2018-2019學(xué)年高考物理 主題二 機(jī)械能及其守恒定律 第四章 機(jī)械能及其守恒定律階段檢測(cè) 教科版

第四章 機(jī)械能及其守恒定律 階段檢測(cè) (時(shí)間：90分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題共10小題，每小題5分，共50分。其中1～6題為單項(xiàng)選擇題，7～10題為多項(xiàng)選擇題) 1.如圖1所示，一小孩和一大人都以水平方向的力勻速推動(dòng)相同的木箱在相同的路面走同樣的位移(推箱的速度大小如圖中所示)，比較此過(guò)程中兩人分別對(duì)木箱做的功，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖1 A.大人做的功多 B.小孩做的功多 C.大人和小孩做的功一樣多 D.條件不足，無(wú)法判斷 解析　因?yàn)槟鞠鋭蛩龠\(yùn)動(dòng)，小孩和大人所用的推力相等，又因?yàn)樗叩奈灰葡嗤?，所以做功一樣多，選項(xiàng)C正確。 答案　C 2.如圖2所示，運(yùn)動(dòng)員跳傘將經(jīng)歷加速下降和減速下降兩個(gè)過(guò)程。將人和傘看成一個(gè)系統(tǒng)，在這兩個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖2 A.阻力對(duì)系統(tǒng)始終做負(fù)功 B.系統(tǒng)受到的合力始終向下 C.重力做功使系統(tǒng)的重力勢(shì)能增加 D.任意相等的時(shí)間內(nèi)重力做的功相等 解析　無(wú)論系統(tǒng)在什么運(yùn)動(dòng)情況下，阻力一定做負(fù)功，A正確；加速下降時(shí)，合力向下，減速下降時(shí)，合力向上，B錯(cuò)誤；系統(tǒng)下降，重力做正功，所以重力勢(shì)能減少，C錯(cuò)誤；由于系統(tǒng)做變速運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)在相等時(shí)間內(nèi)下落的高度不同，所以重力做功不同，D錯(cuò)誤。 答案　A 3. 在大型游樂(lè)場(chǎng)里，小明乘坐如圖3所示勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的摩天輪，正在向最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)此過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖3 A.小明的重力勢(shì)能保持不變 B.小明的動(dòng)能保持不變 C.小明的機(jī)械能守恒 D.小明的機(jī)械能減少 解析　摩天輪在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，小明的高度不斷發(fā)生變化，小明的重力勢(shì)能也在發(fā)生變化，故A錯(cuò)誤；由于摩天輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以小明的速度大小不變，小明的動(dòng)能保持不變，故B正確；機(jī)械能包括動(dòng)能和勢(shì)能，小明所具有的機(jī)械能等于他的動(dòng)能和勢(shì)能之和，由于其動(dòng)能不變，而勢(shì)能隨著其高度的變化而變化，所以小明的機(jī)械能也在不斷變化，當(dāng)其上升時(shí)，機(jī)械能增加，故C、D錯(cuò)誤。 答案　B 4.如圖4是小孩滑滑梯的情景，假設(shè)滑梯是固定光滑斜面，傾角為30°，小孩質(zhì)量為m，由靜止開(kāi)始沿滑梯下滑，滑行距離為s時(shí)，重力的瞬時(shí)功率為(　　) 圖4 A.mg B.mg C.mg D.mg 解析　小孩的加速度a＝＝g，由v2＝2as得小孩滑行距離s時(shí)的速率v＝，故此時(shí)重力的瞬時(shí)功率P＝mgvsin 30°＝mg，B正確。 答案　B 5.(2018·洛陽(yáng)高一檢測(cè))如圖5所示，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩把一個(gè)小鐵球懸掛在高為2L的O點(diǎn)處，小鐵球以O(shè)點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)且恰能到達(dá)最高點(diǎn)B處，不計(jì)空氣阻力。若運(yùn)動(dòng)中輕繩斷開(kāi)，則小鐵球落到地面時(shí)的速度大小為(　　) 圖5 A. B. C. D. 