2011年高考物理 第五章机械能综合检测 新人教版

用心 爱心 专心1 第五章第五章 机械能综合检测机械能综合检测 一 选择题 本题共 12 小题 共 48 分 在每小题给出的四个选项中 有的只有一个选 项正确 有的有多个选项正确 全部选对的得 4 分 选对但不全的得 2 分 有选错的得 0 分 1 2008 山东莱芜模拟 质量为 m 的小球从高 h 处由静止开始自由下落 以地面作为零 势能面 当小球的动能和重力势能相等时 重力的瞬时功率为 A 2mg B mg ghgh C mg D mg 1 2gh 1 3gh 解析 当小球的动能和重力势能相等时 已下降 的高度 速度为 所以重力 h 2gh 的瞬时功率为 mg gh 答案 B 2 有一种叫做 蹦极跳 的运动中 质量为 m 的游戏者身系一根长为 L 弹性优良的 轻质柔软的橡皮绳 从高处由静止开始下落 1 5L 时达到最低点 若不计空气阻力 则在弹 性绳从原长到人到达最低点的过程中 以下说法正确的是 A 速度先减小后增大 B 加速度先减小后增大 C 动能增加了 mgL D 重力势能减少了 mgL 解析 从下落 L 开始一段 物体变加速下落 a 减小 v 增大 后来一段 物体变 减速下落 a 增大 v 减小 故选项 B 正确 答案 B 3 如图所示 质量为 m 的物体由静止开始从倾角分别为 的两个光滑固定斜面上 滑下 两斜面的高度均为 h 则下列叙述正确的是 A 物体滑到斜面底端的速度相同 B 物体滑到斜面底端的速率相同 C 物体滑到斜面底端过程中重力所做的功相同 D 物体滑到斜面底端时减少的重力势能相同 解析 重力做功只与始末位置的高度差有关 而与具体的路径无关 所以物体沿两 个不同的斜面滑下时重力所做的功相等 C D 正确 设沿倾角为 的斜面滑到斜面底端的 速率为 v1 则 mgh mv 所以 v1 同理 沿倾角为 的斜面滑到斜面底端时的速 1 22 12gh 率 v2 A 项错误 B 项正确 2gh 答案 BCD 4 质量为 m 的汽车 发动机的功率恒为 P 摩擦阻力恒为 F1 牵引力为 F 汽车由静 止开始 经过时间 t 行驶了位移 s 时 速度达到最大值 vm 则发动机所做的功为 A Pt B Fs C mv D 1 22 m mP2 2F2 1 PS vm 解析 发动机的功率恒为 P 经过时间 t 发动机做的功为 W Pt 故 A 对 当达 用心 爱心 专心2 到最大速度时 有 P Fv F1vm vm 从功能关系的角度 整个过程中发动机做的功应 P F1 等于克服阻力做的功与物体获得的动能之和 则 W mv F1s 故 D 对 1 22 m mP2 2F2 1 PS vm 答案 AD 5 2009 北京东城区质检 一位高三学生以恒定的速率从学校教学楼的一层上到四层 该同学上楼过程中克服自身重力做的功最接近 A 60J B 6 0 102J C 6 0 103J D 6 0 104J 解析 该同学上楼过程中克服自身重力做功等于 mgH 若高三学生的质量约为 60kg 从一层上升到四层 每层楼高约 3m 则上升高度为 H 3 3m 9m 故 mgH 5 4 103J 故 C 选项最接近 答案 C 6 2009 北京东城区质检 利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小 实验时 把图甲中的小球举高到绳子的悬点 O 处 然后让小球自由下落 用这种方法获得的弹性绳 的拉力随时间变化图线如图乙所示 根据图线所提供的信息 以下判断不正确的是 A t1 t3时刻小球速度最大 B t2 t5时刻小球的速度为 0 C t3 t4时刻小球所处高度相同 D 小球在运动过程中机械能不守恒 解析 小球在最低点时受力最大 从题图乙可以看出 t1 t3 t4 t6时刻小球受到的 拉力为零 即弹性绳处于原长 t2 t5时刻小球处于最低点 速度为零 当小球受到的拉力 与小球的重力相等时 小球的速度最大 由于小球在最低点受到的拉力越来越小 