2019版高考物理一輪復(fù)習(xí)第五章機(jī)械能及其守恒定律章末綜合測(cè)試

歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助!歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助!歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助!歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助!歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助!歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助!第五章機(jī)械能及其守恒定律章末綜合測(cè)試(五)(時(shí)間：60分鐘分?jǐn)?shù)：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～5題只有一項(xiàng)符合題目要求，第6～8題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1．質(zhì)量為m、初速度為零的物體，在不同變化的合外力F作用下都通過位移x0.下列各種情況中合外力做功最多的是()解析：C力F隨位移x變化的圖線與x軸圍成的面積表示功，合外力做功最多的是圖C.2．物體放在水平地面上，在水平拉力的作用下，沿水平方向運(yùn)動(dòng)，在6s內(nèi)其速度與時(shí)間關(guān)系的圖象和拉力的功率與時(shí)間關(guān)系的圖象如圖甲、乙所示，由圖象可以求得物體的質(zhì)量為(取g＝10m/s2)()A．2kg B．2.5kgC．3kg D．3.5kg解析：B勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)拉力等于摩擦力，為：F2＝Ff＝eq\f(P,v)＝eq\f(10,4)N＝2.5N.物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力為恒力，v隨時(shí)間均勻增大，所以P隨t均勻增大．F1＝eq\f(P′,v′)＝eq\f(30,4)N＝7.5N.F1－Ff＝ma，a＝eq\f(4,2)m/s2＝2m/s2可得m＝2.5kg.故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．3．滑板運(yùn)動(dòng)是極限運(yùn)動(dòng)的鼻祖，許多極限運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目均由滑板項(xiàng)目延伸而來．如圖所示，質(zhì)量為m1＝50kg的運(yùn)動(dòng)員從軌道上的A點(diǎn)以v0的水平速度沖上質(zhì)量為m2＝5kg的高度不計(jì)的靜止滑板后，又一起滑向光滑軌道DE，到達(dá)E點(diǎn)時(shí)速度減為零，然后返回，已知H＝1.8m，重力加速度g＝10m/s2.設(shè)運(yùn)動(dòng)員和滑板可看成質(zhì)點(diǎn)，滑板與水平地面的摩擦力不計(jì)．則下列說法正確的是()A．運(yùn)動(dòng)員和滑板一起由D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)的過程中機(jī)械能不守恒B．運(yùn)動(dòng)員的初速度v0＝8m/sC．剛沖上DE軌道時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的速度大小為6m/sD．運(yùn)動(dòng)員沖上滑板到二者共速的過程中機(jī)械能守恒解析：C運(yùn)動(dòng)員和滑板一起由D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)的過程中只有重力做功，則機(jī)械能守恒，得(m1＋m2)gH＝eq\f(1,2)(m1＋m2)veq\o\al(2,共)，v共＝6m/s，A錯(cuò)誤、C正確；若規(guī)定向右為正方向，運(yùn)動(dòng)員沖上滑板到二者共速，由動(dòng)量守恒得m1v0＝(m1＋m2)v共，解得v0＝6.6m/s，運(yùn)動(dòng)員與滑板組成的系統(tǒng)的動(dòng)能變化量ΔEk＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(m1＋m2)veq\o\al(2,共)>0，則運(yùn)動(dòng)員沖上滑板到二者共速的過程中機(jī)械能不守恒，B、D錯(cuò)誤．4.一滑塊以一定的初速度從一固定斜面的底端向上沖，到斜面上某一點(diǎn)后返回底端，斜面粗糙．滑塊運(yùn)動(dòng)過程中加速度與時(shí)間關(guān)系圖象如圖所示．