2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 機(jī)械能及其守恒定律階段考查測(cè)試.doc

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2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 機(jī)械能及其守恒定律階段考查測(cè)試 一、選擇題(本大題共8小題，每小題6分，共48分) 圖5－1 1.光滑水平面上固定著一個(gè)螺旋形光滑水平軌道，俯視如圖5－1所示．一個(gè)小球以一定速度沿軌道切線(xiàn)方向從A處進(jìn)入，沿著軌道運(yùn)動(dòng)到O處，在此過(guò)程中(　　) A．軌道對(duì)小球不做功，小球的角速度不斷增大 B．軌道對(duì)小球不做功，小球的線(xiàn)速度不斷增大 C．軌道對(duì)小球做正功，小球的角速度不斷增大 D．軌道對(duì)小球做正功，小球的線(xiàn)速度不斷增大 解析：小球所受軌道的彈力總垂直于小球所在位置軌道的切線(xiàn)方向，即總垂直于小球的速度方向，因此軌道對(duì)小球不做功，小球的線(xiàn)速度大小不變，隨著軌道半徑減小其角速度增大，A正確． 答案：A 圖5－2 2.[xx福建卷]如圖5－2，表面光滑的固定斜面頂端安裝一定滑輪，小物塊A、B用輕繩連接并跨過(guò)滑輪(不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦)．初始時(shí)刻，A、B處于同一高度并恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．剪斷輕繩后A下落、B沿斜面下滑，則從剪斷輕繩到物塊著地，兩物塊(　　) A．速率的變化量不同 B．機(jī)械能的變化量不同 C．重力勢(shì)能的變化量相同 D．重力做功的平均功率相同 解析：由題意根據(jù)力的平衡有mAg＝mBgsinθ，所以mA＝mBsinθ.根據(jù)機(jī)械能守恒定律mgh＝mv2，得v＝，所以?xún)晌飰K落地速率相等，選項(xiàng)A錯(cuò)；因?yàn)閮晌飰K的機(jī)械能守恒，所以?xún)晌飰K的機(jī)械能變化量都為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系，重力勢(shì)能的變化為ΔEp＝－WG＝－mgh，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因?yàn)锳、B兩物塊都做勻變速運(yùn)動(dòng)，所以A重力的平均功率為A＝mAg，B的平均功率B＝mBgcos，因?yàn)閙A＝mBsinθ，所以A＝B，選項(xiàng)D正確． 答案：D 圖5－3 3.(多選題)帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的滑塊，沿固定的斜面勻速下滑，現(xiàn)加上一豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)(如圖5－3所示)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，且qE＜mg，對(duì)物體在斜面上的運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是(　　) A．滑塊將沿斜面減速下滑 B．滑塊仍沿斜面勻速下滑 C．加電場(chǎng)后，重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和不變 D．加電場(chǎng)后，重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和減小 解析：沒(méi)加電場(chǎng)時(shí)，滑塊勻速下滑，有：mgsinθ＝μmgcosθ，加上電場(chǎng)后，因(mg－Eq)sinθ＝μ(mg－Eq)cosθ，故滑塊仍勻速下滑，B正確．加電場(chǎng)后，因重力做正功比電場(chǎng)力做負(fù)功多，所以重力勢(shì)能減少得多，電勢(shì)能增加得少，重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和減小，C錯(cuò)誤，D正確． 答案：BD 4．[xx撫順市六校聯(lián)考]物體在變力F作用下沿水平方向做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，物體質(zhì)量m＝10 kg，F(xiàn)隨坐標(biāo)x的變化情況如圖5－4所示．若物體在坐標(biāo)原點(diǎn)處由靜止出發(fā)，不計(jì)一切摩擦．