2020高考物理單元卷 第5章機(jī)械能守恒定律 章末綜合檢測(cè)（通用）

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1、章末綜合檢測(cè) 一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有錯(cuò)選的得0分) 圖1 1．(2020年廣東廣州質(zhì)檢)如圖1所示，一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m的小球以初速度v飛出高為H的桌面，當(dāng)它經(jīng)過(guò)距離地面高為h的A點(diǎn)時(shí)，所具有的機(jī)械能是(以桌面為零勢(shì)能面，不計(jì)空氣阻力) (　　) A.mv2　　　　　　　　　 B.mv2＋mgh C.mv2－mgh D.mv2＋mg(H－h(huán)) 解析：小球做平拋運(yùn)動(dòng)，只有重力做功，機(jī)械能守恒，故A正確． 答案：A 圖2

2、 2．在光滑的水平地面上，有質(zhì)量相同的甲、乙兩物體，甲原來(lái)靜止，乙以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，俯視圖如圖2所示．某時(shí)刻它們同時(shí)受到與v方向垂直的相同水平恒力F的作用，經(jīng)過(guò)相同時(shí)間后 (　　) A．兩物體的位移相同 B．恒力F對(duì)兩物體所做的功相同 C．兩物體的速度變化率相同 D．兩物體的動(dòng)能變化量相同 解析：甲、乙兩物體分別做勻變速直線運(yùn)動(dòng)和勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，在相同時(shí)間內(nèi)，位移不相同，A錯(cuò)誤．由于在力的方向上的位移相同，恒力F對(duì)物體所做的功相同，B正確．速度變化率就是加速度，C正確．由動(dòng)能定理知D也正確． 答案：BCD 圖3 3．物體沿直線運(yùn)動(dòng)的v－t關(guān)系如圖3所示，已知在第1秒

3、內(nèi)合外力對(duì)物體做的功為W，則 (　　) A．從第1秒末到第3秒末合外力做功為4 W B．從第3秒末到第5秒末合外力做功為－2 W C．從第5秒末到第7秒末合外力做功為W D．從第3秒末到第4秒末合外力做功為－0.75W 解析：由題圖知，第1秒末速度、第3秒末速度、第7秒速度大小關(guān)系：v1＝v3＝v7，由題知W＝mv－0，則由動(dòng)能定理知第1秒末到第3秒末合外力做功W2＝mv－mv＝0，故A錯(cuò)．第3秒末到第5秒末合外力做功W3＝0－mv＝－W，故B錯(cuò)．第5秒末到第7秒末合外力做功W4＝mv－0＝W，故C正確．第3秒末到第4秒末合外力做功W5＝mv－mv；因v4＝v3，所以W5＝－0.7

4、5W.故D正確． 答案：CD 圖4 4．如圖4所示，某段滑雪雪道傾角為30°，總質(zhì)量為m(包括雪具在內(nèi))的滑雪運(yùn)動(dòng)員從距底端高為h處的雪道上由靜止開(kāi)始勻加速下滑，加速度為g.在他從上向下滑到底端的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．運(yùn)動(dòng)員減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 B．運(yùn)動(dòng)員獲得的動(dòng)能為mgh C．運(yùn)動(dòng)員克服摩擦力做功為mgh D．下滑過(guò)程中系統(tǒng)減少的機(jī)械能為mgh 解析：運(yùn)動(dòng)員的加速度為g，小于gsin30°，所以必受摩擦力，且大小為mg，克服摩擦力做功為mg×＝mgh，故C錯(cuò)；摩擦力做功，機(jī)械能不守恒，減少的勢(shì)能沒(méi)有全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，而是有mgh轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯(cuò)

