第五章綜合測(cè)試題

第五章綜合測(cè)試題本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分．滿分100分，考試時(shí)間90分鐘．第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，有些小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．(2012·哈爾濱模擬)某物體在距地面h高處以大小為eq\f(g,3)，方向豎直向下的加速度由靜止下落到地面，下列說法中正確的是()A．物體重力勢(shì)能減少eq\f(1,3)mghB．物體的機(jī)械能減少eq\f(2,3)mghC．物體的動(dòng)能增加mghD．重力做功mgh[答案]BD[解析]重力做功等于物體重力勢(shì)能的減少，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，D正確；根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和機(jī)械能守恒定律可知選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤．2．(2012·合肥模擬)如圖所示，質(zhì)量為M的物體放在光滑水平地面上，受與水平方向成α角的恒定拉力F作用，從靜止開始沿水平地面運(yùn)動(dòng)，在時(shí)間t內(nèi)，拉力F對(duì)物體所做的功為W.若僅改變上述某一個(gè)量，物體還是從靜止開始沿水平地面運(yùn)動(dòng)，下列可使拉力做的功為2W的是()A．物體質(zhì)量減小為eq\f(M,2) B．拉力增大為2FC．做功時(shí)間增長為2t D．α角從60°變?yōu)?°[答案]A[解析]由Fcosα＝Ma及W＝F×eq\f(1,2)at2，可得：W＝eq\f(F2t2cosα,2M)，要使拉力做的功變?yōu)?W，可使F′＝eq\r(2)F，t′＝eq\r(2)t，M′＝eq\f(M,2)，或者cosα′＝eq\f(1,2)cosα，由此可知選項(xiàng)A正確．3．(2012·鄭州模擬)運(yùn)動(dòng)員從懸停在空中的直升機(jī)上跳傘，傘打開前可看作是自由落體運(yùn)動(dòng)，開傘后減速下降，最后勻速下落．如果用h表示下落高度、t表示下落的時(shí)間、F表示人受到的合外力、E表示人的機(jī)械能、Ep表示人的重力勢(shì)能、v表示人下落的速度．在整個(gè)過程中，下列圖象可能符合事實(shí)的是()[答案]C[解析]以運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，運(yùn)動(dòng)員先在重力的作用下做自由落體運(yùn)動(dòng)，開傘后受到阻力作用做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)阻力等于重力，合力為零，C正確，D錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)過程中重力勢(shì)能隨下落的高度h均勻減小，而機(jī)械能E在自由落體階段不變，然后再逐漸減小，A、B錯(cuò)誤．4．(2012·長春模擬)如圖甲所示，斜面AB與水平面BC是由同種材料制成的．質(zhì)量相等的可視為質(zhì)點(diǎn)的a，b兩物塊，從斜面上的同一位置A由靜止開始下滑，經(jīng)B點(diǎn)在水平面上滑行一段時(shí)間后停止．不計(jì)經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的能量損失，用傳感器采集到它們的速度—時(shí)間圖象如圖乙所示，則由上述信息判斷下列說法正確的是()A．在斜面上滑行的加速度物塊a比物塊b的小B．在水平面上滑行的距離物塊a比物塊b的小C．與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)物塊a比物塊b的小D．在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力做的功物塊a比物塊b多[答案]C[解析]由圖象可以看出斜面上滑行時(shí)aa>ab，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)圖象與時(shí)間軸所夾面積可知在水平面滑行時(shí)，xa>xb，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在斜面上運(yùn)動(dòng)，受力分析有mgsinθ－μmgcosθ＝ma解得：μ＝eq\f(gsinθ－a,gcosθ)，因aa>ab，所以μa<μb，選項(xiàng)C正確；在水平面由動(dòng)能定理可得：mgh－Wf＝0，解得Wf＝mgh，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．