2020屆高考物理總復(fù)習(xí)第五章機(jī)械能單元評(píng)估檢測五含解析新人教版.docx

單元評(píng)估檢測(五)(第五章)(45分鐘100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分。15題為單選題，68題為多選題)1.如圖所示，木塊A、B疊放在光滑水平面上，A、B之間不光滑，用水平力F拉B，使A、B一起沿光滑水平面加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)A對(duì)B的摩擦力為F1，B對(duì)A的摩擦力為F2，則以下說法正確的是()A.F1對(duì)B做正功，F(xiàn)2對(duì)A不做功B.F1對(duì)B做負(fù)功，F(xiàn)2對(duì)A做正功C.F2對(duì)A做正功，F(xiàn)1對(duì)B不做功D.F2對(duì)A不做功，F(xiàn)1對(duì)A做正功【解析】選B。對(duì)整體由牛頓第二定律得F=(mA+mB)a，A、B兩物體的加速度向右，隔離物體A，通過受力分析可知，B對(duì)A的摩擦力F2向右，而A向右運(yùn)動(dòng)，由W=FL可知，F(xiàn)2對(duì)A做正功，A對(duì)B的摩擦力F1向左，F(xiàn)1對(duì)B做負(fù)功，故B正確。2.(創(chuàng)新預(yù)測)質(zhì)量為m的汽車從靜止開始以恒定的加速度a啟動(dòng)，當(dāng)汽車的輸出功率達(dá)到額定功率P后，保持功率不變直到汽車以速度v0勻速運(yùn)動(dòng)，勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)汽車的牽引力為F0。則下列說法中正確的是()A.汽車勻加速運(yùn)動(dòng)過程中其功率與時(shí)間成反比B.汽車勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為C.汽車勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為D.由已知條件可求出汽車加速啟動(dòng)的位移【解析】選C。汽車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，則有F0=Ff，汽車勻加速直線運(yùn)動(dòng)過程，由牛頓第二定律得F-Ff=ma，解得F=F0+ma，汽車勻加速直線運(yùn)動(dòng)過程中任意時(shí)刻的速度為v=at，則P=Fv=(F0+ma)at，故A錯(cuò)誤；由P=Fv得汽車勻加速直線運(yùn)動(dòng)的最大速度為v=，勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t=，故B錯(cuò)誤，C正確；由x=at2可求出汽車勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移，全過程由動(dòng)能定理得Fx+Pt-F0x總=m-0，若恒定功率啟動(dòng)過程的時(shí)間已知?jiǎng)t可求汽車加速啟動(dòng)的位移，故D錯(cuò)誤。3.足夠長的水平傳送帶以恒定速度v勻速運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊以大小也是v、方向與傳送帶的運(yùn)動(dòng)方向相反的初速度沖上傳送帶，最后小物塊的速度與傳送帶的速度相同。在小物塊與傳送帶間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程中，滑動(dòng)摩擦力對(duì)小物塊做的功為W，小物塊與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量為Q，則下列判斷中正確的是()A.W=0，Q=mv2B.W=0，Q=2mv2C.W=，Q=mv2D.W=mv2，Q=2mv2【解析】選B。對(duì)小物塊，由動(dòng)能定理有W=mv2-mv2=0，設(shè)小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，則小物塊與傳送帶間的相對(duì)路程x相對(duì)=，這段時(shí)間內(nèi)因摩擦產(chǎn)生的熱量Q=mgx相對(duì)=2mv2，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確?！炯庸逃?xùn)練】(多選)如圖所示，質(zhì)量為M、長為L的木板置于光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的滑塊放置在木板左端，滑塊與木板間滑動(dòng)摩擦力大小為Ff，用水平的恒定拉力F作用于滑塊。當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到木板右端時(shí)，木板在地面上移動(dòng)的距離為s，下列結(jié)論中正確的是()A.