5、，D正確；由動(dòng)能定理知，運(yùn)動(dòng)員獲得的動(dòng)能為mg×＝mgh，故B錯(cuò)． 答案：D 圖5 5．質(zhì)量為10 kg的物體，在變力F作用下沿x軸做直線運(yùn)動(dòng)，力隨坐標(biāo)x的變化情況如圖5所示．物體在x＝0處，速度為1 m/s，一切摩擦不計(jì)，則物體運(yùn)動(dòng)到x＝16 m處時(shí)，速度大小為 (　　) A．2 m/s B．3 m/s C．4 m/s D. m/s 解析：力—位移圖象下所圍圖形的面積表示功，由圖象可知，一部分正功與另一部分負(fù)功抵消，外力做的總功W＝Fx＝40 J，根據(jù)動(dòng)能定理W＝mv2－mv得v＝3 m/s. 答案：B 6．(2020年吉林長(zhǎng)春調(diào)研)質(zhì)量為m的汽車

6、以恒定功率P沿傾角為θ的傾斜路面向上行駛，最終以速度v勻速運(yùn)動(dòng)．若保持汽車的功率P不變，使汽車沿這個(gè)傾斜路面向下運(yùn)動(dòng)，最終勻速行駛．由此可知(汽車所受阻力大小不變) (　　) A．汽車的最終速度一定大于v B．汽車的最終速度可能小于v C．汽車所受的阻力一定大于mgsinθ D．汽車所受的阻力可能小于mgsinθ 解析：由P＝Fv可知，汽車上坡時(shí)的牽引力大于下坡時(shí)的牽引力，故下坡的速度一定大于v；阻力一定大于重力沿斜面的分力，否則不可能達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)． 答案：AC 圖6 7．如圖6所示，小球在豎直向下的力F作用下，將豎直輕彈簧壓縮，若將力F撤去，小球?qū)⑾蛏蠌椘鸩㈦x開(kāi)彈簧，直

7、到速度為零時(shí)為止，則小球在上升過(guò)程中 (　　) A．小球的機(jī)械能守恒 B．彈性勢(shì)能為零時(shí)，小球動(dòng)能最大 C．小球在剛離開(kāi)彈簧時(shí)動(dòng)能最大 D．小球在剛離開(kāi)彈簧時(shí)機(jī)械能最大 解析：小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故A錯(cuò)D對(duì)；小球剛離開(kāi)彈簧時(shí)與彈性勢(shì)能為零時(shí)是同一時(shí)刻，而小球動(dòng)能最大時(shí)是重力與彈力相等時(shí)，此時(shí)彈簧還處在壓縮狀態(tài)，故B、C錯(cuò)． 答案：D 8．(2020年上海卷)物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，Ek代表動(dòng)能，Ep代表勢(shì)能，h代表下落的距離，以水平地面為零勢(shì)能面．如下圖所示的圖象中，能正確反映各物理量之間關(guān)系的是 (　　) 解析：由機(jī)械能守恒定律：Ep＝E－Ek，故勢(shì)能與動(dòng)能的

8、圖象為傾斜的直線，C錯(cuò)；Ep＝mg(H－h(huán))＝E－mgh，故勢(shì)能與h的圖象也為傾斜的直線，D錯(cuò)；且Ep＝E－mv2，故勢(shì)能與速度的圖象為開(kāi)口向下的拋物線，B對(duì)；同理Ep＝E－mg2t2，勢(shì)能與時(shí)間的圖象也為開(kāi)口向下的拋物線，A錯(cuò)． 答案：B 圖7 9．如圖7所示，A、B兩物體質(zhì)量分別是mA和mB，用勁度系數(shù)為k的彈簧相連，A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)對(duì)A施豎直向上的力F提起A，使B對(duì)地面恰無(wú)壓力．當(dāng)撤去F，A由靜止向下運(yùn)動(dòng)至最大速度時(shí)，重力做功為 (　　) A．mg2/k B．mg2/k C．mA(mA＋mB)g2/k D．mB(mA＋mB)g2/k 解析：當(dāng)B對(duì)地面沒(méi)有壓力時(shí)

