高考物理機(jī)械能守恒定律單元試題及答案

2018高考物理機(jī)械能守恒定律單元試題及答案同學(xué)們都在忙碌地復(fù)習(xí)自己的功課，為了幫助大家能夠在考前對(duì)自己多學(xué)的知識(shí)點(diǎn)有所鞏固，下文整理了這篇機(jī)械能守恒定律單元試題，希望可以幫助到大家!第Ⅰ卷(選擇題，共50分)一、選擇題：本卷共10小題，每小題5分，共50分，每小題有一個(gè)或多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)得5分，選不全的得3分，有選錯(cuò)或不答的得0分。1.質(zhì)量為m的物體，在距地面h高處以g3的加速度由靜止豎直下落到地面，下列說(shuō)法中不正確的是()A.物體的重力勢(shì)能減少mgh3B.物體的機(jī)械能減少2mgh3C.物體的動(dòng)能增加mgh3D.重力做功mgh2.從合肥開(kāi)往南京、上海的動(dòng)車(chē)組開(kāi)始運(yùn)行，動(dòng)車(chē)組的最大優(yōu)點(diǎn)是列車(chē)的運(yùn)行速度快.提高列車(chē)運(yùn)行速度的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是提高機(jī)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率.動(dòng)車(chē)組機(jī)車(chē)的額定功率是普通機(jī)車(chē)的27倍，已知?jiǎng)蛩龠\(yùn)動(dòng)時(shí)，列車(chē)所受阻力與速度的平方成正比，即f=kv2，則動(dòng)車(chē)組運(yùn)行的最大速度是普通列車(chē)的()A.1倍B.2倍C.3倍D.9倍3.從某一高處水平拋出一個(gè)物體，物體著地時(shí)的速度方向與水平方向成角.不計(jì)空氣阻力，取地面為重力勢(shì)能的參考平面，則物體拋出時(shí)的動(dòng)能與重力勢(shì)能之比為()A.sin2B.cos2C.tan2D.cot24.汽車(chē)在平直公路上以速度v0勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P，牽引力為F0，t1時(shí)刻，司機(jī)減小了油門(mén)，使汽車(chē)的功率立即減小一半，并保持該功率繼續(xù)行駛，到t2時(shí)刻，汽車(chē)又恢復(fù)了勻速直線運(yùn)動(dòng).能正確表示這一過(guò)程中汽車(chē)牽引力F和速度v隨時(shí)間t變化的圖象是()5.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(kāi)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1kgB.細(xì)桿與地面間的傾角是30C.前3s內(nèi)拉力F的最大功率是2.25WD.前3s內(nèi)小環(huán)機(jī)械能的增加量是5.75J6.如圖所示，一塊木板可繞過(guò)O點(diǎn)的光滑水平軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，木板上放有一木塊，木板右端受到豎直向上的作用力F，從圖中實(shí)線位置緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到虛線位置，木塊相對(duì)木板不發(fā)生滑動(dòng).則在此過(guò)程中()A.木板對(duì)木塊的支持力不做功B.木板對(duì)木塊的摩擦力做負(fù)功C.木板對(duì)木塊的摩擦力不做功D.F對(duì)木板所做的功等于木板重力勢(shì)能的增加7.質(zhì)量為1kg的物體以某一初速度在水平地面上滑行，由于受到地面摩擦阻力作用，其動(dòng)能隨位移變化的圖線如圖所示，g=10m/s2，則物體在水平地面上()A.所受合外力大小為5NB.滑行的總時(shí)間為2sC.滑行的加速度大小為1m/s2D.滑行的加速度大小為2.5m/s28.如圖所示，A、B兩物體用一根跨過(guò)定滑輪的細(xì)繩相連，置于固定斜面體的兩個(gè)斜面的相同高度，處于靜止?fàn)顟B(tài)，兩斜面的傾角分別是53和37，若不計(jì)摩擦，剪斷細(xì)繩后下列說(shuō)法中正確的是()A.兩物體著地時(shí)的速度相同B.兩物體著地時(shí)的動(dòng)能相同C.兩物體著地時(shí)的機(jī)械能相同D.兩物體著地時(shí)所受重力的功率相同9.如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán)套在一根固定的水平長(zhǎng)直桿上，環(huán)與桿的動(dòng)摩擦因數(shù)為.現(xiàn)給環(huán)一個(gè)向右的初速度v0，同時(shí)對(duì)環(huán)施加一個(gè)豎直向上的作用力F，并使F的大小隨v的大小變化，兩者關(guān)系F=kv，其中k為常數(shù)，則環(huán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦所做的功大小可能為()A.12mv20B.0C.12mv20+m3g22k2D.12mv20-m3g22k210.如圖所示，木箱高為L(zhǎng)，其底部有一個(gè)小物體Q(質(zhì)點(diǎn))，現(xiàn)用力豎直向上拉木箱，使木箱由靜止開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng).若保持拉力的功率不變，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，木箱達(dá)到最大速度，這時(shí)讓木箱突然停止，小物體會(huì)繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，且恰能到達(dá)木箱頂端.已知重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，由以上信息，可求出的物理量是()A.木箱的最大速度B.時(shí)間t內(nèi)拉力的功率C.時(shí)間t內(nèi)木箱上升的高度D.木箱和小物體的質(zhì)量第Ⅱ卷(非選擇題，共50分)二、實(shí)驗(yàn)題：本題共2小題，共12分。把答案填在題中的橫線上或按照題目要求作答。11.(6分)與普通自行車(chē)相比，電動(dòng)自行車(chē)騎行更省力.下表為某一品牌電動(dòng)自行車(chē)的部分技術(shù)參數(shù).在額定輸出功率不變的情況下，質(zhì)量為60kg的人騎著此電動(dòng)自行車(chē)沿平直公路行駛，所受阻力恒為車(chē)和人總重的0.04倍.當(dāng)此電動(dòng)車(chē)達(dá)到最大速度時(shí)，牽引力為_(kāi)_______N，當(dāng)車(chē)速為2m/s時(shí)，其加速度為_(kāi)_______m/s2.(g=10m/s2)規(guī)格后輪驅(qū)動(dòng)直流永磁鐵電機(jī)車(chē)型14電動(dòng)自行車(chē)額定輸出功率200W整車(chē)質(zhì)量40kg額定電壓48V最大載重120kg額定電流4.5A12.(6分)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，選出一條紙帶如圖所示.其中O點(diǎn)為起始點(diǎn)，A、B、C為從合適位置開(kāi)始選取的三個(gè)點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通一50Hz的交流電，用最小刻度為mm的刻度尺，測(cè)得OA=11.13cm，OB=17.69cm，OC=25.9cm.記錄的這三個(gè)數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字要求的是________，應(yīng)寫(xiě)成________cm.在記數(shù)點(diǎn)A和B之間、B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出.重錘的質(zhì)量是0.5kg.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，打B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢(shì)能比開(kāi)始減少了________J，這時(shí)它的動(dòng)能是________J.(g=9.8m/s2，結(jié)果取三位有效數(shù)字)三、計(jì)算題：本題共3小題，共38分。解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟。只寫(xiě)出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位。13.(10分)某彈性小球從距地面高度H處?kù)o止下落，假設(shè)小球與地面發(fā)生彈性碰撞(沒(méi)有損失能量)，但由于空氣阻力的影響，小球只能上升34H.現(xiàn)為了使小球與地面碰撞后還能上升原來(lái)的高度H，則必須給小球多大的初速度v0?14.(13分)如圖所示，水平傳送帶正以2m/s的速度運(yùn)行，兩端水平距離l=8m，把一質(zhì)量m=2kg的一個(gè)物塊輕輕放到傳送帶的A端，物塊在傳送帶的帶動(dòng)下向右運(yùn)動(dòng)，若物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.1，則把這個(gè)物塊從A端傳送到B端的過(guò)程中，不計(jì)物塊的大小，g取10m/s2，求：(1)摩擦力做功的平均功率;(2)摩擦力做功的最大功率.15.(15分)如圖所示，半徑為R的光滑圓形軌道固定在豎直面內(nèi).小球A、B質(zhì)量分別為m、3m.A球從左邊某高處由靜止釋放，并與靜止于軌道最低點(diǎn)的B球相撞，碰撞后A球被反向彈回，且A、B球能達(dá)到的最大高度均為14R.重力加速度為g.問(wèn)：(1)碰撞剛結(jié)束時(shí)B球?qū)壍赖膲毫Υ笮?(2)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，碰撞過(guò)程中A、B球組成的系統(tǒng)有無(wú)機(jī)械能損失?若有損失，求出損失了多少?參考答案1.A解析：由物體的受力分析知，mg-f=ma=mg3，則f=2mg3，向上，對(duì)物體做負(fù)功，機(jī)械能減少.重力勢(shì)能變化由重力做功引起，重力做正功mgh，則重力勢(shì)能減少mgh.機(jī)械能變化由外力引起，外力即f做功-2mgh3，機(jī)械能減少2mgh3.動(dòng)能變化由合外力做功引起，合外力為mg3，做功為mgh3，動(dòng)能增加mgh3.2.C解析：列車(chē)以最大速度行駛時(shí)的功率P=fv=kv3，所以動(dòng)車(chē)組機(jī)車(chē)的額定功率是普通機(jī)車(chē)的27倍時(shí)，動(dòng)車(chē)組的最大行駛速度為普通列車(chē)的3倍，故C項(xiàng)正確.3.D解析：根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可以求出水平速度和豎直速度之間的關(guān)系，即vyvx=tan.