专题三能量与动量阶段检测（提升教师版）

绝密★启用前专题三能量与动量阶段检测（提升）姓名准考证号本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。考生注意：1.答题前请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。4.可能用到的相关参数：重力加速度g取10m/s2选择题部分一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不给分）1．某人从3m深的水井中，将重100N的水桶匀速提至地面，人对水桶所做的功为（）A．0J B．300J C．1100J D．－300J【答案】B【详解】由于匀速向上提，因此拉力大小等于重力，即人对水桶所做的功B正确，ACD错误。故选B。2．关于功，下列说法正确的是A．因为功有正负，所以功是矢量 B．功只有大小而无方向，所以功是标量C．功的大小只由力和位移大小决定 D．力和位移都是矢量，所以功是矢量【答案】B【详解】功虽有正负，但正负只表示大小，不表示方向，故为标量，A错误B正确；力和位移都是矢量，功的大小由力和力方向上的位移的乘积决定，CD错误．3．甲、乙两物体的质量相同，速度之比v甲∶v乙＝3∶1，它们的动能之比Ek甲∶Ek乙等于（）A．1∶1 B．1∶3 C．3∶1 D．9∶1【答案】D【详解】由公式得他们的动能之比为9：1。故选D。4．质量为3kg的小铁球从某一高度由静止释放，经过3s到达地面，不计空气阻力，g取10m/s2，则（

）A．2s末重力的瞬时功率为600W B．2s末重力的瞬时功率为900WC．2s内重力的平均功率为600W D．2s内重力做功为900J【答案】A【详解】AB．2s物体的速度v=gt=20m/s故2s末的重力的瞬时功率为P=mgv=30×20W=600W故A正确B错误；CD．2s内的平均速度则2s内的平均功率2s内重力做功故CD错误。故选A。5．如图，质量为m的小球从A点由静止开始沿半径为R的光滑圆轨道AB滑下，在B点沿水平方向飞出后，落在一个与地面成37°角的斜面上的C点（图中未画出）。已知重力加速度为g，sin37°＝0.6，则从A点到C点的过程中小球重力所做的功为（  ）A． B． C． D．【答案】A【详解】设小球通过B点时的速度大小为v，小球在光滑圆弧轨道上运动过程，由机械能守恒定律有mv2=mgR得v=设小球从B运动到C的时间为t，则有得斜面的高度为h=gt2=则从A点到C点的过程中小球重力所做的功为故选A。6．如图所示，水平木板上有质量m＝2．0kg的物块，受到随时间t变化的水平拉力F作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小，如图所示．取重力加速度g＝10m/s2，下列判断正确的是（）A．5s内拉力对物块做功为零B．4s末物块所受合力大小为4．0NC．物块与木板之间的动摩擦因数为0．15D．6s-9s内物体的加速度为2．0m/s2．【答案】C【详解】A．由两力的图像知4s前物块与地面为静摩擦力，4s后为滑动摩擦力，也即物块在第5s内运动了，拉力对物块做功，A错误；B．4s末物块所受合力大小为B错误；C．物块与木板间的滑动摩擦力为3N，由解得C正确；D．4s后物块的合力为2N，故4s后物块的加速度为D错误。故选C。7．如图所示为重约2t的某品牌跑车快速通过特别搭建的垂直摩天轮跑道的情境．为了成功通过直径约20m的竖直环形跑道（在底部轨道错开），跑车在进入摩天轮环形跑道时的速度需达到v1＝22m／s，在顶端倒立行驶的速度需达到v2＝19／s，以对抗地心引力，确保跑车能够在环形跑道顶点顺利地倒立行驶，重力加速度g＝10m／s2．下列说法正确的是A．跑车通过摩天轮跑道的过程机械能守恒B．跑车在环形跑道最高点的向心加速度大小约为19m／s2C．跑车刚进入环形跑道时受到跑道的支持力大小约为116800ND．跑车刚进入环形跑道时发动机输出功率与到达环形跑道顶点时的相等【答案】C【详解】A项：跑车通过摩天轮跑道的过程要克服摩擦力做功，所以机械能不守恒，故A错误；B项：由公式，故B错误；C项：由牛顿第二定律可得：，代入数据解得：，故C正确；D项：最低点摩擦力大要的牵引力也大，最高点摩擦力小，要的牵引力也小，最低点的速度大的，最高点速度小的，所以最低点的输出功率大，故D错误．故应选：Ｃ．8．一辆玩具电动小车在平直路面上以6m/s的速度做匀速直线运动，运动过程中牵引力的功率为9W。