2024年新教材高考物理一輪復(fù)習(xí)章末目標(biāo)檢測(cè)卷5機(jī)械能及其守恒定律含解析新人教版

PAGEPAGE9章末目標(biāo)檢測(cè)卷五機(jī)械能及其守恒定律(時(shí)間:90分鐘滿(mǎn)分:100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1.如圖所示,兩箱相同的貨物,現(xiàn)要用電梯將它們從一樓運(yùn)到二樓,其中圖甲是利用扶梯臺(tái)式電梯運(yùn)輸貨物,圖乙是用履帶式自動(dòng)電梯運(yùn)輸,假設(shè)兩種狀況下電梯都是勻速地運(yùn)輸貨物,下列關(guān)于兩電梯在運(yùn)輸貨物時(shí)說(shuō)法正確的是()A.兩種狀況下電梯對(duì)貨物的支持力都對(duì)貨物做正功B.圖乙中電梯對(duì)貨物的支持力對(duì)貨物做正功C.圖甲中電梯對(duì)貨物的支持力對(duì)貨物不做功D.圖乙中電梯對(duì)貨物的支持力對(duì)貨物不做功2.(2024·江蘇卷)質(zhì)量為1.5×103kg的汽車(chē)在水平路面上勻速行駛,速度為20m/s,受到的阻力大小為1.8×103N。此時(shí),汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的實(shí)際功率是()A.90W B.30kWC.36kW D.300kW3.(2024·廣東廣州二模)某同學(xué)在家對(duì)著豎直墻壁練習(xí)打乒乓球。某次斜向上發(fā)球,球垂直撞在墻上后反彈落地,落地點(diǎn)正好在發(fā)球點(diǎn)正下方,球在空中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖,不計(jì)空氣阻力。關(guān)于球離開(kāi)球拍到第一次落地的過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是()A.球撞擊墻壁過(guò)程沒(méi)有機(jī)械能損失B.球在空中上升和下降過(guò)程時(shí)間相等C.球落地時(shí)的速率肯定比拋出時(shí)大D.球落地時(shí)和拋出時(shí)的動(dòng)能可能相等4.如圖所示,在輕彈簧的下端懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球A,若將小球A從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放,小球A能夠下降的最大高度為h。若將小球A換為質(zhì)量為3m的小球B,仍從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力,則小球B下降h時(shí)的速度為()A.2gh B.C.gh D.gh5.(2024·內(nèi)蒙古通遼模擬)在平直的馬路上,一輛汽車(chē)在牽引力作用下從靜止起先做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度達(dá)到某一值時(shí)汽車(chē)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。若汽車(chē)所受阻力恒定,則汽車(chē)功率P隨時(shí)間t改變的關(guān)系可能是()6.(2024·河南新鄉(xiāng)二模)將一輕彈簧水平放在光滑水平桌面上,一端固定,另一端與一質(zhì)量為m的小物體相連,將小物體拉至O點(diǎn)由靜止釋放,小物體的加速度a與離開(kāi)O點(diǎn)的距離x的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.彈簧的勁度系數(shù)為mB.小物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,彈簧的最大彈力為2ma0C.小物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大動(dòng)能為ma0x0D.小物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,彈簧的最大彈性勢(shì)能為2ma0x07.