2022年高考物理新一輪總復(fù)習(xí) 階段示范性測(cè)試5 機(jī)械能及其守恒定律（含解析）

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1、2022年高考物理新一輪總復(fù)習(xí) 階段示范性測(cè)試5 機(jī)械能及其守恒定律（含解析） 本卷測(cè)試內(nèi)容：機(jī)械能及其守恒定律 本試卷分為第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，共110分。測(cè)試時(shí)間90分鐘。 第Ⅰ卷　(選擇題，共50分) 一、選擇題(本題共10小題，每小題5分，共50分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第2、4、5、8小題，只有一個(gè)選項(xiàng)正確；第1、3、6、7、9、10小題，有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。) 1. [xx·長(zhǎng)春模擬]如圖所示，小球m用一條不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線拴住后懸于O點(diǎn)，小球置于一個(gè)斜面不光滑的斜劈M上，用水平力F向左推動(dòng)斜

2、劈M在光滑水平桌面上由位置甲向左緩慢移動(dòng)到位置乙，在此過程中，正確的說(shuō)法是(　　) A. M、m間的摩擦力對(duì)m不做功 B. M、m間的摩擦力對(duì)m做負(fù)功 C. F對(duì)M所做的功與m對(duì)M所做的功的絕對(duì)值相等 D. M、m間的彈力對(duì)m做正功 解析：小球在向左擺動(dòng)過程中，M對(duì)m的摩擦力方向與小球m的位移方向間夾角小于90°，故摩擦力對(duì)m做正功，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤；因M緩慢向左運(yùn)動(dòng)，地面對(duì)M的支持力和M的重力不做功，一定有F對(duì)M所做的功與m對(duì)M所做的功的絕對(duì)值相等，選項(xiàng)C正確；M對(duì)m的彈力方向與m位移方向夾角小于90°，故對(duì)m做正功，選項(xiàng)D正確。 答案：CD 2. [xx·聊城模擬]質(zhì)量為m的

3、汽車，啟動(dòng)后發(fā)動(dòng)機(jī)以額定功率P沿水平道路行駛，經(jīng)過一段時(shí)間后以速度v勻速行駛。若行駛中受到的摩擦阻力大小不變，則在加速過程中車速為時(shí)，汽車的加速度為(　　) A. 　　　　　　　 B. C. D. 0 解析：由題意可知汽車的最大速度為v，設(shè)阻力為Ff，則有P＝Ffv，當(dāng)車速為時(shí)，P＝F·，再根據(jù)牛頓第二定律F－Ff＝ma可得a＝＝，故本題選B。 答案：B 3. [xx·太原高三調(diào)研]如圖所示，一直角斜面固定在水平地面上，右邊斜面傾角為60°，左邊斜面傾角為30°，A、B兩物體分別系于一根跨過定滑輪的輕繩兩端，置于兩斜面上，且位于同高度處于靜止?fàn)顟B(tài)。將兩物體看成質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)一

4、切摩擦和滑輪質(zhì)量，剪斷輕繩，讓兩物體從靜止開始沿斜面滑下，下列判斷正確的是(以地面為參考平面)(　　) A. 到達(dá)斜面底端時(shí)兩物體速率相等 B. 到達(dá)斜面底端時(shí)兩物體機(jī)械能相等 C. 到達(dá)斜面底端時(shí)兩物體重力的功率相等 D. 兩物體沿斜面下滑的時(shí)間相等 解析：根據(jù)機(jī)械能守恒定律，兩物體減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能mgh＝mv2，到達(dá)斜面底端的速率v＝，只與高度有關(guān)，而兩物體高度一樣，到達(dá)斜面底端的速率相等，則A正確；兩物體在光滑斜面上能夠靜止，輕繩張力處處相等，則有mAgsin60°＝mBgsin30°，得mA＝mB，兩物體質(zhì)量不相等，高度一樣，那么兩物體機(jī)械能不相等，則B錯(cuò)；兩物體到達(dá)