若某时刻牵引力的功率突然变为6W，且之后保持不变，对之后的运动过程说法错误的是（整个过程小车受到的阻力不变）（）A．小车最终的运动速度为4m/sB．小车的牵引力最小为1.5NC．小车的加速度越来越小，直至为零D．自牵引力的功率突变为6W，到小车再次开始做匀速直线运动的过程中，小车的平均速度小于5m/s【答案】B【详解】A．功率改变之前，由，得阻力功率改变后，小车再次匀速运动时，由得得小车最终运动的速度大小为选项A正确，不符合题意；B．小车功率刚变为6W时牵引力最小，由，得牵引力最小值为故B错误，符合题意；C．功率改变后小车先做减速运动，由知，小车的加速度越来越小，直至为零，故C正确，不符合题意；D．自牵引力的功率突变至小车再次开始匀速运动，小车做加速度减小的减速运动，通过小车的图像与匀变速运动的图像对比，可得平均速度小于，选项D正确，不符合题意。故选B。9．如图，两质量均为m的小球，通过长为L的不可伸长轻绳水平相连，从某一高处自由下落，下落过程中绳处于水平伸直状态，在下落h高度时，绳中点碰到水平放置的光滑钉子O，重力加速度为g，则（）A．轻绳与钉子相碰后的瞬间，小球的加速度大小为gB．从轻绳与钉子相碰到小球刚到达最低点的过程，重力的功率一直减小C．小球刚到达最低点时速度大小为D．小球刚到达最低点时，绳子对小球的拉力大小为【答案】D【详解】A．轻绳与钉子相碰后的瞬间，小球有竖直向下的速度，此时小球做圆周运动，故小球受重力和绳子拉力的作用，所以小球的加速度大小不为g，而是大于g，故A错误；B．从轻绳与钉子相碰到小球刚到达最低点的过程，小球沿竖直方向的速度不是逐渐增大，而是先变大后变小，最后小球的速度方向为水平方向，竖直方向的速度为0，故重力的功率应该先增大后减小，故B错误；C．小球下落到最低点的过程中，由机械能守恒可知故解得小球刚到达最低点时速度大小为故C错误；D．在最低点，由牛顿第二定律可得解得绳子对小球的拉力大小为故D正确。故选D。10．如图所示，两个质量分布均匀的长木板A、B放置在水平桌面上，质量均为m，木板长度均为L，水平桌面以M点为界，左侧光滑、右侧粗糙，粗糙部分与两木板的动摩擦因数均为μ，粗糙部分的长度为s（s>2L）。初始时木板B的左端恰与M点重合，现使木板A木块以初速度v0滑向B，与B碰后粘合成为一个整体（碰撞时间极短），最终两木块没有掉落桌面，则v0的最大值为（）A． B． C． D．【答案】A【详解】根据动量守恒A、B成为一个整体的速度为从粘合成为一个整体开始到全部运动到粗糙平面，摩擦力随位移均匀增大，然后摩擦力不变，减速至零，根据动能定理解得即v0的最大值。故选A。二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）11．有一款蹿红的微信小游戏“跳一跳”，游戏要求操作者通过控制棋子(质量为m，可视为质点)脱离平台时的速度，使其能从同一水平面上的平台跳到旁边的另一平台上。如图所示的抛物线为棋子在某次跳跃过程中的运动轨迹，轨迹的最高点距平台上表面高度为h，不计空气阻力，重力加速度为g，则（）A．棋子从离开平台至运动到最高点的过程中，重力势能增加mghB．棋子从离开平台至运动到最高点的过程中，机械能增加mghC．棋子离开平台后距平台面高度为时动能为D．棋子落到另一平台上时的速度大于【答案】AD【详解】A.重力势能增加量等于克服重力做功的值，所以：，A正确B.棋子从离开平台至运动到最高点的过程中，只有重力做功，动能和重力势能相互转化，总的机械能保持不变，所以机械能守恒，B错误C.从初态到最高点时，设水平速度为，设初动能为，有：，当到达高度为时有：，解得：，C错误D.从最高点到落另一平台，竖直方向自由落体：，即：，所以落到另一平台速度，D正确12．风力发电是利用风能的一种方式，风力发电机可以将风能(气流的动能)转化为电能，其主要部件如图所示。已知某风力发电机风轮机旋转叶片正面迎风时的有效受风面积为S，运动的空气与受风面作用后速度变为零，正常发电时风力发电机将风能转化为电能的效率可当成恒定，空气密度一定．关于正常发电时风力发电机发电功率的说法正确的是（）A．若有效受风面积提高到原来的2倍，则发电功率提高到原来的2倍B．若有效受风面积提高到原来的2倍，则发电功率提高到原来的4倍C．若风速提高到原来的两倍，则发电功率提高到原来的4倍D．若风速提高到原来的两倍，则发电功率提高到原来的8倍【答案】AD【详解】AB．单位时间内垂直吹向旋转叶片有效受风面积的空气的质量为m=ρSv这些空气所具有的动能为设风力发电机将风能转化为电能的效率为k，则风力发电机输出的电功率为P=kEk=kρSv3则若有效受风面积提高到原来的2倍，则发电功率提高到原来的2倍，故A正确，B错误；CD．