2025屆高考物理一輪復習專項練習單元質檢五機械能

單元質檢五機械能(時間:45分鐘滿分:100分)一、單項選擇題(本題共5小題,每小題6分,共30分。在每小題給出的四個選項中,只有一項符合題目要求)1.起跳摸高是學生經常進行的一項體育活動。一質量為m的同學彎曲兩腿向下蹲,然后用力蹬地起跳,從該同學用力蹬地到剛離開地面的起跳過程中,他的重心上升了h,離地時他的速度大小為v。下列說法正確的是()A.起跳過程中該同學機械能增量為mghB.起跳過程中該同學機械能增量為mgh+12mvC.地面的支持力對該同學做的功為mgh+12mvD.該同學所受的合外力對其做的功為12mv22.某自行車賽運動員在競賽的某段下坡過程中保持同一姿態(tài)滑行了一段距離,重力對他做功4000J,他克服阻力做功200J。則運動員在該段下坡過程()A.動能增加了4000J B.機械能減小了200JC.機械能減小了3800J D.重力勢能減小了3800J3.如圖甲為大型游樂設施跳樓機,乙圖為其結構簡圖。跳樓機由靜止從a自由下落到b,再從b起先以恒力制動豎直下落到c停下。已知跳樓機和游客的總質量為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.跳樓機運動到b點時,游客重力的瞬時功率為2mg4.用輕桿通過鉸鏈相連的小球A、B、C、D、E處于豎直平面上,各段輕桿等長,其中小球A、B的質量均為2m,小球C、D、E的質量均為m?，F(xiàn)將A、B兩小球置于距地面高h處,由靜止釋放,假設全部球只在同一豎直平面內運動,不計一切摩擦,則在下落過程中()A.小球A,B,C,D,E組成的系統(tǒng)機械能守恒B.小球B的機械能始終減小C.小球B落地的速度小于2D.當小球A的機械能最小時,地面對小球C的支持力大于mg5.如圖甲所示,在傾角θ=30°的足夠長固定光滑斜面上,用平行于斜面的輕彈簧拉著質量m=1kg的物體沿斜面對上運動。已知物體在t=1s到t=3s這段時間的v-t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。則在該段時間內()A.物體的加速度大小為2m/s2B.彈簧的伸長量為3cmC.彈簧的彈力做功為30JD.物體的重力勢能增加36J二、多項選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分。在每小題給出的四個選項中,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,有選錯的得0分)6.“蹦極”是一項深受年輕人寵愛的極限運動,跳動者把一端固定的長彈性繩綁在腰間,從幾十米高處跳下。如圖所示,某人做蹦極運動,他從高臺由靜止起先下落,下落過程不計空氣阻力,設彈性繩原長為h0,彈性繩的彈性勢能與其伸長量的平方成正比。則他在從高臺下落至最低點的過程中,他的動能Ek、彈性繩的彈性勢能Ep隨下落高度h變更的關系圖像正確的是()7.將質量為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。輕繩一端連接重物,另一端繞過光滑定滑輪P,豎直向下用力F拉繩頭使重物從靜止起先上升。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的過程中(g為重力加速度),重物(A.最大加速度等于g B.機械能始終增加C.重力勢能的增加量小于16mgl D.動能的最大值為238.如圖所示,豎直平面內固定兩根相互垂直的足夠長的細桿L1、L2,兩桿分別不接觸,且兩桿間的距離忽視不計。兩個小球a、b(視為質點)質量均為m,a球套在豎直桿L1上,b桿套在水平桿L2上,a、b通過鉸鏈用長度為L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°),不計一切摩擦,已知重力加速度為g。在此后的運動過程中,下列說法中正確的是()A.a球和b球所組成的系統(tǒng)機械能守恒B.b球的速度為零時,a球的加速度大小確定小于gC.b球的最大速度為(D.a球的最大速度為2三、試驗題(本題共2小題,共20分)9.(10分)如圖所示,小王同學利用自己設計的彈簧彈射器粗略探討“彈簧彈性勢能與形變量關系”,彈射器水平固定,彈簧被壓縮x后釋放,將質量為m、直徑為d的小球彈射出去。測出小球通過光電門的時間為t。請回答下列問題:(1)為削減試驗誤差,彈射器出口端距離光電門應當(選填“近些”或“遠些”)。

