【核動力】2022屆高三物理一輪復(fù)習(xí)章末綜合檢測(五)-第5章-機械能-

章末綜合檢測(五)考試時間：60分鐘第Ⅰ卷(選擇題)評卷人得分一、選擇題(共8小題，每小題6分，共48分)1.如圖所示，有一傾角θ＝30°的足夠長斜坡，小孩在做玩耍時，從該斜坡頂端將一足球沿水平方向踢出去，已知足球被踢出時的初動能為9J，不計空氣阻力，則該足球第一次落在斜坡上時的動能為()A．12JB．21JC．27JD．36J【解析】足球被踢出后開頭做平拋運動，第一次落在斜坡上時對足球的位移進行分解有tan30°＝eq\f(y,x)＝eq\f(\f(0＋vy,2)t,v0t)，得eq\f(v0,vy)＝eq\f(\r(3),2)，足球第一次落在斜坡上時的動能為eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,0)＋veq\o\al(2,y))＝21J，只有選項B正確．【答案】B2.如圖所示，長為L的輕質(zhì)細(xì)繩懸掛一個質(zhì)量為m的小球，其下方有一個傾角為θ的光滑斜面體，放在光滑水平面上．開頭時小球剛好與斜面接觸無壓力，現(xiàn)在用水平力F緩慢向左推動斜面體，直至細(xì)繩與斜面平行為止，對該過程中有關(guān)量的描述正確的是()A．繩的拉力和球?qū)π泵娴膲毫Χ荚跐u漸減小B．繩的拉力在漸漸減小，球?qū)π泵娴膲毫u漸增大C．重力對小球做負(fù)功，斜面彈力對小球不做功D．推力F做的功是mgL(1－cosθ)【解析】對小球受力分析可知，小球受重力、輕繩的拉力和斜面的支持力3個力的作用而處于一系列的動態(tài)平衡狀態(tài)，做出受力分析的力三角形可知，輕繩的拉力始終減小，斜面的支持力方向不變，大小始終增加，由牛頓第三定律可知小球?qū)π泵娴膲毫κ冀K增大，故A錯誤，B正確．依據(jù)力做功的條件：可知重力對小球做負(fù)功，斜面彈力對小球做正功，C錯誤．若取小球和滑塊整體為爭辯對象，依據(jù)能量守恒得F做的功等于系統(tǒng)機械能的增量，斜面體動能和勢能不變，小球的動能不變，所以系統(tǒng)機械能的增量等于小球的重力勢能增加量，所以F做功等于小球重力勢能增量，ΔEp＝mgh＝mgL(1－sinθ)，推力F做的總功應(yīng)等于小球重力勢能的增量mgL(1－sinθ)，故D錯誤．【答案】B3．豎直向上拋出一小球，小球在運動過程中，所受空氣阻力大小不變．規(guī)定向上方向為正方向，小球上升到最高點所用時間為t0，下列關(guān)于小球在空中運動過程中的加速度a、位移x、重力的瞬時功率P和機械能E隨時間t變化的圖象中，正確的是()【解析】由向上方向為正，加速度方向始終向下，故A錯誤；由空氣阻力大小不變，故物體向上減速運動和向下加速運動的加速度均恒定，且向上的加速度大，故向上減速的時間小于向下加速的時間，由于小球做勻變速運動，位移—時間圖線不是直線，排解B項；由于空氣阻力始終做負(fù)功，故小球的機械能始終減小，排解D項，重力的瞬時功率P＝mgv，故選項C正確．【答案】C4.一質(zhì)量為m的小球以初動能Ek0沖上傾角為θ的粗糙固定斜面，圖中兩條圖線分別表示小球在上升過程中動能、重力勢能與其上上升度之間的關(guān)系(以斜面底端所在平面為零重力勢能面)，h0表示上升的最大高度，圖中坐標(biāo)數(shù)據(jù)中的k為常數(shù)且滿足0＜k＜1，則由圖可知，下列結(jié)論正確的是()A．上升過程中摩擦力大小Ff＝kmgB．上升過程中摩擦力大小Ff′＝kmgcosθC．上上升度h＝eq\f(k＋1,k＋2)h0sinθ時，小球重力勢能和動能相等D．上上升度h＝eq\f(k＋1,k＋2)h0時，小球重力勢能和動能相等【解析】上升過程，重力勢能是漸漸增加的，動能是漸漸削減的，所以①表示重力勢能Ep隨上上升度變化的關(guān)系，②表示動能Ek隨上上升度變化的關(guān)系．