高考一輪復(fù)習(xí)專項(xiàng)練習(xí)物理單元質(zhì)檢五機(jī)械能

單元質(zhì)檢五機(jī)械能(時(shí)間:45分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共5小題,每小題6分,共30分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)符合題目要求)1.(2021黑龍江哈爾濱月考)起跳摸高是學(xué)生經(jīng)常進(jìn)行的一項(xiàng)體育活動(dòng)。一質(zhì)量為m的同學(xué)彎曲兩腿向下蹲,然后用力蹬地起跳,從該同學(xué)用力蹬地到剛離開地面的起跳過(guò)程中,他的重心上升了h,離地時(shí)他的速度大小為v。下列說(shuō)法正確的是()A.起跳過(guò)程中該同學(xué)機(jī)械能增量為mghB.起跳過(guò)程中該同學(xué)機(jī)械能增量為mgh+12mvC.地面的支持力對(duì)該同學(xué)做的功為mgh+12mvD.該同學(xué)所受的合外力對(duì)其做的功為12mv2+mgh2.某自行車賽運(yùn)動(dòng)員在比賽的某段下坡過(guò)程中保持同一姿態(tài)滑行了一段距離,重力對(duì)他做功4000J,他克服阻力做功200J。則運(yùn)動(dòng)員在該段下坡過(guò)程()A.動(dòng)能增加了4000J B.機(jī)械能減小了200JC.機(jī)械能減小了3800J D.重力勢(shì)能減小了3800J3.(2021天津南開高三模擬)如圖甲為大型游樂(lè)設(shè)施跳樓機(jī),乙圖為其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。跳樓機(jī)由靜止從a自由下落到b,再?gòu)腷開始以恒力制動(dòng)豎直下落到c停下。已知跳樓機(jī)和游客的總質(zhì)量為m,ab高度差為2h,bc高度差為h,重力加速度大小為g。則()A.從b到c,游客處于失重狀態(tài)B.從b到c,跳樓機(jī)的加速度大小為2gC.從a到c,除重力外的力做的功為2mghD.跳樓機(jī)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí),游客重力的瞬時(shí)功率為2mgh4.(2020重慶一中高三月考)用輕桿通過(guò)鉸鏈相連的小球A、B、C、D、E處于豎直平面上,各段輕桿等長(zhǎng),其中小球A、B的質(zhì)量均為2m,小球C、D、E的質(zhì)量均為m?，F(xiàn)將A、B兩小球置于距地面高h(yuǎn)處,由靜止釋放,假設(shè)所有球只在同一豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),不計(jì)一切摩擦,則在下落過(guò)程中()A.小球A,B,C,D,E組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B.小球B的機(jī)械能一直減小C.小球B落地的速度小于2D.當(dāng)小球A的機(jī)械能最小時(shí),地面對(duì)小球C的支持力大于mg5.如圖甲所示,在傾角θ=30°的足夠長(zhǎng)固定光滑斜面上,用平行于斜面的輕彈簧拉著質(zhì)量m=1kg的物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)。已知物體在t=1s到t=3s這段時(shí)間的vt圖像如圖乙所示,彈簧的勁度系數(shù)k=200N/m,重力加速度g取10m/s2。則在該段時(shí)間內(nèi)()A.物體的加速度大小為2m/s2B.彈簧的伸長(zhǎng)量為3cmC.彈簧的彈力做功為30JD.物體的重力勢(shì)能增加36J二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)6.“蹦極”是一項(xiàng)深受年輕人喜愛的極限運(yùn)動(dòng),跳躍者把一端固定的長(zhǎng)彈性繩綁在腰間,從幾十米高處跳下。如圖所示,某人做蹦極運(yùn)動(dòng),他從高臺(tái)由靜止開始下落,下落過(guò)程不計(jì)空氣阻力,設(shè)彈性繩原長(zhǎng)為h0,彈性繩的彈性勢(shì)能與其伸長(zhǎng)量的平方成正比。則他在從高臺(tái)下落至最低點(diǎn)的過(guò)程中,他的動(dòng)能Ek、彈性繩的彈性勢(shì)能Ep隨下落高度h變化的關(guān)系圖像正確的是()7.將質(zhì)量為m的重物穿在豎直固定的光滑直桿上,重物可沿桿上下滑動(dòng)。輕繩一端連接重物,另一端繞過(guò)光滑定滑輪P,豎直向下用力F拉繩頭使重物從靜止開始上升。已知P到桿的距離PQ等于12l,重物初始位置到Q的距離等于16l,拉力F恒為53mg。在重物上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中(g為重力加速度),重物(A.最大加速度等于g B.機(jī)械能一直增加C.重力勢(shì)能的增加量小于16mgl D.動(dòng)能的最大值為238.如圖所示,豎直平面內(nèi)固定兩根相互垂直的足夠長(zhǎng)的細(xì)桿L1、L2,兩桿分離不接觸,且兩桿間的距離忽略不計(jì)。