高考物理 第5章机械能守恒定律 章末综合检测 新人教版

用心 爱心 专心1 章末综合检测章末综合检测 一 选择题 本题共 10 小题 每小题 4 分 共 40 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 有错选的得 0 分 图 1 1 2010 年广东广州质检 如图 1 所示 一个可视为质点的质量为 m 的小球以初速度 v 飞出高为 H 的桌面 当它经过距离地面高为 h 的 A 点时 所具有的机械能是 以桌面为零 势能面 不计空气阻力 A mv2 B mv2 mgh 1 2 1 2 C mv2 mgh D mv2 mg H h 1 2 1 2 解析 小球做平抛运动 只有重力做功 机械能守恒 故 A 正确 答案 A 图 2 2 在光滑的水平地面上 有质量相同的甲 乙两物体 甲原来静止 乙以速度 v 做匀 速直线运动 俯视图如图 2 所示 某时刻它们同时受到与 v 方向垂直的相同水平恒力 F 的 作用 经过相同时间后 A 两物体的位移相同 B 恒力 F 对两物体所做的功相同 C 两物体的速度变化率相同 D 两物体的动能变化量相同 解析 甲 乙两物体分别做匀变速直线运动和匀变速曲线运动 在相同时间内 位移不 相同 A 错误 由于在力的方向上的位移相同 恒力 F 对物体所做的功相同 B 正确 速度变 化率就是加速度 C 正确 由动能定理知 D 也正确 答案 BCD 用心 爱心 专心2 图 3 3 物体沿直线运动的 v t 关系如图 3 所示 已知在第 1 秒内合外力对物体做的功为 W 则 A 从第 1 秒末到第 3 秒末合外力做功为 4 W B 从第 3 秒末到第 5 秒末合外力做功为 2 W C 从第 5 秒末到第 7 秒末合外力做功为 WD 从第 3 秒末到第 4 秒末合外力做功为 0 75W 解析 由题图知 第 1 秒末速度 第 3 秒末速度 第 7 秒速度大小关系 v1 v3 v7 由 题知 W mv 0 则由动能定理知第 1 秒末到第 3 秒末合外力做功 W2 mv mv 0 1 22 1 1 22 3 1 22 1 故 A 错 第 3 秒末到第 5 秒末合外力做功 W3 0 mv W 故 B 错 第 5 秒末到第 7 秒 1 22 3 末合外力做功 W4 mv 0 W 故 C 正确 第 3 秒末到第 4 秒末合外力做功 W5 mv 1 22 7 1 22 4 mv 因 v4 v3 所以 W5 0 75W 故 D 正确 1 22 3 1 2 答案 CD 图 4 4 如图 4 所示 某段滑雪雪道倾角为 30 总质量为 m 包括雪具在内 的滑雪运动员 从距底端高为 h 处的雪道上由静止开始匀加速下滑 加速度为 g 在他从上向下滑到底端的 1 3 过程中 下列说法正确的是 A 运动员减少的重力势能全部转化为动能 B 运动员获得的动能为 mgh 1 3 C 运动员克服摩擦力做功为 mgh 2 3 用心 爱心 专心3 D 下滑过程中系统减少的机械能为 mgh 1 3 解析 运动员的加速度为 g 小于 gsin30 所以必受摩擦力 且大小为 mg 克服摩擦 1 3 1 6 力做功为 mg mgh 故 C 错 摩擦力做功 机械能不守恒 减少的势能没有全部转 1 6 h sin30 1 3 化为动能 而是有 mgh 转化为内能 故 A 错 D 正确 由动能定理知 运动员获得的动能为 1 3 mg mgh 故 B 错 1 3 h sin30 2 3 答案 D 图 5 5 质量为 10 kg 的物体 在变力 F 作用下沿 x 轴做直线运动 力随坐标 x 的变化情况 如图 5 所示 物体在 x 0 处 速度为 1 m s 一切摩擦不计 则物体运动到 x 16 m 处时 速度大小为 A 2 m s B 3 m s 2 C 4 m s D m s 17 解析 力 位移图象下所围图形的面积表示功 由图象可知 一部分正功与另一部分负 功抵消 外力做的总功 W Fx 40 J 根据动能定理 W mv2 mv 得 v 3 m s 1 2 1 22 0 答案 B 6 2010 年吉林长春调研 质量为 m 的汽车以恒定功率 P 沿倾角为 的倾斜路面向上 行驶 最终以速度 v 匀速运动 若保持汽车的功率 P 不变 使汽车沿这个倾斜路面向下运 动 最终匀速行驶 由此可知 汽车所受阻力大小不变 A 汽车的最终速度一定大于 v B 汽车的最终速度可能小于 v C 汽车所受的阻力一定大于 mgsin D 汽车所受的阻力可能小于 mgsin 解析 由 P Fv 可知 汽车上坡时的牵引力大于下坡时的牵引力 故下坡的速度一定大 于 v 阻力一定大于重力沿斜面的分力 否则不可能达到匀速运动 答案 AC 用心 爱心 专心4 图 6 7 如图 6 所示 小球在竖直向下的力 F 作用下 将竖直轻弹簧压缩 若将力 F 撤去 小球将向上弹起并离开弹簧 直到速度为零时为止 则小球在上升过程中 A 小球的机械能守恒 B 弹性势能为零时 小球动能最大 C 小球在刚离开弹簧时动能最大 D 小球在刚离开弹簧时机械能最大 