2022年高考物理總復(fù)習(xí)綜合能力測(cè)試卷及答案5 機(jī)械能

綜合能力測(cè)試五機(jī)械能

時(shí)間：60分鐘分值：100分

一、選擇題（1—5為單選，6—8為多選，6'X8=48'）

1.如圖所示，自動(dòng)卸貨車靜止在水平地面上，在液壓機(jī)的作用下,

車廂與水平方向的夾角緩慢增大，在貨物滑動(dòng)之前的過程中，下列說

法正確的是（D）

A.貨物受到的靜摩擦力減小

B.地面對(duì)貨車有水平向右的摩擦力

C.貨物受到的摩擦力對(duì)貨物做正功

D.貨物受到的支持力對(duì)貨物做正功

解析：由于貨物未滑動(dòng)，所以貨物處于平衡狀態(tài)，有mgsinO=f,

N=mgcosO,，增大時(shí)，/增大，N減小，故A錯(cuò)誤；對(duì)卸貨車與貨物

整體受力分析可知，整體處于平衡狀態(tài)，在水平方向不受外力，地面

對(duì)貨車沒有摩擦力，故B錯(cuò)誤；貨物所受摩擦力的方向與運(yùn)動(dòng)方向垂

直，摩擦力不做功，故C錯(cuò)誤；貨物受到的支持力的方向與運(yùn)動(dòng)方向

相同，支持力做正功，故D正確.

2.如圖甲所示，一次訓(xùn)練中，運(yùn)動(dòng)員腰部系著不可伸長的繩拖

著質(zhì)量，〃=11kg的輪胎從靜止開始沿著筆直的跑道加速奔跑，繩與

水平跑道的夾角是37。，5s后繩從輪胎上脫落，輪胎運(yùn)動(dòng)的。立圖象

如圖乙所示，不計(jì)空氣阻力，已知新37。=0.6,cos37°=0.8,g取10

m/s2,則下列說法正確的是（D）

A.輪胎與水平跑道間的動(dòng)摩擦因數(shù)"=0.2

B.繩的拉力產(chǎn)的大小為55N

C.在0?5s內(nèi)，輪胎克服摩擦力做的功為1375J

D.在6s末，摩擦力的瞬時(shí)功率大小為275W

F

MlZ

/i

f2_1/

,mg

甲乙

解析：繩從輪胎上脫落后，輪胎的受力情況如圖甲所示.由輪胎

的速度一時(shí)間圖象可得此過程的加速度為公=-5m/s2,根據(jù)牛頓第

二定律有一及=機(jī)。2,又因?yàn)閒i—fiNi,N2—ing=0,代入數(shù)據(jù)解得"

=0.5,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；繩拉輪胎的過程中，輪胎的受

力情況如圖乙所示.根據(jù)牛頓第二定律有JFCOS37。一力=機(jī)的，又

因?yàn)榱?〃Ni,mg-Fsin37°-M=0,由輪胎的速度一時(shí)間圖象得此

過程的加速度GI=2m/S,聯(lián)立解得b=70N,選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在0?5

s內(nèi)，輪胎克服摩擦力做功為W=fisi=//(/wg--Fsin370)si=

0.5X68X25J=850J,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由速度一時(shí)間圖象得6s末輪胎

的速度為5m/s,在6s末，摩擦力的瞬時(shí)功率為尸="/wg0=275W,

選項(xiàng)D正確.

3.如圖，固定板A5傾角夕=60。，板3C水平，A3、3C長度均

為L,小物塊從A處由靜止釋放，恰好滑到C處停下來.若調(diào)整BC

使其向上傾斜，傾角不超過90。，小物塊從A處由靜止滑下再沿BC

上滑，上滑距離與BC傾角有關(guān).不計(jì)物塊在3處的機(jī)械能損失，各

接觸面動(dòng)摩擦因數(shù)相同，小物塊沿3C上滑的最小距離為％,則(B)

A_LL

A.B.*=不

n小L

D?x—2

解析：小物塊從A處由靜止釋放，恰好滑到C處停下來，由動(dòng)能

定理得mgLsinO=fimgLcosO-}-pnigL,若調(diào)整BC使其向上傾斜，設(shè)

BC與水平方向之間的夾角為a時(shí)，小物塊沿3C上滑的距離最小，

由動(dòng)能定理可得mgLsinO=/imgLcosO+mgxs\na+fintgxcosa,解得x

=產(chǎn),故B正確.

