2019-2020年高考物理新一輪總復(fù)習(xí) 階段示范性測(cè)試5 機(jī)械能及其守恒定律（含解析）.doc

2019-2020年高考物理新一輪總復(fù)習(xí) 階段示范性測(cè)試5 機(jī)械能及其守恒定律（含解析）本卷測(cè)試內(nèi)容：機(jī)械能及其守恒定律本試卷分為第卷(選擇題)和第卷(非選擇題)兩部分，共110分。測(cè)試時(shí)間90分鐘。第卷(選擇題，共50分)一、選擇題(本題共10小題，每小題5分，共50分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第2、4、5、8小題，只有一個(gè)選項(xiàng)正確；第1、3、6、7、9、10小題，有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。)1. xx長(zhǎng)春模擬如圖所示，小球m用一條不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線拴住后懸于O點(diǎn)，小球置于一個(gè)斜面不光滑的斜劈M上，用水平力F向左推動(dòng)斜劈M在光滑水平桌面上由位置甲向左緩慢移動(dòng)到位置乙，在此過(guò)程中，正確的說(shuō)法是()A. M、m間的摩擦力對(duì)m不做功B. M、m間的摩擦力對(duì)m做負(fù)功C. F對(duì)M所做的功與m對(duì)M所做的功的絕對(duì)值相等D. M、m間的彈力對(duì)m做正功解析：小球在向左擺動(dòng)過(guò)程中，M對(duì)m的摩擦力方向與小球m的位移方向間夾角小于90，故摩擦力對(duì)m做正功，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤；因M緩慢向左運(yùn)動(dòng)，地面對(duì)M的支持力和M的重力不做功，一定有F對(duì)M所做的功與m對(duì)M所做的功的絕對(duì)值相等，選項(xiàng)C正確；M對(duì)m的彈力方向與m位移方向夾角小于90，故對(duì)m做正功，選項(xiàng)D正確。答案：CD2. xx聊城模擬質(zhì)量為m的汽車(chē)，啟動(dòng)后發(fā)動(dòng)機(jī)以額定功率P沿水平道路行駛，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后以速度v勻速行駛。若行駛中受到的摩擦阻力大小不變，則在加速過(guò)程中車(chē)速為時(shí)，汽車(chē)的加速度為()A. B. C. D. 0解析：由題意可知汽車(chē)的最大速度為v，設(shè)阻力為Ff，則有PFfv，當(dāng)車(chē)速為時(shí)，PF，再根據(jù)牛頓第二定律FFfma可得a，故本題選B。答案：B3. xx太原高三調(diào)研如圖所示，一直角斜面固定在水平地面上，右邊斜面傾角為60，左邊斜面傾角為30，A、B兩物體分別系于一根跨過(guò)定滑輪的輕繩兩端，置于兩斜面上，且位于同高度處于靜止?fàn)顟B(tài)。將兩物體看成質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)一切摩擦和滑輪質(zhì)量，剪斷輕繩，讓兩物體從靜止開(kāi)始沿斜面滑下，下列判斷正確的是(以地面為參考平面)()A. 到達(dá)斜面底端時(shí)兩物體速率相等B. 到達(dá)斜面底端時(shí)兩物體機(jī)械能相等C. 到達(dá)斜面底端時(shí)兩物體重力的功率相等D. 兩物體沿斜面下滑的時(shí)間相等解析：根據(jù)機(jī)械能守恒定律，兩物體減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能mghmv2，到達(dá)斜面底端的速率v，只與高度有關(guān)，而兩物體高度一樣，到達(dá)斜面底端的速率相等，則A正確；兩物體在光滑斜面上能夠靜止，輕繩張力處處相等，則有mAgsin60mBgsin30，得mAmB，兩物體質(zhì)量不相等，高度一樣，那么兩物體機(jī)械能不相等，則B錯(cuò)；兩物體到達(dá)斜面底端時(shí)重力做功功率分別為PAmAgvsin60，PBmBgvsin30，則有PAPB，則C正確；兩物體勻加速下滑，gsint2，兩物體高度相同而斜面傾斜角不同，下滑的時(shí)間就不相等，則D錯(cuò)誤。答案：AC4. xx大連模擬如圖所示，一長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻鐵鏈對(duì)稱(chēng)地掛在一輕質(zhì)小滑輪上，由于某一微小的擾動(dòng)使得鐵鏈向一側(cè)滑動(dòng)，則鐵鏈完全離開(kāi)滑輪時(shí)的速度大小為()A. B. C. D. 解析：鐵鏈向一側(cè)滑動(dòng)的過(guò)程受重力和滑輪彈力的作用，彈力始終與對(duì)應(yīng)各節(jié)鏈條的運(yùn)動(dòng)方向垂直，故只有重力做功。