2024高考物理一輪復(fù)習章末檢測5機械能含解析新人教版

PAGE11-章末檢測5機械能（時間90分鐘滿分100分）一、選擇題（本題共12小題，每小題4分，共48分.在每小題給出的四個選項中，第1～8小題只有一個選項正確，第9～12小題有多個選項正確，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不選的得0分）1.被水平地面反復(fù)彈起的籃球，彈起的最大高度越來越小，關(guān)于該籃球的機械能，下列說法中正確的是（）A.機械能削減B.機械能守恒C.機械能增加D.機械能有時增加，有時削減解析：由于籃球彈起的幅度越來越小，說明籃球受到阻力的作用，阻力始終做負功，籃球的機械能不守恒，始終在削減，選項A正確.答案：A2.（2024·山東濰坊模擬）如圖所示，自動卸貨車始終靜止在水平地面上，車廂在液壓機的作用下，θ角漸漸增大且貨物相對車廂靜止的過程中，下列說法正確的是（）A.貨物受到的支持力對貨物不做功B.貨物受到的支持力對貨物做正功C.貨物受到的重力對貨物做正功D.貨物受到的摩擦力對貨物做負功解析：貨物受到的支持力的方向與運動方向時刻相同，則支持力做正功，選項A錯誤，B正確；摩擦力的方向與其運動方向時刻垂直則不做功，選項D錯誤；貨物位置上升，重力做負功，選項C錯誤.答案：B3.以恒定的功率P行駛的汽車以初速度v0沖上傾角肯定的斜坡，設(shè)受到的阻力（不包括汽車所受重力的沿斜面對下的分力）恒定不變，則汽車上坡過程中的vt圖象不行能是圖中的哪一個（）ABCD解析：設(shè)重力的分力為G′，假如F＝f＋G′，則汽車受力平衡，由P＝Fv可知，汽車做勻速運動，選項A正確；若F＞f＋G′，則汽車加速，由P＝Fv可知汽車將會做加速度漸漸減小的加速運動，最終勻速，選項C正確；若F＜f＋G′，則汽車減速，依據(jù)P＝Fv可知汽車將會做加速度漸漸減小的減速運動，最終勻速，選項D正確，B錯誤.答案：B4.（2024·福建南平期末）如圖所示，a、b兩物塊質(zhì)量分別為m和2m，用輕繩相連接，懸掛在定滑輪的兩側(cè)，不計滑輪質(zhì)量和一切摩擦.起先時，a、b兩物塊距離地面高度相同，用手托住物塊b，然后突然由靜止釋放，在b下落h的過程中（a未與滑輪相碰，b尚未落地），下列說法正確的是（）A.物塊a重力勢能增加了2mghB.物塊b機械能削減了2mghC.物塊a向上運動的加速度大小為eq\f(2,3)gD.在物塊a和b組成的系統(tǒng)中，系統(tǒng)重力勢能的削減量等于系統(tǒng)動能的增加量解析：在b下落h的過程中，a上升h，則物塊a重力勢能增加了mgh，選項A錯誤；物塊b重力勢能削減了2mgh，機械能削減量小于2mgh，選項B錯誤；物塊a向上運動的加速度大小為a＝eq\f(2mg－mg,2m＋m)＝eq\f(1,3)g，選項C錯誤；在物塊a和b組成的系統(tǒng)中，只有重力做功，系統(tǒng)的機械能守恒，則系統(tǒng)重力勢能的削減量等于系統(tǒng)動能的增加量，選項D正確.答案：D5.（2024·深圳調(diào)研）如圖所示，固定在水平地面上足夠長的斜面體，下端固定有擋板，用外力將輕質(zhì)彈簧壓縮在小木塊和擋板之間，彈簧的彈性勢能為100J.撤去外力，木塊起先運動，離開彈簧后，沿斜面對上滑到某一位置后，不再滑下，則（）A.木塊重力勢能的增加量為100JB.木塊運動過程中，斜面體的支持力對木塊不做功C.木塊和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)，機械能守恒D.彈簧復(fù)原原長時，小木塊的速度最大解析：由于小木塊沿斜面對上，滑到某一位置后不再滑下，說明木塊和斜面體有摩擦，木塊重力勢能增加量小于100J，且木塊、斜面體和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)機械能不守恒，A、C錯誤；木塊運動過程中，受到的支持力與其位移方向垂直，支持力做功為零，B正確；小木塊速度最大時所受合力為零，即彈簧必有沿斜面對上的彈力，彈簧處于壓縮狀態(tài)，D錯誤.