北京专用2019版高考物理第六章机械能全章闯关检测.docx

第六章机械能时间:50分钟分值:100分一、选择题(每小题6分,共48分)1.如图所示,摆球质量为m,悬线的长为L,把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球运动过程中空气阻力F阻的大小不变,在摆球运动到最低点的过程中下列说法不正确的是()A.重力做功为mgLB.绳的拉力做功为0C.空气阻力(F阻)做功为-mgLD.空气阻力(F阻)做功为-F阻L答案C如图所示,因为拉力FT在运动过程中始终与运动方向垂直,故不做功,即WFT=0。重力在整个运动过程中始终不变,小球在重力方向上的位移为AB在竖直方向上的投影L,所以WG=mgL。F阻所做的总功等于每个小弧段上F阻所做功的代数和,即WF阻=-(F阻x1+F阻x2+)=-F阻L。故重力mg做的功为mgL,绳子拉力做功为零,空气阻力所做的功为-F阻L。2.(2017北京东城期末)兴趣小组的同学们利用弹弓放飞模型飞机。弹弓的构造如图1所示,其中橡皮筋两端点A、B固定在把手上,橡皮筋处于ACB时恰好为原长状态(如图2所示),将模型飞机的尾部放在C处,将C点拉至D点时放手,模型飞机就会在橡皮筋的作用下发射出去。C、D两点均在A、B连线的中垂线上,橡皮筋的质量忽略不计。现将模型飞机竖直向上发射,在它由D运动到C的过程中()图1图2A.橡皮筋对模型飞机的弹力一直在增大B.橡皮筋对模型飞机的弹力始终做正功C.模型飞机的机械能守恒D.模型飞机的动能一直在增大答案BC点为原长点,对应弹力为零,D点拉伸最长,对应弹力最大。从D到C过程中,橡皮筋伸长量减小,弹力一直在减小,A选项错误;由D到C的过程中橡皮筋的弹力方向与模型飞机运动方向相同,因此一直对模型飞机做正功,B选项正确;由D到C的过程模型飞机所受弹力做正功,其机械能增大,C错误;D点橡皮筋的弹力大于重力,C点橡皮筋的弹力为零,C、D之间有个平衡点,弹力等于重力,所以此过程中,模型飞机的动能先增大后减小,D选项错误。3.如图所示,甲、乙两车用轻弹簧相连静止在光滑的水平面上,现在同时对甲、乙两车施加等大反向的水平恒力F1、F2,使甲、乙同时由静止开始运动,在整个过程中,对甲、乙两车及弹簧组成的系统(假定整个过程中弹簧均在弹性限度内),说法正确的是()A.系统受到外力作用,动能不断增大B.弹簧伸长到最长时,系统的机械能最大C.恒力对系统一直做正功,系统的机械能不断增大D.两车的速度减小到零时,弹簧的弹力大小大于外力F1、F2的大小答案B对甲、乙单独受力分析,两车都先加速后减速,故系统动能先增大后减少,A错误;弹簧最长时,外力对系统做正功最多,系统的机械能最大,B正确;弹簧达到最长后,甲、乙两车开始反向加速运动,F1、F2对系统做负功,系统机械能开始减少,C错;当两车第一次速度减小到零时,弹簧弹力大小大于F1、F2的大小,当返回速度再次为零时,弹簧的弹力大小小于外力F1、F2的大小,D错。4.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的功为W,则()A.从第1秒末到第3秒末合外力做功为4WB.从第3秒末到第5秒末合外力做功为-2WC.从第5秒末到第7秒末合外力做功为2WD.从第3秒末到第4秒末合外力做功为-0.75W答案D由题图知第1秒末、第3秒末、第7秒末速度大小关系:v1=v3=v7,由题知第1秒内合外力做功W=W1=m-0,则由动能定理得第1秒末到第3秒末合外力做功W2=m-m=0,故A错;第3秒末到第5秒末合外力做功W3=m-m=0-m=-W,故B错;第5秒末到第7秒末合外力做功W4=m-0=m=W,故C错;第3秒末到第4秒末合外力做功W5=m-m=m(v1)2-m=-0.75W,故D对。