【导与练】（浙江专用）高考物理大一轮总复习 配套章末检测 第五章 机械能（含解析）(1).doc

第五章检测试题(时间:60分钟满分:100分) 【测控导航】知识点题号1.功和功率1、162.动能、动能定理3、4、10、13、153.机械能、机械能守恒定律2、6、7、8、9、144.功能关系、能量守恒定律5、175.实验11、12、13一、单项选择题(本题共6小题,每小题4分,共24分)1.(2013重庆八中模拟)完全相同的两辆汽车,都拖着完全相同的拖车以相同的速度在平直公路上匀速齐头并进,某一时刻两拖车同时与汽车脱离之后,甲汽车保持原来的牵引力继续前进,乙汽车保持原来的功率继续前进,则一段时间后(假设均未达到最大功率)(a)a.甲车超前,乙车落后b.乙车超前,甲车落后c.它们仍齐头并进d.甲车先超过乙汽车,后乙车又超过甲车解析:拖车与汽车脱离之前,牵引力等于摩擦力,脱离之后,汽车受到的摩擦力ff减小,因为甲汽车的牵引力f保持不变,所以其将做匀加速直线运动,加速度大小为a=(f-ff)/m,而乙汽车保持原来的功率不变做加速运动,根据p=fv可知,其牵引力会随其速度的逐渐增大而减小,其加速度大小也会从a=(f-ff)/m逐渐减小,可见,甲车的速度较大,甲车超前,乙车落后.选项a正确.2.(2013梅村高级中学模拟)如图所示,滑板运动员沿水平地面向前滑行,在横杆前相对于滑板竖直向上起跳,人与滑板分离,分别从杆的上、下通过,忽略人和滑板在运动中受到的阻力.则运动员(d)a.起跳时脚对滑板的作用力斜向后b.在空中水平方向先加速后减速c.在空中机械能变化d.越过杆后仍落在滑板起跳的位置解析:因为运动员竖直向上起跳,所以起跳时脚对滑板的作用力竖直向下,选项a错误;起跳后,运动员做斜上抛运动,其在水平方向上做匀速直线运动,选项b错误;起跳后,在空中只有重力做功,所以机械能守恒,选项c错误;因为起跳时脚对滑板的作用力竖直向下,滑板沿水平方向的滑行速度不变,运动员在水平方向上的运动与滑板相同,所以越过杆后仍落在滑板起跳的位置,选项d正确.3.(2013济南调研)如图所示,小球从a点以初速度v0沿粗糙斜面向上运动,到达最高点b后返回a,c为ab的中点.下列说法中错误的是(a)a.小球从a出发到返回a的过程中,位移为零,外力做功为零b.小球从a到c与从c到b的过程,减少的动能相等c.小球从a到c与从c到b的过程,速度的变化率相等d.小球从a到c与从c到b的过程,损失的机械能相等解析:小球从a出发到返回a的过程中,位移为零,重力做功为零,但有摩擦力做负功,选项a错误;因为c为ab的中点,小球从a到c与从c到b的过程合外力恒定,加速度恒定,速度的变化率相等,选项c正确;又因为重力做功相等,摩擦力做功相等,合外力做功相等,故减少的动能相等,损失的机械能相等,选项b、d正确.4.(2013安徽合肥高三教学质量检测)长为l的轻绳悬挂一个质量为m的小球,开始时绳竖直,小球与一个倾角=45的静止三角形物块刚好接触,如图所示.现在用水平恒力f向左推动三角形物块,直至轻绳与斜面平行,此时小球的速度大小为v,重力加速度为g,不计所有的摩擦.则下列说法中正确的是(b)a.上述过程中,斜面对小球做的功等于小球增加的动能b.上述过程中,推力f做的功为flc.上述过程中,推力f做的功等于小球增加的机械能d.轻绳与斜面平行时,绳对小球的拉力大小为mgsin 45解析:由动能定理可知合外力做功等于动能的变化量,对小球来说除了斜面的支持力还有重力对小球做功,故a选项错误;由功能关系可知,除重力和弹簧弹力以外的力对系统做的功等于系统机械能的变化量,f做的功应等于斜面和小球这一系统增加的机械能;故c选项错误;小球做圆周运动,则沿绳方向有ft-mgsin 45=mv2r,v0,故ftmgsin 45,d选项错误.由功的定义可知,推力f做的功为fl,由此可知b项正确.5.(2012年安徽理综)如图所示,在竖直平面内有一半径为r的圆弧轨道,半径oa水平、ob竖直,一个质量为m的小球自a的正上方p点由静止开始自由下落,小球沿轨道到达最高点b时恰好对轨道没有压力.已知ap=2r,重力加速度为g,则小球从p到b的运动过程中(d)a.重力做功2mgrb.机械能减少mgrc.合外力做功mgrd.克服摩擦力做功12mgr解析:根据小球沿轨道到达最高点b时恰好对轨道没有压力,其速度满足mg=mv2/r,在b点时动能为12mgr.