第七章機械能守恒定律章末綜合檢測-2023年高考物理一輪系統(tǒng)復習學思用

第七章機械能守恒定律章末綜合檢測第Ⅰ卷(選擇題共46分)一、選擇題(本題共10小題。在每小題給出的四個選項中，第1~7題只有一項符合題目要求，每個小題4分；第8~10題有多項符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有錯選或不答的得0分)1．(2021·高考浙江卷)空間站在地球外層的稀薄大氣中繞行，因氣體阻力的影響，軌道高度會發(fā)生變化。空間站安裝有發(fā)動機，可對軌道進行修正。圖中給出了國際空間站在2020.02-2020.08期間離地高度隨時間變化的曲線，則空間站()A．繞地運行速度約為2.0km/sB．繞地運行速度約為8.0km/sC．在4月份繞行的任意兩小時內機械能可視為守恒D．在5月份繞行的任意兩小時內機械能可視為守恒【解析】AB．根據題意可知，軌道半徑在變化，則運行速度在變化，圓周最大運行速度為第一宇宙速度7.9km/s，故AB錯誤；C．在4月份軌道半徑出現明顯的變大，則可知，機械能不守恒，故C錯誤；D．在5月份軌道半徑基本不變，故可視為機械能守恒，故D正確。故選D?！敬鸢浮緿2．(2021·高考湖南卷)“復興號”動車組用多節(jié)車廂提供動力，從而達到提速的目的?？傎|量為的動車組在平直的軌道上行駛。該動車組有四節(jié)動力車廂，每節(jié)車廂發(fā)動機的額定功率均為P，若動車組所受的阻力與其速率成正比(，k為常量)，動車組能達到的最大速度為。下列說法正確的是()A．動車組在勻加速啟動過程中，牽引力恒定不變B．若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則動車組從靜止開始做勻加速運動C．若四節(jié)動力車廂輸出的總功率為2.25P，則動車組勻速行駛的速度為D．若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，動車組從靜止啟動，經過時間t達到最大速度，則這一過程中該動車組克服阻力做的功為【解析】A．對動車由牛頓第二定律有，若動車組在勻加速啟動，即加速度a恒定，但隨速度增大而增大，則牽引力也隨阻力增大而變大，故A錯誤；B．若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則總功率為4P，由牛頓第二定律有，故可知加速啟動的過程，牽引力減小，阻力增大，則加速度逐漸減小，故B錯誤；C．若四節(jié)動力車廂輸出的總功率為2.25P，則動車組勻速行駛時加速度為零，有，而以額定功率勻速時，有，聯立解得，故C正確；D．若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，動車組從靜止啟動，經過時間t達到最大速度，由動能定理可知，可得動車組克服阻力做的功為，故D錯誤；故選C?！敬鸢浮緾3．(2022?山東淄博市高三(下)一模)如圖為某節(jié)能運輸系統(tǒng)的簡化示意圖。其工作原理為：貨箱在軌道頂端A時，自動將貨物裝入貨箱，然后貨箱載著貨物沿粗糙軌道無初速度下滑，接著壓縮輕質彈簧，當彈簧被壓縮至最短時，立即鎖定并自動將貨物卸下，卸完貨物后隨即解鎖，貨箱恰好被彈回到頂端A，此后重復上述過程。若彈簧為自由長度時上端對應的斜面位置是B，貨箱可看作質點，則下列說法正確的是()A．貨箱每次運載貨物的質量不一定相等B．貨箱由A到B和由B到A的過程中克服軌道摩擦力做的功相等C．貨箱由A到B過程中增加的動能小于貨箱由B到A的過程中減小的動能D．貨箱與貨物從頂端滑到最低點的過程中，減少的重力勢能全部轉化為彈簧的彈性勢能【解析】A．根據動能定理，從A到彈簧被壓縮至最短時，，從解鎖瞬間到A，，聯立解得貨物質量，其中M為貨箱質量，故貨箱每次運載貨物的質量一定相等，故A錯誤；B．貨箱上滑與下滑過程中，位移相同，但摩擦力大小不同，故摩擦力做的功不相等，故貨箱克服摩擦力做的功不相等，故B錯誤。C．貨箱由A到B過程中增加的動能，貨箱由B到A的過程中減小的動能，故C正確；D．根據能量守恒可知，貨箱與貨物從頂端滑到最低點的過程中，減少的重力勢能全部轉化為彈簧的彈性勢能和克服摩擦力做功產的熱，故D錯誤。