二轮必做高考物理二轮总复习 专题过关检测 专题机械能全部含详细答案解析 9页

‎2011届高考物理二轮总复习专题过关检测　机械能 ‎(时间:90分钟　满分:100分)‎ 第Ⅰ卷　选择题 一、选择题(本题包括10小题，共40分.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.(2010河北保定高三第一学期末调研，19)水平传送带在外力的作用下始终以速度v匀速运动，某时刻放上一个小物体，质量为m，初速度大小也是v,但方向与传送带的运动方向相反，已知小物体与传送带间的动摩擦因数为μ,最后小物体的速度与传送带相同.在小物体与传送带间有相对运动的过程中，滑动摩擦力对小物体做的功为W，摩擦生成的热为Q，则下面的判断中正确的是(　　)‎ A.W=0，Q=0 B.W≠0，Q=‎0 ‎ C.W≠0，Q≠0 D.W=0,Q≠0‎ 解析:以传送带传送速度v方向为正方向，小物体以－v的初速度放到传送带上到后来速度变为和传送带相同为v的过程中，根据动能定理可知:因小物体的初末动能相等，故合外力做功为0，重力和支持力均未做功，故摩擦力做功W=0，但小物体和传送带在此过程中发生了相对运动，故热量Q≠0，选项D正确.‎ 答案:D ‎2.如图5-1所示,在两个质量分别为m和‎2m的小球a和b之间,用一根长为L的轻杆连接,两小球可绕穿过轻杆中心O的水平轴无摩擦转动.现让轻杆处于水平位置,然后无初速释放,重球b向下,轻球a向上,产生转动,在杆转至竖直的过程中(　　)‎ 图5-1‎ A.b球的重力势能减少,动能增加 B.a球的重力势能增加,动能减少 C.a球和b球的总机械能守恒 D.a球和b球的总机械能不守恒 解析:两球组成的系统,在运动中除动能和势能外没有其他形式的能转化(增加或减少),所以系统的机械能守恒.‎ 答案:AC ‎3.如图5-2所示,在北戴河旅游景点之一的南戴河滑沙场有两个坡度不同的滑道AB和AB′(均可看做斜面).甲、乙两名旅游者分别乘两个完全相同的滑沙橇从A点由静止开始沿AB和AB′滑下，最后都停在水平沙面BC上.设滑沙橇和沙面间的动摩擦因数处处相同，斜面与水平面连接处均可认为是圆滑的，滑沙者保持一定姿势在滑沙橇上不动.则下列说法中正确的是(　　)‎ 图5-2‎ A.甲在B点的速率一定大于乙在B′点的速率 B.甲在B点的动能一定大于乙在B′点的动能 C.甲滑行的总路程一定等于乙滑行的总路程 D.甲全部滑行的水平位移一定等于乙全部滑行的水平位移 解析:设坡高为h，斜坡的倾角为α，水平滑行位移为s,据动能定理:即v2=2gh－2μgh·cotα,显然α越大，cotα越小，v越大，A正确.对于全过程:而恰好为全部滑行的水平位移，所以D正确.‎ 答案:AD ‎4.两质量相同的小球A、B分别用轻绳悬在等高的O1、O2点,A球的悬绳比B球的悬绳长,把两球的悬绳均拉到水平位置无初速释放,则小球经最低点时(取悬绳水平时所在的平面为零势能面),如图5-3所示.则(　　)‎ 图5-3‎ A.A球的速度大于B球的速度 B.A、B两小球对绳的拉力相同 C.A球的机械能大于B球的机械能 D.A球的机械能等于B球的机械能 解析:小球由水平位置无初速释放至经过最低点的过程中,机械能守恒,得由此可知小球经过最低点时的速度由于la＞lb,所以A球的速度大于B球的速度,A选项正确.设小球对绳的拉力为T,则由向心力公式得将代入,得到T=3mg,由于两小球质量相同,所以A、B两小球对绳的拉力相同,B选项正确.两小球在最低点的机械能都等于释放时的机械能,即都为零,所以C错,D对.‎ 答案:ABD ‎5.(2010安徽皖南八校二联，19)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(　　)‎ A.汽车发动机的输出功率保持不变 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 解析:对汽车由牛顿第二定律可得可知a、f不变时，v增大，P增大，故A错，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·s=ΔEk知C正确；由Δv=at,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:BC ‎6.