【紅對(duì)勾】2020高考物理 機(jī)械能守恒定律單元綜合測(cè)試 新課標(biāo)

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1、單元綜合測(cè)試五(機(jī)械能守恒定律) 本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，試卷滿(mǎn)分為100分．考試時(shí)間為90分鐘． 第Ⅰ卷(選擇題，共40分) 一、選擇題(本題共10小題，每題4分，共40分．有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)) 1．運(yùn)動(dòng)員跳傘將經(jīng)歷加速下降和減速下降兩個(gè)過(guò)程，將人和傘看成一個(gè)系統(tǒng)，在這兩個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．阻力對(duì)系統(tǒng)始終做負(fù)功 B．系統(tǒng)受到的合外力始終向下 C．重力做功使系統(tǒng)的重力勢(shì)能增加 D．任意相等的時(shí)間內(nèi)重力做的功相等 解析：阻力始終與運(yùn)動(dòng)方向相反，做負(fù)功，所以A正確．

2、加速下降合外力向下，而減速下降合外力向上，所以B錯(cuò)誤．重力做功，重力勢(shì)能減小，則C錯(cuò)誤．時(shí)間相等，但物體下落距離不同，重力做功不等，所以D錯(cuò)誤． 答案：A 圖1 2．如圖1所示，在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落到比地面低h的海平面上．若以地面為零勢(shì)能面而且不計(jì)空氣阻力，則 ①物體到海平面時(shí)的勢(shì)能為mgh ②重力對(duì)物體做的功為mgh ③物體在海平面上的動(dòng)能為mv02＋mgh ④物體在海平面上的機(jī)械能為mv02 其中正確的是(　　) A．①②③　　　　　　　　 B．②③④ C．①③④ D．①②④ 答案：B 3．一物塊由靜止開(kāi)始從粗糙斜面上的某點(diǎn)加速

3、下滑到另一點(diǎn)，在此過(guò)程中重力對(duì)物體做的功等于(　　) A．物塊動(dòng)能的增加量 B．物塊重力勢(shì)能的減少量與物塊克服摩擦力做的功之和 C．物塊重力勢(shì)能的減少量和物塊動(dòng)能的增加量以及物塊克服摩擦力做的功之和 D．物塊動(dòng)能的增加量與物塊克服摩擦力做的功之和 解析：由能量關(guān)系得：Wf＝ΔEp－ΔEk ΔEp＝WG 故WG＝Wf＋ΔEk. 在此類(lèi)題中， 要?jiǎng)?wù)必搞清每一種力做功伴隨著什么樣的能量轉(zhuǎn)化，然后運(yùn)用動(dòng)能定理或能量守恒． 答案：D 4．一個(gè)質(zhì)量為0.3 kg的彈性小球，在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墻上，碰撞后小球沿相反方向運(yùn)動(dòng)，反彈后的速度大小與碰撞前相同．則碰撞前后小

4、球速度變化量的大小Δv和碰撞過(guò)程中墻對(duì)小球做功的大小W為(　　) A．Δv＝0 B．Δv＝12 m/s C．W＝0 D．W＝10.8 J 解析：速度是矢量，速度的變化也是矢量，反彈后小球的速度與碰前速度等值反向，則速度變化量為Δv＝－v－v＝－2v(設(shè)碰前速度方向?yàn)檎?，其大小為2v＝12 m/s，故B正確．反彈前、后小球的動(dòng)能沒(méi)有變化，即ΔEk＝0.根據(jù)動(dòng)能定理：物體受合外力做功等于物體動(dòng)能的變化，即W＝ΔEk＝0，則C正確． 答案：BC 圖2 5．物體沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的v－t關(guān)系如圖2所示，已知在第1秒內(nèi)合外力對(duì)物體做的功為W，則(　　) A．從第1秒末到第3秒末合外力