9、，彈簧伸長(zhǎng)了.當(dāng)撤去F后，A到達(dá)最大速度時(shí)，彈簧壓縮了，則整個(gè)過(guò)程中重力做的功為mA(mA＋mB)g2/k，即為C. 答案：C 10．(2020年上海卷)小球由地面豎直上拋，上升的最大高度為H，設(shè)所受阻力大小恒定，地面為零勢(shì)能面．在上升至離地高度h處，小球的動(dòng)能是勢(shì)能的2倍，在下落至離地高度h處，小球的勢(shì)能是動(dòng)能的2倍，則h等于 (　　) A. B. C. D. 解析：設(shè)小球上升離地高度h時(shí)，速度為v1，地面上拋時(shí)速度為v0，下落至離地面高度h處速度為v2，設(shè)空氣阻力為f 上升階段：－mgH－fH＝－mv －mgh－fh＝mv－mv 又2mgh＝m

10、v 下降階段：mg(H－h(huán))－f(H－h(huán))＝mv mgh＝2×mv 由上式聯(lián)立得：h＝H 答案：D 二、實(shí)驗(yàn)題(本題包括2小題，共10分) 11．(1)根據(jù)打出的紙帶，如圖8，選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出A點(diǎn)距起點(diǎn)O的距離為x0，點(diǎn)A、C間的距離為x1，點(diǎn)C、E間的距離為x2，交流電的周期為T，則根據(jù)這些條件計(jì)算重錘下落的加速度a的表達(dá)式為：a＝________. 圖8 (2)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減少的重力勢(shì)能總是大于重錘增加的動(dòng)能，其原因主要是因?yàn)樵谥劐N下落過(guò)程中存在著阻力的作用，我們可以通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定該阻力的大?。粢阎?dāng)

11、地重力加速度為g，還需要測(cè)量的物理量是________(寫(xiě)出名稱和符號(hào))，重錘在下落過(guò)程中受到的平均阻力的大小F＝________. 解析：(1)由題意可知，x1，x2是相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移，而計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間T′＝2T. 由Δx＝aT′2可得：a＝＝ (2)設(shè)阻力大小為F，由牛頓第二定律可知，mg－F＝ma，F(xiàn)＝m(g－a)＝m(g－)．可見(jiàn)要測(cè)定阻力F的大小，還必須測(cè)量重錘的質(zhì)量m. 答案：(1)　(2)重錘的質(zhì)量m　m(g－) 12．(2020年廣東卷)某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能定理”．如圖9，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過(guò)一個(gè)定滑輪與鉤

12、碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小．在水平桌面上相距50.0 cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，記錄小車通過(guò)A、B時(shí)的速度大小．小車中可以放置砝碼． 圖9 (1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下： ①測(cè)量________和拉力傳感器的總質(zhì)量M1；把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過(guò)定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路； ②將小車停在C點(diǎn)，________，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線拉力及小車通過(guò)A、B時(shí)的速度． ③在小車中增加砝碼，或________，重復(fù)②的操作． (2)下表是他們測(cè)得的一組數(shù)據(jù)，其中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量之和，|v－v|是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差

13、，可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量ΔE，F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力，W是F在A、B間所做的功．表格中的ΔE3＝________，W3＝________.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (3)根據(jù)下表，請(qǐng)?jiān)趫D10中的方格紙上作出ΔE－W圖線. 次數(shù) M/kg |v－v|/(m/s)2 ΔE/J F/N W/J 1 0.500 0.760 0.190 0.400 0.200 2 0.500 1.65 0.413 0.840 0.420 3 0.500 2.40 ΔE3 1.220 W3 4 1.000 2.40 1.20 2.420 1.21 5

