高考物理机械能守恒定律单元试题及答案.docx
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高考物理机械能守恒定律单元试题及答案
2019高考物理机械能守恒定律单元试题及答案
同学们都在忙碌地复习自己的功课,为了帮助大家能够在考前对自己多学的知识点有所巩固,下文整理了这篇机械能守恒定律单元试题,希望可以帮助到大家!
第Ⅰ卷(选择题,共50分)
一、选择题:
本卷共10小题,每小题5分,共50分,每小题有一个或多个选项正确,全部选对得5分,选不全的得3分,有选错或不答的得0分。
1.质量为m的物体,在距地面h高处以g3的加速度由静止竖直下落到地面,下列说法中不正确的是
A.物体的重力势能减少mgh3B.物体的机械能减少2mgh3
C.物体的动能增加mgh3D.重力做功mgh
2.从合肥开往南京、上海的动车组开始运行,动车组的最大优点是列车的运行速度快.提高列车运行速度的一个关键技术问题是提高机车发动机的功率.动车组机车的额定功率是普通机车的27倍,已知匀速运动时,列车所受阻力与速度的平方成正比,即f=kv2,则动车组运行的最大速度是普通列车的()
A.1倍B.2倍C.3倍D.9倍
3.从某一高处水平抛出一个物体,物体着地时的速度方向与水平方向成角.不计空气阻力,取地面为重力势能的参考平面,则物体抛出时的动能与重力势能之比为()
A.sin2B.cos2C.tan2D.cot2
4.汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率为P,牵引力为F0,t1时刻,司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半,并保持该功率继续行驶,到t2时刻,汽车又恢复了匀速直线运动.能正确表示这一过程中汽车牵引力F和速度v随时间t变化的图象是()
5.如图甲所示,足够长的固定光滑细杆与地面成一定倾角,在杆上套有一个光滑小环,沿杆方向给环施加一个拉力F,使环由静止开始运动,已知拉力F及小环速度v随时间t变化的规律如图乙所示,重力加速度g取10m/s2.则以下判断正确的是()
A.小环的质量是1kg
B.细杆与地面间的倾角是30
C.前3s内拉力F的最大功率是2.25W
D.前3s内小环机械能的增加量是5.75J
6.如图所示,一块木板可绕过O点的光滑水平轴在竖直平面内转动,木板上放有一木块,木板右端受到竖直向上的作用力F,从图中实线位置缓慢转动到虚线位置,木块相对木板不发生滑动.则在此过程中()
A.木板对木块的支持力不做功
B.木板对木块的摩擦力做负功
C.木板对木块的摩擦力不做功
D.F对木板所做的功等于木板重力势能的增加
7.质量为1kg的物体以某一初速度在水平地面上滑行,由于受到地面摩擦阻力作用,其动能随位移变化的图线如图所示,g=10m/s2,则物体在水平地面上()
A.所受合外力大小为5N
B.滑行的总时间为2s
C.滑行的加速度大小为1m/s2
D.滑行的加速度大小为2.5m/s2
8.如图所示,A、B两物体用一根跨过定滑轮的细绳相连,置于固定斜面体的两个斜面的相同高度,处于静止状态,两斜面的倾角分别是53和37,若不计摩擦,剪断细绳后下列说法中正确的是()
A.两物体着地时的速度相同
B.两物体着地时的动能相同
C.两物体着地时的机械能相同
D.两物体着地时所受重力的功率相同
9.如图所示,一个质量为m的圆环套在一根固定的水平长直杆上,环与杆的动摩擦因数为.现给环一个向右的初速度v0,同时对环施加一个竖直向上的作用力F,并使F的大小随v的大小变化,两者关系F=kv,其中k为常数,则环在运动过程中克服摩擦所做的功大小可能为()
A.12mv20
B.0
C.12mv20+m3g22k2
D.12mv20-m3g22k2
10.如图所示,木箱高为L,其底部有一个小物体Q(质点),现用力竖直向上拉木箱,使木箱由静止开始向上运动.若保持拉力的功率不变,经过时间t,木箱达到最大速度,这时让木箱突然停止,小物体会继续向上运动,且恰能到达木箱顶端.已知重力加速度为g,不计空气阻力,由以上信息,可求出的物理量是()
A.木箱的最大速度
B.时间t内拉力的功率
C.时间t内木箱上升的高度