由①知mgh0＝eq\f(Ek0,k＋1)，依據(jù)動能定理有－mgh0－Ff·eq\f(h0,sinθ)＝0－Ek0，得Ff＝kmgsinθ，選項A、B均錯誤；由①知Ep＝eq\f(Ek0,k＋1h0)h，由②知Ek＝－eq\f(Ek0,h0)h＋Ek0，由Ep＝Ek得h＝eq\f(k＋1,k＋2)h0，選項D正確，C錯誤．【答案】D5.長為L的輕繩懸掛一個質(zhì)量為m的小球，開頭時繩豎直，小球與一個傾角θ＝45°的靜止三角形物塊斜面剛好接觸，如圖所示．現(xiàn)在用水平恒力F向左推動三角形物塊，直至細(xì)繩與斜面平行，此時小球的速度大小為v，重力加速度為g，不計全部的摩擦，則下列說法中正確的是()A．上述過程中，斜面對小球做的功等于小球增加的動能B．上述過程中，推力F做的功為FLC．上述過程中，推力F做的功等于小球增加的機械能D．細(xì)繩與斜面平行時，繩對小球的拉力大小為mgsin45°【解析】由題意知，斜面對小球做的功等于小球機械能的增量，A錯誤．依據(jù)幾何關(guān)系可知斜面的位移AB等于輕繩的長度L，所以推力F做的功為FL，B正確．推力F做的功等于斜面和小球增加的機械能之和，C錯誤．細(xì)繩與斜面平行時，在沿細(xì)繩方向上，F(xiàn)T－mgsin45°＝eq\f(mv2,L)，故繩對小球的拉力FT＝mgsin45°＋eq\f(mv2,L)，D錯誤．【答案】B6.如圖所示，光滑固定的豎直桿上套有小物塊a，不行伸長的輕質(zhì)細(xì)繩通過大小可忽視的定滑輪連接物塊a和物塊b，虛線cd水平．現(xiàn)由靜止釋放兩物塊，物塊a從圖示位置上升，并恰好能到達c處．在此過程中，若不計摩擦和空氣阻力，下列說法正確的是()A．物塊a到達c點時加速度為零B．繩拉力對物塊a做的功等于物塊a重力勢能的增加量C．繩拉力對物塊b先做負(fù)功后做正功D．繩拉力對物塊b做的功在數(shù)值上等于物塊b機械能的削減量【解析】物塊a到達c點時，豎直方向上僅受重力作用，故加速度不為0，A錯誤，由動能定理分析，可知繩拉力對物塊a做的正功等于a的重力做的負(fù)功，即等于物塊a重力勢能的增加量，B正確．物塊b向下運動，繩拉力對物塊b始終做負(fù)功，C錯誤．由動能關(guān)系可知選項D正確．【答案】BD7.在傾角為θ的光滑斜面上放有兩個用輕彈簧相連接的物塊A、B，它們的質(zhì)量分別為m1、m2(m1＜m2)，彈簧的勁度系數(shù)為k，C為一固定擋板，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示．現(xiàn)開頭用一恒力F沿斜面方向拉物塊A使之向上運動，當(dāng)物塊B剛要離開C時，物塊A運動的距離為d，速度為v.則()A．此時物塊A的加速度為eq\f(F－kd,m1)B．該過程中，物塊A的速度漸漸增大C．此時物塊A所受重力做功的功率為m1gvD．該過程中，彈簧彈性勢能的增加量為Fd－m1gdsinθ－eq\f(1,2)m1v2【解析】系統(tǒng)處于靜止時，彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈簧的壓縮量為x1，對物塊A：m1gsinθ＝kx1；物塊B剛要離開C時，彈簧處于伸長狀態(tài)，彈簧的伸長量為x2，對物塊A：F－m1gsinθ－kx2＝m1a，又物塊A運動的距離為d＝x1＋x2，解得a＝eq\f(F－kd,m1)，若F＜kd，則物塊A在該過程中運動的速度將先增大后減小，故A對、B錯．物塊A重力的方向與速度方向不共線，故C錯．依據(jù)能量守恒定律得，彈簧彈性勢能的增加量為Fd－m1gdsinθ－eq\f(1,2)m1v2，故D對．【答案】AD8.