人教版高中物理必考動(dòng)能定理機(jī)械能守恒定律功能關(guān)系的應(yīng)用單元測(cè)試

1、名校名 推薦5動(dòng)能定理機(jī)械能守恒定律功能關(guān)系的應(yīng)用(時(shí)間 :45 分鐘滿分 :100 分 )第 9 頁(yè)一、選擇題 (共 11 小題 ,每小題 6 分,共 66 分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中 ,第 15 小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求 ,第 611 小題有多個(gè)選項(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)或不答的得 0 分)1.(2017 吉林普高調(diào)研 )一質(zhì)量為1 kg 的質(zhì)點(diǎn)靜止于光滑水平面上,從 t= 0 時(shí)起 ,第 1秒內(nèi)受到2 N 的水平外力作用 ,第 2 秒內(nèi)受到同方向的 1 N 的外力作用。下列判斷正確的是()A.0 2 s 內(nèi)外力的平均功率是WB.第 2

2、秒內(nèi)外力所做的功是JC.第 2 秒末外力的瞬時(shí)功率最大D.第 1 秒內(nèi)與第 2 秒內(nèi)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能增加量的比值是1 1答案 A解析 第 1s 內(nèi) ,a1= 2 m/s,1s 末速度 v1=a 1t1=2m/s;第 2s 內(nèi)加速度 a2= 1 m/s2,第 2s 末速度v2=v 1 +a 2t= 3 m/s,故合力做功為2W= W,所以 A 對(duì)、B 錯(cuò);1 sW= mv =4.5 J,功率為 P=末、2 s 末功率分別為 4 W、3 W,所以 C 錯(cuò) ;第 1 秒內(nèi)與第2 秒內(nèi)動(dòng)能增加量分別為:= 2J,= 2.5 J,比值為4 5,所以 D 錯(cuò)。2.(2017 山西太原模擬 )如圖所示 ,雜技演員在

3、一根彈性繩上表演。 位置 ab 是彈性繩的自然狀態(tài) , 演員從某一高度下落 ,到了位置 ab 之后 ,與彈性繩一起向下運(yùn)動(dòng) ,位置 c 是演員和彈性繩運(yùn)動(dòng)到的最低點(diǎn)。 演員可視為質(zhì)點(diǎn),不考慮人的生物能轉(zhuǎn)化,不計(jì)彈性繩的質(zhì)量和空氣阻力,則演員從水平位置運(yùn)動(dòng)到c 點(diǎn)的過(guò)程中 ()A. 演員的機(jī)械能保持不變B.演員的動(dòng)能不斷減少C.演員的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為彈性繩的彈性勢(shì)能D.演員的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為演員的動(dòng)能答案C解析從水平位置運(yùn)動(dòng)到c 點(diǎn)的過(guò)程中 ,演員和彈性繩組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,演員的機(jī)械能1名校名 推薦不守恒 ,選項(xiàng) A 錯(cuò)誤 ;從水平位置運(yùn)動(dòng)到c 點(diǎn)的過(guò)程中 ,演員的動(dòng)能先增大,后減少 ,選項(xiàng) B

4、錯(cuò)誤 ;從水平位置運(yùn)動(dòng)到c 點(diǎn)的過(guò)程中 ,演員和彈性繩組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,演員的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為彈性繩的彈性勢(shì)能,選項(xiàng)C 正確 ;該運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,演員的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為演員的動(dòng)能和彈性繩的彈性勢(shì)能 ,并最終全部轉(zhuǎn)化為彈性繩的彈性勢(shì)能,選項(xiàng) D 錯(cuò)誤。3.質(zhì)量為 m= 2 kg 的物體沿水平面向右做直線運(yùn)動(dòng),t= 0 時(shí)刻受到一個(gè)水平向左的恒力F,如圖甲所示 ,此后物體的v-t 圖象如圖乙所示,取水平向右為正方向,g 取 10 m/s2,則 ()A. 物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為= 0.5B.10 s 末恒力 F 的瞬時(shí)功率為 6 WC.10 s 末物體在計(jì)時(shí)起點(diǎn)左側(cè) 4 m 處D.010 s 內(nèi)恒力

5、 F 做功的平均功率為0.6 W答案 D解析 由圖線可知 04s 內(nèi)的加速度 a1= m/s2= 2 m/s2,可得 F+ mg=ma 1;由圖線可知 410 s22內(nèi)的加速度 a2= m/s = 1 m/s ,可得 F- mg=ma 2;解得 :F= 3 N, = 0.05,選項(xiàng) A 錯(cuò)誤 ;10 s 末恒力 F的瞬時(shí)功率為P10=Fv 10= 36 W=18 W, 選項(xiàng) B 錯(cuò)誤 ;04 s 內(nèi)的位移 x1= 48 m=16 m,4 10 s內(nèi)的位移 x2=-66 m=-18 m, 故 10 s 末物體在計(jì)時(shí)起點(diǎn)左側(cè) 2 m 處 ,選項(xiàng) C 錯(cuò)誤 ;010 s 內(nèi)恒力 F 做功的平均功率為