解析 小球与弹簧组成的系统机械能守恒 故 A 错 D 对 小球刚离开弹簧时与弹性势 能为零时是同一时刻 而小球动能最大时是重力与弹力相等时 此时弹簧还处在压缩状态 故 B C 错 答案 D 8 2008 年上海卷 物体做自由落体运动 Ek代表动能 Ep代表势能 h 代表下落的距 离 以水平地面为零势能面 如下图所示的图象中 能正确反映各物理量之间关系的是 解析 由机械能守恒定律 Ep E Ek 故势能与动能的图象为倾斜的直线 C 错 Ep mg H h E mgh 故势能与 h 的图象也为倾斜的直线 D 错 且 Ep E mv2 故势 1 2 能与速度的图象为开口向下的抛物线 B 对 同理 Ep E mg2t2 势能与时间的图象也为开 1 2 口向下的抛物线 A 错 答案 B 图 7 用心 爱心 专心5 9 如图 7 所示 A B 两物体质量分别是 mA和 mB 用劲度系数为 k 的弹簧相连 A B 处于静止状态 现对 A 施竖直向上的力 F 提起 A 使 B 对地面恰无压力 当撤去 F A 由静止向下运动至最大速度时 重力做功为 A m g2 k 2 A B m g2 k 2 B C mA mA mB g2 k D mB mA mB g2 k 解析 当 B 对地面没有压力时 弹簧伸长了 当撤去 F 后 A 到达最大速度时 弹簧 mBg k 压缩了 则整个过程中重力做的功为 mA mA mB g2 k 即为 C mAg k 答案 C 10 上海卷 小球由地面竖直上抛 上升的最大高度为 H 设所受阻力大小恒定 地 面为零势能面 在上升至离地高度 h 处 小球的动能是势能的 2 倍 在下落至离地高度 h 处 小球的势能是动能的 2 倍 则 h 等于 A B H 9 2H 9 C D 3H 9 4H 9 解析 设小球上升离地高度 h 时 速度为 v1 地面上抛时速度为 v0 下落至离地面高度 h 处速度为 v2 设空气阻力为 f 上升阶段 mgH fH mv 1 22 0 mgh fh mv mv 1 22 1 1 22 0 又 2mgh mv 1 22 1 下降阶段 mg H h f H h mv 1 22 2 mgh 2 mv 1 22 2 由上式联立得 h H 4 9 答案 D 二 实验题 本题包括 2 小题 共 10 分 用心 爱心 专心6 11 1 根据打出的纸带 如图 8 选取纸带上打出的连续五个点 A B C D E 测 出 A 点距起点 O 的距离为 x0 点 A C 间的距离为 x1 点 C E 间的距离为 x2 交流电的 周期为 T 则根据这些条件计算重锤下落的加速度 a 的表达式为 a 图 8 2 在 验证机械能守恒定律 的实验中发现 重锤减少的重力势能总是大于重锤增加 的动能 其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用 我们可以通过该实验装 置测定该阻力的大小 若已知当地重力加速度为 g 还需要测量的物理量是 写出 名称和符号 重锤在下落过程中受到的平均阻力的大小 F 解析 1 由题意可知 x1 x2是相邻的相等时间内的位移 而计数点时间 T 2T 由 x aT 2可得 a x2 x1 2T 2 x2 x1 4T2 2 设阻力大小为 F 由牛顿第二定律可知 mg F ma F m g a m g 可 x2 x1 4T2 见要测定阻力 F 的大小 还必须测量重锤的质量 m 答案 1 2 重锤的质量 m m g x2 x1 4T2 x2 x1 4T2 12 广东卷 某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究 动能定理 如图 9 他 们将拉力传感器固定在小车上 用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连 用拉 力传感器记录小车受到拉力的大小 在水平桌面上相距 50 0 cm 的 A B 两点各安装一个速 度传感器 记录小车通过 A B 时的速度大小 小车中可以放置砝码 图 9 1 实验主要步骤如下 测量 和拉力传感器的总质量 M1 把细线的一端固定在拉力传感器上 另一 端通过定滑轮与钩码相连 正确连接所需电路 将小车停在 C 点 小车在细线拉动下运动 记录细线拉力及小车通过 A B 时的速度 在小车中增加砝码 或 重复 的操作 2 下表是他们测得的一组数据 其中 M 是 M1与小车中砝码质量之和 v v 是两个 2 22 1 用心 爱心 专心7 速度传感器记录速度的平方差 可以据此计算出动能变化量 E F 是拉力传感器受到的拉 力 W 是 F 在 A B 间所做的功 表格中的 E3 W3 结果保留三位 有效数字 3 根据下表 请在图 10 中的方格纸上作出 E W 图线 次数M kg v v m s 2 2 12 2 E JF NW J 10 5000 7600 1900 4000 200 20 500 1 650 4130 8400 420 30 5002 40 E31 220W3 41 