(2)小球釋放前彈簧的彈性勢能Ep=。(用m、d、t表示)

(3)該同學在試驗中測出多組數(shù)據(jù),并發(fā)覺x與t成反比,則彈簧彈性勢能Ep與形變量x的關系式,正確的是。(選填字母代號即可)

A.Ep∝xB.Ep∝1xC.Ep∝x2D.Ep∝10.(10分)氣墊導軌上相隔確定距離的兩處安裝有兩個光電傳感器A、B,AB間距為L,滑塊P上固定一遮光條,P與遮光條的總質量為M,若光線被遮光條遮擋,光電傳感器會輸出高電壓,兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計算機相連?；瑝K在細線的牽引下向左加速運動,遮光條經過光電傳感器A、B時,通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變更的圖像。(1)試驗前,按通氣源,將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導軌上,輕推滑塊,當圖乙中的t1t2(選填“>”“=”或“<”)時,說明氣墊導軌已經水平;

(2)用螺旋測微器測遮光條寬度d,測量結果如圖丙所示,則d=mm;

(3)將滑塊P用細線跨過氣墊導軌左端的定滑輪與質量為m的鉤碼Q相連,將滑塊P由圖甲所示位置釋放,通過計算機得到的圖像如圖乙所示。利用測定的數(shù)據(jù),當關系式2mgL(m+M四、計算題(本題共2小題,共32分)11.(12分)在廣場的水平地面上豎直放置的2024數(shù)字模型由較細的光滑管道制造而成,每個數(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之間分別由導軌EF和HM連接,最右側數(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量為m=1kg的小球,若釋放點足夠高,小球可以順著軌道連續(xù)通過2024管道并且可以再次返回2024管道。D、G分別為數(shù)字2與0管道上的最高點,水平軌道BC與小球間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,且長度為L=1m,其余軌道均光滑,不計空氣阻力且小球可以當作質點,g取10m/s2。(1)若小球恰好能通過2024管道,則小球在AB軌道上靜止釋放處相對地面的高度h為多少?(2)若小球從h1=5m高處靜止釋放,求小球第一次經過D點時對管道的壓力。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兩個物塊分別放在AB、AC斜面上,并用繞過斜面體頂端A處光滑定滑輪的細線連接。放在AC斜面上的輕彈簧,一端與Q相連,另一端與固定在C點的擋板相連,物塊P、Q的質量分別為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。起先時鎖定物塊P,細線剛好拉直,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)當物塊Q向上運動16mg5k(3)當物塊Q向上運動的距離為16mg5k時,彈簧斷開,同時給物塊P一個平行AB斜面對上的恒定推力F,此后細線的拉力為零,且P、Q兩物塊的速度同時減為零,則當物塊Q參考答案單元質檢五機械能1.B由題意可知,從該同學用力蹬地到剛離開地面的起跳過程中,依據(jù)動能定理可得:WF-mgh=12mv2,因此WF=mgh+12mv2,除重力外的人體內的肌肉做正功為WF,則該同學機械能增量為mgh+12mv2,故A錯誤,B正確;地面的支持力的作用點始終沒有動,所以支持力對該同學做功為0;該同學增大的機械能是人體內的肌肉做功,故C錯誤;由動能定理分析可知,所受的合外力對其做功為12.B外力對運動員所做的總功W總=WG+Wf=4000+(-200)J=3800J,依據(jù)動能定理得動能增加了3800J,故A錯誤;阻力做功Wf=-200J,所以機械能減小了200J,故B正確,C錯誤;重力對他做功為4000J,則他的重力勢能減小了4000J,故D錯誤。