2011高考物理一轮 第五章机械能突破训练（含解析）

用心 爱心 专心1 第五章第五章 机械能机械能 一 选择题 本题共 10 小题 每小题 5 分 共 50 分 每小题给出的四个选项中 至少 有一个是正确的 把正确答案答案全选出来 1 一个系统的机械能增大 究其原因 下列推测正确的是 A 可能是重力对系统做了功 B 一定是合外力对系统做了功 C 一定是系统克服合外力做了功 D 可能是摩擦力对系统做了功 答案答案 D 2 若物体在运动过程中受到的合外力不为零 则 A 物体的动能不可能总是不变的 B 物体的加速度一定变化 C 物体的速度方向一定变化 D 物体所受合外力做的功可能为零 答案答案 D 3 质量为 1 kg 的物体以某一初速度在水平面上滑行 由于摩擦阻力的作用 其动能随 位移变化的图线如图所示 g 取 10 m s2 则以下说法中正确的是 A 物体与水平面间的动摩擦因数为 0 5 B 物体与水平面间的动摩擦因数为 0 2 C 物体滑行的总时间为 4 s D 物体滑行的总时间为 2 5 s 答案答案 C 4 某运动员臂长 l 将质量为 m 的铅球掷出 铅球出手的速度大小为 v0 方向与水平方 向成 30 角 则该运动员对铅球所做的功是 用心 爱心 专心2 A 2 0 2 m glv B mgl 1 2 m 2 0 v C 1 2 m 2 0 v D mgl m 2 0 v 答案答案 A 5 某消防队员从一平台上跳下 下落 2 m 后双脚触地 接着他用双腿弯曲的方法缓冲 使自身重心又下降了 0 5 m 在着地过程中地面对他双脚的平均作用力是 A 自身重力的 2 倍 B 自身重力的 5 倍 C 自身重力的 8 倍 D 自身重力的 10 倍 答案答案 B 6 2006 年 11 月中国珠海航空展览上 俄罗斯 勇士 特技飞行表演队的一枚质量为 m 的曳光弹在空中划过一条漂亮的弧线后 变为竖直向下的加速直线运动 假设在竖直下落 很小的一段高度 h 的过程中 曳光弹的加速度为 2 g 则在这一小段过程中关于曳光弹的说 法不正确的是 A 动能增加了 2 mgh B 重力势能减少了 mgh C 克服阻力做的功是 2 mgh D 机械能增加了 2 mgh 解析解析 由动能定理 W Ek知 Ek Fs 2 mgh A 正确 重力做正功 所以重力势能减 少了 mgh B 正确 由牛顿第二定律得 mg Ff ma Ff 2 mg 所以克服阻力做的功是 2 mgh C 正确 阻力做负功 所以机械能减少了 2 mgh D 不正确 答案答案 D 7 一辆汽车以功率 P1在平直公路上以速率 v0匀速行驶 若某一时刻突然加大油门 使 汽车的功率增大为 P2 并保持这一功率继续行驶 设整个过程中阻力恒定 则功率增大为 P2后 汽车的 v t 图象可能是 答案答案 D 8 一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为 m 的重物 当重物的速度为 v1时 起 重机的有用功率达到最大值 P 此后 起重机保持该功率不变 继续提升重物 直到以最 用心 爱心 专心3 大速度 v2匀速上升为止 物体上升的高度为 h 则整个过程中 下列说法正确的是 A 钢绳的最大拉力为 2 P v B 钢绳的最大拉力为 1 P v C 重物的最大速度 2 P v mg D 起重机对重物做的功为 mgh 1 2 m 2 2 v 解析解析 该起重机提升重物的过程 类似于机车的恒定加速度的启动过程 物体先做匀 加速上升 再做加速度减小的加速上升 最后达到匀速 在匀加速过程中钢绳的拉力最大 最大力 F 1 P v A 错 B 对 物体最终匀速时 速度最大 v2 P mg C 对 在整个过程中由动能 定理得 W mgh 1 2 m 2 2 v 0 故起重机对重物的功 W mgh 1 2 m 2 2 v D 对 答案答案 BCD 9 如图所示 质量分别为 ma mb的两物体 a 和 b 通过一根跨过定滑轮的轻绳连接在 一起 其中物体 b 放在光滑斜面上 开始时两物体均处于静止状态 不计绳与滑轮间的摩 擦 当两物体以大小相同的速度 v0运动时 则下列说法正确的是 A 物体 a 