2024年新教材高考物理一輪復習章末目標檢測卷5機械能及其守恒定律含解析新人教版

PAGEPAGE9章末目標檢測卷五機械能及其守恒定律(時間:90分鐘滿分:100分)一、單項選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分。每小題只有一個選項符合題目要求)1.如圖所示,兩箱相同的貨物,現(xiàn)要用電梯將它們從一樓運到二樓,其中圖甲是利用扶梯臺式電梯運輸貨物,圖乙是用履帶式自動電梯運輸,假設兩種狀況下電梯都是勻速地運輸貨物,下列關于兩電梯在運輸貨物時說法正確的是()A.兩種狀況下電梯對貨物的支持力都對貨物做正功B.圖乙中電梯對貨物的支持力對貨物做正功C.圖甲中電梯對貨物的支持力對貨物不做功D.圖乙中電梯對貨物的支持力對貨物不做功2.(2024·江蘇卷)質量為1.5×103kg的汽車在水平路面上勻速行駛,速度為20m/s,受到的阻力大小為1.8×103N。此時,汽車發(fā)動機輸出的實際功率是()A.90W B.30kWC.36kW D.300kW3.(2024·廣東廣州二模)某同學在家對著豎直墻壁練習打乒乓球。某次斜向上發(fā)球,球垂直撞在墻上后反彈落地,落地點正好在發(fā)球點正下方,球在空中運動的軌跡如圖,不計空氣阻力。關于球離開球拍到第一次落地的過程,下列說法正確的是()A.球撞擊墻壁過程沒有機械能損失B.球在空中上升和下降過程時間相等C.球落地時的速率肯定比拋出時大D.球落地時和拋出時的動能可能相等4.如圖所示,在輕彈簧的下端懸掛一個質量為m的小球A,若將小球A從彈簧原長位置由靜止釋放,小球A能夠下降的最大高度為h。若將小球A換為質量為3m的小球B,仍從彈簧原長位置由靜止釋放,重力加速度為g,不計空氣阻力,則小球B下降h時的速度為()A.2gh B.C.gh D.gh5.(2024·內蒙古通遼模擬)在平直的馬路上,一輛汽車在牽引力作用下從靜止起先做勻加速直線運動,當速度達到某一值時汽車做勻速直線運動。若汽車所受阻力恒定,則汽車功率P隨時間t改變的關系可能是()6.(2024·河南新鄉(xiāng)二模)將一輕彈簧水平放在光滑水平桌面上,一端固定,另一端與一質量為m的小物體相連,將小物體拉至O點由靜止釋放,小物體的加速度a與離開O點的距離x的關系如圖所示。下列說法正確的是()A.彈簧的勁度系數(shù)為mB.小物體運動過程中,彈簧的最大彈力為2ma0C.小物體運動過程中的最大動能為ma0x0D.小物體運動過程中,彈簧的最大彈性勢能為2ma0x07.某設計師設計的游樂場滑梯軌道簡化模型圖如圖所示,在傾角θ=53°的長直軌道AC上的B點輕放一小車,B點到C點的距離l0=4m,起先下滑到C點后進入弧形的軌道CDEF,其中CDE是半徑為R=5m、圓心角為106°的圓弧,EF為半徑R=5m、圓心角為53°的圓弧,已知小車的質量為60kg,車與軌道AC間存在摩擦,動摩擦因數(shù)μ=0.5,軌道CDEF可視為光滑軌道,不計其他阻力,g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6,下列說法錯誤的是()A.小車滑至C點的速度為6m/sB.小車到達D點時對軌道的壓力為1560NC.小車剛好能沿著軌道滑到F點D.若小車從長直軌道上距C點l=9m的B'點起先由靜止下滑,則小車能在F點水平拋出二、多項選擇題(本題共3小題,每小題4分,共12分。每小題有多個選項符合題目要求。全部選對得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分)8.(2024·天津卷)復興號動車在世界上首次實現(xiàn)速度350km/h自動駕駛功能,成為我國高鐵自主創(chuàng)新的又一重大標記性成果。一列質量為m的動車,初速度為v0,以恒定功率P在平直軌道上運動,經時間t達到該功率下的最大速度vm,設動車行駛過程所受到的阻力F保持不變。動車在時間t內()A.做勻加速直線運動B.加速度漸漸減小C.牽引力的功率P=FvmD.牽引力做功W=19.(2024·全國卷Ⅰ)一物塊在高3.0m、長5.0m的斜面頂端從靜止起先沿斜面下滑,其重力勢能和動能隨下滑距離s的改變如圖中直線Ⅰ、Ⅱ所示,重力加速度取10m/s2。則()A.物塊下滑過程中機械能不守恒B.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5C.物塊下滑時加速度的大小為6.0m/s2D.當物塊下滑2.0m時機械能損失了12J10.(2024·山東卷)如圖所示,質量為m0的物塊A放置在光滑水平桌面上,右側連接一固定于墻面的水平輕繩,左側通過一傾斜輕繩跨過光滑定滑輪與一豎直輕彈簧相連?，F(xiàn)將質量為m的鉤碼B掛于彈簧下端,當彈簧處于原長時,將B由靜止釋放,當B下降到最低點時(未著地),A對水平桌面的壓力剛好為零。輕繩不行伸長,彈簧始終在彈性限度內,物塊A始終處于靜止狀態(tài)。以下推斷正確的是()A.m0<2mB.2m<m0<3mC.在B從釋放位置運動到最低點的過程中,所受合力對B先做正功后做負功D.在B從釋放位置運動到速度最大的過程中,B克服彈簧彈力做的功等于B機械能的削減量三、非選擇題(本題共5小題,共60分)11.(8分)某同學用如圖甲所示的裝置驗證機械能守恒定律,所用溝通電源的頻率為50Hz,得到如圖乙所示的紙帶。選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E,測出A點距起點O的距離s0=19.00cm,點A、C間的距離s1=8.36cm,點C、E間的距離s2=9.88cm,g取9.8m/s2,測得重物的質量m=1kg。甲乙(1)下列做法正確的有。