故選C。【答案】C4．(2022?安徽省淮北市高三(上)一模)如圖所示，一彈性輕繩(彈力與其伸長量成正比)左端固定在墻上A點，右端穿過一固定的光滑圓環(huán)B連接一個質量為m的小球，小球在B點時，彈性輕繩處在原長狀態(tài)。小球穿過豎直固定桿在C處時，彈性輕繩的彈力大小為mg。將小球從C點由靜止釋放，到達D點時速度恰好為0.已知小球與桿間的動摩擦因數為0.2，A、B、C在一條水平直線上，，，重力加速度為g，彈性繩始終處在彈性限度內。則小球從C運動到D的過程中()A．受到的摩擦力一直增大B．下落的高度時，小球加速度為零C．小球在D點時，彈性輕繩的彈性勢能為D．若僅把小球質量變?yōu)?m，則小球到達D點時的速度大小為【解析】A．已知的長度為，根據胡克定律有，與豎直方向的夾角為時，伸長量為，故彈力為，對球受力分析，受重力、橡皮條的彈力、摩擦力，支持力，水平方向平衡，故，由此可知，下降過程中，水平方向的支持力保持不變，且摩擦力，受到的摩擦力一直不變，A錯誤；B．下落的高度時，彈力在豎直方向的分力為，豎直方向受力分析，小球加速度為零，B正確；C．小球從點運動到點的過程中克服摩擦力做功為，對球從點運動到點的過程，根據動能定理有，解得，根據彈性做功的功能關系，D．故小球在D點時，彈性輕繩的彈性勢能大于，C錯誤；若僅把小球的質量變成，小球從點運動到點的過程，根據動能定理，有，解得，故D錯誤。故選B。【答案】B5．(2022?四川省石室中學高三(下)第五次專家聯測卷)如圖所示，與水平面成角的傳送帶以的速度順時針運行，質量為的小物塊以初速度從底部滑上傳送帶，物塊恰好能到達傳送帶頂端。已知物塊與傳送帶間的動摩擦因數為，取重力加速度。下列說法正確的是()A．傳送帶從底端到頂端的長度為1mB．物體在傳送帶上向上運動的時間為0.5sC．物塊在傳送帶上留下的劃痕長度為1.25mD．物體在傳送帶上向上運動過程中與傳送帶摩擦產生的熱量為3.75J【解析】AB．小物塊滑上傳送帶做勻減速直線運動，由牛頓第二定律，設經過時間t1減速到與傳送帶速度相等，，解得x1=0.75m，t1=0.25s，速度小于傳送帶速度后，受向上滑動摩擦力，由牛頓第二定律，，，解得x2=1m，t2=1s，則傳送帶從底端到頂端的長度為，，故AB都錯誤；C．在t1和t2時間，傳送帶分別向上位移，，物塊相對傳送帶上滑，，即物塊先相對傳送帶上滑0.25m，后相對傳送帶下滑1m，則劃痕長度為1m，故C錯誤；D．物塊相對傳送帶滑動路程為+=1.25m，則摩擦生熱，帶入數據可得，故D正確。故選D?！敬鸢浮緿6．(2022?陜西省西安市第一中學高三(上)期中)圖a中，輕彈簧豎直固定在地面上，以彈簧正上方、與上端距離為x0的O為原點，建立豎直向下的坐標系。將質量為m的小球從O點釋放小球落到彈簧上并壓縮彈簧，測得小球所受彈力F的大小與x的關系如圖b所示。不計空氣阻力，在小球向下運動的過程中()A．到達3x0時機械能最小B．最大速度的值為C．受到彈力的最大值為2mgD．彈簧的最大彈性勢能為3mgx0【解析】A．小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，當彈簧的彈性勢能最大時，小球的機械能最小，此時小球速度為0，則有，，由彈力F的大小與x的關系可得，由上幾式解得，所以A錯誤；B．當彈簧的彈力與小球的重力相有等時，小球速度最大，由動能定理則有，解得，所以B正確；C．由A可知當時，彈力最大有，所以C錯誤；D．由A可知當時，彈性勢能最大有，所以D錯誤；故選B?！敬鸢浮緽7．(2022?陜西省西安市第一中學高三(上)期中)如圖所示，NPQ是由光滑細桿彎成的半圓弧，其半徑為R，半圓弧的一端固定在天花板上的N點，NQ是半圓弧的直徑，處于豎直方向，P點是半圓弧上與圓心等高的點。質量為m的小球A(可視為質點)穿在細桿上，通過輕繩與質量也為m的小球B相連，輕繩繞過固定在C處的輕小定滑輪。將小球A移到P點，此時CP段輕繩處于水平伸直狀態(tài)，CP=2R，然后將小球A由靜止釋放。不計一切摩擦，已知重力加速度為g，在小球A由P點運動到圓弧最低點Q的過程中，下列說法不正確的是()A．小球A的動能可能先增大后減小B．小球A始終比小球B運動得快(釋放點P除外)C．當小球A繞滑輪轉過30°時，小球A的動能為D．