【高考導(dǎo)航】2013屆高考物理一輪復(fù)習(xí)單元過關(guān)檢測(cè)(五)功和能

《高考導(dǎo)航》2013屆高考物理一輪復(fù)習(xí)單元過關(guān)檢測(cè)（五）：功和能 （人教版） （時(shí)間：90分鐘滿分：100分） 、選擇題（本大題共10個(gè)小題，每小題 5分，共50分，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確, 請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi) ） 1 . （2011年江蘇單科）如圖所示，演員正在進(jìn)行雜技表演.由圖可估算 出他將一只雞蛋拋出的過程中對(duì)雞蛋所做的功最接近于 （ ） 盧飛 A. 0.3 J B. 3 J :Q C 30 J D. 300J : 「 解析：一只雞蛋重約為 1 N,人的身高一般為1.6 m,則雞蛋被拋出的高度約為 0.6 m,則雞蛋獲得的最大機(jī)械能約為 E= mghr 1X0.6= 0.6 J,故人對(duì)雞蛋做的功約為 0.6 J ,最接近0.3 J，故A正確，其他選項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案：A 2 .如圖所示，把小車放在光滑的水平桌面上，用輕繩跨過定滑 輪使之與盛有砂子的小桶相連， 已知小車的質(zhì)量為 M小桶與 砂子的總質(zhì)量為 m把小車從靜止?fàn)顟B(tài)釋放后，在小桶下落豎 直高度h的過程中，若需考慮滑輪及空氣的阻力，小車未與滑輪相撞，下列說法中 正確的是（ ） A.小車獲得白動(dòng)能為 mgh B.小車獲得的動(dòng)能小于 Mmg/h M+ m） C.小桶與砂子的機(jī)械能減少 Mmg/（ M+ m） D.小車的機(jī)械能增加 mgh 解析：整體除動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化外，還有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以機(jī)械能不守恒，小 桶和砂子的重力勢(shì)能 mgh轉(zhuǎn)化為整體的動(dòng)能和內(nèi)能，所以小車獲得的動(dòng)能 （或機(jī)械 能增加）小于Mmgh M+ m）,選項(xiàng)A、D錯(cuò)，B錯(cuò)；小桶的機(jī)械能減少量大于小車獲 得的動(dòng)能，選項(xiàng) C錯(cuò)誤. 答案：B F/X 3 .質(zhì)量為10 kg的物體，在變力 F作用下沿x軸做直線運(yùn)動(dòng)， O -10 力隨坐標(biāo)x的變化情況如圖所示.物體在 x=0處，速度為 1 m/s , 一切摩擦不計(jì)，則物體運(yùn)動(dòng)到 x= 16 m處時(shí)，速度 大小為（ ） A. 2 , 2 m/s B. 3 m/s C. 4 m/s D. 17 m/s 解析：力一位移圖象下的面積表示功，由圖象可知，一部分正功與另一部分負(fù)功抵 ....... 1 2 1 2 一 消，外力做的總功 W Fx=40 J ,根據(jù)動(dòng)能定理 W= 2mV—2mV,得v=3 m/s. 答案：B 4 .如圖所示，A、R C三個(gè)一樣的滑塊從粗糙斜面上的同一 高度同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)， A由靜止釋放，B的初速度方向沿斜 面向下，大小為 V0, C的初速度方向沿斜面水平，大小也 為V。，下列說法中正確的是（ ） A.滑到斜面底端時(shí)，C的動(dòng)能最大 B.滑到斜面底端時(shí)，B的動(dòng)能最大 C. A和C將同時(shí)滑到斜面底端 D. C一定是最后滑到斜面底端 解析：滑塊C在運(yùn)動(dòng)中所受摩擦力方向不是沿斜面向下的，所以 C沿斜面向下方向 的加速度比A和B大，C比A先滑到斜面底端，C、D錯(cuò)誤；克服摩擦力做的功等于 摩擦力和路程的乘積，C在斜面上運(yùn)動(dòng)的路程大， C克服摩擦力做的功最多，A錯(cuò)誤、 B正確. 答案：B 5 .某興趣小組對(duì)一輛自制遙控小車的性能進(jìn)行研究.