说明振动 的振幅越来越小 故有机械能损失 t3 t4时刻小球处于弹性绳原长处 故高度相同 答案 A 7 2009 唐山质检 近年来 被称为 绿色环保车 的电动汽车成了不少市民购买的首 选 电动汽车在出厂时都要进行检验 在检测某款电动汽车性能的某次实验中 质量为 8 102kg 的电动汽车由静止开始沿平直公路行驶 达到的最大速度为 15m s 利用传感器测 得此过程中不同时刻电动汽车的牵引力 F 与对应的速度 v 并描绘出 F 图象 图中 1 v AB BO 均为直线 假设电动汽车行驶中所受的阻力恒定 则下列说法正确的是 A 由图象可知电动汽车由静止开始一直做变加速直线运动 B 此过程中电动汽车的额定功率为 6kW 用心 爱心 专心3 C 电动汽车由静止开始经过 1s 速度达到 2m s D 电动汽车行驶中所受的阻力为 400N 解析 分析图线可知 电动汽车由静止开始做匀加速直线运动 达到额定功率后 做牵引力逐渐减小的变加速直线运动 达到最大速度后做匀速直线运动 当最大速度 vmax 15m s 时 牵引力为 Fmin 400N 故恒定阻力 f Fmin 400N 额定功率 P Fminvmax 6kW 匀加速运动的末速度 v m s 3m s 匀加速运动的加速度 6000 2000 a 2m s2 故由静止开始经过 1s 速度达到 2m s F f m 答案 BCD 8 2009 江西师大附中 临川一中联考 如图 所示 一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球 A 和 物体 B 跨过固定于斜面体顶端的光滑小滑轮 O 倾角为 30 的斜面位于水平地面上 A 的质量为 m B 的质量为 4m 开始时 用手托住 A 使 OA 段 绳恰处于水平伸直状态 绳中无拉力 OB 绳平行 于斜面 此时 B 静止不动 将 A 由静止释放 在其下摆过程中 斜面体始终保持静止 下 列判断中正确的是 A 物块 B 受到的摩擦力先减小后增大 B 地面对斜面体的摩擦力方向一直向右 C 小球 A 的机械能守恒 D 小球 A 的机械能不守恒 A B 系统的机械能守恒 解析 初始状态下绳中无拉力 说明 B 受到沿着斜面向上的静摩擦力 f1 4mgsin30 2mg 在 A 球下摆过程中 假设 B 仍然静止不动 则绳子拉力越来越大 当 A 摆到最低点时 由机械能守恒定律可知 mgR mv2 R 为 AO 的长度 在最低点由向心力 1 2 公式及牛顿第二定律得 T mg 解得绳子最大拉力 T 3mg 此时对 B 由平衡条件 mv2 R 可得受到的摩擦力沿着斜面向下 大小为 f2 T 4mgsin30 mg 故 B 受到的摩擦力先沿 着斜面向上从 2mg 逐渐减小到零 然后沿着斜面向下逐渐增大到 mg A 正确 B 物体始终 没有相对斜面运动 故小球 A 的机械能守恒 C 正确 D 错误 对系统整体在水平方向上 小球 A 具有水平向右的分加速度 故水平地面对斜面的摩擦力一直向右 B 正确 答案 ABC 9 2009 安徽皖南八校联考 一滑块在水平地面上沿直线滑行 t 0 时其速度为 1m s 从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力 力 F 和滑动的速度 v 随时间的变化规 律分别如图所示 设第 1 秒内 第 2 秒内 第 3 秒内力 F 对滑块做功的平均功率分别为 P1 P2 P3 则以下关系式正确的是 A P1 P2 P3 B P1 P2 P3 C P3 P1P1 解析 在第 1s 内滑块的平均速度为 v1 1m s 在第 2s 内滑块的平均速度为 v2 用心 爱心 专心4 m s 1 5m s 同理可知第 3s 内的平均速度 v3 1 5m s 故有 1 2 2 P1 F1v1 2 1W 2W P2 F2v2 3 1 5W 4 5W P3 F3v3 1 1 5W 1 5W 所以 P3 P1 P2 C 正确 答案 