高考物理大一輪復(fù)習(xí)《機(jī)械能》綜合檢測試題

《機(jī)械能》綜合檢測

（時間:90分鐘滿分：100分）

【測控導(dǎo)航】

考點題號

1.功、功率2,4,5,8,16

2.動能定理6,9,11,12,17

3.機(jī)械能守恒定律1,7,10,18

4.功能關(guān)系、能量守恒定律3

5.實驗:探究恒力做功和物體動能變化間的關(guān)系13

6.實驗:驗證機(jī)械能守恒定律14,15

一、選擇題（本題共12小題,每小題4分，共48分.在每小題給出的四個選項中，第1?7題只

有一個選項正確,第8?12題有多項正確,全部選對得4分,選對但不全得2分,有選錯或不選

的得0分）

1.（2016?上海市十一校聯(lián)考）下列運動過程中機(jī)械能守恒的是（B）

A.跳傘運動員打開降落傘在豎直方向向下做勻速直線運動

B.懸點固定的單擺擺球獲得一初速度后在豎直平面內(nèi)做圓周運動

C.摩天輪在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動時,艙內(nèi)的乘客做勻速圓周運動

D.帶電小球僅在電場力作用下做加速運動

解析:跳傘運動員打開降落傘在豎直方向向下做勻速直線運動,說明運動員動能不變,重力勢

能減小，所以機(jī)械能不守恒，故A錯誤;懸點固定的單擺擺球獲得一初速度后在豎直平面內(nèi)做

圓周運動，只有重力做功,所以機(jī)械能守恒，故B正確;艙內(nèi)的乘客做勻速圓周運動時,動能不

變,重力勢能變化,所以機(jī)械能不守恒,故C錯誤;帶電小球僅在電場力作用下做加速運動，電

場力對小球做正功,所以機(jī)械能不守恒,故D錯誤.

2.（2016?黑龍江省雙鴨山市月考）在光滑的水平面上,用一水平拉力F使物體從靜止開始移

動x,平均功率為P,如果將水平拉力增加為4F,使同一物體從靜止開始移動X,平均功率為

（D）

A.2PB.4PC.6PD.8P

1

2

解析:當(dāng)用一水平拉力F使物體從靜止開始移動x時，由動能定理得Fx=2mv,所需時間為

x2x

v2xbxmFxFFX

t=2=v=JmF；平均功率選t=FJ2moeF/,則水平拉力增加為4F,使同一物體從靜止

開始移動x,平均功率為8P,故選D.

3.（2016?黑龍江省大慶實驗中學(xué)高三第一次月考）如圖所示,傾角為30°的斜面上,質(zhì)量為

m的物塊在恒定拉力作用下沿斜面以加速度a=

g

5（g為重力加速度）向上加速運動距離x的過程中，下列說法正確的是（D）

1

A.重力做功為-mgxB.拉力做功為2mgx

1

C.動能增加,mgxD.機(jī)械能增加mgx

1

解析：由功的公式W=Flcosa可以求出重力做功Wc,=-2mgx,故A選項

錯誤；由于不清楚斜面是否光滑,故不能求出拉力做了多少功，但可

1

以求出合力所做的功,W'=max=5mgx,再由動能定理合外力的功等于物體動能的變化,動能增加

1

2mgx,C選項錯誤；由牛頓第二定律知,F-mg

sin30°=ma,解得F=mg,方向沿斜面向上，故除重力之外的其他外力做功為mgx,所以物體的

機(jī)械能增加mgx,1）選項正確.

4.（2016?浙江省紹興市第一中學(xué)月考）用水平力拉一物體在水平地面上從靜止開始做勻加

速運動,到。末撤去拉力F,物體做勻減速運動,到t2末靜止.其速度圖像如圖所示,且a<6.