設(shè)鐵鏈剛好完全離開(kāi)滑輪時(shí)的速度為v，由機(jī)械能守恒定律有：mv2Ep0其中鐵鏈重力勢(shì)能的變化量相當(dāng)于滑離時(shí)下半部分的重力勢(shì)能減去滑動(dòng)前左半部分的重力勢(shì)能，如圖所示，即：Epmg，解得v，故C正確。答案：C5. xx池州模擬物體在恒定阻力作用下，以某初速度在水平面上沿直線滑行直到停止。以a、Ek、x和t分別表示物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小、動(dòng)能、位移的大小和運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。則以下各圖象中，能正確反映這一過(guò)程的是()解析：物體在恒定阻力作用下運(yùn)動(dòng)，其加速度隨時(shí)間不變，隨位移不變，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理，F(xiàn)fxEkEk0，解得EkEk0Ffx，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。答案：C6. xx浙江五校高三聯(lián)考如圖所示，半徑r0.5 m的光滑圓軌道被豎直固定在水平地面上，圓軌道最低處有一小球(小球的半徑比r小很多)?，F(xiàn)給小球一個(gè)水平向右的初速度v0，要使小球不脫離軌道運(yùn)動(dòng)，v0應(yīng)滿(mǎn)足 ()A. v00 B. v02 m/sC. v05 m/s D. v0 m/s解析：小球不脫離圓軌道的條件有以下兩種情形：(1)能通過(guò)最高點(diǎn)：上升到最高點(diǎn)的臨界條件是v，在從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律mvmv22mgr，由以上兩式解得：v05 m/s；(2)上升的高度hr：從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過(guò)程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律mvmgh，由以上兩式得：v0 m/s。正確選項(xiàng)為C、D。答案：CD7. xx黃山模擬長(zhǎng)木板A放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m2 kg的另一物體B以水平速度v02 m/s滑上原來(lái)靜止的長(zhǎng)木板A的表面，由于A、B間存在摩擦，之后A、B速度隨時(shí)間變化情況如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是()A. 木板獲得的動(dòng)能為2 JB. 系統(tǒng)損失的機(jī)械能為2 JC. 木板A的最小長(zhǎng)度為1 mD. A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1解析：由vt圖可知，木板和物體共速前的加速度大小均為a1 m/s2，它們所受的合外力均為摩擦力，F(xiàn)fmg，所以木板質(zhì)量Mm2 kg，木板獲得的動(dòng)能Ek1Mv212 J1 J，故A錯(cuò)；系統(tǒng)機(jī)械能損失Emv(Mm)v2 J，故B對(duì)；木板的最小長(zhǎng)度可由vt圖面積求得，L21 m1 m，故C對(duì)；由ag1 m/s2得0.1, 故D對(duì)。答案：BCD8. xx蘇州模擬在如圖所示的物理過(guò)程示意圖中，甲圖中一端固定有小球的輕桿從右偏上30角釋放后繞光滑支點(diǎn)擺動(dòng)；乙圖為末端固定有小球的輕質(zhì)直角架，釋放后繞通過(guò)直角頂點(diǎn)的固定軸O無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)；丙圖為置于光滑水平面上的A、B兩小車(chē)，B靜止，A獲得一向右的初速度后向右運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻連接兩車(chē)的細(xì)繩繃緊，然后帶動(dòng)B車(chē)運(yùn)動(dòng)；丁圖為置于光滑水平面上的帶有豎直支架的小車(chē)，把用細(xì)繩懸掛的小球從圖示位置釋放，小球開(kāi)始擺動(dòng)。關(guān)于這幾個(gè)物理過(guò)程(空氣阻力忽略不計(jì))，下列判斷中正確的是()A. 甲圖中小球機(jī)械能守恒B. 乙圖中小球A的機(jī)械能守恒C. 丙圖中兩車(chē)組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D. 