上述過程中，F(xiàn)做功等于滑塊和木板動(dòng)能的增量B.其他條件不變的情況下，M越大，s越小C.其他條件不變的情況下，F(xiàn)越大，滑塊到達(dá)右端所用時(shí)間越長D.其他條件不變的情況下，F(xiàn)f越大，滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量越多【解析】選B、D。由功能關(guān)系可知拉力F做功除了增加兩物體動(dòng)能以外還有系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，故A錯(cuò)誤；由于木板受到摩擦力不變，當(dāng)M越大時(shí)木板加速度小，而滑塊加速度不變，相對(duì)位移一樣，滑塊在木板上運(yùn)動(dòng)時(shí)間短，所以木板運(yùn)動(dòng)的位移小，故B正確；滑塊和木板都是做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，在其他條件不變的情況下，木板的運(yùn)動(dòng)情況不變，滑塊和木板的相對(duì)位移還是L，所以拉力F越大滑塊的加速度越大，離開木板時(shí)間就越短，故C錯(cuò)誤；系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量等于摩擦力和相對(duì)位移乘積，相對(duì)位移沒變，摩擦力越大，產(chǎn)生的熱量越多，故D正確。4.(創(chuàng)新預(yù)測)一物體靜止在水平地面上，在豎直向上的拉力F的作用下開始向上運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示。在物體上升過程中，空氣阻力不計(jì)，其機(jī)械能E與位移x的關(guān)系圖象如圖乙所示，其中曲線上點(diǎn)A處的切線的斜率最大，則()A.在x2處物體的速度最大B.在x1處物體所受拉力最大C.在x2x3過程中，物體的動(dòng)能一直增大D.在0x2過程中，物體加速度的大小是先增大后減小【解析】選B。根據(jù)功能關(guān)系可知，機(jī)械能E與位移x圖線的斜率表示物體受到的拉力，可見，A處切線的斜率最大，說明x1處物體受到的拉力F最大，在0x1過程中物體所受拉力是變力，在0x1過程中物體做加速運(yùn)動(dòng)。在x1x2過程中，圖象的斜率越來越小，說明拉力越來越小，拉力先大于重力，后小于重力，在x2處物體的機(jī)械能最大，圖象的斜率為零，此時(shí)拉力為零，所以在這一過程中物體應(yīng)先加速后減速，所以在x1處物體的速度不是最大，應(yīng)在x1x2過程中某處速度最大，故A錯(cuò)誤，B正確；在x2x3過程中，拉力為零，物體的機(jī)械能守恒，重力勢能增大，則物體的動(dòng)能一直減小，故C錯(cuò)誤；在0x2過程中，拉力先增大后減小，直到變?yōu)榱?，則物體受到的合力應(yīng)先向上增大后減小，減小到零后，再反向增大，故D錯(cuò)誤。5.如圖所示，在豎直面內(nèi)固定一光滑的硬質(zhì)桿ab，桿與水平面的夾角為，在桿的上端a處套一質(zhì)量為m的圓環(huán)，圓環(huán)上系一輕彈簧，彈簧的另一端固定在與a處在同一水平線上的O點(diǎn)，O、b兩點(diǎn)處在同一豎直線上。由靜止釋放圓環(huán)后，圓環(huán)沿桿從a運(yùn)動(dòng)到b，在圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中，彈簧一直處于伸長狀態(tài)，則下列說法正確的是()A.圓環(huán)的機(jī)械能保持不變B.彈簧對(duì)圓環(huán)一直做負(fù)功C.彈簧的彈性勢能逐漸增大D.圓環(huán)和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒【解析】選D。如圖所示，由幾何關(guān)系可知，當(dāng)圓環(huán)與O點(diǎn)的連線與桿垂直時(shí)，彈簧的長度最短，彈簧的彈性勢能最小，所以在圓環(huán)從a到C的過程中彈簧對(duì)圓環(huán)做正功，彈簧的彈性勢能減小，圓環(huán)的機(jī)械能增大，而從C到b的過程中，彈簧對(duì)環(huán)做負(fù)功，彈簧的彈性勢能增大，圓環(huán)的機(jī)械能減小，故A、B、C錯(cuò)誤；在整個(gè)過程中只有圓環(huán)的重力和彈簧的彈力做功，所以圓環(huán)和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故D正確?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示，長為2L的輕彈簧AB兩端等高地固定在豎直墻面上，彈簧剛好處于原長，現(xiàn)在其中點(diǎn)O處輕輕地掛上一個(gè)質(zhì)量為m的物體P后，物體向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，彈簧與豎直方向的夾角為，重力加速度為g，下列說法正確的是()A.