若拉力F做的功為W,平均功率為P;物體在加速和減速過程中克服摩擦阻力做的功分別為W,

和W2）它們的平均功率分別為P,和P2,則下列選項中正確的是（A）

A.W=Wi+W2B.WFW2

C.P=P1+P2D.P1>P2

解析:根據(jù)動能定理,整個過程中，只有拉力和摩擦力做功,所以有W-（W1+W2）=0-0=0,所以有

w=w.+w2,速度一時間圖像與橫坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移,從圖中可得摩擦力在兩個過程中

的位移不同，所以

0+v

冷rWz,B錯誤；因為W=Pt,根據(jù)收M+Wz,有Pt產(chǎn)P擊+P2（t2-t|）,加速過程的平均速度為V|=2,

v+0

減速過程中的平均速度為V2=2，故V2=V1,根據(jù)公式P=Fv可得R=P”代入Pt產(chǎn)P9+P2（t2-tJ,

可得P>P1+P2,故C,D錯誤.

5.汽車從靜止開始沿平直公路做勻加速運動,所受阻力始終不變,在此過程中，下列說法正確

的是（C）

A.汽車發(fā)動機(jī)的輸出功率保持不變

B.汽車發(fā)動機(jī)的輸出功率逐漸減小

C.在任意兩相等的位移內(nèi)，汽車的動能變化相等

D.在任意兩相等的位移內(nèi)，汽車的速度變化相等

P

解析:對汽車由牛頓第二定律可得V-F尸ma,而a,儲不變,v逐漸增大時,P增大,故A,B錯誤；

Vo+v

汽車做勻加速運動時，受到的合外力F☆不變，由F^x=AEk知C正確；由*=2t知，在勻變

速直線運動中,不同位置的兩相等位移中，因平均速度不同,則時間不同.由Av=at知速度變

化不相等,故選項D錯誤.

6.（2016?河北唐山開灤二中月考）如圖,質(zhì)量為m的小球從斜軌道高處由靜止滑下,然后沿

豎直圓軌道的內(nèi)側(cè)運動，已知圓軌道的半徑為R,不計一切摩擦阻力,重力加速度為g.則下列

說法正確的是（B）

N

A.當(dāng)h=2R時，小球恰好能到達(dá)最高點M

B.當(dāng)h=2R時，小球在圓心等高處P時對軌道壓力為2mg

5R

C.當(dāng)hW2時，小球在運動過程中不會脫離軌道

D.當(dāng)h=R時,小球在最低點N時對軌道壓力為2mg

1

~2

解析:h=2R時，根據(jù)動能定理mg(h-2R)=2，M-0,解得v?=0,在M點的速度小于通過最高點的

2

1V

臨界速度、尿,所以A錯誤;根據(jù)mg(h-R)=^Vp2可得V產(chǎn)同，由牛頓第二定律％=mR=2mg,

15

__—2—

所以B正確;通過最高點的最小速度為、旗,根據(jù)mg(h-2R)=2mVM；解得h=2R,不脫離軌道，

2

51VN

釋放位置必須大于等于蘇,所以C錯誤;當(dāng)huR^mgh4nVN：解得v后師,根據(jù)F『mg=mR,

解得R=3mg,所以D錯誤.

7.(2016?河北唐山一中模擬)以水平面為零勢能面，小球水平拋出時重力勢能等于動能的2

倍，那么在拋體運動過程中，當(dāng)其動能和勢能相等時，水平速度和豎直速度之比為(D)

A.由：1B.1：1A1：啦B"：1

1

—2

v

解析:如圖所示,在0點重力勢能等于動能的2倍,mgll=2EkO=2x2mo,

v°=畫由0到M小球的機(jī)械能守恒,減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,在M點動能和勢能相

22任「

等，EXEPM即Eko+mg(H-h)=mgh,得h=4H,而“y=2g(H-h),貝ljvk!,v0：心二&：1,故D正確.

