高中一輪復(fù)習(xí)物理階段綜合評(píng)估（六）機(jī)械能

階段綜合評(píng)估（六）機(jī)械能一、單項(xiàng)選擇題1．(2018·南京、淮安高三模擬)一顆小鋼珠從水面上方由靜止釋放，落入水中，濺起的水珠跳得比鋼珠釋放時(shí)的位置還高，如圖所示。對(duì)這種現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是()A．水珠濺起的高度超過(guò)鋼珠下落時(shí)的高度，違背了能量守恒定律B．小鋼珠下落時(shí)具有的重力勢(shì)能小于濺起的水珠在最高點(diǎn)的重力勢(shì)能C．小鋼珠下落時(shí)具有的重力勢(shì)能等于濺起的水珠在最高點(diǎn)的重力勢(shì)能D．小鋼珠下落時(shí)具有的重力勢(shì)能大于濺起的水珠在最高點(diǎn)的重力勢(shì)能解析：選D小鋼珠與水面碰撞后仍有動(dòng)能存在，且與水面碰撞的過(guò)程中產(chǎn)生內(nèi)能，所以小鋼珠下落時(shí)具有的重力勢(shì)能大于濺起的水珠在最高點(diǎn)的重力勢(shì)能，能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一，小鋼珠減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能和水珠的重力勢(shì)能，D項(xiàng)正確，A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。2．(2018·合肥質(zhì)檢)如圖所示，水平傳送帶保持2m/s的速度運(yùn)動(dòng)，一質(zhì)量為1kg的物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，現(xiàn)將該物體無(wú)初速度地放到傳送帶上的A點(diǎn)，然后運(yùn)動(dòng)到了距A點(diǎn)2m的B點(diǎn)，g取10m/s2，則傳送帶對(duì)該物體做的功為()A．0.5J B．2JC．2.5J D．4J解析：選B由題意知，物體的加速度a＝μg＝2m/s2，物體在傳送帶上做勻加速運(yùn)動(dòng)的位移x＝eq\f(v2,2a)＝1m，又因?yàn)閤AB＝2m，所以物體先做勻加速運(yùn)動(dòng)后做勻速運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理知傳送帶對(duì)物體做功W＝eq\f(1,2)mv2＝2J，B正確。3．(2018·揚(yáng)州檢測(cè))夏季游樂(lè)場(chǎng)的“飛舟沖浪”項(xiàng)目受到游客的歡迎，如圖所示，一游客(可視為質(zhì)點(diǎn))以某一水平速度v0從A點(diǎn)出發(fā)沿光滑圓軌道運(yùn)動(dòng)，至B點(diǎn)時(shí)脫離軌道，最終落在水面上的C點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是()A．在A點(diǎn)時(shí)，游客處于超重狀態(tài)B．從A到B過(guò)程，游客水平方向的加速度先增大后減小C．在B點(diǎn)時(shí)，游客的向心加速度為gD．從B到C過(guò)程，游客的機(jī)械能增大解析：選B在A點(diǎn)，游客具有豎直向下的向心加速度，此時(shí)處于失重狀態(tài)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；游客在A點(diǎn)時(shí)合力沿豎直方向，在B點(diǎn)時(shí)合力也沿豎直方向，但A到B過(guò)程中的各點(diǎn)支持力卻有水平向右的分力，所以游客水平方向的加速度必定先增加后減小，故B項(xiàng)正確；游客在B點(diǎn)剛離開(kāi)圓軌道，則游客對(duì)圓軌道的壓力為零，游客的加速度為g，豎直向下，但向心加速度小于g，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；從B到C過(guò)程，游客只受重力作用，游客的機(jī)械能守恒，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．(2018·宜昌期中聯(lián)考)一輛汽車在平直的公路上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中先保持某一恒定加速度，后保持恒定的功率，其牽引力與速度的關(guān)系圖像如圖所示。若已知汽車的質(zhì)量m、牽引力F1和速度v1及該車所能達(dá)到的最大速度v3，則根據(jù)圖像所給的信息，下列說(shuō)法正確的是()A．汽車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大功率為F1v1B．速度為v2時(shí)的加速度大小為eq\f(F1v1,mv2)C．汽車行駛中所受的阻力為eq\f(F1v1,v2)D．加速度恒定時(shí)，其大小為eq\f(F1,m)解析：選A由題圖F-v圖像可知，汽車運(yùn)動(dòng)中的最大功率為F1v1，選項(xiàng)A正確；當(dāng)汽車達(dá)到最大速度v3時(shí)牽引力等于阻力f，由fv3＝F1v1可得，汽車行駛中所受的阻力為f＝eq\f(F1v1,v3)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由題意可得F2v2＝F1v1，則速度為v2時(shí)汽車的牽引力F2＝eq\f(F1v1,v2)，加速度的大小為a＝eq\f(F2－f,m)＝eq\f(F1v1,mv2)－eq\f(f,m)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；加速度恒定時(shí)，加速度大小為a＝eq\f(F1－f,m)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5．