2019-2020年高考物理一輪復習 第五章 機械能及其守恒定律階段綜合測評.doc

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2019-2020年高考物理一輪復習 第五章 機械能及其守恒定律階段綜合測評 溫馨提示：1.第Ⅰ卷答案寫在答題卡上，第Ⅱ卷書寫在試卷上；交卷前請核對班級、姓名、考號.2.本場考試時間為90分鐘，注意把握好答題時間.3.認真審題，仔細作答，永遠不要以粗心為借口原諒自己． 一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分．有的小題給出的四個選項中只有一個選項正確；有的小題給出的四個選項中有多個選項正確，全部選對得4分，選對但不全得2分，有錯選或不答得0分) 1．(xx湖南省益陽市陣營中學高三月考)放在水平地面上的物體受到水平拉力的作用，在0～6 s內其速度與時間圖象和拉力的功率與時間圖象分別如圖甲、乙所示，則物體的質量為(g取10 m/s2)(　　) A. kg　　　B. kg　　　C. kg　　　D. kg 解析：根據v t圖象可知物體在0～2 s內的加速度a＝＝3 m/s2，故在0～2 s內有F－f＝ma，所以在2～6 s內拉力的功率P＝Fv＝f6＝10 W，故有物體所受的阻力f＝ N，而在0～2 s內有F＝f＋ma，所以在t＝2 s時拉力的功率P＝(f＋ma)v＝6＝30 W，解得物體的質量m＝ kg，故選項B正確． 答案：B 2．(xx湖北省教學合作高三月考)如圖所示，小物體A沿高為h、傾角為θ的光滑斜面以初速度v0從頂端滑到底端，而相同的物體B以同樣大小的初速度從同等高度豎直上拋，則(　　) A．兩物體落地時速率相同 B．從開始運動至落地過程中，重力對它們做功相同 C．兩物體落地時，重力的瞬時功率相同 D．從開始運動至落地過程中，重力對它們做功的平均功率相同 解析：兩個小球在運動的過程中都是只有重力做功，機械能守恒，所以根據機械能守恒可知兩物體落地時速率相同，故選項A正確；重力做功只與初末位置有關，物體的起點和終點一樣，所以重力做的功相同，故選項B正確；兩種情況下落地方向不同，根據公式P＝Fvcosθ，所以瞬時功率不同，所以選項C錯誤；平均功率等于做功的大小與所用的時間的比值，物體重力做的功相同，但是時間不同，所以平均功率不同，所以選項D錯誤． 答案：AB 3．(xx江蘇省鹽城中學高三月考)兩木塊A、B用一輕彈簧連接，靜置于水平地面上，如圖(a)所示．現用一豎直向上的力F拉動木塊A，使木塊A向上做勻加速直線運動，如圖(b)所示．從木塊A開始運動到木塊B將要離開地面的過程中，下述判斷正確的是(設彈簧始終在彈性限度內)(　　) A．彈簧的彈性勢能一直減小 B．力F一直增大 C．木塊A的動能和重力勢能之和一直增大 D．兩木塊A、B和輕彈簧組成的系統(tǒng)的機械能先增大后減小 解析：在A上升過程中，彈簧從壓縮到伸長，所以彈簧的彈性勢能先減小后增大，故選項A錯誤；最初彈簧被壓縮，A物體受到豎直向上的彈力等于重力，由于A物體做勻加速直線運動，對A受力分析，列出牛頓第二定律解出對應的表達式．當B物體要離開地面時地面的支持力為零，彈簧對B物體向上的拉力等于B物體的重力，即彈簧對A物體向下的拉力等于B的重力，再列出牛頓第二定律即可解出此所需的拉力F大?。贸隼σ恢痹龃螅蔬x項B正確；在上升過程中由于物體A做勻加速運動，所以物體A的速度增大，高度升高，則木塊A的動能和重力勢能之和增大，故選項C正確；在上升過程中，除重力與彈力做功外，還有拉力做正功，所以兩木塊A、B和輕彈簧組成的系統(tǒng)的機械能一直增大，故選項D錯誤． 