某設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的游樂(lè)場(chǎng)滑梯軌道簡(jiǎn)化模型圖如圖所示,在傾角θ=53°的長(zhǎng)直軌道AC上的B點(diǎn)輕放一小車(chē),B點(diǎn)到C點(diǎn)的距離l0=4m,起先下滑到C點(diǎn)后進(jìn)入弧形的軌道CDEF,其中CDE是半徑為R=5m、圓心角為106°的圓弧,EF為半徑R=5m、圓心角為53°的圓弧,已知小車(chē)的質(zhì)量為60kg,車(chē)與軌道AC間存在摩擦,動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,軌道CDEF可視為光滑軌道,不計(jì)其他阻力,g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.小車(chē)滑至C點(diǎn)的速度為6m/sB.小車(chē)到達(dá)D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力為1560NC.小車(chē)剛好能沿著軌道滑到F點(diǎn)D.若小車(chē)從長(zhǎng)直軌道上距C點(diǎn)l=9m的B'點(diǎn)起先由靜止下滑,則小車(chē)能在F點(diǎn)水平拋出二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題,每小題4分,共12分。每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分)8.(2024·天津卷)復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)在世界上首次實(shí)現(xiàn)速度350km/h自動(dòng)駕駛功能,成為我國(guó)高鐵自主創(chuàng)新的又一重大標(biāo)記性成果。一列質(zhì)量為m的動(dòng)車(chē),初速度為v0,以恒定功率P在平直軌道上運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間t達(dá)到該功率下的最大速度vm,設(shè)動(dòng)車(chē)行駛過(guò)程所受到的阻力F保持不變。動(dòng)車(chē)在時(shí)間t內(nèi)()A.做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)B.加速度漸漸減小C.牽引力的功率P=FvmD.牽引力做功W=19.(2024·全國(guó)卷Ⅰ)一物塊在高3.0m、長(zhǎng)5.0m的斜面頂端從靜止起先沿斜面下滑,其重力勢(shì)能和動(dòng)能隨下滑距離s的改變?nèi)鐖D中直線(xiàn)Ⅰ、Ⅱ所示,重力加速度取10m/s2。則()A.物塊下滑過(guò)程中機(jī)械能不守恒B.物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5C.物塊下滑時(shí)加速度的大小為6.0m/s2D.當(dāng)物塊下滑2.0m時(shí)機(jī)械能損失了12J10.(2024·山東卷)如圖所示,質(zhì)量為m0的物塊A放置在光滑水平桌面上,右側(cè)連接一固定于墻面的水平輕繩,左側(cè)通過(guò)一傾斜輕繩跨過(guò)光滑定滑輪與一豎直輕彈簧相連?，F(xiàn)將質(zhì)量為m的鉤碼B掛于彈簧下端,當(dāng)彈簧處于原長(zhǎng)時(shí),將B由靜止釋放,當(dāng)B下降到最低點(diǎn)時(shí)(未著地),A對(duì)水平桌面的壓力剛好為零。輕繩不行伸長(zhǎng),彈簧始終在彈性限度內(nèi),物塊A始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。以下推斷正確的是()A.m0<2mB.2m<m0<3mC.在B從釋放位置運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中,所受合力對(duì)B先做正功后做負(fù)功D.在B從釋放位置運(yùn)動(dòng)到速度最大的過(guò)程中,B克服彈簧彈力做的功等于B機(jī)械能的削減量三、非選擇題(本題共5小題,共60分)11.(8分)某同學(xué)用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,所用溝通電源的頻率為50Hz,得到如圖乙所示的紙帶。選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E,測(cè)出A點(diǎn)距起點(diǎn)O的距離s0=19.00cm,點(diǎn)A、C間的距離s1=8.36cm,點(diǎn)C、E間的距離s2=9.88cm,g取9.8m/s2,測(cè)得重物的質(zhì)量m=1kg。甲乙(1)下列做法正確的有。