5．(2012·杭州模擬)如圖所示，半徑r＝0.5m的光滑圓軌道被豎直固定在水平地面上，圓軌道最低處有一小球(小球的半徑比r小很多)．現(xiàn)給小球一個(gè)水平向右的初速度v0，要使小球不脫離軌道運(yùn)動(dòng)，v0應(yīng)滿足()A．v0≤5m/s B．v0≥2eq\r(5)m/sC．v0≥eq\r(5)m/s D．v0≤eq\r(10)m/s[答案]D[解析]小球不脫離軌道運(yùn)動(dòng)，則小球能夠恰好通過最高點(diǎn)或恰好到達(dá)圓心等高處．到達(dá)圓心等高處有mgr＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，則v0≤eq\r(10)m/s；小球做圓周運(yùn)動(dòng)的條件是在最高點(diǎn)的最小速度等于eq\r(gr)，從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)由機(jī)械能守恒eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝mg2r＋eq\f(1,2)mv2，代入數(shù)值可得v0≥5m/s，故D正確．6．(2012·福州模擬)如圖所示，某中學(xué)科技小組制作了利用太陽能驅(qū)動(dòng)小車的裝置．當(dāng)太陽光照射到小車上方的光電板時(shí)，光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小車前進(jìn)．小車在平直的公路上從靜止開始勻加速行駛，經(jīng)過時(shí)間t，速度為v時(shí)功率達(dá)到額定功率，并保持不變；小車又繼續(xù)前進(jìn)了s距離，達(dá)到最大速度vmax.設(shè)小車的質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力恒為f，則小車的額定功率為()A．fvmax B．fvC．fs/t D．(f＋mv/t)vmax[答案]A[解析]小車勻加速行駛時(shí)，牽引力不變，電動(dòng)機(jī)的功率隨著小車速度的增大而增大，當(dāng)達(dá)到額定功率時(shí)，以額定功率行駛，做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，最終當(dāng)牽引力等于阻力時(shí)，速度達(dá)到最大，所以額定功率P＝fvmax，A正確．7．(2012·濟(jì)南模擬)下列各圖是反映汽車(額定功率P額)從靜止開始勻加速啟動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)的過程中，其速度隨時(shí)間以及加速度、牽引力和功率隨速度變化的圖象，其中正確的是()[答案]ACD[解析]汽車勻加速啟動(dòng)過程，由牛頓第二定律F－f＝ma，牽引力恒定，由P＝Fv，v＝at，得P＝Fat，汽車的功率逐漸增加，當(dāng)功率達(dá)到額定功率時(shí)，此時(shí)物體的速度為v1m＝eq\f(P額,f＋ma)，以后汽車的功率不再變化，由P＝Fv，速度增加，牽引力減小，以后物體不能再做勻加速運(yùn)動(dòng)，由F－f＝ma得加速度逐漸減小，故汽車做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)F＝f時(shí)，加速度減為零，速度達(dá)到最大值，v2m＝eq\f(P額,f)，故可得B項(xiàng)錯(cuò)誤，ACD項(xiàng)正確．8．(2012·信息卷)如圖所示，一條輕繩一端通過定滑輪懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的重物，在另一端施加拉力F，使重物從地面由靜止開始加速向上運(yùn)動(dòng)．當(dāng)重物上升高度為h時(shí)，輕繩斷開，不計(jì)一切摩擦，則()A．重物從開始向上加速到輕繩斷開的過程中重力勢(shì)能的增量為FhB．輕繩斷開瞬間重物重力的瞬時(shí)功率為－eq\r(2F－mgmg2h)C．重物上升過程中機(jī)械能守恒D．重物落地前瞬間的動(dòng)能為Fh[答案]BD[解析]從重物開始加速上升到輕繩斷開的過程中拉力做的功為Fh，等于重物重力勢(shì)能的增量與動(dòng)能的增量的和，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；輕繩斷開瞬間重物重力的瞬時(shí)功率為P＝－mgv，由動(dòng)能定理得(F－mg)h＝eq\f(1,2)mv2，則P＝－eq\r(2F－mgmg2h)，選項(xiàng)B正確；在重物上升過程中拉力做正功，重物機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；選地面為參考平面，重物從開始加速上升到輕繩斷開的過程中拉力做的功為Fh，輕繩斷開時(shí)，重物的機(jī)械能為Fh，此后只有重力對(duì)重物做功，重物機(jī)械能守恒，故重物落地前瞬間的動(dòng)能為Fh，選項(xiàng)D正確．