新教材物理一轮总复习-单元素养评价六机械能守恒定律习题.docx

《新教材物理一轮总复习-单元素养评价六机械能守恒定律习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材物理一轮总复习-单元素养评价六机械能守恒定律习题.docx（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、单元素养评价(六)机械能守恒定律一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为F.当地的重力加速度为g，那么在他减速下降高度为h的过程中下列说法正确的是()A他的动能减少了FhB他的重力势能增加了mghC他的机械能减少了(Fmg)hD他的机械能减少了Fh2如图所示，高速公路上汽车定速巡航(即保持汽车的速率不变)沿拱形路面上坡，空气阻力和摩擦阻力的大小不变此过程中()A汽车的牵引力大小不变B汽车的牵引力逐渐增大C汽车的

2、输出功率保持不变D汽车的输出功率逐渐减小3如图甲所示为河沙装车过程，可以简化为如图乙所示模型已知传动带的速度为2m/s，h13m，h24.5m，g取10m/s2，小货车能够装6t沙子，传送带足够长沙子进入传送带时速度为0.则装满一车，传送带大约需要对沙子做的功为()A1.02105JB9104JC2.82105JD2.7105J4.在全运会小轮车泥地竞速赛中，选手从半径为R的圆弧形赛道顶端由静止出发冲到坡底，设阻力大小不变为Ff，选手和车总重为G.在此过程中，关于选手和车的下列说法正确的是()A克服阻力做功为FfRB动能增加量为GRC机械能保持不变D在坡底所受的支持力大于重力52023广东省4

3、月二模质量为m的汽车由静止启动后沿平直路面行驶，汽车牵引力随速度变化的Fv图像如图所示，设汽车与路面间的摩擦力Ff保持不变，则()A汽车速度为v1时，汽车牵引力的功率为Ffv1B汽车速度为v1时，汽车的加速度大小为C汽车加速运动过程中，平均速度为D汽车加速运动过程中，汽车的最大功率为F0vm62023江苏南京一模如图所示，足球被踢出后在空中依次经过a、b、c三点的运动轨迹示意图，b为最高点，a、c两点等高则足球()A从a运动到b的时间大于从b运动到c的B在b点的加速度方向竖直向下C在a点的机械能比在b点的大D在a点的动能与在c点的相等72023福建厦门模拟北京2022年冬奥会跳台滑雪比赛在张家

4、口赛区的国家跳台滑雪中心进行，跳台由助滑道、起跳区、着陆坡和停止区组成，如图所示跳台滑雪运动员在助滑路段获得高速后从起跳区水平飞出在着陆坡落地，不计空气阻力起跳后的飞行路线可以看作是抛物线的一部分，用v、P、Ek、E分别表示运动员在空中运动的速度变化量、重力的瞬时功率、动能、机械能，t表示运动员在空中的运动时间，下列图像中正确的是()二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分在每题给出的四个选项中，有多项符合题目要求)8质量为2kg的物体置于水平面上，在运动方向上受到水平拉力FT的作用，沿水平方向做匀加速直线运动，2s后撤去FT，其运动的速度时间图像如图所示，取g10m/s2.则下列说

5、法正确的是()A拉力FT对物体做的功为150JB拉力FT对物体做的功为500JC物体克服摩擦力做的功为100JD物体克服摩擦力做的功为175J9如图所示，一名跳台滑雪运动员从O点水平飞出，经过一段时间落到斜面上的A点已知O点是斜面的起点，斜面的倾角37，运动员从O点飞出的初速度v010m/s，运动员的质量为60kg，重力加速度g取10m/s2，空气阻力忽略不计，sin370.6，cos370.8.下列说法正确的是()A从O到A重力做功的平均功率为6000WB从O到A重力做功的平均功率为4500WC运动员落到斜面上重力做功的瞬时功率为9000WD运动员落到斜面上重力做功的瞬时功率为3000W10

6、如图所示，轻质弹簧的左端固定并处于自然状态小物块的质量为m，从A点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A点恰好静止物块向左运动的最大距离为s，与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度在上述过程中()A弹簧的最大弹力为mgB物块克服摩擦力做的功为2mgsC弹簧的最大弹性势能为mgsD物块在A点的初速度为三、非选择题(本题共5个小题，共54分)11(8分)2023广西百色质检某实验小组用如图(a)所示装置测量当地的重力加速度将小球A和手机B分别系在一条跨过定滑轮的不可伸长的细绳两端打开手机B的phyphox软件，令小球A和手机B静止，细绳拉紧，然后同时释放小球A和手机B，