由上分析可知，若风速提高到原来的两倍，则发电功率提高到原来的8倍，故D正确，C错误。故选AD。13．Bungee（蹦极）是一种新兴的体育活动，蹦跃者站在约40m以上（相当于10层楼高）高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上，把一端固定的一根长长的橡皮条绑在踝关节处，然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去。绑在跳跃者踝部的橡皮条很长，足以使跳跃者在空中享受几秒钟的“自由落体”。当人体落到离地面一定距离时，橡皮绳被拉开、绷紧，阻止人体继续下落，当人到达最低点时，橡皮绳再次弹起，人被拉起，随后又落下，如此反复，但由于空气阻力的原因，使弹起的高度会逐渐减小，直到静止。这就是蹦极的全过程。根据以上的叙述，忽略空气阻力的影响，对第一次下落过程中下列说法正确的是（）A．当橡皮绳达到原长后人开始做减速运动B．整个下落过程中人的机械能守恒C．当橡皮绳的弹力刚好等于人的重力时人的速度最大D．当人达到最低点时加速度数值最大，且一定大于重力加速度g的值【答案】CD【详解】当橡皮绳达到原长后，开始重力大于弹力，向下做加速度逐渐减小的变加速运动；当重力与弹力相等时，加速度为零，速度最大；之后重力小于弹力，做加速度逐渐增大的变减速运动，到达最低点时，加速度最大，速度为零；在运动的过程中，有重力、弹性绳的弹力做功，人和弹性绳组成的系统机械能守恒；设人下落到橡皮绳恢复原长的位置时，速度为v，下落到最低位置时弹力大小为F，橡皮绳由恢复原长到下落到最低位置的高度为h，由于橡皮绳的弹力呈线性变化，因此在这一过程中，橡皮绳的平均弹力大小为由动能定理可得则有即由牛顿第二定律，人达到最低位置时的加速度大小故选CD。非选择题部分三、非选择题(本题共5小题，共58分)14．某实验小组要探究动能定理，选取的实验装置如图所示。

（1）实验时，在没有连接橡皮筋前，将木板的左端用小木块垫起，使木板倾斜合适的角度，以平衡摩擦力，这样做的目的是___________。（2）实验的主要步骤如下使小车在一条橡皮筋的作用下由某位置静止弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功为W。再用完全相同的2条、3条橡皮筋作用于小车，每次由静止在相同位置释放小车，使橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W、分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度、、作出图像，则下列符合实际的图像是___________。（填字母序号）

（3）该实验小组将橡皮筋的两端固定在桌子的右侧边上，小车用细线与橡皮筋的中点相连，开始时，橡皮筋刚好伸直，将小车向左移动距离s（已知）后由静止释放，测出橡皮筋到原长时小车的速度v，依次增加橡皮筋的根数，保持s不变，重复上述实验步骤，以橡皮筋对小车做功W为纵坐标，以为横坐标，得到一条直线，根据直线与纵轴的截距与斜率，___________（选填“能”或“不能”）求出小车与水平桌面之间的动摩擦因数。【答案】保证橡皮筋拉力做的功就是合外力做的功D不能【详解】（1）[1]小车下滑时受到重力、橡皮筋的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一段垫高平衡小车所受的摩擦力，让物块重力沿斜面的分力与摩擦力平衡，即这样橡皮条的拉力等于合力，故橡皮条做功等于总功；（2）[2]橡皮条拉力是变力，采用倍增法增加功；即使小车在一条橡皮筋的作用下由静止弹出，这时橡皮筋对小车做的功为W，再用完全相同的2条、3条橡皮筋作用于小车，每次由静止释放小车时橡皮筋的伸长量都相同，使橡皮筋对小车做的功分别为2W、，即每次由静止在相同位置释放小车；功与速度的平方相对应，所以图像为抛物线，D正确；（3）[3]图像是直线，斜率为，故不能求解动摩擦因数；15．某实验小组同学用如图所示装置验证机械能守恒定律，为固定的悬点，轻细绳一端固定在点，一端与钢球连接，在点正下方处放置一十分锋利的刀口刃片，略小于绳的长度。把钢球拉到水平位置由静止释放，钢球摆到最低点处时，轻细绳被刀口刃片割断，随即做平抛运动进入右侧的竖直装置，装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板N。