A.圖中兩限位孔必需在同一豎直線上B.試驗前,手應提住紙帶上端,使紙帶豎直C.試驗時,先放開紙帶,再接通打點計時器的電源D.數(shù)據(jù)處理時,應選擇紙帶上距離較近的兩點作為初、末位置(2)選取O、C兩點為初、末位置驗證機械能守恒定律,重物削減的重力勢能是J,打下C點時重物的速度大小是m/s。(結果保留3位有效數(shù)字)

(3)依據(jù)紙帶算出打下各點時重物的速度v,量出下落距離s,則以v22為縱坐標、以s為橫坐標畫出的圖像應是下面的12.(10分)(2024·山東青島模擬)在利用豎直上拋運動做驗證機械能守恒定律試驗時,某同學利用頻閃相機記錄下了小球豎直上拋的一段上升過程,如圖甲所示。把小球的第一個曝光位置記為O,依次標為a、b、c、d…與位置O的距離分別為h1、h2、h3、h4…,頻閃相機閃光的頻率為f,重力加速度為g。(1)通過試驗測得的數(shù)據(jù)可分別計算出各點的速度大小,小球在位置a時的速度計算表達式為va=。

(2)依據(jù)試驗數(shù)據(jù)作出v2-h圖線如圖乙中的圖線①所示,若圖線①的斜率為k,假如在誤差允許范圍內滿意,則驗證了機械能守恒定律。

(3)考慮試驗中存在空氣阻力的影響,另有兩名同學在圖乙的基礎上又各畫了一條沒有空氣阻力時的圖線②、③,其中合理的圖線是。

13.(12分)如圖所示,半徑為R的圓管BCD豎直放置,一可視為質點的質量為m的小球以某一初速度從A點水平拋出,恰好從B點沿切線方向進入圓管,到達圓管最高點D后水平射出。已知小球在D點對管下壁壓力大小為12mg,且A、D兩點在同一水平線上,BC弧對應的圓心角θ=60°,不計空氣阻力。重力加速度為g(1)小球在A點初速度的大小;(2)小球在D點的角速度;(3)小球在圓管內運動過程中克服阻力做的功。14.(14分)如圖所示,將質量m=1kg的小物塊放在長l=1.5m的小車左端,車的上表面粗糙,物塊與車上表面間動摩擦因數(shù)μ=0.5,直徑d=1.8m的光滑半圓形軌道固定在水平面上且直徑MON豎直,車的上表面和軌道最低點高度相同,距地面高度h=0.65m,起先時車和物塊一起以10m/s的初速度在光滑水平面上向右運動,車遇到軌道后馬上停止運動,g取10m/s2,求:(1)小物塊剛進入半圓軌道時對軌道的壓力;(2)小物塊落地點至車左端的水平距離。15.(16分)如圖所示,質量為3kg的小球A和質量為5kg的小球B通過一壓縮彈簧鎖定在一起,靜止于光滑平臺上,解除鎖定,兩小球在彈力作用下分別,A球分別后向左運動恰好通過半徑R=0.5m的光滑半圓軌道的最高點,B球分別后從平臺上以速度vB=3m/s水平拋出,恰好落在接近平臺的一傾角為α的光滑斜面頂端,并剛好沿光滑斜面下滑,已知斜面頂端與平臺的高度差h=0.8m,g取10m/s2,求:(1)A、B兩球剛分別時A的速度大小;(2)彈簧鎖定時的彈性勢能;(3)斜面的傾角α。

