2019高中物理第7章机械能守恒定律综合检测3（含解析）新人教必修2.docx

机械能守恒定律(分值：100分时间：60分钟)一、选择题(本题共8个小题，每小题6分共48分在每小题给出的四个选项中，第15题只有一项符合题目要求，第68题有多项符合题目要求全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1下列关于力对物体做功的说法正确的是()A摩擦阻力对物体做功的多少与路径无关B合力不做功，物体必定做匀速直线运动C在相同时间内作用力与反作用力做功绝对值一定相等，一正一负D一对作用力和反作用力，可能其中一个力做功，而另一个力不做功【解析】根据摩擦力做功的特点知，摩擦力的功与路径有关，A错误；合力不做功，合力不一定为零，物体不一定做匀速直线运动，B错误；一对作用力、反作用力的功不一定数值相等、一正一负，有可能一个力做功，另一个力不做功，C错误，D正确【答案】D2(2014福州高一期末)如图1所示，小球以初速度v0从A点沿不光滑的轨道运动到高为h的B点后自动返回，其返回途中仍经过A点，则经过A点的速度大小为()图1A.B.C.D.【解析】设小球从A到B克服摩擦力的功为Wf.小球从A至B.Wfmgh0mv小球从B至AmghWfmv0解以上两式得vA，B对【答案】B3(2014沈阳高一检测)如图2所示，将小球m分别从A点和B点无初速度地释放，则经过最低点C时，小球的速率之比v1v2为(空气阻力不计)()图2A1B.1C21 D12【解析】设球经C点时的速度为v，绳长为l.根据动能定理有mghmv20，故v.所以v1，v2.v1v21，B正确【答案】B4(2013北京高考)在实验操作前应该对实验进行适当的分析研究平抛运动的实验装置示意图如图3所示小球每次都从斜槽的同一位置无初速滑下，并从斜槽末端水平飞出改变水平板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹某同学设想小球先后三次做平抛运动，将水平板依次放在如图中1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3，机械能的变化量依次为E1、E2、E3，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是()图3Ax2x1x3x2，E1E2E3Bx2x1x3x2，E1E2E3Cx2x1x3x2，E1E2E3Dx2x1x3x2，E1E2t23；在水平方向上x12x2x1v0t12，x23x3x2v0t23，故有：x2x1x3x2，又因忽略空气阻力的影响，故此过程中机械能守恒，所以有E1E2E30，选项B正确【答案】B5一小球从如图4所示的弧形轨道上的A点，由静止开始滑下由于轨道不光滑，它仅能滑到B点由B点返回后，仅能滑到C点，已知A、B高度差为h1，B、C高度差为h2，则下列关系正确的是()图4Ah1h2 Bh1h2 Dh1、h2大小关系不确定【解析】由能的转化和守恒定律可知，小球由A到B的过程中重力势能减少mgh1，全部用于克服摩擦力做功，即WABmgh1.同理，WBCmgh2，又随着小球最大高度的降低，每次滑过的路程越来越短，必有WABWBC，所以mgh1mgh2，得h1h2.故C正确【答案】C6人们设计出磁悬浮列车，列车能以很大速度行驶列车的速度很大，是采取了下列哪些可能的措施()A减小列车的质量B增大列车的牵引力C减小列车所受的阻力D增大列车的功率【解析】当列车以最大速度行驶时，牵引力与阻力大小相等，有PFfv，故v，要增大速度，一方面增大列车的功率，另一方面减小列车所受的阻力，故C、D正确【答案】CD7(2014石家庄高一期末)将质量为m的物体从地面上方H高处无初速度释放，落到地面后出现一个深为h的坑，如图5所示，在此过程中()图5A重力对物体做功mgHB物体重力势能减少mg(Hh)C合力对物体做的总功为零D地面对物体的平均阻力为【解析】重力做功为mg(Hh)，A错；重力势能减少mg(Hh)，B对；由动能定理W总Ek0.C对；又mg(Hh)h0，故，D错【答案】BC8(2014郑州高一检测)在空中某一位置，以v0的速度水平抛出一质量为m的物体，经过时间t物体下落一段距离后，其速度大小仍为v0，但方向与初速度方向相反，如图6所示，则下列说法中正确的是()图6A风力对物体做功为零B风力对物体做负功C物体的机械能减少D物体的动能没有变化【解析】由题意知物体的动能不变，D对；由于物体在竖直方向上初、末速度为0，即物体不做自由落体运动，物体在竖直方向下落的高度小于hgt2，物体减少的机械能Emgh，所以E，故C错误；由动能定理知物体克服风力做的功与重力做的功相同，故A错，B对【答案】BD二、非选择题(本题共5小题，共52分计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)9(8分)在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图7所示O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，当地的重力加速度为9.8 