江蘇省2013高考物理一輪復(fù)習(xí)精選精練專題五 機械能及其守恒定律章末質(zhì)量檢測

1、第五章 機械能及其守恒定律 (時間90分鐘，滿分120分)一、單項選擇題(本題共5小題，每小題5分，共25分)1物體沿直線運動的vt關(guān)系如圖1所示，已知在第1秒內(nèi)合外力對物體做的功為W，則 ()圖1A從第1秒末到第3秒末合外力做功為4WB從第3秒末到第5秒末合外力做功為2WC從第5秒末到第7秒末合外力做功為WD從第3秒末到第4秒末合外力做功為0.75W2在豎直平面內(nèi)，有根光滑金屬桿彎成如圖2所示形狀，相應(yīng)的曲線方程為yAcosx，將一個光滑小環(huán)套在該金屬桿上，并從x0、yA處以某一初速度沿桿向x方向運動運動過程中 ()圖2A小環(huán)在D點的加速度為零B小環(huán)在B點和D點的加速度相同C小環(huán)在C點的速度

2、最大D小環(huán)在C點和E點的加速度方向相同3光滑斜面上有一個小球自高為h的A處由靜止開始滾下，抵達(dá)光滑的水平面上的B點時的速度大小為v0.光滑水平面上每隔相等的距離設(shè)置了一個與小球運動方向垂直的活動阻擋條，如圖3所示，小球越過n條活動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阻擋條的條數(shù)是(設(shè)小球每次越過活動阻擋條時損失的動能相等) ()圖3AnB2n C3n D4n4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，地面為零勢能面在上升至離地高度h處，小球的動能是勢能的2倍，在下落至離地高度h處，小球的勢能是動能的2倍，則h等于 ()A. B. C. D.5如圖4

3、甲所示，足夠長的固定光滑細(xì)桿與地面成一定傾角，在桿上套有一個光滑小環(huán)，沿桿方向給環(huán)施加一個拉力F，使環(huán)由靜止開始運動，已知拉力F及小環(huán)速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，重力加速度g取10 m/s2.則以下判斷正確的是 ()圖4A小環(huán)的質(zhì)量是1 kgB細(xì)桿與地面間的傾角是30°C前3 s內(nèi)拉力F的最大功率是2.25 WD前3 s內(nèi)小環(huán)機械能的增加量是6.75 J二、多項選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分，每小題有多個選項符合題意，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，錯選或不答的得0分)圖56帶電荷量為q、質(zhì)量為m的滑塊，沿固定的斜面勻速下滑，現(xiàn)加上一豎直向上的勻強電場(如圖

4、5所示)，電場強度為E，且qEmg，對物體在斜面上的運動，以下說法正確的是 ()A滑塊將沿斜面減速下滑B滑塊仍沿斜面勻速下滑 C加電場后，重力勢能和電勢能之和不變D加電場后，重力勢能和電勢能之和減小7.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，如圖6所示小車以速度v向右勻速運動，當(dāng)小車遇到 障礙物突然停止時，小球在圓桶中上升的高度可能是()A等于 B大于 圖6C小于 D等于2R8.如圖7所示為某探究活動小組設(shè)計的節(jié)能運動系統(tǒng)，斜面軌道傾角為30°，質(zhì)量為M的木箱與軌道的動摩擦因數(shù)為.木箱在軌道頂端時，自動裝貨裝置將質(zhì)量為m的貨物裝入木箱，然后木箱載著貨物沿軌道無初

5、速滑下，當(dāng)輕彈簧被壓縮至最短時，自動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)上述過程下列選項正確的是() 圖7AmMBm2MC木箱不與彈簧接觸時，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的過程中，減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能9.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動，t4 s時停下，其vt圖象如圖8所示，已知物塊A與水平面間的動摩擦因數(shù)處處相同，下列判斷正確的是 () 圖8A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F1F32F2D有可能F1F32F210如圖

6、9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動，經(jīng)時間t力F做功為60 J，此后撤去恒力F，物體又經(jīng)時間t回到出發(fā)點，若以地面為零勢能點，則下列說法正確的是 () 圖9A物體回到出發(fā)點時的動能是60 JB開始時物體所受的恒力F2mgsinC撤去力F時，物體的重力勢能是45 JD動能與勢能相同的位置在撤去力F之前的某位置三、簡答題(本題共2小題，共18分請將解答填寫在相應(yīng)的位置)11(9分)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，若重物質(zhì)量為0.50 kg，選擇好的紙帶如圖10所示，O、A之間有幾個點未畫出已知相鄰兩點時間間隔為0.02 s，長度單位是 cm