动能相等质量不等的两个物体A、B，mA＞mB,A、B 均在动摩擦因数相同的水平地面上滑行，滑行距离分别为sA、sB后停下，则(　　)‎ A.sA＞sB B.B滑行时间短 C.sA＜sB D.它们克服摩擦力做功一样多 解析:根据动能定理:对A:－μmagsA=0－Ek 对B:－μmBgsB=0－Ek 因为mA＞mB，所以sA＜sB,C正确.‎ 克服摩擦力的功都等于Ek,D正确.A、B的加速度大小相同，由,sA＜sB可得tB＞tA,B错误.故选择CD.‎ 答案:CD ‎7.内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为2R的轻杆，一端固定有质量为m的小球甲，另一端固定有质量为‎2m的小球乙，将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图5-4所示，由静止释放后(　　)‎ 图5-4‎ A.下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能 B.下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能 C.甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点 D.杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点 解析:甲、乙组成的系统机械能守恒，A正确，B错误.若甲沿凹槽下滑到凹槽最低点，乙则到达与圆心等高处，由于乙的质量大，这样违背机械能守恒，C错误.从右向左滑时，由系统机械能守恒，乙球一定能回到原来的位置，即槽的最低点，D正确.‎ 答案:AD ‎8.一质量为m的物体以速度v在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，假设t=0时刻物体在轨迹最低点且重力势能为零，那么，下列说法正确的是(　　)‎ A.物体运动的过程中，重力势能随时间的变化关系为 B.物体运动的过程中，动能随时间的变化关系为 C.物体运动的过程中，机械能守恒，且机械能为 D.物体运动的过程中，机械能随时间的变化关系为 解析:设自t=0时刻开始小球转过的角度为θ,据几何关系有　‎ ‎ A正确.由于做匀速圆周运动，动能不随时间变化，‎ B错.小球在运动过程中动能不变，重力势能变化，所以机械能不守恒，机械能随时间的变化关系为C错误，D正确.‎ 答案:AD ‎9.一质量不计的直角形支架两端分别连接质量为m和‎2m的小球A和B.支架的两直角边长度分别为‎2l和l，支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动，如图5-5所示.开始时OA边处于水平位置，由静止释放，则(　　)‎ 图5-5‎ A.A球的最大速度为 B.A球速度最大时，两小球的总重力势能最小 C.A球速度最大时，两直角边与竖直方向的夹角为45°‎ D.A、B两球的最大速度之比为2∶1‎ 解析:两小球的总重力势能最小时，二者的动能最大，且转动过程中A球和B球的速度大小之比始终为2∶1，故选项B、D正确.当OA边与竖直方向的夹角为θ时，由机械能守恒定律得可得由数学知识知，当θ＝45°时有最大值故选项A错，C对.‎ 答案:BCD ‎10.将一物体从地面竖直上抛，物体上抛运动过程中所受的空气阻力大小与速率成正比，设物体在地面时的重力势能为零，则物体从抛出到落回原地的过程中，物体的机械能E与物体距地面高度h的关系，如图5-6所示描述正确的是(H为物体竖直上抛的最大高度)(　　)‎ 图5-6‎ 解析:由功能关系，损失的机械能ΔE=fΔh知即为E-h图象的斜率的绝对值，由于f与v成正比，而h越大，v越小，即图象的斜率的绝对值越小，故选项D正确.‎ 答案:D 二、填空实验题(每小题10分，共20分)‎ ‎11.