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),跳樓機的加速度大小為2g,故A錯誤,B正確;從a到c,依據(jù)動能定理有: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錯誤;到b點的速度為v=2g·2h=2gh,則運動到b點時,游客重力的瞬時功率為4.A由于只有重力做功,故系統(tǒng)的機械能守恒,故A正確;C和E球的機械能先增大后減小,依據(jù)系統(tǒng)的機械能守恒知,A和B球的機械能先減小后增大,故B錯誤;小球B落地時,C、D、E的速度均為零,A、B速度相同,設A、B落地前瞬間速度為v,依據(jù)小球A、B、C、D、E組成的系統(tǒng)機械能守恒得2×2mgh=2×12·2mv2,得v=2gh,故C錯誤;小球A的機械能先減小后增大,輕桿對A球先做負功后做正功,當輕桿張力為零時,小球A的機械能最小,此時地面對小球C5.B依據(jù)v-t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A錯誤;對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,由牛頓其次定律,F-mgsin30°=ma,解得F=6N,由胡克定律F=kx可得彈簧的伸長量x=3cm,選項B正確;在t=1s到t=3s這段時間內,物體動能增大ΔEk=12mv22-12mv12=6J,依據(jù)v-t圖線與時間軸所圍面積等于位移,可知物體向上運動的位移x=6m,物體重力勢能增加ΔE6.BD彈性繩被拉直前,人做自由落體運動,依據(jù)動能定理可得Ek=mgh,其中h≤h0,彈性繩的彈性勢能為零;彈性繩剛被拉直到人所受的重力與彈力大小相等的過程,人做加速度減小的加速運動,當加速度為零,速度達到最大值,從人所受的重力與彈力大小相等到最低點的過程中,人做加速度增大的減速運動,在最低點時速度為零;依據(jù)動能定理可得Ek=mgh-W彈,其中h>h0,克服彈性繩的彈力做功等于彈性繩的彈性勢能的變更量可得W彈=k(h-h0)2,則有他的動能Ek=mgh-k(h-h0)2,其中h>h0,彈性繩的彈性勢能Ep=k(h-h0)2,故BD正確,A、C錯誤。7.BC設重物距離Q點為h時到達最高點,依據(jù)動能定理mg(16l-h)=53mg(20l-h2+(12l)2),解得h1=3.5l,h2=16l(舍去),所以重物沒有到達Q,就已經靜止,重力勢能的增加量ΔEp=mg(16l-3.5l)=12.5mgl,C正確;設剛起先繩子和豎直桿夾角為α,則cosα=16l20l=45,則繩子對重物的拉力沿桿的分力大小為43mg,重物所受到的合力為13mg,依據(jù)牛頓其次定律,加速度小于g,隨著重物上升,夾角變大,繩子對重物的拉力沿桿的分力慢慢減小,加速度慢慢變小,因為沒有到達Q點,所受到的合力大小小于重力,加速度小于g,A錯誤;重物上升到最高點的過程中,繩子的拉力始終對重物做正功,桿對重物的支持力不做功,所以重物的機械能增加,B正確;當重物的加速為零時,重物的速度最大,此時繩子對重物的拉力沿桿的分力大小為mg,設此時繩子和桿的夾角為θ,則cosθ=mg53mg=35,拉力作用點移動的距離x=20l-128.ACa球和b球組成的系統(tǒng)沒有外力做功,只有a球和b球的動能和重力勢能相互轉換,因此a球和b球組成的系統(tǒng)機械能守恒,故A正確;b球速度為0時,a到達L2所在面,在豎直方向只受重力作用,則加速度為g,故B錯誤;當桿L3成豎直狀態(tài),球a運動到最下方,球b運動到L1和L2交點的位置時,球b的速度達到最大,此時a球的速度為0,因此由系統(tǒng)機械能守恒有:mg22L+L=12mvb2,得:vb=(2+2)gL,故C正確;當a球向下運動到桿L1和桿L2的交點的位置時,此時桿L3和桿L2平行,b球的速度為零,由系統(tǒng)機械能守恒有:22mg·L=12mva29.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速度,則v=dt,彈性勢能轉化為動能,依據(jù)動能定理可知Ep=12mv2=md22t2;(3)由題知,x與t成反比,即x=kt,則彈性勢能的表達式為Ep=110.答案(1)=(2)8.475(3)d解析(1)假如遮光條通過光電門的時間相等,即t1=t2,說明遮光條做勻速運動,即說明氣墊導軌已經水平;(2)螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為8mm,可動刻度讀數(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,所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度,則vA=dt1,vB滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)動能的增加量ΔEk=12(m+M)(v系統(tǒng)的重力勢能的減小量ΔEp=mgL假如系統(tǒng)動能的增加量等于系統(tǒng)重力勢能的減小量,則系統(tǒng)機械能守恒,即mgL=12(M+m)(v化簡得211.答案(1)3.5m(2)20N