2011届高考物理二轮总复习 回归基础提综合检测：：第5章 机械能综合检测.pdf

20112011 年高考物理二轮总复习回归基础提分综合检测年高考物理二轮总复习回归基础提分综合检测第五章第五章机械能综合检测机械能综合检测一、选择题(本题共 12 小题，共 48 分，在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0分)1(山东莱芜模拟)质量为 m 的小球从高 h 处由静止开始自由下落，以地面作为零势能面当小球的动能和重力势能相等时，重力的瞬时功率为()A2mg ghBmg gh11C.mg ghD.mg gh23h【解析】当小球的动能和重力势能相等时，已下降的高度，速度为 gh，所以重力2的瞬时功率为 mg gh.【答案】B2有一种叫做“蹦极跳”的运动中，质量为m 的游戏者身系一根长为L、弹性优良的轻质柔软的橡皮绳，从高处由静止开始下落 1.5L 时达到最低点，若不计空气阻力，则在弹性绳从原长到人到达最低点的过程中，以下说法正确的是()A速度先减小后增大B加速度先减小后增大C动能增加了 mgLD重力势能减少了mgL【解析】从下落 L 开始一段，物体变加速下落，a 减小，v 增大；后来一段，物体变减速下落，a 增大，v 减小，故选项 B 正确【答案】B3如图所示，质量为 m 的物体由静止开始从倾角分别为、的两个光滑固定斜面上滑下，两斜面的高度均为h，则下列叙述正确的是()A物体滑到斜面底端的速度相同B物体滑到斜面底端的速率相同C物体滑到斜面底端过程中重力所做的功相同D物体滑到斜面底端时减少的重力势能相同【解析】重力做功只与始末位置的高度差有关，而与具体的路径无关，所以物体沿两个不同的斜面滑下时重力所做的功相等，C、D 正确；设沿倾角为 的斜面滑到斜面底端的1速率为 v1，则 mgh mv2，所以 v1 2gh，同理，沿倾角为 的斜面滑到斜面底端时的速21率 v2 2gh，A 项错误，B 项正确【答案】BCD4质量为 m 的汽车，发动机的功率恒为P，摩擦阻力恒为 F1，牵引力为 F，汽车由静止开始，经过时间t 行驶了位移s 时，速度达到最大值vm，则发动机所做的功为(APtBFs12mP2PSC.mvmD.222F1vm【解析】发动机的功率恒为P，经过时间 t，发动机做的功为 WPt，故 A 对；当达P到最大速度时，有 PFvF1vm，vm.从功能关系的角度，整个过程中发动机做的功应F112mP2PS等于克服阻力做的功与物体获得的动能之和，则WmvmF1s2，故 D 对22F1vm【答案】AD5(北京东城区质检)一位高三学生以恒定的速率从学校教学楼的一层上到四层，该同学上楼过程中克服自身重力做的功最接近()A60JB6.0102JC6.0103JD6.0104J【解析】该同学上楼过程中克服自身重力做功等于mgH，若高三学生的质量约为60kg，从一层上升到四层，每层楼高约3m，则上升高度为 H33m9m，故 mgH5.4103J，故 C 选项最接近【答案】C6(北京东城区质检)利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小实验时，把图甲中的小球举高到绳子的悬点 O 处，然后让小球自由下落，用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间变化图线如图乙所示，根据图线所提供的信息，以下判断不正确的是()At1、t3时刻小球速度最大Bt2、t5时刻小球的速度为 0Ct3、t4时刻小球所处高度相同D小球在运动过程中机械能不守恒【解析】小球在最低点时受力最大，从题图乙可以看出t1、t3、t4、t6时刻小球受到的拉力为零，即弹性绳处于原长；t2、t5时刻小球处于最低点，速度为零；当小球受到的拉力与小球的重力相等时，小球的速度最大，由于小球在最低点受到的拉力越来越小，说明振动的振幅越来越小，故有机械能损失，t3、t4时刻小球处于弹性绳原长处，故高度相同【答案】A7(唐山质检)近年来，被称为“绿色环保车”的电动汽车成了不少市民购买的首选 电动汽车在出厂时都要进行检验，在检测某款电动汽车性能的某次实验中，质量为 