解析　小鐵球恰能到達(dá)最高點(diǎn)B，則小鐵球在最高點(diǎn)處的速度v＝。以地面為零勢(shì)能面，小鐵球在B點(diǎn)處的總機(jī)械能為mg·3L＋mv2＝mgL，無(wú)論輕繩是在何處斷的，小鐵球的機(jī)械能總是守恒的，因此到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能mv2＝mgL，故小鐵球落到地面的速度v′＝，D正確。 答案　D 6.如圖6所示，木塊A放在木板B的左端上方，用水平恒力F將A拉到B的右端，第一次將B固定在地面上，F(xiàn)做功W1，生熱Q1；第二次讓B在光滑水平面可自由滑動(dòng)，F(xiàn)做功W2，生熱Q2，則下列關(guān)系中正確的是(　　) 圖6 A.W1＜W2，Q1＝Q2 B.W1＝W2，Q1＝Q2 C.W1＜W2，Q1＜Q2 D.W1＝W2，Q1＜Q2 解析　木塊A從木板B左端滑到右端克服摩擦力所做的功W＝Ffs，因?yàn)槟景錌不固定時(shí)木塊A的位移要比木板B固定時(shí)長(zhǎng)，所以W1＜W2；摩擦產(chǎn)生的熱量 Q＝Ffl相對(duì)，兩次都從木板B左端滑到右端，相對(duì)位移相等，所以Q1＝Q2，故選項(xiàng)A正確。 答案　A 7.(2018·大連高一檢測(cè))如圖7所示，A、B兩球質(zhì)量相等，A球用不能伸長(zhǎng)的輕繩系于O點(diǎn)，B球用輕彈簧系于O′點(diǎn)，O與O′點(diǎn)在同一水平面上，分別將A、B球拉到與懸點(diǎn)等高處，使繩和輕彈簧均處于水平，彈簧處于自然狀態(tài)，將兩球分別由靜止開(kāi)始釋放，當(dāng)兩球達(dá)到各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，兩球仍處在同一水平面上，則(　　) 圖7 A.兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，兩球動(dòng)能相等 B.兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，A球動(dòng)能較大 C.兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，B球動(dòng)能較大 D.兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，A球受到向上的拉力較大 解析　整個(gè)過(guò)程中兩球減少的重力勢(shì)能相等，A球減少的重力勢(shì)能完全轉(zhuǎn)化為A球的動(dòng)能，B球減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為B球的動(dòng)能和彈簧的彈性勢(shì)能，所以A球的動(dòng)能大于B球的動(dòng)能，所以B正確；在懸點(diǎn)正下方位置，根據(jù)牛頓第二定律知F＝mg＋，因?yàn)関A>vB，所以A球受到的拉力較大，所以D正確。 答案　BD 8.如圖8所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端連接一小物塊，O點(diǎn)為彈簧在原長(zhǎng)時(shí)物塊的位置。物塊由A點(diǎn)靜止釋放，沿粗糙程度相同的水平面向右運(yùn)動(dòng)，最遠(yuǎn)到達(dá)B點(diǎn)。在從A到B的過(guò)程中，物塊(　　) 圖8 A.加速度先減小后增大 B.經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)的速度最大 C.所受彈簧彈力始終做正功 D.所受彈簧彈力做的功等于克服摩擦力做的功 解析　對(duì)物塊受力分析，當(dāng)彈簧處于壓縮狀態(tài)時(shí)，由牛頓第二定律可得kx－f＝ma，x減小，a減小，當(dāng)a＝0時(shí)，物塊速度最大，此時(shí)，物塊在O點(diǎn)左側(cè)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從加速度a＝0處到O點(diǎn)過(guò)程，由牛頓第二定律得f－kx＝ma，x減小，a增大，當(dāng)彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)，由牛頓第二定律可得kx＋f＝ma，x增大，a繼續(xù)增大，可知物塊的加速度先減小后增大，選項(xiàng)A正確；物塊所受彈簧的彈力對(duì)物塊先做正功，后做負(fù)功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從A到B的過(guò)程，由動(dòng)能定理可得W彈－Wf＝0，選項(xiàng)D正確。 