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  • 2021-05-26 发布

2020-2021年高三物理单元同步提升训练:机械能守恒定律

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2020-2021 年高三物理单元同步提升训练:机械能守恒定律 一、单选题(每题 3 分,共计 24 分) 1.(2019·浙江选考)奥运会比赛项目撑杆跳高如图所示,下列说法不正确的是 A.加速助跑过程中,运动员的动能增加 B.起跳上升过程中,杆的弹性势能一直增加 C.起跳上升过程中,运动员的重力势能增加 D.越过横杆后下落过程中,运动员的重力势能减少动能增加 【答案】B 【解析】加速助跑过程中速度增大,动能增加,A 正确;撑杆从开始形变到撑杆恢复形变时,先是运动 员部分动能转化为杆的弹性势能,后弹性势能转化为运动员的动能与重力势能,杆的弹性势能不是一直 增加,B 错误;起跳上升过程中,运动员的高度在不断增大,所以运动员的重力势能增加,C 正确;当 运动员越过横杆下落的过程中,他的高度降低、速度增大,重力势能被转化为动能,即重力势能减少, 动能增加,D 正确。 2.( 2020 年江苏卷)质量为 31.510kg 的汽车在水平路面上匀速行驶,速度为 20m/s,受到的阻力大小为 31.810N 。此时,汽车发动机输出的实际功率是( ) A. 90W B. 30kW C. 36kW D. 3 0 0 k W 【答案】C 【解析】 【详解】汽车匀速行驶,则牵引力与阻力平衡 31.8 10 NFf   汽车发动机的功率 31.8 1020W=36kWPFv 故选 C。 3.(2019·新课标全国Ⅱ卷)(多选)从地面竖直向上抛出一物体,其机械能 E 总等于动能 Ek 与重力势能 Ep 之 和。取地面为重力势能零点,该物体的 E 总和 Ep 随它离开地面的高度 h 的变化如图所示。重力加速度取 10 m/s2。由图中数据可得 A.物体的质量为 2 kg B.h=0 时,物体的速率为 20 m/s C.h=2 m 时,物体的动能 Ek=40 J D.从地面至 h=4 m,物体的动能减少 100 J 【答案】AD 【解析】A.Ep–h 图像知其斜率为 G,故 G= 80 J 4m =20 N,解得 m=2 kg,故 A 正确 B.h=0 时,Ep=0, Ek=E 机–Ep=100 J–0=100 J,故 21 2 mv =100 J,解得:v=10 m/s,故 B 错误;C.h=2 m 时,Ep=40 J,Ek=E 机–Ep=85 J–40 J=45 J,故 C 错误;D.h=0 时,Ek=E 机–Ep=100 J–0=100 J,h=4 m 时,Ek′=E 机–Ep=80 J–80 J=0 J,故 Ek–Ek′=100 J,故 D 正确。 4.(2019·浙江选考)如图所示为某一游戏的局部简化示意图。D 为弹射装置,AB 是长为 21 m 的水平轨道, 倾斜直轨道 BC 固定在竖直放置的半径为 R=10 m 的圆形支架上,B 为圆形的最低点,轨道 AB 与 BC 平滑连 接,且在同一竖直平面内。某次游戏中,无动力小车在弹射装置 D 的作用下,以 v0=10 m/s 的速度滑上轨道 AB,并恰好能冲到轨道 BC 的最高点。已知小车在轨道 AB 上受到的摩擦力为其重量的 0.2 倍,轨道 BC 光 滑,则小车从 A 到 C 的运动时间是 A.5 s B.4.8 s C.4.4 s D.3 s 【答案】A 【解析】设小车的质量为 m,小车在 AB 段所匀减速直线运动,加速度 , 在 AB 段,根据动能定理可得 ,解得 4 m/sBv  ,故 ;小车在 BC 段,根据机械能守恒可得 ,解得 0 . 8 mCDh  ,过圆形支架的圆心 O 点作 BC 的垂线, 根据几何知识可得 ,解得 4mBCx  , ,故小车在 BC 上运动的加速度为 ,故小车在 BC 段的运动时间为 ,所以小车运动的总时间为 ,A 正确。 5.(2019·新课标全国Ⅲ卷)从地面竖直向上抛出一物体,物体在运动过程中除受到重力外,还受到一大小 不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。距地面高度h在3 m以内时,物体上升、下落过程中动能Ek随h 的变化如图所示。重力加速度取10 m/s2。该物体的质量为 A.2 kg B.1.5 kg C.1 kg D.0.5 kg 【答案】C 【解析】对上升过程,由动能定理, ,得 ,即 F+mg=12 N; 下落过程, ,即 N,联立两公式,得到 m=1 kg、F=2 N。 