5、做功為4W B．從第3秒末到第5秒末合外力做功為－2W C．從第5秒末到第7秒末合外力做功為W D．從第3秒末到第4秒末合外力做功為－0.75W 解析：由圖知第1秒末、第3秒末、第7秒末速度大小關(guān)系：v1＝v3＝v7，由題知W＝mv12－0，則由動(dòng)能定理得第1秒末到第3秒末合外力做功W2＝mv32－mv12＝0，故A錯(cuò)；第3秒末到第5秒末合外力做功W3＝mv52－mv32＝0－mv12＝－W，故B錯(cuò)；第5秒末到第7秒末合外力做功W4＝mv72－0＝mv12＝W，故C對(duì)；第3秒末到第4秒末合外力做功W5＝mv42－mv32＝m(v1)2－mv12＝－0.75 W．故D對(duì)． 答案：CD

6、 6．不久前歐洲天文學(xué)家在太陽(yáng)系之外發(fā)現(xiàn)了一顆可能適合人類(lèi)居住的行星，命名為“格利斯581 c”．該行星的質(zhì)量是地球的5倍，直徑是地球的1.5倍．設(shè)想在該行星表面附近繞行星沿圓軌道運(yùn)行的人造衛(wèi)星的動(dòng)能為Ek1，在地球表面附近繞地球沿圓軌道運(yùn)行的相同質(zhì)量的人造衛(wèi)星的動(dòng)能為Ek2，則為(　　) A．0.13 B．0.3 C．3.33 D．7.5 解析：由G＝m得Ek1＝ 由G＝m·得Ek2＝ 又已知＝5　＝1.5 則＝＝3.33，故C正確． 答案：C 圖3 7．如圖3所示，固定的光滑豎直桿上套著一個(gè)滑塊，用輕繩系著滑塊繞過(guò)光滑的定滑輪，以大小恒定的拉力F拉繩，使滑塊從

7、A點(diǎn)起由靜止開(kāi)始上升．若從A點(diǎn)上升至B點(diǎn)和從B點(diǎn)上升至C點(diǎn)的過(guò)程中拉力F做的功分別為W1、W2，滑塊經(jīng)B、C兩點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為EkB、EkC，圖中AB＝BC，則一定有(　　) A．W1>W2 B．W1EkC D．EkBW2，選A. 答案：A 8．(2020·山東泰安)如圖4，一物體從光滑斜面AB底端A點(diǎn)以初速度v0上滑，沿斜面上升的最大高度為h.下列說(shuō)法中正確的是(設(shè)下列情境中物體從A點(diǎn)上滑的初速度仍為v0)(　　)

8、 圖4 A．若把斜面CB部分截去，物體沖過(guò)C點(diǎn)后上升的最大高度仍為h B．若把斜面AB變成曲面AEB，物體沿此曲面上升仍能到達(dá)B點(diǎn) C．若把斜面彎成圓弧形D，物體仍沿圓弧升高h(yuǎn) D．若把斜面從C點(diǎn)以上部分彎成與C點(diǎn)相切的圓弧狀，物體上升的最大高度有可能仍為h 解析：光滑斜面，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，若把斜面CB部分截去，物體從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)后做斜上拋運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)有水平方向的分速度，則物體上升不到h高度．而變成曲面AEB及從C點(diǎn)以上部分彎成與C點(diǎn)相切的圓弧狀，物體到達(dá)最高點(diǎn)速度都可達(dá)到零，物體可達(dá)最大h高度，而沿彎成圓弧形AD，物體做圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)需有個(gè)最小速度故選項(xiàng)BD正確．

9、 答案：BD 圖5 9．(2020·山東理綜)如圖5所示，傾角θ＝30°的粗糙斜面固定在地面上，長(zhǎng)為l、質(zhì)量為m、粗細(xì)均勻、質(zhì)量分布均勻的軟繩置于斜面上，其上端與斜面頂端齊平，用細(xì)線(xiàn)將物塊與軟繩連接，物塊由靜止釋放后向下運(yùn)動(dòng)，直到軟繩剛好全部離開(kāi)斜面(此時(shí)物塊未到達(dá)地面)在此過(guò)程中(　　) A．物塊的機(jī)械能逐漸增加 B．軟繩重力勢(shì)能共減少了mgl C．物塊重力勢(shì)能的減少等于軟繩克服摩擦力所做的功 D．軟繩重力勢(shì)能的減少小于其動(dòng)能的增加與克服摩擦力所做功之和 解析：取斜面最高點(diǎn)為參考面，軟繩重力勢(shì)能減少量ΔEp繩＝mg·－mg··sin30°＝mgl，選項(xiàng)B正確；物塊向下運(yùn)動(dòng)，

