高考物理一轮总复习 第五章 功能关系和机械能章末检测卷.doc

第五章 功能关系和机械能一、选择题(本题共8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，有选错或不选的得0分)1(2016东北四校联考)运输人员要把质量为m，体积较小的木箱拉上汽车现将长为l的木板搭在汽车尾部与地面间，构成一固定斜面，然后把木箱沿斜面拉上汽车斜面与水平地面成30角，拉力与斜面平行木箱与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度为g.则将木箱运上汽车，拉力至少做功()amglbmgc.mgl(1) d.mglmgl解析：当木箱刚好被拉上汽车时，即此时木箱速度为零，拉力做功最少，对木箱自地面至刚好到达汽车上时，由动能定理得wfmglsin 30mglcos 300，解得wfmgl(1)，故c项正确答案：c2 (2016十堰模拟)如图所示，轻质弹簧的劲度系数为k，小球所受重力为g，平衡时小球在a处今用力f竖直向下压小球使弹簧缩短x，让小球静止在b处，则()a小球在a处时弹簧的弹力为零b小球在b处时弹簧的弹力为kxc小球在a处时弹簧的弹性势能较大d小球在b处时弹簧的弹性势能较大解析：小球在a处时弹簧的弹力为mg，在b处时弹簧的弹力为kxmg，小球在b处时弹簧的弹性势能比a处的大答案：d3 (2016沧州模拟)竖直固定的光滑四分之一圆弧轨道上，质量相同均可视为质点的甲、乙两个小球，分别从圆周上的a、b两点由静止释放，a点与圆心等高，b点与圆心的连线与竖直方向的夹角为60，两球经过最低点时的加速度之比及对轨道的压力之比为()aa甲a乙12 ba甲a乙11cf1f221 df1f232解析：根据机械能守恒定律mghmv2.由题意知h甲r，h乙r(1cos )根据a，得a甲2g，a乙g，所以a甲a乙21.根据牛顿第二定律fmgma，得f13mg，f22mg，所以f1f232.答案：d4 (2017洛阳模拟)如图所示，竖直平面内放一直角杆mon，杆的水平部分粗糙，动摩擦因数0.2，杆的竖直部分光滑两部分各套有质量均为1 kg的小球a和b，a、b球间用细绳相连初始a、b均处于静止状态，已知oa3 m，ob4 m，若a球在水平拉力的作用下向右缓慢地移动1 m(取g10 m/s2)，那么该过程中拉力f做功为()a14 j b10 jc6 j d4 j解析：由题意可知，绳长ab5 m，若a球向右移动1 m，oa4 m，则ob3 m，即b球升高hb1 m；对整体(ab)进行受力分析，在竖直方向，杆对a球的支持力fn(mamb)g，球a受到的摩擦力ffafn4 n，由功能关系可知，拉力f做的功wfmbghbffaxa14 j，选项a正确答案：a5(2017大同模拟)如图所示，一轻质橡皮筋的一端系在竖直放置的半径为0.5 m的圆环顶点p，另一端系一质量为 0.1 kg 的小球，小球穿在圆环上可做无摩擦的运动设开始时小球置于a点，橡皮筋处于刚好无形变状态，a点与圆心o位于同一水平线上，当小球运动到最低点b时速率为1 m/s，此时小球对圆环恰好没有压力(取g10 m/s2)下列说法正确的是()a从a到b的过程中，小球的机械能守恒b从a到b的过程中，橡皮筋的弹性势能增加了0.45 jc小球过b点时，橡皮筋上的弹力为0.2 nd小球过b点时，橡皮筋上的弹力为1.2 n解析：从a到b过程橡皮筋的弹力对小球做功，小球机械能不守恒，a项错；从a到b过程中对小球和橡皮筋机械能守恒定律得mgrmv2ep，解得弹性势能的增加为ep0.25 j，b项错误；在b点对小球由牛顿第二定律得fmg，代入数值解得f1.2 n，c错，d对答案：d6(2016烟台模拟)我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器舰载机总质量为3104 kg，设起飞过程中发动机的推力恒为1.0105 n；弹射器有效作用长度为100 m，推力恒定要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80 m/s.弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和，假设所受阻力为总推力的20%，则()a弹射器的推力大小为1.1106 nb弹射器对舰载机所做的功为1.1108 jc弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8107 wd舰载机在弹射过程中的加速度大小为32 m/s2解析：设发动机的推力为f1，弹射器的推力为f2，则阻力为ff0.2(f1f2)，根据动能定理可得(f1f2)0.2(f1f2)smv2，f11.0105 n，故解得f21.1106 n，a正确；弹射器对舰载机所做的功为wf2f2s1.1108 j，b正确；舰载机在弹射过程中的加速度大小为a32 m/s2，根据公式sat2可得，运动时间为t2.5 s，所以弹射器对舰载机做功的平均功率为pf24.4107 w，故c错误，d正确答案：abd7(2016德州模拟)某娱乐项目中，参与者抛出一小球去撞击触发器，从而进入下一关现在将这个娱乐项目进行简化，假设参与者从触发器的正下方以速率v竖直上抛一小球，小球恰好击中触发器若参与者仍在刚才的抛出点，沿a、b、c、d四个不同的光滑轨道分别以速率v抛出小球，如图所示则小球能够击中触发器的可能是()解析：竖直上抛时小球恰好击中触发器，则由mgh0mv2得v.沿图a中轨道以速率v抛出小球，小球沿光滑圆弧内表面做圆周运动，到达最高点的速率应大于或等于，所以不能到达圆弧最高点，即不能击中触发器沿图b中轨道以速率v抛出小球，小球沿光滑斜面上滑一段后做斜抛运动，最高点具有水平方向的速度，所以也不能击中触发器图c及图d中小球在轨道最高点速度均可以为零，由机械能守恒定律可知小球能够击中触发器答案：cd8 (2017丹东模拟)如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同，顶角b处安装一定滑轮，质量分别为m、m(mm)的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中() a两滑块组成系统的机械能守恒b重力对m做的功等于m动能的增加c轻绳对m做的功等于m机械能的增加d两滑块组成系统的机械能损失等于m克服摩擦力做的功解析：这是系统能量转化的综合问题，解题要点是分析各个力做的功与能量的转化关系除重力以外其他力对物体做的功等于物体机械能的变化，故m克服摩擦力做的功等于两滑块组成的系统机械能的减少量，拉力对m做的功等于m机械能的增加量，选项c、d正确答案：cd二、非选择题(本题共5小题，共52分按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)9(6分)用如图所示的装置研究“轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度形变量”的关系在光滑的水平桌面上沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与一个小钢球接触当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图所示让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，小钢球在空中飞行后落在水平地面上，水平距离为s(当地重力加速度为g)(1)若要计算弹簧的弹性势能还应测量的物理量有_.(2)弹簧的弹性势能ep与小钢球飞行的水平距离s及上述测量出的物理量之间的关系式为ep_(3)弹簧的压缩量x与对应的铜球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示：弹簧的压缩量x(cm)1.001.502.002.503.003.50小钢球飞行的水平距离s(m)2.013.004.014.966.017.00根据上面的实验数据，请你猜测弹性势能ep与弹簧的压缩量x的关系为_解析：释放弹簧后，弹簧储存的弹性势能转化为小钢球的动能epmv2，小钢球接下来做平抛运动，有svt，hgt2.由式可解得ep，即弹簧的弹性势能ep与小钢球质量m，桌面离地面高度h、水平距离s等物理量的关系式为ep.可知：eps2，由题目表格中给定的数据可知sx，综上可知：epx2，故弹簧的弹性势能ep与弹簧长度的压缩量x之间的关系为epx2.