0002 401 202 4201 21 51 0002 841 422 8601 43 图 10 解析 见答案 答案 1 小车 释放小车 改变钩码数量 2 0 600 0 610 3 见下图 图 11 三 计算题 本题包括 5 小题 共 50 分 解答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 用心 爱心 专心8 图 12 13 如图 12 所示 质量为 m 的物体从倾角为 的斜面上的 A 点以速度 v0沿斜面上滑 由于 mgcos mgsin 所以它滑到最高点后又滑下来 当它下滑到 B 点时 速度大小恰好 也是 v0 设物体与斜面间的动摩擦因数为 求 AB 间的距离 解析 设物体 m 从 A 点到最高点的位移为 x 对此过程由动能定理得 mgsin mgcos x 0 mv 1 22 0 对全过程由动能定理得 mgsin xAB mgcos 2x xAB 0 由 得 xAB v2 0cos g sin2 2cos2 答案 v2 0cos g sin2 2cos2 14 如图 13 所示 一位质量 m 60 kg 参加 挑战极限运动 的业余选手 要越过 一宽为 x 2 5 m 的水沟后跃上高为 h 2 0 m 的平台 他采用的方法是 手握一根长 L 3 25 m 的轻质弹性杆一端 从 A 点由静止开始匀加速助跑 至 B 点时杆另一端抵在 O 点的阻挡物上 接着杆发生形变 同时人蹬地后被弹起 到达最高点时杆处于竖直状态 人的重心在杆的顶端 此刻人放开杆水平飞出并趴落到平台上 运动过程中空气阻力可忽 略不计 图 13 1 设人到达 B 点时速度 vB 8 m s 人匀加速运动的加速度 a 2 m s2 求助跑距离 xAB 2 人要最终到达平台 在最高点飞出时刻的速度应至少多大 g 10 m s2 3 设人跑动过程中重心离地高度 H 0 8 m 在 1 2 两问的条件下 在 B 点人蹬地 弹起瞬间应至少再做多少功 解析 1 由运动学公式 v 2axAB 2 B 可得 xAB 16 m v2 B 2a 用心 爱心 专心9 2 设人在最高点最小速度为 v 人做平抛运动过程 有 L h gt2 x vt 1 2 解得v x 5 m s g 2 L h 3 人从 B 点至最高点过程 由动能定理得 W mg L H mv2 mv 1 2 1 22 B 解之 W mg L H mv2 mv 300 J 1 2 1 22 B 答案 1 16 m 2 5 m s 3 300 J 15 四川卷 图 14 为修建高层建筑常用的搭式起重机 在起重机将质量 m 5 103 kg 的重物竖直吊起的过程中 重物由静止开始向上做匀加速直线运动 加速度 a 0 2 m s2 当起重机输出功率达到其允许的最大值时 保持该功率直到重物做 vm 1 02 m s 的匀速运 动 取 g 10 m s2 不计额外功 求 图 14 1 起重机允许输出的最大功率 2 重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第 2 秒 末的输出功率 解析 1 设起重机允许输出的最大功率为 P0 重物达到最大速度时 拉力 F0等于重 力 P0 F0vm F0 mg 代入数据 有 P0 5 1 104 W 2 匀加速运动结束时 起重机达到允许输出的最大功率 设此时重物受到的拉力为 F 速度为 v1 匀加速运动经历时间为 t1 有 P0 Fv1 F mg ma v1 at1 由 代入数据 得 t1 5 s t 2 s 时 重物处于匀加速运动阶段 设此时速度为 v2 输出功率为 P 则 用心 爱心 专心10 v2 at P Fv2 由 代入数据 得 P 2 04 104 W 答案 1 5 1 104 W 2 5 s 2 04 104 W 图 15 16 某学校探究性学习小组对一辆自制小遥控车的性能进行研究 他们让这辆小车在 水平的地面上由静止开始运动 并将小车运动的全过程记录下来 通过数据处理得到如图 15 所示的 v t 图象 已知小车在 0 2 s 内做匀加速直线运动 2 10 s 内小车牵引力的功 率保持不变 在 10 s 末停止遥控让小车自由滑行 小车质量 m 1 kg 整个过程中小车受 到的阻力大小不变 求 1 小车所受的阻力 Ff是多大 2 在 2 10 s 内小车牵引力的功率 P 是多大 3 小车在加速运动过程中的总位移 x 是多少 解析 1 在 10 s 末撤去牵引力后 小车只在阻力 Ff作用下做匀减速运动 设加速度大 小为 a 则 Ff ma 根据 a v t 由图象可得 a 2 m s2 Ff 2 N 2 小车的匀速运动阶段即 7 s 10 s 内 设牵引力为 F 则 F Ff 且 P Fvm 由图象可知 vm 6 m s P 12 W 3 小车的加速运动过程可以分为 0 2 s 和 2 s 7 s 两段 设对应的位移分别为 x1和 x2 在 0 2 s 内的加速度大小为 a1 则由图象可得 a1 2 m s2 x1 a1t x1 4