答案：BC 4．(xx山東師大附中高三模擬)如圖所示，質量為M，長度為L的小車靜止在光滑的水平面上，質量為m的小物塊，放在小車的最左端，現用一水平力F作用在小物塊上，小物塊與小車之間的摩擦力為f，經過一段時間小車運動的位移為x，小物塊剛好滑到小車的右端，則下列說法中正確的是(　　) A．此時物塊的動能為F(x＋L) B．此時小車的動能為fx C．這一過程中，物塊和小車增加的機械能為Fx－fL D．這一過程中，因摩擦而產生的熱量為fL 解析：對物塊，由動能定理可知，物塊的動能：Ek＝(F－f)(x＋L)，故選項A錯誤；對小車，由動能定理可得，小車的動能為fx，故選項B正確；由能量守恒定律可知，物塊和小車增加的機械能為F(x＋L)－fL，故選項C錯誤；系統(tǒng)產生的內能等于系統(tǒng)克服滑動摩擦力做功，這一過程中，小物塊和小車產生的內能為fL，故選項D正確． 答案：BD 5．(xx溫州市十校聯合體聯考)如圖所示，一小球從斜軌道的某高處由靜止滑下，然后沿豎直光滑軌道的內側運動．已知圓軌道的半徑為R，忽略一切摩擦阻力．則下列說法正確的是(　　) A．在軌道最低點、最高點，軌道對小球作用力的方向是相同的 B．小球的初位置比圓軌道最低點高出2R時，小球能通過圓軌道的最高點 C．小球的初位置比圓軌道最低點高出0.5R時，小球在運動過程中能不脫離軌道 D．小球的初位置只有比圓軌道最低點高出2.5R時，小球在運動過程中才能不脫離軌道 解析：設小球的初位置比軌道最低點高h，從初位置到圓軌道最高點，根據動能定理有mgh＝mv2－0，而要通過圓周運動最高點，速度v≥，代入可得h≥2.5R，即初位置要比圓軌道最低點高出2.5R時小球才能通過最高點，選項B錯誤；小球沿圓軌道內側運動，最低點彈力向上最高點彈力向下，選項A錯誤；小球在運動過程中能不脫離軌道有兩種辦法，一種是通過最高點即比最低點高出2.5R的初位置釋放，另一種是小球沿圓軌道上滑的高度小于半徑R，根據動能定理即h≤R，此時小球上滑速度減小到0后又返回，所以選項C正確，選項D錯誤． 答案：C 6．(xx江西省新余一中高三二模)一質量不計的直角形支架兩端分別連接質量為m和2m的小球A和B.支架的兩直角邊長度分別為2l和l，支架可繞固定軸O在豎直平面內無摩擦轉動，如圖所示．開始時OA邊處于水平位置，由靜止釋放，則(　　) A．A球的最大速度為2 B．A球速度最大時，B球的重力勢能最小 C．A球速度最大時，兩直角邊與豎直方向的夾角為45 D．A，B兩球的最大速度之比 va∶vb＝1∶2 解析：當OA與豎直方向夾角為θ時，由機械能守恒得mg2lcosθ－2mgl(1－sinθ)＝mv＋2mv，且有vA＝2vB，聯立解得v＝gl(sinθ＋cosθ)－gl，由數學知識可知，當θ＝45時(sinθ＋cosθ)有最大值，且A球的最大速度vA＝ ，所以選項A錯誤，選項C正確；兩球的角速度相同，線速度之比vA∶vB＝ω2l∶ωl＝2∶1，故選項D錯誤；A球速度最大時，B球速度也最大，系統(tǒng)的動能最大，則此時A、B兩球的重力勢能之和最小，并不是B球的重力勢能最小，故選項B錯誤． 答案：C 7．(xx江西省南昌市三校聯考)在傾角為θ的固定光滑斜面上有兩個用輕彈簧相連接的物塊A、B，它們的質量分別為m1、m2，彈簧勁度系數為k，C為一固定擋板，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)．現用一平行于斜面向上的恒力F拉物塊A使之向上運動，當物塊B剛要離開擋板C時，物塊A沿斜面運動的距離為d，速度為v，此時(　　) A．