2011屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機械能及其守恒定律 單元評估 新人教版

第五章(本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以活頁形式分冊裝訂！)一、選擇題1游樂場中的一種滑梯如圖所示小朋友從軌道頂端由靜止開始下滑，沿水平軌道滑動了一段距離后停下來，則()A下滑過程中支持力對小朋友做功B下滑過程中小朋友的重力勢能增加C整個運動過程中小朋友的機械能守恒D在水平面滑動過程中摩擦力對小朋友做負(fù)功【解析】下滑過程中支持力的方向總與速度方向垂直，所以支持力不做功，A錯誤；越往下滑重力勢能越小，B錯誤；摩擦力的方向與速度方向相反，所以摩擦力做負(fù)功，機械能減少，D正確，C錯誤【答案】D2關(guān)于摩擦力做功的下列說法不正確的是()A滑動摩擦力阻礙物體的相對運動，一定做負(fù)功B靜摩擦力起著阻礙物體相對運動趨勢的作用，一定不做功C靜摩擦力和滑動摩擦力一定都做負(fù)功D系統(tǒng)內(nèi)兩物體間的相互作用的一對摩擦力做功的總和恒等于0【解析】功的計算公式WFxcos 中的x是指相對于地面的位移，滑動摩擦力和靜摩擦力僅起阻礙物體間的相對運動(或相對運動趨勢)的作用它們和物體對地“絕對位移”的方向既可能相同也可能相反，說它們一定做負(fù)功是錯誤的物體間有靜摩擦力作用時兩物體相對靜止，物體可以對地移動，所以靜摩擦力也可能做功，物體間有相對滑動時，伴隨機械能的損耗(轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)，所以一對滑動摩擦力做功的總和恒為負(fù)值，四個選項均錯【答案】ABCD3如圖所示，斜劈劈尖頂著豎直墻壁靜止于水平面上，現(xiàn)將一小球從圖示位置靜止釋放，不計一切摩擦，則在小球從釋放到落至地面的過程中，下列說法正確的是()A斜劈對小球的彈力不做功B斜劈與小球組成的系統(tǒng)機械能守恒C斜劈的機械能守恒D小球機械能的減小量等于斜劈動能的增大量【解析】球有豎直方向的位移，所以斜劈對球做功不計一切摩擦，小球下滑時，小球和斜劈組成的系統(tǒng)只有小球重力做功，系統(tǒng)機械能守恒，故選BD.【答案】BD4(2009年江蘇)如圖所示，兩質(zhì)量相等的物塊A、B通過一輕質(zhì)彈簧連接，B足夠長、放置在水平面上，所有接觸面均光滑彈簧開始時處于原長，運動過程中始終處在彈性限度內(nèi)在物塊A上施加一個水平恒力，A、B從靜止開始運動到第一次速度相等的過程中，下列說法中正確的有()A當(dāng)A、B加速度相等時，系統(tǒng)的機械能最大B當(dāng)A、B加速度相等時，A、B的速度差最大C當(dāng)A、B速度相等時，A的速度達到最大D當(dāng)A、B速度相等時，彈簧的彈性勢能最大【解析】A物塊在運動的過程中先做加速度減小的加速運動后做減速運動，B物塊先做加速度增大的加速運動后做加速度減小的加速運動，當(dāng)A、B兩物塊加速度相等時彈簧彈力F，彈簧繼續(xù)伸長，外力做正功，機械能增大，在加速度相等前，A的加速度大于B的加速度，速度差不斷增大，A、B加速度相等時速度差最大，當(dāng)速度相等時彈簧伸長量最大，彈性勢能最大，當(dāng)A、B速度相等時A的速度最大，以后A做減速運動【答案】BCD5人通過滑輪將質(zhì)量為m的物體，沿粗糙的斜面由靜止開始勻加速地由底端拉上斜面，物體上升的高度為h，到達斜面頂端的速度為v，如圖所示則在此過程中()A物體所受的合外力做功為mghmv2B物體所受的合外力做功為mv2C人對物體做的功為mghD人對物體做的功大于mgh【解析】物體沿斜面做勻加速運動，根據(jù)動能定理：W合WFWfmghmv2，其中Wf為物體克服摩擦力做的功人對物體做的功即是人對物體的拉力做的功，所以W人WFWfmghmv2.A、C錯誤、B、D正確【答案】BD6(2009年大連模擬)如下圖所示，在高1.5 