高考物理机械能守恒定律单元试题及答案.pdf

2018 高考物理机械能守恒定律单元试题及答案 同学们都在忙碌地复习自己的功课，为了帮助大家能够在考前对自己多学的知识点有所巩固，下文整理了这篇机械能守恒定律单元试题，希望可以帮助到大家!第卷(选择题，共 50 分)一、选择题：本卷共 10 小题，每小题 5 分，共 50 分，每小题有一个或多个选项正确，全部选对得 5 分，选不全的得 3分，有选错或不答的得 0 分。1.质量为 m 的物体，在距地面 h 高处以 g3 的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法中不正确的是 ()A.物体的重力势能减少 mgh3B.物体的机械能减少 2mgh3 C.物体的动能增加 mgh3D.重力做功 mgh 2.从合肥开往南京、上海的动车组开始运行，动车组的最大优点是列车的运行速度快.提高列车运行速度的一个关键技术问题是提高机车发动机的功率.动车组机车的额定功率是普通机车的 27 倍，已知匀速运动时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即 f=kv2，则动车组运行的最大速度是普通列车的()A.1 倍 B.2 倍 C.3 倍 D.9 倍 3.从某一高处水平抛出一个物体，物体着地时的速度方向与水平方向成角.不计空气阻力，取地面为重力势能的参考平面，则物体抛出时的动能与重力势能之比为()A.sin2 B.cos2C.tan2 D.cot2 4.汽车在平直公路上以速度 v0 匀速行驶，发动机功率为 P，牵引力为 F0，t1 时刻，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半，并保持该功率继续行驶，到 t2 时刻，汽车又恢复了匀速直线运动.能正确表示这一过程中汽车牵引力 F和速度 v 随时间 t 变化的图象是()5.如图甲所示，足够长的固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，沿杆方向给环施加一个拉力 F，使环由静止开始运动，已知拉力 F 及小环速度 v 随时间 t 变化的规律如图乙所示，重力加速度 g 取 10 m/s2.则以下判断正确的是()A.小环的质量是 1 kg B.细杆与地面间的倾角是 30 C.前 3 s 内拉力 F 的最大功率是 2.25 W D.前 3 s 内小环机械能的增加量是 5.75 J 6.如图所示，一块木板可绕过 O 点的光滑水平轴在竖直平面内转动，木板上放有一木块，木板右端受到竖直向上的作用力 F，从图中实线位置缓慢转动到虚线位置，木块相对木板不发生滑动.则在此过程中()A.木板对木块的支持力不做功 B.木板对木块的摩擦力做负功 C.木板对木块的摩擦力不做功 D.F 对木板所做的功等于木板重力势能的增加 7.质量为 1 kg 的物体以某一初速度在水平地面上滑行，由于受到地面摩擦阻力作用，其动能随位移变化的图线如图所示，g=10 m/s2，则物体在水平地面上()A.所受合外力大小为 5 N B.滑行的总时间为 2 s C.滑行的加速度大小为 1 m/s2 D.滑行的加速度大小为 2.5 m/s2 8.如图所示，A、B 两物体用一根跨过定滑轮的细绳相连，置于固定斜面体的两个斜面的相同高度，处于静止状态，两斜面的倾角分别是 53 和 37，若不计摩擦，剪断细绳后下列说法中正确的是()A.两物体着地时的速度相同 B.两物体着地时的动能相同 C.两物体着地时的机械能相同 D.两物体着地时所受重力的功率相同 9.如图所示，一个质量为 m 的圆环套在一根固定的水平长直杆上，环与杆的动摩擦因数为.现给环一个向右的初速度 v0，同时对环施加一个竖直向上的作用力 F，并使 F 的大小随 v的大小变化，两者关系 F=kv，其中 k 为常数，则环在运动过程中克服摩擦所做的功大小可能为()A.12mv20 B.0 C.12mv20+m3g22k2 D.12mv20-m3g22k2 10.如图所示，木箱高为 L，其底部有一个小物体 Q(质点)，现用力竖直向上拉木箱，使木箱由静止开始向上运动.若保持拉力的功率不变，经过时间 t，木箱达到最大速度，这时让木箱突然停止，小物体会继续向上运动，且恰能到达木箱顶端.