(2010届安徽皖南八校高三第二次联考，22(1))某兴趣小组为探知一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验:‎ ‎①用天平测出电动小车的质量为‎0.4 kg;‎ ‎②将电动小车、纸带和打点计时器按要求安装好;‎ ‎③接通打点计时器(其打点周期为0.02 s)‎ ‎④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器(设在整个过程中小车所受的阻力恒定).‎ 在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的点迹如图5-7甲、乙所示，图中O点是打点计时器打的第一个点.‎ 甲 乙 图5-7‎ 请你分析纸带数据，回答下列问题:‎ ‎(1)该电动小车运动的最大速度________ m/s;‎ ‎(2)该电动小车运动的过程中所受的阻力为________ N；‎ ‎(3)该电动小车的额定功率为________ W.‎ 答案:(1)1.50　(2)1.60　(3)2.40‎ ‎12.如图5-8所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1＞m2.现要利用此装置验证机械能守恒定律.‎ 图5-8‎ ‎(1)若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有________.(在横线上填入选项前的编号)‎ ‎①物块的质量m1、m2;‎ ‎②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；‎ ‎③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；‎ ‎④绳子的长度.‎ ‎(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议:‎ ‎①绳的质量要轻；‎ ‎②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；‎ ‎③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；‎ ‎④两个物块的质量之差要尽可能小.‎ 以上建议中确实对提高准确程度有作用的是_________.(在横线上填入选项前的编号)‎ ‎(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议:________________.‎ 解析:(1)本实验需要验证系统重力势能的减少量ΔEp=(m1－m2)gh与系统动能的增加量是否相等，而所以即 因此，选①②或①③.‎ ‎(2)本实验验证的是A、B系统的机械能守恒，忽略了绳的能量，所以，绳的质量要轻，①对；在“轻质绳”的前提下，为尽可能减少实验误差，绳子应尽可能长些，但并不是越长越好，②错；本题所求的速度是竖直方向的速度，所以③对；为减小物体运动过程中摩擦阻力的影响，两物块的质量之差要尽可能大些，④错，故选①③.‎ ‎(3)见答案 答案:‎ ‎(1)①②或①③　‎ ‎(2)①③‎ ‎(3)例如:“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长尽量小的绳”；等等.‎ 三、计算题(本题包括4小题，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎13.(8分)如图5-9是荡秋千的示意图.最初人直立站在踏板上(A点所示)，绳与竖直方向成θ角，人的重心到悬点O的距离为L1；从A点向最低点B运动过程中，人由直立状态自然下蹲，在B点人的重心到悬点O的距离为L2；在最低点处，人突然由下蹲状态变成直立状态(人的重心到悬点O的距离恢复为L1)且保持该状态到最高点C.设人的质量为m，踏板和绳的质量不计，空气阻力不计，求:‎ 图5-9‎ ‎(1)人刚到最低点B还处于下蹲状态时，两根绳中的总拉力F为多大？‎ ‎(2)人到达左端最高点C时，绳与竖直方向的夹角为多大？(用反三角函数表示)‎ 解析:(1)A→B　‎ 得 ‎(2)人在B处突然由下蹲变为直立，体能转化为机械能的量为mg(L2－L1)‎ 由C、A两点高度差为L2－L1，故 ‎ L1cosα=L1cosθ－(L2－L1)‎ 得 答案:(1)‎ ‎(2)‎ ‎14.