4.如圖所示，由光滑細(xì)管組成的軌道固定在豎直平面內(nèi)，段和

3C段是半徑為R的四分之一圓弧，CD段為平滑的彎管.一小球從管

口D處由靜止釋放，最后能夠從A端水平拋出落到地面上.關(guān)于管

口。距離地面的高度必須滿足的條件是（B）

A.等于2KB.大于2K

C.大于2A且小于前D.大于當(dāng)？

解析：細(xì)管軌道可以提供支持力，所以到達(dá)A點(diǎn)的速度大于零即

可，mgH~mg-2R>0,解得H>2R,故選B.

5.某興趣小組對(duì)一輛自制遙控小車的性能進(jìn)行研究，他們讓這

輛小車在水平的直軌道上以恒定加速度由靜止啟動(dòng)，并將小車運(yùn)動(dòng)的

全過程記錄下來，通過處理轉(zhuǎn)化為圖象，如圖所示（除2?10s時(shí)

間段內(nèi)的圖象為曲線外，其余時(shí)間段圖象均為直線），2s后小車的功

率不變，可認(rèn)為在整個(gè)過程中小車所受到的阻力大小不變.小車的質(zhì)

量為1kg,則小車在0?10s運(yùn)動(dòng)過程中位移的大小為（B）

v/（m?s-1）

A.39mB.42m

C.45mD.48m

3—0

解析：小車在勻加速運(yùn)動(dòng)階段有a=-z-m/s2=L5m/s2,根據(jù)牛

頓第二定律可得r~f=ma,在2s后小車功率恒定，在2s末有尸

=F,X3m/s,小車勻速運(yùn)動(dòng)階段，牽引力等于阻力，則P=fX6m/s,

聯(lián)立解得f=1.5N,額定功率P=9W,小車在。?2s過程中的位移

為xi=5X2X3m=3m,對(duì)2?10s的過程運(yùn)用動(dòng)能定理得打一笈2

代入數(shù)據(jù)得M=39m,故0—10s內(nèi)的位移為x=xi

+必=42m,B正確.

6.如圖所示，輕桿一端固定質(zhì)量為，〃的小球，另一端固定在轉(zhuǎn)軸

上，輕桿長度為凡可繞水平光滑轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng).將輕桿

從與水平方向成30。角的位置由靜止釋放.若小球在運(yùn)動(dòng)過程中受到

的空氣阻力大小不變.當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)尸時(shí)，輕桿對(duì)小球的彈力

大小為發(fā)mg,方向豎直向上.下列說法正確的是（BC）

A.小球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的速度大小為

B.小球受到的空氣阻力大小為噂

C.小球能運(yùn)動(dòng)到與。點(diǎn)等高的。點(diǎn)

D.小球不能運(yùn)動(dòng)到與O點(diǎn)等高的。點(diǎn)

解析：小球運(yùn)動(dòng)到尸點(diǎn)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律可得T-,ng=%,

解得小球在尸點(diǎn)的速度大小為/華，A錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理

可得機(jī)/X；><27rR=，n02,解得片用B正確；假設(shè)小

球剛好能運(yùn)動(dòng)到與O點(diǎn)等高的Q點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)能定理可得mg^R-

1800+30°

戶一赤一X2TT￡=0,故假設(shè)成立，小球能運(yùn)動(dòng)到與O點(diǎn)等高的Q

點(diǎn)，且到達(dá)。點(diǎn)的速度剛好為零，C正確，D錯(cuò)誤.

7.如圖所示，滑塊A、B的質(zhì)量均為加，A套在固定傾斜直桿上,

傾斜桿與水平面成45。角，3套在水平固定的直桿上，兩桿分離不接

觸，兩直桿間的距離忽略不計(jì)且足夠長，A、B通過較鏈用長度為L

的剛性輕桿（初始時(shí)輕桿與水平面成30。角）連接，4、5從靜止釋放，

3開始沿水平桿向右運(yùn)動(dòng)，不計(jì)一切摩擦，滑塊A、B可視為質(zhì)點(diǎn).在

運(yùn)動(dòng)的過程中，下列說法中正確的是（AD）

A.4、3組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒

B.當(dāng)A到達(dá)與B同一水平面時(shí)，A的速度為近

C.B滑塊到達(dá)最右端時(shí)，A的速度為每Z

D.B滑塊的最大速度為倔Z

解析：因不計(jì)一切摩擦，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒，A正確；設(shè)A的速

度為八、3的速度為os,當(dāng)A到達(dá)與3同一水平面時(shí)，對(duì)A的速度

、叵

進(jìn)行分解，根據(jù)沿輕桿方向A、3速度相等有。8=0“0$45。=4PA,

根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒有/〃§^=］溫+17〃0%，解得。A=、J；gL,B錯(cuò)

誤；3滑塊到達(dá)最右端時(shí)，3的速度為零，如圖甲所示.