7、通过phyphox软件测得手机的加速度随时间变化的图线如图(b)所示，实验室提供的物理量有：小球A的质量mA50.0g，手机B的质量mB150.0g，当地实际重力加速度g9.8m/s2.(1)实验测得的重力加速度大小为_m/s2.(2)实验测得的重力加速度与实际重力加速度有明显差异，除实验中的偶然误差外，请写出一条可能产生这一结果的原因：_(3)有同学提出本实验还可以研究机械能是否守恒，在小球A上方h高处安装光电门和配套的数字计时器令小球A和手机B静止，细绳拉紧，然后同时释放小球A和手机B，数字计时器记录小球A通过光电门的时间t，除实验室提供的物理量外，还需要测量的物理量有_(写出物理量的名称

8、和符号)，需要验证的原理式为_(用实验室提供的物理量符号和测量的物理量符号表示).12(8分)某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系(1)如图甲，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下表由表中数据算得劲度系数k_N/m.(g取9.8m/s2)砝码质量(g)50100150弹簧长度(cm)8.627.636.66(2)取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图乙所示；调整导轨使滑块自由滑动时做匀速运动，则通过两个光电门的速度大小_(3)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v，释放滑块过

9、程中，弹簧的弹性势能转化为_(4)重复(3)中的操作，得到v与x的关系如丙由图可知，v与x成_关系由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的_成正比13(10分)如图所示为杂技演员进行摩托车表演的轨道，它由倾斜直线轨道AB、圆弧形轨道BCD、光滑半圆形轨道DE、水平轨道EF组成，轨道BCD的半径R4.8m，轨道DE的半径r2.4m，轨道最低点C距水平地面的高度h0.2m表演者从A点驾驶摩托车由静止开始沿轨道AB运动，接着沿轨道BCDEF运动，然后从F点离开轨道，最后落到地面上的G点已知表演者与摩托车的总质量m100kg，表演者与摩托车可视为质点，阻力不计，取g10m/s2.(1)某次表

10、演中，通过C点时轨道对摩托车的支持力FN6000N，求表演者与摩托车经过C点时的速度大小vC.(2)若表演者与摩托车恰好能经过最高点D且安全完成完整表演，求F点与G点的水平距离x.14.(12分)新能源汽车由于节能环保，被越来越多的人认可某品牌新能源汽车采用油电混合动力，其中电力储能部件是由多个蓄电池串联叠加组成的电池组如图所示，某品牌新能源汽车质量m1103kg，发动机的额定输出功率P120kW，汽车在坡上起步过程中受到的摩擦阻力为重力的k0.1倍，忽略空气阻力，坡面倾角为30，坡面足够长，g取10m/s2.汽车电池组的数据如表所示电池只数输入电压充电参数放电时平均电压/只电池容量/只100

11、交流220V420V，20A3.3V120Ah(1)求新能源汽车充电功率和电池组充满电所储存的能量(结果保留三位有效数字)(2)若汽车以恒定功率P120kW启动，求起步过程中所能达到的最大速度(3)若汽车以恒定加速度a4m/s2启动，达到额定功率后汽车保持额定功率继续前进，当汽车沿坡面行驶140m时达到最大速度，求整个过程所用的总时间(结果保留2位小数).15(16分)如图所示在光滑水平面上，质量为m4kg的物块左侧压缩一个劲度系数为k32N/m的轻质弹簧，弹簧与物块未粘连物块与左侧竖直墙壁用细线连接，使物块静止在O点水平面A点与一顺时针匀速转动且倾角37的传送带平滑连接已知O、A的距离为xO

12、A0.25m，传送带顶端为B点，AB长度为LAB2m，物块与传送带间动摩擦因数0.5.现剪断细线同时给物块施加一个初始时刻为零的变力F，使物块从O点到B点做加速度大小恒定的加速运动物块运动到A点时弹簧恰好恢复原长，运动到B点时撤去力F.物块沿平行AB的方向抛出，C为运动的最高点传送带转轮半径远小于LAB，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，sin370.6，cos370.8.(1)求物块从B点运动到C点，竖直位移与水平位移的比值(2)若传送带速度大小为5m/s，求物块与传送带间由于摩擦产生的热量(3)若传送带匀速顺时针转动的速度大小为v，且v的取值范围为2m/sv3m/s，物块由O点到B

