【KS5U原創(chuàng)】新課標(biāo)2021年高一物理暑假作業(yè)14《機(jī)械能綜合》

【KS5U原創(chuàng)】新課標(biāo)2021年高一物理暑假作業(yè)14《機(jī)械能綜合》。學(xué)校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________

一、選擇題（本題共6道小題）1.如圖所示，一輕彈簧左端固定在長木板m2的左端，右端與小木塊m1連接，且m1、m2及m2與地面之間接觸面光滑，開頭時(shí)m1和m2均靜止，現(xiàn)同時(shí)對m1、m2施加等大反向的水平恒力F1和F2，從兩物體開頭運(yùn)動以后的整個過程中，對m1、m2和彈簧組成的系統(tǒng)（整個過程中彈簧形變不超過其彈性限度），錯誤的說法是（）A．由于F1、F2等大反向，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒B．由于F1、F2分別對m1、m2做正功，故系統(tǒng)動能不斷增加C．由于F1、F2分別對m1、m2做正功，故系統(tǒng)機(jī)械能不斷增加D．當(dāng)彈簧彈力大小與F1、F2大小相等時(shí)，m1、m2的動能最大2.如圖所示，在距水平地面高為0.4m處，水平固定一根長直光滑桿，在桿上P點(diǎn)固定確定滑輪，滑輪可繞水平軸無摩擦轉(zhuǎn)動，在P點(diǎn)的右邊，桿上套有一質(zhì)量m=2kg的小球A．半徑R=0.3m的光滑半圓形細(xì)軌道豎直地固定在地面上，其圓心O在P點(diǎn)的正下方，在軌道上套有一質(zhì)量也為m=2kg的小球B．用一條不行伸長的松軟細(xì)繩，通過定滑輪將兩小球連接起來．桿和半圓形軌道在同一豎直面內(nèi)，兩小球均可看作質(zhì)點(diǎn)，且不計(jì)滑輪大小的影響．現(xiàn)給小球A一個水平向右的恒力F=50N．（取g=10m/s2）則（）A．把小球B從地面拉到P的正下方時(shí)力F做功為20JB．小球B運(yùn)動到C處時(shí)的速度大小為0C．小球B被拉到與小球A速度大小相等時(shí)，sin∠OPB=D．把小球B從地面拉到P的正下方時(shí)小球B的機(jī)械能增加了6J3.如圖是某中學(xué)科技小組制作的利用太陽能驅(qū)動小車的裝置．當(dāng)太陽光照射到小車上方的光電板，光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動機(jī)帶動小車前進(jìn)．若射到小車上方的光電板，光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動機(jī)帶動小車前進(jìn)．若小車在平直的水泥路上從靜止開頭加速行駛，經(jīng)過時(shí)間t前進(jìn)距離s，速度達(dá)到最大值vm，設(shè)這一過程中電動機(jī)的功率恒為P，小車所受阻力恒為F，那么（）A．這段時(shí)間內(nèi)小車先加速運(yùn)動，然后勻速運(yùn)動B．這段時(shí)間內(nèi)阻力所做的功為PtC．這段時(shí)間內(nèi)合力做的功為D．這段時(shí)間內(nèi)電動機(jī)所做的功為4.汽車在水平大路上以額定功率做直線運(yùn)動，速度為3m/s時(shí)的加速度為6m/s時(shí)的3倍，若汽車受到的阻力不變，由此可求得（）A．.汽車的最大速度B．汽車受到的阻力C．汽車的額定功率D．速度從3m/s增大到6m/s所用的時(shí)間5.一個質(zhì)量為m的帶電小球，在豎直方向的勻強(qiáng)電場中水平拋出，不計(jì)空氣阻力，測得小球的加速度大小為，方向向下，其中g(shù)為重力加速度．則在小球下落h高度的過程中，下列說法正確的是（）A．小球的動能增加mghB．小球的電勢能減小mghC．小球的重力勢能削減mghD．小球的機(jī)械能削減mgh6.如圖所示，小車A、小物塊B由繞過輕質(zhì)定滑輪的細(xì)線相連，小車A放在足夠長的水平桌面上，B、C兩小物塊在豎直方向上通過勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連，C放在水平地面上．現(xiàn)用手把握住A．并使細(xì)線剛剛拉直但無拉力作用，并保證滑輪左側(cè)細(xì)線豎直、右側(cè)細(xì)線與桌面平行．已知A、B、C的質(zhì)量均為m．A與桌面間的動摩擦因數(shù)為0.2，重力加速度為g，彈簧的彈性勢能表達(dá)式為EP=k△x2，式中七是彈簧的勁度系數(shù)：△x是彈簧的伸長量或壓縮量，細(xì)線與滑輪之間的摩擦不計(jì)．開頭時(shí)，整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，對A施加一個恒定的水平拉力F后，A向右運(yùn)動至速度最大時(shí)，C恰好離開地面，則（）A．小車向右運(yùn)動至速度最大時(shí)，A、B、C加速度均為零B．拉力F的大小為2mgC．拉力F做的功為D．C恰好離開地面時(shí)A的速度為vA=g