根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒有mgL^\=\mv'\,解得vrA=

q（i+m%L,c錯(cuò)誤；當(dāng)A滑到最低點(diǎn)時(shí)，速度為零，5的速度最大,

31

如圖乙所示，根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒有不m='%,解得VfB=

國E,D正確.

8.如圖所示，將質(zhì)量為2機(jī)的重物懸掛在輕繩的一端，輕繩的另

一端系一質(zhì)量為機(jī)的環(huán)，環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上，光滑的輕小

定滑輪與直桿的距離為d,桿上的A點(diǎn)與定滑輪等高，桿上的3點(diǎn)在

A點(diǎn)下方距離為d處.現(xiàn)將環(huán)從A處由靜止釋放，不計(jì)一切摩擦阻力,

下列說法正確的是（CD）

A.環(huán)到達(dá)3處時(shí)，重物上升的高度力=多

B.環(huán)到達(dá)B處時(shí)，環(huán)與重物的速度大小相等

C.環(huán)從A到3,環(huán)減少的機(jī)械能等于重物增加的機(jī)械能

D.環(huán)能下降的最大高度為。

解析：根據(jù)幾何關(guān)系，環(huán)從A下滑至5點(diǎn)時(shí)，重物上升的高度人

=g-d,故A錯(cuò)誤；將環(huán)在B點(diǎn)的速度沿繩子方向和垂直于繩子

方向分解，沿繩子方向上的分速度等于重物的速度，有：。環(huán)cos45。

=0重物，故B錯(cuò)誤；環(huán)下滑過程中無摩擦力對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)機(jī)械能

守恒，即環(huán)減小的機(jī)械能等于重物增加的機(jī)械能，故C正確；環(huán)下滑

到最大高度為“時(shí)，環(huán)和重物的速度均為0,此時(shí)重物上升的最大高

度為1爐+不-d,根據(jù)機(jī)械能守恒有mgH=ImgiyJjH^+d2—d),解得:

4

H=~d9故D正確.

二、非選擇題(12'+10'+14,+16'=52')

9.如圖甲所示，一位同學(xué)利用光電計(jì)時(shí)器等器材做“驗(yàn)證機(jī)械能

守恒定律”的實(shí)驗(yàn).有一直徑為d、質(zhì)量為小的金屬小球從A處由靜

止釋放，下落過程中能通過A處正下方、固定于3處的光電門，測(cè)得

A、B間的距離為光電計(jì)時(shí)器記錄下小球通過光電門的時(shí)

間為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.則：

A:金屬小球

光電

門

接

計(jì)

時(shí)

器

甲

(1)如圖乙所示，用游標(biāo)卡尺測(cè)得小球的直徑d=7.25mm.

乙

丙

(2)多次改變高度”，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作，作出"隨/的變化圖象

如圖丙所示，當(dāng)圖中已知量用、Ho和重力加速度g及小球的直徑d滿

足表達(dá)式絲旦遜三式時(shí)，可判斷小球下落過程中機(jī)械能守恒.

(3)實(shí)驗(yàn)中，因受空氣阻力影響，小球動(dòng)能的增加量AEk總是稍小

于其重力勢(shì)能的減少量A4,適當(dāng)降低下落高度后，則AEp—AEk將

減小(填“增大”“減小”或“不變”).

解析：(1)圖乙所示的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為7mm+5X=mm=7.25

mm.

(2)若小球下落過程中機(jī)械能守恒，則小球減少的重力勢(shì)能等于其

增加的動(dòng)能，即有mgHo=1mQ2,化簡得2g"(而=".

(3)由于存在空氣阻力，重力勢(shì)能的減小量等于動(dòng)能的增加量和克

服阻力做功之和，降低高度，則克服阻力做功減小，即A￡p-A￡k減

小.

