2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能及其守恒定律章末綜合測(cè)試.doc

第五章 機(jī)械能及其守恒定律章末綜合測(cè)試(五)(時(shí)間：60分鐘分?jǐn)?shù)：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第15題只有一項(xiàng)符合題目要求，第68題有多項(xiàng)符合題目要求全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1質(zhì)量為m、初速度為零的物體，在不同變化的合外力F作用下都通過(guò)位移x0.下列各種情況中合外力做功最多的是()解析：C力F隨位移x變化的圖線與x軸圍成的面積表示功，合外力做功最多的是圖C.2物體放在水平地面上，在水平拉力的作用下，沿水平方向運(yùn)動(dòng)，在6 s內(nèi)其速度與時(shí)間關(guān)系的圖象和拉力的功率與時(shí)間關(guān)系的圖象如圖甲、乙所示，由圖象可以求得物體的質(zhì)量為(取g10 m/s2)()A2 kgB2.5 kgC3 kgD3.5 kg解析：B勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)拉力等于摩擦力，為：F2Ff N2.5 N.物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力為恒力，v隨時(shí)間均勻增大，所以P隨t均勻增大F1 N7.5 N.F1Ffma，a m/s22 m/s2可得m2.5 kg.故B正確，A、C、D錯(cuò)誤3滑板運(yùn)動(dòng)是極限運(yùn)動(dòng)的鼻祖，許多極限運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目均由滑板項(xiàng)目延伸而來(lái)如圖所示，質(zhì)量為m150 kg的運(yùn)動(dòng)員從軌道上的A點(diǎn)以v0的水平速度沖上質(zhì)量為m25 kg的高度不計(jì)的靜止滑板后，又一起滑向光滑軌道DE，到達(dá)E點(diǎn)時(shí)速度減為零，然后返回，已知H1.8 m，重力加速度g10 m/s2.設(shè)運(yùn)動(dòng)員和滑板可看成質(zhì)點(diǎn)，滑板與水平地面的摩擦力不計(jì)則下列說(shuō)法正確的是()A運(yùn)動(dòng)員和滑板一起由D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能不守恒B運(yùn)動(dòng)員的初速度v08 m/sC剛沖上DE軌道時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的速度大小為6 m/sD運(yùn)動(dòng)員沖上滑板到二者共速的過(guò)程中機(jī)械能守恒解析：C運(yùn)動(dòng)員和滑板一起由D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)的過(guò)程中只有重力做功，則機(jī)械能守恒，得(m1m2)gH(m1m2)v，v共6 m/s，A錯(cuò)誤、C正確；若規(guī)定向右為正方向，運(yùn)動(dòng)員沖上滑板到二者共速，由動(dòng)量守恒得m1v0(m1m2)v共，解得v06.6 m/s，運(yùn)動(dòng)員與滑板組成的系統(tǒng)的動(dòng)能變化量Ekm1v(m1m2)v>0，則運(yùn)動(dòng)員沖上滑板到二者共速的過(guò)程中機(jī)械能不守恒，B、D錯(cuò)誤4.一滑塊以一定的初速度從一固定斜面的底端向上沖，到斜面上某一點(diǎn)后返回底端，斜面粗糙滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度與時(shí)間關(guān)系圖象如圖所示下列四幅圖象分別表示滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中位移x、速度v、動(dòng)能Ek和重力勢(shì)能Ep(以斜面底端為參考平面)隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象，其中正確的是()解析：D滑塊沖上斜面到沿斜面下滑底端的過(guò)程，先勻減速后勻加速，上滑過(guò)程xv0ta1t2，下滑過(guò)程xa2(tt1)2，所以?xún)啥尉鶠殚_(kāi)口向下的拋物線(或者從xt圖線的斜率分析，由過(guò)程可知：速度先減小后增大，所以斜率先減小后增大)，所以A錯(cuò)誤；因?yàn)橛心Σ?