2017届高三物理一轮复习-第五章-机械能测试卷

1机械能一、选择题(40分)其中1－4题只有一个选项正确，5－10题有多个选项正确．1．(2015·江苏联考)质量为2×103kg，发动机额定功率为80kW的汽车在平直公路上行驶；若汽车所受阻力大小恒为4×103N，则下列判断中错误的有()A．汽车的最大动能是4×105JB．汽车以加速度2m/s2匀加速启动，启动后第2秒末时发动机实际功率是32kWC．汽车以加速度2m/s2做初速度为0的匀加速运动中，达到最大速度时克服摩擦力做功为4×105JD．若汽车保持额定功率启动，则当汽车速度为5m/s时，其加速度为6m/s2解析汽车达到最大速度时，加速度为0，牵引力等于阻力，汽车功率P＝Fv＝Ffv，所以最大速度v＝PmFf＝20m/s，对应的动能为4×105J，A项判断正确；汽车以加速度2m/s2匀加速启动，牵引力F＝Ff＋ma＝8×103N，所以2s末对应的实际功率为P＝Fat＝32kW，能够维持匀加速运动的最长时间为t＝PmFa＝5s，对应的克服摩擦力做功为WFf＝Ffx＝Ff·12at2＝105J，B项判断正确，C项判断错误；当汽车保持额定功率启动时有Pv－Ff＝ma，解得其加速度为a＝6m/s2，D项判断正确．答案C设置目的考查功率的计算及表达，特别是机车的牵引力的功率的表达2．(2016·江西宜春)一物块从如图所示的弧形轨道上的A点由静止开始滑下，由于轨道不光滑，它仅能滑到B点，由B点返回后，仅能滑到C点，已知A、B高度差为h1，B、C高度差为h2，则下列关系正确的是()A．h1＞h2B．h1＜h2C．h1＝h2D．h1、h2大小关系不确定解析可以将运动过程中的任一位置看成是圆周运动的一点，不同过程通过的同一点，从高处通过时速度要大于从较低点下落通过这一点的速度大小，比如在最低点，重力和支持力的合力提供向心力，则从较高处到最低点的速度大，支持力大，即压力大，摩擦力也大，相同路程，从高处下落到速度为零对应的重力做功mgΔh，与这个阶段克服摩擦力做的功Wf相同，mgΔh1＝Wf，所以h1＞h2，A选项正确．答案A设置目的考查能的转化与守恒3．(2015·大庆实验中学三模)如图甲所示，质量m＝1kg的物块(可视为质点)以v0＝10m/s的初速度从粗糙斜面上的P点沿斜面向上运动到达最高点后，又沿原路返回，其速率随时间2变化的图像如图乙所示，已知斜面固定且足够长．且不计空气阻力，取g＝10m/s2.下列说法中正确的是()A．物块所受的重力与摩擦力之比为3∶2B．在t＝1s到t＝6s的时间内物块所受重力的平均功率为50WC．在t＝6s时物体克服摩擦力做功的功率为20WD．在t＝0到t＝1s时间内机械能的变化量大小与t＝1s到t＝6s时间内机械能变化量大小之比为1∶5解析A项，设斜面倾角为θ，根据速度－时间图像的斜率表示加速度，得上滑过程：a1＝Δv1Δt1＝0－101m/s2＝－10m/s2下滑过程：a2＝Δv2Δt2＝105m/s2＝2m/s2根据牛顿第二定律，得a1＝－mgsinθ－fma2＝mgsinθ－fm，带入数据解得：sinθ＝35，mgf＝52，故A项错误；B项，根据速度－时间图像与坐标轴围成的面积表示位移，得1－6s内的位移x＝12×5×10m＝25m，则t＝1s到t＝6s的时间内物块所受重力的平均功率P＝mgxsinθt＝10×25×355W＝30W，故B项错误；C项，摩擦力f＝25mg＝25×10N＝4N，则t＝6s时物体克服摩擦力做功的功率P＝fv＝4×10W＝40W，故C项错误；D项，在t＝0到t＝1s时间内机械能的变化量大小ΔE1＝fx1，t＝1s到t＝6s时间内机械能变化量大小ΔE2＝fx2，则ΔE1ΔE2＝fx1fx2＝12×1×1012×5×10＝15，故D项正确．答案D命题立意本题旨在考查功率、平均功率和瞬时功率、匀变速直线运动的图像4.(2015·烟台高考测试)一个质量为m的铁块以初速度v1沿粗糙斜面上滑，经过一段时间又返回出发点，整个过程铁块速度随时间变化的图像如图所示，则下列说法正确的是()3A．铁块上滑过程处于超重状态B．铁块上滑过程与下滑过程的加速度方向相反C．铁块上滑过程与下滑过程满足v1t1＝v2(t2－t1)D．