求出動(dòng)能和重力勢(shì)能分別為Ep=mgh=mgvyt2=12mv2y，Ek=12mv20=12mv2x，則EkEp=(vxvy)2=cot2，故D項(xiàng)對(duì).4.AD解析：由P=Fv可判斷，開(kāi)始時(shí)汽車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)，則F0=f，P=F0v0，v0=P/f，當(dāng)汽車(chē)功率減小一半P=P/2時(shí)，汽車(chē)開(kāi)始做變減速運(yùn)動(dòng)，其牽引力為F1=P/v=P/2v=F0/2，加速度大小為a=(f-F1)/m=f/m-P/(2mv)，由此可見(jiàn)，隨著汽車(chē)速度v減小，其加速度a也減小，最終以v=v0/2做勻速運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)正確;同理，可判斷出汽車(chē)的牽引力由F1=F0/2最終增加到F0，所以，D項(xiàng)也正確.5.AD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1s內(nèi)的加速度a=0.51m/s2=0.5m/s2，由牛頓第二定律得：5-mgsin=ma,4.5=mgsin，得m=1kg，A項(xiàng)正確;sin=0.45，B項(xiàng)錯(cuò)誤;分析可得前3s內(nèi)拉力F的最大功率以1s末為最大，Pm=Fv=50.5W=2.5W，C項(xiàng)錯(cuò)誤;前3s內(nèi)小環(huán)沿桿上升的位移x=0.521m+0.52m=1.25m，前3s內(nèi)小環(huán)機(jī)械能的增加量E=12mv2+mgxsin=5.75J，故D項(xiàng)正確.6.C解析：由于摩擦力是靜摩擦力，并且和運(yùn)動(dòng)方向始終垂直，所以摩擦力不做功，物體重力勢(shì)能增加，動(dòng)能不變，所以彈力對(duì)木塊做正功，故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)，C項(xiàng)對(duì);力F對(duì)木板所做的功等于木板和木塊重力勢(shì)能的增加，故D項(xiàng)錯(cuò).7.D解析：根據(jù)題中圖象可知物體受到的摩擦力為2.5N，加速度為2.5m/s2，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可以求出時(shí)間為4s.8.D解析：兩物體著地時(shí)速度的大小相同，但方向不同，故A項(xiàng)錯(cuò);由于兩側(cè)斜面的角度不同并開(kāi)始時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以質(zhì)量不同，落地時(shí)的動(dòng)能和機(jī)械能也不同，故B、C兩項(xiàng)錯(cuò);物體的重力沿斜面方向的合力大小相等，著地時(shí)速度大小也相等，且也沿斜面方向，所以著地時(shí)所受重力的功率相同，故D項(xiàng)對(duì).9.ABD解析：分情況進(jìn)行討論，如果開(kāi)始時(shí)重力和F相等，則圓環(huán)做勻速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變，A項(xiàng)正確;如果重力大于F，則減速過(guò)程中摩擦力逐漸增大，最終靜止，B項(xiàng)正確;如果開(kāi)始時(shí)重力小于F，則做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力逐漸減小到零，D項(xiàng)正確.10.AC解析：最大速度vm=2gL，此時(shí)F=(M+m)g，P=Fvm，由動(dòng)能定理，Pt-(M+m)gh=12(M+m)v2m，質(zhì)量約去，可以求得高度h.11.(6分)400.612.(6分)25.9cm(或OC段)25.900.8670.85213.(10分)解析：靜止下落時(shí)，由動(dòng)能定理可得：mg14H-f74H=0解得：f=17mg以初速度v0下落時(shí)，由動(dòng)能定理可得：-f2H=0-12mv20，解得v0=47gH.答案：47gH14.(13分)解析：物體剛放到傳送帶上時(shí)，由于與傳送帶有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，物塊受向右的滑動(dòng)摩擦力，物塊做加速運(yùn)動(dòng)，摩擦力對(duì)物塊做功，求出物塊在摩擦力作用下的位移和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，由P=Wt和P=Fv分別求出平均功率和最大功率.(1)物塊受向右的摩擦力f=mg=0.1210N=2N，加速度a=fm=g=0.110m/s2=1m/s2當(dāng)物塊與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)的位移x=v22a=2221m=2m摩擦力做功為：W=fx=22J=4J相對(duì)靜止后物塊與傳送帶之間無(wú)摩擦力，此后物塊勻速運(yùn)動(dòng)到B端，物塊由A端到B端所用的時(shí)間為t=va+l-xv=21s+8-22s=5s則物塊在被傳送過(guò)程中所受摩擦力的平均功率為P=Wt=45W=0.8W.(2)當(dāng)物塊在傳送帶上加速到與傳送帶速度相同時(shí)，摩擦力的功率最大，則Pm=fv=22W=4W.答案：(1)0.8W(2)4W15.解析：(1)因A、B球能達(dá)到的最大高度均為14R，由機(jī)械能守恒定律，得到碰撞后小球的速度大小為12mv2=14mgR，vA=vB=gR2設(shè)B球受到的支持力大小為N，根據(jù)牛頓第二定律：N-3mg=3mv