专题5+功+机械能章末检测（一）-2018年高三物理一轮总复习名师伴学 13页

专题5+功+机械能章末检测（一）‎ 一、选择题(本题有16小题，其中1-10为单选，11-16为多选。)‎ ‎1．下列说法正确的是(　　)‎ A．随着科技的发展，永动机是可以制成的 B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了 C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的 D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生 ‎【答案】C ‎2. 如图所示，人站在电动扶梯的水平台阶上，假定人与扶梯一起沿斜面加速上升，在这个过程中，人脚所受的静摩擦力(　　)‎ A．等于零，对人不做功 B．水平向左，对人做负功 C．水平向右，对人做正功 D．斜向上，对人做正功 ‎【答案】C ‎ 【解析】人随扶梯沿斜面加速上升，人受到的力有重力、支持力和水平向右的静摩擦力，且静摩擦力方向与运动方向的夹角小于90°，故静摩擦力对人做正功，只有C正确．‎ ‎3. 如图所示，两个完全相同的小球A、B，在同一高度处以相同大小的初速度v0分别水平抛出和竖直向上抛出，下列说法正确的是(　　)‎ A．两小球落地时的速度相同 B．两小球落地时，重力的瞬时功率相同 C．从开始运动至落地，重力对两小球做功相同 D．从开始运动至落地，重力对两小球做功的平均功率相同 ‎【答案】C ‎4．质量为2吨的汽车，发动机牵引力的功率为30 kW，汽车在水平路面上行驶能达到的最大速度为15 m/s，若汽车以最大功率行驶，所受阻力恒定，则汽车的速度为10 m/s时的加速度为(　　)‎ A．0.5 m/s2　　 B．1 m/s2 C．2 m/s2 D．2.5 m/s2‎ ‎【答案】A ‎【解析】汽车在水平路面上行驶所受阻力Ff＝＝2 000 N；当汽车的速度为10 m/s时，牵引力F＝＝3 000 N；加速度a＝＝0.5 m/s2，选项A正确．‎ ‎5．物体放在水平地面上，在水平拉力的作用下，沿水平方向运动，在6 s内其速度与时间关系的图像和拉力的功率与时间关系的图像如图甲、乙所示，由图像可以求得物体的质量为(取g＝10 m/s2)(　　)‎ A．2 kg B．2.5 kg C．3 kg D．3.5 kg ‎【答案】　B ‎6．如图所示是某课题小组制作的平抛仪．M是半径为R固定于竖直平面内的光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平．M的下端相切处放置着竖直向上的弹簧枪，弹簧枪可发射速度不同、质量均为m的小钢珠，假设某次发射(钢珠距离枪口0.5R)的小钢珠恰好通过M的上端点水平飞出，已知重力加速度为g，则发射该小钢珠前，弹簧的弹性势能为 (　　)‎ A．mgR B．2mgR C．3mgR D．4mgR ‎【答案】B ‎【解析】小钢珠恰好通过M的上端点水平飞出，必有mg＝m，解得mv2＝mgR；弹簧的弹性势能全部转化为小钢珠的机械能，由机械能守恒定律得Ep＝mg(0.5R＋R)＋mv2＝2mgR，选项B正确．‎ ‎7.如图所示，重10 N的滑块在倾角为30°的斜面上，从a点由静止开始下滑，到b点开始压缩轻弹簧，到c点时达到最大速度，到d点(图中未画出)开始弹回，返回b点离开弹簧，恰能再回到a点．若bc＝0.1 m，弹簧弹性势能的最大值为8 J，则下列说法正确的是(　　)‎ A．轻弹簧的劲度系数是50 N/m B．从d到b滑块克服重力做功8 J C．滑块的动能最大值为8 J D．从d点到c点弹簧的弹力对滑块做功8 J ‎【答案】　A ‎8．宇宙飞船运动中需要多次“轨道维持”．所谓“轨道维持”就是通过控制飞船上发动机的点火时间和推力的大小和方向，使飞船能保持在预定轨道上稳定运行．如果不进行“轨道维持”，由于飞船受轨道上稀薄空气的影响，轨道高度会逐渐降低，在这种情况下飞船的动能、重力势能和机械能的变化情况将会是(　　)‎ A．动能、重力势能和机械能逐渐减小 B．重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，机械能不变 C．重力势能逐渐增大，动能逐渐减小，机械能不变 D．