铁块上滑过程损失的机械能为12mv12解析A、B项，上滑过程匀减速上滑，加速度方向沿斜面向下，下滑过程匀加速下降则加速度方向沿斜面向下，故上滑和下滑过程加速度方向相同，物体都处于失重状态，故A、B项错误；C项，速度－时间图像与坐标轴围成的面积表示位移，由图可知，上滑的位移为：12v1t1，下滑的位移为12v2(t2－t1)，经过一段时间又返回出发点说明v1t1＝v2(t2－t1)，故C项正确；D项，根据能量守恒知上滑损失机械能为ΔE＝Ek1－mgh＝12mv12－12v1t1mgsinθ，故D项错误．答案C命题立意本题旨在考查功能关系、牛顿第二定律．5．(2015·福建厦门)如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上．其正上方A位置有一只小球．小球从静止开始下落，在B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零．小球下降阶段下列说法中正确的是()A．在B位置小球动能最大B．在C位置小球动能最大C．从A→C位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加D．从A→D位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加解析小球动能的增加用合外力做功来量度，A→C小球受的合力一直向下，对小球做正功，使动能增加，达C点动能最大，A选项错误，B选项正确；从A→C位置过程，除了小球重力做功外，弹簧对小球做负功，小球重力势能的减少等于小球动能的增加和弹性势能的增加，故从A→C位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加，C选项正确；由能的转化与守恒可知，从A→D位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加，D选项正确．答案BCD设置目的考查既有弹力又有重力做功的情景下的机械能守恒．6．(2015·扬州高三测试)一个物体从斜面底端冲上足够长的斜面后又返回到斜面底端，已知物体的初动能为E，它返回到斜面底端的速度为v，克服摩擦力做功为E/2，若物体以2E的初动能冲上斜面，则有()A．返回斜面底端时的速度大小为2vB．返回斜面底端时的动能为E4C．返回斜面底端时的动能为3E2D．物体两次往返克服摩擦力做功相同解析由题意可知，第二次初动能是第一次的2倍，两次上滑加速度相同，根据v2＝2ax，推导可得x2＝2x1，则Wf2＝2Wf1.对全过程用动能定理：Wf2＝2E－E′，Wf1＝E－E2，第二次回到底端时动能E′＝E，从而推知返回底端时的速度大小为2v.答案AB命题立意本题旨在考查动能定理的应用7．(2015·济南一模)如图所示，绝缘粗糙斜面体固定在水平地面上，斜面所在空间存在平行于斜面向上的匀强电场E，轻弹簧一端固定在斜面顶端，另一端拴接一不计质量的绝缘薄板．一带正电的小滑块，从斜面上的P点处由静止释放后，沿斜面向上运动，并能压缩弹簧至R点(图中未标出)，然后返回．则()A．滑块从P点运动到R点的过程中，其机械能增量等于电场力与弹簧弹力做功之和B．滑块从P点运动到R点的过程中，电势能的减小量大于重力势能和弹簧弹性势能的增加量之和C．滑块返回能到达的最低位置在P点的上方D．滑块最终停下时，克服摩擦力所做的功等于电势能的减小量与重力势能增加量之差解析由题可知，小滑块从斜面上的P点处由静止释放后，沿斜面向上运动，说明小滑块开始时受到的合力的方向向上，开始时小滑块受到重力、电场力、斜面的支持力和摩擦力的作用；小滑块开始压缩弹簧后，还受到弹簧的弹力的作用，小滑块向上运动的过程中，斜面的支持力不做功，电场力做正功，重力做负功，摩擦力做负功，弹簧的弹力做负功．在小滑块开始运动到到达R点的过程中，电场力做的功转化为小滑块的重力势能、弹簧的弹性势能以及内能．