山東省2020版高考物理一輪復習 單元質檢五 機械能 新人教版.docx

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單元質檢五　機械能 (時間:45分鐘　滿分:100分) 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選項中,第1~6題只有一項符合題目要求,第7~8題有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分) 1.(2019安徽江淮十校高三第一次聯(lián)考)如圖所示,相同質量的物塊從底邊長相同、傾角不同的固定斜面最高處同時由靜止釋放且下滑到底端,下面說法正確的是(　　) A.若物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)相同,傾角大的斜面上的物塊損失的機械能大 B.若斜面光滑,兩物塊一定同時運動到斜面底端 C.若斜面光滑,傾角大的斜面上的物塊一定后運動到斜面底端 D.若物塊到達底面時的動能相同,物塊與傾角大的斜面間的動摩擦因數(shù)大 答案D 解析設斜面傾角為θ,底邊長為s,則有:物體損失的機械能等于摩擦力所做的功,摩擦力做功W=μmgcosθscosθ=μmgs;損失的機械能與夾角無關;所以兩物體損失的機械能相同,故A錯誤;若斜面光滑,則物體下滑的加速度a=gsinθ,根據scosθ=12at2可得t=4sgsin2θ可知,θ角不同,t不同,當θ=45時,下滑的時間最短,則傾角大的斜面上的物塊不一定后運動到斜面底端,選項B、C錯誤;根據動能定理:Ek=mgstanθ-μmgcosθscosθ=mgstanθ-μmgs,則若物塊到達底面時的動能相同,物塊與傾角大的斜面間的動摩擦因數(shù)大,選項D正確,故選D。 2.(2018河北唐山模擬)輕質彈簧右端固定在墻上,左端與一質量m=0.5 kg的物塊相連,如圖甲所示。彈簧處于原長狀態(tài),物塊靜止且與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2。以物塊所在處為原點,水平向右為正方向建立x軸?，F(xiàn)對物塊施加水平向右的外力F,F隨x軸坐標變化的關系如圖乙所示。物塊運動至x=0.4 m處時速度為零,則此時彈簧的彈性勢能為(g取10 m/s2)(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.3.1 J B.3.5 J C.1.8 J D.2.0 J 答案A 解析物塊與水平面間的摩擦力為Ff=μmg=1N?，F(xiàn)對物塊施加水平向右的外力F,由F-x圖象面積表示外力F做的功,可知F做功W=3.5J,克服摩擦力做功Wf=Ffx=0.4J。由功能關系可知,W-Wf=Ep,此時彈簧的彈性勢能為Ep=3.1J,選項A正確。 3.(2019內蒙古赤峰二中第二次月考)如圖為測定運動員體能的裝置,輕繩拴在腰間沿水平線跨過定滑輪(不計滑輪的質量與摩擦),下懸重力為G的物體。設人的重心相對地面不動,人用力向后蹬傳送帶,使水平傳送帶以速率為v逆時針轉動,則(　　) A.人對重物做功功率為Gv B.人對傳送帶的摩擦力大小等于G,方向水平向右 C.人對傳送帶的摩擦力對傳送帶不做功 D.人對傳送帶做功的功率大小為Gv 答案D 解析重物沒有位移,所以人對重物沒有做功,功率為0,故A錯誤;根據人的重心不動,則知人處于平衡狀態(tài),摩擦力與拉力平衡,傳送帶對人的摩擦力方向向右,拉力等于物體的重力G,所以人對傳送帶的摩擦力大小等于G,方向水平向左,故B錯誤;在時間t內人對傳送帶做功消耗的能量等于人對傳送帶做的功,人的重心不動,繩對人的拉力和人與傳送帶間的摩擦力平衡,而拉力又等于G。根據P=Fv,所以人對傳送帶做功的功率為Gv。故C錯誤,D正確。故選D。 4.如圖所示,一塊長木板B放在光滑水平地面上,在B上放一個木塊A,現(xiàn)以恒定的力F拉B,由于A、B間摩擦力的作用,A將在B上滑動,以地面為參考系,A、B都向前移動一段距離,在此過程中(　　) A.外力F做的功等于系統(tǒng)A和B的動能增量 B.B對A的摩擦力所做的功等于A的動能增量 C.A對B摩擦力所做的功等于B對A的摩擦力所做的功 D.