5.如图所示,水平传送带长为x,以速度v始终保持匀速运动,把质量为m的货物轻放到A点,货物与皮带间的动摩擦因数为,当货物从A点运动到B点的过程中,摩擦力对货物做的功不可能() A.等于mv2B.小于mv2C.大于mgxD.小于mgx答案C货物在传送带上相对地面的运动可能先加速到v后匀速,也可能一直加速而货物的最终速度小于v,故摩擦力对货物做的功可能等于mv2,可能小于mv2,可能等于mgx,可能小于mgx,故选C。6.将一小球从高处水平抛出,最初2 s内小球动能Ek随时间t变化的图像如图所示,不计空气阻力,取g=10 m/s2。根据图像信息,不能确定的物理量是()A.小球的质量B.小球的初速度C.最初2 s内重力对小球做功的平均功率D.小球抛出时的高度答案D小球的初动能Ek=m=5 J,在2 s内由机械能守恒得30 J-5 J=mgh,结合h=g(2 s)2=20 m,解得:m= kg,v0=4 m/s。最初2 s内重力对小球做功的平均功率 =12.5 W。小球抛出时的高度无法确定,故应选D。7.如图所示,轻质弹簧竖直放置在水平地面上,它的正上方有一金属块从高处自由下落,从金属块自由下落到第一次速度为零的过程中,下列说法不正确的是()A.重力先做正功,后做负功B.弹力没有做正功C.金属块的动能最大时,弹力与重力相平衡D.弹簧的弹性势能最大时,金属块的动能为零答案A从开始自由下落至第一次速度为零的全过程包括三个“子过程”,其受力如图所示。在整个过程中,重力方向始终与位移同方向,重力始终做正功,故A选项不正确。在整个过程中,弹力F方向与位移方向始终反向,所以弹力始终做负功,故B选项正确。在自由落体与压缩弹簧至平衡位置前的两个子过程与中,Fmg时,加速度a向下,v向下,且不断增大。在F=mg平衡位置,a=0,此时速度最大为vm、动能最大,故C选项正确。 速度为零时,弹簧形变最大,所以此时弹簧弹性势能最大,故D选项正确。8.质量为m的物体由静止开始下落,由于空气阻力影响,物体下落的加速度为g,在物体下落高度为h的过程中,下列说法正确的是()A.物体的动能增加了mghB.物体的机械能减少了mghC.物体克服阻力所做的功为mghD.物体的重力势能减少了mgh答案A因为物体动能的增加取决于物体所受合外力所做的功,所以物体下落过程中合外力大小为mg,合外力的功为mgh,故选项A正确;物体与地球组成的系统机械能的改变量取决于除重力(或弹簧弹力)以外的其他力做功的多少,该物体下落过程中所受空气阻力为mg,所以空气阻力做功为-mgh,故选项B、C错误;物体下落过程重力做功为mgh,故重力势能减少mgh,故选项D错误。二、非选择题(共52分)9.(6分)某课外活动小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律。(1)某同学用20分度的游标卡尺测量一小球的直径,示数如图甲所示,则小球的直径d=cm。(2)如图乙所示,弹射装置将小球竖直向上抛出,先后通过光电门A、B,计时装置测出小球通过A、B的时间分别为tA、tB。用刻度尺测出光电门A、B间的距离h,用游标卡尺测得小球直径为d,当地的重力加速度为g,在误差范围内,若公式成立,就可以验证机械能守恒(用题中给出的物理量符号表示)。答案(1)1.020(2)()2-()2=2gh解析(1)游标卡尺示数为10 mm+0.054 mm=10.20 mm=1.020 cm。(2)小球在A点动能EkA=m()2,B点动能EkB=m()2,动能减少量:Ek=EkA-EkB=m()2-()2,小球由A到B重力势能增加量Ep=mgh,在误差允许范围内,若满足Ek=Ep,即()2-()2=2gh,就可以验证机械能守恒。10.