，所以機(jī)械能有損失，回到底端的速度必小于v0，所以B錯(cuò)誤；因?yàn)閯?dòng)能Ekmv2，即有上滑過(guò)程Ekm(v0a1t)2，下滑過(guò)程有Ekma2(tt1)2，上滑到最高點(diǎn)的動(dòng)能為0，所以C錯(cuò)誤；重力勢(shì)能Epmgh，所以重力勢(shì)能先增加后減小，即D正確5如圖所示，質(zhì)量M4 kg的物塊B與質(zhì)量m2 kg的物塊A間用一輕質(zhì)彈簧連接后，置于一傾角37且足夠長(zhǎng)的固定光滑斜面上，C為固定在斜面底部且與斜面垂直的擋板，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)用一平行于斜面向上、大小恒為F60 N的拉力作用在物塊A上，并使其沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物塊B剛要離開(kāi)擋板C時(shí)，物塊A運(yùn)動(dòng)的距離為x6 m，則(已知sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2)()A此時(shí)物塊A動(dòng)能的增加量為360 JB該輕彈簧的勁度系數(shù)為4 N/mC此時(shí)物塊A的加速度大小為12 m/s2D整個(gè)過(guò)程中彈簧彈性勢(shì)能的增加量為300 J解析：C在物塊A向上運(yùn)動(dòng)6 m的過(guò)程中，拉力F做的功為WFFx360 J，由能量守恒定律可知，拉力F做的功轉(zhuǎn)化為物塊A增加的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈簧的彈性勢(shì)能，所以物塊A動(dòng)能的增加量小于360 J，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)物塊A靜止不動(dòng)時(shí)，設(shè)彈簧的壓縮量為x，對(duì)A有mgsin kx，即x，當(dāng)物塊A運(yùn)動(dòng)的距離為x6 m時(shí)，物塊B剛要離開(kāi)擋板C，對(duì)物塊B進(jìn)行受力分析可知Mgsin k(6 m)，代入數(shù)據(jù)可解得k6 N/m，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)物塊A運(yùn)動(dòng)的距離為x6 m時(shí)，設(shè)物塊A運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a，彈簧的伸長(zhǎng)量為x，則由牛頓第二定律可得Fmgsin kxma，又x6 m，兩式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可解得a12 m/s2，選項(xiàng)C正確；由能量守恒定律可知彈簧彈性勢(shì)能的增加量EpWFmgxsin EkA，因WFmgxsin 360 J72 J288 J，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤6質(zhì)量為m1、m2的兩物體，靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的人站在m1上用恒力F拉繩子，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，兩物體的速度大小分別為v1和v2，位移分別為x1和x2，如圖所示則這段時(shí)間內(nèi)此人所做的功的大小等于()AFx2BF(x1x2)C.m2v(mm1)vD.m2v解析：BC根據(jù)功的定義WFx，而其x應(yīng)為拉過(guò)的繩子長(zhǎng)度，也就是兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的位移之和，因此B正確，A錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理，拉力做的功等于兩個(gè)物體增加的動(dòng)能之和，即Wm2v(mm1)v，因此C正確，D錯(cuò)誤7如圖所示，在豎直平面內(nèi)，半徑為R的四分之一圓弧軌道AB、水平軌道BC與斜面CD平滑連接在一起，圓弧軌道的半徑OB和BC垂直，水平軌道BC的長(zhǎng)度大于R，斜面CD足夠長(zhǎng)在圓弧軌道上靜置著N個(gè)質(zhì)量為m，半徑為r(rR)的光滑剛性小球，小球恰好將圓弧軌道鋪滿，從最高點(diǎn)A到最低點(diǎn)B依次標(biāo)記為1、2、3N.現(xiàn)將圓弧軌道末端B處的阻擋物拿走，N個(gè)小球由靜止開(kāi)始沿軌道運(yùn)動(dòng)，不計(jì)摩擦與空氣阻力，若以BC所在的平面為重力勢(shì)能的零勢(shì)能面，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是()A第N個(gè)小球在斜面CD上向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其機(jī)械能減小B第N個(gè)小球在斜面CD上向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其機(jī)械能增大CN個(gè)小球構(gòu)成的系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，且機(jī)械能ED第1個(gè)小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度v<解析：BD把N個(gè)小球看成整體，則小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，由于重心到水平軌道BC的高度小于，故總機(jī)械能E<，C錯(cuò)誤；在下滑的過(guò)程中，水平軌道上的小球要做勻速運(yùn)動(dòng)，而圓弧軌道上的小球要做加速運(yùn)動(dòng)，則后面的小球?qū)η懊娴男∏蛴邢蚯暗膲毫ψ饔?