小球A剛釋放時，小球A、B的加速度大小分別為aA=g、aB=0【解析】A．下滑過程中，小球A所受的合力與速度成銳角，所以小球A的動能一直增大，故A錯誤，符合題意；B．設小球A運動到某位置(P點除外)時，A、C連線與水平方向的夾角為θ，由關聯速度可知vB=vAsinθ(其中0°＜θ≤45°)，所以小球A的速度始終比小球B的速度大，B正確，不符合題意；C．當小球A繞滑輪轉過30°時，小球A下降的距離為hA=R?sin60°，減少的重力勢能為EpA=mghA=mgR?sin60°，小球B下降的高度為hB=2R﹣2Rcos30°，減少的重力勢能為EpB=mghB=mg?2R(1﹣cos30°)，此時兩小球的速度關系為vB=vAsin30°，由系統(tǒng)機械能守恒有EpA+EpB=EkA+EkB，結合動能計算公式聯立解得EkA=，C正確，不符合題意；D．小球A剛釋放時受重力、桿的彈力、繩的拉力，桿的彈力和繩的拉力大小相等、方向相反，所以A球所受的合外力為重力，即加速度為g，小球B此時受重力和繩的拉力，合力為零，所以此時B的加速度為0，D正確，不符合題意。本題選擇錯誤選項，故選A?！敬鸢浮緼8．(2022?安徽省六校第二次聯考)如圖甲所示，在傾角為θ的斜面上，有一個質量為m的物體以某一初速度沿斜面向下滑動，下滑過程中物體的機械能E隨位移x的變化關系如圖乙所示．其中0~x1過程的圖線是曲線，x1~x2過程的圖線為平行于x軸的直線，則下列說法中正確的是()A．在x1~x2過程中，物體沿斜面勻速下滑B．在x1~x2過程中，物體沿斜面勻加速下滑C．在0~x1過程中，物體的加速度一直減小D．在0~x1過程中，物體的加速度可能先減小后增大【解析】AB．在x1～x2過程中，機械能守恒，阻力f=0，此時物體的加速度，物體沿斜面勻加速下滑，選項A錯誤，B正確；CD．在0～x1過程中圖線的斜率逐漸減小到零，知物體所受的阻力逐漸減小到零。根據，可知加速度可能逐漸增大；還可能開始時f>mgsinθ，加速度方向沿斜面向上，則隨著f的減小，加速度先減小到零后變?yōu)橄蛳略黾?，故C錯誤，D正確；故選BD。【答案】BD9．(2021·高考遼寧卷)冰滑梯是東北地區(qū)體驗冰雪運動樂趣的設施之一、某冰滑梯的示意圖如圖所示，螺旋滑道的摩擦可忽略：傾斜滑道和水平滑道與同一滑板間的動摩擦因數μ相同，因滑板不同μ滿足。在設計滑梯時，要確保所有游客在傾斜滑道上均減速下滑，且滑行結束時停在水平滑道上，以下L1、L2的組合符合設計要求的是()A．， B．，C．， D．，【解析】設斜面傾角為，游客在傾斜滑道上均減速下滑，則需滿足，可得，即有因，所有游客在傾斜滑道上均減速下滑，可得滑行結束時停在水平滑道上，由全程的動能定理有其中，可得，代入，可得，綜合需滿足和，故選CD?！敬鸢浮緾D10．(2022?山東濟南市高三(下)一模)北京冬奧會報道中利用“AI+8K”技術，把全新的“時間切片”特技效果首次運用在8K直播中，更精準清晰地抓拍運動員比賽精彩瞬間，給觀眾帶來全新的視覺體驗?！皶r間切片”是一種類似于多次“曝光”的呈現手法。如圖所示為我國運動員谷愛凌在自由式滑雪女子大跳臺比賽中第三跳的“時間切片”特技圖。忽略空氣阻力，將運動員看做質點，其軌跡abc段為拋物線。已知起跳點a的速度大小為v，起跳點a與最高點b之間的高度差為h，重力加速度大小為g，下列說法正確的是()A．“時間切片”特技每次“曝光”的時間間隔均相同B．運動員從a到b的時間為C．運動員到達最高點時速度的大小為D．運動員從a到b的過程中速度變化的大小為【解析】A．運動員做斜拋運動，從最高點到等高位置時間相等，ac兩點到b點的豎直高度不同，因此時間不同，故A錯誤；B．根據，解得，故B正確；C．從a到b根據動能定理得，解得，故C正確；D．從a到b速度變化量，故D正確。故選BCD?！敬鸢浮緽CD第Ⅱ卷(非選擇題共54分)二、非選擇題(本題共5小題，共54分)11．(2022?四川德陽市高三(下)二模)如圖所示的裝置，可用于探究合外力做功與動能變化量的關系，水平軌道上安裝兩個光電門，小車上固定有力傳感器和擋光板，細線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤，實驗首先保持軌道水平，通過調整砝碼盤里砝碼的質量讓小車做勻速運動以實現平衡摩擦力，再進行后面的操作，并在實驗中獲得以下測量數據：小車、力傳感器和擋光板的總質量M，平衡摩擦力時砝碼和砝碼盤的總質量m0，擋光板的寬度d，光電門1和2的中心間的距離s。