借鑒教科書(shū)中學(xué)習(xí)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)由v－t圖象求位移的方法，結(jié)合其他所學(xué)知識(shí)，根據(jù)圖示的F－x圖象，可求出物體運(yùn)動(dòng)到x＝16 m處，速度大小為(　　) 圖5－4 A．3 m/s　　　　　　　 B．4 m/s C．2 m/s D. m/s 解析：F－x圖線(xiàn)與x軸所夾面積表示功，再結(jié)合動(dòng)能定理W＝mv2解得v＝2 m/s. 答案：C 圖5－5 5．(多選題)[xx云南省昆明一中月考]如圖5－5所示，穿在水平直桿上質(zhì)量為m的小球開(kāi)始時(shí)靜止．現(xiàn)對(duì)小球沿桿方向施加恒力F0，垂直于桿方向施加豎直向上的力F，且F的大小始終與小球的速度成正比，即F＝kv(圖中未標(biāo)出)．已知小球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，已知小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中未從桿上脫落，且F0>μmg.下列說(shuō)法正確的是(　　) A．小球先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，后做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)直到靜止 B．小球先做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)，后做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，直到最后做勻速運(yùn)動(dòng) C．小球的最大加速度為 D．恒力F0的最大功率為 解析：剛開(kāi)始，F(xiàn)＝0，a＝，之后v增大，a＝逐漸增大，當(dāng)F＝kv＝mg時(shí)，加速度達(dá)到最大，即am＝；當(dāng)速度繼續(xù)增大，F(xiàn)＝kv＞mg時(shí)，a＝不斷減小，當(dāng)μ(F－mg)＝F0，即μ(kv－mg)＝F0時(shí)，a＝0，速度達(dá)到最大，所以vm＝時(shí)，此后小球做勻速運(yùn)動(dòng)．根據(jù)以上分析，選項(xiàng)B、C正確；Pm＝F0vm＝，選項(xiàng)D正確． 答案：BCD 圖5－6 6．如圖5－6所示，一個(gè)質(zhì)量為m的物體靜止放在光滑水平面上，在互成60角的大小相等的兩個(gè)水平恒力作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，物體獲得的速度為v，在兩個(gè)力的方向上的速度分量分別為v1、v2，那么在這段時(shí)間內(nèi)，其中一個(gè)力做的功為(　　) A.mv2 B.mv2 C.mv2 D.mv2 解析：在合力F的方向上，由動(dòng)能定理得，W＝Fs＝mv2，某個(gè)分力的功為W1＝F1scos30＝scos30＝Fs＝mv2，故B正確． 答案：B 圖5－7 7．如圖5－7所示，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(guò)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，則這段時(shí)間內(nèi)此人所做的功的大小等于(　　) A．Fx2 B．F(x1＋x2) C.m2v＋(m＋m1)v D.m2v 解析：根據(jù)能量守恒可知，人通過(guò)做功消耗的化學(xué)能將全部轉(zhuǎn)化為物體m1和m2的動(dòng)能以及人的動(dòng)能，所以人做的功等于F(x1＋x2)＝m2v＋(m＋m1)v，即B、C兩選項(xiàng)正確． 答案：BC 圖5－8 8．[xx黑龍江省哈師大附中期中考試]如圖5－8所示為汽車(chē)在水平路面上啟動(dòng)過(guò)程中的速度圖象，Oa為過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)，ab段表示以額定功率行駛時(shí)的加速階段，bc段是與ab段相切的水平直線(xiàn)，則下述說(shuō)法正確的是(　　) A．0～t1時(shí)間內(nèi)汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)且功率恒定 B．t1～t2時(shí)間內(nèi)汽車(chē)牽引力做功為mv－mv C．t1～t2時(shí)間內(nèi)的平均速度為(v1＋v2) D．