他 ］討皿小 們讓這輛小車在水平的直軌道上由靜止開始運(yùn)動(dòng)，并 一、 將小車運(yùn)動(dòng)的全過程記錄下來， 通過處理轉(zhuǎn)化為 v-1 &京ib也i；4 % 圖象，如圖所示（除2 s?10 s時(shí)間段圖象為曲線外， 其余時(shí)間段圖象均為直線 ）.已 知在小車運(yùn)動(dòng)的過程中， 2 s?14 s時(shí)間段內(nèi)小車的功率保持不變，在 14 s末停止 遙控而讓小車自由滑行，小車的質(zhì)量為 1.0 kg,可認(rèn)為在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中小車所受 到的阻力大小不變，則不正確的是 （ ） A.小車受到的阻力大小為 1.5 N B.小車加速階段的功率為 9 W C.小車勻速行駛階段的功率為 9 W D.小車加速過程中位移大小為 42 m 解析：在14 s?18 s時(shí)間段：a = ^"-V^= 1.5 m/s 2,則Ff = ma= 1.5 N , A不符合題 意；在0?2 s內(nèi)小車做勻加速運(yùn)動(dòng)，由 P= Fv可知，小車的功率逐漸增大， B符合 題意；在10 s?14 s小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，牽引力 F=Ff, P= Fv= 1.5X6 W= 9 W C不符合題意；0?2 s內(nèi)：X1=3 m,2 s?10 s內(nèi)根據(jù)動(dòng)能定理： Pt — FfX2=；mC—： 2 mv,得 X2 = 39 m ,則 x=Xi + X2=42 m, D不符合題意. 答案：B 6 . （2012年毫州模擬）有一豎直放置的" T形架， 表面光滑，滑 塊A、B分別套在水平桿與豎直桿上， A、B用一不可伸長的輕 細(xì)繩相連，A、B質(zhì)量相等，且可看做質(zhì)點(diǎn)，如圖所示，開始 為v,則連接 4v2 A.- g 3v2 C.— 4g 時(shí)細(xì)繩水平伸直， A、B靜止.由靜止釋放 B后，已知當(dāng)細(xì)繩 與豎直方向的夾角為 60。時(shí)，滑塊B沿著豎直桿下滑的速度 A、B的繩長為( 3v2 B.- g 4v2 D. 3g 解析：設(shè)滑塊 A的速度為va,因繩不可伸長，兩滑塊沿繩方向的分速度大小相等， 得：Vacos 30 = Vbcos 60 ,又Vb=v,設(shè)繩長為l ,由A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守 恒得：mglcos 60 = ?mV+?mV,以上兩式聯(lián)立可得：l =當(dāng)"，故選D. 2 2 3g 答案：D 7 . （2011年上海綜合）用圖示裝置可以研究動(dòng)能和重力勢(shì)能轉(zhuǎn) 化中所遵循的規(guī)律.在擺錘從A位置由靜止開始向下擺動(dòng)到 D位置的過程中（ ） ①重力做正功，重力勢(shì)能增加 ②重力的瞬時(shí)功率一直增大 ③動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能 ④擺線對(duì)擺錘的拉力不做功 ⑤若忽略阻力，系統(tǒng)的總機(jī)械能為一恒量 A.①③ B.②④ C.②⑤ D .④⑤ 解析：擺錘向下運(yùn)動(dòng)，重力做正功，重力勢(shì)能減小，故①錯(cuò)誤.由于開始靜止，所 以開始重力功率為零，在 D位置物體v的方向與重力垂直， Pg= G?vcos 0 ,可知 Pg= 0,而在從A位置擺動(dòng)到D位置的過程中，重力功率不為零，所以所受重力的瞬 時(shí)功率先增大后減小，②錯(cuò)誤.在向下運(yùn)動(dòng)的過程中，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加， 故③錯(cuò)誤.擺線拉力與 v方向始終垂直，不做功，只有重力做功，故機(jī)械能守恒, 故④⑤正確，選 D. 答案：D 8 .如圖所示，兩光滑斜面的傾角分別為 30。和45。，質(zhì)量分別為 5 2m和m的兩個(gè)滑塊用不可伸長的輕繩通過滑輪連接 （不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦），分別 置于兩個(gè)斜面上并由靜止釋放；若交換兩滑塊位置，再由靜止釋放.