丁圖中小球的機(jī)械能守恒解析：(甲)圖過(guò)程中輕桿對(duì)小球不做功，小球的機(jī)械能守恒；(乙)圖過(guò)程中A、B兩球通過(guò)桿相互影響(例如開(kāi)始時(shí)A球帶動(dòng)B球轉(zhuǎn)動(dòng))，輕桿對(duì)A的彈力不沿桿的方向，會(huì)對(duì)小球做功，所以每個(gè)小球的機(jī)械能不守恒，但把兩個(gè)小球作為一個(gè)系統(tǒng)時(shí)機(jī)械能守恒；(丙)圖中繩子繃緊的過(guò)程雖然只有彈力作為內(nèi)力做功，但彈力突變有內(nèi)能轉(zhuǎn)化，機(jī)械能不守恒；(丁)圖過(guò)程中細(xì)繩也會(huì)拉動(dòng)小車(chē)運(yùn)動(dòng)，取地面為參考系，小球的軌跡不是圓弧，細(xì)繩會(huì)對(duì)小球做功，小球的機(jī)械能不守恒，把小球和小車(chē)當(dāng)做一個(gè)系統(tǒng)，機(jī)械能才守恒。故選項(xiàng)A正確。答案：A9. xx鄭州質(zhì)檢如圖所示，表面粗糙的固定斜面頂端安裝一個(gè)定滑輪，小物塊A、B用輕繩連接并跨過(guò)定滑輪(不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦)。初始時(shí)刻，手扶物塊B使A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)。松手后A下落、B沿斜面上滑，則從松手到物塊A著地前的瞬間()A. 物塊A減少的機(jī)械能等于物塊B增加的機(jī)械能B. 輕繩對(duì)物塊B做的功等于物塊B的機(jī)械能增量C. 輕繩對(duì)物塊A做的功等于物塊A的機(jī)械能變化量D. 摩擦力對(duì)物塊B做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的變化量解析：因?yàn)樾泵娴哪Σ亮?duì)B做負(fù)功，所以物塊A、B組成的系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；重力以外的力做的功等于機(jī)械能的增量，輕繩和斜面對(duì)物塊做的功等于物塊B機(jī)械能的增量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；除重力以外，只有輕繩對(duì)物塊A做功，所以輕繩對(duì)物塊A做的功等于物塊A機(jī)械能的變化量，選項(xiàng)C正確；以A、B作為一個(gè)系統(tǒng)，繩子的拉力(內(nèi)力)和重力做的功不會(huì)影響系統(tǒng)的機(jī)械能，故斜面摩擦力對(duì)物塊B做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的變化量，選項(xiàng)D正確。答案：CD10. 如圖所示，水平傳送帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下始終以速度v勻速運(yùn)動(dòng)。某時(shí)刻在傳送帶上A點(diǎn)處輕輕放上一個(gè)質(zhì)量為m的小物體，經(jīng)時(shí)間t小物體的速度與傳送帶相同，相對(duì)傳送帶的位移大小為x，A點(diǎn)未到右端，在這段時(shí)間內(nèi)()A. 小物體相對(duì)地面的位移大小為xB. 傳送帶上的A點(diǎn)對(duì)地的位移大小為xC. 由于物體與傳送帶相互作用產(chǎn)生的熱能為mv2D. 由于物體與傳送帶相互作用電動(dòng)機(jī)要多做的功為mv2解析：在這段時(shí)間內(nèi)，物體從靜止做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其相對(duì)地面的位移為x1vt，傳送帶(或傳送帶上的A點(diǎn))相對(duì)地面的位移為x2vt，物體相對(duì)傳送帶的位移大小xx2x1vt，顯然x1x，x22x，所以選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；物體與傳送帶間的滑動(dòng)摩擦力做功，將系統(tǒng)的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能，摩擦生熱QFfx，對(duì)物體運(yùn)用動(dòng)能定理有Ffx1mv2，又x1x，所以QFfxmv2，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在這段時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)機(jī)要多做功以克服滑動(dòng)摩擦力做功，WFfx22Ffxmv2，選項(xiàng)D正確。答案：AD第卷(非選擇題，共60分)二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題，共20分)11. (8分)如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的物塊A和B，分別系在一條跨過(guò)定滑輪的軟繩兩端(m1>m2)，1、2是兩個(gè)光電門(mén)。