在全過(guò)程中t1時(shí)刻的牽引力及其功率都是最大值，t2～t3時(shí)間內(nèi)牽引力最小 解析：0～t1時(shí)間內(nèi)汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)，牽引力F大小恒定，但汽車(chē)的速度v逐漸增大，所以其功率逐漸增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在t1～t2時(shí)間內(nèi)，牽引力做正功，摩擦力做負(fù)功，合外力做功之和等于動(dòng)能的改變量，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)“面積”法求位移，在t1～t2時(shí)間內(nèi)汽車(chē)的位移s＞(v1＋v2)(t2－t1)，所以平均速度＝>(v1＋v2)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在全過(guò)程中t1時(shí)刻的斜率最大，加速度a1也最大，根據(jù)F1＝f＋ma1可知，此時(shí)牽引力F1最大，此時(shí)刻的功率P1也是在0～t1時(shí)間內(nèi)最大的，在t1時(shí)刻之后，汽車(chē)的功率保持P1不變，所以P1是整個(gè)過(guò)程中的最大值，在t2～t3時(shí)間內(nèi)牽引力等于摩擦力，牽引力最小，所以選項(xiàng)D正確． 答案：D 第Ⅱ卷　非選擇題，共52分 二、實(shí)驗(yàn)題(本大題共2小題，共15分) 圖5－9 9．(7分)光電計(jì)時(shí)器是物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到的一種精密計(jì)時(shí)儀器，它由光電門(mén)和計(jì)時(shí)器兩部分組成，光電門(mén)的一臂的內(nèi)側(cè)附有發(fā)光裝置(發(fā)射激光的裝置是激光二極管，發(fā)出的光束很細(xì))，如圖5－9中的A和A′，另一臂的內(nèi)側(cè)附有接收激光的裝置，如圖5－9中的B和B′，當(dāng)物體在它們之間通過(guò)時(shí)，二極管發(fā)出的激光被物體擋住，接收裝置不能接收到激光信號(hào)，同時(shí)計(jì)時(shí)器就開(kāi)始計(jì)時(shí)，直到擋光結(jié)束，光電計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，故此裝置能精確地記錄物體通過(guò)光電門(mén)所用的時(shí)間．現(xiàn)有一小球從兩光電門(mén)的正上方開(kāi)始自由下落，若要用這套裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，則要測(cè)量的物理量有__________(每個(gè)物理量均用文字和字母表示，如高度H)；驗(yàn)證機(jī)械能守恒的關(guān)系式為_(kāi)_________． 解析：本實(shí)驗(yàn)是圍繞機(jī)械能守恒定律的驗(yàn)證設(shè)計(jì)的，關(guān)鍵是速度的測(cè)定，本題改打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量速度為光電門(mén)測(cè)量．由于本裝置可記錄小球通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間Δt，則將小球的直徑D除以Δt，即可求出小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)的速度，若再測(cè)出兩光電門(mén)間相距的高度H，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，故需要測(cè)量的物理量有：小球直徑D，兩光電門(mén)間的豎直高度H，小球通過(guò)上下兩光電門(mén)的時(shí)間Δt1、Δt2，則小球通過(guò)上、下兩光電門(mén)處的速度分別為、. 則驗(yàn)證機(jī)械能守恒的關(guān)系式為： m2－m2＝mgH， 化簡(jiǎn)得：－＝2gH. 答案：小球直徑D、兩光電門(mén)間的豎直高度H及小球通過(guò)兩光電門(mén)的時(shí)間Δt1、Δt2?。?gH 圖5－10 10．(8分)某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲“探究小車(chē)動(dòng)能變化與合外力對(duì)它做功的關(guān)系”，在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一套如圖5－10所示的裝置，圖中A為小車(chē)，B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為彈簧測(cè)力計(jì)，P為小桶(內(nèi)有砂子)，M是一端帶有定滑輪的足夠長(zhǎng)的水平放置的木板． (1)要順利完成該實(shí)驗(yàn)，除圖中實(shí)驗(yàn)儀器和低壓交變電源(含導(dǎo)線(xiàn))外，還需要的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器是________、________. (2)小組中一位成員在完成該實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較大，請(qǐng)你幫助該同學(xué)設(shè)計(jì)一種能夠測(cè)出系統(tǒng)摩擦力大小的方法． 