，同理可知，沖上斜面后后面的小球?qū)η懊娴男∏蛴邢蛏系膲毫ψ饔?，故第N個(gè)小球受到第N1個(gè)小球的壓力，壓力做正功，第N個(gè)小球機(jī)械能增大，故A錯(cuò)誤，B正確；N個(gè)小球整體的重心運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有Nmv2<NmgR，解得v<，故D正確8(2017河南省實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)在一水平向右勻速運(yùn)動(dòng)的傳送帶的左端A點(diǎn)，每隔相同的時(shí)間T，輕放上一個(gè)相同的工件已知工件與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)為，工件質(zhì)量為m.經(jīng)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)后面那些已經(jīng)和傳送帶達(dá)到相同速度的工件之間的距離均為L(zhǎng).已知重力加速度為g，下列判斷正確的有()A傳送帶的速度大小為B工件在傳送帶上加速時(shí)間為C每個(gè)工件與傳送帶間因摩擦而產(chǎn)生的熱量為D傳送帶因傳送一個(gè)工件而多消耗的能量為解析：AD工件在傳送帶上先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，然后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，每個(gè)工件滑上傳送帶后運(yùn)動(dòng)的規(guī)律相同，可知LvT，解得傳送帶的速度v，故A正確設(shè)每個(gè)工件勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，則工件的加速度為g，根據(jù)vv0at，解得：t，故B錯(cuò)誤工件與傳送帶相對(duì)滑動(dòng)的路程為：x，則摩擦產(chǎn)生的熱量為：Qmgx.故C錯(cuò)誤根據(jù)能量守恒得，傳送帶因傳送一個(gè)工件多消耗的能量Emv2mgx，故D正確二、非選擇題(本題共3小題，第9、10題各16分第11題20分，共52分)9某汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60 kW，汽車(chē)質(zhì)量為5 t，汽車(chē)在運(yùn)動(dòng)中所受阻力的大小恒為車(chē)重的0.1倍(g取10 m/s2)(1)若汽車(chē)以額定功率啟動(dòng)，則汽車(chē)所能達(dá)到的最大速度是多少？當(dāng)汽車(chē)速度達(dá)到5 m/s時(shí)，其加速度是多少？(2)若汽車(chē)以恒定加速度0.5 m/s2啟動(dòng)，則其勻加速過(guò)程能維持多長(zhǎng)時(shí)間？解析：(1)當(dāng)汽車(chē)的加速度為零時(shí)，汽車(chē)的速度v達(dá)到最大值vm，此時(shí)牽引力與阻力相等，故最大速度為vm m/s12 m/s(4分)由PF1v，F(xiàn)1fma，得速度v5 m/s時(shí)的加速度為(4分)a() m/s21.4 m/s2.(2分)(2)汽車(chē)以a0.5 m/s2的加速度啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)功率增大到額定功率時(shí)，勻加速運(yùn)動(dòng)達(dá)到最大速度，即vm m/s8 m/s(2分)由于此過(guò)程中汽車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，滿足vmat(2分)故勻加速過(guò)程能維持的時(shí)間t s16 s(2分)答案：(1)12 m/s1.4 m/s2(2)16 s10一質(zhì)量為M2.0 kg的小物塊隨足夠長(zhǎng)的水平傳送帶一起運(yùn)動(dòng)，被一水平向左飛來(lái)的子彈擊中并從物塊中穿過(guò)，子彈和小物塊的作用時(shí)間極短，如圖甲所示地面觀察者記錄了小物塊被擊中后的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示(圖中取向右運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?已知傳送帶的速度保持不變，g取10 m/s2.