14、1.000 2.84 1.42 2.860 1.43 圖10 解析：見(jiàn)答案 答案：(1)①小車?、卺尫判≤嚒、鄹淖冦^碼數(shù)量 (2)0.600　0.610 (3)見(jiàn)下圖 圖11 三、計(jì)算題(本題包括5小題，共50分．解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟．只寫(xiě)出最后答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位) 圖12 13．如圖12所示，質(zhì)量為m的物體從傾角為θ的斜面上的A點(diǎn)以速度v0沿斜面上滑，由于μmgcosθ

15、μ，求AB間的距離． 解析：設(shè)物體m從A點(diǎn)到最高點(diǎn)的位移為x，對(duì)此過(guò)程由動(dòng)能定理得： －(mgsinθ＋μmgcosθ)·x＝0－mv① 對(duì)全過(guò)程由動(dòng)能定理得： mgsinθ·xAB－μmgcosθ·(2x＋xAB)＝0② 由①②得：xAB＝. 答案： 14．如圖13所示，一位質(zhì)量m＝60 kg、參加“挑戰(zhàn)極限運(yùn)動(dòng)”的業(yè)余選手，要越過(guò)一寬為x＝2.5 m的水溝后躍上高為h＝2.0 m的平臺(tái)．他采用的方法是：手握一根長(zhǎng)L＝3.25 m的輕質(zhì)彈性桿一端，從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始勻加速助跑，至B點(diǎn)時(shí)桿另一端抵在O點(diǎn)的阻擋物上，接著桿發(fā)生形變，同時(shí)人蹬地后被彈起，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)桿處于豎直狀態(tài)，人的

16、重心在桿的頂端，此刻人放開(kāi)桿水平飛出并趴落到平臺(tái)上，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空氣阻力可忽略不計(jì)． 圖13 (1)設(shè)人到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度vB＝8 m/s，人勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度a＝2 m/s2，求助跑距離xAB； (2)人要最終到達(dá)平臺(tái)，在最高點(diǎn)飛出時(shí)刻的速度應(yīng)至少多大？(g＝10 m/s2) (3)設(shè)人跑動(dòng)過(guò)程中重心離地高度H＝0.8 m，在(1)、(2)兩問(wèn)的條件下，在B點(diǎn)人蹬地彈起瞬間應(yīng)至少再做多少功？ 解析：(1)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v＝2axAB， 可得xAB＝＝16 m. (2)設(shè)人在最高點(diǎn)最小速度為v， 人做平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程，有L－h(huán)＝gt2，x＝vt， 解得v＝x·＝5 m/s. (3)

17、人從B點(diǎn)至最高點(diǎn)過(guò)程， 由動(dòng)能定理得W－mg(L－H)＝mv2－mv， 解之W＝mg(L－H)＋mv2－mv＝300 J 答案：(1)16 m　(2)5 m/s　(3)300 J 15．(2020年四川卷)圖14為修建高層建筑常用的搭式起重機(jī)．在起重機(jī)將質(zhì)量m＝5×103 kg的重物豎直吊起的過(guò)程中，重物由靜止開(kāi)始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a＝0.2 m/s2，當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時(shí)，保持該功率直到重物做vm＝1.02 m/s的勻速運(yùn)動(dòng)．取g＝10 m/s2，不計(jì)額外功．求： 圖14 (1)起重機(jī)允許輸出的最大功率． (2)重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)

18、在第2秒末的輸出功率． 解析：(1)設(shè)起重機(jī)允許輸出的最大功率為P0，重物達(dá)到最大速度時(shí)，拉力F0等于重力． P0＝F0vm① F0＝mg② 代入數(shù)據(jù)，有：P0＝5.1×104 W③ (2)勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，起重機(jī)達(dá)到允許輸出的最大功率，設(shè)此時(shí)重物受到的拉力為F，速度為v1，勻加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷時(shí)間為t1，有： P0＝Fv1④ F－mg＝ma⑤ v1＝at1⑥ 由③④⑤⑥，代入數(shù)據(jù)，得：t1＝5 s⑦ t＝2 s時(shí)，重物處于勻加速運(yùn)動(dòng)階段，設(shè)此時(shí)速度為v2，輸出功率為P，則 v2＝at⑧ P＝Fv2⑨ 由⑤⑧⑨，代入數(shù)據(jù)，得：P＝2.04×104 W⑩ 答案：(1)5.1