下列四幅圖象分別表示滑塊運(yùn)動(dòng)過程中位移x、速度v、動(dòng)能Ek和重力勢(shì)能Ep(以斜面底端為參考平面)隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象，其中正確的是()解析：D滑塊沖上斜面到沿斜面下滑底端的過程，先勻減速后勻加速，上滑過程x＝v0t－eq\f(1,2)a1t2，下滑過程x＝－eq\f(1,2)a2(t－t1)2，所以兩段均為開口向下的拋物線(或者從x－t圖線的斜率分析，由過程可知：速度先減小后增大，所以斜率先減小后增大)，所以A錯(cuò)誤；因?yàn)橛心Σ粒詸C(jī)械能有損失，回到底端的速度必小于v0，所以B錯(cuò)誤；因?yàn)閯?dòng)能Ek＝eq\f(1,2)mv2，即有上滑過程Ek＝eq\f(1,2)m(v0－a1t)2，下滑過程有Ek＝eq\f(1,2)m[a2(t－t1)]2，上滑到最高點(diǎn)的動(dòng)能為0，所以C錯(cuò)誤；重力勢(shì)能Ep＝mgh，所以重力勢(shì)能先增加后減小，即D正確．5．如圖所示，質(zhì)量M＝4kg的物塊B與質(zhì)量m＝2kg的物塊A間用一輕質(zhì)彈簧連接后，置于一傾角θ＝37°且足夠長的固定光滑斜面上，C為固定在斜面底部且與斜面垂直的擋板，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)用一平行于斜面向上、大小恒為F＝60N的拉力作用在物塊A上，并使其沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物塊B剛要離開擋板C時(shí)，物塊A運(yùn)動(dòng)的距離為x＝6m，則(已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)()A．此時(shí)物塊A動(dòng)能的增加量為360JB．該輕彈簧的勁度系數(shù)為4N/mC．此時(shí)物塊A的加速度大小為12m/s2D．整個(gè)過程中彈簧彈性勢(shì)能的增加量為300J解析：C在物塊A向上運(yùn)動(dòng)6m的過程中，拉力F做的功為WF＝Fx＝360J，由能量守恒定律可知，拉力F做的功轉(zhuǎn)化為物塊A增加的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈簧的彈性勢(shì)能，所以物塊A動(dòng)能的增加量小于360J，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)物塊A靜止不動(dòng)時(shí)，設(shè)彈簧的壓縮量為Δx，對(duì)A有mgsinθ＝kΔx，即Δx＝eq\f(mgsinθ,k)，當(dāng)物塊A運(yùn)動(dòng)的距離為x＝6m時(shí)，物塊B剛要離開擋板C，對(duì)物塊B進(jìn)行受力分析可知Mgsinθ＝k(6m－eq\f(mgsinθ,k))，代入數(shù)據(jù)可解得k＝6N/m，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)物塊A運(yùn)動(dòng)的距離為x＝6m時(shí)，設(shè)物塊A運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a，彈簧的伸長量為Δx′，則由牛頓第二定律可得F－mgsinθ－kΔx′＝ma，又Δx′＝6m－eq\f(mgsinθ,k)，兩式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可解得a＝12m/s2，選項(xiàng)C正確；由能量守恒定律可知彈簧彈性勢(shì)能的增加量ΔEp＝WF－mgxsinθ－ΔEkA，因WF－mgxsinθ＝360J－72J＝288J，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．6．質(zhì)量為m1、m2的兩物體，靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的人站在m1上用恒力F拉繩子，經(jīng)過一段時(shí)間后，兩物體的速度大小分別為v1和v2，位移分別為x1和x2，如圖所示．則這段時(shí)間內(nèi)此人所做的功的大小等于()A．Fx2B．F(x1＋x2)C.eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)＋eq\f(1,2)(m＋m1)veq\o\al(2,1)D.eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)解析：BC根據(jù)功的定義W＝Fx，而其x應(yīng)為拉過的繩子長度，也就是兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的位移之和，因此B正確，A錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理，拉力做的功等于兩個(gè)物體增加的動(dòng)能之和，即W＝eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)＋eq\f(1,2)(m＋m1)veq\o\al(2,1)，因此C正確，D錯(cuò)誤．7．如圖所示，在豎直平面內(nèi)，半徑為R的四分之一圓弧軌道AB、水平軌道BC與斜面CD平滑連接在一起，圓弧軌道的半徑OB和BC垂直，水平軌道BC的長度大于eq\f(π,2)R，斜面CD足夠長．在圓弧軌道上靜置著N個(gè)質(zhì)量為m，半徑為r(r?R)的光滑剛性小球，小球恰好將圓弧軌道鋪滿，從最高點(diǎn)A到最低點(diǎn)B依次標(biāo)記為1、2、3……N.