拉力F做功等于A動能的增加量 B．物塊B滿足m2gsinθ＝kd C．物塊A的加速度為 D．彈簧彈性勢能的增加量為Fd－m1gdsinθ－m1v2 解析：物體A在拉力、重力、彈簧彈力作用下向上運動，根據動能定理可知，合外力做功等于物體動能的增加量，故選項A錯；初始狀態(tài)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，對物塊A分析可得壓縮量x1＝，末狀態(tài)，B剛要離開擋板，分析B可得x2＝，A的運動距離d＝x1＋x2＝.對物塊B，m2gsinθ＝kx2＜kd，選項B錯誤；對物塊A分析，則有F－m1gsinθ－kx2＝m1a，整理得a＝，選項C正確；對A和彈簧組成的系統(tǒng)，則有Fd－m1gsinθd－Ep＝m1v2，整理得Ep＝Fd－m1gsinθd－m1v2，選項D正確． 答案：CD 8．(xx吉林市普通高中高三月考)如圖所示，質量為m的物體(可視為質點)以某一速度從A點沖上傾角為30的固定斜面，其運動的加速度為g，此物體在斜面上上升的最大高度為h，則在這個過程中物體(　　) A．重力勢能增加了mgh B．動能損失了mgh C．克服摩擦力做功mgh D．機械能損失了mgh 解析：物體上升的最大高度為h，則物體增加的重力勢能為mgh，故選項A正確；物體上升過程中其加速度a＝g，由牛頓第二定律有mgsin30＋f＝ma，解得f＝mg，物體上升到最高點過程中，克服合外力做功W＝mgh＋f＝mgh，由動能定理可知其動能損失ΔEk＝mgh，故選項B錯誤；克服摩擦力做功Wf＝f＝mgh，選項C錯誤；由功能關系可知，損失機械能等于克服摩擦力做功，故選項D正確． 答案：AD 9．(xx湖北省孝感市高三月考)如圖所示，一輕繩通過無摩擦的小定滑輪O與小球B連接，另一端與套在光滑豎直桿上的小物塊A連接，桿兩端固定且足夠長，物塊A由靜止從圖示位置釋放后，先沿桿向上運動．設某時刻物塊A運動的速度大小為vA，小球B運動的速度大小為vB，輕繩與桿的夾角為θ.則(　　) A．vA＝vBcosθ B．vB＝vAcosθ C．小球B減小的勢能等于物塊A增加的動能 D．當物塊A上升到與滑輪等高時，它的機械能最大 解析：根據運動的合成與分解，將A的速度分解為沿繩方向和垂直繩方向的兩個分速度，如圖所示，則有vAcosθ＝vB，故選項B正確，選項A錯誤；由機械能守恒定律可知，小球B減少的重力勢能等于小球A、B增加的動能與小球A增加的重力勢能之和，故選項C錯誤；小球A上升到與滑輪等高的過程中，繩的拉力始終對小球做正功，其機械能增加，故選項D正確． 答案：BD 10．(xx武漢市三十九中高三月考)如圖所示，2013年2月15日，一顆隕星墜落俄羅斯中西部地區(qū)，造成數百人受傷．在影響最嚴重的車里雅賓斯克州，爆炸造成玻璃窗破碎和人員受傷．忽略隕星的質量變化，在隕星靠近地球的過程中， 下列說法正確的是(　　) A．隕星的重力勢能隨時間增加均勻減小 B．隕星與地球組成的系統(tǒng)機械能不守恒 C．隕星減少的重力勢能等于隕星增加的內能 D．隕星的機械能不斷減小 解析：因為隕石在下落過程中并不是做的勻速直線運動，所以下落的高度不是均勻減小的，故隕星的重力勢能隨時間增加不均勻減小，選項A錯誤；由于摩擦力的存在，系統(tǒng)的機械能不守恒，選項B正確；根據功能關系可得隕石減小的重力勢能，轉化為動能和內能，選項C錯誤；由于一部分能量轉化為內能，所以機械能減小，選項D正確． 答案：BD 第Ⅱ卷(非選擇題，共60分) 二、實驗題(本題共2小題，共15分) 11．