实验前，先将一张白纸和复写纸固定在右侧装置的背板上，钢球落到倾斜挡板N上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。(1)本实验除了需让钢球自然下垂测量到球心的长度外，还需要测量的物理量有________。A．钢球的质量B．钢球从到的运动时间C．与印迹的竖直距离D．与印迹的水平距离(2)为了验证钢球从到过程中机械能守恒，最终只需在误差允许的范围内验证表达式_______（用题中所给和测量物理量符号表示）成立即可。为了减少偶然误差，调整倾斜挡板N处于不同位置，多做几次实验进行验证。(3)计算时误将钢球自然下垂时测量的轻细绳的长度作为钢球从到的下落高度，从理论上分析，第(2)问中表达式可能相等吗？简要说明原因________________。【答案】CD（或）可能相等，因为有空气阻力【详解】(1)[1]因为本实验验证的是钢球从到机械能守恒，原始验证表达式为除让钢球自然下垂测量到球心的长度外，只需要测出钢球到达点时的速度大小，而钢球到达点时的速度即为平抛运动的初速度，只需要测量与印迹的竖直距离h和与印迹的水平距离，即可得到钢球到达点时的速度，故选CD；(2)[2]根据平抛运动的规律有解得故最终只需要在误差允许的范围内验证表达式或成立即可；(3)[3]当将钢球自然下垂时将测量的轻细绳长度作为从到的下落高度，虽然计算时下落高度比实际的变小了，而实验中也忽略了运动过程中的空气阻力，从理论上来讲，当钢球减少的下落高度对应的重力势能恰好等于克服空气阻力消耗的能量时，第(2)问中的表达式是相等的。16．某学习小组利用如图所示装置探究弹簧弹性势能大小。实验器材有：左端带有挡板的水平长木板、轻质弹簧、带有遮光片的滑块、光电门、数字计时器、游标卡尺、毫米刻度尺、天平。实验过程如下：①用游标卡尺测得遮光片的宽度为d，用天平测得带有遮光片的滑块质量为m；②长木板固定在水平地面上，将弹簧左端固定在挡板P上，右端与滑块不拴接，当弹簧自由伸长时，弹簧的右端垂直投影位于平板上O处，在此处安装光电门，并与数字计时器相连；③用滑块压缩弹簧，然后用销钉把滑块锁定，此时遮光片中心线通过平板上的A点，用刻度尺测量出AO间的距离x；④拔去锁定滑块的销钉，滑块经过光电门，记录数字计时器显示的遮光时间为t，滑块停止运动时遮光片中心线通过平板上的B点，用刻度尺测量出OB间的距离L。请回答下列问题：（1）滑块与弹簧分离瞬间，滑块的速度大小______；（2）滑块在OB段运动的加速度大小______；（3）实验过程中弹簧的最大弹性势能______。（均用题目所给物理量符号表示）【答案】【详解】（1）[1]根据光电门工作原理，滑块与弹簧分离瞬间，滑块的速度大小（2）[2]根据运动学知识，滑块在OB段运动可得解得（3）[3]实验过程中，根据能量守恒定律，可知弹性势能全部转化为摩擦内能，则滑块在OB段运动过程，由牛顿第二定律，得联立解得17．某幼儿园设计的一个滑梯，由于场地大小的限制，滑梯的水平跨度确定为4m，如图所示。已知滑梯与儿童裤料之间的动摩擦因数为0.4，为使儿童能从滑梯顶端由静止滑下，且到达地面的速度不超过2m/s，取g等于10m/s2，求滑梯高度范围。【答案】1.6m＜h≤1.8m【详解】要使得儿童能由静止下滑，必须＞滑梯的高度联立解得h＞1.6m设当滑梯高度为h2时，小孩滑到底端时速度恰好为2m/s，由动能定理有：解得h2=1.8m综上，则1.6m＜h≤1.8m18．如图所示，传送带的两个轮子半径均为r=0.2m，两个轮子最高点A、B在同一水平面内，A、B间距离L=5m，半径R=0.4m的固定、竖直光滑圆轨道与传送带相切于B点，C点是圆轨道的最高点。质量m=0.1kg的小滑块与传送带之间的动摩擦因数=0.8。重力加速度g=10m/s2。求：（1）传送带静止不动，小滑块以水平速度v0滑上传送带，并能够运动到C点，v0至少多大？（2）当传送带的轮子以ω=10rad/s的角速度匀速转动时，将小滑块无初速地放到传送带上的A点，小滑块从A点运动到B点的时间t是多少？（3）传送带的轮子以不同的角速度匀速转动，将小滑块无初速地放到传送带上的A点，小滑块运动到C点时，对圆轨道的压力大小不同，最大压力Fm是多大？【答案】（1）m/s；（2）2.75s；（3）5N【详解】（1）设小滑块能够运动到C点，在C点的速度至少为vc，则解得v0=m/s(2)设传送带运动的速度为v1，小滑块在传送带上滑动时加速度是a，滑动时间是t1，滑动过程中通过的距离是x，则v1=rωma=μmgv1=at1解得v1=2m/