A.圖中兩限位孔必需在同一豎直線(xiàn)上B.試驗(yàn)前,手應(yīng)提住紙帶上端,使紙帶豎直C.試驗(yàn)時(shí),先放開(kāi)紙帶,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D.數(shù)據(jù)處理時(shí),應(yīng)選擇紙帶上距離較近的兩點(diǎn)作為初、末位置(2)選取O、C兩點(diǎn)為初、末位置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,重物削減的重力勢(shì)能是J,打下C點(diǎn)時(shí)重物的速度大小是m/s。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

(3)依據(jù)紙帶算出打下各點(diǎn)時(shí)重物的速度v,量出下落距離s,則以v22為縱坐標(biāo)、以s為橫坐標(biāo)畫(huà)出的圖像應(yīng)是下面的12.(10分)(2024·山東青島模擬)在利用豎直上拋運(yùn)動(dòng)做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律試驗(yàn)時(shí),某同學(xué)利用頻閃相機(jī)記錄下了小球豎直上拋的一段上升過(guò)程,如圖甲所示。把小球的第一個(gè)曝光位置記為O,依次標(biāo)為a、b、c、d…與位置O的距離分別為h1、h2、h3、h4…,頻閃相機(jī)閃光的頻率為f,重力加速度為g。(1)通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)可分別計(jì)算出各點(diǎn)的速度大小,小球在位置a時(shí)的速度計(jì)算表達(dá)式為va=。

(2)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出v2-h圖線(xiàn)如圖乙中的圖線(xiàn)①所示,若圖線(xiàn)①的斜率為k,假如在誤差允許范圍內(nèi)滿(mǎn)意,則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。

(3)考慮試驗(yàn)中存在空氣阻力的影響,另有兩名同學(xué)在圖乙的基礎(chǔ)上又各畫(huà)了一條沒(méi)有空氣阻力時(shí)的圖線(xiàn)②、③,其中合理的圖線(xiàn)是。

13.(12分)如圖所示,半徑為R的圓管BCD豎直放置,一可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m的小球以某一初速度從A點(diǎn)水平拋出,恰好從B點(diǎn)沿切線(xiàn)方向進(jìn)入圓管,到達(dá)圓管最高點(diǎn)D后水平射出。已知小球在D點(diǎn)對(duì)管下壁壓力大小為12mg,且A、D兩點(diǎn)在同一水平線(xiàn)上,BC弧對(duì)應(yīng)的圓心角θ=60°,不計(jì)空氣阻力。重力加速度為g(1)小球在A(yíng)點(diǎn)初速度的大小;(2)小球在D點(diǎn)的角速度;(3)小球在圓管內(nèi)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服阻力做的功。14.(14分)如圖所示,將質(zhì)量m=1kg的小物塊放在長(zhǎng)l=1.5m的小車(chē)左端,車(chē)的上表面粗糙,物塊與車(chē)上表面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,直徑d=1.8m的光滑半圓形軌道固定在水平面上且直徑MON豎直,車(chē)的上表面和軌道最低點(diǎn)高度相同,距地面高度h=0.65m,起先時(shí)車(chē)和物塊一起以10m/s的初速度在光滑水平面上向右運(yùn)動(dòng),車(chē)遇到軌道后馬上停止運(yùn)動(dòng),g取10m/s2,求:(1)小物塊剛進(jìn)入半圓軌道時(shí)對(duì)軌道的壓力;(2)小物塊落地點(diǎn)至車(chē)左端的水平距離。15.(16分)如圖所示,質(zhì)量為3kg的小球A和質(zhì)量為5kg的小球B通過(guò)一壓縮彈簧鎖定在一起,靜止于光滑平臺(tái)上,解除鎖定,兩小球在彈力作用下分別,A球分別后向左運(yùn)動(dòng)恰好通過(guò)半徑R=0.5m的光滑半圓軌道的最高點(diǎn),B球分別后從平臺(tái)上以速度vB=3m/s水平拋出,恰好落在接近平臺(tái)的一傾角為α的光滑斜面頂端,并剛好沿光滑斜面下滑,已知斜面頂端與平臺(tái)的高度差h=0.8m,g取10m/s2,求:(1)A、B兩球剛分別時(shí)A的速度大小;(2)彈簧鎖定時(shí)的彈性勢(shì)能;(3)斜面的傾角α。