則在上述兩種 情形中正確的有（ ） A.質(zhì)量為2m的滑塊受到重力、繩的張力、沿斜面下滑的力和斜面的支持力的作用 B.質(zhì)量為m的滑塊均沿斜面向上運(yùn)動(dòng) C.繩對(duì)質(zhì)量為m的滑塊的拉力均大于該滑塊對(duì)繩的拉力 D.系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能均不守恒 解析：質(zhì)量為2m的物體受到重力、斜面支持力、繩的拉力共三個(gè)力，沒有下滑力， 所以A錯(cuò)誤；2m m的物體互換前，2m的物體重力沿斜面的分力為 2mg ? sin 30 , 大于m的重力沿斜面的分力 mgsin 45 ,所以m上71 （2 m下滑），2e m互換后，2m 重力沿斜面的分力更要大于 m的重力沿斜面的分力， 所以仍是m上，t （2 m下滑），因 此B正確；繩對(duì)滑塊的拉力與滑塊對(duì)繩的拉力是作用力與反作用力應(yīng)等大反向，所 以C錯(cuò)誤；對(duì)2m m與地球構(gòu)成的系統(tǒng)， 只有重力做功，繩的拉力是系統(tǒng)內(nèi)部彈力， 能量沒有向外界傳遞，機(jī)械能是守恒的，故 D錯(cuò)誤. 答案：B 9 .如圖甲所示，質(zhì)量為 m= 1 kg的物體置于傾角為 0 =37。固定的粗糙斜面上，對(duì)物 體施以平行于斜面向上的拉力 F, ti=1 s時(shí)撤去拉力，物體運(yùn)動(dòng)的部分 v—t圖象 如圖乙, 11 A.拉力F的大小為20 N B.物體運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的時(shí)間為 3 s C.0?1 s內(nèi)重力的平均功率為 100 W D. t =4 s時(shí)物體的速度大小為 10 m/s 解析：由乙圖可知，物體加速時(shí), 2 a1= 20 m/s ,撤去 F 后, 2 a2= 10 m/s ,方向沿斜 面向下，由牛頓第二定律得 F- mgin 0 -mcpos 0 = ma, mgin 0 +mgcos 0 =ma,得F= 30 N,物體減速的時(shí)間 t2 = vm= 2 s,故B正確、A錯(cuò)誤；P mg= mgsin a2 Vm 0 ?1=60 W C錯(cuò)誤；物體至取局點(diǎn)后 mg>in 故t =4 s時(shí)物體的速度 v= a3(t — 3) = 2 m/s mgpos 0 = ma,得 a3= 2 m/s2, D錯(cuò)誤. 答案：B 10. （2012年淮南模擬）一質(zhì)點(diǎn)豎直向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能與高度的關(guān)系 的圖象如圖所示，其中 OH hi過程的圖線為水平線， hi?h2過程的圖線為傾斜直 線.根據(jù)該圖象，下列判斷正確的是 （ ） A.質(zhì)點(diǎn)在OH hi過程中除重力外不受其他力的作用 B.質(zhì)點(diǎn)在OH hi過程中動(dòng)能始終不變 C.質(zhì)點(diǎn)在hi?h2過程中合外力與速度的方向一定相同 D.質(zhì)點(diǎn)在hi?h2過程不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng) 解析：質(zhì)點(diǎn)豎直向上運(yùn)動(dòng)，在 O- hi過程中機(jī)械能守恒，機(jī)械能守恒的條件是系統(tǒng) 除重力做功外無其他外力做功或其他外力做功之和為零. 質(zhì)點(diǎn)在CHh過程中可能 受其他外力作用，但外力做功之和為零， A錯(cuò)誤.C卜hi過程中機(jī)械能守恒，重力 勢(shì)能增加，動(dòng)能減小， B錯(cuò)誤.質(zhì)點(diǎn)在hi?h2過程中機(jī)械能不斷減小，除重力外， 其他力做負(fù)功，合外力與速度的方向一定相反， C錯(cuò)誤.質(zhì)點(diǎn)在hi?h過程中重力 勢(shì)能不斷增加，機(jī)械能不斷減小，動(dòng)能不斷減小，不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)， D正確. 