小球从p到b的运动过程中,重力做功mgr,机械能减少12mgr,选项a、b错误;由动能定理得合外力做功12mgr,由功能关系得克服摩擦力做功12mgr,选项c错误,d正确.6.(2011安徽省淮南市模拟)如图所示,一个质量m=0.5 kg的小球(视为质点)从h=12 m高处,由静止开始沿光滑弧形轨道ab滑下,接着进入半径r=4 m的粗糙竖直圆环轨道,当到达环顶c时,刚好对轨道压力为零;小球在沿左半环cb滑下后,再进入光滑弧形轨道bd,且到达d点时速度为零.g取10 m/s2,下列说法正确的是(d)a.在由a到d的过程中,小球的机械能守恒b.d点离地面的高度是12 mc.小球第一次过b点时对轨道的压力大小是30 nd.小球从b到c的过程中克服阻力做的功是10 j解析:小球在圆环轨道运动过程中受摩擦阻力,机械能不守恒,故选项a错误;因为由a到d小球机械能不守恒,所以d点离地面高度小于12 m,故选项b错误;小球从a到b机械能守恒,mgh=12mvb2,在b点由牛顿第二定律fn-mg=mvb2r,解得fn=35 n,根据牛顿第三定律,选项c错误.小球从b到c过程,据动能定理得-mg2r-wff=12mvc2-12mvb2,小球在c点时mg=mvc2r,解得wff=10 j,故选项d正确.二、不定项选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分)7.(2013年广东理综)如图,游乐场中,从高处a到水面b处有两条长度相同的光滑轨道.甲、乙两小孩沿不同轨道同时从a处自由滑向b处,下列说法正确的有(bd)a.甲的切向加速度始终比乙的大b.甲、乙在同一高度的速度大小相等c.甲、乙在同一时刻总能到达同一高度d.甲比乙先到达b处解析:设某位置处切线与水平方向的夹角为,则小孩在该位置时的加速度a=gsin ,由两条轨道形状可以明显看出,甲小孩的加速度由开始大于乙小孩的加速度而逐渐到小于乙小孩的加速度,选项a错误;根据机械能守恒定律知,下落同样高度后,重力势能全部转化为动能,有mgh=12mv2,故选项b正确;甲小孩开始的加速度较大,故相等时间下落高度较大,选项c错误;甲、乙两小孩从a到b的位移一样大,作出速率时间图像,从图线表示可以得知甲先到达b处,选项d正确.8.(2013济宁二模)如图(甲)所示,静止在水平地面上的物块a,受到水平拉力f的作用,f与时间t的关系如图(乙)所示.设物块与地面间的最大静摩擦力fm的大小与滑动摩擦力大小相等.则(ac)a.0t1时间内f对物体做的功为零b.t2时刻物块a的速度最大c.t3时刻物块a的动能最大d.t1t3时间内f对物块a先做正功后做负功解析:0t1时间内f小于最大静摩擦力,物体静止,f对物体做的功为零,选项a正确;t3时刻物块a的速度最大,动能最大,选项c正确,选项b错误;t1t3时间内f对物块a做正功,选项d错误.9.(2012年山东理综)将地面上静止的货物竖直向上吊起,货物由地面运动至最高点的过程中,vt图象如图所示.以下判断正确的是(ac)a.前3 s内货物处于超重状态b.最后2 s内货物只受重力作用c.前3 s内与最后2 s内货物的平均速度相同d.第3 s末至第5 s末的过程中,货物的机械能守恒解析:前3 s内货物加速向上运动,加速度向上,处于超重状态,选项a正确;最后2 s内货物减速向上运动,加速度大小为3 m/s2,受到了拉力,选项b错误;前3 s内与最后2 s内货物的平均速度相同,选项c正确;第3 s末至第5 s末的过程中,货物向上匀速运动,动能不变,重力势能增大,机械能增大,选项d错误.10.如图所示,质量为m的小车在水平恒力f推动下,从山坡(粗糙)底部a处由静止起运动至高为h的坡顶b,获得速度为v,ab之间的水平距离为x,重力加速度为g.下列说法正确的是(abd)a.小车克服重力所做的功是mghb.合外力对小车做的功是12mv2c.推力对小车做的功是12mv2+mghd.阻力对小车做的功是12mv2+mgh-fx解析:小车克服重力做功w=mgh,选项a正确;由动能定理,小车受到的合力做的功等于小车动能的增量,w合=ek=12mv2,选项b正确;由动能定理,w合=w推+w重+w阻=12mv2,所以推力做的功w推=12mv2-w阻-w重=12mv2+mgh-w阻,选项c错误;阻力对小车做的功w阻=12mv2-w推-w重=12mv2+mgh-fx,选项d正确.