(11分)如图是简化后的跳台滑雪的雪道示意图。整个雪道由倾斜的助滑雪道AB和着陆雪道DE,以及水平的起跳平台CD组成,AB与CD圆滑连接。运动员从助滑雪道AB上由静止开始,在重力作用下,滑到D点水平飞出,不计飞行中的空气阻力,经2 s在水平方向飞行了60 m,落在着陆雪道DE上。已知从B点到D点运动员的速度大小不变。(g取10 m/s2)求:(1)运动员在AB段下滑到B点的速度大小;(2)若不计阻力,运动员在AB段下滑过程中下降的高度;(3)若运动员的质量为60 kg,在AB段下降的实际高度是50 m,此过程中他克服阻力所做的功。答案(1)30 m/s(2)45 m(3)3 000 J解析(1)运动员从D点飞出时的速度v=30 m/s。依题意,下滑到助滑雪道末端B点时的速度大小是30 m/s。(2)在下滑过程中机械能守恒,有mgh=mv2下降的高度h=45 m。(3)根据能量关系,有mgH-Wf=mv2运动员克服阻力做功Wf=mgH-mv2=3 000 J。11.(15分)如图,在竖直平面内有由圆弧AB和圆弧BC组成的光滑固定轨道,两者在最低点B平滑连接。AB弧的半径为R,BC弧的半径为。一小球在A点正上方与A相距处由静止开始自由下落,经A点沿圆弧轨道运动。(1)求小球在B、A两点的动能之比;(2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点。答案见解析解析(1)设小球的质量为m,小球在A点的动能为EkA,由机械能守恒得EkA=mg设小球在B点的动能为EkB,同理有EkB=mg由式得=5(2)若小球能沿轨道运动到C点,小球在C点所受轨道的正压力N应满足N0设小球在C点的速度大小为vC,由牛顿运动定律和向心加速度公式有N+mg=m由式得,vC应满足mgm由机械能守恒有mg=m由式可知,小球恰好可以沿轨道运动到C点。12.(2016北京海淀期中,16)(20分)如图甲所示,水平传送带以5.0 m/s 恒定的速率运转,两皮带轮之间的距离l=6.0 m,皮带轮的半径大小可忽略不计。沿水平传送带的上表面建立xOy坐标系,坐标原点O在传送带的最左端。半径为R的光滑圆轨道ABC的最低点A点与C点原来相连,位于竖直平面内(如图乙所示),现把它从最低点处切开,并使C端沿y轴负方向错开少许,把它置于水平传送带的最右端,A点位于x轴上且与传送带的最右端之间的距离可忽略不计,轨道的A、C两端均位于最低点, C端与一水平直轨道平滑连接。由于A、C两点间沿y轴方向错开的距离很小,可把ABC仍看做位于竖直平面内的圆轨道。将一质量m=1.0 kg的小物块P(可视为质点)沿x轴轻放在传送带上某处,小物块随传送带运动到A点进入光滑圆轨道,恰好能够通过圆轨道的最高点B,并沿竖直圆轨道ABC做完整的圆周运动后由C点经水平直轨道滑出。已知小物块与传送带间的动摩擦因数=0.50,圆轨道的半径R=0.50 m,取重力加速度g=10 m/s2。求:(1)物块通过圆轨道最低点A时对轨道压力的大小;(2)轻放小物块位置的x坐标应满足什么条件,才能完成上述运动;(3)传送带由电动机带动,其与轮子间无相对滑动,不计轮轴处的摩擦。若将小物块轻放在传送带上O点,求将小物块从O点运送至A点过程中电动机多做的功。答案(1)60 N(2)x3.5 m(3)25 J解析(1)设物块恰好通过圆轨道最高点B时的速率为vB,根据牛顿第二定律有: mg=m解得:vB= m/s = m/s设物块通过圆轨道最低点A的速率为vA,对于物块由A点运动至B点的过程根据机械能守恒定律有:m=m+2mgR解得:vA=5.0 m/s设物块通过圆轨道最低点A时,轨道对物块的支持力为FN根据牛顿第二定律有FN-mg=m;解得:FN=60 N据牛顿第三定律,物块通过圆轨道最低点A时对轨道