10、對(duì)物塊，除重力以外，繩拉力對(duì)物塊做負(fù)功，物塊機(jī)械能減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；設(shè)W克為軟繩克服摩擦力做的功，對(duì)系統(tǒng)由功能原理得ΔEp繩＋ΔEp物＝mv2＋m物v2＋W克，又因?yàn)棣p物>m物v2，故選項(xiàng)C錯(cuò)而D 對(duì)． 答案：BD 圖6 10．(2020·山東理綜)圖6所示為某探究活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的節(jié)能運(yùn)輸系統(tǒng)．斜面軌道傾角為30°，質(zhì)量為M的木箱與軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)為，木箱在軌道頂端時(shí)，自動(dòng)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(wú)初速滑下，當(dāng)輕彈簧被壓縮至最短時(shí)，自動(dòng)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(guò)程．下列選項(xiàng)正確的是(　　) A．m＝M B．

11、m＝2M C．木箱不與彈簧接觸時(shí)，上滑的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(guò)程中，減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能 解析：彈簧被壓縮至最短時(shí)的彈性勢(shì)能為Ep，由功能關(guān)系，得： 下滑過(guò)程：(M＋m)gh－μ(M＋m)gcosθ＝Ep 上滑過(guò)程：Ep＝Mg·h＋μMgcosθ· 解得m＝2M，故選項(xiàng)A錯(cuò)B對(duì)； 上滑時(shí)加速度：a上＝gsinθ＋μgcosθ 下滑時(shí)加速度：a下＝gsinθ－μgcosθ 故選項(xiàng)C正確； 由能量守恒定律得，減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能和內(nèi)能，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：BC 第Ⅱ卷(非選擇題，共60分) 二、填空題(

12、本題共2小題，每題8分，共16分) 圖7 11．(2020·全國(guó)Ⅱ理綜)利用圖7所示的裝置可以研究自由落體運(yùn)動(dòng)．實(shí)驗(yàn)中需要調(diào)整好儀器，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，松開(kāi)紙帶，使重物下落．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器會(huì)在紙帶上打出一系列的小點(diǎn)． (1)為了測(cè)得重物下落的加速度，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有______．(填入正確選項(xiàng)前的字母) A．天平　　B．秒表 C．米尺 (2)若實(shí)驗(yàn)中所得到的重物下落的加速度值小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎?，而?shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)處理均無(wú)錯(cuò)誤，寫(xiě)出一個(gè)你認(rèn)為可能引起此誤差的原因：________. 解析：(1)由Δs＝aT2可知為測(cè)重物的加速度a，需要用米尺測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，選項(xiàng)C正

13、確． (2)從產(chǎn)生加速度的原因即受力的角度思考誤差原因． 答案：(1)C　(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與紙帶間存在摩擦 12．某學(xué)習(xí)小組做探究“合力的功和物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)如圖8，圖中小車(chē)是在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為W.當(dāng)用2條、3條……完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次……實(shí)驗(yàn)時(shí)，使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致．每次實(shí)驗(yàn)中小車(chē)獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出． 圖8 (1)除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線(xiàn)、開(kāi)關(guān)、刻度尺和________電源(填“交流”或“直流”)． (2)實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)會(huì)受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當(dāng)