9．(2012·蘇州模擬)滑塊以速率v1靠慣性沿固定長斜面由底端向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)速率變?yōu)関2，且v2<v1，若滑塊向上運(yùn)動(dòng)的位移中點(diǎn)為A，取斜面底端重力勢(shì)能為零，則()A．上滑過程中機(jī)械能的減少量大于下滑過程中機(jī)械能的減少量B．上滑過程中機(jī)械能的減少量等于下滑過程中機(jī)械能的減少量C．上滑過程中經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能大于重力勢(shì)能D．上滑過程中摩擦力的平均功率的絕對(duì)值大于下滑過程中摩擦力的平均功率的絕對(duì)值[答案]BCD[解析]由題意，v2<v1可見有摩擦力做功．重力以外的力做的功等于機(jī)械能的變化，上滑過程和下滑過程摩擦力對(duì)滑塊做的功相等，所以上滑過程和下滑過程機(jī)械能的減少量相等，A錯(cuò)，B對(duì)；從A點(diǎn)到最高點(diǎn)應(yīng)用動(dòng)能定理，－Wf－WG＝0－EkA，其中WG＝EpA，可見EkA>EpA，C對(duì)；上滑過程中摩擦力方向沿斜面向下，下滑過程中摩擦力的方向沿斜面向上，可見上滑過程的加速度大于下滑過程中的加速度，所以上滑過程用的時(shí)間短，兩個(gè)過程摩擦力做功相同，故上滑過程摩擦力的平均功率大，D對(duì)．10．(2012·南京模擬)質(zhì)量為m的小球，以初速度v0豎直向上拋出，小球上升的最大高度為H，已知小球在運(yùn)動(dòng)過程中受到的空氣阻力與速率成正比．設(shè)拋出點(diǎn)重力勢(shì)能為零，則小球在運(yùn)動(dòng)過程中，下列關(guān)于小球的動(dòng)能Ek、重力勢(shì)能Ep、機(jī)械能E隨高度h，速率v隨時(shí)間t變化的圖線可能正確的有()[答案]BCD[解析]在上升的過程中重力勢(shì)能的變化量由重力做功來量度，由功能關(guān)系可得：Ep＝－WG＝mgh(0≤h≤H)，B選項(xiàng)正確；動(dòng)能的變化量由合外力做功來量度，在上升的過程中：ΔEk＝－mgΔh－fΔh，由于在上升過程中小球的速率在逐漸減小，空氣的阻力在逐漸減小，動(dòng)能的變化率在逐漸減小，對(duì)應(yīng)的Ek－h(huán)圖象斜率減小；在下落的過程中小球的速率在逐漸增加，空氣的阻力在逐漸增加，動(dòng)能的變化率在逐漸增加，對(duì)應(yīng)的Ek－h(huán)圖象斜率增加，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，C選項(xiàng)正確；在上升的過程中由牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律可知：(mg＋f)＝ma?a＝g＋eq\f(f,m)，隨空氣阻力的減小，加速度在減小，v－t圖象越來越平緩，到最高點(diǎn)速度減小為零；在下降的過程中由牛頓第二定律可得：mg－f＝ma?a＝g－eq\f(f,m)，隨空氣阻力的增加，加速度在減小，v－t圖象越來越平緩，到最低點(diǎn)具有一定的速度且小于v0，D選項(xiàng)正確．第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共3小題，每小題6分，共18分．把答案直接填在橫線上)11．(6分)在用落體法“驗(yàn)證機(jī)械能守恒”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，顯示重錘增加的動(dòng)能略大于重錘減少的重力勢(shì)能，則出現(xiàn)這一問題的可能原因是()A．重錘的質(zhì)量測(cè)量錯(cuò)誤B．用公式v＝gt計(jì)算各點(diǎn)的速度C．交流電源的頻率不等于50HzD．重錘下落時(shí)受到的阻力過大[答案]BC[解析]重錘的質(zhì)量并不影響mgh和eq\f(1,2)mv2的大小關(guān)系，A錯(cuò)誤；重錘下落的阻力越大，動(dòng)能的增加量比重力勢(shì)能的減少量小的越多，D錯(cuò)誤；用v＝gt計(jì)算的速度比實(shí)際速度大，如交流電源的頻率小于50Hz，而仍用T＝0.02s來計(jì)算各點(diǎn)速度，也把速度算大了，均有可能出現(xiàn)重錘增加的動(dòng)能略大于重錘減少的重力勢(shì)能，故B、C正確．12．