8.(2016?貴州貴陽六中月考)汽車在平直公路上以速度V。勻速行駛,發(fā)動機(jī)功率為P,牽引

力為F。,匕時刻,司機(jī)減小了油門，使汽車的功率立即減小一半,并保持該功率繼續(xù)行駛,到t2

時刻,汽車又恢復(fù)了勻速直線運動,下列能正確表示這一過程中汽車牽引力隨時間t、速度V

隨時間t變化的圖像是（AD）

解析:汽車以功率P、速度V。勻速行駛時,牽引力與阻力平衡.當(dāng)司機(jī)減小油門,汽車的功率減

P1

為2的瞬間,速度v不變，由P=Fv可知I,汽車的牽引力突然減小到原來的一半,即為F=2F。,阻

P

力F尸F(xiàn)。沒有變化,汽車的牽引力小于阻力,汽車開始做減速運動,速度v減小,功率保持為2,

由P=Fv可知，隨v減小,牽引力逐漸增大,汽車受到的合力F行FL

F=Fo-F,合力在變小，由牛頓第二定律得知,汽車的加速度逐漸減小,汽車做加速度減小的減

速運動，當(dāng)汽車牽引力再次等于阻力,汽車再次勻速運動，由P=Fv得知,此時汽車的速度為原

來的一半，由圖像可知,A,D正確.

9.如圖所示,光滑水平平臺上有一個質(zhì)量為m的物塊,站在水平地面上的人用跨過定滑輪的

細(xì)繩向右拉動物塊，細(xì)繩不可伸長,不計滑輪的大小、質(zhì)量和摩擦.在人以速度v從平臺邊緣

正下方勻速向右前進(jìn)位移x的過程中，始終保持桌面和手的豎直高度差h不變.則在此過程中

(AC)

n

A.物塊做加速運動

1

B.人對物塊做的功為Av2：

22

mv*

C.人克服物塊拉力做的功為2（1』+x2）

mv3

D.人對物塊做功的平均功率為2x

解析:人的速度有兩個效果,一個是沿繩子方向運動,再一個是沿垂直繩子方向運動,如圖所

示

前進(jìn)位移x的過程中，根據(jù)幾何知識可得coso小2+X；故根據(jù)速度的合成分解可得沿繩

VX

[-22

方向的分速度為vcos9=vh+x,故物體的速度在增加，做加速運動，故A正確；當(dāng)人從平臺

的邊緣處向右勻速前進(jìn)了X,此時物塊的速度大小v'=vcos0=vM+x；根據(jù)動能定理得

1

W=2mV，2=

72

mv~x~xW

27—一

2（h+x）,故B錯誤,C正確;人移動的時間t=v則人拉力做功的功率P二t

mv3x

=2（h2+x2）,故D錯誤.

10.（2016?山東棗莊八中月考）如圖所示，將質(zhì)量為2m的重物懸掛在輕繩的一端，輕繩的另

一端系一質(zhì)量為m的小環(huán)，小環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上,光滑定滑輪與直桿的距離為d.

現(xiàn)將小環(huán)從與定滑輪等高的A處由靜止釋放,當(dāng)小環(huán)沿直桿下滑距離也為d時（圖中B處），

下列說法中正確的是（重力加速度為g）（ABD）

A.小環(huán)剛釋放時輕繩中的張力一定大于2mg

B.小環(huán)到達(dá)B處時,重物上升的高度約為0.4d

把

C.小環(huán)在B處的速度與重物上升的速度大小之比等于2

D.小環(huán)在從A到B的過程中重力勢能減少了mgd

解析：由題意，由靜止釋放時小環(huán)向下加速運動,則重物將加速上升,對重物由牛頓第二定律

可知繩中張力一定大于重力2mg,所以選項A正確;小環(huán)到達(dá)B處時,重物上升的高度應(yīng)為繩

子縮短的長度，即Ah

=Md-dg0.4d,所以選項B正確;根據(jù)題意,沿繩子方向的速度大小相等,將小環(huán)在B處速度沿

VB1

繩子方向與垂直于繩子方向正交分解應(yīng)滿足vl(coso=v物,即丫物田。$也所以選項C錯誤;

小環(huán)在從A到B的過程中重力做功W=mgd,則重力勢能減少了mgd,故選項D正確.