5、斜面底端時(shí)重力做功功率分別為PA＝mAgvsin60°，PB＝mBgvsin30°，則有PA＝PB，則C正確；兩物體勻加速下滑，＝gsinθ·t2，兩物體高度相同而斜面傾斜角不同，下滑的時(shí)間就不相等，則D錯(cuò)誤。 答案：AC 4. [xx·大連模擬]如圖所示，一長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻鐵鏈對(duì)稱地掛在一輕質(zhì)小滑輪上，由于某一微小的擾動(dòng)使得鐵鏈向一側(cè)滑動(dòng)，則鐵鏈完全離開滑輪時(shí)的速度大小為(　　) A. B. C. D. 解析： 鐵鏈向一側(cè)滑動(dòng)的過程受重力和滑輪彈力的作用，彈力始終與對(duì)應(yīng)各節(jié)鏈條的運(yùn)動(dòng)方向垂直，故只有重力做功。設(shè)鐵鏈剛好完全離開滑輪時(shí)的速度為v，由機(jī)械能守恒定律有：

6、mv2＋ΔEp＝0 其中鐵鏈重力勢(shì)能的變化量相當(dāng)于滑離時(shí)下半部分的重力勢(shì)能減去滑動(dòng)前左半部分的重力勢(shì)能，如圖所示，即：ΔEp＝－mg·，解得v＝，故C正確。 答案：C 5. [xx·池州模擬]物體在恒定阻力作用下，以某初速度在水平面上沿直線滑行直到停止。以a、Ek、x和t分別表示物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小、動(dòng)能、位移的大小和運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。則以下各圖象中，能正確反映這一過程的是(　　) 解析：物體在恒定阻力作用下運(yùn)動(dòng)，其加速度隨時(shí)間不變，隨位移不變，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理，－Ffx＝Ek－Ek0，解得Ek＝Ek0－Ffx，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 答案：C 6. [xx·浙江五校高三

7、聯(lián)考]如圖所示，半徑r＝0.5 m的光滑圓軌道被豎直固定在水平地面上，圓軌道最低處有一小球(小球的半徑比r小很多)?，F(xiàn)給小球一個(gè)水平向右的初速度v0，要使小球不脫離軌道運(yùn)動(dòng)，v0應(yīng)滿足 (　　) A. v0≥0 B. v0≥2 m/s C. v0≥5 m/s D. v0≤ m/s 解析：小球不脫離圓軌道的條件有以下兩種情形：(1)能通過最高點(diǎn)：上升到最高點(diǎn)的臨界條件是v≥，在從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律mv＝mv2＋2mgr，由以上兩式解得：v0≥＝5 m/s；(2)上升的高度h≤r：從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律mv＝mgh，由以上兩式得：v0

8、≤＝ m/s。正確選項(xiàng)為C、D。 答案：CD 7. [xx·黃山模擬]長(zhǎng)木板A放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m＝2 kg的另一物體B以水平速度v0＝2 m/s滑上原來(lái)靜止的長(zhǎng)木板A的表面，由于A、B間存在摩擦，之后A、B速度隨時(shí)間變化情況如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A. 木板獲得的動(dòng)能為2 J B. 系統(tǒng)損失的機(jī)械能為2 J C. 木板A的最小長(zhǎng)度為1 m D. A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1 解析：由v－t圖可知，木板和物體共速前的加速度大小均為a＝1 m/s2，它們所受的合外力均為摩擦力，F(xiàn)f＝μmg，所以木板質(zhì)量M＝m＝2 kg，木板獲得的動(dòng)能Ek1＝Mv＝×2×1

9、2 J＝1 J，故A錯(cuò)；系統(tǒng)機(jī)械能損失ΔE＝mv－(M＋m)v＝2 J，故B對(duì)；木板的最小長(zhǎng)度可由v－t圖面積求得，L＝×2×1 m＝1 m，故C對(duì)；由a＝μg＝1 m/s2得μ＝0.1, 故D對(duì)。 答案：BCD 8. [xx·蘇州模擬]在如圖所示的物理過程示意圖中，甲圖中一端固定有小球的輕桿從右偏上30°角釋放后繞光滑支點(diǎn)擺動(dòng)；乙圖為末端固定有小球的輕質(zhì)直角架，釋放后繞通過直角頂點(diǎn)的固定軸O無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)；丙圖為置于光滑水平面上的A、B兩小車，B靜止，A獲得一向右的初速度后向右運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻連接兩車的細(xì)繩繃緊，然后帶動(dòng)B車運(yùn)動(dòng)；丁圖為置于光滑水平面上的帶有豎直支架的小車，把用細(xì)繩懸掛的小球從圖