兩個(gè)小球a、b(視為質(zhì)點(diǎn))質(zhì)量均為m,a球套在豎直桿L1上,b桿套在水平桿L2上,a、b通過(guò)鉸鏈用長(zhǎng)度為L(zhǎng)的剛性輕桿L3連接,將a球從圖示位置由靜止釋放(輕桿與L2桿夾角為45°),不計(jì)一切摩擦,已知重力加速度為g。在此后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,下列說(shuō)法中正確的是()A.a球和b球所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B.b球的速度為零時(shí),a球的加速度大小一定小于gC.b球的最大速度為(D.a球的最大速度為2三、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題,共20分)9.(10分)(2021廣東梅州興寧一中高三月考)如圖所示,小王同學(xué)利用自己設(shè)計(jì)的彈簧彈射器粗略研究“彈簧彈性勢(shì)能與形變量關(guān)系”,彈射器水平固定,彈簧被壓縮x后釋放,將質(zhì)量為m、直徑為d的小球彈射出去。測(cè)出小球通過(guò)光電門的時(shí)間為t。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)為減少實(shí)驗(yàn)誤差,彈射器出口端距離光電門應(yīng)該(選填“近些”或“遠(yuǎn)些”)。

(2)小球釋放前彈簧的彈性勢(shì)能Ep=。(用m、d、t表示)

(3)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)出多組數(shù)據(jù),并發(fā)現(xiàn)x與t成反比,則彈簧彈性勢(shì)能Ep與形變量x的關(guān)系式,正確的是。(選填字母代號(hào)即可)

A.Ep∝xB.Ep∝1xC.Ep∝x2D.Ep∝10.(10分)(2020江西南昌一中高三年級(jí)測(cè)試)氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝有兩個(gè)光電傳感器A、B,AB間距為L(zhǎng),滑塊P上固定一遮光條,P與遮光條的總質(zhì)量為M,若光線被遮光條遮擋,光電傳感器會(huì)輸出高電壓,兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計(jì)算機(jī)相連?；瑝K在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動(dòng),遮光條經(jīng)過(guò)光電傳感器A、B時(shí),通過(guò)計(jì)算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時(shí)間t變化的圖像。(1)實(shí)驗(yàn)前,按通氣源,將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上,輕推滑塊,當(dāng)圖乙中的t1t2(選填“>”“=”或“<”)時(shí),說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平;

(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)遮光條寬度d,測(cè)量結(jié)果如圖丙所示,則d=mm;

(3)將滑塊P用細(xì)線跨過(guò)氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連,將滑塊P由圖甲所示位置釋放,通過(guò)計(jì)算機(jī)得到的圖像如圖乙所示。利用測(cè)定的數(shù)據(jù),當(dāng)關(guān)系式2mgL(m+M)=成立時(shí),表明在上述過(guò)程中,滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。(四、計(jì)算題(本題共2小題,共32分)11.(12分)在廣場(chǎng)的水平地面上豎直放置的2020數(shù)字模型由較細(xì)的光滑管道制造而成,每個(gè)數(shù)字高度相等,數(shù)字2上半部分是半徑R1=1m的圓形管道,數(shù)字0是半徑R2=1.5m的圓形管道,2與0之間分別由導(dǎo)軌EF和HM連接,最右側(cè)數(shù)字0管道出口處與四分之一圓軌道MN連接。從軌道AB上某處由靜止釋放質(zhì)量為m=1kg的小球,若釋放點(diǎn)足夠高,小球可以順著軌道連續(xù)通過(guò)2020管道并且可以再次返回2020管道。D、G分別為數(shù)字2與0管道上的最高點(diǎn),水平軌道BC與小球間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,且長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1m,其余軌道均光滑,不計(jì)空氣阻力且小球可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn),g取10m/s2。(1)若小球恰好能通過(guò)2020管道,則小球在AB軌道上靜止釋放處相對(duì)地面的高度h為多少?