高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 機(jī)械能全章闖關(guān)檢測(cè)-人教版高三物理試題

第六章機(jī)械能時(shí)間:50分鐘分值:100分一、選擇題(每小題6分,共48分)1.如圖所示,擺球質(zhì)量為m,懸線的長(zhǎng)為L(zhǎng),把懸線拉到水平位置后放手。設(shè)在擺球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空氣阻力F阻的大小不變,在擺球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中下列說(shuō)法不正確的是()A.重力做功為mgLB.繩的拉力做功為0C.空氣阻力(F阻)做功為-mgLD.空氣阻力(F阻)做功為-12F阻答案C如圖所示,因?yàn)槔T在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直,故不做功,即WFT=0。重力在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終不變,小球在重力方向上的位移為AB在豎直方向上的投影L,所以WG=mgL。F阻所做的總功等于每個(gè)小弧段上F阻所做功的代數(shù)和,即WF阻=-(F阻Δx1+F阻Δx2+…)=-12F阻πL。故重力mg做的功為mgL,繩子拉力做功為零,空氣阻力所做的功為-12F2.(2017北京東城期末)興趣小組的同學(xué)們利用彈弓放飛模型飛機(jī)。彈弓的構(gòu)造如圖1所示,其中橡皮筋兩端點(diǎn)A、B固定在把手上,橡皮筋處于ACB時(shí)恰好為原長(zhǎng)狀態(tài)(如圖2所示),將模型飛機(jī)的尾部放在C處,將C點(diǎn)拉至D點(diǎn)時(shí)放手,模型飛機(jī)就會(huì)在橡皮筋的作用下發(fā)射出去。C、D兩點(diǎn)均在A、B連線的中垂線上,橡皮筋的質(zhì)量忽略不計(jì)?，F(xiàn)將模型飛機(jī)豎直向上發(fā)射,在它由D運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中()圖1圖2A.橡皮筋對(duì)模型飛機(jī)的彈力一直在增大B.橡皮筋對(duì)模型飛機(jī)的彈力始終做正功C.模型飛機(jī)的機(jī)械能守恒D.模型飛機(jī)的動(dòng)能一直在增大答案BC點(diǎn)為原長(zhǎng)點(diǎn),對(duì)應(yīng)彈力為零,D點(diǎn)拉伸最長(zhǎng),對(duì)應(yīng)彈力最大。從D到C過(guò)程中,橡皮筋伸長(zhǎng)量減小,彈力一直在減小,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;由D到C的過(guò)程中橡皮筋的彈力方向與模型飛機(jī)運(yùn)動(dòng)方向相同,因此一直對(duì)模型飛機(jī)做正功,B選項(xiàng)正確;由D到C的過(guò)程模型飛機(jī)所受彈力做正功,其機(jī)械能增大,C錯(cuò)誤;D點(diǎn)橡皮筋的彈力大于重力,C點(diǎn)橡皮筋的彈力為零,C、D之間有個(gè)平衡點(diǎn),彈力等于重力,所以此過(guò)程中,模型飛機(jī)的動(dòng)能先增大后減小,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。3.如圖所示,甲、乙兩車(chē)用輕彈簧相連靜止在光滑的水平面上,現(xiàn)在同時(shí)對(duì)甲、乙兩車(chē)施加等大反向的水平恒力F1、F2,使甲、乙同時(shí)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),在整個(gè)過(guò)程中,對(duì)甲、乙兩車(chē)及彈簧組成的系統(tǒng)(假定整個(gè)過(guò)程中彈簧均在彈性限度內(nèi)),說(shuō)法正確的是()A.系統(tǒng)受到外力作用,動(dòng)能不斷增大B.彈簧伸長(zhǎng)到最長(zhǎng)時(shí),系統(tǒng)的機(jī)械能最大C.