章末目標(biāo)檢測(cè)卷五機(jī)械能及其守恒定律1.D解析:在題圖甲中,貨物隨電梯勻速上升時(shí),貨物受到的支持力豎直向上,與貨物位移方向的夾角小于90°,故此種狀況下支持力對(duì)貨物做正功,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。題圖乙中,貨物受到的支持力與履帶式自動(dòng)電梯接觸面垂直,此時(shí)貨物受到的支持力與貨物位移垂直,故此種狀況下支持力對(duì)貨物不做功,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,D正確。2.C解析:汽車(chē)在水平路面上勻速行駛,故牽引力與阻力的大小相等,為1.8×103N,依據(jù)功率P=Fv=1.8×103×20W=36kW,故A、B、D錯(cuò)誤,C正確。3.D解析:若反彈的速度大小與碰撞墻時(shí)的速度大小相等,則乒乓球原路返回,依據(jù)題圖可知,乒乓球與墻碰撞過(guò)程中有能量損失,使得碰撞后速度減小,故A錯(cuò)誤。逆向思維,斜上拋運(yùn)動(dòng)看作反向的平拋運(yùn)動(dòng),依據(jù)h=12gt2可得t=2hg,由于兩種狀況下豎直方向運(yùn)動(dòng)的高度不同,則運(yùn)動(dòng)時(shí)間不相等,反彈后運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng),故B錯(cuò)誤。雖然反彈落地時(shí)乒乓球豎直方向的速度大于原來(lái)拋出時(shí)豎直方向的速度,但水平方向的速度是斜上拋時(shí)的大,所以球落地時(shí)的速率不肯定比拋出時(shí)大,故C錯(cuò)誤。雖然碰撞過(guò)程中有能量損失,但反彈后下落的高度大,從起先4.B解析:小球A下降h過(guò)程克服彈簧彈力做功為W1,依據(jù)動(dòng)能定理,有mgh-W1=0;小球B下降過(guò)程,由動(dòng)能定理有3mgh-W1=12·3mv2-0,解得v=45.C解析:汽車(chē)在勻加速階段,依據(jù)牛頓其次定律F-Ff=ma,物體的速度v=at,加速階段的功率P=Fv=(Ff+ma)at,所以加速階段的P-t圖線(xiàn)是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn);速度達(dá)到某一值時(shí)汽車(chē)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),牽引力突然減小為Ff,使?fàn)恳Φ扔谧枇?速度不變,可知P'=Ffv<P,所以功率突然減小,然后不變,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。6.A解析:由題圖可知,當(dāng)物體在x0位置時(shí),加速度等于0,故這個(gè)位置即為彈簧的原特長(zhǎng),剛起先彈簧壓縮量為x0,加速度為a0,則ma0=kx0,解得k=ma0x0,故A正確。由圖可知,小物體的最大加速度大小為a0,依據(jù)牛頓其次定律可知彈簧的最大彈力為F=ma0,故B錯(cuò)誤。當(dāng)彈簧形變量為0時(shí)動(dòng)能最大,依據(jù)v2=2ax可知,ax就是圖像與x軸圍成的面積,即ax=12a0x0,故最大的動(dòng)能為Ekm=12mv2=12ma0x0,故C錯(cuò)誤。物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只發(fā)生動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,當(dāng)動(dòng)能為0時(shí),彈簧彈性勢(shì)能最大,此時(shí)動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能,但最大的彈性勢(shì)能為Epm=Ekm7.A解析:由B到C依據(jù)動(dòng)能定理,mgl0sin53°-μmgl0cos53°=12mvC2,解得vC=210m/s,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。到達(dá)D點(diǎn)時(shí),12mvC2+mgR(1-cos53°)=12mvD2,解得vD=45m/s,則在D點(diǎn)有FN-mg=mvD2R,解得FN=1560N,選項(xiàng)B正確。假設(shè)小球能到達(dá)F點(diǎn),則12mvC2=mgR(1-cos53°)+12mvF2,解得vF=0,可知小車(chē)剛好能到達(dá)F點(diǎn),選項(xiàng)C正確。