2023版新教材高考物理一轮复习单元素养评价(五)机械能守恒定律.docx

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1、单元素养评价(五)机械能守恒定律一、单项选择题1.蹦极是一项富有挑战性的运动，运动员将弹性绳的一端系在身上，另一端固定在高处，然后运动员从高处跳下，如图所示图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，c点是运动员所到达的最低点在运动员从a点到c点的运动过程中，忽略空气阻力，下列说法正确的是()A运动员的速度一直增大B运动员的加速度始终减小C运动员始终处于失重状态D运动员克服弹力做的功大于重力对运动员做的功2.如图所示，轻弹簧一端与墙相连，质量m2 kg的木块沿光滑水平面以v05 m/s的初速度向左运动，当木块压缩弹簧后速度减为v4 m/s时弹簧的弹性势能是()A9 J B16 JC25 J D32

2、 J3如图所示为厦门某炮台的一门大炮假设炮弹水平射出，以海平面为重力势能零点，炮弹射出时的动能恰好为重力势能的3倍，不计空气阻力，则炮弹落到海平面时速度方向与海平面的夹角为()A.30 B45C60 D754用起重机将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，其v t图像如图所示，下列说法正确的是 ()A在0t1时间内，起重机拉力逐渐变大B在t1t2时间内，起重机拉力的功率保持不变C在t1t2时间内，货物的机械能保持不变D在t2t3时间内，起重机拉力对货物做负功5将质量为m的小球在距地面高度为h处水平抛出，抛出时速度大小为v0，小球落到地面时速度大小为2v0.若小球受到的空

3、气阻力f始终存在，重力加速度为g，则小球运动的过程中，下列说法中正确的是()A小球克服空气阻力做的功等于mghB重力对小球做的功等于mghC小球的机械能减小了mvD小球的动能增加了mv6如图甲所示，一物块从足够长的固定粗糙斜面底端以某一速度冲上斜面从初始位置起，物块动能Ek随位移x的变化关系如图乙所示已知物块质量为2 kg，斜面倾角为37，sin 370.6，cos 370.8，取重力加速度g10 m/s2.下列说法正确的是()A物块上升的最大高度为5 mB物块与斜面间的动摩擦因数为0.5C整个上滑过程物块机械能减少了100 JD整个上滑过程物块重力势能增加了100 J二、多项选择题7如图物体

4、A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体A、B的质量分别为2m、m，开始时细绳伸直，用手托着物体A使弹簧处于原长且A与地面的距离为h，物体B静止在地面上，放手后物体A下落，与地面即将接触时速度大小为v，此时物体B对地面恰好无压力，不计一切摩擦及空气阻力，重力加速度大小为g，则下列说法中正确的是()A物体A下落过程中，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒B弹簧的劲度系数为C物体A着地时的加速度大小为D物体A着地时弹簧的弹性势能为mghmv28质量m1 kg的物体静止放在粗糙水平地面上，现对物体施加一个随位移变化的水平外力F时物体在水平面上运动已知物体与地面间的滑动摩擦力与最大静摩擦力相等若F

5、x图像如图所示且45 m内物体匀速运动x7 m时撤去外力，g取10 m/s2，则下列有关描述正确的是()A物体与地面间的动摩擦因数为0.1Bx4 m时物体的速度最大C撤去外力时物体的速度为 m/sD撤去外力后物体还能在水平面上滑行3 s三、非选择题9如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律(1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是_A重物选用质量和密度较大的金属锤B两限位孔在同一竖直面内上下对正C精确测量出重物的质量D用手托稳重物，接通电源后，撤手释放重物(2)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz的交流电源上，按正确

6、操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有_AOA、AD和EG的长度BOC、BC和CD的长度CBD、CF和EG的长度DAC、BD和EG的长度102022泰安模拟如图甲所示，一根轻质弹簧左端固定在竖直墙面上，右端放一个可视为质点的小物块，小物块的质量为m0.4 kg，当弹簧处于原长时，小物块静止于O点现对小物块施加一个外力F，使它缓慢移动，将弹簧压缩至A点，压缩量为x0.1 m，在这一过程中，所用外力F与压缩量的关系

7、如图乙所示然后撤去F释放小物块，让小物块沿桌面运动，设小物块与桌面的滑动摩擦力等于最大静摩擦力，小物块离开水平面做平抛运动，下落高度h0.8 m时恰好垂直击中倾角为37的斜面上的C点，sin 370.6，g取10 m/s2.求：(1)小物块到达桌边B点时速度的大小；(2)在压缩弹簧的过程中，弹簧具有的最大弹性势能；(3)O点至桌边B点的距离L.11如图所示，质量为3 kg小球A和质量为5 kg的B通过一压缩弹簧锁定在一起，静止于光滑平台上，解除锁定，两小球在弹力作用下分离，A球分离后向左运动恰好通过半径R0.5 m的光滑半圆轨道的最高点，B球分离后从平台上以速度vB3 m/s水平抛出，恰好落在