外力F對B所做的功等于B的動能增量 答案B 解析A、B之間一對滑動摩擦力做功,使系統(tǒng)的部分機械能轉化為內能,所以外力F與一對動摩擦力做功的代數(shù)和等于系統(tǒng)A和B的動能增量,因而A、C錯;分別以A、B為對象利用動能定理,可得B正確,D錯誤。 5.(2018廣東佛山模擬改編)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,其減速運動的加速度為34g,此物體在斜面上能夠上升的最大高度為h,則在這個過程中物體(　　) A.重力勢能增加了0.5mgh B.機械能損失了mgh2 C.動能損失了mgh D.克服摩擦力做功mgh4 答案B 解析加速度a=34g=mgsin30+Ffm,解得摩擦力Ff=14mg;物體在斜面上能夠上升的最大高度為h,所以重力勢能增加了mgh,故A項錯誤;機械能損失了Ffx=14mg2h=12mgh,故B項正確;動能損失量為克服合外力做功的大小ΔEk=F合外力x=34mg2h=32mgh,故C錯誤;克服摩擦力做功mgh2,故D錯誤。 6.如圖所示,A的質量為M,B和C的質量都是m,且2m>M>m,用勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接A與地面,A與B,B與C用不可伸長的細繩通過光滑定滑輪相連,C距離地面足夠高,A,B物塊距定滑輪足夠遠,不計一切阻力,下列說法正確的是(　　) A.若剪斷B與C之間的細繩,B的機械能先減少 B.若剪斷B與C之間的細繩,A的動能不斷增加 C.若剪斷輕彈簧,B與C的機械能減少量等于A的動能增加量 D.若剪斷輕彈簧,A、B、C系統(tǒng)的重力勢能減少量等于系統(tǒng)動能增加量 答案D 解析剪斷B與C之間的細繩,開始一段時間內B上升,繩的拉力對B做正功,故B的機械能先增加,A選項錯誤;剪斷B與C之間的細繩,當A、B的加速度為零時A的動能最大,再壓縮彈簧,A的動能又隨之減小,B選項錯誤;剪斷輕彈簧,A、B、C系統(tǒng)機械能守恒,故B與C的機械能減少量等于A的機械能的增加量,A、B、C系統(tǒng)的重力勢能減少量等于系統(tǒng)動能增加量,C選項錯誤,D選項正確。 7.(2019青島高三調研)如圖,四分之三圓弧形軌道的圓心為O、半徑為R,其AC部分粗糙,CD部分光滑,B為最低點,D為最高點?，F(xiàn)在A點正上方高為2.5R的P點處由靜止釋放一質量為m的滑塊(可視為質點),滑塊從A點處沿切線方向進入圓弧軌道,恰好可以到達D點。已知滑塊與AC部分軌道間的動摩擦因數(shù)處處相等,重力加速度為g,則下列說法中正確的是(　　) A.小球從D點飛出后恰好又落到A點 B.經過AC部分軌道克服摩擦力做的功為0.5mgR C.經過AC部分軌道克服摩擦力做的功為mgR D.滑塊經過AB部分軌道克服摩擦力做的功大于0.5mgR 答案CD 解析小球恰好過D點,根據牛頓第二定律:mg=mvD2R,解得:vD=gR,小球從D點飛出后做平拋運動,則有:R=12gt2,水平方向:x=vDt,聯(lián)立可得:x=2R,故A錯誤;從P到D根據動能定理得:mg(2.5R-R)-Wf=12mvD2-0,解得:Wf=mgR,故B錯誤,C正確;滑塊從A到C過程中,AB段的壓力大于BC段的壓力,根據滑動摩擦力公式:Ff=μFN,可知AB段的摩擦力大于BC段的摩擦力,所以滑塊經過AB部分軌道克服摩擦力做的功大于BC段摩擦力做的功,所以滑塊經過AB部分軌道克服摩擦力做的功大于0.5mgR,故D正確。所以CD正確,AB錯誤。 8.如圖所示,直立輕彈簧下端固定在水平地面上,自由伸長時上端位于O點,現(xiàn)在上端固定一質量為m的木板,靜止時木板位于A點,彈簧的壓縮量為h。將一質量為m的小物塊從木板上方B點由靜止釋放,物塊打到木板上并立刻與木板一起向下運動,但不粘連,到達最低點后又向上運動,物塊離開木板后最高能運動到C點,整個過程忽略空氣阻力,重力加速度為g,下列說法正確的是(　　) A.整個過程中,木板、物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒 B.物塊和木板一起向下運動過程中,當彈簧的壓縮量為2h時,物塊與木板速度最大 C.