章末目標檢測卷五機械能及其守恒定律1.D解析:在題圖甲中,貨物隨電梯勻速上升時,貨物受到的支持力豎直向上,與貨物位移方向的夾角小于90°,故此種狀況下支持力對貨物做正功,選項C錯誤。題圖乙中,貨物受到的支持力與履帶式自動電梯接觸面垂直,此時貨物受到的支持力與貨物位移垂直,故此種狀況下支持力對貨物不做功,故選項A、B錯誤,D正確。2.C解析:汽車在水平路面上勻速行駛,故牽引力與阻力的大小相等,為1.8×103N,依據(jù)功率P=Fv=1.8×103×20W=36kW,故A、B、D錯誤,C正確。3.D解析:若反彈的速度大小與碰撞墻時的速度大小相等,則乒乓球原路返回,依據(jù)題圖可知,乒乓球與墻碰撞過程中有能量損失,使得碰撞后速度減小,故A錯誤。逆向思維,斜上拋運動看作反向的平拋運動,依據(jù)h=12gt2可得t=2hg,由于兩種狀況下豎直方向運動的高度不同,則運動時間不相等,反彈后運動的時間長,故B錯誤。雖然反彈落地時乒乓球豎直方向的速度大于原來拋出時豎直方向的速度,但水平方向的速度是斜上拋時的大,所以球落地時的速率不肯定比拋出時大,故C錯誤。雖然碰撞過程中有能量損失,但反彈后下落的高度大,從起先4.B解析:小球A下降h過程克服彈簧彈力做功為W1,依據(jù)動能定理,有mgh-W1=0;小球B下降過程,由動能定理有3mgh-W1=12·3mv2-0,解得v=45.C解析:汽車在勻加速階段,依據(jù)牛頓其次定律F-Ff=ma,物體的速度v=at,加速階段的功率P=Fv=(Ff+ma)at,所以加速階段的P-t圖線是過原點的傾斜直線;速度達到某一值時汽車做勻速直線運動,牽引力突然減小為Ff,使牽引力等于阻力,速度不變,可知P'=Ffv<P,所以功率突然減小,然后不變,故C正確,A、B、D錯誤。6.A解析:由題圖可知,當物體在x0位置時,加速度等于0,故這個位置即為彈簧的原特長,剛起先彈簧壓縮量為x0,加速度為a0,則ma0=kx0,解得k=ma0x0,故A正確。由圖可知,小物體的最大加速度大小為a0,依據(jù)牛頓其次定律可知彈簧的最大彈力為F=ma0,故B錯誤。當彈簧形變量為0時動能最大,依據(jù)v2=2ax可知,ax就是圖像與x軸圍成的面積,即ax=12a0x0,故最大的動能為Ekm=12mv2=12ma0x0,故C錯誤。物體在運動過程中只發(fā)生動能和彈性勢能的相互轉化,當動能為0時,彈簧彈性勢能最大,此時動能全部轉化為彈簧的彈性勢能,但最大的彈性勢能為Epm=Ekm7.A解析:由B到C依據(jù)動能定理,mgl0sin53°-μmgl0cos53°=12mvC2,解得vC=210m/s,選項A錯誤。到達D點時,12mvC2+mgR(1-cos53°)=12mvD2,解得vD=45m/s,則在D點有FN-mg=mvD2R,解得FN=1560N,選項B正確。假設小球能到達F點,則12mvC2=mgR(1-cos53°)+12mvF2,解得vF=0,可知小車剛好能到達F點,選項C正確。