A项，由以上的分析可知，滑块从P点运动到R点的过程中，其机械能增量等于电场力与弹簧弹力做功、摩擦力做功之和，故A项错误；B项，由以上的分析可知，电场力做的功转化为小滑块的重力势能、弹簧的弹性势能以及内能，所以电势能的减小量大于重力势能和弹簧弹性势能的增加量之和，故B项正确；C项，小滑块运动的过程中，由于摩擦力做功，小滑块的机械能与电势能的和减小，所以滑块返回能到达的最低位置在P点的上方，不能再返回P点，故C项正确；D项，滑块运动的过程中，由于摩擦力做功，小滑块的机械能与电势能的和逐渐减小，所以滑块最终停下时，克服摩擦力所做的功等于电势能的减小量与重力势能增加量之差，故D项正确．答案BCD命题立意本题旨在考查功能关系、机械能守恒定律易错警示该题中，小滑块的运动的过程相对是比较简单的，只是小滑块运动的过程中，对5小滑块做功的力比较多，要逐个分析清楚，不能有漏掉的功，特别是摩擦力的功．8．(2016·四川资阳)一人用力把质量为m的物体由静止竖直向上匀加速提升h，速度增加为v，则对此过程，下列说法正确的是()A．人对物体所做的功等于物体机械能的增量B．物体所受合外力所做的功为12mv2C．人对物体所做的功为mghD．人对物体所做的功为12mv2解析对物体运用动能定理，得W合＝WF－mgh＝12mv2－0，知物体所受合力做的功为12mv2，人对物体做的功为12mv2＋mgh，除重力以外其他力做功为人对物体做的功，所以人对物体做的功等于物体机械能的增量，A、B选项正确，C、D选项错误．答案AB设置目的机械能守恒、动能定理、能量变化9．(2015·天津蓟县)如图所示，将倾角为30°的斜面体置于水平地面上，一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B，跨过固定于斜面体顶端的光滑支点O.已知A的质量为m，B的质量为4m.现用手托住A，使OA段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力)，OB绳平行于斜面，此时物块B恰好静止不动，将A由静止释放，在其下摆过程中，斜面体与物块B始终保持静止，下列判断中正确的是()A．物块B受到的摩擦力先减小后增大B．物块B受到的摩擦力不变C．小球A与地球组成的系统机械能守恒D．小球A与地球组成的系统机械能不守恒解析小球下摆过程中，拉力F由零逐渐变大到大于重力G，当F＜4mgsin30°时，物块B受到的静摩擦力沿斜面向上且不断变小；当F＝4mgsin30°时，物块B受到的静摩擦力为零；当F＞4mgsin30°时，物块B受到的静摩擦力沿斜面向下且不断变大，A选项正确，B选项错误；对小球A受力分析，受重力和拉力，拉力不做功，故小球A机械能守恒，由于重力势能的系统性，故也可以说小球A与地球组成的系统机械能守恒，C选项正确，D选项错误．答案AC设置目的考查摆球的运动过程中的机械能的变化、圆周运动、动静结合的极限问题分析10．由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内．一质量为m的小球，从距离水平地面高为H的管口D处静止释放，最后能够从A端水平抛出落到地面上，下列说法正确的是()6A．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2RH－2R2B．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为22RH－4R2C．小球能从细管A端水平抛出的条件是H＞2RD．小球能从细管A端水平抛出的最小高度Hmin＝52R解析当小球从H＝2R处落下，到A点速度为0，落点距A水平距离为0；取H＝4R，小球到达A处有12mv2＝2mgR，v＝2gR，12gt2＝2R，t＝4Rg，对照A、B项代入H＝4R，知B项对；竖直平面内小球在管道中过顶的最小速度为0，根据机械能守恒知，小球要到达A点并水平抛出，则需要H2R即可．答案BC设置目的考查杆模型的辨析、圆周运动的极值问题、平抛、机械能守恒的综合二、实验题(20分)11．(8分)(2015·枣庄八中模拟)某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图1所示的装置：水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验时，保持轨道和细线水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动实现平衡摩擦力．(1)该