現(xiàn)將圓弧軌道末端B處的阻擋物拿走，N個(gè)小球由靜止開始沿軌道運(yùn)動(dòng)，不計(jì)摩擦與空氣阻力，若以BC所在的平面為重力勢(shì)能的零勢(shì)能面，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A．第N個(gè)小球在斜面CD上向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其機(jī)械能減小B．第N個(gè)小球在斜面CD上向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其機(jī)械能增大C．N個(gè)小球構(gòu)成的系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，且機(jī)械能E＝eq\f(NmgR,2)D．第1個(gè)小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度v<eq\r(gR)解析：BD把N個(gè)小球看成整體，則小球運(yùn)動(dòng)過程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，由于重心到水平軌道BC的高度小于eq\f(R,2)，故總機(jī)械能E<eq\f(NmgR,2)，C錯(cuò)誤；在下滑的過程中，水平軌道上的小球要做勻速運(yùn)動(dòng)，而圓弧軌道上的小球要做加速運(yùn)動(dòng)，則后面的小球?qū)η懊娴男∏蛴邢蚯暗膲毫ψ饔?，同理可知，沖上斜面后后面的小球?qū)η懊娴男∏蛴邢蛏系膲毫ψ饔茫实贜個(gè)小球受到第N－1個(gè)小球的壓力，壓力做正功，第N個(gè)小球機(jī)械能增大，故A錯(cuò)誤，B正確；N個(gè)小球整體的重心運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有eq\f(1,2)Nmv2<Nmg×eq\f(1,2)R，解得v<eq\r(gR)，故D正確．8．(2017·河南省實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)在一水平向右勻速運(yùn)動(dòng)的傳送帶的左端A點(diǎn)，每隔相同的時(shí)間T，輕放上一個(gè)相同的工件．已知工件與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，工件質(zhì)量為m.經(jīng)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)后面那些已經(jīng)和傳送帶達(dá)到相同速度的工件之間的距離均為L.已知重力加速度為g，下列判斷正確的有()A．傳送帶的速度大小為eq\f(L,T)B．工件在傳送帶上加速時(shí)間為eq\f(L,2Tμg)C．每個(gè)工件與傳送帶間因摩擦而產(chǎn)生的熱量為eq\f(μmgL,2)D．傳送帶因傳送一個(gè)工件而多消耗的能量為eq\f(mL2,T2)解析：AD工件在傳送帶上先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，然后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，每個(gè)工件滑上傳送帶后運(yùn)動(dòng)的規(guī)律相同，可知L＝vT，解得傳送帶的速度v＝eq\f(L,T)，故A正確．設(shè)每個(gè)工件勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，則工件的加速度為μg，根據(jù)v＝v0＋at，解得：t＝eq\f(v,a)＝eq\f(L,Tμg)，故B錯(cuò)誤．工件與傳送帶相對(duì)滑動(dòng)的路程為：Δx＝eq\f(v2,μg)－eq\f(v2,2μg)＝eq\f(v2,2μg)＝eq\f(L2,2μgT2)，則摩擦產(chǎn)生的熱量為：Q＝μmgΔx＝eq\f(mL2,2T2).故C錯(cuò)誤．根據(jù)能量守恒得，傳送帶因傳送一個(gè)工件多消耗的能量E＝eq\f(1,2)mv2＋μmgΔx＝eq\f(mL2,T2)，故D正確．二、非選擇題(本題共3小題，第9、10題各16分．第11題20分，共52分)9．某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW，汽車質(zhì)量為5t，汽車在運(yùn)動(dòng)中所受阻力的大小恒為車重的0.1倍．(g取10m/s2)(1)若汽車以額定功率啟動(dòng)，則汽車所能達(dá)到的最大速度是多少？當(dāng)汽車速度達(dá)到5m/s時(shí)，其加速度是多少？(2)若汽車以恒定加速度0.5m/s2啟動(dòng)，則其勻加速過程能維持多長時(shí)間？解析：(1)當(dāng)汽車的加速度為零時(shí)，汽車的速度v達(dá)到最大值vm，此時(shí)牽引力與阻力相等，故最大速度為vm＝eq\f(P,F)＝eq\f(P,f)＝eq\f(60×103,0.1×5000×10)m/s＝12m/s(4分)由P＝F1v，F(xiàn)1－f＝ma，得速度v＝5m/s時(shí)的加速度為(4分)a＝eq\f(F1－f,m)＝eq\f(P,mv)－eq\f(f,m)＝(eq\f(60×103,5000×5)－eq\f(0.1×5000×10,5000))m/s2＝1.4m/s2.