8102kg的电动汽车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15m/s，利用传感器测得此过程1中不同时刻电动汽车的牵引力 F 与对应的速度 v，并描绘出 Fv图象(图中 AB、BO 均为直线)假设电动汽车行驶中所受的阻力恒定，则下列说法正确的是()A由图象可知电动汽车由静止开始一直做变加速直线运动B此过程中电动汽车的额定功率为6kWC电动汽车由静止开始经过1s，速度达到 2m/sD电动汽车行驶中所受的阻力为400N【解析】分析图线可知：电动汽车由静止开始做匀加速直线运动，达到额定功率后，做牵引力逐渐减小的变加速直线运动，达到最大速度后做匀速直线运动当最大速度 vmax15m/s 时，牵引力为 Fmin400N，故恒定阻力 fFmin400N；额定功率 PFminvmax6kW；Ff6000匀加速运动的末速度 vm/s3m/s，匀加速运动的加速度 a2m/s2，故由静止2000m开始经过 1s，速度达到 2m/s.【答案】BCD8(江西师大附中、临川一中联考)如图所示，一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球 A 和物体B，跨过固定于斜面体顶端的光滑小滑轮O，倾角为30的斜面位于水平地面上A 的质量为 m，B 的质量为 4m.开始时，用手托住 A，使 OA 段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力)，OB 绳平行于斜面，此时B 静止不动将A 由静止释放，在其下摆过程中，斜面体始终保持静止，下列判断中正确的是()A物块 B 受到的摩擦力先减小后增大B地面对斜面体的摩擦力方向一直向右C小球 A 的机械能守恒D小球 A 的机械能不守恒，A、B 系统的机械能守恒【解析】初始状态下绳中无拉力，说明 B 受到沿着斜面向上的静摩擦力f14mgsin302mg.在 A 球下摆过程中，假设 B 仍然静止不动，则绳子拉力越来越大，当A 摆到最低点1时，由机械能守恒定律可知 mgRmv2(R 为 AO 的长度)，在最低点由向心力公式及牛顿第22mv二定律得 Tmg，解得绳子最大拉力 T3mg，此时对 B 由平衡条件，可得受到的摩R擦力沿着斜面向下，大小为 f2T4mgsin30mg，故 B 受到的摩擦力先沿着斜面向上从2mg 逐渐减小到零，然后沿着斜面向下逐渐增大到mg，A 正确；B 物体始终没有相对斜面运动，故小球 A 的机械能守恒，C 正确；D 错误；对系统整体在水平方向上，小球 A 具有水平向右的分加速度，故水平地面对斜面的摩擦力一直向右，B 正确【答案】ABC9(安徽皖南八校联考)一滑块在水平地面上沿直线滑行，t0 时其速度为 1m/s，从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力，力 F 和滑动的速度 v 随时间的变化规律分别如图所示，设第1 秒内、第2 秒内、第3 秒内力 F 对滑块做功的平均功率分别为P1、P2、P3，则以下关系式正确的是()AP1P2P3CP3P1P2BP1P2P112【解析】在第1s内滑块的平均速度为v11m/s，在第2s内滑块的平均速度为v22m/s1.5m/s，同理可知第 3s 内的平均速度 v31.5m/s.故有 P1F1v121W2W，P2F2v231.5W4.5W，P3F3v311.5W1.5W，所以 P3P1P2，C 正确【答案】C10(安徽皖南八校联考)汽车从静止开始沿平直公路做匀加速运动，所受阻力始终不变，在此过程中，下列说法正确的是B汽车发动机的输出功率逐渐增大C在任意两相等的位移内，汽车的动能变化相等D在任意两相等的位移内，汽车的速度变化相等P【解析】由vfma 可知，a、f 不变时，v 增大，P 增大，故 A 错误，B 正确；汽车做匀加速运动时，汽车受到的合外力 F合不变由 F合sEk可知 C 正确；由 vat，汽车匀加速运动时，经相同的位移所需的时间不一样，故汽车的速度变化也不相等，D 错误【答案】BC11 如图所示，小球沿水平面通过O 点进入半径为R 的半圆弧轨道后恰能通过最高点P，然后落回水平面不计一切阻力下列说法正确的是()A小球落地点离 