向下運(yùn)動(dòng)的過程中，物體的加速度先增大后減小B.向下運(yùn)動(dòng)的過程中，物體的機(jī)械能先增大后減小C.物體在最低點(diǎn)時(shí)，彈簧的彈性勢能為D.物體在最低點(diǎn)時(shí)，彈簧中的彈力為【解析】選C。物體向下運(yùn)動(dòng)，彈簧彈力增大，所受合外力減小，加速度減小，方向向下，當(dāng)加速度為零時(shí)，重力和彈簧彈力的合力相等，速度最大，物體繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)彈簧彈力增大，合力增大，加速度增大，方向向上，到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)速度為零，加速度先減小后增大，故A錯(cuò)誤；物體向下運(yùn)動(dòng)的過程中，彈簧彈力向上，位移向下，做負(fù)功，根據(jù)W除重=E可知機(jī)械能一直減小，故B錯(cuò)誤；根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知，物體在最低點(diǎn)時(shí)，速度為零，動(dòng)能為零，物體減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，由幾何關(guān)系得物體下降的高度h=，故彈簧的彈性勢能為E彈=mgh=，故C正確；當(dāng)加速度為零時(shí)，重力和彈簧彈力的合力相等，物體繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)彈簧彈力增大，彈簧彈力的合力大于重力，則有F彈cos，解得F彈，故D錯(cuò)誤。6.(2019泉州模擬)如圖所示，小物塊以初速度v0從O點(diǎn)沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)從O點(diǎn)斜向上拋出一個(gè)速度大小也為v0的小球，物塊和小球在斜面上的P點(diǎn)相遇。已知物塊和小球質(zhì)量相等，空氣阻力忽略不計(jì)，則()A.斜面可能是光滑的B.在P點(diǎn)時(shí)，小球的動(dòng)能大于物塊的動(dòng)能C.小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)離斜面最遠(yuǎn)D.小球和物塊到達(dá)P點(diǎn)過程中克服重力做功的平均功率相等【解析】選B、D。把小球的速度分解到沿斜面方向和垂直斜面方向，則沿斜面方向的速度小于物塊的速度，若斜面光滑，則小球和物塊沿斜面方向的加速度相同，則不可能在P點(diǎn)相遇，所以斜面不可能是光滑的，故A錯(cuò)誤；物塊在斜面上摩擦力做功，根據(jù)動(dòng)能定理，在P點(diǎn)時(shí)，小球的動(dòng)能大于物塊的動(dòng)能，故B正確；當(dāng)小球的速度方向與斜面平行時(shí)，離斜面最遠(yuǎn)，此時(shí)豎直方向速度不為零，不是運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；小球和物塊初、末位置相同，高度差相等，重力相等，則重力做功相等，時(shí)間又相同，所以小球和物塊到達(dá)P點(diǎn)過程中克服重力做功的平均功率相等，故D正確。7.(2019唐山模擬)如圖所示，輕質(zhì)彈簧勁度系數(shù)為k，一端與固定在傾角為的光滑斜面底端的傳感器連接，另一端與木塊連接，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)傳感器示數(shù)為F0。若在木塊的上端加一沿斜面向上的恒力F，當(dāng)傳感器示數(shù)再次為F0時(shí)。下面說法正確的是()A.木塊上升的高度為B.木塊的機(jī)械能增加量為C.木塊的動(dòng)能增加量為(F-F0)D.木塊的質(zhì)量為【解析】選B、C。木塊原來靜止時(shí)有 F0=kx1，當(dāng)傳感器示數(shù)再次為F0時(shí)有 F0=kx2，木塊上升的高度 h=(x1+x2)sin=sin，故A錯(cuò)誤；由于初末狀態(tài)彈簧的彈性勢能相等，由功能關(guān)系知，木塊的機(jī)械能增加量等于F做的功，則E增=F(x1+x2)=，故B正確；在此過程中，彈簧的彈力做功為0，由動(dòng)能定理得Ek=F(x1+x2)-mg(x1+x2)sin，初狀態(tài)時(shí)有F0=mgsin，聯(lián)立解得木塊的動(dòng)能增加量為Ek=(F-F0)，故C正確；由F0=mgsin得m=，故D錯(cuò)誤?！究偨Y(jié)提升】解決功能關(guān)系問題應(yīng)該注意的三個(gè)方面(1)分清是什么力做功，并且分析該力做正功還是做負(fù)功；根據(jù)功能之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，判定能的轉(zhuǎn)化形式，確定能量之間的轉(zhuǎn)化情況。