在機場和火車站可以看到對行李進行平安檢查用的水平傳送帶如圖所示，當(dāng)旅客把行李放在正在勻速運動的傳送帶上后，傳送帶和行李之間的滑動摩擦力使行李開頭運動，隨后它們保持相對靜止，行李隨傳送帶一起勻速通過檢測儀器接受檢查，設(shè)某機場的傳送帶勻速前進的速度為0.4m/s，某行李箱的質(zhì)量為5kg，行李箱與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.2，當(dāng)旅客把這個行李箱當(dāng)心地放在傳送帶上，通過平安檢查的過程中，g取10m/s2，則()A．開頭時行李的加速度為2m/s2B．行李到達B點時間為2sC．傳送帶對行李做的功為0.4JD．傳送帶上將留下一段摩擦痕跡，該痕跡的長度是0．03m【解析】行李開頭運動時由牛頓其次定律有：μmg＝ma，所以a＝2m/s2，故A項正確．由于傳送帶的長度未知，故時間不行求，故B項錯誤；行李最終和傳送帶一起勻速運動，所以傳送帶對行李做的功為W＝eq\f(1,2)mv2＝0.4J，故C項正確；在傳送帶上留下的痕跡長度為Δx＝vt－eq\f(vt,2)＝eq\f(vt,2)＝0.04m，故D項錯誤．【答案】AC第Ⅱ卷(綜合應(yīng)用)評卷人得分二、綜合應(yīng)用(共4小題，共58分)9.(16分)Ⅰ.(4分)如圖所示為與小車相連，穿過打點計時器的一條紙帶，紙帶上的點距并不都是均勻的，下列說法正確的是()①紙帶的左端是與小車相連的②紙帶的右端是與小車相連的③利用E、F、G、H、I、J這些點之間的距離來確定小車的速度④利用A、B、C、D、E這些點之間的距離來確定小車的速度A．①③B．②④C．①④D．②③【解析】剛開頭時車加速運動，點間距離漸漸變大，故從紙帶看出右端與小車相連，②正確；小車無牽引力時做勻速運動，測小車勻速行駛的速度應(yīng)利用A、B、C、D、E這些點，④正確．選B.【答案】BⅡ.(12分)某活動小組利用圖甲裝置驗證機械能守恒定律．鋼球自由下落過程中，先后通過光電門A、B，計時裝置測出鋼球通過A、B的時間分別為tA、tB，用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度，測出兩光電門間的距離為h，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測量鋼球的直徑，讀數(shù)如圖乙所示，鋼球直徑D＝________cm.(2)要驗證機械能守恒，只要比較________．A．D2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t\o\al(2,A))－\f(1,t\o\al(2,B))))與gh是否相等B．D2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t\o\al(2,A))－\f(1,t\o\al(2,B))))與2gh是否相等C．D2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t\o\al(2,B))－\f(1,t\o\al(2,A))))與gh是否相等D．D2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t\o\al(2,B))－\f(1,t\o\al(2,A))))與2gh是否相等(3)鋼球通過光電門的平均速度________(選填“>”或“<”)鋼球球心通過光電門的瞬時速度，由此產(chǎn)生的誤差________(選填“能”或“不能”)通過增加試驗次數(shù)減小．【解析】(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為9mm，游標(biāo)尺上第10個刻度和主尺上某一刻度對齊，游標(biāo)讀數(shù)為0.05×10mm＝0.50mm，所以最終讀數(shù)為：主尺讀數(shù)＋游標(biāo)尺讀數(shù)＝9mm＋0.50mm＝9.50mm＝0.950cm.(2)該題利用自由落體運動來驗證機械能守恒，因此需要測量物體自由下落的高度h以及物體通過A、B點的速度大?。