重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，机械能逐渐减小 ‎【答案】D ‎【解析】 由于飞船受轨道上稀薄空气的影响，机械能逐渐减小，高度减小，根据G＝m有v＝ ，可得动能逐渐增大．‎ ‎9．如图所示，竖直平面内的半圆形光滑轨道，其半径为R.小球A、B质量分别为mA、mB，A和B之间用一根长为l(l＜R)的轻杆相连，从图示位置由静止释放，球和杆只能在同一竖直面内运动，下列说法正确的是(　　)‎ A．若mA＜mB，B在右侧上升的最大高度与A的起始高度相同 B．若mA＞mB，B在右侧上升的最大高度与A的起始高度相同 C．在A下滑过程中轻杆对A做负功，对B做正功 D．A在下滑过程中减少的重力势能等于A与B增加的动能 ‎【答案】C　‎ ‎10．如图所示，一张薄纸板放在光滑水平面上，其右端放有小木块，小木块与薄纸板的接触面粗糙，原来系统静止．现用水平恒力F向右拉薄纸板，小木块在薄纸板上发生相对滑动，直到从薄纸板上掉下来．上述过程中有关功和能的说法正确的是(　　)‎ A．拉力F做的功等于薄纸板和小木块动能的增加量 B．摩擦力对小木块做的功一定等于系统中由摩擦产生的热量 C．离开薄纸板前小木块可能先做加速运动，后做匀速运动 D．小木块动能的增加量可能小于系统中由摩擦产生的热量 ‎【答案】D　‎ ‎【解析】由功能关系，拉力F做的功等于薄纸板和小木块动能的增加量与系统产生的内能之和，选项A错误；摩擦力对小木块做的功等于小木块动能的增加量，选项B错误；离开薄纸板前小木块一直在做匀加速运动，选项C错误；对于系统，由摩擦产生的热量Q＝FfΔL，其中ΔL为小木块相对薄纸板运动的位移，即薄纸板的长度．对小木块，FfL木＝ΔEk，L木为小木块相对地面的位移，由于L木存在大于、等于或小于ΔL三种可能，即ΔEk存在大于、等于或小于Q三种可能，选项D正确．‎ ‎11. (多选)质量为m1、m2的两物体，静止在光滑的水平面上，质量为m的人站在m1上用恒力F拉绳子，经过一段时间后，两物体的速度大小分别为v1和v2，位移分别为s1和s2，如图所示．则这段时间内此人所做的功的大小等于(　　)‎ A．Fs2 B．F(s1＋s2) C.m2v＋(m＋m1)v D.m2v ‎【答案】BC ‎【解析】人做的功等于绳子对人和m2做的功之和，即W＝Fs1＋Fs2＝F(s1＋s2)，A错误，B正确．根据动能定理知，人做的功等于人、m1和m2动能的增加量，所以W＝(m1＋m)v＋m2v，C正确，D错误．‎ ‎12．在离水平地面h高处将一质量为m的小球水平抛出，在空中运动的过程中所受空气阻力大小恒为f，落地时小球距抛出点的水平距离为x，速率为v，那么，在小球运动的过程中(　　)‎ A．重力做功为mgh B．克服空气阻力做的功为f· C．落地时，重力的瞬时功率为mgv D．重力势能和机械能都逐渐减少 ‎【答案】AD　‎ ‎13．如图甲所示，质量m＝1 kg的物块(可视为质点)以v0＝10 m/s的初速度从倾角θ＝37°的固定粗糙长斜面上的P点沿斜面向上运动到最高点后，又沿原路返回，其速率随时间变化的图像如图乙所示．不计空气阻力，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2.下列说法正确的是(　　)‎ A．物块所受的重力与摩擦力之比为5∶2‎ B．在1～6 s时间内物块所受重力的平均功率为50 W C．在t＝6 s时物块克服摩擦力做功的功率为20 W D．在0～1 s时间内机械能的变化量与在1～6 s时间内机械能的变化量大小之比为1∶5‎ ‎【答案】　AD ‎14. 如图，一固定容器的内壁是半径为R的半球面；在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P.它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦力做的功为W.重力加速度大小为g.设质点P在最低点时，向心加速度的大小为a，容器对它的支持力大小为N，则(　　)‎ A．a＝ B．a＝ C．N＝ D．N＝ ‎【答案】AC　‎ ‎【解析】质点P下滑到最低点的过程中，由动能定理得mgR－W＝mv2，则速度v＝，最低点的向心加速度a＝＝，选项A正确，选项B错误；在最低点时，由牛顿第二定律得N－mg＝ma，N＝，选项C正确，选项D错误．‎ ‎15.