6.(2020 年全国 II 卷)如图,在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑,该坑沿摩托车前进方向的水 平宽度为 3h,其左边缘 a 点比右边缘 b 点高 0.5h。若摩托车经过 a 点时的动能为 E1,它会落到坑内 c 点。c 与 a 的水平距离和高度差均为 h;若经过 a 点时的动能为 E2,该摩托车恰能越过坑到达 b 点。 2 1 E E 等于( ) A. 20 B. 18 C. 9.0 D. 3.0 【答案】B 【解析】 【详解】有题意可知当在 a 点动能为 E1 时,有 2 11 1 2E mv= 根据平抛运动规律有 2 1 1 2hgt 11h v t 当在 a 点时动能为 E2 时,有 2 22 1 2Emv= 根据平抛运动规律有 2 2 11 22hgt= 223hv t= 联立以上各式可解得 2 1 18E E = 故选 B。 7.(2019·江苏卷)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μ,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μmg B.物块克服摩擦力做的功为2μmgs C.弹簧的最大弹性势能为μmgs D.物块在A点的初速度为 2 gs 【答案】BC 【解析】小物块压缩弹簧最短时有 F m g弹  ,故 A 错误;全过程小物块的路程为 2 s ,所以全过程中 克服摩擦力做的功为: 2m g s  ,故 B 正确;小物块从弹簧压缩最短处到 A 点由能量守恒得: ,故 C 正确;小物块从 A 点返回 A 点由动能定理得: ,解得: 0 2vgs  ,故 D 错误。 8.(2020 年江苏卷)如图所示,一小物块由静止开始沿斜面向下滑动,最后停在水平地面上。斜面和地面 平滑连接,且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数。该过程中,物块的动能 kE 与水平位移 x 关系的图象是( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】由题意可知设斜面倾角为 θ,动摩擦因数为 μ,则物块在斜面上下滑水平距离 x 时根据动能定理有 ktancos cos xmgxmgE  整理可得   ktanmg mg x E 即在斜面上运动时动能与 x 成线性关系;当小物块在水平面运动时有 km g x E  即在水平面运动时动能与 x 也成线性关系;综上分析可知 A 正确。 故选 A。 二、多选题(每题 5 分,共计 20 分) 9.(2020 年浙江卷)如图所示,系留无人机是利用地面直流电源通过电缆供电的无人机,旋翼由电动机带 动。现有质量为 20kg 、额定功率为 5 k W 的系留无人机从地面起飞沿竖直方向上升,经过 200s 到达 100m 高 处后悬停并进行工作。已知直流电源供电电压为 400V ,若不计电缆的质量和电阻,忽略电缆对无人机的拉 力,则( ) A. 空气对无人机的作用力始终大于或等于 200N B. 直流电源对无人机供电的额定电流为12.5A C. 无人机上升过程中消耗的平均功率为100W D. 无人机上升及悬停时均有部分功率用于对空气做功 【答案】BD 【解析】 【详解】A.无人机先向上加速后减速,最后悬停,则空气对无人机的作用力先大于 200N 后小于 200N,最 后等于 200N,选项 A 错误; B.直流电源对无人机供电的额定电流 5000 A=12.5A400 PI U 选项 B 正确; C.若空气对无人机的作用力为 F=mg=200N 则无人机上升过程中消耗的平均功率 200100 100W200 FhP t  但是由于空气对无人机向上的作用力不是一直为 200N,则选项 C 错误; D.无人机上升及悬停时,螺旋桨会使周围空气产生流动,则会有部分功率用于对空气做功,选项 D 正确。 故选 BD。 10.(2020 年山东卷)如图所示,质量为 M 的物块 A 放置在光滑水平桌面上,右侧连接一固定于墙面的水 平轻绳,左侧通过一倾斜轻绳跨过光滑定滑轮与一竖直轻弹簧相连。现将质量为 m 的钩码 B 挂于弹簧下端, 当弹簧处于原长时,将 B 由静止释放,当 B 下降到最低点时(未着地),A 对水平桌面的压力刚好为零。轻 绳不可伸长,弹簧始终在弹性限度内,物块 A 始终处于静止状态。以下判断正确的是( ) A. M<2m B. 2m