O 点的水平距离为 2RB小球落地时的动能为5mgR/2C小球运动到半圆弧最高点P 时向心力恰好为零D若将半圆弧轨道上部的1/4 圆弧截去，其他条件不变，则小球能达到的最大高度比P 点高 0.5R【解析】小球恰 能通过最高点 P，此时只有重力提供向心力，设此时速度为 v，则mv21mg，v gR，而后小球做平抛运动，则 svt,2Rgt2，即 s2R，因此选项 A 正确 由R215机械能守恒定律可得：小球落地动能 Ek mv2mg2RmgR，选项 B 正确若将半圆弧221轨道上部的 1/4 圆弧截去后，小球做竖直上抛运动，即mv2mgh，h0.5R，因此，选项D2正确【答案】ABD12如图所示，一质量为 m 的物体，从倾角为 的光滑斜面顶端由静止下滑，开始下滑时离地面的高度为h，当物体滑至斜面底端时重力的瞬时功率为()Amg 2ghBmg 2ghsinCmg 2ghcosDmg 2ghsin2【解析】物体沿光滑斜面下滑的加速度agsin，h斜面长 s，物体刚滑至斜面底端时速度v 2as，联sin立解得：v 2gh.物体刚到斜面底端时的受力如图所示，由 PFvcos，得此时重力功率Pmgvcos()mg 2ghsin.2【答案】B二、实验题(本题共 2 小题，共 18 分)13(湖南望城五中高三月考)为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用数字实验系统设计了一个实验，实验装置如图所示，图中 A、B 两点分别固定了两个速度传感器，速度传感器中测出运动物体的瞬时速度在实验中测得一物体自由下落经过A 点时的速度是 v1，经过 B 点时的速度是 v2，为了证明物体经过A、B 两点时的机械能相等，这位同学又设计了以下几个步骤，你认为其中不必要或者错误的是()A用天平测出物体的质量B测出 A、B 两点间的竖直距离112C利用 mv22 mv1算出物体从 A 点运动到 B 点的过程中重力势能的变化量222D验证 v22v1与 2gh 是否相等【解析】在验证机械能守恒的实验中，需要利用从 A 点运动到 B 点时，动能的增加112量是否等于此过程中重力势能的减少量来验证，即mv2等式两边2 mv1mghAB是否成立222都有质量 m，所以可以消去质量，只需验证 v22v12ghAB是否成立即可，因此不需要测量2质量，A 错误 D 正确；在v22v12ghAB中，hAB表示 A、B 两点间的竖直距离，这需要用刻1121度尺测量，故 B 正确；本实验是为了验证mv2故不能利用 mv22 mv1mghAB是否成立，222212mv 求解重力势能变化量，C 错误21【答案】AC14在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中：(1)某同学在实验中得到的纸带如图所示，其中 A、B、C、D 是打下的相邻的四个点，它们到运动起点 O 的距离分别为 62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm.已知当地的重力加速度50Hz，重锤质量为1.00kg.请根据以上数据计算重锤由O 点运动 C 点的过程中，重力势能的减少量为_J，动能的增加量为_J(取三位有效数字)(2)甲、乙、丙三名同学分别得到 A、B、C 三条纸带，它们前两个点间的距离分别是 1.0mm、1.9mm、4.0mm.那么一定存在操作错误的同学是_，错误原因是_hODhOB1【解析】(1)EpmghOC7.62J，vC，Ek mv27.57J.2T2C(2)打第一个点时，速度应为零，此时前两点间距离应小于 2mm，丙同学所测的前两点g9.8m/s2，打点计时器所用电源频率为间距离等于 4.0mm，说明打 O 点时纸带已经下落【答案】(1)7.627.57(2)丙先放纸带后接通电源三、计算题(本题共包括 4 小题，共54 分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15(2010成都市摸底测试)如图所示为某同学设计的节能运输系统斜面轨道的倾角为37，木箱与轨道之间的动摩擦因数 0.25.