(2)若小球從h1=5m高處?kù)o止釋放,求小球第一次經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)對(duì)管道的壓力。12.(20分)如圖所示,光滑斜面體ABC固定在地面上,斜面AB傾角為37°,斜面AC傾角為53°,P、Q兩個(gè)物塊分別放在AB、AC斜面上,并用繞過(guò)斜面體頂端A處光滑定滑輪的細(xì)線連接。放在AC斜面上的輕彈簧,一端與Q相連,另一端與固定在C點(diǎn)的擋板相連,物塊P、Q的質(zhì)量分別為3m、2m,彈簧的勁度系數(shù)為k,重力加速度為g,兩斜面足夠長(zhǎng)。開始時(shí)鎖定物塊P,細(xì)線剛好拉直,張力為零,現(xiàn)解除物塊P的鎖定,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:(1)解除鎖定的一瞬間,物塊P的加速度大小;(2)當(dāng)物塊Q向上運(yùn)動(dòng)16mg5k的距離時(shí),物塊(3)當(dāng)物塊Q向上運(yùn)動(dòng)的距離為16mg5k時(shí),彈簧斷開,同時(shí)給物塊P一個(gè)平行AB斜面向上的恒定推力F,此后細(xì)線的拉力為零,且P、Q兩物塊的速度同時(shí)減為零,則當(dāng)物塊Q速度為零時(shí),參考答案單元質(zhì)檢五機(jī)械能1.B由題意可知,從該同學(xué)用力蹬地到剛離開地面的起跳過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理可得:WFmgh=12mv2,因此WF=mgh+12mv2,除重力外的人體內(nèi)的肌肉做正功為WF,則該同學(xué)機(jī)械能增量為mgh+12mv2,故A錯(cuò)誤,B正確;地面的支持力的作用點(diǎn)始終沒有動(dòng),所以支持力對(duì)該同學(xué)做功為0;該同學(xué)增大的機(jī)械能是人體內(nèi)的肌肉做功,故C錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理分析可知,所受的合外力對(duì)其做功為12mv22.B外力對(duì)運(yùn)動(dòng)員所做的總功W總=WG+Wf=4000+(200)J=3800J,根據(jù)動(dòng)能定理得動(dòng)能增加了3800J,故A錯(cuò)誤;阻力做功Wf=200J,所以機(jī)械能減小了200J,故B正確,C錯(cuò)誤;重力對(duì)他做功為4000J,則他的重力勢(shì)能減小了4000J,故D錯(cuò)誤。3.B由a到b的加速度為g,有v2=2g·2h,由b到c加速度大小為a,有v2=2ah,可得a=2g,方向向上,即從b到c,游客處于超重狀態(tài),跳樓機(jī)的加速度大小為2g,故A錯(cuò)誤,B正確;從a到c,根據(jù)動(dòng)能定理有:WG+W其他=ΔEk,其中WG=mg·3h=3mgh,ΔEk=0,則W其他=3mgh,所以除重力外的力做的功為3mgh,故C錯(cuò)誤;到b點(diǎn)的速度為v=2g·2h=2gh,則運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí),游客重力的瞬時(shí)功率為mg·2gh4.A由于只有重力做功,故系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,故A正確;C和E球的機(jī)械能先增大后減小,根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒知,A和B球的機(jī)械能先減小后增大,故B錯(cuò)誤;小球B落地時(shí),C、D、E的速度均為零,A、B速度相同,設(shè)A、B落地前瞬間速度為v,根據(jù)小球A、B、C、D、E組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒得2×2mgh=2×12·2mv2,得v=2gh,故C錯(cuò)誤;小球A的機(jī)械能先減小后增大,輕桿對(duì)A球先做負(fù)功后做正功,當(dāng)輕桿張力為零時(shí),小球A的機(jī)械能最小,此時(shí)地面對(duì)小球C的支持力大小為mg,故5.B根據(jù)vt圖像的斜率表示加速度可知,物體的加速度大小為a=ΔvΔt=1m/s2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;對(duì)斜面上的物體受力分析,受到豎直向下的重力mg、斜面的支持力和輕彈簧的彈力F,由牛頓第二定律,Fmgsin30°=ma,解得F=6N,由胡克定律F=kx可得彈簧的伸長(zhǎng)量x=3cm,選項(xiàng)B正確;在t=1s到t=3s這段時(shí)間內(nèi),物體動(dòng)能增大ΔEk=12mv22-12mv12=6J,根據(jù)vt圖線與時(shí)間軸所圍面積等于位移,可知物體向上運(yùn)動(dòng)的位移x=6m,物體重力勢(shì)能增加ΔEp=mgxsin30°=30J,根據(jù)功能關(guān)系可知,彈簧彈力做功W=Δ6.BD彈性繩被拉直前,人做自由落體運(yùn)動(dòng),根據(jù)動(dòng)能定理可得Ek=mgh,其中h≤h0,彈性繩的彈性勢(shì)能為零;彈性繩剛被拉直到人所受的重力與彈力大小相等的過(guò)程,人做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)加速度為零,速度達(dá)到最大值,從人所受的重力與彈力大小相等到最低點(diǎn)的過(guò)程中,人做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),在最低點(diǎn)時(shí)速度為零;根據(jù)動(dòng)能定理可得Ek=mghW彈,其中h>h0,克服彈性繩的彈力做功等于彈性繩的彈性勢(shì)能的變化量可得W彈=k(hh0)2,則有他的動(dòng)能Ek=mghk(hh0)2,其中h>h0,彈性繩的彈性勢(shì)能Ep=k(hh0)2,故BD正確,A、C錯(cuò)誤。