答案：B6.（2024·石家莊模擬）在工廠中常用如圖所示水平傳送帶傳送工件，可大大提高工作效率，傳送帶以恒定的速度v＝2m/s運行，質(zhì)量為m＝0.5kg的工件以v0＝1m/s的初速度從位置A滑上傳送帶，工件與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，每當前一個工件在傳送帶上停止相對滑動時，后一個工件馬上滑上傳送帶，g取10m/s2，則下列說法中正確的是（）A.工件經(jīng)0.5s停止相對滑動B.正常運行時傳送帶上相鄰工件相距0.5mC.摩擦力對每個工件做正功為1JD.每個工件與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能為0.75J解析：工件進入水平傳送帶先勻加速運動后勻速運動，加速度大小為a＝μg＝2m/s2，加速時間為t＝eq\f(v－v0,a)＝0.5s，選項A正確；正常運行時相鄰兩工件間的距離為d＝vt＝1m，選項B錯誤；由動能定理知摩擦力對每個工件做正功為Wf＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝0.75J，選項C錯誤；在t＝0.5s內(nèi)，工件對地位移為x1＝eq\f(v＋v0,2)t＝0.75m，傳送帶對地位移為x2＝vt＝1m，所以每個工件與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能為Q＝μmg（x2－x1）＝0.25J，選項D錯誤.答案：A7.如圖所示，表面粗糙的斜面體固定在水平地面上.一物體在沿斜面對上且平行斜面的力F1作用下，沿斜面對上做速度為v1的勻速運動，F(xiàn)1的功率為P0.若該物體在沿斜面斜向上的且與斜面夾角為α的力F2作用下，在同一斜面上做沿斜面對上的速度為v2的勻速運動，F(xiàn)2的功率也為P0，則下列說法中正確的是（）A.F2大于F1B.v1肯定小于v2C.v1可能小于v2D.在相同的時間內(nèi)，物體增加的機械能相同解析：設(shè)斜面與物體之間的動摩擦因數(shù)是μ，物體在沿斜面對上且平行斜面的力F1作用下，在斜面上做速度為v1的勻速運動，則F1＝mgsinθ＋μmgcosθ；在與斜面夾角為α的力F2作用下運動時，有F2sinα＋N＝mgcosθ，F(xiàn)2cosα＝mgsinθ＋μN，由此可知，當tanα＝eq\f(1,μ)時，對物體的拉力有最小值，所以F2不肯定大于F1，故A錯誤.在其次種狀況下，摩擦力比較小，則沿斜面對下的合外力較小，則F2cosα較小，由于兩種狀況下，功率相等，由P＝Fv可知速度v2較大，所以v1肯定小于v2，在相等的時間內(nèi)力F和摩擦力做的總功較大，即增加的機械能較大，所以在相同的時間內(nèi)，物體增加的機械能不相同，故C、D錯誤，B正確.答案：B8.（2024·四川德陽調(diào)研）足夠長的水平傳送帶以恒定速度v勻速運動，某時刻一個質(zhì)量為m的小物塊以大小也是v、方向與傳送帶的運動方向相反的初速度沖上傳送帶，最終小物塊的速度與傳送帶的速度相同.在小物塊與傳送帶間有相對運動的過程中，滑動摩擦力對小物塊做的功為W，小物塊與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量為Q，則下列推斷中正確的是（）A.W＝0，Q＝mv2 B.W＝0，Q＝2mv2C.W＝eq\f(mv2,2)，Q＝mv2 D.W＝mv2，Q＝2mv2解析：對小物塊，由動能定理有W＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv2＝0，設(shè)小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，則小物塊與傳送帶間的相對路程x相對＝eq\f(2v2,μg)，這段時間內(nèi)因摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝μmg·x相對＝2mv2，選項B正確.