7、，g取9.8 m/s2.則打點計時器打下點B時，重物的速度vB_m/s；從起點O到打下點B的過程中，重物重力勢能的減少量Ep_J，動能的增加量Ek_J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖1012(9分)某興趣小組為測一遙控電動小車的額定功率，進(jìn)行了如下實驗：用天平測出電動小車的質(zhì)量為0.4 kg；將電動小車、紙帶和打點計時器按如圖11所示安裝；圖11接通打點計時器(其打點周期為0.02 s)；使電動小車以額定功率加速運動，達(dá)到最大速度一段時間后關(guān)閉小車電源待小車 靜止時再關(guān)閉打點計時器(設(shè)在整個過程中小車所受的阻力恒定)在上述過程中，打點計時器在紙帶上所打的點跡如圖12甲、乙所示，圖中O點是打點計時器打

8、的第一個點圖12請你分析紙帶數(shù)據(jù)，回答下列問題：(1)該電動小車運動的最大速度為_m/s；(2)該電動小車運動過程中所受的阻力大小為_ N；(3)該電動小車的額定功率為_W.四、計算題(本題共4小題，共47分解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟只寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13(10分)如圖13所示，質(zhì)量為m的物體從傾角為的斜面上的A點以速度v0 沿斜面上滑，由于mgcosmgsin，所以它滑到最高點后又滑下來，當(dāng)它下滑到B點時，速度大小恰好也是v0，設(shè)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為，求AB間的距離 圖1314(12分)一勁度系數(shù)k800 N/

9、m的輕質(zhì)彈簧兩端分別連接著質(zhì)量均為12 kg的物體A、B，將它們豎直靜止放在水平面上，如圖14所示現(xiàn)將一豎直向上的變力F作用在A上，使A開始向上做勻加速運動，經(jīng)0.40 s物體B剛要離開地面g10.0 m/s2，試求：(1)物體B剛要離開地面時，A物體的速度vA； 圖14(2)物體A重力勢能的改變量；(3)彈簧的彈性勢能公式：Epkx2，x為彈簧的形變量，則此過程中拉力F做的功為多少？15(10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15所示，賽車從起點A出發(fā)，沿水平直線軌道運動L后，由B點進(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動到C點，并能越過壕溝已

10、知賽車質(zhì)量m0.1 kg，通電后以額定功率P1.5 W工作，進(jìn)入豎直軌道前受到阻力恒為0.3 N，隨后在運動中受到的阻力均可不計圖中L10.00 m，R0.32 m，h1.25 m，x1.50 m問：要使賽車完成比賽，電動機至少工作多長時間？(取g10 m/s2)圖1516(15分)如圖16甲所示，水平傳送帶的長度L6 m，皮帶輪以速度v順時針勻速轉(zhuǎn)動，現(xiàn)在一質(zhì)量為1 kg的小物塊(可視為質(zhì)點)以水平速度v0從A點滑上傳送帶，越過B點后做平拋運動，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依次測量水平位移x，得到如圖16乙所示的xv圖象圖16(1)當(dāng)0v1 m/s時，物塊

11、在A、B之間做什么運動？當(dāng)v7 m/s時，物塊在A、B之間做什么運動？(2)物塊的初速度v0多大？第五章 機械能及其守恒定律【參考答案與詳細(xì)解析】 一、單項選擇題(本題共5小題，每小題5分，共25分)1解析：由題圖知，第1秒末速度、第3秒末速度、第7秒速度大小關(guān)系：v1v3v7，由題知Wmv120，則由動能定理知第1秒末到第3秒末合外力做功W2mv32mv120，故A錯第3秒末到第5秒末合外力做功W30mv32W，故B錯第5秒末到第7秒末合外力做功W4mv720W，故C正確第3秒末到第4秒末合外力做功W5mv42mv32；因v4v3，所以W50.75 W故D錯誤答案：C2解析：小環(huán)在D點和B點

12、的加速度是由環(huán)的重力沿桿切向分力產(chǎn)生的，由對稱性可知，小環(huán)在兩點的加速度的大小相同，方向不同，故A、B均錯誤；因C點最低，小環(huán)的重力勢能最小，由機械能守恒知，小環(huán)在C點的速度最大，C正確；小環(huán)在C點和E點的加速度均為向心加速度，故方向相反，D錯誤答案：C3解析：設(shè)每條阻擋條對小球做的功為W，當(dāng)小球在水平面上滾動時，由動能定理有0mv02nW，對第二次有0mv220(mv02mgh)NW，又因為mv02mgh，聯(lián)立以上三式解得N2n.答案：B4解析：設(shè)小球上升至離地面高度h時，速度為v1，由地面上拋時速度為v0，下落至離地面高度h處速度為v2，空氣阻力為Ff.上升階段：mgHFfHmv02mgh