(6分)(xx武漢市三十九中高三月考)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，打點計時器接在電壓為U、頻率為f的交流電源上，從實驗打出的幾條紙帶中選出一條理想紙帶，如圖所示，選取紙帶上打出的連續(xù)5個點A、B、C、D、E，測出A點與起始點O的距離為s0，點A、C間的距離為s1，點C、E間的距離為s2，已知重錘的質量為m，當地的重力加速度為g，則： (1)從起點O開始到打下C點的過程中，重錘重力勢能的減少量ΔEp＝________，重錘動能的增加量ΔEk＝________. (2)根據題設條件，還可利用重錘下落求出當地的重力加速度________，經過計算可知，測量值比當地重力加速度的真實值要小，其主要原因是：________________________________________. 解析：(1)從起點O開始到打下C點，重錘重力勢能的減少量ΔEp＝mg(s0＋s1)，打下C點的重錘的速度vC＝＝，故重錘增加的動能ΔEk＝mv＝. (2)根據s2－s1＝gΔT2，得g＝＝，測得重力加速度小于當地重力加速度，主要原因是紙帶與限位孔之間摩擦力的作用． 答案：(1)mg(s0＋s1)　 (2)g＝f2　紙帶與限位孔之間摩擦力(或答紙帶與其它部分的阻力或摩擦阻力)的作用 12．(9分)(xx江門市高考模擬考試)用如圖(a)所示的儀器探究做功與速度變化的關系． 實驗步驟如下： (1)①將木板固定有打點計時器的一端墊起適當高度，消除摩擦力的影響； ②小車鉤住一條橡皮筋，往后拉至某個位置，記錄小車的位置； ③先________，后________，小車拖動紙帶，打點計時器打下一系列點，斷開電源； ④改用同樣的橡皮筋2條、3條……重復②、③的實驗操作，每次操作一定要將小車________________． (2)打點計時器所接交流電的頻率為50 Hz，下圖所示是四次實驗打出的紙帶． (3)根據紙帶，完成尚未填入的數據. 次數 1 2 3 4 橡皮筋做的功 W 2W 3W 4W v(m/s) 1.00 1.42 2.00 v2(m2/s2) 1.00 2.01 4.00 從表中數據可得出什么樣的結論？______________________________________________. 解析：(1)實驗時應先接通打點計時器的電源，再釋放小車，且每次操作一定要將小車從相同的位置釋放． (3)根據v＝＝ m/s＝1.73 m/s v2＝1.732＝2.99. 答案：(1)③接通電源　釋放小車?、軓南嗤恢冕尫? (3)1.73　2.99　橡皮筋做的功與速度的平方成正比 三、計算題(本題共3小題，共45分，解答時寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟．只寫出最后答案的不能得分，有數值計算的題，答案中必須明確數值和單位) 13．(12分)(xx江西省新余一中高三二模)如圖，豎直放置的斜面AB的下端與光滑的圓弧軌道BCD的B端相切，圓弧半徑為R，圓心與A、D在同一水平面上，∠COB＝θ，現有一個質量為m的小物體從斜面上的A點無初速滑下，已知小物體與斜面間的動摩擦因數為μ.求： (1)小物體在斜面上能夠通過的路程； (2)小物體通過C點時，對C點的最大壓力和最小壓力． 