10.某實(shí)驗(yàn)小組用圖甲實(shí)驗(yàn)裝置探究合力做功與動(dòng)能變化的關(guān)

系.鐵架臺(tái)豎直固定放置在水平桌面上，長木板一端放置在水平桌面

邊緣尸處，另一端放置在鐵架臺(tái)豎直鐵桿上，使長木板傾斜放置，長

木板P處放置一光電門，用光電計(jì)時(shí)器記錄滑塊通過光電門時(shí)的擋光

時(shí)間.實(shí)驗(yàn)步驟是：

①用游標(biāo)卡尺測(cè)出滑塊的擋光寬度L,用天平測(cè)量滑塊的質(zhì)量m.

②平衡摩擦力：以木板放置在水平桌面上的尸處為軸，調(diào)節(jié)長木

板在鐵架臺(tái)上的放置位置，使滑塊恰好沿木板向下做勻速運(yùn)動(dòng).在鐵

架臺(tái)豎直桿上記下此位置0,用刻度尺測(cè)出S到水平面的高度H.

③保持P位置不變，長木板另一端放置在鐵架臺(tái)豎直桿0處.用

刻度尺量出。卜。2的距離⑶，將滑塊從。2位置由靜止釋放，由光電

門計(jì)時(shí)器讀出滑塊的擋光時(shí)間h.

④保持尸位置不變，重新調(diào)節(jié)長木板另一端在鐵架臺(tái)上的放置位

置，重復(fù)步驟③數(shù)次.

I.滑塊沿長木板由0運(yùn)動(dòng)到P的過程中，用測(cè)量的物理量回答

下列問題(重力加速度已知為g)：

(1)滑塊通過光電門的速度

(2)滑塊動(dòng)能的變化量人員=嘴；

(3)滑塊克服摩擦力做的功

(4)合力對(duì)滑塊做的功亞合=埋血.

II.某學(xué)生以長木板在鐵架臺(tái)豎直桿上的放置位置到01的距離h

為橫坐標(biāo)，以滑塊通過光電門擋光時(shí)間的平方的倒數(shù)/為縱坐標(biāo)，根

據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)畫出如圖乙所示直線，直線延長線沒有過

坐標(biāo)原點(diǎn)，其原因主要是平衡摩擦力傾角過大.

解析：I.滑塊擋光寬度很窄，擋光時(shí)間很短，1就能表示瞬時(shí)速

度v,滑塊動(dòng)能變化量AFk=1/nu2=?滑塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)mgH—

"zwgcos仇/斜面=0,則mgH=〃ntgd

改變傾角后，Wf=/imgcos02l斜面=fintgd=mgH.

合力對(duì)滑塊做的功W^=mg[H+hi)—Wf=mghi

II.直線延長線沒有過坐標(biāo)原點(diǎn)說明合外力大于mg,是平衡摩擦

力傾角過大的緣故.

11.如圖所示，水平光滑軌道48與豎直半圓形光滑軌道在B點(diǎn)

平滑連接，AB段長x=10m,半圓形軌道半徑K=2.5m.質(zhì)量m=

0.10kg的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))在水平恒力b作用下，從A點(diǎn)由靜止開

始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)3點(diǎn)時(shí)撤去力乩小滑塊進(jìn)入半圓形軌道，沿軌道運(yùn)動(dòng)到

最高點(diǎn)C,從C點(diǎn)水平飛出.重力加速度g取10m/s2,不計(jì)空氣阻

力.

(1)若小滑塊從C點(diǎn)水平飛出后又恰好落在A點(diǎn).求：

①滑塊通過C點(diǎn)時(shí)的速度大??；

②滑塊剛進(jìn)入半圓形軌道時(shí)，在3點(diǎn)對(duì)軌道壓力的大??；

(2)如果要使小滑塊能夠通過C點(diǎn)，求水平恒力F應(yīng)滿足的條件.

解析：⑴①設(shè)滑塊從。點(diǎn)飛出時(shí)的速度為vc,從。點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A

點(diǎn)的時(shí)間為力滑塊從C點(diǎn)飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)

豎直方向：27?=委

水平方向：x=vct

解得vc=10m/s.

②設(shè)滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的速度為VB,根據(jù)機(jī)械能守恒定律

mvi~\-2mgR

設(shè)滑塊在3點(diǎn)受軌道的支持力為bN,根據(jù)牛頓第二定律

F^—mg=nr^,聯(lián)立解得FN=9N

根據(jù)牛頓第三定律，滑塊在3點(diǎn)對(duì)軌道的壓力

FNZ=FN=9N.

(2)若滑塊恰好能夠經(jīng)過C