8、临近平台的一倾角为的光滑斜面顶端，并刚好沿光滑斜面下滑，已知斜面顶端与平台的高度差h0.8 m，g取10 m/s2，求：(1)A、B两球刚分离时A的速度大小；(2)弹簧锁定时的弹性势能；(3)斜面的倾角.单元素养评价(五)机械能守恒定律1解析：该过程随着弹性绳的伸长，拉力不断变大，根据受力分析可知，先做加速度减小的加速运动，后做加速度增加的减速运动，A、B错误运动员有减速的过程，加速度向上是超重，C错误运动员克服弹力做的功等于重力势能的变化量和动能变化量之和，D正确答案：D2解析：压缩过程中动能转化为势能，总能量不变，故有12mv02Ep12mv2，解得Ep12mv0212mv2122(524

9、2) J9 J，选项A正确答案：A3解析：设抛出时炮弹的初速度为v0，高度为h，炮弹落地时的速度大小为v，方向与水平方向的夹角为.根据机械能守恒定律得12mv02mgh12mv2，据题有12mv023mgh，联立解得v23 3v0，则cos v0v32，可得30，选项A正确答案：A4解析：在0t1时间内，货物加速上升，加速度逐渐减小，根据牛顿第二定律，有Fmgma，得Fm(ga)，得拉力逐渐减小，选项A错误；在t1t2时间内，货物匀速上升，故拉力等于重力，起重机拉力的功率PFv保持不变，选项B正确；在t1t2时间内，货物匀速上升，动能不变，重力势能增加，故机械能总量增加，选项C错误；在t2t3

10、时间内，货物减速上升，拉力向上，位移向上，故拉力依然做正功，选项D错误答案：B5解析：假设克服空气阻力做功为Wf，根据动能定理得12m2v0212mv02mghWf，解得Wfmgh32mv02，即小球的机械能减小mgh32mv02，选项A、C错误；重力做的功为WGmgh，选项B错误；小球的动能增加了Ek12m(2v0)212m(v0)232mv02，选项D正确答案：D6解析：由图乙分析可知，图像与x轴的交点的横坐标为5，则x的最大值为5 m，物块上升的最大高度为hx sin 373 m，选项A错误；由动能定理：Ek100 Jmghmg cos 37 x，解得0.5，选项B正确；摩擦力做功使机械

11、能减少，整个上滑过程物块机械能减少了Emg cos 37x40 J，选项C错误；整个上滑过程物块重力势能增加了Epmgh60 J，选项D错误答案：B7解析：由题可知，物体A下落过程中，物体B一直静止不动，对于物体A和弹簧组成的系统，只有重力和弹簧弹力做功，则物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，故A正确；物体A与地面即将接触时，物体B对地面恰好无压力，则此时弹簧的弹力为Tmg，开始时弹簧处于原长，由胡克定律知：Tkh，联立解得弹簧的劲度系数为kmgh，故B错误；物体A着地时，弹簧的弹力为Tmg，则细绳对A的拉力也等于mg，对A，根据牛顿第二定律得2mgmg2ma，解得ag2，故C正确；物体A与弹簧

12、组成的系统机械能守恒，有：2mghEp122mv2，解得Ep2mghmv2，故D错误答案：AC8解析：45 m内物体匀速运动，则有Ffmg，得Fmg3100.3，选项A错误；只要Ffmg，物体就在加速，所以x在04 m内物体一直加速，x4 m时物体的速度最大，选项B正确；根据图像与x轴所围的面积表示外力F做的功，可得07 m内外力做功为W3+523+5+321+1+323 J22 J设撤去外力时物体的速度为v，根据动能定理得Wfx12mv20，其中x7 m，解得v2 m/s，选项C正确；撤去外力后物体的加速度大小为ag3 m/s2，物体还能滑行时间tva23 s，选项D错误答案：BC9解析：(

13、1)选用质量大的金属锤，可保证下落过程中纸带竖直不松弛；金属锤密度大，体积就小，下落过程中所受阻力小；上下限位孔对正，可减小摩擦；本实验中要验证12mv2mgh，即验证v22gh，不用测量重物的质量；实验时用手抓紧纸带上端，接通电源，打点计时器工作稳定后，再松手释放纸带，不是用手托住重物(2)本实验中，需要测某点的瞬时速度和从起始点到该点的距离，或者两点的速度及其间距，符合要求的选项有B、C.答案：(1)AB(2)BC10解析：(1)物块由B到C做平抛运动h12gt2物块在C点垂直击中斜面有tan 37v0gtv03.0 m/s(2)由题图乙知滑动摩擦力f1.0 N推力做的功WF47.01.0

14、0.12 J1.00.1 J2.4 J压缩过程中由功能关系得WFfxEp0Ep2.3 J(3)物块从A到B的过程中，由功能关系得Epf(xL)12mv02L0.4 m答案：(1)3.0 m/s(2)2.3 J(3)0.4 m11解析：(1)小球A恰好通过半径R0.5 m的光滑半圆轨道的最高点，设在最高点速度为v0，在最高点有mAgmAv02 R，物体沿光滑半圆轨道上滑到最高点的过程中机械能守恒，mAg2R+12mAv0212mAvA2，联立解得vA5 m/s.(2)根据机械能守恒定律，弹簧锁定时的弹性势能Ep12mAvA2+12mBvB260 J.(3)B球分离后做平抛运动，根据平抛运动规律有h12gt2，解得t0.4 s，vygt4 m/s，小球刚好沿斜面下滑，tan vyvB43，解得53.答案：(1)5 m/s(2)60 J(3)53