(10分)如图5-10所示,一玩溜冰的小孩(可视作质点)质量为m=‎30 kg，他在左侧平台上滑行一段距离后平抛，恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点进入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑，‎ A、B为圆弧两端点，其连线水平.已知圆弧半径为R=‎1.0 m，对应圆心角为θ=106°，平台与AB连线的高度差为h=‎0.8 m.(计算中取g=‎10 m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6)求:‎ 图5-10‎ ‎(1)小孩平抛的初速度；‎ ‎(2)小孩运动到圆弧轨道最低点O时对轨道的压力.‎ 解析: (1)由于小孩无碰撞进入圆弧轨道，即小孩落到A点时速度方向沿A点切线方向，则 又由得 而vy=gt=4 m/s 联立以上各式得v0=‎3 m/s.‎ ‎(2)设小孩在最低点的速度为v，由机械能守恒，有 在最低点，据牛顿第二定律，有 代入数据解得FN=1 290 N 由牛顿第三定律知小孩对轨道的压力为1 290 N.‎ 答案:(1)‎3 m/s　(2)1 290 N ‎15.(10分)一个水平方向足够长的传送带以恒定的速度‎3 m/s沿顺时针方向转动，传送带右端固定着一个光滑曲面，并且与曲面相切，如图5-11所示.小物块从曲面上高为h的P点由静止滑下，滑到传送带上继续向左运动，物块没有从左边滑离传送带.已知传送带与物体之间的动摩擦因数μ=0.2，不计物块滑过曲面与传送带交接处的能量损失，g取‎10 m/s2.‎ 图5-11‎ ‎(1)若h1=‎1.25 m，求物块返回曲面时上升的最大高度；‎ ‎(2)若h1=‎0.2 m，求物块返回曲面时上升的最大高度.‎ 解析:物块从光滑曲面下滑的过程中机械能守恒.滑上传送带后先向左做匀减速直线运动，然后向右做匀加速直线运动，当物块的速度与传送带的速度相等后，又做匀速直线运动,最后滑上曲面，机械能守恒.‎ ‎(1)设物块滑到下端的速度为v1，由动能定理得 解得v1=‎5 m/s＞‎3 m/s 所以物块先减速到速度为零后，又返回去加速运动，当两者的速度相同时，以共同的速度v=‎ ‎3 m‎/s一起匀速，直到滑上曲面.‎ 由动能定理得物块上升的高度 ‎(2)设物块滑到下端的速度为v2，由动能定理得解得v2=‎2 m/s＜‎3 m/s 所以物块先减速到速度为零后，又返回去加速运动，又返回曲面时，速度仍为v2=‎2 m/s，然后滑上曲面，物块上升的高度 答案:(1)‎0.45 m　(2)‎‎0.2 m ‎16.(12分)如图5-12所示，半径R=‎0.8 m的光滑绝缘轨道固定于竖直平面内，加上某一方向的匀强电场时，带电小球沿轨道内侧做圆周运动，小球动能最大的位置在A点，圆心O与A点的连线与竖直线成一角度θ，在A点小球对轨道的压力F=120 N，若小球的最大动能比最小动能多32 J，且小球能够到达轨道上任意一点，不计空气阻力，试求:‎ 图5-12‎ ‎(1)小球的最小动能是多少？‎ ‎(2)若小球在动能最小位置时突然撤去轨道，并保持其他量都不变，则小球经0.4 s时间后，其动能与在A点时的动能相等，则小球的质量为多少？‎ ‎(3)若θ=60°，取圆轨道的最低点重力势能为零，并利用(2)中所求小球的质量，在轨道未撤去的情况下，试求小球的最大机械能是多少.‎ 解析:(1)设电场力和重力的合力为F，则 F·2R=Emax－Emin=ΔEk，所以F=20 N 在动能最小的情况下，向心力为 F=mvmin2R=2EminR 所以Emin=8 J　Emax=40 J.‎ ‎(2)撤去轨道后小球做类平抛运动，‎ ‎(或)，解得m=‎1 kg.‎ ‎(3)当θ=60°时，F=20 N，mg=10 N 所以电场力方向水平向左，‎ 所以，机械能最大的位置是圆轨左侧与圆心等高的点，从A点到该位置由动能定理，‎ qER(1－sin60°)－mgRcos60°=Ek－Emax 所以 所以，此时的机械能为 答案:(1)8 J　(2)‎1 kg　(3)45.86 J