6、W=0.6 W, 選項(xiàng) D 正確。4.如圖所示 ,半徑為 R 的光滑圓環(huán)豎直放置,N 為圓環(huán)的最低點(diǎn)。 在環(huán)上套有兩個(gè)小球A 和 B,A、B 之間用一根長(zhǎng)為R 的輕桿相連 ,使兩小球能在環(huán)上自由滑動(dòng)。已知 A 球質(zhì)量為4m,B 球質(zhì)量為 m,重力加速度為g?，F(xiàn)將桿從圖示的水平位置由靜止釋放,在 A 球滑到N 點(diǎn)的過(guò)程中 ,輕桿對(duì) B 球做的功為 ()A. mgRB.1.2mgRC.1 .4mgRD.1 .6mgR答案B解析將輕桿從題圖所示水平位置由靜止釋放,兩小球和輕桿組成系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,在 A 球2名校名 推薦滑到 N 點(diǎn)的過(guò)程中 ,系統(tǒng)重力勢(shì)能減小量為Ep=4mg-mgR=mgR 。兩小

7、球速度大小相等,設(shè)A 球滑到 N 點(diǎn)時(shí)小球速度為v,由機(jī)械能守恒定律222, Ep= 4mv + mv,解得 v = 0.4gR,由功能關(guān)系可知 ,在 A 球滑到 N 點(diǎn)的過(guò)程中 ,輕桿對(duì) B 球做功為WB= mv2+mgR= 1.2mgR,選項(xiàng) B 正確。5.如圖所示 ,把小車(chē)放在傾角為30的光滑斜面上 ,用輕繩跨過(guò)定滑輪使之與盛有沙子的小桶相連 ,不計(jì)滑輪質(zhì)量及摩擦,已知小車(chē)的質(zhì)量為3m,小桶與沙子的總質(zhì)量為m,小車(chē)從靜止釋放后,在小桶上升豎直高度為h 的過(guò)程中 ()A. 小桶處于失重狀態(tài)B.小桶的最大速度為C.小車(chē)受繩的拉力等于mgD.小車(chē)的最大動(dòng)能為mgh? 導(dǎo)學(xué)號(hào) 88904139?

8、答案B解析在整個(gè)的過(guò)程中,小桶向上做加速運(yùn)動(dòng),所以小桶受到的拉力大于重力,小桶處于超重狀態(tài),故 A 、C 錯(cuò)誤 ; 在小桶上升豎直高度為h 的過(guò)程中只有重力對(duì)小車(chē)和小桶做功,由動(dòng)能定律得 3mghsin 30-mgh= (3m+m )v2,解得 :v=,故 B 正確 ;小車(chē)和小桶具有相等的最大速度,所以小車(chē)的最大動(dòng)能為Ekm= 3mv2= mgh,故 D 錯(cuò)誤。6.(2017 福建寧德模擬 )如圖所示 ,質(zhì)量 m=1 kg 的物塊在水平恒力F= 20 N 的推動(dòng)下 ,從粗糙斜面底部 A 處由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至高h(yuǎn)= 6 m 的 B 處 ,用時(shí) t= 2 s。到達(dá) B 處時(shí)物塊的速度大小為 v= 1

9、0m/s,重力加速度 g 取 10 m/s2。不計(jì)空氣阻力 ,則()A. A、B 之間的水平距離8 mB.物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25C.推力 F 對(duì)物塊做的功為120 JD.物塊克服摩擦力做的功為50 J答案 ABD3名校名 推薦解析物塊由A 到 B 做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)x= t,解得x=10 m,則 AB 之間的水平距離d=m= 8 m,選項(xiàng) A 正確 ;斜面傾角為= 37,則由動(dòng)能定理 :Fd-mgh- (mgcos +F sin) x= mv2,代入數(shù)據(jù)解得= 0.25,選項(xiàng) B 正確 ;推力 F 做的功 :WF=Fx cos = 208= 160 J,選項(xiàng) C錯(cuò)誤 ;克服摩擦