19、×104 W　(2)5 s　2.04×104 W 圖15 16．某學(xué)校探究性學(xué)習(xí)小組對(duì)一輛自制小遙控車的性能進(jìn)行研究．他們讓這輛小車在水平的地面上由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，并將小車運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程記錄下來(lái)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理得到如圖15所示的v－t圖象，已知小車在0～2 s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，2～10 s內(nèi)小車牽引力的功率保持不變，在10 s末停止遙控讓小車自由滑行，小車質(zhì)量m＝1 kg，整個(gè)過(guò)程中小車受到的阻力大小不變．求： (1)小車所受的阻力Ff是多大？ (2)在2～10 s內(nèi)小車牽引力的功率P是多大？ (3)小車在加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的總位移x是多少？ 解析：(1)在10 s末撤去牽引力后，小車

20、只在阻力Ff作用下做勻減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度大小為a，則Ff＝ma 根據(jù)a＝ 由圖象可得a＝2 m/s2 ∴Ff＝2 N (2)小車的勻速運(yùn)動(dòng)階段即7 s～10 s內(nèi)，設(shè)牽引力為F，則F＝Ff 且P＝Fvm 由圖象可知vm＝6 m/s ∴P＝12 W (3)小車的加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程可以分為0～2 s和2 s～7 s兩段，設(shè)對(duì)應(yīng)的位移分別為x1和x2，在0～2 s內(nèi)的加速度大小為a1，則由圖象可得a1＝2 m/s2 x1＝a1t　x1＝4 m 在2 s～7 s內(nèi)由動(dòng)能定理可得 P(t2－t1)－Ffx2＝mv－mv 解得x2＝25 m x＝x1＋x2　x＝29 m 答案：(1)

21、2 N　(2)12 W　(3)29 m 圖16 17．(2020年山東臨沂模擬)如圖16所示，一輕彈簧的下端固定在傾角θ＝37°的斜面上，上端連一不計(jì)質(zhì)量的擋板．一質(zhì)量m＝2 kg的物體從斜面上的A點(diǎn)以初速度v0＝3 m/s下滑．A點(diǎn)距彈簧上端B的距離AB＝4 m，當(dāng)物體到達(dá)B后將彈簧壓縮到C點(diǎn)，最大壓縮量BC＝0.2 m，然后物體又被彈簧彈上去，彈到的最高位置為D點(diǎn)，D點(diǎn)距A點(diǎn)AD＝3 m．g取10 m/s2，求： (1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ； (2)彈簧的最大彈性勢(shì)能Epm. 解析：(1)最后的D點(diǎn)與開(kāi)始的位置A點(diǎn)比較： 動(dòng)能減少ΔEk＝mv＝9 J. 重力勢(shì)能減少

22、ΔEp＝mglADsin37°＝36 J. 機(jī)械能減少ΔE＝ΔEk＋ΔEp＝45 J 機(jī)械能的減少量全部用來(lái)克服摩擦力做功，即 Wf＝ΔE＝45 J， 又Wf＝μmgcosθ·l 其中l(wèi)＝5.4 m　解得μ＝0.52 (2)彈簧壓縮到C點(diǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)的彈性勢(shì)能最大，由A到C的過(guò)程：動(dòng)能減少ΔEk′＝mv＝9 J. 重力勢(shì)能減少ΔEp′＝mglAC·sin37°＝50.4 J. 機(jī)械能的減少用于克服摩擦力做功 Wf′＝μmgcos37°·lAC＝35 J 由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律得： Epm＝ΔEk′＋ΔEp′－Wf′＝24.4 J. 答案：(1)0.52　(2)24.4 J