三、实验题(共14分)11.(2013年重庆理综)(4分)我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后,某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣.他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水,制作了如图所示的装置,准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系.要达到实验目的,需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的和在橡皮条阻拦下前进的距离,还必须增加的一种实验器材是.忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力,重力加速度已知,根据定律(定理),可得到钢球被阻拦前的速率.解析:钢球在斜面上和水平面上分段运动,分段用动能定理,mgh=12mv2,-12kx2=0-12mv2,所以要研究v与前进的距离的关系,所以需要测量的物理量为钢球静止释放时的高度和钢球在橡皮条阻拦下前进的距离,故必须增加刻度尺.答案:高度(距水平木板的高度)刻度尺机械能守恒(动能)12.(2012潍坊模拟)(4分)某同学用如图所示的装置验证动能定理.为提高实验精度,该同学多次改变小滑块下落高度h的值,测出对应的平抛运动水平位移x,并算出x2如下表,进而画出x2h图线如图所示.滑块下落高度h平抛水平位移x/cm平抛水平位移平方x2/cm2h5.530.252h9.182.813h11.7136.894h14.2201.645h15.9252.816h17.6309.767h19.0361.008h20.6424.369h21.7470.89(1)原理分析:若滑块在下滑过程中所受阻力很小,则只要测量量满足,便可验证动能定理.(2)实验结果分析:实验中获得的图线未过坐标原点,而交在了大约(0.2h,0)处.原因是.解析:(1)若滑块在下滑过程中所受阻力很小,由动能定理,mgh=12mv2,根据平抛运动规律,x=vt,h=12gt2,显然x2与h成正比,即只要测量量满足x2与h成正比,便可验证动能定理.(2)实验中获得的图线未过坐标原点,而交在了大约(0.2h,0)处,原因是滑块需要克服阻力做功.答案:(1)x2与h成正比(2)滑块需要克服阻力做功13.(2013浙江部分名校联考)(6分)某实验小组利用如图(甲)所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒.(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平,利用现有器材如何判断导轨是否水平? .(2)如图(乙)所示,用游标卡尺测得遮光条的宽度d= cm;实验时将滑块从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t=1.210-2s,则滑块经过光电门时的瞬时速度为 m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有:钩码的质量m、和(文字说明并用相应的字母表示).(3)本实验通过比较和在实验误差允许的范围内相等(用测量的物理量符号表示),从而验证系统的机械能守恒.(4)为提高实验结果的准确程度,该实验小组的同学对此实验提出以下建议,其中确实对提高准确程度有作用的是.(在横线上填入编号)绳的质量要轻,滑块与滑轮间的绳要水平在“轻质绳”的前提下,绳越长越好钩码的质量m越小越好解析:(1)接通气源,将滑块静置于气垫导轨上,若滑块基本保持静止,则说明气垫导轨是水平的(或轻推滑块,滑块能基本做匀速直线运动).(2)遮光条的宽度d=5 mm+20.1 mm=0.52 cm;滑块经过光电门时的瞬时速度为v=dt=0.5210-2m1.210-2s0.43 m/s;本次实验中还需要测量的物理量有:滑块上遮光条的初始位置到光电门的距离x;滑块的质量m.(3) 本实验通过比较mgx和12(m+m)dt2在实验误差允许的范围内相等,从而验证系统的机械能守恒.