探討從B'到F點,由動能定理mglsin53°-mgR(1-cos53°)-8.BC解析:動車以恒定功率啟動,P=F牽v=Fvm,由于速度增加,因此牽引力減小,依據(jù)牛頓其次定律可知,加速度越來越小,A錯誤,B、C正確;時間t內牽引力做功W=Pt,依據(jù)動能定理有Pt-WF=129.AB解析:由圖像可知,物塊在斜面頂端時重力勢能為30J,物塊滑到斜面底端時動能為10J,該過程損失了20J的機械能,所以物塊下滑過程中機械能不守恒,選項A正確。物塊在斜面頂端時,mgh=30J,在下滑全過程中由能量守恒得μmgcosθ·s=20J,解得m=1kg,μ=0.5,選項B正確。物塊下滑時mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得a=2.0m/s2,選項C錯誤。物塊下滑2.0m時損失的機械能為Q=μmgcosθ·s=0.5×10×0.8×2.0J=8J,選項D錯誤。10.ACD解析:鉤碼由彈簧原特長由靜止釋放,起先做簡諧振動,依據(jù)機械振動的對稱性,釋放處和最低點加速度大小相等均為g,故最低點彈簧彈力為2mg,滑輪光滑,則此時繩子彈力也為2mg,設傾斜繩與豎直方向夾角為θ,對物塊A在豎直方向上由平衡條件可得2mgcosθ=m0g,則2m>m0,選項A正確,B錯誤。在B從釋放位置運動到最低點過程中,鉤碼先加速后減速,合力先向下后向上,位移始終向下,故合力先做正功后做負功,選項C正確。在B從釋放位置運動到速度最大過程,除重力之外只有彈簧彈力做功,依據(jù)功能關系,克服彈力做功等于B機械能的削減量,選項D正確。11.解析:(1)題圖甲中兩限位孔必需在同一豎直線上,故A正確。試驗前,手應提住紙帶上端,并使紙帶豎直,減小紙帶與打點計時器限位孔之間的摩擦,故B正確。起先記錄時,應先給打點計時器通電打點,然后再釋放重物,讓它帶著紙帶一同落下,假如先放開紙帶讓重物下落,再接通打點計時器的電源,由于重物運動較快,不利于數(shù)據(jù)的采集和處理,會對試驗產生較大的誤差,故C錯誤。數(shù)據(jù)處理時,應選擇紙帶上距離較遠的兩點作為初、末位置,以減小測量的誤差,故D錯誤。(2)重物削減的重力勢能為ΔEp=mgs=mg(s0+s1)=1kg×9.8m/s2×(19.00+8.36)×10-2m=2.68J打下C點時重物的速度vC=s1+s2(3)在驗證機械能守恒定律的試驗中,有12mv2則12v2=gs,g答案:(1)AB(2)2.682.28(3)C12.解析:(1)打下a點時小球的瞬時速度等于打下Ob過程中的平均速度,即va=h2(2)依據(jù)機械能守恒定律有-mgh=12mv2-12mv02,得v2=v02-2gh,故v(3)上升過程,沒有空氣阻力時,加速度較小,故v2-h圖像的斜率較小,圖像應如③所示。答案:(1)h2f2(2)k=-213.解析:(1)小球從A到B,豎直方向vy2