用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。(1)實(shí)驗(yàn)中除了獲取物塊B通過(guò)兩光電門(mén)時(shí)的速度v1、v2外，還需要測(cè)量物理量_。(2)用已知量和測(cè)量量寫(xiě)出驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式_。解析：A、B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，若系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，則有m1ghm2gh(m1m2)(vv)，所以除了知道物體B通過(guò)兩光電門(mén)時(shí)的速度v1、v2外，還需要測(cè)的物理量有：m1和m2，兩光電門(mén)之間的距離h。答案：(1)A、B兩物塊的質(zhì)量m1和m2，兩光電門(mén)之間的距離h(2)(m1m2)gh(m1m2)(vv)12. (12分)xx成都高新區(qū)月考某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能定理”。如圖(甲)，他們將拉力傳感器固定在小車(chē)上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過(guò)一個(gè)定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車(chē)受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0 cm的A、B兩點(diǎn)各安裝個(gè)速度傳感器，記錄小車(chē)通過(guò)A、B時(shí)的速度大小。小車(chē)中可以放置砝碼。(甲)(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下： 測(cè)量出小車(chē)和拉力傳感器的總質(zhì)量M；把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過(guò)定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路。將小車(chē)停在C點(diǎn)，釋放小車(chē)，小車(chē)在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線拉力及小車(chē)通過(guò)A、B時(shí)的速度。在小車(chē)中增加砝碼，或_，重復(fù)的操作。(2)下表是他們測(cè)得的一組數(shù)據(jù)，其中M是M與小車(chē)中砝碼質(zhì)量之和，|vv|是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量E，F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力，W是F在A、B間所做的功。表格中的E3_J，W3_ J。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)次數(shù)M/kg|vv|/(m/s)2E/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40E31.220W341.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.43(3)根據(jù)上表，我們?cè)趫D(乙)中的方格紙上作出EW圖線如圖所示，它說(shuō)明了_ _。(乙)解析：(1)改變對(duì)小車(chē)的拉力，就要改變鉤碼數(shù)量；(2)E3M|vv|0.600 J，W3FL1.2200.5 J0.610 J；(3)由圖線可知，拉力(合力)所做的功近似等于物體動(dòng)能的改變量。答案：(1)減少砝碼 (2)0.600 0.610 (3)拉力(合力)所做的功近似等于物體動(dòng)能的改變量三、計(jì)算題(本題共4小題，共40分)13. (8分)xx湖南常德高三階段檢測(cè)如圖所示，質(zhì)量m1 kg的滑塊(可看成質(zhì)點(diǎn))，被壓縮的彈簧彈出后在粗糙的水平桌面上滑行一段距離x0.4 m后從桌面拋出，落在水平地面上。落點(diǎn)到桌邊的水平距離s1.2 m，桌面距地面的高度h0.8 m?；瑝K與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2.(取g10 m/s2，空氣阻力不計(jì))求：(1)滑塊落地時(shí)速度的大小；(2)彈簧彈力對(duì)滑塊所做的功。