(4) 对提高准确程度有作用的是.答案:(1)见解析(2)0.520.43滑块上遮光条的初始位置到光电门的距离x滑块的质量m(3)mgx12(m+m)dt2(4)四、计算题(共42分)14.(2010年上海卷)(10分)如图,abc和abd为两个光滑固定轨道,a、b、e在同一水平面上,c、d、e在同一竖直线上,d点距水平面的高度为h,c点的高度为2h,一滑块从a点以初速度v0分别沿两轨道滑行到c或d处后水平抛出. (1)求滑块落到水平面时,落点与e点间的距离sc和sd;(2)为实现scsd,v0应满足什么条件?解析:(1)设抛出点高度为y,根据机械能守恒12mv02=12mv2+mgy(1分)平抛初速度v=v02-2gy落地时间t满足y=12gt2(1分)所以t=2yg落地点离抛出点水平距离s=vt=v02-2gy2yg(1分)分别将y=2h,y=h代入得sc=v02-4gh4hg(1分)sd=v02-2gh2hg.(1分)(2)按题意scsd,有2(v02-4gh)v02-2gh(2分)所以v020,(1分)所以v024gh因此为保证scsd,初速度应满足4ghv06gh.(2分)答案:(1)v02-4gh4hgv02-2gh2hg(2)4ghv06gh15.(2013北京西城区高三期末)(10分)如图所示为半径r=0.50 m的四分之一圆弧轨道,底端距水平地面的高度h=0.45 m.一质量m=1.0 kg的小滑块从圆弧轨道顶端a由静止释放,到达轨道底端b点的速度v=2.0 m/s.忽略空气的阻力.取g=10 m/s2.求: (1)小滑块在圆弧轨道底端b点受到的支持力大小fn;(2)小滑块由a到b的过程中,克服摩擦力所做的功w;(3)小滑块落地点与b点的水平距离x.解析:(1)根据牛顿第二定律,fn-mg=mv2r(2分)解得:fn=18 n.(1分)(2)根据动能定理,mgr-w=12mv2(2分)解得:w=mgr-12mv2=3 j.(1分)(3)水平方向:x=vt(1分)竖直方向:h=12gt2(1分)解得:x=v2hg=0.6 m.(2分)答案:(1)18 n(2)3 j(3)0.6 m16.(2011年浙江卷)(10分)节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车.有一质量m=1 000 kg的混合动力轿车,在平直公路上以v1=90 km/h匀速行驶,发动机的输出功率为p=50 kw.当驾驶员看到前方有80 km/h的限速标志时,保持发动机功率不变,立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电,使轿车做减速运动,运动l=72 m后,速度变为v2=72 km/h.此过程中发动机功率的15用于轿车的牵引,45用于供给发电机工作,发动机输送给发电机的能量最后有50%转化为电池的电能.假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变.求:(1)轿车以90 km/h在平直公路上匀速行驶时,所受阻力f阻的大小;(2)轿车从90 km/h减速到72 km/h过程中,获得的电能e电;(3)轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能e电,维持在72 km/h匀速运动的距离l.解析:(1)轿车牵引力与输出功率关系p=f牵v(1分)将p=50 kw,v1=90 km/h=25 m/s代入得f牵=pv1=2103 n.(1分)当轿车匀速行驶时,牵引力与阻力大小相等,有f阻=2103 n.(1分)(2)在减速过程中,发动机只有15p用于轿车的牵引.根据动能定理有15pt-f阻l=12mv22-12mv12,(2分)代入数据得pt=1.575105 j,(1分)所以电源获得的电能为e电=0.545pt=6.3104 j.(1分)(3)根据题设,轿车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力仍为f阻=2103 n.在此过程中,由能量转化及守恒定律可知,电能全部用于克服阻力做功,则有e电=f阻l,(2分)代入数据得l=31.5 m.(1分)答案:(1)2103 n(2)6.3104 j(3)31.5