二、試驗(yàn)題（本題共2道小題）7.在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的試驗(yàn)中，已知重錘的質(zhì)量為m，使用的溝通電周期為T，重力加速度為g。重錘從高處由靜止開頭下落，重錘上拖著的紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行測量并通過計(jì)算，就可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。（1）為完成此試驗(yàn)，除了圖中所示器材外，還需要的器材有__________；A．刻度尺

B．秒表

C．天平

D．“220V，50Hz”溝通電源（2）如圖所示，O點(diǎn)為起始點(diǎn)，選取紙帶上打出的連續(xù)五個點(diǎn)A、B、C、D、E，測出O、A兩點(diǎn)間距離為s0，A、C兩點(diǎn)間距離為sl，C、E兩點(diǎn)間距離為s2，則在打O點(diǎn)到C點(diǎn)的這段時(shí)間內(nèi)，重錘的重力勢能削減量△EP=

，動能的增加量△Ek=

。（用題中所給符號表示）

8.某同學(xué)利用下述裝置對輕質(zhì)彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究，一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一小球接觸而不固連:彈簧處于原長時(shí)，小球恰好在桌面邊緣，如圖(a)所示。向左推小球，使彈黃壓縮一段距離后由靜止釋放:小球離開桌面后落到水平地面。通過測量和計(jì)算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能?；卮鹣铝袉栴}：(1)本試驗(yàn)中可認(rèn)為，彈簧被壓縮后的彈性勢能Ep與小球拋出時(shí)的動能Ek相等。已知重力加速度大小為g。為求得Ek，至少需要測量下列物理量中的

(填正確答案標(biāo)號)。A.小球的質(zhì)量m

B.小球拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離sC.桌面到地面的高度h

D.彈簧的壓縮量△x

E.彈簧原長l。(2).用所選取的測量量和已知量表示Ek，得Ek=

。(3)圖(b)中的直線是試驗(yàn)測量得到的s-△x圖線。從理論上可推出，假如h不變.m增加，s-△x圖線的斜率會

（填“增大”、“減小”或“不變”)；由圖(b)中給出的直線關(guān)系和Ek的表達(dá)式可知，Ep與△x的

次方成正比。三、計(jì)算題（本題共3道小題）9.某校物理愛好小組打算進(jìn)行遙控賽車競賽．競賽路徑如圖所示，賽車從起點(diǎn)A動身，沿水平直線軌道運(yùn)動L后，由B點(diǎn)進(jìn)入半徑為R的光滑豎直圓軌道，離開豎直圓軌道后連續(xù)在光滑平直軌道上運(yùn)動到C點(diǎn)，并能越過壕溝．已知賽車質(zhì)量m=0.1kg，通電后以額定功率P=1.5W工作，進(jìn)入豎直圓軌道前受到的阻力恒為0.3N，隨后在運(yùn)動中受到的阻力均可不計(jì)．圖中L=10.00m，R=0.32m，h=1.25m，S=1.50m．（1）求賽車越過壕溝需要的最小速度為v1（2）賽車進(jìn)入圓軌道前在B點(diǎn)的最小速度v3（3）要使賽車完成競賽，電動機(jī)至少工作多長時(shí)間？（取g=10m/s2）10.光滑水平面上，一個長平板與半圓組成如圖所示的裝置，半圓弧面（直徑AB豎直）與平板上表面相切于A點(diǎn)，整個裝置質(zhì)量M=5kg．在裝置的右端放一質(zhì)量為m=1kg的小滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），小滑塊與長平板間的動摩擦因數(shù)μ=0.4，裝置與小滑塊一起以v0=12m/s的速度向左運(yùn)動．現(xiàn)給裝置加一個F=64N向右的水平推力，小滑塊與長平板發(fā)生相對滑動，當(dāng)小滑塊滑至長平板左端A時(shí)，裝置速度恰好減速為0，此時(shí)撤去外力F并將裝置鎖定．小滑塊連續(xù)沿半圓形軌道運(yùn)動，且恰好能通過軌道最高點(diǎn)B．滑塊脫離半圓形軌道后又落回長平板．已知小滑塊在通過半圓形軌道時(shí)克服摩擦力做功Wf=9.5J．g=10m/s2．求：（1）裝置運(yùn)動的時(shí)間和位移大?。唬?）長平板的長度l；（3）小滑塊最終落回長平板上的落點(diǎn)離A的距離．11.一輛車通過一根跨過定滑輪的繩PQ提升井中質(zhì)量m=10kg的物體．如圖，繩的P端拴在車后的掛鉤上，Q端拴在物體上．設(shè)繩的總長不變，繩的質(zhì)量、定滑輪的質(zhì)量和尺寸、滑輪上的摩擦都忽視不計(jì)．開頭時(shí)，車在A點(diǎn)，左右兩側(cè)繩都已繃緊并且是豎直的，左側(cè)繩長H=1m．提升時(shí)，車加速向左運(yùn)動，沿水平方向從A經(jīng)過B駛向C．設(shè)A到B的距離H=1m，車經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度為vB=5m/s．求：（1）當(dāng)車運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)，物體上升的高度h；（2）車由A移到B的過程中，繩Q端的拉力對物體做的功W．某同學(xué)的解法為：W﹣mgh=mv，代入h和vB的數(shù)據(jù)，即可求出拉力對物體做的功W．你若認(rèn)為該同學(xué)的結(jié)論正確，計(jì)算該功大?。荒闳粽J(rèn)為該同學(xué)的結(jié)論錯誤，說明理由并求出該功的大小．

