2020版新教材高中物理单元素养评价（一）（含解析）鲁教版.docx

单元素养评价(一)(第1章)(90分钟100分)【合格性考试】(60分钟60分)一、选择题(本题共9小题,每小题4分,共36分)1.下列运动的物体,机械能守恒的是()A.物体沿斜面匀速下滑B.物体从高处以0.9g的加速度竖直下落C.物体沿光滑曲面滑下D.拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升【解析】选C。物体沿斜面匀速下滑时,动能不变,重力势能减小,所以机械能减小。物体以0.9g的加速度竖直下落时,除重力外,其他力的合力向上,大小为0.1mg,合力在物体下落时对物体做负功,物体机械能不守恒。物体沿光滑曲面滑下时,只有重力做功,机械能守恒。拉着一个物体沿光滑斜面匀速上升时,拉力对物体做功,物体机械能不守恒。则C正确,A、B、D错误。2.关于摩擦力做功,下列说法中正确的是()A.静摩擦力一定不做功B.滑动摩擦力一定做负功C.静摩擦力和滑动摩擦力都可能做正功D.静摩擦力和滑动摩擦力一定做功【解析】选C。滑动摩擦力、静摩擦力可以是动力也可以是阻力,则滑动摩擦力、静摩擦力都可以做正功,也都可以做负功,也可以不做功,故C正确,A、B、D错误。【补偿训练】如图所示,平板车放在光滑水平面上,一个人从车的左端加速向右端跑动。设人受到的摩擦力为f,平板车受到的摩擦力为f,下列说法正确的是()A.f、f均做负功B.f、f均做正功C.f做正功,f做负功D.因为是静摩擦力,f、f做功均为零【解析】选B。要注意人与平板车之间为静摩擦力,人受到的摩擦力f水平向右,与人的运动方向一致,做正功;平板车受到的摩擦力f水平向左,与车的运动方向也一致,做正功,故B正确,A、C、D错误。3.质量为m的汽车行驶在平直公路上,在运动中所受阻力不变。当汽车加速度为a,速度为v时发动机的功率为P1;当功率为P2时,汽车行驶的最大速度应为()A.B.C.D.【解析】选B。由牛顿第二定律-f=ma,vm=,由两式可得vm=。则B正确,A、C、D错误。4.一辆汽车以v1=6 m/s的速度沿水平面行驶,急刹车后能滑行s1=3.6 m。如果汽车以v2=8 m/s的速度行驶,在同样的路面上急刹车后滑行的距离s2应为()A.6.4 mB.5.6 mC.7.2 mD.10.8 m【解析】选A。设摩擦力为f,由动能定理得-fs1=0-m-fs2=0-m由两式得=,故汽车滑行距离s2=s1=()23.6 m=6.4 m。则A正确,B、C、D错误。5.如图所示,木块m放在光滑的水平面上,一颗子弹水平射入木块中,子弹受到的平均作用力为f,射入深度为d,此过程中木块移动了s,则()A.子弹损失的动能为fsB.木块增加的动能为f(s+d)C.子弹动能的减少量等于木块动能的增加量D.子弹、木块组成的系统总机械能的损失为fd【解析】选D。以子弹为研究对象,所受合力为f,从射入木块到两者相对静止,子弹的位移为(s+d),合外力做功W1=-f(s+d),由动能定理,子弹动能的增量为=-f(s+d) ,即动能减少f(s+d),以木块为研究对象,在整个过程中木块所受合力也为f,由动能定理可知,W2=fs=Ek木,即木块的动能增加fs,对于子弹和木块整体,机械能的变化E=Ek弹+Ek木=-fd,即损失的机械能为fd,故A、B、C错误,D正确。6.(2018全国卷)如图,一质量为m,长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点,M点与绳的上端P相距l。重力加速度大小为g。在此过程中,外力做的功为()A.mglB.mglC.mglD.mgl【解析】选A。把Q点提到M点的过程中,PM段软绳的机械能不变,MQ段软绳的机械能的增量为E=mg(-l)-mg(-l)=mgl,由功能关系可知:在此过程中,外力做的功为W=mgl,故A正确,B、C、D错误。7.如图甲所示,物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。通过力传感器和速度传感器监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图乙所示。g取10 m/s2。则()A.物体的质量m=1.0 kgB.物体与水平面间的动摩擦因数=0.20C.第2 s内物体克服摩擦力做的功W=2.0 JD.前2 s内推力F做功的平均功率P=2.0 W【解析】选C。