10、示位置釋放，小球開始擺動(dòng)。關(guān)于這幾個(gè)物理過程(空氣阻力忽略不計(jì))，下列判斷中正確的是(　　) A. 甲圖中小球機(jī)械能守恒 B. 乙圖中小球A的機(jī)械能守恒 C. 丙圖中兩車組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 D. 丁圖中小球的機(jī)械能守恒 解析：(甲)圖過程中輕桿對(duì)小球不做功，小球的機(jī)械能守恒；(乙)圖過程中A、B兩球通過桿相互影響(例如開始時(shí)A球帶動(dòng)B球轉(zhuǎn)動(dòng))，輕桿對(duì)A的彈力不沿桿的方向，會(huì)對(duì)小球做功，所以每個(gè)小球的機(jī)械能不守恒，但把兩個(gè)小球作為一個(gè)系統(tǒng)時(shí)機(jī)械能守恒；(丙)圖中繩子繃緊的過程雖然只有彈力作為內(nèi)力做功，但彈力突變有內(nèi)能轉(zhuǎn)化，機(jī)械能不守恒；(丁)圖過程中細(xì)繩也會(huì)拉動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)，取地面為

11、參考系，小球的軌跡不是圓弧，細(xì)繩會(huì)對(duì)小球做功，小球的機(jī)械能不守恒，把小球和小車當(dāng)做一個(gè)系統(tǒng)，機(jī)械能才守恒。故選項(xiàng)A正確。 答案：A 9. [xx·鄭州質(zhì)檢]如圖所示，表面粗糙的固定斜面頂端安裝一個(gè)定滑輪，小物塊A、B用輕繩連接并跨過定滑輪(不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦)。初始時(shí)刻，手扶物塊B使A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)。松手后A下落、B沿斜面上滑，則從松手到物塊A著地前的瞬間(　　) A. 物塊A減少的機(jī)械能等于物塊B增加的機(jī)械能 B. 輕繩對(duì)物塊B做的功等于物塊B的機(jī)械能增量 C. 輕繩對(duì)物塊A做的功等于物塊A的機(jī)械能變化量 D. 摩擦力對(duì)物塊B做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的變化量 解析：因?yàn)樾泵?/p>

12、的摩擦力對(duì)B做負(fù)功，所以物塊A、B組成的系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；重力以外的力做的功等于機(jī)械能的增量，輕繩和斜面對(duì)物塊做的功等于物塊B機(jī)械能的增量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；除重力以外，只有輕繩對(duì)物塊A做功，所以輕繩對(duì)物塊A做的功等于物塊A機(jī)械能的變化量，選項(xiàng)C正確；以A、B作為一個(gè)系統(tǒng)，繩子的拉力(內(nèi)力)和重力做的功不會(huì)影響系統(tǒng)的機(jī)械能，故斜面摩擦力對(duì)物塊B做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的變化量，選項(xiàng)D正確。 答案：CD 10. 如圖所示，水平傳送帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下始終以速度v勻速運(yùn)動(dòng)。某時(shí)刻在傳送帶上A點(diǎn)處輕輕放上一個(gè)質(zhì)量為m的小物體，經(jīng)時(shí)間t小物體的速度與傳送帶相同，相對(duì)傳送帶的位移大小為x，A點(diǎn)未到

13、右端，在這段時(shí)間內(nèi)(　　) A. 小物體相對(duì)地面的位移大小為x B. 傳送帶上的A點(diǎn)對(duì)地的位移大小為x C. 由于物體與傳送帶相互作用產(chǎn)生的熱能為mv2 D. 由于物體與傳送帶相互作用電動(dòng)機(jī)要多做的功為mv2 解析：在這段時(shí)間內(nèi)，物體從靜止做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其相對(duì)地面的位移為x1＝vt，傳送帶(或傳送帶上的A點(diǎn))相對(duì)地面的位移為x2＝vt，物體相對(duì)傳送帶的位移大小x＝x2－x1＝vt，顯然x1＝x，x2＝2x，所以選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；物體與傳送帶間的滑動(dòng)摩擦力做功，將系統(tǒng)的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能，摩擦生熱Q＝Ffx，對(duì)物體運(yùn)用動(dòng)能定理有Ffx1＝mv2，又x1＝x，所以Q＝F