(2分)(2)汽車以a′＝0.5m/s2的加速度啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)功率增大到額定功率時(shí)，勻加速運(yùn)動(dòng)達(dá)到最大速度，即vm′＝eq\f(P,F1′)＝eq\f(P,f＋ma′)＝eq\f(60×103,0.1×5000×10＋5000×0.5)m/s＝8m/s(2分)由于此過程中汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，滿足vm′＝a′t(2分)故勻加速過程能維持的時(shí)間t＝eq\f(vm′,a′)＝eq\f(8,0.5)s＝16s．(2分)答案：(1)12m/s1.4m/s2(2)16s10．一質(zhì)量為M＝2.0kg的小物塊隨足夠長的水平傳送帶一起運(yùn)動(dòng)，被一水平向左飛來的子彈擊中并從物塊中穿過，子彈和小物塊的作用時(shí)間極短，如圖甲所示．地面觀察者記錄了小物塊被擊中后的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示(圖中取向右運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?．已知傳送帶的速度保持不變，g取10m/s2.(1)指出傳送帶速度v的大小及方向，說明理由．(2)計(jì)算物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.(3)傳送帶對(duì)外做了多少功？子彈射穿物塊后系統(tǒng)有多少能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？解析：(1)從v－t圖象中可以看出，物塊被擊穿后，先向左做減速運(yùn)動(dòng)，速度為零后，又向右做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度等于2.0m/s，則隨傳送帶一起做勻速運(yùn)動(dòng)，所以，傳送帶的速度大小為v＝2.0m/s，方向向右．(2分)(2)由v－t圖象可得，物塊在滑動(dòng)摩擦力的作用下做勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(4.0,2)m/s2＝2.0m/s2(2分)由牛頓第二定律得滑動(dòng)摩擦力Ff＝μMg，則物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝eq\f(Ma,Mg)＝eq\f(a,g)＝eq\f(2.0,10)＝0.2(2分)(3)由v－t圖象可知，傳送帶與物塊間存在摩擦力的時(shí)間只有3s，傳送帶在這段時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的位移為x，則x＝vt＝2.0×3m＝6.0m(2分)所以，傳送帶所做的功W＝Ffx＝0.2×2.0×10×6.0J＝24J(2分)設(shè)物塊被擊中后的初速度為v1，向左運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，向右運(yùn)動(dòng)直至和傳送帶達(dá)到共同速度的時(shí)間為t2，則有物塊向左運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)能Q1＝μMg(vt1＋eq\f(v1,2)t1)＝32J(2分)物塊向右運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)能Q2＝μMg(vt2－eq\f(v,2)t2)＝4J(2分)所以整個(gè)過程產(chǎn)生的內(nèi)能Q＝Q1＋Q2＝36J．(2分)答案：(1)2.0m/s方向向右(2)0.2(3)24J36J11．如圖所示，半徑為R的圓O與半徑為2R的BCD圓弧相切于最低點(diǎn)C(C′)，BCPC′D是螺旋軌道，C、C′間距離可以忽略．與水平面夾角都是37°的傾斜軌道AB、ED分別與BC、C′D圓弧相切于B、D點(diǎn)，將一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧的一端固定在AB軌道的固定板上，平行于斜面的細(xì)線穿過固定板和彈簧跨過定滑輪將小球和大球連接，小球與彈簧接觸但不相連，小球質(zhì)量為m，大球質(zhì)量為eq\f(6,5)m，ED軌道上固定一同樣輕質(zhì)彈簧，自然狀態(tài)下，彈簧下端與D點(diǎn)距離為L2，初始兩球靜止，小球與B點(diǎn)的距離是L1，L1>L2，現(xiàn)小球與細(xì)線突然斷開(一切摩擦不計(jì)，重力加速度為g)．(1)求細(xì)線剛斷時(shí)，小球的加速度；(2)求小球恰好能完成豎直圓周運(yùn)動(dòng)這種情況下，小球在經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)，在C點(diǎn)左、右兩邊對(duì)軌道的壓力之差；(3)在彈簧彈性限度內(nèi)，討論未脫離軌道的小球與彈簧接觸再次獲得與初始細(xì)線斷開時(shí)相同大小的加速度時(shí)，小球速度的兩類狀況．解析：(1)細(xì)線未斷時(shí)，線中張力FT＝eq\f(6,5)mg，彈簧彈力(1分)FN＝FT－mgsin37°＝eq\f(6,5)mg－eq\f(3,5)mg＝eq\f(3,5)mg(2分)細(xì)