恒力對(duì)系統(tǒng)一直做正功,系統(tǒng)的機(jī)械能不斷增大D.兩車(chē)的速度減小到零時(shí),彈簧的彈力大小大于外力F1、F2的大小答案B對(duì)甲、乙單獨(dú)受力分析,兩車(chē)都先加速后減速,故系統(tǒng)動(dòng)能先增大后減少,A錯(cuò)誤;彈簧最長(zhǎng)時(shí),外力對(duì)系統(tǒng)做正功最多,系統(tǒng)的機(jī)械能最大,B正確;彈簧達(dá)到最長(zhǎng)后,甲、乙兩車(chē)開(kāi)始反向加速運(yùn)動(dòng),F1、F2對(duì)系統(tǒng)做負(fù)功,系統(tǒng)機(jī)械能開(kāi)始減少,C錯(cuò);當(dāng)兩車(chē)第一次速度減小到零時(shí),彈簧彈力大小大于F1、F2的大小,當(dāng)返回速度再次為零時(shí),彈簧的彈力大小小于外力F1、F2的大小,D錯(cuò)。4.物體沿直線運(yùn)動(dòng)的v-t關(guān)系如圖所示,已知在第1秒內(nèi)合外力對(duì)物體做的功為W,則()A.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2WD.從第3秒末到第4秒末合外力做功為-0.75W答案D由題圖知第1秒末、第3秒末、第7秒末速度大小關(guān)系:v1=v3=v7,由題知第1秒內(nèi)合外力做功W=W1=12mv12-0,則由動(dòng)能定理得第1秒末到第3秒末合外力做功W2=12mv32-12mv12=0,故A錯(cuò);第3秒末到第5秒末合外力做功W3=12mv52-12mv32=0-12mv12=-W,故B錯(cuò);第5秒末到第7秒末合外力做功W4=12mv72-0=12mv15.如圖所示,水平傳送帶長(zhǎng)為x,以速度v始終保持勻速運(yùn)動(dòng),把質(zhì)量為m的貨物輕放到A點(diǎn),貨物與皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,當(dāng)貨物從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中,摩擦力對(duì)貨物做的功不可能()A.等于12mv2 B.小于12C.大于μmgx D.小于μmgx答案C貨物在傳送帶上相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)可能先加速到v后勻速,也可能一直加速而貨物的最終速度小于v,故摩擦力對(duì)貨物做的功可能等于12mv2,可能小于12mv6.將一小球從高處水平拋出,最初2s內(nèi)小球動(dòng)能Ek隨時(shí)間t變化的圖像如圖所示,不計(jì)空氣阻力,取g=10m/s2。根據(jù)圖像信息,不能確定的物理量是()A.小球的質(zhì)量B.小球的初速度C.最初2s內(nèi)重力對(duì)小球做功的平均功率D.小球拋出時(shí)的高度答案D小球的初動(dòng)能Ek=12mv02=5J,在2s內(nèi)由機(jī)械能守恒得30J-5J=mgh,結(jié)合h=12g×(2s)2=20m,解得:m=18kg,v0=47.如圖所示,輕質(zhì)彈簧豎直放置在水平地面上,它的正上方有一金屬塊從高處自由下落,從金屬塊自由下落到第一次速度為零的過(guò)程中,下列說(shuō)法不正確的是()A.重力先做正功,后做負(fù)功B.彈力沒(méi)有做正功C.金屬塊的動(dòng)能最大時(shí),彈力與重力相平衡D.彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí),金屬塊的動(dòng)能為零答案A從開(kāi)始自由下落至第一次速度為零的全過(guò)程包括三個(gè)“子過(guò)程”,其受力如圖所示。在整個(gè)過(guò)程中,重力方向始終與位移同方向,重力始終做正功,故A選項(xiàng)不正確。在整個(gè)過(guò)程中,彈力F方向與位移方向始終反向,所以彈力始終做負(fù)功,故B選項(xiàng)正確。在自由落體與壓縮彈簧至平衡位置前的兩個(gè)子過(guò)程①與②中,F<mg時(shí),加速度a向下,v向下,且不斷增大。