試卷答案1.解：A、彈簧彈力以及物體之間的摩擦力屬于內(nèi)力，系統(tǒng)所受外力F1和F2的合力為零故系統(tǒng)動量守恒，由于開頭的過程中系統(tǒng)中有兩拉力均做正功，因此機(jī)械能不守恒，故A錯誤；B、D、分別對m和M動態(tài)分析可知，開頭時(shí)二者都做加速運(yùn)動，隨距離的增大，彈簧的彈力增大，二者的加速度都減小，當(dāng)加速度a=0時(shí)速度最大，即當(dāng)彈簧彈力大小與F1、F2大小相等時(shí)，系統(tǒng)的動能最大，此后彈簧的彈力大于拉力，二者都做減速運(yùn)動，直到速度為0．故B錯誤，D正確；C、二者的速度都減小為0后，由于彈力照舊大于拉力，二者之間的距離開頭減小，彈簧的彈力做正功，拉力做負(fù)功，系統(tǒng)機(jī)械能開頭減?。蔆錯誤；本題選擇錯誤的，故選：ABC．2.AC解：A、對于F的做功過程，由幾何學(xué)問得到：力F作用點(diǎn)的位移x=PB﹣PC=則力F做的功W=Fx=50×0.4J=20J，故A正確；B、由于B球到達(dá)C處時(shí)，已無沿繩的分速度，所以此時(shí)滑塊A的速度為零，考察兩球及繩子組成的系統(tǒng)的能量變化過程，由功能關(guān)系得：W=mv2+mgR代入已知量得：20=+2×10×0.3，解得小球B速度的大小v=m/s，故B錯誤；C、當(dāng)繩與軌道相切時(shí)兩球速度相等，如圖：由三角形學(xué)問得：sin∠OPB==，故C正確；D、設(shè)最低點(diǎn)勢能為0，小球B從地面拉到P的正下方時(shí)小球B的機(jī)械能增加，，故D錯誤；故選：AC【點(diǎn)評】：本題連接體問題，關(guān)鍵分析兩物體之間的速度與高度關(guān)系并運(yùn)用幾何學(xué)問和功能關(guān)系來爭辯，留意分析B球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)A球速度為零．3.解：A、從題意得到，太陽能驅(qū)動小車以功率不變啟動，當(dāng)開頭階段小車所受的牽引力大于阻力，小車做加速運(yùn)動，當(dāng)牽引力平衡后小球做勻速直線運(yùn)動，速度達(dá)到最大．故A正確；B、阻這段時(shí)間內(nèi)力做功為W=Fs．故B錯誤；C、依據(jù)動能定理推斷，這段時(shí)間內(nèi)合力做功為，故C正確；D、這段時(shí)間內(nèi)電動機(jī)所做的功為，故D錯誤．故選AC4.解：設(shè)額定功率為P，則速度為3m/s時(shí)的牽引力，速度為6m/s時(shí)，牽引力為．依據(jù)牛頓其次定律得，F(xiàn)1﹣f=3（F2﹣f），解得f=．由于牽引力與阻力相等時(shí)，速度最大，則F=f=，知最大速度為12m/s．由于功率未知，無法求出阻力，該運(yùn)動為變加速運(yùn)動，無法求出運(yùn)動的時(shí)間．故A正確，B、C、D錯誤．故選：A．5.D電勢能；功能關(guān)系解：A、由牛頓其次定律得知，小球所受的合力F合=ma=mg，方向向下，依據(jù)動能定理知，小球的動能增加△Ek=F合h=mgh，故A錯誤．B、由牛頓其次定律得：mg﹣F=mg，解得電場力F=mg，且方向豎直向上，則電場力做功W電=﹣Fh=﹣mgh，故小球的電勢能增加mgh，故B錯誤．C、小球在豎直方向上下降h高度時(shí)重力做正功mgh，因此，小球的重力勢能削減mgh，故C錯誤．D、由上知，小球的電勢能增加mgh，依據(jù)能量守恒知，小球的機(jī)械能削減mgh，故D正確．故選：D．6.ACD解：A、A向右運(yùn)動至最大速度時(shí)C恰好離開地面，此時(shí)A、B、C加速度均為零，設(shè)此時(shí)繩的拉力為T，對A：F﹣μmg﹣T=0對B、C整體：T﹣2mg=0代入數(shù)據(jù)解得F=2.2mg，故A正確，B錯誤；C、開頭時(shí)整個系統(tǒng)靜止，彈簧壓縮量為x，則對B有kx=mgx=因B、C的質(zhì)量相等，故C恰好離開地面時(shí)，彈簧伸長量仍為x=所以拉力做的功W=F?2x=，故C正確；D、A由靜止到向右運(yùn)動至速度最大的過程中，對A、B、C由能量守恒得（F﹣μmg）?2x=（2m）v2+mg?2x解得v=g，故D正確．故選：ACD【點(diǎn)評】：本題的關(guān)鍵是對物體進(jìn)行受力分析，抓住臨界狀態(tài)，然后結(jié)合功能關(guān)系和胡克定律多次列式求解分析，關(guān)鍵是要知道A向右運(yùn)動至速度最大時(shí)C恰好離開地面，此時(shí)A、B、C的加速度均為零，留意整體法和隔離法的應(yīng)用，難度適中．7.（1）AD

