2021年高考物理-总复习质量评估(五)：机械能(教师解析版)2.doc

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1、章末质量检测(五)机械能(时间:90分钟总分值:100分)第一卷选择题一、选择题(此题包括10小题，共40分.每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.(2021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，小物体与传送带间的动摩擦因数为,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，那么下面的判断中正确的选项是()A.W=0，Q=0

2、B.W0，Q=0C.W0，Q0D.W=0,Q0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Q0，选项D正确.答案:D2.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5-1A.b球的重力势能减少,动能增加B.

3、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:AC3.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.那么以下说法中正确的选项是()图5-2A.甲在B点的速率一定大于乙在B点的速率B.甲在B点

4、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，水平滑行位移为s,据动能定理:即v2=2gh2ghcot,显然越大，cot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:AD4.两质量相同的小球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,那么小球经最低点时(取悬绳水平时所在的平面为零势能面),如图5-3所示.那么()图5-3A.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

5、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lalb,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,那么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:ABD5.(2021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，以下说法正确的选项是()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

6、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=Ek知C正确；由v=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:BC6.动能相等质量不等的两个物体A、B，mAmB,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，那么()A.sAsBB.B滑行时间短C.sAsBD.它们克服摩擦力做功一样多解析:根据动能定理:对A:magsA=0Ek对B:mBgsB

7、=0Ek因为mAmB，所以sAsB,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,sAsB可得tBtA,B错误.应选择CD.答案:CD7.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5-4A.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，

8、A正确，B错误.假设甲沿凹槽下滑到凹槽最低点，乙那么到达与圆心等高处，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:AD8.一质量为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，以下说法正确的选项是()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,据几何关系有 A正确.由于做匀

9、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:AD9.一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，那么()图5-5A.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45D.A、B两球的最大速度之比为21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21，应选

10、项B、D正确.当OA边与竖直方向的夹角为时，由机械能守恒定律得可得由数学知识知，当45时有最大值应选项A错，C对.答案:BCD10.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，那么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所示描述正确的选项是(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E=fh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，应选项D正确.答案:D二、填空实验题(每题10分，共20分)11.(2021届安徽皖南

11、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:用天平测出电动小车的质量为0.4 kg;将电动小车、纸带和打点计时器按要求安装好;接通打点计时器(其打点周期为0.02 s)使电动小车以额定功率加速运动，到达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，答复以下问题:(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

12、率为_ W.答案:(1)1.50(2)1.60(3)2.4012.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，m1m2.现要利用此装置验证机械能守恒定律.图5-8(1)假设选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，那么需要测量的物理量有_.(在横线上填入选项前的编号)物块的质量m1、m2;物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；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:绳的质量要轻；在“轻质绳的前提下，绳子越长越好；尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；两个物块的质量之差要

13、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Ep=(m1m2)gh与系统动能的增加量是否相等，而所以即因此，选或.(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，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，错；此题所求的速度是竖直方向的速度，所以对；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，错，应选.(3)见答案答案:(1)或(2)(3)例如:“对同一高度

14、进行屡次测量取平均值；“选取受力后相对伸长尽量小的绳；等等.三、计算题(此题包括4小题，共40分.解容许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

15、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)AB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(L2L1)由C、A两点高度差为L2L1，故 L1cos=L1cos(L2L1)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.圆弧半径为R=1.0 m，对应圆心角为=106，平台与AB连线的高度差为h=0.

16、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，那么又由得而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 N15.(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

17、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.传送带与物体之间的动摩擦因数=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)假设h1=1.25 m，求物块返回曲面时上升的最大高度；(2)假设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

18、动能定理得解得v1=5 m/s3 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/s3 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 m16.(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

19、直线成一角度，在A点小球对轨道的压力F=120 N，假设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)假设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，那么小球经0.4 s时间后，其动能与在A点时的动能相等，那么小球的质量为多少？(3)假设=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，那么F2R=EmaxEmin=Ek，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 JEmax=40 J.(2)撤去轨道后小球做类平抛运动，(或)，解得m=1 kg.(3)当=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(1sin60)mgRcos60=EkEmax所以所以，此时的机械能为答案:(1)8 J(2)1 kg(3)45.86 J