(1)指出傳送帶速度v的大小及方向，說(shuō)明理由(2)計(jì)算物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù).(3)傳送帶對(duì)外做了多少功？子彈射穿物塊后系統(tǒng)有多少能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？解析：(1)從vt圖象中可以看出，物塊被擊穿后，先向左做減速運(yùn)動(dòng)，速度為零后，又向右做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度等于2.0 m/s，則隨傳送帶一起做勻速運(yùn)動(dòng)，所以，傳送帶的速度大小為v2.0 m/s，方向向右(2分)(2)由vt圖象可得，物塊在滑動(dòng)摩擦力的作用下做勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度a m/s22.0 m/s2(2分)由牛頓第二定律得滑動(dòng)摩擦力FfMg，則物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2(2分)(3)由vt圖象可知，傳送帶與物塊間存在摩擦力的時(shí)間只有3 s，傳送帶在這段時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的位移為x，則xvt2.03 m6.0 m(2分)所以，傳送帶所做的功WFfx0.22.0106.0 J24 J(2分)設(shè)物塊被擊中后的初速度為v1，向左運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，向右運(yùn)動(dòng)直至和傳送帶達(dá)到共同速度的時(shí)間為t2，則有物塊向左運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)能Q1Mg(vt1t1)32 J(2分)物塊向右運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)能Q2Mg(vt2t2)4 J(2分)所以整個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的內(nèi)能QQ1Q236 J(2分)答案：(1)2.0 m/s方向向右(2)0.2(3)24 J36 J11如圖所示，半徑為R的圓O與半徑為2R的BCD圓弧相切于最低點(diǎn)C(C) ，BCPCD是螺旋軌道，C、C間距離可以忽略與水平面夾角都是37的傾斜軌道AB、ED分別與BC、CD圓弧相切于B、D點(diǎn)，將一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧的一端固定在AB軌道的固定板上，平行于斜面的細(xì)線穿過(guò)固定板和彈簧跨過(guò)定滑輪將小球和大球連接，小球與彈簧接觸但不相連，小球質(zhì)量為m，大球質(zhì)量為m，ED軌道上固定一同樣輕質(zhì)彈簧，自然狀態(tài)下，彈簧下端與D點(diǎn)距離為L(zhǎng)2，初始兩球靜止，小球與B點(diǎn)的距離是L1，L1>L2，現(xiàn)小球與細(xì)線突然斷開(kāi)(一切摩擦不計(jì)，重力加速度為g)(1)求細(xì)線剛斷時(shí)，小球的加速度；(2)求小球恰好能完成豎直圓周運(yùn)動(dòng)這種情況下，小球在經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)，在C點(diǎn)左、右兩邊對(duì)軌道的壓力之差；(3)在彈簧彈性限度內(nèi)，討論未脫離軌道的小球與彈簧接觸再次獲得與初始細(xì)線斷開(kāi)時(shí)相同大小的加速度時(shí)，小球速度的兩類(lèi)狀況解析：(1)細(xì)線未斷時(shí)，線中張力FTmg，彈簧彈力(1分)FNFTmgsin 37mgmgmg(2分)細(xì)線剛斷時(shí)，小球的加速度ag.(1分)(2)小球在經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)，在C點(diǎn)左、右兩邊相當(dāng)于分別在兩個(gè)圓周上過(guò)最低點(diǎn)在右邊：F支1F向1mg(1分)得F支1mmg(1分)在左邊：F支2F向2mg(1分)得F支2mmg(1分)對(duì)軌道的壓力之差為FF支2F支1mm(2分)得F(1分)又mv22mgRmv(2分)mgm(1分)解得Fmg.(1分)(3)若小球能過(guò)頂，則小球滑上左側(cè)斜面軌道，壓縮彈簧獲得與初始細(xì)線斷開(kāi)時(shí)相同大小的加速度時(shí)，彈簧彈力為FNmgmgsin 37(1分)即彈簧壓縮量與右側(cè)初始彈簧壓縮量相同，則彈簧的彈性勢(shì)能相等，整個(gè)過(guò)程機(jī)械能守恒mgL1sin 37mg(L2)sin 37mv(2分)解得v2(1分)若小球不能過(guò)頂，又不脫離軌道，則小球滑回右側(cè)斜面軌道，整個(gè)過(guò)程機(jī)械能守恒，小球回到出發(fā)位置，壓縮彈簧，速度減為零，即v20.(1分)答案：(1)g(2)mg(3)見(jiàn)解析