14、fx＝mv2，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在這段時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)機(jī)要多做功以克服滑動(dòng)摩擦力做功，W＝Ffx2＝2Ffx＝mv2，選項(xiàng)D正確。 答案：AD 第Ⅱ卷　(非選擇題，共60分) 二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題，共20分) 11. (8分)如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端(m1>m2)，1、2是兩個(gè)光電門。用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 (1)實(shí)驗(yàn)中除了獲取物塊B通過兩光電門時(shí)的速度v1、v2外，還需要測(cè)量物理量________。 (2)用已知量和測(cè)量量寫出驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式________。 解析：A、B運(yùn)動(dòng)過程中，若系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，則有m1

15、gh－m2gh＝(m1＋m2)(v－v)，所以除了知道物體B通過兩光電門時(shí)的速度v1、v2外，還需要測(cè)的物理量有：m1和m2，兩光電門之間的距離h。 答案：(1)A、B兩物塊的質(zhì)量m1和m2，兩光電門之間的距離h (2)(m1－m2)gh＝(m1＋m2)(v－v) 12. (12分)[xx·成都高新區(qū)月考]某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能定理”。如圖(甲)，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過一個(gè)定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0 cm的A、B兩點(diǎn)各安裝—個(gè)速度傳感器，記錄小車通過A、B時(shí)的速度大小。小車中可以放

16、置砝碼。 (甲) (1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下： ①測(cè)量出小車和拉力傳感器的總質(zhì)量M′；把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路。 ②將小車停在C點(diǎn)，釋放小車，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線拉力及小車通過A、B時(shí)的速度。 ③在小車中增加砝碼，或________，重復(fù)②的操作。 (2)下表是他們測(cè)得的一組數(shù)據(jù)，其中M是M′與小車中砝碼質(zhì)量之和，|v－v|是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量ΔE，F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力，W是F在A、B間所做的功。表格中的ΔE3＝________J，W3＝________ J。(結(jié)果保留三位有

17、效數(shù)字) 次數(shù) M/kg |v－v|/ (m/s)2 ΔE/J F/N W/J 1 0.500 0.760 0.190 0.400 0.200 2 0.500 1.65 0.413 0.840 0.420 3 0.500 2.40 ΔE3 1.220 W3 4 1.000 2.40 1.20 2.420 1.21 5 1.000 2.84 1.42 2.860 1.43 (3)根據(jù)上表，我們?cè)趫D(乙)中的方格紙上作出ΔE－W圖線如圖所示，它說(shuō)明了_____________________________________

18、______ _____________________________________________________________________________________________________。 (乙) 解析：(1)改變對(duì)小車的拉力，就要改變鉤碼數(shù)量； (2)ΔE3＝M|v－v|＝0.600 J， W3＝FL＝1.220×0.5 J＝0.610 J； (3)由圖線可知，拉力(合力)所做的功近似等于物體動(dòng)能的改變量。 答案：(1)減少砝碼 (2)0.600 0.610 (3)拉力(合力)所做的功近似等于物體動(dòng)能的改變量 三、計(jì)算題(本題共4小題，

19、共40分) 13. (8分)[xx·湖南常德高三階段檢測(cè)]如圖所示，質(zhì)量m＝1 kg的滑塊(可看成質(zhì)點(diǎn))，被壓縮的彈簧彈出后在粗糙的水平桌面上滑行一段距離x＝0.4 m后從桌面拋出，落在水平地面上。落點(diǎn)到桌邊的水平距離s＝1.2 m，桌面距地面的高度h＝0.8 m?；瑝K與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2.(取g＝10 m/s2，空氣阻力不計(jì))求： (1)滑塊落地時(shí)速度的大小； (2)彈簧彈力對(duì)滑塊所做的功。 解析：(1)滑塊拋出后豎直方向自由落體h＝gt2 解得t＝ 滑塊落地時(shí)豎直方向速度vy＝gt＝4 m/s 滑塊拋出后水平方向勻速運(yùn)動(dòng)v0＝＝3 m/s 所以落地速度v＝＝5