答案：D 二、非選擇題（本題共6個(gè)小題，共50分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和 演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位 ） 11. （5分）小華有一只按壓型圓珠筆， 她想估測(cè)里面小彈簧在被圓珠筆尾端壓緊過程中 彈性勢(shì)能的增加量，請(qǐng)你在不拆解圓珠筆的前提下幫助她完成這一想法. （當(dāng)?shù)刂? 力加速度g已知） （i）除刻度尺外，還需要的測(cè)量工具是 . （2）需測(cè)量的物理量及符號(hào)是 （3）用所測(cè)物理量表示所估測(cè)的彈性勢(shì)能增加量； A E=. 答案：（i）天平（2）豎直彈起的高度 h（或水平彈出的位移 x、下落高度h）、圓珠 筆的質(zhì)量 m （3） mg1（或舞3 12. （5分）“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)采用重物自由下落的方法. 單位：mm O A B C D f t ! * T i| |i i i| |i ■i = i d 1 1H.l 1 I 4 + i >i i> 6 7.R 17.6 31.4 49.0 …，i 2 一 （i）用公式2mv= mgh來驗(yàn)證時(shí)，對(duì)紙巾上起點(diǎn)的要求是 . (2)若實(shí)驗(yàn)中所用重物質(zhì)量 m^ 1 kg,打點(diǎn)紙帶如圖所示，打點(diǎn)時(shí)間間隔為 0.02 s, 則記錄B點(diǎn)時(shí)，重物的速度vb=,重物動(dòng)能Rb=.從開始下落起 至B點(diǎn)，重物的重力勢(shì)能減少量是 ,因此可得出的結(jié)論是 解析：(1)用公式；mV= mgh驗(yàn)證機(jī)械能守，f1定律，其中 ；mV是從開始下落點(diǎn)到參 考點(diǎn)的動(dòng)能增量，因此，初速度應(yīng)該為零. (2) Vb= V AC= Sac 2?： 31.4-7.8 XI。 0.04 -3 —m/s = 0.59 m/s. , 12m 1 2 由 R=2mv得 Rb= 2m\B = 2>< 1 X 0.59 2J = 0.17 J. -3 A 3= mglOB= 1 x 9.8 x 17.6 x 10 J= 0.17 J. 由此可得出結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)重物動(dòng)能增加量等于重物重力勢(shì)能的減少 量，機(jī)械能守恒. 答案：(1)初速度為零 (2)0.59 m/s 0.17 J 在誤差允許范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒 13. (9分)如圖所示，讓擺球從圖中 C點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，正好擺到 懸點(diǎn)正下方D處時(shí)，線被拉斷，緊接著，擺球恰好能沿豎直放置 心/ d 的光滑半圓形軌道內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng)，已知擺球質(zhì)量 m= 0.5 kg , 擺線長l=2.0 m ,軌道半徑 R= 2.0 m ,不計(jì)空氣阻力.(g= 10 \……”/產(chǎn) m/s2) .. (1)求擺球剛開始擺動(dòng)時(shí)，擺線與豎直方向的夾角 0 . (2)如僅在半圓形軌道內(nèi)側(cè) E點(diǎn)下方1圓弧有摩擦，擺球到達(dá)最低點(diǎn) F時(shí)的速度為6 4 m/s ,求摩擦力對(duì)擺球做的功. 解析：(1)擺球由 O D,由機(jī)械能守恒定律得： 1?2 mgl(1 - cos 9)=2mv, 又因?yàn)榍蚯『媚茏鰣A周運(yùn)動(dòng)，所以 V0= . gR, 解得：0 =60 . (2)對(duì)擺千^由D到F點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)能定理得: 12 12 m@R+ Wf = 2mv —2mv0, 代入數(shù)據(jù)解得：w=—16 J. 