13、点的过程中力F做的功W与传送带速度大小v的函数关系单元素养评价（六）1解析：运动员进入水中后，克服合力做的功等于动能的减少量，故动能减少（Fmg）h，故A错误；运动员进入水中后，重力做功mgh，故重力势能减小mgh，故B错误；运动员进入水中后，除重力外，克服阻力做功Fh，故机械能减少了Fh，故C错误，D正确答案：D2解析：设坡面与水平面夹角为，汽车速率不变，有F牵Ffmgsin，因上坡过程坡度越来越小，角在减小，空气阻力和摩擦阻力的大小不变，则牵引力变小，故A、B错误；由功率公式PF牵v可知，汽车速率不变，输出功率变小，故C错误，D正确答案：D3解析：对沙子，由动能定理可知WWGEk，WG2.

14、7105J，Ek1.2104J，则W2.82105J，所以C正确答案：C4解析：克服阻力做功为RFf，选项A错误；根据动能定理可知，动能增加量为EkGRRFf，选项B错误；由于有阻力做功，则机械能减小，选项C错误；在坡底时，由牛顿第二定律可知FNGm可知，所受的支持力FN大于重力G，选项D正确答案：D5解析：汽车速度为v1时，汽车牵引力的功率为PF0v1，故A错误；由图可知汽车速度为v1，时，汽车的牵引力为F0，则汽车的加速度大小为a，故B正确；汽车加速运动过程中，先是从静止开始的匀加速直线运动，然后是加速度减小的变加速直线运动，所以平均速度不能表示成，故C错误；汽车加速运动过程中，汽车的最大

15、功率为PmFfvmF0vm，故D错误答案：B6解析：足球被踢出后，对足球受力分析，足球受到重力和空气阻力，当足球从a运动到b的过程中竖直方向上重力和空气阻力都向下，从b运动到c的过程中空气阻力向上，故足球从a运动到b的过程中的竖直方向上的加速度大于从b运动到c的过程中的加速度，a、c两点等高，由hat2可知足球从a运动到b的时间小于从b运动到c的，A错误；在b点，足球运动方向向右，空气阻力水平向左，故此刻足球的加速度斜向下，B错误；由于足球运动过程中空气阻力做负功，机械能减少，故足球在a点的机械能比在b点的大，C正确；足球从a运动到c的过程中机械能减少，a、c两点等高重力势能相同，则足球在a点

16、的动能比在c点的大，D错误答案：C7解析：由题意，可认为运动员从起跳区水平飞出到着陆坡的过程中做平抛运动，根据平抛运动规律速度改变量vgt可知vt，故A错误；平抛运动是理想运动模型，由于只受重力且只有重力做功，机械能守恒，则运动员在空中运动的Et图像应是一条平行于t轴的直线，故D错误；从水平飞出开始，经过时间t，对运动员应用动能定理得mghmggt2Ekmv，解得此时运动员的动能Ekmvmg2t2，故C错误；根据Pmgvymg2t可知，重力的瞬时功率P与t成正比，故B正确答案：B8解析：设拉力FT的方向为正方向，速度时间图线的斜率等于物体的加速度，则前2s内的加速度为a1m/s22.5m/s2

17、，26s内的加速度为a2m/s22.5m/s2，对于两段运动过程，由牛顿第二定律得FTFfma1，Ffma2，解得FT10N，Ff5N，负号表示与运动方向相反，前2s内的位移x1（510）2m15m，26s内的位移x2104m20m，拉力做的功为WFFTx1150J，整个过程中摩擦力做的功为WFf（x1x2）175J，物体克服摩擦力做的功是175J，故选项A、D正确答案：AD9解析：由位移的偏角公式可得tan，解得t1.5s，运动员的竖直位移为ygt211.25m，从O到A重力做功的平均功率为4500W，A错误，B正确；运动员落到斜面上时竖直分速度为vygt15m/s，此时重力做功的瞬时功率为