(6分)(2012·洛陽模擬)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在電壓為U，頻率為f的交流電源上，在實(shí)驗(yàn)中打下一條理想紙帶，如圖所示，選取紙帶上打出的連續(xù)5個(gè)點(diǎn)A，B，C，D，E，測(cè)出A點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離為x0，點(diǎn)A，C間的距離為x1，點(diǎn)C，E間的距離x2,已知重錘的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，則(1)從起始點(diǎn)O到打下C點(diǎn)的過程中，重錘重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝________，重錘動(dòng)能的增加量ΔEk＝________.(2)根據(jù)題中提供的條件，還可求出重錘實(shí)際下落的加速度a＝________.[答案](1)mg(x0＋x1)eq\f(mf2x1＋x22,32)(2)eq\f(f2x2－x1,4)[解析](1)由功能關(guān)系知重力勢(shì)能減小量等于重力所做的功，即ΔEp＝mg(x0＋x1)，做勻變速運(yùn)動(dòng)物體在某段時(shí)間中點(diǎn)的速度等于前后兩點(diǎn)間的平均速度，即vC＝eq\f(x1＋x2,4T)＝eq\f(x1＋x2,4)f，動(dòng)能的變化量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)－0＝eq\f(mf2x1＋x22,32).(2)由于物體做勻變速運(yùn)動(dòng)，由Δx＝aT2得：a＝eq\f(Δx,T2)＝eq\f(x2－x1,4)f2.13．(6分)(2012·信息卷)如圖為用拉力傳感器和速度傳感器探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)裝置．用拉力傳感器記錄總質(zhì)量為m＝1kg的小車受到拉力的大小，在長木板上相距L＝48.0cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，記錄小車分別到達(dá)A、B時(shí)的速率．(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：①將拉力傳感器固定在小車上；②平衡摩擦力，需要讓小車做________運(yùn)動(dòng)；③把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；④接通電源后自C點(diǎn)釋放小車，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線拉力F的大小及小車分別到達(dá)A、B時(shí)的速率vA、vB；⑤改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復(fù)④的操作．(2)下表中記錄了實(shí)驗(yàn)測(cè)得的幾組數(shù)據(jù)，veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)是兩個(gè)速度傳感器記錄的速率的平方差，若要驗(yàn)證動(dòng)能定理，只需要驗(yàn)證F＝________，請(qǐng)利用上述表達(dá)式將表中第3次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫完整．(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)次數(shù)F(N)veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)(m2/s2)10.800.7721.681.613________2.3444.844.6555.725.49[答案](1)勻速直線(2)eq\f(mv\o\al(2,B)－v\o\al(2,A),2L)2.44[解析](1)小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所受合力為零，說明平衡了摩擦力．(2)根據(jù)動(dòng)能定理有FL＝eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A))，代入數(shù)據(jù)得F＝2.44N.三、論述計(jì)算題(共4小題，共42分．解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14．(10分)如圖所示，滑塊從A點(diǎn)由靜止開始沿曲面下滑，過O點(diǎn)后滑上右邊曲線面B點(diǎn)時(shí)的速度恰好等于零，O點(diǎn)附近光滑，滑塊經(jīng)過O點(diǎn)不發(fā)生碰撞，如滑塊從B點(diǎn)以某速度v沿原路徑往回滑，到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的速度也恰好為零，求A、B兩點(diǎn)間的高度差(設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中阻力大小恒定，與速度大小無關(guān))．