點(diǎn)。現(xiàn)測得C、D兩點(diǎn)的水平距離為l=0.60m。不計(jì)空氣阻力,取g=10m/s2。求: (1)小物塊從C點(diǎn)運(yùn)動到D點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間。 (2)小物塊從C點(diǎn)飛出時(shí)速度的大小。 (3)小物塊從A點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)的過程中克服摩擦力做的功。 解析:(1)小物塊從C水平飛出后做平拋運(yùn)動,由h=gt2得小物塊從C到D運(yùn)動的時(shí)間t==0.3s。 (2)從C點(diǎn)飛出時(shí)速度的大小v==2.0m/s。 (3)小物塊從A運(yùn)動到C的過程中,根據(jù)動能定理得 mg(H-h)-Wf=mv2-0 即克服摩擦力做功:Wf=mg(H-h)-mv2=0.1 J。 答案:(1)0.3s　(2)2.0 m/s　(3)0.1 J