的质量一定等于物体 b 的质量 B 物体 a 的质量一定小于物体 b 的质量 C 运动过程中 物体 a 的机械能减小 物体 b 的机械能增加 D 运动过程中 物体 a 的机械能守恒 物体 b 的机械能也守恒 答案答案 BC 10 物体沿直线运动的 v t 关系如图所示 已知在第 1 秒内合外力对物体做功为 W 则 用心 爱心 专心4 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 W D 从第 3 秒末到第 4 秒末合外力做功为 0 75 W 解析解析 设第 1 s 末的速度为 v0 根据动能定理求合外力的功 对选项 A 有 W合 Ek 1 2 m 2 0 v 1 2 m 2 0 v 0 对选项 B 有 W合 0 1 2 m 2 0 v W 对选项 C 有 W合 1 2 m 2 0 v 0 W 对选项 D 有 W合 1 2 m 0 2 v 2 1 2 m 2 0 v 0 75W 所以 A B 错 C D 对 答案答案 CD 二 非选择题 本题共 6 小题 共 50 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 只写出最后答案答案的不能得分 有数值计算的题 答案答案中必须明 确写出数值和单位 11 7 分 在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中 使质量为 m 1 00 kg 的重 物自由下落 打点计时器在纸带上打出一系列的点 选取一条符合实验要求的纸带如图所 示 O 为第一个点 A B C 为从合适位置开始选取的三个连续点 其他点未画出 已知打 点计时器每隔 0 02 s 打一个点 当地的重力加速度为 g 9 80 m s2 那么 1 纸带的 端 填 左 或 右 与重物相连 2 根据图上所得的数据 应取图中 O 点到 点来验证机械能守恒定律 3 从 O 点到 2 问中所取的点 重物重力势能的减少量 Ep J 动能增加量 用心 爱心 专心5 Ek J 结果取 3 位有效数字 解析解析 1 因 O 为第一点 所以纸带的左端与重物相连 2 根据图上数据 只能求出 B 点的瞬时速度 故应取 O 点到 B 点来验证机械能守恒定 律 3 Ep mgh 1 9 8 19 20 10 2J 1 88 J Ek 1 2 m 2 B v 1 2 1 2 0 23230 1555 J 2 0 02 1 84 J 答案答案 1 左 2 B 3 1 88 1 84 12 7 分 小玲同学平时使用带弹簧的圆珠笔写字 她想估测里面小弹簧在圆珠笔端 压紧情况下的弹性势能的增加量 请你帮助她完成这一想法 1 写出实验所用的器材 2 写出实验的步骤和所要测量的物理量 用字母表示 要求能符合实验并尽量减少误差 3 弹性势能的增加量的表达式 Ep 解析解析 1 天平直尺 2 将圆珠笔紧靠直尺竖直放在桌面上 在桌面上将圆珠笔尾端压紧 记下笔尖处的读数 x1 突然放开圆珠笔 观察并记下笔尖到达最高处的读数 x2 用天平测出圆珠笔的质量 m 3 mg x2 x1 答案答案 见解析解析 13 9 分 如图 1 所示 一条轻质弹簧左端固定在水平桌面上 右端放一个可视为 质点的小物块 小物块的质量为 m 1 0 kg 当弹簧处于原长时 小物块静止于 O 点 现对 小物块施加一个外力 使它缓慢移动 压缩弹簧 压缩量为 x 0 1 m 至 A 点 在这一过程 中 所用外力与压缩量的关系如图 2 所示 然后释放小物块 让小物块沿桌面运动 已 知 O 点至桌边 B 点的距离为 L 2x 水平桌面的高为 h 5 0 m 计算时 可用滑动摩擦力近似 等于最大静摩擦力 g 取 10 m s2 求 用心 爱心 专心6 1 在压缩弹簧过程中 弹簧存储的最大弹性势能 2 小物块到达桌边 B 点时 速度的大小 解析解析 1 从 F x图中看出 小物块与桌面的滑动摩擦力大小为 Ff 1 0 N 在压缩过程中 克服摩擦力做功为 f F W Ffx 0 1 J 由图线与 x 轴所夹面积 可得外力做功为 WF 147 0 1 2 J 2 4 J 所以弹簧存储的弹性势能为 Ep