14、傾斜來(lái)平衡掉摩擦阻力，則下面操作正確的是______． A．放開(kāi)小車(chē)，能夠自由下滑即可 B．放開(kāi)小車(chē)，能夠勻速下滑即可 C．放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē)，能夠自由下滑即可 D．放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē)，能夠勻速下滑即可 (3)若木板水平放置，小車(chē)在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車(chē)速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車(chē)所在的位置，下列說(shuō)法正確的是________． A．橡皮筋處于原長(zhǎng)狀態(tài) B．橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài) C．小車(chē)在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線(xiàn)處 D．小車(chē)已過(guò)兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線(xiàn) (4)在正確操作情況下，打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測(cè)量小車(chē)獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的________部分進(jìn)行測(cè)量(根據(jù)下面

15、所示的紙帶回答)． 圖9 解析：(3)因?yàn)槟景逅椒胖茫誓Σ亮](méi)有被平衡掉，當(dāng)小車(chē)速度最大時(shí)，F(xiàn)彈＝f，故橡皮筋仍有彈力，處于伸長(zhǎng)狀態(tài)． 答案：(1)交流　(2)D　(3)B　(4)GK 三、計(jì)算題(本題共4小題，13、14題各10分，15、16題各12分，共44分，計(jì)算時(shí)必須有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 13．質(zhì)量為500 t的火車(chē)，以恒定功率沿平直軌道行駛，在3 min內(nèi)行駛1.45 km，速度由18 km/h增加到最大速度54 km/h，求火車(chē)的功率(g＝10 m/s2)． 解析：由于整個(gè)過(guò)程中火車(chē)所受的牽引力不是恒力，因此加速度不是恒量，運(yùn)動(dòng)學(xué)

16、中勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)公式不能用．可以由動(dòng)能定理得W牽＋W阻＝mvm2－mv2① 其中W阻＝－Ffx，W牽是一個(gè)變力的功，但因該力的功率恒定，故可用W牽＝Pt計(jì)算． 這樣①式變?yōu)镻t－Ffx＝mvm2－mv2② 又因達(dá)最大速度時(shí)F＝Ff，故vm＝③ 聯(lián)立解得P＝600 kW. 答案：600 kW 圖10 14．如圖10所示，半徑R＝0.4 m的光滑半圓軌道與粗糙的水平面相切于A點(diǎn)，質(zhì)量為m＝1 kg的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))在水平拉力F的作用下，從靜止開(kāi)始由C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，物體從A點(diǎn)進(jìn)入半圓軌道的同時(shí)撤去外力F，物體沿半圓軌道通過(guò)最高點(diǎn)B后做平拋運(yùn)動(dòng)，正好落在C點(diǎn)，已知xAC＝2 m，

17、F＝15 N，g取10 m/s2，試求： (1)物體在B點(diǎn)時(shí)的速度大小以及此時(shí)半圓軌道對(duì)物體的彈力大小； (2)物體從C到A的過(guò)程中，摩擦力做的功． 解析：(1)設(shè)物體在B點(diǎn)的速度為v，由B到C做平拋運(yùn)動(dòng)，有2R＝gt2，xAC＝vt，∴v＝5 m/s 由此時(shí)受力知FN＋mg＝， ∴FN＝52.5 N. 由牛頓第三定律知，半圓軌道對(duì)物體的彈力FN′＝52.5 N. (2)A到B，機(jī)械能守恒mvA2＝mv2＋2mgR 由C到A應(yīng)用動(dòng)能定理可知(F－Ff)xAC＝mvA2 所以，Wf＝－Ff·xAC＝－9.5 J. 答案：(1)5 m/s　52.5 N　(2)－9.5 J

18、 圖11 15．(2020·遼寧大連雙基測(cè)試)如圖11所示，固定斜面的傾角θ＝30°，物體A與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，輕彈簧下端固定在斜面底端，彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)上端位于C點(diǎn)．用一根不可伸長(zhǎng)的輕繩通過(guò)輕質(zhì)光滑的定滑輪連接物體A和B，滑輪右側(cè)繩子與斜面平行，A的質(zhì)量為2m，B的質(zhì)量為m，初始時(shí)物體A到C點(diǎn)的距離為L(zhǎng).現(xiàn)給A、B一初速度v0使A開(kāi)始沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，B向上運(yùn)動(dòng)，物體A將彈簧壓縮到最短后又恰好能彈到C點(diǎn)．已知重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，整個(gè)過(guò)程中，輕繩始終處于伸直狀態(tài)，求此過(guò)程中： (1)物體A向下運(yùn)動(dòng)剛到C點(diǎn)時(shí)的速度； (2)彈簧的最大壓縮量； (3)彈簧中的最大彈性勢(shì)能．