在F=mg平衡位置,a=0,此時(shí)速度最大為vm、動(dòng)能最大,故C選項(xiàng)正確。速度為零時(shí),彈簧形變最大,所以此時(shí)彈簧彈性勢(shì)能最大,故D選項(xiàng)正確。8.質(zhì)量為m的物體由靜止開(kāi)始下落,由于空氣阻力影響,物體下落的加速度為45A.物體的動(dòng)能增加了45B.物體的機(jī)械能減少了45C.物體克服阻力所做的功為45D.物體的重力勢(shì)能減少了45答案A因?yàn)槲矬w動(dòng)能的增加取決于物體所受合外力所做的功,所以物體下落過(guò)程中合外力大小為45mg,合外力的功為45mgh,故選項(xiàng)A正確;物體與地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能的改變量取決于除重力(或彈簧彈力)以外的其他力做功的多少,該物體下落過(guò)程中所受空氣阻力為15二、非選擇題(共52分)9.(6分)某課外活動(dòng)小組利用豎直上拋運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。(1)某同學(xué)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量一小球的直徑,示數(shù)如圖甲所示,則小球的直徑d=cm。

(2)如圖乙所示,彈射裝置將小球豎直向上拋出,先后通過(guò)光電門(mén)A、B,計(jì)時(shí)裝置測(cè)出小球通過(guò)A、B的時(shí)間分別為ΔtA、ΔtB。用刻度尺測(cè)出光電門(mén)A、B間的距離h,用游標(biāo)卡尺測(cè)得小球直徑為d,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,在誤差范圍內(nèi),若公式成立,就可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒(用題中給出的物理量符號(hào)表示)。

答案(1)1.020(2)(dΔtA)2-(d解析(1)游標(biāo)卡尺示數(shù)為10mm+0.05×4mm=10.20mm=1.020cm。(2)小球在A點(diǎn)動(dòng)能EkA=12m(dΔtA)2,B點(diǎn)動(dòng)能EkB=12m(dΔtB)2,動(dòng)能減少量:ΔEk=EkA-EkB=12m[(dΔtA)2-(dΔtB)210.(11分)如圖是簡(jiǎn)化后的跳臺(tái)滑雪的雪道示意圖。整個(gè)雪道由傾斜的助滑雪道AB和著陸雪道DE,以及水平的起跳平臺(tái)CD組成,AB與CD圓滑連接。運(yùn)動(dòng)員從助滑雪道AB上由靜止開(kāi)始,在重力作用下,滑到D點(diǎn)水平飛出,不計(jì)飛行中的空氣阻力,經(jīng)2s在水平方向飛行了60m,落在著陸雪道DE上。已知從B點(diǎn)到D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員的速度大小不變。(g取10m/s2)求:(1)運(yùn)動(dòng)員在AB段下滑到B點(diǎn)的速度大小;(2)若不計(jì)阻力,運(yùn)動(dòng)員在AB段下滑過(guò)程中下降的高度;(3)若運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為60kg,在AB段下降的實(shí)際高度是50m,此過(guò)程中他克服阻力所做的功。答案(1)30m/s(2)45m(3)3000J解析(1)運(yùn)動(dòng)員從D點(diǎn)飛出時(shí)的速度v=xt=30m依題意,下滑到助滑雪道末端B點(diǎn)時(shí)的速度大小是30m/s。(2)在下滑過(guò)程中機(jī)械能守恒,有mgh=12mv下降的高度h=v22g(3)根據(jù)能量關(guān)系,有mgH-Wf=12mv運(yùn)動(dòng)員克服阻力做功Wf=mgH-12mv211.(15分)如圖,在豎直平面內(nèi)有由14圓弧AB和12圓弧BC組成的光滑固定軌道,兩者在最低點(diǎn)B平滑連接。