(2)可以根據(jù)能量之間的轉(zhuǎn)化情況，確定是什么力做功，尤其可以方便計(jì)算變力做功的多少。(3)功能關(guān)系反映了做功和能量轉(zhuǎn)化之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，功是能量轉(zhuǎn)化的量度和原因，在不同問題中的具體表現(xiàn)不同。8.如圖甲所示，某同學(xué)用拖把直行拖地，沿推桿方向?qū)ν习咽┘油屏，此時(shí)推力與水平面的夾角為1，且拖把剛好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。從某時(shí)刻開始，拖把推桿與水平方向的夾角變?yōu)?，如圖乙所示，保持拖把的速度大小和方向不變，則()A.推力F變大B.推力F的功率增大C.地面對(duì)拖把的支持力變小D.地面對(duì)拖把的摩擦力變小【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)由平衡條件列方程，求出推力F的表達(dá)式。(2)由數(shù)學(xué)輔助角公式分析判斷?！窘馕觥窟xA、B。設(shè)拖把與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，則拖把勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，處于平衡狀態(tài)，受力如圖所示，由平衡條件得，水平方向Fcos1-Ff=0，豎直方向Fsin1+mg=FN，聯(lián)立解得F=，又有tan=，拖把與水平方向的夾角變?yōu)?，因?yàn)?1，保持拖把的速度大小和方向不變，由以上分析，推力F變大，故A正確；推力F的功率P=Fvcos1=，拖把與水平方向的夾角變?yōu)?，因?yàn)?1，所以推力F的功率增大，故B正確；地面對(duì)拖把的支持力FN=mg+Fsin1=mg+，保持拖把的速度大小和方向不變，因?yàn)?1，則拖把對(duì)地面的壓力增大，滑動(dòng)摩擦力增大，故C、D錯(cuò)誤。二、實(shí)驗(yàn)題(10分)9.(2019齊齊哈爾模擬)某同學(xué)用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，在氣墊導(dǎo)軌的滑塊上裝上一個(gè)擋光片和一個(gè)方盒，測得滑塊、方盒及擋光片的總質(zhì)量為M，氣墊導(dǎo)軌的右端固定一個(gè)定滑輪，細(xì)線繞過滑輪，一端與滑塊相連，另一端掛有6個(gè)鉤碼，每個(gè)鉤碼的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。(桌面足夠高)(1)現(xiàn)用游標(biāo)卡尺測出擋光片的寬度，讀數(shù)如圖所示，則寬度d=_ mm。(2)實(shí)驗(yàn)前先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，方法是：取下砝碼，接通氣墊導(dǎo)軌裝置的電源，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌下面的螺母，若滑塊放在氣墊導(dǎo)軌上任意位置都能_，則導(dǎo)軌水平。(3)先掛上6個(gè)鉤碼，將滑塊由某一固定位置由靜止釋放，滑塊上的擋光片通過光電門的時(shí)間為t，則滑塊通過光電門的速度為_(用題中所給字母表示)。(4)每次將1個(gè)鉤碼移放到滑塊上的方盒中，滑塊均由同一位置由靜止釋放，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，記錄每次懸掛鉤碼的個(gè)數(shù)n及擋光片通過光電門的時(shí)間t，在坐標(biāo)紙上作出n-圖象，如圖丙所示，要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，還需要測量的物理量是_，設(shè)此物理量的測量值為x，要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，在誤差允許的范圍內(nèi)，作出的圖象斜率k=_?！窘馕觥?1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為d=5 mm+0.05 mm5=5.25 mm。(2)調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平時(shí)，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)軌下面的螺母，使滑塊放在導(dǎo)軌上任意位置都能保持靜止，則導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平。