m的光滑平臺上有一個質(zhì)量為2 kg的小球被一細(xì)線拴在墻上，球與墻之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧當(dāng)燒斷細(xì)線時，小球被彈出，小球落地時的速度方向與水平方向成60°角，則彈簧被壓縮時具有的彈性勢能為(g10 m/s2)()A10 JB15 JC20 J D25 J【解析】由hgt2和vygt得：vy m/s，落地時，tan 60°可得：v0 m/s，由機械能守恒得：Epmv，可求得：Ep10 J，故A正確【答案】A7如圖所示，將質(zhì)量m2 kg的一個小鋼球(可看成質(zhì)點)從離地面H2 m高處由靜止開始釋放，落入泥潭并陷入泥中h5 cm深處，不計空氣阻力(g取10 m/s2)，則下列說法正確的是()A整個過程中小鋼球重力勢能的減少量等于小鋼球機械能的減少量B整個過程中重力做功為40 JC整個過程中小鋼球重力勢能的減少量等于小鋼球克服阻力做的功D泥對小鋼球的平均阻力為820 N【解析】小鋼球在空中只受重力作用，在泥潭中受重力和泥的阻力整個運動階段重力做功應(yīng)為mg(Hh)41 J；對小鋼球在整個運動階段應(yīng)用動能定理，有mg(Hh)h00，mg(Hh)h，所以A、C正確，B錯誤，泥對小鋼球的平均阻力·mg×2×10 N820 N，D正確【答案】ACD8(2009年廣東模擬)如圖所示，一輕彈簧左端與物體A相連，右端與物體B相連，開始時，A、B均在粗糙水平面上不動，彈簧處于原長狀態(tài)在物體B上作用一水平向右的恒力F，使物體A、B向右運動在此過程中，下列說法中正確的是()A合外力對物體A所做的功等于物體A的動能增量B外力F做的功與摩擦力對物體B做的功之和等于物體B的動能增量C外力F做的功及摩擦力對物體A和B做功的代數(shù)和等于物體A和B的動能增量及彈簧彈性勢能增量之和D外力F做的功加上摩擦力對物體B做的功等于物體B的動能增量與彈簧彈性勢能增量之和【答案】AC9如圖所示，某段滑雪雪道傾角為30°，總質(zhì)量為m(包括雪具在內(nèi))的滑雪運動員從距底端高為h處的雪道上由靜止開始勻加速下滑，加速度為g.在他從上向下滑到底端的過程中，下列說法正確的是()A運動員減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能B運動員獲得的動能為mghC運動員克服摩擦力做功為mghD下滑過程中系統(tǒng)減少的機械能為mgh【解析】本題考查必修2功、機械能運動員的加速度為g，沿斜面：mgFfm·g，F(xiàn)fmg，WFfmg·2hmgh，所以AC項錯誤，D項正確；Ekmghmghmgh，B項錯誤【答案】D10(2009年武漢模擬)如下圖所示，足夠長的水平傳送帶以速度v沿順時針方向運動，傳送帶的右端與光滑曲面的底部平滑連接，曲面上的A點距離底部的高度為h0.45 m一小物塊從A點靜止滑下，再滑上傳送帶，經(jīng)過一段時間又返回曲面，g取10 m/s2，則下列說法正確的是()A若v1 m/s，則小物塊能回到A點B若v3 m/s，則小物塊能回到A點C若v5 