答案：(1)60 (2) -16 J 14. (9分)質(zhì)量為m的滑塊與傾角為 0的斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 為一< tan 0 ,斜面底端有一個(gè)和斜面垂直放置的彈 性擋板，滑塊滑到底端與它碰撞時(shí)沒有機(jī)械能損失，如圖 所示.若滑塊從斜面上高為 h處以速度vo開始沿斜面下滑, (1)滑塊最終停在何處? (2)滑塊在斜面上滑行的總路程是多少? 解析：(1)對(duì)滑塊受力分析，重力沿斜面的分力 F1 = min 0 ,又滑動(dòng)摩擦力 Ff = Fn=mgpos 0 ,由題意， 科 vtan 。，即 科 cos 0 < sin 。，故 科 mgpos 0 <mgsin。.即最大靜摩擦力小于重力沿斜面的分力， 所以最終一定停在斜面底端. (2)設(shè)滑塊在斜面上滑行的總路程為 s,全過程由動(dòng)能定理，有: 1 2 mgh-mgcos 0 ? s=0 —2mv 2 -/口 2gh+v0 解得 s = ^t 7. 2gcos 0 2 「 八 一 ? 2gh+v。 答案：(1)斜面底端 (2) - 2gcos 0 15. (10分)如圖甲所示，在同一豎直平面內(nèi)的兩正對(duì)著的相同半圓光滑軌道，相隔 定的距離，虛線沿豎直方向，一小球能在其間運(yùn)動(dòng)，今在最高點(diǎn) A與最低點(diǎn)B各 放一個(gè)壓力傳感器，測(cè)試小球?qū)壍赖膲毫Γ⑼ㄟ^計(jì)算機(jī)顯示出來，當(dāng)軌道距 離變化時(shí)，測(cè)得兩點(diǎn)壓力差與距離 x的圖象如圖乙所示，g取10 m/s 2,不計(jì)空氣 阻力，求: 甲 (1)小球的質(zhì)量為多少? (2)若小球在最低點(diǎn) B的速度為 20 m/s ,為使小球能沿軌道運(yùn)動(dòng)， x的最大值為多  少？ 解析：(1)設(shè)軌道半徑為 R由機(jī)械能守恒定律得 2mVB= mc(2 R+ x) + 2mq 2 t - VB 對(duì) B 點(diǎn)：FNi- mg= mR 2 VA 對(duì) A點(diǎn)：FN2+ mg= mR 由①②③式得 一，一 ,、， _ _ _ 2mgx 兩點(diǎn)壓力差 A Fn= Fni— Fn2= 6m什 D ④ R 由圖象得：截距 6mg= 3 得m= 0.05 kg⑤ (2)因?yàn)閳D線的斜率k = 2mg= 1, R 解得R= 1 m⑥ 在A點(diǎn)不脫離的條件為：va> 曬 由①⑤⑥⑦式得：xW17.5 m. 答案：(1)0.05 kg (2)17.5 m 16. (12分)如圖所示，一條輕質(zhì)彈簧左端固定在水平桌面上，右端放一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn) 的小物塊，小物塊的質(zhì)量為 m= 1.0 kg ,當(dāng)彈簧處于原長時(shí)，小物塊靜止于 O點(diǎn)， 現(xiàn)對(duì)小物塊施加一個(gè)外力，使它緩慢移動(dòng)，壓縮彈簧 (壓縮量為x=0.1 m)至A點(diǎn), 在這一過程中，所用外力與壓縮量的關(guān)系如圖所示.然后釋放小物塊，讓小物塊 沿桌面運(yùn)動(dòng)，已知 O點(diǎn)至桌邊B點(diǎn)的距離為L=2x.水平桌面的高為 h=5.0 m,計(jì) 算時(shí)，可用滑動(dòng)摩擦力近似等于最大靜摩擦力. (g取10 m/s2)求： (1)在壓縮彈簧過程中，彈簧存儲(chǔ)的最大彈性勢(shì)能; (2)小物塊到達(dá)桌邊 B點(diǎn)時(shí)，速度的大小. 解析：(1)從F—x圖中看出，小物塊與桌面的滑動(dòng)摩擦力大小為 Ff= 1.0 N 在壓縮過程中，摩擦力做功為 W= Ffx= 0.1 J 由圖線與x軸所夾面積，可得外力做功為 W= 1 + 47 XO,1 2 J =2.4 J 所以彈簧存儲(chǔ)的彈性勢(shì)能為： &=W— VFf=2.3 J. (2)從A點(diǎn)開始到B點(diǎn)的過程中，由于 L=2x,摩擦力做功為 W = Ff ? 3x=0.3 J 1c 對(duì)小物塊用動(dòng)能th理有： 5—Wf =2mv 解得 vb=2 m/s. 答案：(1)2.3 J (2)2 m/s