跍y量速度時我們利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，即vA＝eq\f(D,tA)，vB＝eq\f(D,tB)，則mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)，即gh＝D2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t\o\al(2,B))－\f(1,t\o\al(2,A))))，故D正確．(3)由勻變速運動中間時刻的速度小于中點位置的瞬時速度可知鋼球通過光電門的平均速度小于鋼球球心通過光電門的瞬時速度，此誤差屬于系統(tǒng)誤差，不能通過增加試驗次數(shù)減小．【答案】(1)0.950(2)D(3)＜不能10．(12分)某汽車研發(fā)機構(gòu)在汽車的車輪上安裝了小型發(fā)電機，將減速時的部分動能轉(zhuǎn)化并儲存在蓄電池中，以達到節(jié)能的目的．某次測試中，汽車以額定功率行駛700m后關(guān)閉發(fā)動機，測出了汽車動能Ek與位移x的關(guān)系圖象如圖，其中①是關(guān)閉儲能裝置時的關(guān)系圖線，②是開啟儲能裝置時的關(guān)系圖線．已知汽車的質(zhì)量為1000kg，設(shè)汽車運動過程中所受地面阻力恒定，空氣阻力不計，求：(1)汽車的額定功率P；(2)汽車加速運動500m所用的時間t；(3)汽車開啟儲能裝置后向蓄電池供應(yīng)的電能E.【解析】(1)關(guān)閉發(fā)動機且關(guān)閉儲能裝置后，汽車在地面的阻力Ff的作用下減速至停止，由動能定理有－Ffx＝0－Ek解得Ff＝2×103N汽車勻速運動的動能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝8×105J解得v＝40m/s汽車勻速運動時牽引力大小等于阻力，故汽車的額定功率P＝Fv＝FfV解得P＝8×104W(2)汽車加速運動過程中，由動能定理有Pt－Ffx0＝Ek－Ek0解得t＝16.25s(3)由功能關(guān)系，汽車開啟儲能裝置后向蓄電池供應(yīng)的電能E＝Ek－Ffx′解得E＝5×105J【答案】(1)8×104W(2)16.25s(3)5×105J11．(12分)如圖甲所示，一足夠長、與水平面夾角θ＝53°的傾斜軌道與豎直面內(nèi)的光滑圓軌道相接，圓軌道的半徑為R，其最低點為A，最高點為B.可視為質(zhì)點的物塊與斜軌間有摩擦，物塊從斜軌上某處由靜止釋放，到達B點時與軌道間壓力的大小F與釋放的位置距離最低點的高度h的關(guān)系圖象如圖乙所示．不計小球通過A點時的能量損失，重力加速度g＝10m/s2，sin53°＝eq\f(4,5)，cos53°＝eq\f(3,5)，求：(1)物塊與斜軌道間的動摩擦因數(shù)μ；(2)物塊的質(zhì)量m.【解析】(1)由題乙圖可知，當(dāng)h1＝5R時，物塊到達B點時與軌道間壓力的大小為0，設(shè)此時物塊在B點的速度大小為v1，則mg＝eq\f(mv\o\al(2,1),R)對物塊從釋放至到達B點的過程，由動能定理有mg(h1－2R)－μmgcosθ·eq\f(h1,sinθ)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)解得μ＝eq\f(2,3)(2)設(shè)物塊從距最低點高為h處釋放后到達B點時速度的大小為v，則F＋mg＝eq\f(mv2,R)物塊從釋放至到達B點的過程中，由動能定理有mg(h－2R)－μmgcosθ·eq\f(h,sinθ)＝eq\f(1,2)mv2解得F＝eq\f(mgh,R)－5mg對應(yīng)F－h(huán)的圖線可得斜率k＝eq\f(mg,R)＝eq\f(2,R)解得m＝0.2kg【答案】(1)e