D.木箱和小物体的质量
第Ⅱ卷(非选择题,共50分)
二、实验题:
本题共2小题,共12分。
把答案填在题中的横线上或按照题目要求作答。
11.(6分)与普通自行车相比,电动自行车骑行更省力.下表为某一品牌电动自行车的部分技术参数.在额定输出功率不变的情况下,质量为60kg的人骑着此电动自行车沿平直公路行驶,所受阻力恒为车和人总重的0.04倍.当此电动车达到最大速度时,牵引力为________N,当车速为2m/s时,其加速度为________m/s2.(g=10m/s2)
规格后轮驱动直流永磁铁电机
车型14电动自行车额定输出功率200W
整车质量40kg额定电压48V
最大载重120kg额定电流4.5A
12.(6分)在验证机械能守恒定律的实验中,选出一条纸带如图所示.其中O点为起始点,A、B、C为从合适位置开始选取的三个点,打点计时器通一50Hz的交流电,用最小刻度为mm的刻度尺,测得OA=11.13cm,OB=17.69cm,OC=25.9cm.记录的这三个数据中不符合有效数字要求的是________,应写成________cm.在记数点A和B之间、B和C之间还各有一个点未画出.重锤的质量是0.5kg.根据以上数据,打B点时,重锤的重力势能比开始减少了________J,这时它的动能是________J.(g=9.8m/s2,结果取三位有效数字)
三、计算题:
本题共3小题,共38分。
解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。
只写出最后答案的不能得分。
有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(10分)某弹性小球从距地面高度H处静止下落,假设小球与地面发生弹性碰撞(没有损失能量),但由于空气阻力的影响,小球只能上升34H.现为了使小球与地面碰撞后还能上升原来的高度H,则必须给小球多大的初速度v0?
14.(13分)如图所示,水平传送带正以2m/s的速度运行,两端水平距离l=8m,把一质量m=2kg的一个物块轻轻放到传送带的A端,物块在传送带的带动下向右运动,若物块与传送带间的动摩擦因数=0.1,则把这个物块从A端传送到B端的过程中,不计物块的大小,g取10m/s2,求:
(1)摩擦力做功的平均功率;
(2)摩擦力做功的最大功率.
15.(15分)如图所示,半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直面内.小球A、B质量分别为m、3m.A球从左边某高处由静止释放,并与静止于轨道最低点的B球相撞,碰撞后A球被反向弹回,且A、B球能达到的最大高度均为14R.重力加速度为g.问:
(1)碰撞刚结束时B球对轨道的压力大小;
(2)通过计算说明,碰撞过程中A、B球组成的系统有无机械能损失?
若有损失,求出损失了多少?
参考答案
1.A解析:
由物体的受力分析知,mg-f=ma=mg3,则f=2mg3,向上,对物体做负功,机械能减少.重力势能变化由重力做功引起,重力做正功mgh,则重力势能减少mgh.机械能变化由外力引起,外力即f做功-2mgh3,机械能减少2mgh3.动能变化由合外力做功引起,合外力为mg3,做功为mgh3,动能增加mgh3.
2.C解析:
列车以最大速度行驶时的功率P=fv=kv3,所以动车组机车的额定功率是普通机车的27倍时,动车组的最大行驶速度为普通列车的3倍,故C项正确.
3.D解析:
根据平抛运动知识可以求出水平速度和竖直速度之间的关系,即vyvx=tan.求出动能和重力势能分别为Ep=mgh=mgvyt2=12mv2y,Ek=12mv20=12mv2x,则EkEp=(vxvy)2=cot2,故D项对.
4.AD解析:
由P=Fv可判断,开始时汽车做匀速运动,则F0=f,P=F0v0,v0=P/f,当汽车功率减小一半P=P/2时,汽车开始做变减速运动,其牵引力为F1=P/v=P/2v=F0/2,加速度大小为a=(f-F1)/m=f/m-P/(2mv),由此可见,随着汽车速度v减小,其加速度a也减小,最终以v=v0/2做匀速运动,故A项正确;同理,可判断出汽车的牵引力由F1=F0/2最终增加到F0,所以,D项也正确.