11.(2016?華中師大附中期中)一質(zhì)量為m的小球以初動能反。從地面豎直向上拋出，已知上

升過程中受到阻力作用，圖中兩條圖線分別表示小球在上升過程中動能、重力勢能中的某一

個與其上升高度之間的關(guān)系，以地面為零勢能面,h。表示上升的最大高度，圖中坐標(biāo)數(shù)據(jù)中的

k值為常數(shù)且滿足則由圖可知，下列結(jié)論正確的是(AD)

A.①表示的是重力勢能隨上升高度的圖像,②表示的是動能隨上升高度的圖像

B.上升過程中阻力大小恒定且F產(chǎn)(k+l)mg

k+1

C.上升高度h=k+2瓜時,重力勢能和動能不相等

h0k

D.上升高度h=2時,動能與重力勢能之差為Emgh。

解析：根據(jù)動能定理得-(mg+Fjh=Ek-Eko,得Ek=Eko-(mg+Fr)h,可見Ek是減函數(shù)，由圖像②表示.

重力勢能為EP=mgh,&與h成正比，由圖像①表示,故A正確;對于整個上升過程,根據(jù)動能定

Ekok+1

理得-(mg+Fr)ho=O-Eko,由圖像②得,mgho=k+1,聯(lián)立解得Fr=kmg,故B錯誤；當(dāng)高度h=k+2鼠

(k+I)2k+1

時,動能為Ek=Eko-(mg+Fr)h=Ek0-k+2mgho,又由上知Eko=(k+l)mgho,聯(lián)立解得Ek=k+2mgh0,

k+1

重力勢能為E.=mgh=Ek=k+2mgh0,所以在此高度時，小球的重力勢能和動能相等，故C錯誤；當(dāng)

hO

上升高度h=2時,動能為Ek=Ek0-

(1+k)mgh0mgh0kmgh0

(mg+Fr)h=2，重力勢能為Ep=mgh=2，則動能與重力勢能之差為2，故D正

確.

12.(2016?江蘇蘇北四市期中)如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與質(zhì)量為m的圓環(huán)相連,

圓環(huán)套在傾斜的粗糙固定桿上,桿與水平面之間的夾角為a,圓環(huán)在A處時彈簧豎直且處于

原長.將圓環(huán)從A處靜止釋放,到達(dá)C處時速度為零.若圓環(huán)在C處獲得沿桿向上的速度v,恰

好能回到A.已知AC=L,B是AC的中點,彈簧始終在彈性限度之內(nèi)，重力加速度為g,則

(BCD)

A.下滑過程中,環(huán)受到的合力不斷減小

1

B.下滑過程中，環(huán)與桿摩擦產(chǎn)生的熱量為41V2

1

C.從C到A過程，彈簧對環(huán)做功為mgLsina-4m

D.環(huán)經(jīng)過B時,上滑的速度大于下滑的速度

解析：圓環(huán)從A處由靜止開始下滑,初速度為零，到達(dá)C處的速度為零，所以圓環(huán)先做加速運動,

再做減速運動,所以加速度先減小后增大,則合力先減小后增大,故選項A錯誤;研究圓環(huán)從A

處由靜止開始下滑到C過程,運用動能定理mgh+Wr-W彈=0;在C處獲得一豎直向上的速度V,

111

恰好能回到A,運用動能定理-mgh+W辨+廂=0工1匕解得雁=4/,所以產(chǎn)生的熱量為41V；故

選項B正確;在C處獲得一沿桿向上的速度v,恰好能回到A,運用動能定理-mgh+W彈

1

+WF尸0-2mV：h=Lsina,解得W彈二

mgLsina-4mv；故選項C正確;研究圓環(huán)從A處由靜止開始下滑到B過程,運用動能定理

1

-2

z/

mgh+WFfTV彈'=2111VB-0；研究圓環(huán)從B處上滑到A的過程，運用動能定理-mgh，+W/+W

111

-—2一

彈'=0-2mvB'；由于W/<0,所以2?1丫!3<2mvJ；則環(huán)經(jīng)過B時，上滑的速度大于下滑的速度,

故選項D正確.

二、非選擇題（共52分）

13.（6分）（2016?重慶市中學(xué)月考）在追尋科學(xué)家研究足跡的過程中，某同學(xué)為探究恒

力做功和物體動能變化間的關(guān)系,采用了如圖（甲）所示的實驗裝置.