(2018·南京、鹽城、連云港高三模擬)質(zhì)量為m的球從地面以初速度v0豎直向上拋出，已知球所受的空氣阻力與速度大小成正比。下列圖像分別描述了球在空中運(yùn)動(dòng)的加速度a、速度v隨時(shí)間t的變化關(guān)系和動(dòng)能Ek、機(jī)械能E(選地面處重力勢(shì)能為零)隨球距離地面高度h的變化關(guān)系，其中可能正確的是()解析：選C上拋過(guò)程中，速度減小，f＝kv，阻力減小，根據(jù)mg＋f＝ma，加速度a的方向向下，但a>g，逐漸減小，當(dāng)球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，速度為零，阻力為零，則加速度a＝g，方向向下，下落過(guò)程中，速度增大，f＝kv，阻力增大，根據(jù)mg－f＝ma，加速度a的方向向下，但a<g，逐漸減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；vt圖像的斜率表示加速度，A項(xiàng)錯(cuò)誤；上升過(guò)程中，Ek＝Ek0－∑(mg＋f)Δh，h增大，f減小，mg＋f減小，Ekh圖線斜率絕對(duì)值減小，下降過(guò)程中Ek＝－∑(mg－f)Δh，h減小，斜率絕對(duì)值減小，C項(xiàng)正確；由分析C的方法，易得D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題6．(2018·南通中學(xué)模擬)太陽(yáng)能汽車是靠太陽(yáng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)的汽車。當(dāng)太陽(yáng)光照射到汽車上方的光電板時(shí)，光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)汽車前進(jìn)。設(shè)汽車在平直的公路上由靜止開(kāi)始勻加速行駛，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，速度為v時(shí)功率達(dá)到額定功率，并保持不變。之后汽車又繼續(xù)前進(jìn)了距離s，達(dá)到最大速度vmax。設(shè)汽車質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受阻力恒為f，則下列說(shuō)法正確的是()A．汽車的額定功率為fvmaxB．汽車勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，克服阻力做功為fvtC．汽車從靜止開(kāi)始到速度達(dá)到最大值的過(guò)程中，牽引力所做的功為eq\f(1,2)mvmax2－eq\f(1,2)mv2D．汽車從靜止開(kāi)始到速度達(dá)到最大值的過(guò)程中，合力所做的功為eq\f(1,2)mvmax2解析：選AD當(dāng)牽引力等于阻力時(shí)，速度最大，則額定功率P＝fvmax，故A項(xiàng)正確；汽車勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移x＝eq\f(v,2)t，則克服阻力做功Wf＝fx＝eq\f(fvt,2)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；設(shè)總路程為x′，根據(jù)動(dòng)能定理知，W－fx′＝eq\f(1,2)mvmax2，則牽引力做功W＝fx′＋eq\f(1,2)mvmax2，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理知，合力做功等于動(dòng)能的變化量，則合力做功W＝eq\f(1,2)mvmax2，故D項(xiàng)正確。7．(2018·南京高三學(xué)情調(diào)研)如圖所示，質(zhì)量為1kg的小球靜止在豎直放置的輕彈簧上，彈簧勁度系數(shù)k＝50N/m?，F(xiàn)用大小為5N、方向豎直向下的力F作用在小球上，當(dāng)小球向下運(yùn)動(dòng)到最大速度時(shí)撤去F(g取10m/s2，已知彈簧一直處于彈性限度內(nèi))，則小球()A．返回到初始位置時(shí)的速度大小為1m/sB．返回到初始位置時(shí)的速度大小為eq\r(3)m/sC．由最低點(diǎn)返回到初始位置過(guò)程中動(dòng)能一直增加D．由最低點(diǎn)返回到初始位置過(guò)程中動(dòng)能先增加后減少解析：選AC初始時(shí)彈簧的壓縮量x1＝eq\f(mg,k)＝0.2m，小球向下運(yùn)動(dòng)到最大速度時(shí)合力為零，由平衡條件mg＋F＝kx2，得x2＝0.3m，則小球從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到速度最大的位置通過(guò)的位移x＝x2－x1＝0.1m，從開(kāi)始到返回初始位置的過(guò)程中，運(yùn)用動(dòng)能定理得Fx＝eq\f(1,2)mv2，解得小球返回到初始位置時(shí)的速度大小為v＝1m/s，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由最低點(diǎn)返回到初始位置的過(guò)程中，彈簧對(duì)小球的彈力一直大于小球的重力，則小球做加速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能一直增加，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8．