13、Ffhmv12mv022mghmv12下降階段：mg(Hh)Ff(Hh)mv22mgh2×mv22由以上各式聯(lián)立得：hH.故選D.答案：D5解析：設(shè)小環(huán)的質(zhì)量為m，細(xì)桿與地面間的傾角為，由題圖乙知，小環(huán)在第1 s內(nèi)的加速度a m/s20.5 m/s2，由牛頓第二定律得：5mgsinma，又4.5mgsin，得m1 kg，A正確；sin0.45，B錯誤；分析可得前3 s內(nèi)拉力F的最大功率以1 s末為最大，PmFv5×0.5 W2.5 W，C錯誤；前3 s內(nèi)小環(huán)沿桿上升的位移x×1 m0.5×2 m1.25 m，前3 s內(nèi)小環(huán)機械能的增加量Emv2mgxsi

14、n5.75 J，故D錯誤答案：A二、多項選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分，每小題有多個選項符合題意，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，錯選或不答的得0分)圖56解析：沒加電場時，滑塊勻速下滑，有：mgsinmgcos，加上電場后，因(mgEq)sin(mgEq)cos，故滑塊仍勻速下滑，B正確加電場后，因重力做正功比電場力做負(fù)功多，所以重力勢能減少得多，電勢能增加得少，重力勢能和電勢能之和減小，C錯誤，D正確答案：BD7. 解析：小球沿圓桶上滑機械能守恒，由機械能守恒分析知A、C、D是可能的答案：ACD8. 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：(mM)gh(m

15、M)gcos30°·E彈 在木箱反彈到軌道頂端的過程中，由能量守恒有：E彈Mgcos30°·Mgh 聯(lián)立得：m2M，A錯誤，B正確下滑過程中：(Mm)gsin(Mm)gcos(Mm)a1 上滑過程中：MgsinMgcosMa2 解之得：a2g(sincos)a1g(sincos)，故C正確在木箱與貨物從頂端滑到最低點的過程中，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能和內(nèi)能，所以D錯誤答案：BC9.解析：由動能定理知A正確，B錯誤第1 s內(nèi)F1mgma,1 s末至3 s末，F(xiàn)2mg，第4 s內(nèi)，mgF3ma，所以F1F32F2，故C正確，D錯誤答案：AC10解析

16、：由功能關(guān)系可知，前一個時間t內(nèi)，力F做的功等于此過程中物體機械能的增量，也等于前一個時間t末時刻物體的機械能；撤去外力F后，物體的機械能守恒，故物體回到出發(fā)點時的動能是60 J，A正確；設(shè)前一個時間t末時刻物體速度為v1，后一個時間t末時刻物體速度為v2，由tt(兩段時間內(nèi)物體位移大小相等)得：v22v1，由mv2260 J知，mv1215 J，因此撤去F時，物體的重力勢能為60 J15 J45 J，C正確；動能和勢能相同時，重力勢能為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：Fmgsin，故B錯誤答案：ACD三、簡答題(本題共2小題，共18分請將解答填寫在相應(yīng)

17、的位置)11解析：vBm/s0.973 m/s動能的增量EkmvB2×0.5×0.97320.237 J重力勢能的減少量EpmghB0.5×9.8×4.86×102 J0.238 J.答案：0.9730.2380.23712解析：(1)速度恒定時v m/s1.50 m/s.(2)勻減速運動階段a4.00 m/s2Ffma1.60 N(3)FFf電動小車的額定功率PFv1.60×1.50 W2.40 W.答案：(1)1.50(2)1.60(3)2.40四、計算題(本題共4小題，共47分解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟只

18、寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13解析：設(shè)物體m從A點到最高點的位移為x，對此過程由動能定理得：(mgsinmgcos)·x0mv02 對全過程由動能定理得：mgsin·xABmgcos·(2xxAB)0 由得：xAB.答案：14解析：(1)開始時mAgkx1當(dāng)物體B剛要離地面時kx2mBg可得：x1x20.15 m由x1x2at2vAat得：vA1.5 m/s.(2)物體A重力勢能增大，EpAmAg(x1x2)36 J.(3)因開始時彈簧的壓縮量與末時刻彈簧的伸長量相等，對應(yīng)彈性勢能相等，由功能關(guān)系可得：WFEpAmAvA249.5 J.答案：(1)1.5 m/s(2)36 J(3)49.5 J15解析：設(shè)賽車越過壕溝需要的最小速度為v1，由平拋運動的規(guī)律xv1thgt2解得v1x3 m/s設(shè)賽車恰好通過圓軌道，對應(yīng)圓軌道最高點的速度為v2，最低點的速度為v3，由牛頓第二定律及機械能守恒定律mgmmv32mv22mg(2R)解得v34 m/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vmin4 m/s設(shè)電動機工作時間至少為t，根據(jù)功能關(guān)