答案：(1)小钢球质量m、 桌面离地面高度h(2分)(2) (2分) (3)ep与x2成正比(2分)10(10分)为了探究做功与物体动能之间的关系，在气垫导轨上放置一带有遮光片的滑块，轻弹簧的一端与滑块相接，另一端固定在气垫导轨的一端，将一光电门p固定在气垫导轨底座上适当位置(如图所示)，使弹簧处于自然状态时，滑块上的遮光片刚好位于光电门的挡光位置，与光电门相连的光电计时器可记录遮光片通过光电门时的挡光时间实验步骤如下：用游标卡尺测量遮光片的宽度d；在气垫导轨上适当位置标记一点a(图中未标出，ap间距离远大于d)，将滑块从a点由静止释放由光电计时器读出滑块第一次通过光电门时遮光片的挡光时间t；利用所测数据求出滑块第一次通过光电门时的速度v；更换劲度系数不同而自然长度相同的弹簧重复实验步骤，记录弹簧劲度系数及相应的速度v，如下表所示：弹簧劲度系数k2k3k4k5k6kv/(ms1)0.711.001.221.411.581.73v2/(m2s2)0.501.001.491.992.492.99v3/(m3s3)0.361.001.822.803.945.18(1)测量遮光片的宽度时游标卡尺读数如图所示，读得 d_m；(2)用测量的物理量表示遮光片通过光电门时滑块的速度的表达式v_；(3)已知滑块从a点运动到光电门p处的过程中，弹簧对滑块做的功与弹簧的劲度系数成正比，根据表中记录的数据，可得出弹簧对滑块做的功w与滑块通过光电门时的速度v的关系是_解析：根据游标卡尺读数规则，d16 mm0.2 mm16.2 mm1.62102m.由速度定义式得vd/t.弹簧对滑块做的功与弹簧的劲度系数成正比，即wk.而kv2，所以w与v2成正比答案：(1)1.62102(3分)(2)d/t(3分)(3)w与v2成正比(4分)11(12分)(2017仙桃模拟)飞机在水平跑道上滑行一段时间后起飞飞机总质量m1104 kg，发动机在水平滑行过程中保持额定功率p8 000 kw，滑行距离x50 m，滑行时间t5 s，以水平速度v080 m/s飞离跑道后逐渐上升，飞机在上升过程中水平速度保持不变，同时受到重力和竖直向上的恒定升力(该升力由其他力的合力提供，不含重力)，飞机在水平方向通过距离l1 600 m的过程中，上升高度为h400 m取g10 m/s2.(1)假设飞机在水平跑道滑行过程中受到的阻力大小恒定，求阻力ff的大小；(2)飞机在上升高度为h400 m过程中，求受到的恒定升力f及机械能的改变量解析：(1)飞机在水平滑行过程中，根据动能定理得ptffxmv，(4分)解得ff1.6105 n(1分)(2)该飞机升空后水平方向做匀速运动，竖直方向做初速度为零的匀加速运动，设运动时间为t1，竖直方向加速度为a，升力为f，则lv0t1，(1分)hat，(1分)解得t120 s，a2 m/s2.(1分)fmgma，(2分)解得f1.2105 n(1分)飞机机械能的改变量为efh4.8107 j(1分)答案：(1)1.6105 n(2)1.2105 n4.8107 j12(12分)(2016淄博模拟)光滑水平面ab与竖直面的半圆形导轨在b点衔接，导轨半径为r，如图所示，物块质量为m，弹簧处于压缩状态现剪断细线，在弹力的作用下获得一个向右的速度，当它经过b点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍，之后向上运动恰能完成半圆周运动到达c点，求：(1)弹簧对物块的弹力做的功；(2)物块从b至c克服摩擦阻力所做的功；(3)物块离开c点后落回水平面时动能的大小解析：(1)物体在b点时开始做圆周运动，由牛顿第二定律可知fnmgm，(1分)解得v.(1分)从a到b，由动能定理可得弹力对物块所做的功wmv23mgr，(2分)(2)物体在c点时，由牛顿第二定律可知mgm(1分)对bc过程，由动能定理可得2mgrwfmvmv2.(2分)物体克服摩擦力做功wfmgr.(1分)(3)物体从c点到落地过程机械能守恒，由机械能守恒定律可得2mgrekmv，(3分)物块落地时的动能ekmgr.(1分)答案：(1)3mgr (2)(3)13(12分)(2016宜昌模拟)如图所示，质量为m的滑块放在光滑的水平平台上，平台右端b与水平传送带相接，传送带的运行速度为v0，长为l.现将滑块缓慢向左移动压缩固定在平台上的轻弹簧，到达某处时突然释放，当滑块滑到传送带右端c时，恰好与传送带速度相同滑块与传送带间的动摩擦因数为.(1)试分析滑块在传送带上的运动情况；(2)若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度，求释放滑块时弹簧具有的弹性势能；(3)若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度，求滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量解析：(1)若滑块冲上传送带时的速度小于带速，则滑块由于受到向右的滑动摩擦力而做匀加速运动；若滑块冲上传送带时