解析：(1)利用刻度尺測(cè)出紙帶上點(diǎn)之間的距離，然后計(jì)算速度．利用天平測(cè)小車(chē)的質(zhì)量． (2)當(dāng)小車(chē)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于繩子上的拉力，又由平衡條件可知，繩子上的拉力等于小車(chē)受到的阻力． 答案：(1)刻度尺　天平　(2)調(diào)整小桶內(nèi)砂子的質(zhì)量，當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打了間隔均勻的點(diǎn)跡時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)即為系統(tǒng)摩擦力的大小(只要原理正確、方法得當(dāng)、結(jié)論正確，均正確) 三、計(jì)算題(本大題共2小題，共37分) 11．(17分)[xx四川省成都七中月考]如圖5－11所示為一傳送裝置，其中AB段粗糙，AB段長(zhǎng)為L(zhǎng)＝0.2 m，動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.6，BC、DEN段均可視為光滑，且BC的始、末端均水平，具有h＝0.1 m的高度差，DEN是半徑為r＝0.4 m的半圓形軌道，其直徑DN沿豎直方向，C位于DN豎直線(xiàn)上，CD間的距離恰能讓小球自由通過(guò)．在左端豎直墻上固定有一輕質(zhì)彈簧，現(xiàn)有一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球，小球質(zhì)量m＝0.2 kg，壓縮輕質(zhì)彈簧至A點(diǎn)后由靜止釋放(小球和彈簧不粘連)，小球剛好能沿DEN軌道滑下．求： 圖5－11 (1)小球到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度的大?。? (2)壓縮的彈簧所具有的彈性勢(shì)能． 解析：(1)“小球剛好能沿OEN軌道滑下”，在圓周最高點(diǎn)D必點(diǎn)必有：mg＝m. 從D點(diǎn)到N點(diǎn)，由機(jī)械能守恒得： mv＋mg2r＝mv＋0. 聯(lián)立以上兩式并代入數(shù)據(jù)得：vD＝2 m/s，vN＝2 m/s. (2)彈簧推開(kāi)小球過(guò)程中，彈簧對(duì)小球所做的功W等于彈簧所具有的彈性勢(shì)能Ep，根據(jù)動(dòng)能定理得 W－μmgL＋mgh＝mv－0. 代入數(shù)據(jù)得W＝0.44 J. 即壓縮的彈簧所具有的彈性勢(shì)能為0.44 J. 答案：(1)2 m/s　(2)0.44 J 12．(20分)如圖5－12所示的木板由傾斜部分和水平部分組成，兩部分之間由一段圓弧面相連接．在木板的中間有位于豎直面內(nèi)的光滑圓槽軌道，斜面的傾角為θ.現(xiàn)有10個(gè)質(zhì)量均為m、半徑均為r的均勻剛性球，在施加于1號(hào)球的水平外力F的作用下均靜止，力F與圓槽在同一豎直面內(nèi)，此時(shí)1號(hào)球球心距它在水平槽運(yùn)動(dòng)時(shí)的球心高度差為h.現(xiàn)撤去力F使小球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，直到所有小球均運(yùn)動(dòng)到水平槽內(nèi)．重力加速度為g.求： 圖5－12 (1)水平外力F的大?。? (2)1號(hào)球剛運(yùn)動(dòng)到水平槽時(shí)的速度； (3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，2號(hào)球?qū)?號(hào)球所做的功． 解析：(1)以10個(gè)小球整體為研究對(duì)象，由力的平衡條件可得tanθ＝ 得F＝10 mgtanθ. (2)以1號(hào)球?yàn)檠芯繉?duì)象，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得mgh＝mv2 解得v＝. (3)撤去水平外力F后，以10個(gè)小球整體為研究對(duì)象，利用機(jī)械能守恒定律可得： 10 mg＝10 mv 解得v1＝ 以1號(hào)球?yàn)檠芯繉?duì)象，由動(dòng)能定理得 mgh＋W＝mv 得W＝9mgrsinθ. 答案：(1)10mgtanθ　(2) (3)9mgrsinθ