18、Pmgvy9000W，C正确，D错误答案：BC10解析：小物块处于最左端时，弹簧的压缩量最大，然后小物块先向右加速运动再减速运动，可知弹簧的最大弹力大于滑动摩擦力mg，选项A错误；物块从开始运动至最后回到A点过程，由功的定义可得物块克服摩擦力做的功为2mgs，选项B正确；物块从最左侧运动至A点的过程由能量守恒定律可知Epmgs，选项C正确；设物块在A点的初速度为v0，整个过程应用动能定理有2mgs0mv，解得v02，选项D错误答案：BC11解析：（1）由图（b）读出手机的加速度大小为a4.7m/s2，根据牛顿第二定律有（mBmA）g1（mAmB）a，代入数据解得g19.4m/s2.（2）测量的

19、重力加速度小于实际值，除偶然误差外，也可能是由于滑轮的轴不光滑或滑轮有质量，细绳有质量，手机和小球运动过程中受空气阻力，手机在下落过程中摆动等原因（3）由于还需要算出小球的速度，则还需要测量小球A的直径d.根据功能关系知，需要验证的原理式为（mBmA）gh（mAmB）（）2.答案：（1）9.4（2）见解析（3）小球A的直径d（mBmA）gh（mAmB）（）212解析：（1）根据Fkx得Fkx，可得k.取较远的两组数计算，kN/m50N/m.（2）气垫导轨与滑块间的摩擦力可以忽略，滑块做匀速直线运动时通过两个光电门的速度大小相等（3）因忽略摩擦力，释放滑块后弹簧的弹性势能转化为滑块的动能（4）由

20、题图丙可知，vx图线为过原点的倾斜直线，v与x成正比关系由Ekmv2Ep可知，Epmv2x2，故弹性势能与弹簧的压缩量的平方成正比答案：（1）50（2）相等（3）滑块的动能（4）正比压缩量的平方13解析：（1）摩托车受到轨道的支持力FN6000N对摩托车在C点应用牛顿第二定律可得FNmg所以经过C点时的速度大小vC4m/s.（2）表演者恰好能经过最高点D，应用牛顿第二定律可得mg从D点到F点，由机械能守恒定律可得mvmg2rmv解得vF12m/s平抛运动的竖直位移yRh5m所以运动时间t1s，因此表演者落点G点与F点的水平距离xvFt121m12m.答案：（1）4m/s（2）12m14解析：（

21、1）新能源汽车充电功率P充42020W8.40kW放电时的总电压U1003.3V330V该电池组充满电所储存的能量为WUItUq3301203600J1.43108J.（2）汽车启动过程中达到最大速度时，汽车开始匀速运动，此时汽车所受合外力为0，其牵引力Fmgsinkmg则有PFvm（mgsinkmg）vm解得起步过程中的最大速度为vm20m/s.（3）设汽车匀加速运动过程中牵引力大小为F，有F（mgsinkmg）ma匀加速运动的末速度为v112m/s匀加速运动的时间为t13s匀加速运动的位移为x1t118m.当汽车功率达到额定功率后，设继续行驶t2时间达到最大速度，由能量守恒定律得Pt2（m

22、gsinkmg）（140mx1）mvmv.解得t27.17s该过程所用的总时间t总t1t210.17s.答案：（1）8.40kW1.43108J（2）20m/s（3）10.17s15解析：（1）设物块从B运动C的时间为t，BC的竖直距离hv0sintBC的水平距离为xv0cost代入数据解得.（2）在O点由牛顿第二定律得kxOAma代入数据解得a2m/s2由v2axOA得vA1m/s到达B点时有v2a（xOALAB）代入数据得vB3m/s物块从A到B运动时间t1s物块与传送带间摩擦产生的热量Qmgcos（v传tLAB）48J.（3）物块在水平面上受到弹簧的弹力与拉力F，由牛顿第二定律得Fk（xOAx）ma可知力F随位移x线性变化，则W1xOAmaxOA代入数据解得W11J若传送带速度2m/sv3m/s，物块受到的滑动摩擦力先沿斜面向上后向下，物块的速度小于v时，受到的摩擦力的方向向上，由牛顿第二定律得F1mgcosmgsinma解得F116N由速度位移关系得v2v2ax1物块的速度大于v时受到的摩擦力的方向向下，由牛顿第二定律得F2mgcosmgsinma解得F248N由A到B拉力做的功W2F1x1F2（LABx1）解得W21048v2拉力做的总功WW1W21058v2.答案：（1）（2）48J（3）W1058v2