答案：B9.（2024·江西吉安模擬）一小球自由下落，與地面發(fā)生碰撞，原速率反彈，若從釋放小球起先計時，不計小球與地面發(fā)生碰撞的時間及空氣阻力.則下圖中能正確描述小球位移x、速度v、動能Ek、機械能E與時間t關(guān)系的是（）ABCD解析：小球自由下落，做初速度為零的勻加速運動；與地面發(fā)生碰撞，原速率反彈，做豎直上拋運動，若豎直向上方向為正，與地面碰撞前、后速度隨時間勻稱變更.v-t圖線為直線，而位移與時間則為二次函數(shù)關(guān)系，x-t圖線為曲線，B正確，A錯誤；小球下落時，速度與時間成正比，動能與時間的二次方成正比，Ek-t圖線為曲線，C錯誤；機械能保持不變，機械能不隨時間變更，E-t圖線為平行于t軸的直線，D正確.答案：BD10.（2024·山東威海三模）水平地面上固定一傾角為θ＝37°的足夠長的光滑斜面，如圖所示，斜面上放一質(zhì)量為mA＝2.0kg、長l＝3m的薄板A.質(zhì)量為mB＝1.0kg的滑塊B（可視為質(zhì)點）位于薄板A的最下端，B與A之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，起先時用外力使A、B靜止在斜面上，某時刻給滑塊B一個沿斜面對上的初速度v0＝5m/s，同時撤去外力，已知重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.下列說法正確的是（）A.在滑塊B向上滑行的過程中，A、B的加速度大小之比為3∶5B.從A、B起先運動到A、B相對靜止的過程所經(jīng)驗的時間為0.5sC.從A、B起先運動到A、B相對靜止的過程中滑塊B克服摩擦力所做的功為eq\f(25,9)JD.從A、B起先運動到A、B相對靜止的過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量為eq\f(25,3)J解析：當滑塊B沿薄板向上運動時，B對A的摩擦力Ff＝μmBg·cos37°＝4.0N，方向沿斜面對上，F(xiàn)f＜mAgsin37°，則薄板A將沿斜面對下運動，對薄板A，由牛頓其次定律得mAgsinθ－μmgcosθ＝mAaA，則aA＝4m/s2，方向沿斜面對下；對滑塊B，μmBgcosθ＋mBgsinθ＝mBaB，則滑塊B的加速度aB＝10m/s2，方向沿斜面對下，故在滑塊B向上滑的過程中，A、B的加速度大小之比為2∶5，選項A錯誤；起先運動時，滑塊B向上做勻減速直線運動，減速到零所需的時間t1＝eq\f(v0,aB)＝0.5s，此時薄板A的速度大小為vA＝aAt1＝2m/s，然后二者均向下運動，且二者的加速度不變，最終速度相同，則有vA＋aAt2＝aBt2，代入數(shù)據(jù)可解得t2＝eq\f(1,3)s，共同速度為v＝eq\f(10,3)m/s，A、B從起先運動到速度相同所用時間為t＝t1＋t2＝eq\f(5,6)s，選項B錯誤；滑塊B的位移為xB＝eq\f(v0,2)t1－eq\f(v,2)t2＝eq\f(25,36)m，方向沿斜面對上，所以滑塊B克服摩擦力做的功為W＝μmBgxBcosθ＝eq\f(25,9)J，選項C正確；A、B的相對位移為x＝eq\f(v0,2)t1＋eq\f(1,2)aAteq\o\al(2,1)＋vAt2＋eq\f(1,2)aAteq\o\al(2,2)－eq\f(v,2)t2，代入數(shù)據(jù)得x＝eq\f(25,12)m，故在整個過程中產(chǎn)生的熱量Q＝μmBgxcosθ＝eq\f(25,3)J，選項D正確.答案：CD11.（2024·北京師大附中月考）如圖甲所示，兩個皮帶輪順時針轉(zhuǎn)動，帶動水平傳送帶以恒定的速率v運行.