已知重力加速度为 g，不计空气阻力，由以上信息，可求出的物理量是()A.木箱的最大速度 B.时间 t 内拉力的功率 C.时间 t 内木箱上升的高度 D.木箱和小物体的质量 第卷(非选择题，共 50 分)二、实验题：本题共 2 小题，共 12 分。把答案填在题中的横线上或按照题目要求作答。11.(6 分)与普通自行车相比，电动自行车骑行更省力.下表为某一品牌电动自行车的部分技术参数.在额定输出功率不变的情况下，质量为 60 kg 的人骑着此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力恒为车和人总重的 0.04 倍.当此电动车达到最大速度时，牵引力为_N，当车速为 2 m/s 时，其加速度为_ m/s2.(g=10 m/s2)规格后轮驱动直流永磁铁电机 车型 14 电动自行车额定输出功率 200 W 整车质量 40 kg 额定电压 48 V 最大载重 120 kg 额定电流 4.5 A 12.(6 分)在验证机械能守恒定律的实验中，选出一条纸带如图所示.其中 O 点为起始点，A、B、C 为从合适位置开始选取的三个点，打点计时器通一 50 Hz 的交流电，用最小刻度为mm 的刻度尺，测得 OA=11.13 cm，OB=17.69 cm，OC=25.9 cm.记录的这三个数据中不符合有效数字要求的是_，应写成_ cm.在记数点 A 和 B 之间、B 和 C 之间还各有一个点未画出.重锤的质量是 0.5 kg.根据以上数据，打 B 点时，重锤的重力势能比开始减少了_J，这时它的动能是_J.(g=9.8 m/s2，结果取三位有效数字)三、计算题：本题共 3 小题，共 38 分。解答时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。13.(10 分)某弹性小球从距地面高度 H 处静止下落，假设小球与地面发生弹性碰撞(没有损失能量)，但由于空气阻力的影响，小球只能上升 34H.现为了使小球与地面碰撞后还能上升原来的高度 H，则必须给小球多大的初速度 v0?14.(13 分)如图所示，水平传送带正以 2 m/s 的速度运行，两端水平距离 l=8 m，把一质量 m=2 kg 的一个物块轻轻放到传送带的 A 端，物块在传送带的带动下向右运动，若物块与传送带间的动摩擦因数=0.1，则把这个物块从 A 端传送到 B端的过程中，不计物块的大小，g 取 10 m/s2，求：(1)摩擦力做功的平均功率;(2)摩擦力做功的最大功率.15.(15 分)如图所示，半径为 R 的光滑圆形轨道固定在竖直面内.小球 A、B 质量分别为 m、3m.A 球从左边某高处由静止释放，并与静止于轨道最低点的 B 球相撞，碰撞后 A 球被反向弹回，且 A、B 球能达到的最大高度均为 14R.重力加速度为 g.问：(1)碰撞刚结束时 B 球对轨道的压力大小;(2)通过计算说明，碰撞过程中 A、B 球组成的系统有无机械能损失?若有损失，求出损失了多少?参考答案 1.A 解析：由物体的受力分析知，mg-f=ma=mg3，则 f=2mg3，向上，对物体做负功，机械能减少.重力势能变化由重力做功引起，重力做正功 mgh，则重力势能减少 mgh.机械能变化由外力引起，外力即 f 做功-2mgh3，机械能减少 2mgh3.动能变化由合外力做功引起，合外力为 mg3，做功为 mgh3，动能增加 mgh3.2.C 解析：列车以最大速度行驶时的功率 P=fv=kv3，所以动车组机车的额定功率是普通机车的 27 倍时，动车组的最大行驶速度为普通列车的 3 倍，故 C 项正确.3.D 解析：根据平抛运动知识可以求出水平速度和竖直速度之间的关系，即 vyvx=tan.