探討從B'到F點(diǎn),由動(dòng)能定理mglsin53°-mgR(1-cos53°)-8.BC解析:動(dòng)車(chē)以恒定功率啟動(dòng),P=F牽v=Fvm,由于速度增加,因此牽引力減小,依據(jù)牛頓其次定律可知,加速度越來(lái)越小,A錯(cuò)誤,B、C正確;時(shí)間t內(nèi)牽引力做功W=Pt,依據(jù)動(dòng)能定理有Pt-WF=129.AB解析:由圖像可知,物塊在斜面頂端時(shí)重力勢(shì)能為30J,物塊滑到斜面底端時(shí)動(dòng)能為10J,該過(guò)程損失了20J的機(jī)械能,所以物塊下滑過(guò)程中機(jī)械能不守恒,選項(xiàng)A正確。物塊在斜面頂端時(shí),mgh=30J,在下滑全過(guò)程中由能量守恒得μmgcosθ·s=20J,解得m=1kg,μ=0.5,選項(xiàng)B正確。物塊下滑時(shí)mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得a=2.0m/s2,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。物塊下滑2.0m時(shí)損失的機(jī)械能為Q=μmgcosθ·s=0.5×10×0.8×2.0J=8J,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。10.ACD解析:鉤碼由彈簧原特長(zhǎng)由靜止釋放,起先做簡(jiǎn)諧振動(dòng),依據(jù)機(jī)械振動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性,釋放處和最低點(diǎn)加速度大小相等均為g,故最低點(diǎn)彈簧彈力為2mg,滑輪光滑,則此時(shí)繩子彈力也為2mg,設(shè)傾斜繩與豎直方向夾角為θ,對(duì)物塊A在豎直方向上由平衡條件可得2mgcosθ=m0g,則2m>m0,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤。在B從釋放位置運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)過(guò)程中,鉤碼先加速后減速,合力先向下后向上,位移始終向下,故合力先做正功后做負(fù)功,選項(xiàng)C正確。在B從釋放位置運(yùn)動(dòng)到速度最大過(guò)程,除重力之外只有彈簧彈力做功,依據(jù)功能關(guān)系,克服彈力做功等于B機(jī)械能的削減量,選項(xiàng)D正確。11.解析:(1)題圖甲中兩限位孔必需在同一豎直線(xiàn)上,故A正確。試驗(yàn)前,手應(yīng)提住紙帶上端,并使紙帶豎直,減小紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間的摩擦,故B正確。起先記錄時(shí),應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn),然后再釋放重物,讓它帶著紙帶一同落下,假如先放開(kāi)紙帶讓重物下落,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,由于重物運(yùn)動(dòng)較快,不利于數(shù)據(jù)的采集和處理,會(huì)對(duì)試驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差,故C錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)處理時(shí),應(yīng)選擇紙帶上距離較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)作為初、末位置,以減小測(cè)量的誤差,故D錯(cuò)誤。(2)重物削減的重力勢(shì)能為ΔEp=mgs=mg(s0+s1)=1kg×9.8m/s2×(19.00+8.36)×10-2m=2.68J打下C點(diǎn)時(shí)重物的速度vC=s1+s2(3)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)中,有12mv2則12v2=gs,g答案:(1)AB(2)2.682.28(3)C12.解析:(1)打下a點(diǎn)時(shí)小球的瞬時(shí)速度等于打下Ob過(guò)程中的平均速度,即va=h2(2)依據(jù)機(jī)械能守恒定律有-mgh=12mv2-12mv02,得v2=v02-2gh,故v(3)上升過(guò)程,沒(méi)有空氣阻力時(shí),加速度較小,故v2-h圖像的斜率較小,圖像應(yīng)如③所示。答案:(1)h2f2(2)k=-213.解析:(1)小球從A到B,豎直方向vy2