C 10 2009 安徽皖南八校联考 汽车从静止开始沿平直公路做匀加速运动 所受阻力始终 不变 在此过程中 下列说法正确的是 A 汽车发动机的输出功率保持不变 B 汽车发动机的输出功率逐渐增大 C 在任意两相等的位移内 汽车的动能变化相等 D 在任意两相等的位移内 汽车的速度变化相等 解析 由 f ma 可知 a f 不变时 v 增大 P 增大 故 A 错误 B 正确 汽 P v 车做匀加速运动时 汽车受到的合外力 F合不变 由 F合 s Ek可知 C 正确 由 v at 汽车匀加速运动时 经相同的位移所需的时间不一样 故汽车的速度变化也不相等 D 错 误 答案 BC 11 如图所示 小球沿水平面通过 O 点进入半径为 R 的半圆弧轨道后恰能通过最高点 P 然后落回水平面 不计一切阻力 下列说法正确的是 A 小球落地点离 O 点的水平距离为 2R B 小球落地时的动能为 5mgR 2 C 小球运动到半圆弧最高点 P 时向心力恰好为零 D 若将半圆弧轨道上部的 1 4 圆弧截去 其他条件不变 则小球能达到的最大高度比 P 点高 0 5R 解析 小球恰能通过最高点 P 此时只有重力提供向心力 设此时速度为 v 则 mg v 而后小球做平抛运动 则 s vt 2R gt2 即 s 2R 因此选项 A 正 mv2 RgR 1 2 确 由机械能守恒定律可得 小球落地动能 Ek mv2 mg2R mgR 选项 B 正确 若将 1 2 5 2 半圆弧轨道上部的 1 4 圆弧截去后 小球做竖直上抛运动 即 mv2 mgh h 0 5R 因此 1 2 选项 D 正确 答案 ABD 12 如图所示 一质量为 m 的物体 从倾角为 的 光滑斜面顶端由静止下滑 开始下滑时离地面的高度为 h 当物体滑至斜面底端时重力的瞬时功率为 A mg B mg sin 2gh2gh C mg cos D mgsin2 2gh2gh 解析 物体沿光滑斜面下滑的加速度 a gsin 斜面长 s 物体刚滑至斜面底端时速度 h sin v 联立解得 v 2as2gh 用心 爱心 专心5 物体刚到斜面底端时的受力如图所示 由 P F vcos 得此时重力功率 P mg vcos mg sin 22gh 答案 B 二 实验题 本题共 2 小题 共 18 分 13 2009 湖南望城五中高三月考 为验证在自由落体过程中物体的机 械能是守恒的 某同学利用数字实验系统设计了一个实验 实验装置如图 所示 图中 A B 两点分别固定了两个速度传感器 速度传感器中测出运 动物体的瞬时速度 在实验中测得一物体自由下落经过 A 点时的速度是 v1 经过 B 点时的速度是 v2 为了证明物体经过 A B 两点时的机械能相 等 这位同学又设计了以下几个步骤 你认为其中不必要或者错误的是 A 用天平测出物体的质量 B 测出 A B 两点间的竖直距离 C 利用 mv mv 算出物体从 A 点运动到 B 点的过程中重力势能的变化量 1 22 2 1 22 1 D 验证 v v 与 2gh 是否相等 2 22 1 解析 在验证机械能守恒的实验中 需要利用从 A 点运动到 B 点时 动能的增加 量是否等于此过程中重力势能的减少量来验证 即 mv mv mghAB是否成立 等式两 1 22 2 1 22 1 边都有质量 m 所以可以消去质量 只需验证 v v 2ghAB是否成立即可 因此不需要测 2 22 1 量质量 A 错误 D 正确 在 v v 2ghAB中 hAB表示 A B 两点间的竖直距离 这需要 2 22 1 用刻度尺测量 故 B 正确 本实验是为了验证 mv mv mghAB是否成立 故不能利用 1 22 2 1 22 1 mv mv 求解重力势能变化量 C 错误 1 22 2 1 22 1 答案 AC 14 在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中 1 某同学在实验中得到的纸带如图所示 其中 A B C D 是打下的相邻的四个点 