m/s2，那么图7(1)纸带的_(填“左”或“右”)端与重物相连；(2)根据图上所得的数据，应取图中O点到_点来验证机械能守恒定律；(3)从O点到第(2)题中所取的点，重物重力势能的减少量Ep_ J，动能增加量Ek_ J(结果取三位有效数字)【解析】由题意知，O点为第一个点，所以纸带的左端与重物相连，为了减小误差和便于求重物动能的增加量，可取题图中O点到B点来验证机械能守恒定律，此过程中重力势能的减少量EpmghOB1.009.819.25102 J1.89 J.打B点时重物的瞬时速度vB m/s1.845 m/s.所以动能增量Ekmv1.001.8452 J1.70 J.【答案】(1)左(2)B(3)1.891.7010(10分)“滔天浊浪排空来，翻江倒海山为摧”的钱塘江大潮，被誉为天下奇观小莉设想用钱塘江大潮来发电，在江海交接某处建一大坝，形成一个面积为1.0107 m，涨潮时水深达25 m的蓄水湖，关上水闸落潮后坝内外水位差为2 m若发电时水重力势能的12%转变为电能，并只有退潮时发电，每天涨潮两次，求该电站每天能发多少电？(已知水的密度1.0103 kg/m3，g10 m/s2)【解析】退潮时水的落差是h2 m，水的质量是mVSh这些水的重心下降高度hh重力势能减少：EPmghgShhgSh2每天发出的电能为E2EP12%0.12Sgh24.81010 J【答案】4.81010 J11(10分)一列车的质量是5.0105 kg，在平直的轨道上以额定功率3 000 kW加速行驶，当速度由10 m/s加速到所能达到的最大速率30 m/s时，共用了2 min，则在这段时间内列车前进的距离是多少？【解析】设列车在2 min内前进的距离为l，已知m5.0105 kg，P3 000 kW，v10 m/s，v30 m/s，t2 min，由于PFv，列车速度最大时，a0，所以阻力FfF，则Ff N1.0105 N，牵引力做功WPt3106602 J3.6108 J，由动能定理知WFflmv2mv2，代入数据求得l1.6 km.【答案】1.6 km12(12分)如图8所示，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径为r的细圆管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数为k的轻弹簧，轻弹簧下端固定，上端恰好与管口D端齐平质量为m的小球在曲面上距BC的高度为2r处从静止开始下滑，进入管口C端时与管壁间恰好无作用力，通过CD后压缩弹簧，在压缩弹簧过程中速度最大时弹簧的弹性势能为EP，已知小球与BC间的动摩擦因数0.5.求：图8(1)小球达到B点时的速度大小vB；(2)水平面BC的长度s；(3)在压缩弹簧过程中小球的最大速度vB.【解析】(1)由机械能守恒得mg2rmv解得vB2(2)由mgm得vC由动能定理得mg2rmgsmv解得s3r(3)设在压缩弹簧过程中小球速度最大时离D端的距离为x，则有kxmg得x由功能关系得mg(rx)EPmvmv得vm 【答案】(1)2(2)3r(3) 13(12分)(2014合肥高一期末)图9所示是翻滚过山车的模型，光滑的竖直圆轨道半径R2 m，入口的平直轨道AC和出口的平直轨道CD均是粗糙的，质量为m2 kg的小车与水平轨道之间的动摩擦因数均为0.5，加速阶段AB的长度为l3 m，小车从以A静止开始受到水平拉力F60 N的作用，在B点撤去拉力，试问：(1)要使小车恰好通过圆轨道的最高点，小车在C点的速度为多少？(2)在满足第(1)题的条件下，小车沿着出口平轨道CD滑行多远的距离？(3)要使小车不脱离轨道，求平直轨道BC段的长度范围图9【解析】(1)设最高点的速度为v0：mg，由C点到最高点满足机械能守恒定律：mvmg2Rmv，vC10 m/s.(2)动能定理：mgsCD0mv