答案　AD 9.如圖9所示，質(zhì)量為m的小車在水平恒力F推動(dòng)下，從山坡(粗糙)底部A處由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至高為h的坡頂B，獲得速度為v，A、B之間的水平距離為x，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖9 A.小車克服重力所做的功是mgh B.合力對(duì)小車做的功是mv2 C.推力對(duì)小車做的功是mv2＋mgh D.阻力對(duì)小車做的功是mv2＋mgh－Fx 解析　重力做功WG＝－mgh，A正確；推力做功WF＝Fx＝mv2＋mgh－Wf，C錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理WF＋Wf＋WG＝mv2，即合力做功mv2，B正確；由上式得阻力做功Wf＝mv2－WF－WG＝mv2＋mgh－Fx，D正確。 答案　ABD 10.質(zhì)量為4 kg的物體被人由靜止開(kāi)始向上提升0.25 m后速度達(dá)到1 m/s，不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2，則下列判斷正確的是(　　) A.人對(duì)物體做的功是12 J B.合外力對(duì)物體做功2 J C.物體克服重力做功10 J D.人對(duì)物體做的功等于物體增加的動(dòng)能 解析　人提升物體的過(guò)程中，人對(duì)物體做了功，W人＝mgh＋mv2＝12 J，A正確，D錯(cuò)誤；合外力對(duì)物體做的功(包括重力)等于物體動(dòng)能的變化，W合＝mv2＝2 J，B正確；物體克服重力做的功等于物體重力勢(shì)能的增加量，WG＝mgh＝10 J，C正確。 答案　ABC 二、非選擇題(本題共4小題，共50分) 11.(10分)某同學(xué)用如圖10甲所示的裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”。 (1)安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶的兩個(gè)限位孔必須處在同一________線上。 (2)接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，松開(kāi)________。 (3)將紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)記為0，并在離0點(diǎn)較遠(yuǎn)的任意點(diǎn)依次選取幾個(gè)連續(xù)的點(diǎn)，分別記為1、2、3……。量出各點(diǎn)與0點(diǎn)的距離h, 算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度，分別記為v1至v6，數(shù)據(jù)如下表： 代表符號(hào) v1 v2 v3 v4 v5 v6 數(shù)值(m/s) 2.80 2.99 3.29 3.39 3.59 3.78 表中有一數(shù)據(jù)有較大誤差，代表符號(hào)為_(kāi)_______。 圖10 (4)修正數(shù)據(jù)后，該同學(xué)計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)速度的平方值，并作出v2－h(huán)圖像，如圖乙所示，若得出的直線斜率為k，則可測(cè)出重力加速度g＝________。與真實(shí)值相比，測(cè)出的g值________(選填“偏小”或“偏大”)。 解析　(1)根據(jù)本實(shí)驗(yàn)要求可知：安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶的兩個(gè)限位孔必須處在同一豎直線上。 (2)接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，松開(kāi)紙帶，讓紙帶和重物一起做自由落體運(yùn)動(dòng)。 (3)根據(jù)Δv＝gΔt知，相鄰記數(shù)點(diǎn)間的Δv一定相等，所以v3數(shù)據(jù)誤差較大。 (4)由mgh＝mv2可得：g＝＝；由于重物和紙帶下落過(guò)程中受到限位孔的阻力作用，速度值偏小，即測(cè)量值與真實(shí)值相比，測(cè)出的值偏小。 