解析：(1)如圖，小物體最終將在以過圓心的半徑兩側θ范圍內運動，由動能定理得 mgRcosθ－fs＝0，又f＝μmgcosθ，解得：s＝R/μ. (2)小物體第一次到達最低點時對C點的壓力最大：Nm－mg＝mv2/R 由動能定理得：mgR－μmgcosθ＝mv2/2，＝Rcotθ 解得：Nm＝mg(3－2μcosθcotθ) 當小物體最后在BCD′(D′在C點左側與B等高)圓弧上運動時，通過C點時對軌道壓力最?。? Nn－mg＝mv2/R，mgR(1－cosθ)＝mv′2/2 解得：Nn＝mg(3－2cosθ)． 答案：(1)　(2)mg(3－2μcosθcotθ)　mg(3－2cosθ) 14．(15分)(xx山東省實驗中學高三月考)如圖所示，用內壁光滑的薄壁細管彎成的“S”形軌道固定于豎直平面內，其彎曲部分是由兩個半徑均為R＝0.2 m的半圓平滑對接而成(圓的半徑遠大于細管內徑)，軌道底端D點與粗糙的水平地面相切．現有一輛質量為m＝1 kg的玩具小車以恒定的功率從E點由靜止開始行駛，經過一段時間t＝4 s后，出現了故障，發(fā)動機自動關閉，小車在水平地面繼續(xù)運動并進入“S”形軌道，從軌道的最高點飛出后，恰好垂直撞在固定斜面B上的C點，C點與下半圓的圓心O等高．已知小車與地面之間的動摩擦因數為μ＝0.1，ED之間的距離為x0＝10 m，斜面的傾角為30.求：(g＝10 m/s2) (1)小車到達C點時的速度大小為多少？ (2)在A點小車對軌道的壓力大小是多少，方向如何？ (3)小車的恒定功率是多少？ 解析：(1)把C點的速度分解為水平方向的vA和豎直方向的vy，有： v＝2g3R vC＝ 解得vC＝4 m/s. (2)由(1)知小車在A點的速度大小vA＝＝2 m/s 因為vA＝＞，對外軌有壓力，軌道對小車的作用力向下 mg＋FN＝m 解得FN＝10 N 根據牛頓第三定律得，小車對軌道的壓力大小 FN′＝FN＝10 N，方向豎直向上． (3)從E到A的過程中，由動能定理： Pt－μmgx0－mg4R＝mv 解得P＝＝5 W. 答案：(1)4 m/s　(2)10 N，方向豎直向上　(3)5 W 15．(18分)(xx溫州市十校聯合體聯考)如左圖是在阿毛同學的漫畫中出現的裝置，描述了一個“吃貨”用來做“糖炒栗子”的“萌”事兒：將板栗在地面小平臺上以一定的初速度經兩個四分之一圓弧銜接而成的軌道，從最高點P飛出進入炒鍋內，利用來回運動使其均勻受熱．我們用質量為m的小滑塊代替栗子，借這套裝置來研究一些物理問題．設大小兩個四分之一圓弧半徑為2R和R，小平臺和圓弧均光滑．將過鍋底的縱截面看作是兩個斜面AB、CD和一段光滑圓弧BC組成，滑塊與斜面間的動摩擦因數為0.25，且不隨溫度變化．兩斜面傾角均為θ＝37，AB＝CD＝2R，A、D等高，D端固定一小擋板，碰撞不損失機械能．滑塊的運動始終在包括鍋底最低點的豎直平面內，重力加速度為g. (1)如果滑塊恰好能經P點飛出，為了使滑塊恰好沿AB斜面進入鍋內，應調節(jié)鍋底支架高度使斜面的A、D點離地高為多少？ (2)接(1)問，試通過計算用文字描述滑塊的運動過程； (3)給滑塊不同的初速度，求其通過最高點P和小圓弧最低點Q時受壓力之差的最小值． 解析：(1)在P點mg＝，得vP＝ 到達A點時速度方向要沿著AB，vy＝vPtanθ＝ 所以AD離地高度為h＝3R－＝R (2)進入A點滑塊的速度為v＝＝ 假設經過一個來回能夠回到A點，設回來時動能為Ek， Ek＝mv2－μmgcosθ8R＜0 所以滑塊不會滑到A而飛出，最終在BC間來回滑動． (3)設初速度、最高點速度分別為v1，v2 由牛頓第二定律，在Q點F1－mg＝，在P點F2＋mg＝ 所以F1－F2＝2mg＋ 由機械能守恒mv＝mv＋mg3R，得v－v＝6gR為定值 帶入v2的最小值得壓力差的最小值為9mg. 答案：(1)R　(2)見解析　(3)9mg