(2018·南通、泰州、揚(yáng)州、淮安模擬)如圖所示，小物塊以初速度v0從O點(diǎn)沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)從O點(diǎn)斜向上拋出一個(gè)速度大小也為v0的小球，物塊和小球在斜面上的P點(diǎn)相遇。已知物塊和小球質(zhì)量相等，空氣阻力忽略不計(jì)，則()A．斜面可能是光滑的B．在P點(diǎn)時(shí)，小球的動(dòng)能大于物塊的動(dòng)能C．小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)離斜面最遠(yuǎn)D．小球和物塊到達(dá)P點(diǎn)過(guò)程中克服重力做功的平均功率相等解析：選BD設(shè)斜面的傾角為α，O點(diǎn)到P點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，物塊沿斜面向上的加速度為a，則有L＝v0t－eq\f(1,2)at2。設(shè)小球的初速度與斜面的夾角為β，將小球的運(yùn)動(dòng)沿斜面和垂直斜面的方向進(jìn)行正交分解，有L＝v0tcosβ－eq\f(1,2)gt2sinα，兩式對(duì)比有a＞gsinα，則斜面粗糙，A項(xiàng)錯(cuò)誤；小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，物塊沿斜面向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以在P點(diǎn)時(shí)，小球的動(dòng)能大于物塊的動(dòng)能，B項(xiàng)正確；小球運(yùn)動(dòng)到速度方向與斜面平行時(shí)離斜面最遠(yuǎn)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；小球和物塊質(zhì)量相等，運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的過(guò)程中，上升的高度相同，時(shí)間相同，根據(jù)公式eq\x\to(P)＝eq\f(mgh,t)，則克服重力做功的平均功率相等，D項(xiàng)正確。9．(2018·江蘇通、泰、揚(yáng)、徐、淮、宿高三模擬)如圖所示，豎直平面內(nèi)有一半圓槽，A、C等高，B為圓槽最低點(diǎn)，小球從A點(diǎn)正上方O點(diǎn)靜止釋放，從A點(diǎn)沿切線進(jìn)入圓槽，剛好能運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)。設(shè)球在AB段和BC段運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)時(shí)間分別為t1、t2，克服摩擦力做功分別為W1、W2，則()A．t1>t2 B．t1<t2C．W1>W2 D．W1<W2解析：選BC小球在AB段任意高度速率比BC段相應(yīng)同高度處速率大，路程相同時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間短，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；速率大對(duì)應(yīng)的向心力大，則圓槽對(duì)小球的支持力大，克服滑動(dòng)摩擦力做功就多，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。三、非選擇題10．(2018·南京模擬)為驗(yàn)證“拉力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”，某同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室找到下列器材：長(zhǎng)木板(一端帶定滑輪)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、質(zhì)量為200g的小車、質(zhì)量分別為10g、30g和50g的鉤碼、細(xì)線、學(xué)生電源(有“直流”和“交流”擋)。該同學(xué)進(jìn)行下列操作：A．組裝實(shí)驗(yàn)裝置，如圖甲所示B．將質(zhì)量為200g的小車?yán)酱螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，并按住小車C．選用50g的鉤碼掛在細(xì)線的掛鉤P上D．釋放小車，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，打出一條紙帶E．在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖乙所示F．進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理請(qǐng)你完成下列問(wèn)題：(1)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生電源應(yīng)選擇用________擋(選填“直流”或“交流”)。(2)該同學(xué)將紙帶上打的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為“0”，且認(rèn)為打“0”時(shí)小車的速度為零，其后依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5、6(相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà))，各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1s，如圖乙所示。