设计要求：木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量 m2kg 的货物装入木箱，木箱载着货物沿轨道无初速滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动装货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，接着再重复上述过程若 g 取 10m/s2，sin370.6，cos370.8.求：(1)离开弹簧后，木箱沿轨道上滑的过程中的加速度大小；(2)满足设计要求的木箱质量【解析】(1)设木箱质量为 m，对木箱的上滑过程，由牛顿第二定律有：mgsin37mgcos37ma代入数据解得：a8m/s2(2)设木箱沿轨道下滑的最大距离为 L，弹簧被压缩至最短时的弹性势能为 EP，根据能量守恒定律：货物和木箱下滑过程中有：(mm)gsin37L(mm)gcos37LEP木箱上滑过程中有 EPmgsin37Lmgcos37L联立代入数据解得：mm2kg16(黄冈质检)一种采用电力和内燃机双动力驱动的新型列车，质量为 m，当它在平直的铁轨上行驶时，若只采用内燃机驱动，发动机额定功率为 P1，列车能达到的最大速度为v1；在列车行驶过程中由于某种原因停在倾角为 的坡道上，为了保证列车上坡时有足够大的动力，需改为电力驱动，此时发动机的额定功率为 P2.已知列车在坡道上行驶时所受铁轨的阻力是在平直铁轨上行驶时的k 倍，重力加速度为 g，求列车在坡道上能达到的最大速度【解析】内燃机驱动时，当列车以额定功率 P1匀速行驶时速度最大，设内燃机驱动力为 F1，行驶时受到的阻力为 f，有P1F1v1F1f当列车上坡时，采用电力驱动，设其驱动力为 F2，则 F2mgsinkfP2F2v2P2v1设列车在坡道上能达到的最大速度为v2，由功率公式得由式解得 v2mgv1sinkP117 如图所示，倾角为 的光滑斜面上放有两个质量均为 m 的小球 A、B，两小球用一根长L 的轻杆相连，下面的B 球离斜面底端的高度为h，两球从静止开始下滑并从斜面进入光滑平面(不计与地面碰撞时的机械能损失)求：(1)两球在光滑平面上运动时的速度；(2)在这过程中杆对 A 球所做的功；(3)杆对 A 做功所处的时间段【解析】(1)因系统机械能守恒，所以有：1mghmg(hLsin)2mv2v2ghgLsin.2(2)以 A 球为研究对象，由动能定理得：1mg(hLsin)W mv221则 mg(hLsin)Wm(2ghgLsin)21解得 WmgLsin.2(3)从 B球与地面刚接触开始至A 球也到达地面的这段时间内，杆对 A 球做了 W 的负功1【答案】(1)2ghgLsin(2)mgLsin(3)从 B 球与地面刚接触开始至A 球也到达2地面的这段时间内18(2010苏锡常镇四市教学调查)如图甲所示，一竖直平面内的轨道由粗糙斜面AD 和光滑圆轨道 DCE 组成，AD 与 DCE 相切于 D 点，C 为圆轨道的最低点，将一小物块置于轨道 ADC 上离地面高为 H 处由静止下滑，用力传感器测出其经过C 点时对轨道的压力N，改变 H 的大小，可测出相应的 N 的大小，N 随 H 的变化关系如图乙折线 PQI 所示(PQ 与 QI两直线相连接于 Q 点)，QI 反向延长交纵轴于 F 点(0,5.8N)，重力加速度 g 取 10m/s2，求：(1)小物块的质量 m；(2)圆轨道的半径及轨道 DC 所对应的圆心角；(可用角度的三角函数值表示)(3)小物块与斜面 AD 间的动摩擦因数.1【解析】(1)如果物块只在圆轨道上运动，则由动能定理得mgH mv22解得 v 2gHv2由向心力公式 NmgmR2v2mg得 NmmgHmgRR结合 PQ 曲线可知 mg5 得 m0.5kg2mg(2)由图像可知10 得 R1mR10.2cos0.8，371(3)如果物块由斜面上滑下，由动能定理得(H0.2)18mgHmgcosmv2解得 mv22mgHmg(H0.2)sin2382mg mg3v2v21.6由向心力公式 Nmgm得 NmmgHmgmgRRR31.6结合 QI 曲线知mgmg5.83解得 0.3.