(多选)在大型物流货场，广泛应用着传送带搬运货物．如图3甲所示，与水平面倾斜的传送带以恒定速率运动，皮带始终是绷紧的，将m＝1 kg的货物放在传送带上的A处，经过1.2 s到达传送带的B端．用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化图象如图乙所示，已知重力加速度g取10 m/s2，由vt图线可知(　　)‎ A．A、B两点的距离为2.4 m B．货物与传送带的动摩擦因数为0.5‎ C．货物从A运动到B过程中，传送带对货物做功大小为12.8 J D．货物从A运动到B过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为4.8 J ‎【答案】BD　‎ ‎16. (多选) 如图所示，一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球a和b，跨在两根固定在同一高度的光滑水平细杆C和D上，质量为ma的a球置于地面上，质量为mb的b球从水平位置静止释放．当b球摆过的角度为90°时，a球对地面压力刚好为零，下列结论正确的是(　　)‎ A．ma∶mb＝3∶1‎ B．ma∶mb＝2∶1‎ C．若只将细杆D水平向左移动少许，则当b球摆过的角度为小于90°的某值时，a球对地面的压力刚好为零 D．若只将细杆D水平向左移动少许，则当b球摆过的角度仍为90°时．a球对地面的压力刚好为零 ‎【答案】AD ‎【解析】当b球摆过的角度为90°时，a球对地面的压力刚好为零，说明此时绳子张力为mag，由于b球摆动过程中机械能守恒，则有mbgl＝mbv2，且mag－mbg＝mb，故有ma∶mb＝3∶‎ ‎1；由上述求解过程可以看出，球到悬点的距离跟最终结果无关，因此C、D选项的正误一目了然，即应该排除C，选择D.‎ 二、实验题(本题有2小题)‎ ‎17．下图所示是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置．(g＝9.80m/s2)‎ 某同学利用打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以v2为纵轴，以h为横轴，画出了如下图所示的图线．‎ ‎(1)如果操作无误，图线的斜率的值近似等于________．‎ A．19.6 B．9.80 C．4.90 D．2.45‎ ‎(2)图线未过原点O的原因是：_________________________________________________________ ___________________________________________________________。‎ ‎【答案】(1)B (2)该同学做实验时先释放了纸带，然后再闭合打点计时器的开关 ‎18．某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：‎ ‎① 按下图摆好实验装置，其中小车质量M＝0.20 kg，钩码总质量m＝0.05 kg.‎ ‎② 释放小车，然后接通打点计时器的电源(电源频率为f＝50 Hz)，打出一条纸带．‎ ‎(1)‎ ‎ 他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，如下图所示．把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1＝0.004 m，d2＝0.055 m，d3＝0.167 m，d4＝0.256 m，d5＝0.360 m，d6＝0.480 m…，他把钩码重力(当地重力加速度g＝9.8 m/s2)作为小车所受合力算出打下0点到打下第5点合力做功W＝___ J(结果保留三位有效数字)，把打下第5点时的小车动能作为小车动能的改变量，算得Ek＝____.(结果保留三位有效数字)‎ ‎(2)此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大．通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是________．‎ A．钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多 B．