解析：(1)滑塊拋出后豎直方向自由落體hgt2解得t滑塊落地時(shí)豎直方向速度vygt4 m/s滑塊拋出后水平方向勻速運(yùn)動(dòng)v03 m/s所以落地速度v5 m/s(2)根據(jù)動(dòng)能定理W彈mgxmv解得W彈mgxmv5.3 J答案：(1)5 m/s(2)5.3 J14. (8分)xx晉中模擬從地面上以初速度v010 m/s豎直向上拋出一質(zhì)量為m0.2 kg的球，若運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的空氣阻力與其速率成正比關(guān)系，球運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示，t1時(shí)刻到達(dá)最高點(diǎn)，再落回地面，落地時(shí)速率為v12 m/s，且落地前球已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)。(g10 m/s2)求：(1)球從拋出到落地過(guò)程中克服空氣阻力所做的功；(2)球拋出瞬間的加速度大小。解析：(1)全程應(yīng)用動(dòng)能定理：WFfmvmv代入數(shù)據(jù)，解得：WFf9.6 J。(2)設(shè)空氣阻力大小與速率的關(guān)系為：Ffkv。則拋出時(shí)：mgkv0ma落地時(shí)勻速：kv1mg聯(lián)立解得：ag(1)60 m/s2。答案：(1)9.6 J(2)60 m/s215. (12分)如圖所示，由于街道上的圓形污水井蓋破損，臨時(shí)更換了一個(gè)稍大于井口的紅色圓形平板塑料蓋。為了測(cè)試因塑料蓋意外移動(dòng)致使蓋上的物塊滑落入污水井中的可能性，有人做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：將一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量為m的硬橡膠塊置于塑料蓋的圓心處，給塑料蓋一個(gè)沿徑向的水平向右的初速度v0，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是硬橡膠塊恰好與塑料蓋分離。設(shè)硬橡膠塊與塑料蓋間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，塑料蓋的質(zhì)量為2m、半徑為R，假設(shè)塑料蓋與地面之間的摩擦可忽略，且不計(jì)塑料蓋的厚度。(1)求硬橡膠塊與塑料蓋剛好分離時(shí)的速度大小；(2)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中的硬橡膠塊是落入井內(nèi)還是落在地面上。解析：(1)設(shè)硬橡膠塊與塑料蓋恰好分離時(shí)，兩者的共同速度為v，從開(kāi)始滑動(dòng)到分離經(jīng)歷時(shí)間為t，在此期間硬橡膠塊與塑料蓋的加速度大小分別為a1、a2，由牛頓第二定律得：mgma1mg2ma2va1tv0a2t由以上各式得vv0。(2)設(shè)硬橡膠塊與塑料蓋恰好分離時(shí)，硬橡膠塊移動(dòng)的位移為x，取硬橡膠塊分析，應(yīng)用動(dòng)能定理得mgxmv2由系統(tǒng)能量關(guān)系可得mgR(2m)v(m2m)v2由式可得xR因x<R，故硬橡膠塊將落入污水井內(nèi)。答案：(1)v0(2)落入污水井內(nèi)16. (12分)xx浙江嘉興基礎(chǔ)測(cè)試如圖甲所示，豎直平面內(nèi)的光滑軌道由傾斜直軌道AB和圓軌道BCD組成，AB和BCD相切于B點(diǎn)，CD連線是圓軌道豎直方向的直徑(C、D為圓軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn))，且BOC37?？梢暈橘|(zhì)點(diǎn)的小滑塊從軌道AB上高H處的某點(diǎn)由靜止滑下，用力傳感器測(cè)出滑塊經(jīng)過(guò)圓軌道最高點(diǎn)D時(shí)對(duì)軌道的壓力為F，并得到如圖乙所示的壓力F與高度H的關(guān)系圖象。求：(取sin370.6，cos370.8)(1)滑塊的質(zhì)量和圓軌道的半徑；(2)通過(guò)計(jì)算判斷是否存在某個(gè)H值，使得滑塊經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)D后能直接落到直軌道AB上與圓心等高的點(diǎn)。解析：(1)滑塊由A到D的過(guò)程中mg(H2R)mv(或mghmv)由牛頓第三定律得滑塊在D點(diǎn)所受軌道支持力與滑塊對(duì)軌道的壓力等大反向，記為F，則Fmgm解得FH5mg結(jié)合圖象可得m0.1 kgR0.2 m(注：若選取特殊點(diǎn)求得半徑的給2分，再求得質(zhì)量的給2分)(2)存在滿(mǎn)足條件的H值。設(shè)滑塊在D點(diǎn)的速度為v時(shí)，恰能落到直軌道上與圓心等高處豎直方向Rgt2水平方向xvt由幾何關(guān)系得xR解得v m/s物體恰好能過(guò)D點(diǎn)的速度大小v0 m/s因?yàn)関>v0，所以存在滿(mǎn)足條件的H值。答案：(1)0.1 kg0.2 m(2)存在