10、力做功 Wf= (mgcos +F sin ) x= 0.25(10 0.8+ 200.6)10 J=50 J,選項(xiàng) D 正確 ; 故選 ABD 。7.如圖所示 ,長(zhǎng)為 L 的長(zhǎng)木板水平放置,在木板的 A 端放置一個(gè)質(zhì)量為 m 的小物塊 ,現(xiàn)緩慢地抬高 A 端 ,使木板以左端為軸轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)木板轉(zhuǎn)到與水平面的夾角為時(shí)小物塊開(kāi)始滑動(dòng),此時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)木板 ,小物塊滑到底端的速度為v,在整個(gè)過(guò)程中 ()A. 木板對(duì)小物塊做的功為mv2B.支持力對(duì)小物塊做的功為mgLsin C.小物塊的機(jī)械能的增量為2mv -mgLsin D.滑動(dòng)摩擦力對(duì)小物塊做的功為mv2-mgLsin 答案 ABD解析 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中

11、,小物塊受重力、木板施加的支持力和摩擦力,整個(gè)過(guò)程重力做功為零,由動(dòng)能定理得 W 木 = mv2-0,A正確。在物塊被緩慢抬高過(guò)程中摩擦力不做功,由動(dòng)能定理得W 木-mgL sin = 0-0,則有 W 木=mgL sin ,B 正確。由功能關(guān)系,機(jī)械能的增量為木板對(duì)小物塊做的功,大小為 mv2,C 錯(cuò)誤?；瑒?dòng)摩擦力對(duì)小物塊做的功Wf=W 木 -W 木= mv2-mgLsin ,D 正確。8.下列選項(xiàng)是反映汽車(chē)從靜止勻加速啟動(dòng)(汽車(chē)所受阻力Ff 恒定 ),達(dá)到額定功率P 后以額定功率運(yùn)動(dòng)最后做勻速運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間及加速度、牽引力和功率隨速度變化的圖象,其中正確的是 ()4名校名 推薦答案 AC

12、D解析 汽車(chē)開(kāi)始做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)達(dá)到額定功率時(shí) ,勻加速結(jié)束 ,然后做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),直至最后勻速運(yùn)動(dòng)。開(kāi)始勻加速時(shí) :F-F f=ma設(shè)勻加速剛結(jié)束時(shí)速度為v1,有P 額=Fv 1最后勻速時(shí) :F=F f,有 P 額=Fv m由以上各式解得 :勻加速的末速度為 v1=,最后勻速運(yùn)動(dòng)的速度為 vm=。在 v-t 圖象中斜率表示加速度 ,汽車(chē)開(kāi)始加速度不變 ,后來(lái)逐漸減小 ,故 A 正確。汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中開(kāi)始加速度不變,后來(lái)加速度逐漸減小,最后加速度為零 ,故 B 錯(cuò)誤。汽車(chē)牽引力開(kāi)始大小不變 ,然后逐漸減小,最后牽引力等于阻力,故 C 正確。開(kāi)始汽車(chē)功率逐漸增加,P=F

13、v=Fat ,故為過(guò)原點(diǎn)的直線,后來(lái)功率恒定,故 D 正確。9.(2017 河南中原聯(lián)考 )如圖所示 ,一個(gè)質(zhì)量為 2m 的甲球和一個(gè)質(zhì)量為 m 的乙球 ,用長(zhǎng)度為 2R 的輕桿連接 ,兩個(gè)球都被限制在半徑為 R 的光滑圓形豎直軌道上 ,軌道固定于水平地面。初始時(shí)刻,輕桿豎直 ,且質(zhì)量為 2m 的甲球在上方。 此時(shí) ,受擾動(dòng)兩球開(kāi)始運(yùn)動(dòng),重力加速度為g,則下列說(shuō)法正確的是 ()A. 甲球下滑過(guò)程中減少的機(jī)械能總等于乙球增加的機(jī)械能B.甲球下滑過(guò)程中減少的重力勢(shì)能總等于乙球増加的重力勢(shì)能C.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中甲球的最大速度為D.甲球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)前,輕桿對(duì)乙球一直做正功? 導(dǎo)學(xué)號(hào) 88904140?答

14、案AD5名校名 推薦解析在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,重力對(duì)系統(tǒng)做正功,甲和乙的動(dòng)能都增加。由于只有動(dòng)能和重力勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化 ,所以甲球下滑過(guò)程中減少的機(jī)械能總等于乙球增加的機(jī)械能。故A 正確。在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,重力對(duì)系統(tǒng)做正功,甲和乙的動(dòng)能都增加,所以甲球下滑過(guò)程中減少的重力勢(shì)能總大于乙球增加的重力勢(shì)能。故B 錯(cuò)誤。當(dāng)甲到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),乙也到達(dá)了最高點(diǎn),該過(guò)程中系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能等于系統(tǒng)增加的動(dòng)能, 由于兩球的線速度相等, 設(shè)該速度為v, 則2mgh-mgh= mv2+ 2mv2 得 v=,故 C 錯(cuò)誤。甲球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)前,乙的重力勢(shì)能一直增加,同時(shí)乙的動(dòng)能也一直增加,可知輕桿對(duì)乙球一直做正功,故 D 正

