2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 單元質(zhì)檢四 功和能 機(jī)械能及其守恒定律（含解析）魯科版.doc
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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 單元質(zhì)檢四 功和能 機(jī)械能及其守恒定律（含解析）魯科版 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(duì)的得6分,選對(duì)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(dòng)。運(yùn)動(dòng)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(duì)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(shì)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(dòng)方向垂直的活動(dòng)阻擋條,如圖所示,小球越過n條活動(dòng)擋條后停下來。若讓小球從h高處以初速度v0滾下,則小球能越過的活動(dòng)阻擋條的條數(shù)是(設(shè)小球每次越過活動(dòng)阻擋條時(shí)損失的動(dòng)能相等)( ) A.n B.2n C.3n D.4n 解析:設(shè)每條阻擋條對(duì)小球做的功為W,當(dāng)小球在水平面上滾動(dòng)時(shí),由動(dòng)能定理有0-=nW,對(duì)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(shì)能面。在上升至離地高度h處,小球的動(dòng)能是勢(shì)能的2倍,在下落至離地高度h處,小球的勢(shì)能是動(dòng)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(zhǎng)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(dòng),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6.75 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=50.5 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+0.52 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向右勻速運(yùn)動(dòng),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(dòng)小組設(shè)計(jì)的節(jié)能運(yùn)動(dòng)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(shì)能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)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)的過程中,減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)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(dòng),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(dòng)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(dòng)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。 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(dòng),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(shì)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(dòng)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(shì)能是45J D.動(dòng)能與勢(shì)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(dòng)能是60J,A正確;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(shì)能為60J-15 J=45 J,C正確;動(dòng)能和勢(shì)能相同時(shí),重力勢(shì)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.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(zhǎng)度測(cè)量的相對(duì)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(cè)重物質(zhì)量,故B錯(cuò);對(duì)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(cè)量完全可以,不必采用“計(jì)數(shù)點(diǎn)”法,故D正確。 答案:D 10.(10分)某興趣小組為測(cè)一遙控電動(dòng)小車的額定功率,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn): ①用天平測(cè)出電動(dòng)小車的質(zhì)量為0.4kg。 ②將電動(dòng)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(dòng)小車以額定功率加速運(yùn)動(dòng),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(qǐng)你分析紙帶數(shù)據(jù),回答下列問題: (1)該電動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)的最大速度為 m/s。 (2)該電動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)過程中所受的阻力大小為 N。 (3)該電動(dòng)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(dòng)階段:a=≈-4.00 m/s2 則f=ma=-1.60N。 (3)F=-f 電動(dòng)小車的額定功率:P=Fv=1.601.50W=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(dòng)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(dòng)到C點(diǎn),并能越過壕溝。已知賽車質(zhì)量m=0.1kg,通電后以額定功率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(dòng)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(dòng)機(jī)至少工作多長(zhǎng)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(dòng)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(duì)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 設(shè)電動(dòng)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(zhǎng)度L=6m,皮帶輪以速度v順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),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(dòng),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(cè)量水平位移x,得到如圖乙所示的xv圖象。 (1)當(dāng)0下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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