現(xiàn)使一個質(zhì)量為m的物體（可視為質(zhì)點）沿與水平傳送帶等高的光滑水平面以初速度v0（v0＜v）從傳送帶左端滑上傳送帶.若從物體滑上傳送帶起先計時，t0時刻物體的速度達到v，2t0時刻物體到達傳送帶最右端.物體在傳送帶上運動的v-t圖象（以地面為參考系）如圖乙所示，不計空氣阻力，則（）A.0～t0時間內(nèi)，物體受到滑動摩擦力的作用，t0～2t0時間內(nèi)物體受到靜摩擦力的作用B.0～t0時間內(nèi)，物體所受摩擦力對物體做功的功率越來越大C.若增大物體的初速度v0但v0仍小于v，則物體在傳送帶上運動的時間肯定小于2t0D.若增大物體的初速度v0但v0仍小于v，則物體被傳送的整個過程中傳送帶對物體所做的功也肯定增加解析：0～t0時間內(nèi)，物體速度與傳送帶速度不同，發(fā)生相對運動，所以物體受到滑動摩擦力作用，t0～2t0時間內(nèi)物體速度與傳送帶速度相同，無相對滑動及相對滑動趨勢，物體不受摩擦力，選項A錯誤；0～t0時間內(nèi)物體速度越來越大，P＝fv，所以摩擦力的功率越來越大，選項B正確；當物體初速度增大時，物體加速時間縮短，在傳送帶上運動時間小于2t0，選項C正確；物體初速度增大，末速度不變，動能變更量減小，故傳送帶做功減小，選項D錯誤.答案：BC12.將三個木板1、2、3固定在墻角，木板與墻壁和地面構(gòu)成了三個不同的三角形，如圖所示，其中1與2底邊相同，2和3高度相同.現(xiàn)將一個可以視為質(zhì)點的物塊分別從三個木板的頂端由靜止釋放，并沿木板下滑究竟端，物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)μ均相同.在這三個過程中，下列說法正確的是（）A.沿著1下滑究竟端時，物塊的速度最大B.物塊沿著3下滑究竟端的過程中，產(chǎn)生的熱量是最多的C.物塊沿著1和2下滑究竟端的過程中，產(chǎn)生的熱量是一樣多的D.沿著2和3下滑究竟端時，物塊的速度相同解析：設(shè)物塊至地面高度為h，斜面底邊長為L，斜面長為s，傾角為θ，由動能定理mgh－μmgcosθs＝eq\f(1,2)mv2，整理可得v2＝2g（h－μL），斜面1的h最大而L最小，故沿著1下滑至底端時速度最大，故A正確；對斜面2和3來說，h相等而L不等，故D錯誤；由功能關(guān)系可知，產(chǎn)生的熱量等于克服摩擦力所做的功，Q＝μmgcosθ·s＝μmgL，可知B和C均正確.答案：ABC二、非選擇題（共52分）13.（6分）某活動小組利用圖甲所示裝置驗證機械能守恒定律.鋼球自由下落過程中，先后通過光電門A、B，計時裝置測出鋼球通過A、B的時間分別為tA、tB.用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度，測出兩光電門間的距離為h，當?shù)刂亓铀俣葹間.（1）用游標卡尺測量鋼球的直徑，讀數(shù)如圖乙所示，鋼球直徑為D＝cm.（2）要驗證機械能守恒，只要比較（填選項前的字母序號）是否相等即可.A.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,teq\o\al(2,A))－\f(1,teq\o\al(2,B))))D2與gh B.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,teq\o\al(2,A))－\f(1,teq\o\al(2,B))))D2與2ghC.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,teq\o\al(2,B))－\f(1,teq\o\al(2,A))))D2與gh D.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,teq\o\al(2,B))－\f(1,teq\o\al(2,A))))D2與2gh（3）鋼球通過光電門的平均速度（選填“＞”或“＜”）鋼球球心通過光電門的瞬時速度.