（1）實驗時,該同學(xué)用鉤碼的重力表示小車受到的合力，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，

你認(rèn)為應(yīng)該采取的措施是.（多選，填選項前的字母）

A.保證鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

B.保證細(xì)線與長木板平行

C.把長木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力

D.必須先接通電源再釋放小車

（2）如圖（乙）所示是實驗中得到的一條紙帶,其中A,B,C,D,E,F是連續(xù)的六個計數(shù)點,相鄰計

數(shù)點間的時間間隔為T,相關(guān)計數(shù)點間的距離已在圖中標(biāo)出，測出小車的質(zhì)量為M,鉤碼的總

質(zhì)量為m.從打B點到打E點的過程中,合力對小車做的功是，小車動能的增量是

—（用題中和圖中的物理量符號表示）.

解析：（1）由于小車運動過程中會遇到阻力，同時由于小車加速下降,處于失重狀態(tài),拉力小于

重力,故要使拉力接近鉤碼的重力,要平衡摩擦力,要使鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，同時

拉力沿小車的運動方向.故選ABC.

（2）從打B點到打E點的過程中,合力對小車做的功是W=mgh=mgs,根據(jù)中間時刻的速度等于

S1s2

平均速度得VB=2TVE=2T,小車動能的增量是

111S21sl

AEK=2MVE2-2MVB2=2M（2T）2-2M（2T）2.

1s21S1

答案：⑴ABC（2）mgs2M（2T）2_2M（2T）2

評分標(biāo)準(zhǔn):每空2分.

14.（6分）（2016?山東臨沂檢測）某實驗小組利用如圖所示的裝置進(jìn)行實驗，鉤碼A和B分別

系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端,鉤碼質(zhì)量均為M,在A的上面套一個比它大一點的環(huán)形金屬

塊C,在距地面為兒處有一寬度略比A大一點的狹縫,鉤碼A能通過狹縫,環(huán)形金屬塊C不能

通過.開始時A距離狹縫的高度為h2,放手后,A,B,C從靜止開始運動.

（1）利用計時儀器測得鉤碼A通過狹縫后到落地用時3則鉤碼A通過狹縫的速度為

（用題中字母表示）.

（2）若通過此裝置驗證機(jī)械能守恒定律,還需測出環(huán)形金屬塊C的質(zhì)量m,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?/p>

g,若系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,則需滿足的等式為—

（用題中字母表示）.

(3)為減小測量時間的誤差,有同學(xué)提出如下方案:實驗時調(diào)節(jié)hi=hkh,測出鉤碼A從釋放到

落地的總時間t,來計算鉤碼A通過狹縫的速度，你認(rèn)為可行嗎?若可行,寫出鉤碼A通過狹縫

時的速度表達(dá)式；若不可行，請簡要說明理由.,o

hl

解析：(1)通過小孔后A,B質(zhì)量相等,做勻速運動,所以速度為限

(2)A下降B上升且質(zhì)量相等,勢能不變,所以整體減少的重力勢能為mghz,增加的動能為

1%1%

2(2M+m)(tl)2,若兩者相等則機(jī)械能守恒，即驗證5(2M+m)(tl)z=mgh2即可.

V

(3)開始下落的過程中為勻加速運動，平均速度為5,后一段為勻速,兩段距離相等,所以下落

3h

時間是下一段的2倍,可以用v=t來表示.

瓦J%

答案：⑴4⑵5(2M+m)(?=mgh2

3h

(3)可行v=t

評分標(biāo)準(zhǔn)：(1)(2)問每空2分，(3)問每空1分.

15.(7分)某同學(xué)用如圖(甲)所示的裝置通過研究重錘的落體運動來驗證機(jī)械能守恒定律.

實驗所用的電源為學(xué)生電源，其頻率為50Hz.已知重力加速度為g=9.8m/s2.