求出动能和重力势能分别为Ep=mgh=mgvyt2=12mv2y，Ek=12mv20=12mv2x，则EkEp=(vxvy)2=cot2，故 D 项对.4.AD 解析：由 P=Fv 可判断，开始时汽车做匀速运动，则 F0=f，P=F0v0，v0=P/f，当汽车功率减小一半 P=P/2 时，汽车开始做变减速运动，其牵引力为 F1=P/v=P/2v=F0/2，加速度大小为 a=(f-F1)/m=f/m-P/(2mv)，由此可见，随着汽车速度 v 减小，其加速度 a 也减小，最终以 v=v0/2 做匀速运动，故 A项正确;同理，可判断出汽车的牵引力由 F1=F0/2 最终增加到 F0，所以，D 项也正确.5.AD 解析：设小环的质量为 m，细杆与地面间的倾角为，由题图乙知，小环在第 1 s 内的加速度 a=0.51 m/s2=0.5 m/s2，由牛顿第二定律得：5-mgsin=ma,4.5=mgsin，得 m=1 kg，A项正确;sin=0.45，B 项错误;分析可得前 3 s 内拉力 F 的最大功率以 1 s 末为最大，Pm=Fv=50.5 W=2.5 W，C 项错误;前 3 s 内小环沿杆上升的位移 x=0.521 m+0.52 m=1.25 m，前 3 s 内小环机械能的增加量 E=12mv2+mgxsin=5.75 J，故D 项正确.6.C 解析：由于摩擦力是静摩擦力，并且和运动方向始终垂直，所以摩擦力不做功，物体重力势能增加，动能不变，所以弹力对木块做正功，故 A、B 两项错，C 项对;力 F 对木板所做的功等于木板和木块重力势能的增加，故 D 项错.7.D 解析：根据题中图象可知物体受到的摩擦力为 2.5 N，加速度为 2.5 m/s2，根据匀变速直线运动的规律可以求出时间为 4 s.8.D 解析：两物体着地时速度的大小相同，但方向不同，故A 项错;由于两侧斜面的角度不同并开始时处于静止状态，所以质量不同，落地时的动能和机械能也不同，故 B、C 两项错;物体的重力沿斜面方向的合力大小相等，着地时速度大小也相等，且也沿斜面方向，所以着地时所受重力的功率相同，故 D 项对.9.ABD 解析：分情况进行讨论，如果开始时重力和 F 相等，则圆环做匀速运动，动能不变，A 项正确;如果重力大于 F，则减速过程中摩擦力逐渐增大，最终静止，B 项正确;如果开始时重力小于 F，则做减速运动时摩擦力逐渐减小到零，D项正确.10.AC 解析：最大速度 vm=2gL，此时 F=(M+m)g，P=Fvm，由动能定理，Pt-(M+m)gh=12(M+m)v2m，质量约去，可以求得高度 h.11.(6 分)40 0.6 12.(6 分)25.9 cm(或 OC 段)25.90 0.867 0.852 13.(10 分)解析：静止下落时，由动能定理可得：mg14H-f74H=0 解得：f=17mg 以初速度 v0 下落时，由动能定理可得：-f2H=0-12mv20，解得 v0=47gH.答案：47gH 14.(13 分)解析：物体刚放到传送带上时，由于与传送带有相对运动，物块受向右的滑动摩擦力，物块做加速运动，摩擦力对物块做功，求出物块在摩擦力作用下的位移和运动时间，由 P=Wt 和 P=Fv 分别求出平均功率和最大功率.(1)物块受向右的摩擦力 f=mg=0.1210 N=2 N，加速度a=fm=g=0.110 m/s2=1 m/s2 当物块与传送带相对静止时的位移 x=v22a=2221 m=2 m 摩擦力做功为：W=fx=22 J=4 J 相对静止后物块与传送带之间无摩擦力，此后物块匀速运动到 B 端，物块由 A 端到 B 端所用的时间为 t=va+l-xv=21 s+8-22 s=5 s 则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率为 P=Wt=45 W=0.8 W.(2)当物块在传送带上加速到与传送带速度相同时，摩擦力的功率最大，则 Pm=fv=22 W=4 W.答案：(1)0.8 W(2)4 W 15.解析：(1)因 A、B 球能达到的最大高度均为 14R，由机械能守恒定律，得到碰撞后小球的速度大小为 12mv2=14mgR，vA=vB=gR2 设 B 球受到的支持力大小为 N，根据牛顿第二定律：N-3mg=3mv2BR，得 N=92mg.由牛顿第三定律，小球 B 对轨道的压力大小为：N=N=92mg.(2)设 A 球碰前的速度方向为正方向，碰撞过程满足动量守恒定律，mv0=-mvA+3mvB 代入 vA 与 vB 的值，有：v0=2gR 碰前系统的机械能 E1=12mv20=mgR 碰后系统的机械能为 E2=14mgR+34mgR=mgR 故 E1=E2，无机械能损失.答案：(1)92mg (2)无机械能损失 以上机械能守恒定律单元试题和答案解析的所有内容就是这些，查字典物理网预祝考生在高考中获得满意的成绩。