(3)滑塊通過光電門的速度v=。(4)要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，還需要測量滑塊開始滑動(dòng)時(shí)，擋光片到光電門的距離；根據(jù)機(jī)械能守恒定律得nmgx=(M+6m)()2，解得n=，因此要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，除了n-圖象為一條過原點(diǎn)的傾斜直線，還必須得到圖象的斜率k=。答案：(1)5.25(2)保持靜止 (3)(4)滑塊開始滑動(dòng)時(shí)擋光片到光電門的距離【加固訓(xùn)練】某同學(xué)用如圖1所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。(1)用游標(biāo)卡尺測量金屬球的直徑：圖2為游標(biāo)卡尺校零時(shí)的示數(shù)，用該游標(biāo)卡尺測量小球的直徑，其示數(shù)為10.00 mm，所測金屬球的直徑d=_mm。(2)用一根不可伸長的輕質(zhì)細(xì)線拴住該金屬球，細(xì)線的另一端固定在懸點(diǎn)O，在最低點(diǎn)前后放置一組光電門，測得懸點(diǎn)到球心的距離為L。將金屬球從最低點(diǎn)拉開角，由靜止釋放金屬球，金屬球在豎直面(紙面)內(nèi)擺動(dòng)，記下金屬球第一次通過光電門的時(shí)間t，金屬球通過光電門的速度大小為_；已知重力加速度為g，則驗(yàn)證金屬球機(jī)械能守恒的表達(dá)式為_(用字母L、d、t、g表示)。【解析】(1)由圖可知，游標(biāo)尺20格相當(dāng)主尺39 mm，那么游標(biāo)尺1格與主尺2格相差0.05 mm，游標(biāo)卡尺讀數(shù)為d=10.00 mm-30.05 mm=9.85 mm。(2)小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)速度可表示為v=；小球下擺過程中重力勢能減少量為Ep=mgL(1-cos)，動(dòng)能的增加量Ek=mv2=m，若mgL(1-cos)=m，即2gL(1-cos)=成立，說明小球下擺過程機(jī)械能守恒。答案：(1)9.85(2)2gL(1-cos)=三、計(jì)算題(本題共2小題，共42分。需寫出規(guī)范的解題步驟)10.(20分)(2019南昌模擬)冬奧會(huì)上自由式滑雪是一項(xiàng)極具觀賞性的運(yùn)動(dòng)。其場地由助滑坡AB(高度差為10 m)、過渡區(qū)BDE(兩段半徑不同的圓弧平滑連接而成，其中DE半徑為3 m、對(duì)應(yīng)的圓心角為60)和跳臺(tái)EF(高度可調(diào)，取為h=4 m)等組成，如圖所示，質(zhì)量60 kg的運(yùn)動(dòng)員由A點(diǎn)靜止出發(fā)，沿軌道運(yùn)動(dòng)到F處飛出。運(yùn)動(dòng)員飛出的速度須在54 km/h到68 km/h之間能在空中完成規(guī)定動(dòng)作，設(shè)運(yùn)動(dòng)員借助滑雪桿僅在AB段做功，不計(jì)摩擦和空氣阻力，g取10 m/s2，則：(1)為能完成空中動(dòng)作，則該運(yùn)動(dòng)員在AB過程中至少做多少功。(2)為能完成空中動(dòng)作，在過渡區(qū)最低點(diǎn)D處，求該運(yùn)動(dòng)員受到的最小支持力。(3)若將該運(yùn)動(dòng)員在AB段和EF段視為勻變速運(yùn)動(dòng)，且兩段運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為tABtEF=31，已知AB=2EF，則運(yùn)動(dòng)員在這兩段運(yùn)動(dòng)的加速度之比為多少？【解析】(1)該運(yùn)動(dòng)員在AF過程中，由動(dòng)能定理得：mg(hAB-h)+W人=m-0運(yùn)動(dòng)員通過F的最小速度vF=54 km/h=15 m/s解得：W人=3 150 J(2)從D點(diǎn)到F點(diǎn)，由動(dòng)能定理得：-mgh+R(1-cos 60)=m-m其中vF取最小速度，在D點(diǎn)由牛頓第二定律得：FN-mg=m解得：FN=7 300 N(3)在AB段和EF段運(yùn)動(dòng)的平均速度之比：= =23設(shè)滑到B點(diǎn)的速度為v1，則滑到E點(diǎn)的速度也為v1，設(shè)滑到F點(diǎn)的速度為v2，則：=解得：v1=2v2又有：a1=a2=解得： a1a2=23答案：(1)3 150 J(2)7 300 N(3)2311.(22分)(2019合肥模擬)如圖所示，一勁度系數(shù)很大的輕質(zhì)彈簧下端固定在傾角=30的斜面底端，將彈簧上端壓縮到A點(diǎn)鎖定。一質(zhì)量為m的小物塊緊靠彈簧上端放置，解除彈簧鎖定，小物塊將沿斜面上滑至B點(diǎn)后又返回，A、B兩點(diǎn)的高度差為h，彈簧鎖定