由题图可知,01 s内物体静止,12 s做a=2 m/s2的匀加速运动,23 s做匀速运动,由F-f=ma得m=0.5 kg,=0.4,故A、B错误;第2 s内的位移x=1 m,故克服摩擦力做的功W=fx=2 J,C正确,前2 s内F做的功WF=Fx=3 J,故P=1.5 W,选项D错误。8.2018年9月1日,印尼雅加达亚运会男篮决赛,中国队VS伊朗队。若在某次投篮中将球由静止快速出手,篮球不碰篮筐直接入网,已知出手时篮球距地面高度为h1,出手过程中手对篮球做功为W,篮筐距地面高度为h2,篮球质量为m。不计空气阻力,篮球可看成质点,则篮球()A.出手时的速率为2B.进筐时的动能为W+mgh1-mgh2C.从静止到进筐的过程中,机械能的增量为W+mgh2-mgh1D.从出手到进筐的过程中,运动总时间为【解析】选B。由动能定理得:W=mv2,得篮球出手时的速率为v=,A错误;从出手到篮球进筐的过程中,由动能定理得:-mg(h2-h1)=Ek-mv2,可得篮球进筐时的动能为Ek=W+mgh1-mgh2,B正确;篮球从静止到进筐的过程中,机械能的增量为人对球做的功W,C错误;从出手到篮球进筐的过程中,运动总时间不能确定,不一定为,D错误。9.两滑块甲和乙放在粗糙的水平面上,给两滑块同方向的初速度,两滑块仅在滑动摩擦力的作用下运动,并作出两滑块的动能与滑行距离的变化规律图线,如图所示,已知两滑块的质量相同。则能正确地反应两滑块的速度随时间变化规律的图像是()【解析】选D。对两滑块根据动能定理-Ffx=Ek-,所以Ek=-Ffx+Ek0,由此表达式可知题中图线的斜率表达的是物体运动过程中所受的摩擦力,由Ek-x图线可判断甲、乙两滑块所受摩擦力相等,所以两滑块均以相同的加速度做匀减速运动,则D正确,A、B、C错误。二、实验题(6分)10.在“验证机械能守恒定律”的实验中,质量m=1 kg的重物自由下落,在纸带上打出一系列的点,如图所示(相邻两计数点间时间间隔为0.02 s),单位cm,那么:(1)纸带的_端与重物相连;(2)打点计时器打下计数点B时,重物的速度vB=_;(3)从起点O到打下计数点B的过程中重物重力势能减少量Ep=_J,此过程中重物动能的增加量Ek=_J(g取9.8 m/s2);(4)通过计算,数值上Ep_Ek(选填“”“=”或“Ek。这是因为重物在下落过程中还需克服摩擦阻力做功。答案:(1)O(2)0.98 m/s(3)0.4910.480(4)重物在下落过程中还需克服摩擦阻力做功三、计算题(本题共3小题,共18分。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)11.(5分)如图甲所示,2019年4月5日男子冰壶世锦赛在加拿大艾伯塔省的莱斯布里奇继续进行。中国队以83击败了挪威队。冰壶在水平冰面上的一次滑行可简化为如下过程:如图乙所示,运动员将静止于O点的冰壶(视为质点)沿直线OO推到A点放手,此后冰壶沿AO滑行,最后停于C点。已知冰面与各冰壶间的动摩擦因数为,冰壶质量为m,AC=L,CO=r,重力加速度为g。(1)求冰壶在A点的速率;(2)若将BO段冰面与冰壶间的动摩擦因数减小为0.8,原来只能滑到C点的冰壶能停于O点,求A点与B点之间的距离。【解析】(1)从A到C,由动能定理有-mgL=0-m(1分)得vA=。(1分)(2)从A到O,由动能定理有-mgs-0.8mg(L+r-s)=0-m(2分)得s=L-4r。(1分)答案:(1)(2)L-4r12.(6分)有一辆氢燃料汽车重6 t,阻力是车重的0.05倍,最大输出功率为60 kW(g取10 m/s2),求:(1)车以a=0.5 m/s2从静止匀加速启动,能有多长时间维持匀加速运动?(2)最大行驶速度为多少?(3)若此车以最大速度从上海驶往南京(约300 km),发动机的效率为50%,则需要多少氢作燃料(每摩尔氢气燃烧放出的热量为285.8 kJ)?【解析】(1)设车匀加速启动时间为t,f=kmg,k=0.05(1分)则有F-f=ma,P=Fv,又v=at联立以上各式解得t=20 s(1分)(2)当速度继续增大时,F减小,a减小,当F=f时,a=0,速度最大,所以vm=20 m/s(1分)(3)当汽车以最大速度行驶时,牵引力等于汽车所受的阻力,所以F=f=0.05610310 N=3103 N(1分)汽车牵引力所做的功为W=Fs=3103300103 J=9108 J(1分)汽车发动机做的总功为W总= J=1.8109 J因为每摩尔氢气燃烧放出的热量为285.8 kJ,所以发动机做功所需氢气的质量为mH= g1.26104 g=12.6 kg(1分)答案:(1)20 s(2)20 m/s(3)12.6 kg13.(7分)蹦极是一项既惊险又刺激的运动,深受年轻人的喜爱。