7.BC設(shè)重物距離Q點(diǎn)為h時(shí)到達(dá)最高點(diǎn),根據(jù)動(dòng)能定理mg(16lh)=53mg(20lh2+(12l)2),解得h1=3.5l,h2=16l(舍去),所以重物沒有到達(dá)Q,就已經(jīng)靜止,重力勢(shì)能的增加量ΔEp=mg(16l3.5l)=12.5mgl,C正確;設(shè)剛開始繩子和豎直桿夾角為α,則cosα=16l20l=45,則繩子對(duì)重物的拉力沿桿的分力大小為43mg,重物所受到的合力為13mg,根據(jù)牛頓第二定律,加速度小于g,隨著重物上升,夾角變大,繩子對(duì)重物的拉力沿桿的分力逐漸減小,加速度逐漸變小,因?yàn)闆]有到達(dá)Q點(diǎn),所受到的合力大小小于重力,加速度小于g,A錯(cuò)誤;重物上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中,繩子的拉力一直對(duì)重物做正功,桿對(duì)重物的支持力不做功,所以重物的機(jī)械能增加,B正確;當(dāng)重物的加速為零時(shí),重物的速度最大,此時(shí)繩子對(duì)重物的拉力沿桿的分力大小為mg,設(shè)此時(shí)繩子和桿的夾角為θ,則cosθ=mg53mg=35,拉力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離x=20l12lsinθ=5l8.ACa球和b球組成的系統(tǒng)沒有外力做功,只有a球和b球的動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)換,因此a球和b球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,故A正確;b球速度為0時(shí),a到達(dá)L2所在面,在豎直方向只受重力作用,則加速度為g,故B錯(cuò)誤;當(dāng)桿L3成豎直狀態(tài),球a運(yùn)動(dòng)到最下方,球b運(yùn)動(dòng)到L1和L2交點(diǎn)的位置時(shí),球b的速度達(dá)到最大,此時(shí)a球的速度為0,因此由系統(tǒng)機(jī)械能守恒有:mg22L+L=12mvb2,得:vb=(2+2)gL,故C正確;當(dāng)a球向下運(yùn)動(dòng)到桿L1和桿L2的交點(diǎn)的位置時(shí),此時(shí)桿L3和桿L2平行,b球的速度為零,由系統(tǒng)機(jī)械能守恒有:22mg·L=12mva2,得:va=2gL,此時(shí)a9.答案(1)近些(2)md2解析(1)距離光電門近些才能減小摩擦力、空氣阻力等引起的誤差;(2)利用平均速度代替瞬時(shí)速度,則v=dt,彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,根據(jù)動(dòng)能定理可知Ep=12mv2=md22t2;(3)由題知,x與t成反比,即x=kt,則彈性勢(shì)能的表達(dá)式為Ep=12k2md2x2∝x10.答案(1)=(2)8.475(3)d解析(1)如果遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間相等,即t1=t2,說(shuō)明遮光條做勻速運(yùn)動(dòng),即說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平;(2)螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為8mm,可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×47.5mm=0.475mm,所以最終讀數(shù)為:8mm+0.475mm=8.475mm;(3)由于光電門的寬度很小,所以我們用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度,則vA=dt1,vB滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)動(dòng)能的增加量ΔEk=12(m+M)(v系統(tǒng)的重力勢(shì)能的減小量ΔEp=mgL如果系統(tǒng)動(dòng)能的增加量等于系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量,則系統(tǒng)機(jī)械能守恒,即mgL=12(M+m)(v化簡(jiǎn)得211.答案