(1)該實驗是否需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于車、力傳感器和擋光板的總質量_______(填“需要”或“不需要”)；(2)實驗需用游標卡尺測量擋光板的寬度d，如圖所示，d＝_______mm；(3)某次實驗過程中，力傳感器的讀數為F。小車通過光電門1和2的擋光時間分別為t1、t2(小車通過光電門2后，砝碼盤才落地)，已知重力加速度為g，則該實驗要驗證的表達式是_______(根據題中給出的已知量的符號來表達)?！窘馕觥?1)[1]該實驗中由于已經用傳感器測出繩子拉力大小，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量；(2)[2]擋光板的寬度：d=5mm+0.05mm×10=5.50mm；(3)[3]由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度；滑塊通過光電門1速度為：，滑塊通過光電門2速度為，根據功能關系需要驗證的關系式為【答案】①不需要②5.50③12．(2022?河北石家莊市高三(下)二模)某同學利用如圖甲所示的氣墊導軌裝置驗證機械能守恒定律。實驗步驟如下：(1)先測出彈簧原長，由圖乙中刻度尺和彈簧測力計的示數，可知彈簧的勁度系數k=______N/m；(2)將兩個寬度均為d的擋光片固定在兩個滑塊a、b上，測出兩滑塊(含擋光片)的質量分別為、；(3)調節(jié)氣墊導軌水平，a、b中間通過細線鎖定壓縮的彈簧(彈簧與兩滑塊不拴接)，測出此時彈簧的長度為L，在a、b外側一定距離處分別固定有光電門A、B。現燒斷細線，測得滑塊a經過光電門A的時間為，滑塊b經過光電門B的時間為，已知彈簧恢復原長時兩滑塊尚未運動到光電門處，彈簧的彈性勢能(x為彈簧的形變量)，則只需等式______成立，即可驗證彈簧和兩滑塊組成的系統(tǒng)機械能守恒。(用題中所測物理量的符號表示)【解析】(1)[1]由圖可知彈簧長度L=8.50cm，彈力F=3.0N，則(2)[2]兩滑塊經過光電門時的速度為，彈簧的彈性勢能則要驗證的關系是即【答案】①120②13．(2022?福建省龍巖市高三(下)一模)如圖所示，雜技演員表演“水流星”，在長為L的細繩的一端系一個碗，以繩的另一端為圓心，在豎直平面內做圓周運動，當碗經過最低點時繩子拉力是碗和碗內水總重力的9倍。重力加速度為g，碗可視為質點，忽略空氣阻力。求：(1)碗通過最低點時速度的大?。?2)碗通過最高點時繩子拉力是碗和碗內水總重力的幾倍?！窘馕觥?1)設碗和碗內水的總質量為m，碗通過最低點時速度大小為v1，繩子拉力為F1，對碗和碗內的水，由牛頓第二定律和向心力公式有，聯立可得(2)設碗通過最高點時速度大小為v2，繩子拉力為F2，拉力是重力的N倍，碗從最低點到最高點，由動能定理有由牛頓第二定律和向心力公式有，聯立可得【答案】(1)；(2)14．(2022?上海市浦東新區(qū)高三(上)一模)2021年5月15日，“天問一號”著陸器成功著陸火星表面，這標志著我國首次火星探測任務——著陸火星取得圓滿成功。它著陸前的運動可簡化為如圖所示四個過程，若已知著陸器(含降落傘)總質量m=1.3×103kg，取火星表面重力加速度=4m/s2，忽略著陸器質量的變化和的變化，打開降落傘后的運動可視為豎直向下的直線運動。則：(1)在第Ⅳ階段的最后，著陸器經0.75s的無初速度、無動力下降后安全著陸，且火星表面大氣非常稀薄，求著陸器著陸時的動能Ek；(2)假設著陸器在第Ⅱ“傘降減速階段”做勻減速運動，求它所受總平均阻力f的大小；(3)著陸器在第Ⅲ“動力減速階段”可視為勻減速運動，求它在該階段機械能的改變量?！窘馕觥?1)著陸器在著陸前0.75s內，大氣非常稀薄阻力可以忽略，無初速度、無動力下降，所以做自由落體運動則著陸速度所以(方法二)著陸器在著陸前0.75秒內做自由落體運動，下落高度該過程阻力可以忽略，只有重力做功，由機械能守恒定律可得：著陸器著陸瞬間的動能(2)設在第Ⅱ階段加速度為