（2）mg(s0＋sl)

8.（1）ABC

（2）

（3）減小

（4）二

9.解：（1）設(shè)賽車越過壕溝需要的最小速度為v1，由平拋運(yùn)動的規(guī)律，有：s=v1th=gt2解得：v1=s=2.5×=5m/s（2）設(shè)賽車恰好越過圓軌道，對應(yīng)圓軌道最高點(diǎn)的速度為v2，最低點(diǎn)的速度為v3，由牛頓其次定律及機(jī)械能守恒定律，有：mg=mm=m+mg?（2R）解得：v3===4m/s（3）由于B點(diǎn)以后的軌道均為光滑，故軌道最低點(diǎn)速度應(yīng)當(dāng)?shù)扔谄綊伒某跛俣?，通過分析比較，賽車要完成競賽，在進(jìn)入圓軌道前的速度最小應(yīng)當(dāng)是：vmin=4m/s設(shè)電動機(jī)工作時(shí)間至少為t，依據(jù)功能原理有：pt﹣fL=m由此可得：t=2.53s即要使賽車完成競賽，電動機(jī)至少工作2.53s的時(shí)間．答：（1）賽車越過壕溝需要的最小速度為5m/s；（2）賽車進(jìn)入圓軌道前在B點(diǎn)的最小速度為4m/s；（3）要使賽車完成競賽，電動機(jī)至少工作2.53s時(shí)間．10.解：（1）分析M受力，由牛頓其次定律得：F﹣μmg=Ma1代入數(shù)據(jù)解得：a1=12m/s2設(shè)裝置向左運(yùn)動到速度為0的時(shí)間為t1，則有：v0﹣a1t1=0聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：t1=1s

裝置向左運(yùn)動的距離：x1==12×1m﹣0.5×12×1m=6m（2）對m受力分析，由牛頓其次定律得：μmg=ma2代入數(shù)據(jù)解得：a2=4m/s2設(shè)滑塊運(yùn)動到A點(diǎn)時(shí)的速度為v1，則：v1=v0﹣a2t1聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：v1=8m/s

小滑塊向左運(yùn)動的距離為：x2==12×1m﹣0.5×4×1m=10m

則平板長為：l=x2﹣x1=10m﹣6m=4m

（3）設(shè)滑塊在B點(diǎn)的速度為v2，從A至B，由動能定理得：﹣mg×2R﹣Wf=在B點(diǎn)有：mg=聯(lián)立解得：R=0.9m，v2=3m/s小滑塊從B點(diǎn)飛出做平拋運(yùn)動：2R=聯(lián)立解得：t2=0.6s落點(diǎn)離A的距離為：x=v2t2=3×0.6m=1.8m答：1）裝置運(yùn)動的時(shí)間和位移大小6m；（2