物塊和木板一起向上運動到A點時,彈簧的彈性勢能為12mgh D.物塊和木板一起向上運動到O點時,物塊和木板間彈力為零 答案BCD 解析因木塊與木板碰撞時有機械能損失,可知整個過程中,木板、物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能不守恒,選項A錯誤;物塊和木塊一起運動過程到達整體平衡位置是速度最大的位置,此時彈簧的壓縮量為2h,選項B正確;若只有木板時,從O點釋放木板,則木板的最低點應該在距離A點為h的位置,此時彈簧壓縮量為2h,此時的彈性勢能等于木板重力勢能的減小量,即2mgh;由Ep=12kx2,則當在A點時彈性勢能應該等于12mgh,選項C正確;物塊和木板一起向上運動到O點時,此時彈簧的彈力為零,木板和木塊只受重力作用,加速度為g,為完全失重,則此時物塊和木板間彈力為零,選項D正確。 二、實驗題(本題共2小題,共20分) 9.(8分)某活動小組利用圖甲所示裝置驗證機械能守恒定律。鋼球自由下落過程中,先后通過光電門A、B,計時裝置測出鋼球通過A、B的時間分別為tA、tB。用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度,測出兩光電門間的距離為h,當?shù)刂亓铀俣葹間。 (1)用游標卡尺測量鋼球的直徑,讀數(shù)如圖乙所示,鋼球直徑為D=　　　　 cm。 (2)要驗證機械能守恒,只要比較　　　　(填選項前的字母序號)是否相等即可。 A.1tA2-1tB2D2與gh　　B.1tA2-1tB2D2與2gh C.1tB2-1tA2D2與gh D.1tB2-1tA2D2與2gh (3)鋼球通過光電門的平均速度　　　　(選填“>”或“<”)鋼球球心通過光電門的瞬時速度。 答案(1)0.950　(2)D　(3)< 解析(1)游標卡尺的主尺讀數(shù)為:0.9cm,游標尺上第10個刻度和主尺上某一刻度對齊,所以游標讀數(shù)為0.0510mm=0.50mm,所以最終讀數(shù)為:0.950cm。 (2)利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度,故:v=Dt, 根據機械能守恒的表達式有:mgh=12mD21tB2-1tA2,即只要比較D21tB2-1tA2與2gh是否相等,故選D。 (3)根據勻變速直線運動的規(guī)律得鋼球通過光電門的平均速度等于這個過程中間時刻速度,所以鋼球通過光電門的平均速度小于鋼球球心通過光電門的瞬時速度。 10.(12分)某小組的某同學采用如圖甲所示的實驗裝置“探究功與物體速度變化的關系”。圖中A為小車,連接在小車后面的紙帶穿過打點計時器B的限位孔,它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上,C為彈簧測力計,不計繩與滑輪的摩擦。實驗時,先接通電源再松開小車,打點計時器在紙帶上打下一系列點。該同學在一條比較理想的紙帶上,從點跡清晰的某點開始記為O點,順次選取5個點,分別測量這5個點到O之間的距離,并計算出它們與O點之間的速度平方差(Δv)2[(Δv)2=v2-v02],填入下表: 點跡 s/cm (Δv)2/m2s2 O / / 1 1.60 0.04 2 3.60 0.09 3 6.00 0.15 4 7.00 0.18 5 9.20 0.23 請以(Δv)2為縱坐標,以s為橫坐標在方格紙中作出(Δv)2-s圖象。 若測出小車質量為0.2 kg,結合圖象可求得小車所受合外力的大小為　　　　N;若該同學通過計算發(fā)現(xiàn)小車所受合外力小于測力計讀數(shù),明顯超出實驗誤差的正常范圍。你認為主要原因是　　　　　　　　　　　　　,實驗操作中改進的措施是　　　　　　　　　　　　　。 答案圖象如解析圖　0.25　小車滑行時所受摩擦阻力較大　使木板左端稍抬高一定的角度以平衡摩擦力 解析在所給的方格紙依次描點,發(fā)現(xiàn)這些點大致在一條直線上,因此用一條直線把這些點連起來,使所劃直線盡可能通過更多的點,或使這些點均勻分布在直線兩側。由動能定理F合s=12m(v2-v02)=12m(Δv)2,把所畫直線上的點s=1.60cm,(Δv)2=0.04m2s-2以及小車的質量m=0.2kg代入可得F合=0.25N;彈簧測力計測出的是細繩的拉力,小車還受到水平向左的摩擦力,因此小車受到的合力小于彈簧測力計的讀數(shù)。