WF f F W 2 3 J 2 从 A 点开始到 B 点的过程中 由于 L 2x 克服摩擦力做功为 f F W Ff 3x 0 3 J 对小物块用动能定理有 Ep f F W 1 2 m 2 B v 解得 vB 2 m s 答案答案 1 2 3 J 2 2 m s 14 9 分 3 m 跳板跳水 其运动过程可简化为 运动员走上跳板 跳板被压缩到最 低点 C 跳板又将运动员竖直向上弹到最高点 A 然后运动员做自由落体运动 竖直落入水 中 已知运动员质量为 m 重力加速度为 g 取跳板的水平点为 B AB 间 BC 间和 B 与水平 间的竖直距离分别为 h1 h2 h3 如图所示 求 可视运动员视为质点 忽略空气阻力影 响 1 运动员入水前的速度大小 用心 爱心 专心7 2 跳板被压缩到最低点 C 时具有的弹性势能 假设从 C 到 B 的过程中 运动员获得 的机械能为跳板最大弹性势能的 k 倍 k 1 3 假设跳板将运动员弹起从 C 到 B 所用时间为 t1 求运动员从最低点 C 到入水所用的 总时间 解析解析 1 运动员从 A 到水面的过程中只有重力做功 机械能守恒 有 mg h1 h3 1 2 mv2 解得 v 13 2 g hh 2 运动员从 C 到 A 的过程中 运动员和板组成的系统的弹性势能部分转化为运动员的 重力势能 即 kEp mg h1 h2 解得 Ep mg h1 h2 k 3 运动员从 B 点到 A 点 由竖直上抛运动规律可知 v gt2 h1 vt2 1 2 g 2 2 t 可得 t2 1 2H g 从 A 点到入水运动员做自由落体运动 由 h1 h3 1 2 g 2 3 t解得 t3 13 2 hh g 运动员从最低点 C 到入水所用的总时间 t t1 t2 t3 t1 131 2 2hhh gg 答案答案 1 13 2 g hh 2 mg h1 h2 k 3 t1 131 2 2hhh gg 15 9 分 在某中学举办的头脑奥林匹克竞赛中 有一个叫做 保护鸡蛋 的竞赛项 目 要求制作一个装置 让鸡蛋从两层楼的高度落到地面且不被摔坏 如果没有保护 鸡 蛋最多只能从 0 1 m 的高度落到地面而不被摔坏 有一位同学设计了如图所示的一个装置 来保护鸡蛋 用 A B 两块较粗糙的夹板夹住鸡蛋 A 夹板和 B 夹板与鸡蛋之间的摩擦力都 为鸡蛋重力的 5 倍 现将该装置从距地面 4 m 的高处落下 装置着地时间短且保持竖直不 用心 爱心 专心8 被弹起 g 取 10 m s2 求 1 如果鸡蛋不被摔坏 直接撞击地面速度最大不能超过多少 2 如果使用该装置 鸡蛋夹放的位置离装置下端的距离 x 至少为多少 小数后面 保留两位数字 解析解析 1 鸡蛋可从 0 1 m 的高度落到地面不被摔坏 由机械能守恒定律 mgh1 1 2 m 2 1 v v1 1 2gh 2 10 0 1 m s 2 m s 2 解法一 设装置底端触地的速度为 v2 由机械能守恒定律 mgh2 1 2 m 2 2 v v2 2 2gh 2 10 4 m s 45 m s 鸡蛋在两夹板之间下滑 mg 2Ff ma mg 2 5mg ma a 9g 鸡蛋触地的速度最大为 v 由 2 1 v 2 2 v 2ax 所以 x 22 12 280 22 9 10 vv a m 0 43 m 用心 爱心 专心9 解法二 由动能定理 W合 Ek2 Ek1 mgx Ffx 1 2 m 2 1 v 12m 2 2 v mgx 10mgx 1 2 m 2 1 v 1 2 m 2 2 v mgh1 mgh2 mg 0 1 mg 4 则 x 3 9 9 m 0 43 m 答案答案 1 2 m s 2 0 43 m 16 9 分 如图所示的装置中 a b 两球的质量分别为 m 和 2m 固定在轻质金属片 的两端 在动力装置的带动下两球绕转轴 O 以角速度 匀速转动 运动半径均为 r 1 取转轴 O 所在水平面为参考面 当 a 球转到最高点时开始计时 写出 a 球重力势能 Ep随时间 t 变化的函数关系式 2 若某时刻 b 球处在最高点时撤去动力 此后两球自由转动 当 b 球回到最低点时 求转轴 O 所受压力大小 不计阻力 重力加速