解析：（1）游標卡尺的主尺讀數(shù)為：0.9cm，游標尺上第10個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標讀數(shù)為0.05×10mm＝0.50mm，所以最終讀數(shù)為：0.950cm.（2）利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，故v＝eq\f(D,t)，依據(jù)機械能守恒的表達式有：mgh＝eq\f(1,2)mD2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,teq\o\al(2,B))－\f(1,teq\o\al(2,A))))，即只要比較D2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,teq\o\al(2,B))－\f(1,teq\o\al(2,A))))與2gh是否相等，故選D.（3）依據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律得鋼球通過光電門的平均速度等于這個過程中間時刻速度，所以鋼球通過光電門的平均速度小于鋼球球心通過光電門的瞬時速度.答案：（1）0.950（2）D（3）＜14.（8分）（2024·四川資陽一診）圖甲所示為驗證機械能守恒定律的試驗裝置，某同學完成了一系列試驗操作后，得到了如圖丙所示的一條紙帶.現(xiàn)選取紙帶上某清楚的點標為0，然后每兩個計時點取一個計數(shù)點，分別標記為1、2、3、4、5、6，用刻度尺量出計數(shù)點1、2、3、4、5、6與0點的距離分別為h1、h2、h3、h4、h5、h6.（重力加速度為g）（1）已知打點計時器的打點周期為T，可求出打各個計數(shù)點時對應(yīng)的速度分別為v1、v2、v3、v4、v5、v6，其中v5的計算式v5＝.（2）若重錘的質(zhì)量為m，取打點0時重錘所在水平面為參考平面，分別算出打各個計數(shù)點時對應(yīng)重錘的重力勢能Epi和動能Eki，則打計數(shù)點3時對應(yīng)重錘的重力勢能Ep3＝（用題中所給物理量的符號表示）；接著在E-h坐標系中描點作出如圖乙所示的Ek-h和Ep-h圖線，求得Ep-h圖線斜率的肯定值為k1，Ek-h圖線的斜率為k2，則在誤差允許的范圍內(nèi)，k1（選填“＞”“＜”或“＝”）k2時重錘的機械能守恒.（3）關(guān)于上述試驗，下列說法中正確的是.A.試驗中可用干電池作為電源B.為了減小阻力的影響，重錘的密度和質(zhì)量應(yīng)當適當大些C.試驗時應(yīng)先釋放紙帶后接通電源D.圖乙Ekh圖線縱軸上的截距表示重錘經(jīng)過參考平面時的動能（4）無論如何改進試驗方法和措施，總有重力勢能的變更量大于動能的變更量，緣由是：_________________________________________________________________________________________.解析：（1）計數(shù)點5的瞬時速度等于4、6兩點間的平均速度，則v5＝eq\f(h6－h(huán)4,4T).（2）打計數(shù)點3時對應(yīng)重錘的重力勢能Ep3＝－mgh3，若機械能守恒，則每一段對應(yīng)的重力勢能減小量和動能增加量相等，即兩條圖線的斜率大小相同，因此k1＝k2.（3）試驗中打點計時器運用的是溝通電源，不行用干電池作為電源，故A錯誤；為了減小阻力的影響，重錘的密度和質(zhì)量應(yīng)當適當大些，故B正確；試驗時應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故C錯誤；圖乙Ek-h圖線縱軸上的截距表示重錘經(jīng)過參考平面時的動能，故D正確.