AB弧的半徑為R,BC弧的半徑為R2(1)求小球在B、A兩點(diǎn)的動(dòng)能之比;(2)通過(guò)計(jì)算判斷小球能否沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)。答案見(jiàn)解析解析(1)設(shè)小球的質(zhì)量為m,小球在A點(diǎn)的動(dòng)能為EkA,由機(jī)械能守恒得EkA=mgR4設(shè)小球在B點(diǎn)的動(dòng)能為EkB,同理有EkB=mg5R由①②式得Ek(2)若小球能沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),小球在C點(diǎn)所受軌道的正壓力N應(yīng)滿足N≥0④設(shè)小球在C點(diǎn)的速度大小為vC,由牛頓運(yùn)動(dòng)定律和向心加速度公式有N+mg=mvC由④⑤式得,vC應(yīng)滿足mg≤m2v由機(jī)械能守恒有mgR4=12m由⑥⑦式可知,小球恰好可以沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)。12.(2016北京海淀期中,16)(20分)如圖甲所示,水平傳送帶以5.0m/s恒定的速率運(yùn)轉(zhuǎn),兩皮帶輪之間的距離l=6.0m,皮帶輪的半徑大小可忽略不計(jì)。沿水平傳送帶的上表面建立xOy坐標(biāo)系,坐標(biāo)原點(diǎn)O在傳送帶的最左端。半徑為R的光滑圓軌道ABC的最低點(diǎn)A點(diǎn)與C點(diǎn)原來(lái)相連,位于豎直平面內(nèi)(如圖乙所示),現(xiàn)把它從最低點(diǎn)處切開(kāi),并使C端沿y軸負(fù)方向錯(cuò)開(kāi)少許,把它置于水平傳送帶的最右端,A點(diǎn)位于x軸上且與傳送帶的最右端之間的距離可忽略不計(jì),軌道的A、C兩端均位于最低點(diǎn),C端與一水平直軌道平滑連接。由于A、C兩點(diǎn)間沿y軸方向錯(cuò)開(kāi)的距離很小,可把ABC仍看做位于豎直平面內(nèi)的圓軌道。將一質(zhì)量m=1.0kg的小物塊P(可視為質(zhì)點(diǎn))沿x軸輕放在傳送帶上某處,小物塊隨傳送帶運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)進(jìn)入光滑圓軌道,恰好能夠通過(guò)圓軌道的最高點(diǎn)B,并沿豎直圓軌道ABC做完整的圓周運(yùn)動(dòng)后由C點(diǎn)經(jīng)水平直軌道滑出。已知小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.50,圓軌道的半徑R=0.50m,取重力加速度g=10m/s2。求:(1)物塊通過(guò)圓軌道最低點(diǎn)A時(shí)對(duì)軌道壓力的大小;(2)輕放小物塊位置的x坐標(biāo)應(yīng)滿足什么條件,才能完成上述運(yùn)動(dòng);(3)傳送帶由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng),其與輪子間無(wú)相對(duì)滑動(dòng),不計(jì)輪軸處的摩擦。若將小物塊輕放在傳送帶上O點(diǎn),求將小物塊從O點(diǎn)運(yùn)送至A點(diǎn)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)多做的功。答案(1)60N(2)x≤3.5m(3)25J解析(1)設(shè)物塊恰好通過(guò)圓軌道最高點(diǎn)B時(shí)的速率為vB,根據(jù)牛頓第二定律有:mg=mv解得:vB=gR=10×0.5m/s=設(shè)物塊通過(guò)圓軌道最低點(diǎn)A的速率為vA,對(duì)于物塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)的過(guò)程根據(jù)機(jī)械能守恒定律有:12mvA2=1解得:vA=5.0m/s設(shè)物塊通過(guò)圓軌道最低點(diǎn)A時(shí),軌道對(duì)物塊的支持力為FN根據(jù)牛頓第二定律有FN-mg=mvA2R據(jù)牛頓第三定律,物塊通過(guò)圓軌道最低點(diǎn)A