15、確。故選AD 。10.如圖所示地面上方存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)?，F(xiàn)將一帶電小球從距離地面O 點(diǎn)高 h 處的 A點(diǎn)以水平速度v0 拋出 ,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間小球恰好垂直于地面擊中地面上的B 點(diǎn) ,B 到 O 的距離也為 h。當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,則下列說(shuō)法正確的是()A. 從 A 到 B 的過(guò)程中小球的動(dòng)能先減小后增大B.下落過(guò)程中小球機(jī)械能一直增加C.小球的加速度始終保持2g 不變D.從 A 點(diǎn)到 B 點(diǎn)小球的電勢(shì)能增加了mgh答案AD解析由題意分析知,小球在水平方向勻減速,豎直方向勻加速,由于時(shí)間相等 ,兩方向位移相同,故 qE=mg ,合力大小為mg,斜向左下方45,故小球的動(dòng)能先減小后增大;電場(chǎng)力

16、一直做負(fù)功,小球機(jī)械能一直減小,小球的加速度始終保持g 不變 ,從 A 點(diǎn)到 B 點(diǎn)電場(chǎng)力做負(fù)功,大小為qEh=mgh ,故電勢(shì)能增加了mgh。11.(2017 山東濰坊模擬 )如圖所示 ,重 10 N 的滑塊在傾角為30的斜面上 ,從 a 點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑,到 b 點(diǎn)開(kāi)始?jí)嚎s輕彈簧,到 c 點(diǎn)時(shí)達(dá)到最大速度,到 d 點(diǎn) ( 圖中未畫(huà)出 ) 開(kāi)始彈回 ,返回 b 點(diǎn)離開(kāi)彈簧 ,恰能再回到 a 點(diǎn)。若 bc= 0.1 m,彈簧彈性勢(shì)能的最大值為8 J,則下列說(shuō)法正確的是 ()A. 輕彈簧的勁度系數(shù)是50 N/mB.從 d 到 b 滑塊克服重力做功 8 JC.滑塊的動(dòng)能最大值為8 JD.從 d 點(diǎn)

17、到 c 點(diǎn)彈簧的彈力對(duì)滑塊做功最大值為8 J? 導(dǎo)學(xué)號(hào) 88904141?答案 AD解析 當(dāng)滑塊的合力為0 時(shí) ,滑塊速度最大 ,即知在 c 點(diǎn)時(shí)滑塊的速度最大 ,此瞬間滑塊受力平衡,則有 mgsin 30 =k,可得 k=mg sin 30 = 50 N/m, 故 A 正確 ;滑塊從 d 到 a,運(yùn)用動(dòng)6名校名 推薦能定理得 WG+W彈= 0-0,又 W 彈 =E p= 8 J,可得 WG =- 8 J,即克服重力做功8 J, 所以從 d 到 b 滑塊克服重力做功小于8 J,故 B 錯(cuò)誤 ;滑塊從 a 到 c,由系統(tǒng)的機(jī)械能守恒知,滑塊的動(dòng)能增加量與重力勢(shì)能增加量之和等于彈簧彈性勢(shì)能的減少量

18、8 J,所以滑塊的動(dòng)能最大值小于8 J,故 C 錯(cuò)誤; 彈簧彈性勢(shì)能的最大值為8 J,根據(jù)功能關(guān)系知從d 點(diǎn)到 b 點(diǎn)彈簧的彈力對(duì)滑塊做功為 8 J。從 d 點(diǎn)到 c 點(diǎn)彈簧的彈力對(duì)滑塊做功小于8 J,故 D 正確。二、計(jì)算題 (本題共 2 個(gè)小題 ,共 34 分)12.(15 分 )如圖所示 ,AB 是傾角為 = 30的粗糙直軌道,BCD 是光滑的圓弧軌道,AB 恰好在 B 點(diǎn)與圓弧相切 ,圓弧的半徑為R,一個(gè)質(zhì)量為m 的物體 (可以看作質(zhì)點(diǎn))從直軌道上的P 點(diǎn)由靜止釋放,結(jié)果它能在兩軌道間做往返運(yùn)動(dòng)。已知P 點(diǎn)與圓弧的圓心O 等高 ,物體與軌道AB 間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。求 :(1) 物體做往返運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中在AB 軌道上通過(guò)的總路程;(2) 為使物體能順利到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)D,釋放點(diǎn) P 距 B 點(diǎn)的距離至少多大?答案(1)(2)解析(1)對(duì)整體過(guò)程由動(dòng)能定理得mgRcos -mgcos s=0所以 s= 。(2) 物體剛好到D 點(diǎn) ,有 mg=對(duì)全過(guò)程由動(dòng)能定理得mgL sin -mgcos L-mgR (1+ cos )=得 L=R=。