没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多 C．释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小 D．没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因 ‎【答案】(1)0.176　0.125 (2)AB 三、计算题(本题有4小题。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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)‎ ‎19．如图甲所示，在倾角为30°的足够长且光滑的斜面AB前，有一粗糙水平面OA，OA长为4 m．有一质量为m的滑块，从O处由静止开始受一水平向右的力F作用．F只按图乙所示的规律变化，滑块与OA间的动摩擦因数μ＝0.25，g取10 m/s2，试求：‎ 甲 乙 ‎(1)滑块到A处的速度大小；‎ ‎(2)不计滑块在A处的速率变化，滑块冲上AB斜面的长度是多少？‎ ‎【答案】(1)5 m/s　(2)5 m ‎20.如图所示，粗糙的斜面AB下端与光滑的圆弧轨道BCD相切于B，整个装置竖直放置，C是最低点，圆心角θ＝37°，D与圆心O等高，圆弧轨道半径R＝1 m，斜面长L＝4 m。现有一个质量m＝0.1 kg的小物体P从斜面AB上端A点无初速度下滑，物体P与斜面AB之间的动摩擦因数μ＝0.25。不计空气阻力，g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：‎ ‎(1)物体P第一次通过C点时的速度大小vC；‎ ‎(2)物体P第一次通过C点时对轨道的压力大小FN；‎ ‎(3)物体P第一次离开D点后在空中做竖直上抛运动到最高点E，接着从空中又返回到圆轨道和斜面，在这样多次反复的整个运动过程中，物体P对C点处轨道的最小压力FNmin。‎ ‎【答案】　(1)6 m/s　(2)4.6 N　(3)1.4 N ‎【解析】　(1)物体P从A下滑经B到C过程中根据动能定理有 mgL·sin 37°＋mgR(1－cos 37°)－μmgcos 37°·L＝mv－0，解得vC＝6 m/s。‎ ‎(2)物体在C点，根据牛顿第二定律有FN－mg＝m，‎ 解得FN＝4.6 N。‎ 根据牛顿第三定律，物体P对C点的压力为4.6 N。‎ ‎(3)物体P最后在B与其等高的圆弧轨道上来回运动时，经C点压力最小，由B到C根据机械能守恒有 mgR(1－cos 37°)＝mvC′2，解得vC′＝2 m/s，‎ 在C点FNmin－mg＝ 则FNmin＝mg＋m＝1.4 N。‎ 由牛顿第三定律知，物体P对C的最小压力大小为1.4 N。‎ ‎21．如图所示，在光滑水平地面上放置质量M＝2 kg的长木板，木板上表面与固定的光滑弧面相切．一质量m＝1 kg的小滑块自弧面上高h处由静止自由滑下，在木板上滑行t＝1 s后，滑块和木板以共同速度v＝1 m/s匀速运动，g取10 m/s2.求：‎ ‎(1) 滑块与木板间的摩擦力大小Ff；‎ ‎(2) 滑块下滑的高度h；‎ ‎(3) 滑块与木板相对滑动过程中产生的热量Q.‎ ‎【答案】　(1)2 N　(2)0.45 m　(3)3 J ‎ ‎ ‎(3)根据功能关系有：‎ Q＝mv－(M＋m)v2＝×1×32 J－×(1＋2)×12 J＝3 J. ‎ ‎22．如图所示，质量为m的滑块，放在光滑的水平平台上，平台右端B与水平传送带相接，传送带的运行速度为v0，长为L，今将滑块缓慢向左压缩固定在平台上的轻弹簧，到达某处时突然释放．当滑块滑到传送带右端C时，恰好与传送带速度相同．滑块与传送带间的动摩擦因数为μ.‎ ‎(1)试分析滑块在传送带上的运动情况．‎ ‎(2)若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度，求释放滑块时，弹簧具有的弹性势能．‎ ‎(3)若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度，求滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量.‎ ‎【答案】(1)见解析　(2)mv＋μmgL　(3)μmgL－mv0(－v0)‎