答案　(1)豎直　(2)紙帶　(3)v3　(4)　偏小 12.(12分)我國(guó)自行研制、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代大型噴氣式客機(jī)C919首飛成功后，拉開(kāi)了全面試驗(yàn)試飛的新征程。假設(shè)飛機(jī)在水平跑道上的滑跑是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)位移x＝1.6×103 m時(shí)才能達(dá)到起飛所要求的速度v＝80 m/s。已知飛機(jī)質(zhì)量m＝7.0×104 kg，滑跑時(shí)受到的阻力為自身重力的0.1倍，重力加速度取g＝10 m/s2。求飛機(jī)滑跑過(guò)程中 圖11 (1)加速度a的大小； (2)牽引力的平均功率P。 解析　(1)飛機(jī)滑跑過(guò)程中做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有 v2＝2ax① 代入數(shù)據(jù)解得 a＝2 m/s2② (2)設(shè)飛機(jī)滑跑受到的阻力為f，依題意有 f＝0.1mg③ 設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力為F，根據(jù)牛頓第二定律有 F－f＝ma④ 設(shè)飛機(jī)滑跑過(guò)程中的平均速度為v，有 v＝⑤ 在滑跑階段，牽引力的平均功率 P＝Fv⑥ 聯(lián)立②③④⑤⑥式得 P＝8.4×106 W⑦ 答案　(1)2 m/s2　(2)8.4×106 W 13.(12分)如圖12所示，A物體用板托著，位于離地h＝1.0 m處，輕質(zhì)細(xì)繩通過(guò)光滑定滑輪與A、B相連，繩子處于繃直狀態(tài)，已知A物體質(zhì)量M＝1.5 kg，B物體質(zhì)量m＝1.0 kg，現(xiàn)將板抽走，A將拉動(dòng)B上升，設(shè)A與地面碰后不反彈，B上升過(guò)程中不會(huì)碰到定滑輪，問(wèn)： 圖12 (1)A落地前瞬間的速度大小為多少？ (2)B物體在上升過(guò)程中離地的最大高度為多大？ 解析　(1)A落地時(shí)，A、B系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量 ΔEp減＝Mgh－mgh， 系統(tǒng)動(dòng)能的增加量ΔEk增＝(M＋m)v2 根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒有 Mgh－mgh＝(M＋m)v2 故A落地時(shí)，A、B物體的瞬時(shí)速度v＝2 m/s (2)A落地后，B物體上升過(guò)程機(jī)械能守恒，設(shè)上升h′后速度變?yōu)榱悖〉孛鏋閰⒖计矫? 故：mgh＋mv2＝mg(h＋h′) 所以h′＝0.2 m 故B物體離地面的最大高度為h＋h′＝1.2 m。 答案　(1)2 m/s　(2)1.2 m 14.(16分)(2018·鄭州高一檢測(cè))如圖13所示，一物體質(zhì)量m＝2 kg，在傾角θ＝37°的斜面上的A點(diǎn)以初速度v0＝3 m/s下滑，A點(diǎn)距彈簧上端B的距離AB＝4 m。當(dāng)物體到達(dá)B點(diǎn)后將彈簧壓縮到C點(diǎn)，最大壓縮量BC＝0.2 m，然后物體又被彈簧彈上去，彈到的最高位置為D點(diǎn)，D點(diǎn)距A點(diǎn)的距離AD＝3 m。擋板及彈簧質(zhì)量不計(jì)，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，求： 圖13 (1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ； (2)彈簧的最大彈性勢(shì)能Epm。 解析　(1)物體從開(kāi)始位置A點(diǎn)到最后D點(diǎn)的過(guò)程中，彈性勢(shì)能沒(méi)有發(fā)生變化，機(jī)械能的減少量全部用來(lái)克服摩擦力做功，即： mv＋mgLAD·sin 37°＝μmgcos 37°(LAB＋2LCB＋LBD) 代入數(shù)據(jù)解得：μ≈0.52。 (2)物體由A到C的過(guò)程中，動(dòng)能減少量 ΔEk＝mv， 重力勢(shì)能減少量ΔEp＝mgLACsin 37°。 摩擦產(chǎn)生的熱Q＝μmgcos 37°·LAC。 由能量守恒定律可得彈簧的最大彈性勢(shì)能為： Epm＝ΔEk＋ΔEp－Q ＝mv＋mgLAC·sin 37°－μmgcos 37°·LAC ≈24.5 J。 答案　(1)0.52　(2)24.5 J 8