在長木板左端墊上一個小木塊,使左端稍微高一點,以平衡摩擦力。 三、計算題(本題共2小題,共32分) 11.(16分)如圖所示,一半徑為R=0.5 m的半圓形光滑軌道與水平傳送帶在B點相連接,水平傳送帶AB長L=8 m,向右勻速運動的速度為v0。一質量為1 kg的小物塊(可視為質點)以v1=6 m/s的初速度從傳送帶右端B點沖上傳送帶,物塊再次回到B點后恰好能通過圓形軌道最高點,物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.4,g取10 m/s2。求: (1)物塊相對地面向左運動的最大距離及傳送帶的速度; (2)物塊從B點沖上傳送帶到再次回到B點所用的時間。 答案(1)4.5 m　5 m/s　(2)3.025 s 解析(1)設物塊與傳送帶間摩擦力大小為Ff Ff=μmg=ma 2ax1=v12 0=v1-at1 所以物塊相對地面向左運動的最大距離x1=4.5m t1=1.5s 物塊再次回到B點后恰好能通過圓形軌道最高點,設物塊再次回到B點的速度為v2,到達最高點的速度為v3,根據機械能守恒和向心力公式:12mv22=mg2R+12mv32,mg=mv32R 解得v2=5m/s 因為物塊以v1=6m/s的初速度從傳送帶右端B點沖上傳送帶,速度為零后返回,如果返回一直加速,回到B點的速度應為6m/s,而v2=5m/s,說明物塊返回時,先加速到和傳送帶速度一樣,再勻速運動到B點,所以傳送帶的速度為v0=v2=5m/s。 (2)物塊返回時,先加速到和傳送帶速度一樣,再勻速運動到B點,根據運動學公式:Ff=μmg=ma 2ax1=v02　0=v0-at1 解得x1=3.125m,t1=1.25s 勻速運動到B點時:x1-x1=v0t1″ t1″=0.275s 所以物塊從B點沖上傳送帶到再次回到B點所用的時間t=t1+t1+t1″=3.025s 12.(16分)如圖所示,OA為一水平彈射器,彈射口為A。ABCD為一光滑曲管,其中AB水平,BC為豎直桿(長度可調節(jié))。CD為四分之一圓環(huán)軌道(各連接處均圓滑連接)其圓心為O,半徑為R=0.2 m。D的正下方E開始向右水平放置一塊橡皮泥板EF,長度足夠長?，F(xiàn)讓彈射器彈射出一質量m=0.1 kg的小環(huán),小環(huán)從彈射口A射出后沿光滑曲桿運動到D處飛出,不計小環(huán)在各個連接處的能量損失和空氣阻力。已知彈射器每次彈射出的小環(huán)具有相同的初速度。某次實驗中小組成員調節(jié)BC高度h=0.8 m,彈出的小環(huán)從D處飛出,現(xiàn)測得環(huán)從D處飛出時速度vD=4 m/s,g取10 m/s2。求: (1)彈射器釋放的彈性勢能及小環(huán)在D處對圓環(huán)軌道的壓力; (2)小環(huán)落地點離E的距離(已知小環(huán)落地時與橡皮泥板接觸后不再運動); (3)若不改變彈射器彈性勢能,改變BC間高度h在0~2 m之間,求小環(huán)下落在水平面EF上的范圍。 答案(1)1.8 J　7 N　方向向上　(2)455 m　(3)0~1.8 m 解析(1)根據能量守恒可得Ep=12mvD2+mg(h+R)=1.8J; 對小環(huán)在最高點D受力分析可得FN+mg=mvD2R,得FN=7N; 根據牛頓第三定律,小環(huán)對圓軌道的壓力大小為7N,方向向上; (2)由于vD=4m/s,小環(huán)離開軌道做平拋運動,豎直方向做自由落體運動; 由h+R=12gt2可得t=2(h+R)g, 故x=vDt=455m; (3)小環(huán)剛到達D點的臨界條件為mg(h1+R)=Ep,解得h1=1.6m, 此時落地點為E點。 改變h,小環(huán)做平拋運動,分析可得小環(huán)水平方向位移應有最大值。 根據能量守恒定律可得Ep-mg(h2+R)=12mvD2, 設h2+R=H,小環(huán)從D點做平拋運動,則H=12gt2,x=vDt 由以上關系式得x=-4(H-0.9)2+3.24,所以當H=0.9m時水平位移最大,最大位移xm=1.8m。 故小環(huán)落地點范圍在離E點水平向右0~1.8m的范圍內。