它们到运动起点 O 的距离分别为 62 99cm 70 18cm 77 76cm 85 73cm 已知当地的重力加速度 g 9 8m s2 打点计时器所用电源频率为 50Hz 重锤质量为 1 00kg 请根据以上数据计算重锤由 O 点运动 C 点的过程中 重力势能的减少量为 J 动能的增加量为 J 取三位有效数字 2 甲 乙 丙三名同学分别得到 A B C 三条纸带 它们前两个点间的距离分别是 1 0mm 1 9mm 4 0mm 那么一定存在操作错误的同学是 错误原因是 解析 1 Ep mghOC 7 62J vC Ek mv 7 57J hOD hOB 2T 1 22 C 2 打第一个点时 速度应为零 此时前两点间距离应小于 2mm 丙同学所测的前两点 间距离等于 4 0mm 说明打 O 点时纸带已经下落 答案 1 7 62 7 57 2 丙 先放纸带后接通电源 三 计算题 本题共包括 4 小题 共 54 分 解答时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 15 2010 成都市摸底测试 如图所示为某同学设计的 节能运输系统 斜面轨道的倾角为 37 木箱与轨道之间 的动摩擦因数 0 25 设计要求 木箱在轨道顶端时 自 动装货装置将质量 m 2kg 的货物装入木箱 木箱载着货 用心 爱心 专心6 物沿轨道无初速滑下 当轻弹簧被压缩至最短时 自动装货装置立刻将货物卸下 然后木箱 恰好被弹回到轨道顶端 接着再重复上述过程 若 g 取 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 离开弹簧后 木箱沿轨道上滑的过程中的加速度大小 2 满足设计要求的木箱质量 解析 1 设木箱质量为 m 对木箱的上滑过程 由牛顿第二定律有 m gsin37 m gcos37 m a 代入数据解得 a 8m s2 2 设木箱沿轨道下滑的最大距离为 L 弹簧被压缩至最短时的弹性势能为 EP 根据能 量守恒定律 货物和木箱下滑过程中有 m m gsin37 L m m gcos37 L EP 木箱上滑过程中有 EP m gsin37 L m gcos37 L 联立代入数据解得 m m 2kg 16 2009 黄冈质检 一种采用电力和内燃机双动力驱动的新型列车 质量为 m 当它在 平直的铁轨上行驶时 若只采用内燃机驱动 发动机额定功率为 P1 列车能达到的最大速 度为 v1 在列车行驶过程中由于某种原因停在倾角为 的坡道上 为了保证列车上坡时有 足够大的动力 需改为电力驱动 此时发动机的额定功率为 P2 已知列车在坡道上行驶时所 受铁轨的阻力是在平直铁轨上行驶时的 k 倍 重力加速度为 g 求列车在坡道上能达到的最 大速度 解析 内燃机驱动时 当列车以额定功率 P1匀速行驶时速度最大 设内燃机驱动 力为 F1 行驶时受到的阻力为 f 有 P1 F1v1 F1 f 当列车上坡时 采用电力驱动 设其驱动力为 F2 则 F2 mgsin kf 设列车在坡道上能达到的最大速度为 v2 由功率公式得 P2 F2v2 由 式解得 v2 P2v1 mgv1sin kP1 17 如图所示 倾角为 的光滑斜面上放有两个质量 均为 m 的小球 A B 两小球用一根长 L 的轻杆相连 下 面的 B 球离斜面底端的高度为 h 两球从静止开始下滑并 从斜面进入光滑平面 不计与地面碰撞时的机械能损失 求 1 两球在光滑平面上运动时的速度 2 在这过程中杆对 A 球所做的功 3 杆对 A 做功所处的时间段 解析 1 因系统机械能守恒 所以有 mgh mg h Lsin 2mv2 1 2 v 2gh gLsin 2 以 A 球为研究对象 由动能定理得 mg h Lsin W mv2 1 2 则 mg h Lsin W m 2gh gLsin 1 2 用心 爱心 专心7 解得 W mgLsin 1 2 3 从 B 球与地面刚接触开始至 A 球也到达地面的这段