19、 解析：(1)A和斜面間的滑動(dòng)摩擦力f＝2μmgcosθ，物體A向下運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，根據(jù)能量關(guān)系有：2mgLsinθ＋·3mv02＝·3mv2＋mgL＋fL，v＝. (2)從物體A接觸彈簧，將彈簧壓縮到最短后又恰回到C點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用動(dòng)能定理， －f·2x＝0－×3mv2，x＝－. (3)彈簧從壓縮最短到恰好能彈到C點(diǎn)的過(guò)程中，對(duì)系統(tǒng)根據(jù)能量關(guān)系有 Ep＋mgx＝2mgxsinθ＋fx 因?yàn)閙gx＝2mgxsinθ 所以Ep＝fx＝mv02－μmgL. 答案：(1)　(2)－　(3)mv02－μmgL 16．(2020·山東理綜)如圖12所示，某貨場(chǎng)需將質(zhì)量為m1＝100 k

20、g的貨物(可視為質(zhì)點(diǎn))從高處運(yùn)送至地面，為避免貨物與地面發(fā)生撞擊，現(xiàn)利用固定于地面的光滑四分之一圓軌道，使貨物由軌道頂端無(wú)初速滑下，軌道半徑R＝1.8 m．地面上緊靠軌道依次排放兩塊完全相同的木板A、B，長(zhǎng)度均為l＝2 m，質(zhì)量均為m2＝100 kg，木板上表面與軌道末端相切．貨物與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝0.2.(最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，取g＝10 m/s2) 圖12 (1)求貨物到達(dá)圓軌道末端時(shí)對(duì)軌道的壓力． (2)若貨物滑上木板A時(shí)，木板不動(dòng)，而滑上木板B時(shí)，木板B開(kāi)始滑動(dòng)，求μ1應(yīng)滿(mǎn)足的條件． (3)若μ1＝0.5，求貨物滑到木板A

21、末端時(shí)的速度和在木板A上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間． 解析：(1)設(shè)貨物滑到圓軌道末端時(shí)的速度為v0，對(duì)貨物的下滑過(guò)程，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得 m1gR＝m1v02① 設(shè)貨物在軌道末端所受支持力的大小為FN，根據(jù)牛頓第二定律得 FN－m1g＝m1② 聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)得 FN＝3000 N③ 根據(jù)牛頓第三定律，貨物對(duì)軌道的壓力大小為3000 N，方向豎直向下． (2)若滑上木板A時(shí)，木板不動(dòng)，由受力分析得 μ1m1g≤μ2(m1＋2m2)g④ 若滑上木板B時(shí)，木板B開(kāi)始滑動(dòng)，由受力分析得 μ1m1g>μ2(m1＋m2)g⑤ 聯(lián)立④⑤式，代入數(shù)據(jù)得 0．4<μ1≤0.6.⑥ (3)μ1＝0.5，由⑥式可知，貨物在木板A上滑動(dòng)時(shí)，木板不動(dòng)．設(shè)貨物在木板A上做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為a1，由牛頓第二定律得μ1m1g＝m1a1⑦ 設(shè)貨物滑到木板A末端時(shí)的速度為v1，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 v12－v02＝－2a1l⑧ 聯(lián)立①⑦⑧式，代入數(shù)據(jù)得v1＝4 m/s⑨ 設(shè)在木板A上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 v1＝v0－a1t⑩ 聯(lián)立①⑦⑨⑩式，代入數(shù)據(jù)得t＝0.4 s? 答案：(1)3000 N，方向豎直向下 (2)0.4<μ1≤0.6　(3)4 m/s　0.4s