m/s，則小物塊能回到A點D無論v等于多少，小物塊均能回到A點【解析】小物塊下滑到傳送帶的速度為v0，由機械能守恒得，mghmv，v03 m/s，因傳送帶向右運動，物塊將在傳送帶上先勻減速到零，再向右勻加速，但當(dāng)帶的速度v3 m/s時，物塊向右加速到與帶同速即勻速運動，故v1 m/s時，小物塊滑回曲面的速度為v1 m/s，上升的高度為h0.05 m，A錯誤；當(dāng)v3 m/s時，小物塊回到曲面的速度均為vv03 m/s，仍能回到A點，B、C正確，D錯誤【答案】BC二、非選擇題11(1)對于橡皮筋做的功來說，直接測量是有困難的，我們可以巧妙地避開這個難題而不影響問題的解決，只需要測出每次實驗時橡皮筋對小車做的功是第一次實驗的多少倍，使用的方法是_A用同樣的力對小車做功，讓小車通過的距離依次為x、2x、3x進行第1次、第2次、第3次實驗時，力對小車做的功就是W、2W、3WB讓小車通過相同的距離，第1次力為F，第2次力為2F、第3次力為3F實驗時，力對小車做的功就是W、2W、3WC選用同樣的橡皮筋，在實驗中每次橡皮筋拉伸的長度保持一致，當(dāng)用1條、2條、3條同樣的橡皮筋進行第1次、第2次、第3次實驗時，橡皮筋對小車做的功就是W、2W、3WD利用彈簧測力計測量對小車的拉力F，利用直尺測量小車在力作用下移動的位移x，便可以求出每次實驗中力對小車做的功，可控制為W、2W、3W(2)如下圖所示，為在“探究動能定理”實驗中小車在運動過程中打點計時器在紙帶上打出的一系列的點，打點的時間間隔為0.02 s，小車運動情況A、B之間可描述為_運動，C、D之間可描述為_運動小車離開橡皮筋后的速度為_m/s.【解析】實際操作第一次用一根橡皮筋，以后各次分別用2根、3根且每次拉到同樣的長度，即能得到W、2W、3W的功【答案】(1)C(2)加速度逐漸減小的加速直線勻速直線0.3612如下圖甲所示，在傾角為30°的足夠長光滑斜面AB前，有一粗糙水平面OA，OA長為4 m有一質(zhì)量為m的滑塊，從O處由靜止開始受一水平向右的力F作用F只按圖乙所示的規(guī)律變化，滑塊與OA間的動摩擦因數(shù)0.25，g取10 m/s2，試求：(1)滑塊到A處的速度大??；(2)不計滑塊在A處的速率變化，滑塊沖上斜面的長度是多少？【解析】(1)由圖乙知，在前2 m內(nèi)，F(xiàn)12mg，做正功，在第3 m內(nèi)，F(xiàn)20.5mg，做負(fù)功，在第4 m內(nèi)，F(xiàn)30，滑動摩擦力Ffmg0.25mg，始終做負(fù)功，由動能定理全程列式得：F1x1F2x2Ff·xmv0.即2mg×20.5mg×10.25mg×4mv，解得vA5 m/s.(2)沖上斜面的過程，由動能定理得mg·L·sin 30°0mv所以沖上AB面的長度L5 m .【答案】(1)5 m/s(2)5 m13如圖所示，質(zhì)量為m0.1 kg的小球置于平臺末端A點，平臺的右下方有一個表面光滑的斜面體，在斜面體的右邊固定一豎直擋板，輕質(zhì)彈簧拴接在擋板上，彈簧的自然長度為x00.3 m，斜面體底端C距擋板的水平距離為d21 m，斜面體的傾角為45°，斜面體的高度h0.5 m現(xiàn)給小球一大小為v02 m/s的初速度，使之在空中運動一段時間后，恰好從斜面體的頂端B無碰撞地進入斜面，并沿斜面運動，經(jīng)過C點后再沿粗糙水平面運動，過一段時間開始壓縮輕質(zhì)彈簧小球速度減為零時，彈簧被壓縮了x0.1 m已知小球與水平面間的動摩擦因數(shù)0.5，設(shè)小球經(jīng)過C點時無能量損失，重力加速度g10 m/s2，求：(1)平臺與斜面體間的水平距離d1；(2)小球在斜面上的運動時間t；(3)壓縮彈簧過程中的最大彈性勢能Ep.