如图所示,原长L=16 m的橡皮绳一端固定在塔架的P点,另一端系在蹦极者的腰部。蹦极者从P点由静止跳下,到达A处时绳刚好伸直,继续下降到最低点B处,BP相距h=20 m。又知蹦极者的质量m=60 kg,所受空气阻力f恒为体重的,蹦极者可视为质点,g取10 m/s2。(1)求蹦极者到达A点时的速度。(2)求橡皮绳的弹性势能的最大值。(3)蹦极者从P下降到A、再从A下降到B,机械能的变化量分别记为E1、E2,则求E1E2。【解析】(1)到达A点时,绳子刚好被拉直,因此,从开始下落到落至A点的过程中,根据动能定理得(mg-f)L=m,则vA=16 m/s。 (2分)(2)当蹦极者下降到最低点B处时,橡皮绳的形变量最大,橡皮绳的弹性势能最大。根据能量守恒可知,蹦极者减少的机械能等于橡皮绳增加的机械能和克服空气阻力所做的功之和,则mgh=fh+Epmax,因此,橡皮绳的最大弹性势能为Epmax=9 600 J。(2分)(3)蹦极者从P下降到A的过程中,减少的机械能为E1=fL,再从A下降到B的过程中减少的机械能为E2=mgh-fL,因此,E1E2=fL(mgh-fL)=421。(3分)答案:(1)16 m/s(2)9 600 J(3)421【等级性考试】(30分钟40分)14.(6分)(多选)如图所示,传送带与水平地面的夹角为,传送带以速度v匀速运动,在传送带底端无初速地放置一个质量为m的物体,当物体上升高度h时,物体已经相对传送带静止,在这个过程中对物体分析正确的是()A.动能增加mghB.动能增加mv2C.机械能增加mgh+mv2D.重力势能增加mgh+mv2【解析】选B、C。当物体相对传送带静止时,物体的速度与传送带的速度相等,物体的动能增加了mv2,选项B正确,选项A错误;物体升高了h,物体的重力势能增加了mgh,在该过程中物体的机械能增加了mgh+mv2,选项C正确,D错误。【总结提升】摩擦力做功的分析方法1.摩擦力做功W=fscos跟物体的运动状态(加速、匀速、减速)无关。2.静摩擦力做功:(1)可以做正功、负功、不做功。(2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和等于零。(3)不存在内能的转换。3.滑动摩擦力做功:(1)可以做正功、负功、不做功。(2)与路径有关,在曲线和往返运动中,滑动摩擦力做功等于力和路程的乘积。(3)相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和为负值,其绝对值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,且等于系统损失的机械能。15.(6分)(多选)(2019江苏高考)如图所示,轻质弹簧的左端固定,并处于自然状态。小物块的质量为m,从A点向左沿水平地面运动,压缩弹簧后被弹回,运动到A点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s,与地面间的动摩擦因数为,重力加速度为g,弹簧未超出弹性限度。在上述过程中()A.弹簧的最大弹力为mgB.物块克服摩擦力做的功为2mgsC.弹簧的最大弹性势能为mgsD.物块在A点的初速度为【解析】选B、C。弹簧被压缩到最短时,物块有向右的加速度,弹力大于滑动摩擦力f=mg,选项A错误;物块在运动中所受的摩擦力与运动方向总相反,物块运动的路程为2s,所以克服摩擦力做的功为W=2mgs,选项B正确;由动能定理可知,从弹簧被压缩至最短到物块运动到A点,动能的变化为零,弹簧的弹性势能等于克服摩擦力做功W=mgs,选项C正确;由物块从A点到返回A点,根据动能定理-mg2s=0-m可得v0=2,所以选项D错误。16.(6分)(多选)(2019全国卷)从地面竖直向上抛出一物体,其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点,该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取10 m/s2。由图中数据可得()A.物体的质量为2 kgB.h=0时,物体的速率为20 m/sC.h=2 m时,物体的动能Ek=40 JD.从地面至h=4 m,物体的动能减少100 J【解题指南】解答本题需明确以下三点:(1)h=4 m时,物体到达最高点,v=0。(2)h=0时,Ep=0,此时E总=Ek。(3)准确写出E总-h函数关系,得到h=2 m时的E总。【解析】选A、D。由Ep=mgh知Ep-h图像的斜率为mg,故mg=20 N,解得m=2 kg,故A正确;h=0时,Ep=0,Ek=E