（4）無論如何改進試驗方法和措施，總有重力勢能的削減量大于動能的增加量，緣由是重錘下落過程中紙帶和重錘受到阻力作用.答案：（1）eq\f(h6－h(huán)4,4T)（2）－mgh3＝（3）BD（4）重錘下落過程中紙帶和重錘受到阻力作用15.（10分）（2024·四川成都質(zhì)檢）如圖所示，傳送帶與地面的夾角θ＝37°，A、B兩端間距L＝16m，傳送帶以速度v＝10m/s沿順時針方向運動，物體質(zhì)量m＝1kg無初速度地放置于A端，它與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，sin37°＝0.6，g取10m/s2，試求：（1）物體由A端運動到B端的時間；（2）系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量.解析：（1）物體放上傳送帶且速度小于傳送帶速度時，受到沿傳送帶向下的滑動摩擦力，由牛頓其次定律得mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1.設(shè)物體經(jīng)時間t1加速到與傳送帶同速，則v＝a1t1，x1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)，可解得a1＝10m/s2，t1＝1s，x1＝5m.因mgsinθ＞μmgcosθ，故當物體與傳送帶同速后，物體將接著加速mgsinθ－μmgcosθ＝ma2，L－x1＝vt2＋eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2)，解得t2＝1s，故物體由A端運動到B端的時間t＝t1＋t2＝2s.（2）物體與傳送帶間的相對位移x相對＝（vt1－x1）＋（L－x1－vt2）＝6m，故Q＝μmgcosθ·x相對＝24J.答案：（1）2s（2）24J16.（12分）（2024·內(nèi)蒙古杭錦后旗中學月考）有可視為質(zhì)點的物體由A點以肯定的初速度4m/s水平向右運動，AB的長度為2m，物體和AB間動摩擦因數(shù)為μ1＝0.1，BC無限長，物體和BC間動摩擦因數(shù)為μ2＝eq\f(\r(3),6)，（不計空氣阻力，進入B處圓弧時無機械能損失）求：（1）物體第一次到達B點的速度；（2）通過計算說明最終停在水平面上的位置.解析：（1）在由A到B過程中，由動能定理可知－μ1mgsAB＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，解得v＝2eq\r(3)m/s.（2）物體從B點沿斜面上滑的加速度為a，則有－μ2mgcos30°－mgsin30°＝ma，得a＝－μ2gcos30°－gsin30°＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(\r(3),6)×10×\f(\r(3),2)－10×\f(1,2)))m/s2＝－7.5m/s2.上滑的位移為s，有2as＝0－v2，得s＝eq\f(0－v2,2a)＝eq\f(0－（2\r(3)）2,2×（－7.5）)m＝0.8m.從B上滑再回到B點的速度為v′，由動能定理有－2μ2mgscos30°＝eq\f(1,2)mv′2－eq\f(1,2)mv2，代入數(shù)據(jù)解得v′＝2m/s.從B點向左運動時，由動能定理有－μ1mgs′＝0－eq\f(1,2)mv′2，解得s′＝2m，故最終停在A點.答案：見解析17.（16分）如圖所示，AB為傾角θ＝37°的斜面軌道，軌道的AC部分光滑，CB部分粗糙.BP為圓心角等于143°、半徑R＝1m的豎直光滑圓弧形軌道，兩軌道相切于B點，P、O兩點在同一豎直線上，輕彈簧一端固定在A點，另一自由端在斜面上C點處.現(xiàn)有一質(zhì)量m＝2kg的物塊在外力作用下將彈簧緩慢壓縮到D點后（不拴接）釋放，物塊經(jīng)過C點后，從C點運動到B點過