20、 m/s (2)根據(jù)動(dòng)能定理W彈－μmg·x＝mv 解得W彈＝μmg·x＋mv＝5.3 J 答案：(1)5 m/s　(2)5.3 J 14. (8分) [xx·晉中模擬]從地面上以初速度v0＝10 m/s豎直向上拋出一質(zhì)量為m＝0.2 kg的球，若運(yùn)動(dòng)過程中受到的空氣阻力與其速率成正比關(guān)系，球運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示，t1時(shí)刻到達(dá)最高點(diǎn)，再落回地面，落地時(shí)速率為v1＝2 m/s，且落地前球已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)。(g＝10 m/s2)求： (1)球從拋出到落地過程中克服空氣阻力所做的功； (2)球拋出瞬間的加速度大小。 解析：(1)全程應(yīng)用動(dòng)能定理： －WFf＝mv－mv

21、 代入數(shù)據(jù)，解得：WFf＝9.6 J。 (2)設(shè)空氣阻力大小與速率的關(guān)系為：Ff＝kv。 則拋出時(shí)：mg＋kv0＝ma 落地時(shí)勻速：kv1＝mg 聯(lián)立解得：a＝g(1＋)＝60 m/s2。 答案：(1)9.6 J　(2)60 m/s2 15. (12分)如圖所示，由于街道上的圓形污水井蓋破損，臨時(shí)更換了一個(gè)稍大于井口的紅色圓形平板塑料蓋。為了測(cè)試因塑料蓋意外移動(dòng)致使蓋上的物塊滑落入污水井中的可能性，有人做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：將一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量為m的硬橡膠塊置于塑料蓋的圓心處，給塑料蓋一個(gè)沿徑向的水平向右的初速度v0，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是硬橡膠塊恰好與塑料蓋分離。設(shè)硬橡膠塊與塑料蓋間的動(dòng)摩擦

22、因數(shù)為μ，塑料蓋的質(zhì)量為2m、半徑為R，假設(shè)塑料蓋與地面之間的摩擦可忽略，且不計(jì)塑料蓋的厚度。 (1)求硬橡膠塊與塑料蓋剛好分離時(shí)的速度大??； (2)通過計(jì)算說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中的硬橡膠塊是落入井內(nèi)還是落在地面上。 解析：(1)設(shè)硬橡膠塊與塑料蓋恰好分離時(shí)，兩者的共同速度為v，從開始滑動(dòng)到分離經(jīng)歷時(shí)間為t，在此期間硬橡膠塊與塑料蓋的加速度大小分別為a1、a2，由牛頓第二定律得： μmg＝ma1① μmg＝2ma2② v＝a1t＝v0－a2t③ 由以上各式得v＝v0。④ (2)設(shè)硬橡膠塊與塑料蓋恰好分離時(shí)，硬橡膠塊移動(dòng)的位移為x，取硬橡膠塊分析，應(yīng)用動(dòng)能定理得μmgx＝mv2⑤ 由系統(tǒng)能

23、量關(guān)系可得μmgR＝(2m)v－(m＋2m)v2⑥ 由④⑤⑥式可得x＝R⑦ 因x

24、)滑塊的質(zhì)量和圓軌道的半徑； (2)通過計(jì)算判斷是否存在某個(gè)H值，使得滑塊經(jīng)過最高點(diǎn)D后能直接落到直軌道AB上與圓心等高的點(diǎn)。 解析：(1)滑塊由A到D的過程中 mg(H－2R)＝mv(或mgh＝mv) 由牛頓第三定律得滑塊在D點(diǎn)所受軌道支持力與滑塊對(duì)軌道的壓力等大反向，記為F，則F＋mg＝m 解得F＝H－5mg 結(jié)合圖象可得m＝0.1 kg R＝0.2 m (注：若選取特殊點(diǎn)求得半徑的給2分，再求得質(zhì)量的給2分) (2)存在滿足條件的H值。 設(shè)滑塊在D點(diǎn)的速度為v時(shí)，恰能落到直軌道上與圓心等高處 豎直方向R＝gt2　水平方向x＝vt 由幾何關(guān)系得x＝＝R 解得v＝＝ m/s 物體恰好能過D點(diǎn)的速度大小v0＝＝ m/s 因?yàn)関>v0，所以存在滿足條件的H值。 答案：(1)0.1 kg　0.2 m　(2)存在