(1)在實驗所需的物理量中，需要直接測量的是，通過計算得到的是.(填寫

字母代號)

A.重錘的質(zhì)量

B.重錘下落的高度

C.重錘底部距水平地面的高度

D.與下落高度對應(yīng)的重錘的瞬時速度

（2）在實驗得到的紙帶中,該同學(xué)選用如圖（乙）所示的起點0與相鄰點之間距離約為2mm的

點跡清晰的紙帶來驗證機(jī)械能守恒定律.圖中A,B,C,D,E,F為六個相鄰的原始點.根據(jù)圖（乙）

中的數(shù)據(jù),求得當(dāng)打點計時器打下B點時重錘的速度明產(chǎn)m/s,計算出對應(yīng)的

12

-

VB

2=mVs2,ghkm7s2.若在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，上述物理量之間的關(guān)

系滿足,即可驗證機(jī)械能守恒定律.（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

（3）該同學(xué)繼續(xù)根據(jù)紙帶算出各點的速度v,量出下落的距離h,并以v?為縱軸、以h為橫軸

畫出圖像,下圖中正確的是.

----VB一

22

解析：SK=0C-0A=7.39cm,vB=2T七1.85m/s,2=2xi.85m7s?

2222：5

1.71m/s,ghB=9.8X0.178m/s?l.74m'/s：在誤差允許范圍內(nèi),

V

滿足5B=ghB,即可驗證機(jī)械能守恒定律.

答案：⑴BD

12

-Vp

(2)1.851.711.742=ghB

⑶C

評分標(biāo)準(zhǔn):每空1分.

16.（10分）動車組是城際間實現(xiàn)小編組、大密度的高效鐵路運輸工具.幾節(jié)自帶動力的車廂

加幾節(jié)不帶動力的車廂編成一組,就是動車組.假設(shè)有一動車組由六節(jié)車廂連接而成,每節(jié)車

廂的總質(zhì)量均為m=8X

10,kg.其中第一節(jié)、第二節(jié)帶動力，它們的額定功率分別是R=2X

107W和P?=1X10,W（第一節(jié)車廂達(dá)到額定功率,如功率不夠用時啟動第二節(jié)車廂），車在行駛

過程中阻力恒為重力的0.1倍（g=10m/s2）

（1）求該動車組的最大行駛速度；

（2）若列車以1m/s，的加速度勻加速啟動，求t=10s時，第一節(jié)和第二節(jié)車廂之間拉力的值.

解析：（1）該動車組以最大速度行駛時滿足阻力與牽引力相等,有最大速度時動車組以額定功

率行駛.動車組受到的阻力

5

Ff=0.lX6mg=4.8X10N（1分）

Pi+P2=F￥v^Ffvm（l分）

+

PlP2

得最大速度v產(chǎn)Ff=62.5m/s.（1分）

（2）列車勻加速啟動,當(dāng)t=10s時，

v=at=10m/s（1分）

P

此時牽引力F=v（i分）

根據(jù)牛頓第二定律F-F,=6ma（l分）

解得此時列車輸出功率

P=（Fr+6ma）v=9.6X106W（1分）

P<Pi,即此時只有第一節(jié)車廂提供動力.

對后五節(jié)車廂F'-FJ=5ma（l分）

阻力FJ=0.lX5mg=4X105N（1

解得此時第一、二節(jié)車廂之間的拉力

F'=FJ+5ma=8X105N.（1分）

答案：（1）62.5m/s（2）8X105N

1

17.（11分）（2016?福建廈門期中）如圖所示,水平軌道BC的左端與固定的光滑豎直Z圓軌道

相切于B點,右端與一傾角為30°的光滑斜面軌道在C點平滑連接（即物體經(jīng)過C點時速度

的大小不變），斜面頂端固定一輕質(zhì)彈簧，一質(zhì)量為2kg的滑塊從圓弧軌道的頂端A點由靜止

釋放,經(jīng)水平軌道后滑上斜面并壓縮彈簧，第一次可將彈簧壓縮至D點，已知光滑圓弧軌道的

半徑R=0.45m,水平軌道BC長為0.4m,其動摩擦因數(shù)U=0.2,光