【解析】(1)小球到達斜面頂端時vByv0tan vBygt1d1v0t1解得：d10.4 m.(2)在B點，vB小球由B到C過程中，mgsin mavv2vCvBat解得：t0.2 svC3 m/s.(3)小球在水平面上的運動過程中，mvmg(d2x0)mg·xEp解得：Ep0.5 J.【答案】(1)0.4 m(2)0.2 s(5)0.5 J14如圖所示，內(nèi)壁光滑的空心細(xì)管彎成的軌道ABCD固定在豎直平面內(nèi)，其中BCD段是半徑R0.25 m的圓弧，C為軌道的最低點，CD為圓弧，AC的豎直高度差h0.45 m在緊靠管道出口D處有一水平放置且繞其水平中心軸OO勻速旋轉(zhuǎn)的圓筒，圓筒直徑d0.15 m，筒上開有小孔E.現(xiàn)有質(zhì)量為m0.1 kg且可視為質(zhì)點的小球由靜止開始從管口A滑下，小球滑到管道出口D處時，恰好能從小孔E豎直進入圓筒，隨后，小球由小孔E處豎直向上穿出圓筒不計空氣阻力，取g10 m/s2.求：(1)小球到達C點時對管壁壓力的大小和方向；(2)圓筒轉(zhuǎn)動的周期T的可能值【解析】(1)小球從AC，由機械能守恒定律得：mghmv小球在C點處，根據(jù)牛頓第二定律有FNCmg解得FNCm4.6 N小球到達C點時對管壁壓力的大小為4.6 N，方向豎直向下(2)小球從AD，由機械能守恒定律得mghmgRmv代入數(shù)值解得vD2 m/s小球由D點豎直上拋至剛穿過圓筒時，由位移公式得dvDtgt2解得t10.1 s和t20.3 s(舍去)小球能向上穿出圓筒所用時間滿足t(2n1)(n0,1,2,3)聯(lián)立解得T s(n0,1,2,3)【答案】(1)4. 6 N豎直向下(2) s(n0,1,2,3)1510只相同的小圓輪并排水平緊密排列，圓心分別為O1、O2、O3、O10，已知O1O103.6 m，水平轉(zhuǎn)軸通過圓心，圓輪繞軸順時針轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速均為 r/s.現(xiàn)將一根長0.8 m、質(zhì)量為2.0 kg的勻質(zhì)木板平放在這些輪子的左端，木板左端恰好與O1豎直對齊，如下圖所示，木板與輪緣間的動摩擦因數(shù)為0.16，不計軸與輪間的摩擦，g取10 m/s2.試求：(1)輪緣的線速度大小(2)木板在輪子上水平移動的總時間(3)輪在傳送木板過程中所消耗的機械能【解析】(1)輪緣轉(zhuǎn)動的線速度：v2nr1.6 m/s.(2)板運動的加速度：ag0.16×10 m/s21.6 m/s2板在輪上做勻加速運動的時間：t1 s板在做勻加速運動中所發(fā)生的位移：x1at2×1.6×12 m0.8 m板在做勻速運動的全過程中其重心平動發(fā)生的位移為：x23.6 m0.8 m0.4 m2.4 m因此，板運動的總時間為：tt11 s s2.5 s.(3)由功能關(guān)系知：輪子在傳送木板的過程中所消耗的機械能一部分轉(zhuǎn)化成了木板的動能，另一部分因克服摩擦力做功轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，即：木板獲得的動能：Ekmv2摩擦力做功產(chǎn)生的內(nèi)能：QF·x加速過程木板與輪子間的相對位移：xv·t·t消耗的機械能：EEkQ聯(lián)立上述四個方程解得：Emv22×1.62 J5.12 J.【答案】(1)1.6 m/s(2)2.5 s(3) 5.12 J