該同學(xué)測(cè)量出計(jì)數(shù)點(diǎn)0到計(jì)數(shù)點(diǎn)3、4、5的距離，并標(biāo)在圖上。則在打計(jì)數(shù)點(diǎn)4時(shí)，小車的速度大小為_(kāi)_______m/s；如果將鉤碼的重力在數(shù)值上當(dāng)作小車所受的拉力，則在打計(jì)數(shù)點(diǎn)0到4的過(guò)程中，拉力對(duì)小車做的功為_(kāi)_______J，小車的動(dòng)能增量為_(kāi)_______J。(取重力加速度g＝9.8m/s2，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(3)由(2)中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該同學(xué)并沒(méi)有能夠得到“拉力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能增量”的結(jié)論，且對(duì)其他的點(diǎn)(如2、3、5點(diǎn))進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果與“4”計(jì)數(shù)點(diǎn)相似。你認(rèn)為產(chǎn)生這種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要原因有(寫出兩條即可)①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)儀器，使用交流電源。(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的速度等于該過(guò)程中的平均速度，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T＝0.1s，得：v4＝eq\f(x35,2T)＝eq\f(0.1850－0.0690,0.2)m/s＝0.58m/s，在打計(jì)數(shù)點(diǎn)0到4的過(guò)程中，拉力對(duì)小車做的功為：W＝mgs＝0.05×9.8×0.12J≈5.9×10－2J；小車的動(dòng)能增量為：ΔEk＝eq\f(1,2)Mv42＝eq\f(1,2)×0.2×0.582J≈3.4×10－2J。(3)該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的主要原因之一是鉤碼重力大小并不等于細(xì)線拉力的大小，設(shè)細(xì)線上拉力為F，對(duì)小車根據(jù)牛頓第二定律有：F＝Ma，對(duì)鉤碼有：mg－F＝ma，F(xiàn)＝eq\f(Mmg,m＋M)，由此可知當(dāng)M?m時(shí)，鉤碼的重力近似等于細(xì)線的拉力，顯然該實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有滿足這個(gè)條件；另外該實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行平衡摩擦力操作，否則也會(huì)造成較大誤差。答案：(1)交流(2)0.585.9×10－23.4×10－2(3)①小車質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量②沒(méi)有平衡摩擦力11.(2018·南京、淮安高三模擬)如圖所示，水平地面上有質(zhì)量分別為1kg和4kg的物體A和B，兩者與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5。非彈性輕繩的一端固定且離B足夠遠(yuǎn)，另一端跨過(guò)輕質(zhì)滑輪與A相連，滑輪與B相連，初始時(shí)，輕繩水平。若物體A在水平向右的恒力F＝31N作用下運(yùn)動(dòng)了4m。取重力加速度g＝10m/s2。求：(1)物體B因摩擦而產(chǎn)生的熱量；(2)物體A運(yùn)動(dòng)4m時(shí)的速度大?。?3)物體A、B間輕繩拉力大小。解析：(1)A運(yùn)動(dòng)位移sA＝4m，則B的位移sB＝eq\f(1,2)sA＝2mB受到的摩擦力fB＝μmBg＝20N由功能關(guān)系有Q＝WfB＝fBsB＝40J。(2)A運(yùn)動(dòng)4m時(shí)，設(shè)A、B的速度、加速度大小分別為vA、vB、aA、aB，則aA＝2aB，vA＝2vB由動(dòng)能定理有FsA－fAsA－fBsB＝eq\f(1,2)mAvA2＋eq\f(1,2)mBvB2其中fA＝μmAg＝5N代入數(shù)據(jù)解得vA＝8m/s。(3)設(shè)輕繩拉力為FT，由牛頓第二定律對(duì)A物體有F－fA－FT＝mAaA對(duì)B物體有2FT－fB＝mBaB代入數(shù)據(jù)解得FT＝18N。答案：(1)40J(2)8m/s(3)18N12．(2018·南師附中)如圖所示，在高h(yuǎn)1＝30m的光滑水平平臺(tái)上，質(zhì)量m＝1kg的小物塊壓縮彈簧后被鎖扣K鎖住，儲(chǔ)存了一定量的彈性勢(shì)能Ep。若打開(kāi)鎖扣K，小物塊將以一定的水平速度v1向右滑下平臺(tái)，做平拋運(yùn)動(dòng)，并恰好能沿光滑圓弧形軌道BC的B點(diǎn)的切線方向進(jìn)入圓弧形軌道。B點(diǎn)的高度h2＝15m，圓弧軌道的圓心O與平臺(tái)等高，軌道最低點(diǎn)C的切線水平，并與地面上長(zhǎng)