5.AD解析:
设小环的质量为m,细杆与地面间的倾角为,由题图乙知,小环在第1s内的加速度a=0.51m/s2=0.5m/s2,由牛顿第二定律得:
5-mgsin=ma,4.5=mgsin,得m=1kg,A项正确;sin=0.45,B项错误;分析可得前3s内拉力F的最大功率以1s末为最大,Pm=Fv=50.5W=2.5W,C项错误;前3s内小环沿杆上升的位移x=0.521m+0.52m=1.25m,前3s内小环机械能的增加量E=12mv2+mgxsin=5.75J,故D项正确.
6.C解析:
由于摩擦力是静摩擦力,并且和运动方向始终垂直,所以摩擦力不做功,物体重力势能增加,动能不变,所以弹力对木块做正功,故A、B两项错,C项对;力F对木板所做的功等于木板和木块重力势能的增加,故D项错.
7.D解析:
根据题中图象可知物体受到的摩擦力为2.5N,加速度为2.5m/s2,根据匀变速直线运动的规律可以求出时间为4s.
8.D解析:
两物体着地时速度的大小相同,但方向不同,故A项错;由于两侧斜面的角度不同并开始时处于静止状态,所以质量不同,落地时的动能和机械能也不同,故B、C两项错;物体的重力沿斜面方向的合力大小相等,着地时速度大小也相等,且也沿斜面方向,所以着地时所受重力的功率相同,故D项对.
9.ABD解析:
分情况进行讨论,如果开始时重力和F相等,则圆环做匀速运动,动能不变,A项正确;如果重力大于F,则减速过程中摩擦力逐渐增大,最终静止,B项正确;如果开始时重力小于F,则做减速运动时摩擦力逐渐减小到零,D项正确.
10.AC解析:
最大速度vm=2gL,此时F=(M+m)g,P=Fvm,由动能定理,Pt-(M+m)gh=12(M+m)v2m,质量约去,可以求得高度h.
11.(6分)400.6
12.(6分)25.9cm(或OC段)25.900.8670.852
13.(10分)解析:
静止下落时,由动能定理可得:
mg14H-f74H=0
解得:
f=17mg
以初速度v0下落时,由动能定理可得:
-f2H=0-12mv20,解得v0=47gH.
答案:
47gH
14.(13分)解析:
物体刚放到传送带上时,由于与传送带有相对运动,物块受向右的滑动摩擦力,物块做加速运动,摩擦力对物块做功,求出物块在摩擦力作用下的位移和运动时间,由P=Wt和P=Fv分别求出平均功率和最大功率.
(1)物块受向右的摩擦力f=mg=0.1210N=2N,加速度a=fm=g=0.110m/s2=1m/s2
当物块与传送带相对静止时的位移x=v22a=2221m=2m
摩擦力做功为:
W=fx=22J=4J
相对静止后物块与传送带之间无摩擦力,此后物块匀速运动到B端,物块由A端到B端所用的时间为
t=va+l-xv=21s+8-22s=5s
则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率为
P=Wt=45W=0.8W.
(2)当物块在传送带上加速到与传送带速度相同时,摩擦力的功率最大,则
Pm=fv=22W=4W.
答案:
(1)0.8W
(2)4W
15.解析:
(1)因A、B球能达到的最大高度均为14R,由机械能守恒定律,得到碰撞后小球的速度大小为
12mv2=14mgR,vA=vB=gR2
设B球受到的支持力大小为N,根据牛顿第二定律:
N-3mg=3mv2BR,得N=92mg.
由牛顿第三定律,小球B对轨道的压力大小为:
N=N=92mg.
(2)设A球碰前的速度方向为正方向,碰撞过程满足动量守恒定律,
mv0=-mvA+3mvB
代入vA与vB的值,有:
v0=2gR
碰前系统的机械能E1=12mv20=mgR
碰后系统的机械能为E2=14mgR+34mgR=mgR
故E1=E2,无机械能损失.
答案:
(1)92mg
(2)无机械能损失
以上机械能守恒定律单元试题和答案解析的所有内容就是这些,查字典物理网预祝考生在高考中获得满意的成绩。
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