[答案]eq\f(v2,4g)[解析]從A到B，重力勢(shì)能減少量為mgΔh，則由功能關(guān)系可知克服阻力的功等于物體重力勢(shì)能的減少，即：Wf＝mgΔh①若滑塊從B至A，其動(dòng)能損失一部分轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，一部分克服阻力的功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，由能量守恒定律得：eq\f(1,2)mv2＝mgΔh＋Wf②由①②式得，A、B間高度差為Δh＝eq\f(v2,4g).15．(10分)(2012·福州模擬)如圖所示，光滑弧形軌道下端與水平傳送帶上表面等高，軌道上的A點(diǎn)到傳送帶的豎直距離和傳送帶上表面到地面的距離均為h＝5m.把一物體放在A點(diǎn)由靜止釋放，當(dāng)傳送帶不動(dòng)，物體從右端B點(diǎn)水平飛離，落在水平地面上的P點(diǎn)，B，P的水平距離OP為x＝2m.g取10m/s2，求：(1)當(dāng)傳送帶不動(dòng)，物體飛出B點(diǎn)時(shí)的速度；(2)若傳送帶以v＝5m/s的速度順時(shí)針方向傳送，物體會(huì)落在何處？[答案](1)2m/s(2)5m[解析](1)當(dāng)傳送帶不動(dòng)時(shí)，設(shè)物體進(jìn)入和飛出傳送帶的速度分別為v1，v2根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，解得v1＝10m/s物體離開B：由h＝eq\f(1,2)gt2，解得t＝1sv2＝eq\f(x,t)＝2m/s(2)因?yàn)関2<v<v1，所以物體先減速后勻速飛出B點(diǎn)速度v′2＝v＝5m/s解得x′＝v′2t＝5m16．(11分)(2012·天津河西模擬)如圖所示，半徑R＝0.40m的光滑半圓環(huán)軌道處于豎直平面內(nèi)，半圓環(huán)與粗糙的水平地面相切于圓環(huán)的端點(diǎn)A.一質(zhì)量m＝0.10kg的小球，以初速度v0＝7.0m/s在水平地面上向左做加速度a＝3.0m/s2的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)4.0m后，沖上豎直半圓環(huán)，最后小球落在C點(diǎn)．求A，C間的距離(取重力加速度g＝10m/s2)．[答案]1.2m[解析]勻減速運(yùn)動(dòng)過程中，有veq\o\al(2,A)－veq\o\al(2,0)＝－2as①恰好做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)物體在最高點(diǎn)B滿足mg＝meq\f(v\o\al(2,B1),R)，vB1＝2m/s②假設(shè)能到達(dá)圓環(huán)的最高點(diǎn)B，由機(jī)械能守恒eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)＝2mgR＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)③聯(lián)立①③可得vB＝3m/s因?yàn)関B>vB1，所以小球能通過最高點(diǎn)B小球從B點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)，有2R＝eq\f(1,2)gt2④sAC＝vBt⑤由④⑤得sAC＝1.2m⑥17.(11分)(2012·大連模擬)為了研究過山車的原理，物理小組提出了下列的設(shè)想：取一個(gè)與水平方向夾角為37°、長為L＝2.0m的粗糙的傾斜軌道AB，通過水平軌道BC與豎直圓軌道相連，出口為水平軌道DE，整個(gè)軌道除AB段以外都是光滑的．其中AB與BC軌道以微小圓弧相接，如圖所示．一個(gè)小物塊以初速度v0＝4.0m/s，從某一高處水平拋出，到A點(diǎn)時(shí)速度方向恰沿AB方向，并沿傾斜軌道滑下．已知物塊與傾斜軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.50.(g取10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80)(1)要使小物塊不離開軌道，并從水平軌道DE滑出，求豎直圓弧軌道的半徑應(yīng)該滿足什么條件？(2)a.為了讓小物塊不離開軌道，并且能夠滑回傾斜軌道AB，則豎直圓軌道的半徑應(yīng)該滿足什么條件？b．按照“a”的要求，小物塊進(jìn)入軌道后可以有多少次通過圓軌道上距水平軌道高為0.01m的某一點(diǎn)．[答案](