2019年高中物理阶段质量检测三机械能守恒定律含解析新人教版必修220190531249.wps

机械能守恒定律 (时间：60分钟；满分：100分) 一、单项选择题(本题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分) 1如图所示，人站在电动扶梯的水平台阶上，假定人与扶梯一起沿斜面加速上升，在这 个过程中，人脚所受的静摩擦力( ) A等于零，对人不做功 B水平向左，对人做负功 C水平向右，对人做正功 D斜向上，对人做正功 2(2016·黄冈高一检测)关于功和能，下列说法不正确的是( ) A滑动摩擦力对物体可以做正功 B当作用力对物体做正功时，反作用力可以不做功 C做曲线运动的物体，由于速度不断地变化，一定有外力对物体做功 D只受重力作用的物体，在运动过程中机械能一定守恒 3如图所示，细线的一端固定于 O 点，另一端系一小球。在水平拉力作用下，小球以恒 定速率在竖直平面内由 A 点运动到 B 点。在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是( ) A逐渐增大 B逐渐减小 C先增大，后减小 D先减小，后增大 4某物体同时受到两个在同一直线上的力 F1、F2的作用，物体由静止开始做直线运动， 其位移与力 F1、F2的关系图象如图所示，在这 4 m 内，物体具有最大动能时的位移是( ) A1 m B2 m C3 m D4 m 5(2016·如皋高一检测)如图所示，质量为 m 的物块与转台之间能出现最大静摩擦力， 且为物块重力的 k 倍，它与转轴 OO相距 R，物块随转台由静止开始转动，当转速缓慢地增加 到某一定值时，物块即将在转台上滑动。在物块由静止到开始滑动前的这一过程中，转台对物 块做的功为( ) 1 A0 B2mgR 1 C2kmgR D. kmgR 2 二、多项选择题(本题共 3 小题，每小题 6 分，共 18 分) 6如图所示，两个质量相同的物体 A 和 B，在同一高度处，A 物体自由落下，B 物体沿光 滑斜面下滑，则它们到达地面时(空气阻力不计)( ) A速度大小相等，动能相同 BB 物体的速率大，动能也大 CA、B 两物体在运动过程中机械能都守恒 DB 物体重力所做的功比 A 物体重力所做的功多 7如图所示，利用倾角为 的传送带把一个质量为 m 的木箱匀速传送 L 距离，这时木箱 升高 h，木箱和传送带始终保持相对静止。关于此过程，下列说法正确的是( ) A木箱克服重力做功 mgh B摩擦力对木箱做功为零 C摩擦力对木箱做功为 mgLcos ，其中 为摩擦因数 D摩擦力对木箱做功为 mgh 8(2016·梅州高一检测)如图所示两个单摆，摆球 A、B 的质量相同，摆线长 LALB，悬 点 O、O等高，把两个摆球拉至水平后，选 O、O所在的平面为零势能面，都由静止释放， 不计阻力，摆球摆到最低点时( ) AA 球的动能大于 B 球的动能 BA 球的重力势能大于 B 球的重力势能 C两球的机械能总量相等 D两球的机械能总量小于零 三、非选择题(本题共 4 小题，共 52 分) 9(10 分)(2016·湘潭高一检测)某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”，设 计了如下实验，他的操作步骤是： 2 按图摆好实验装置，其中小车质量 M0.20 kg，钩码总质量 m0.05 kg； 释放小车，然后接通打点计时器的电源(电源频率为 f50 Hz)，打出一条纸带。 (1)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，如图所示。把打下的第一点 记作 0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有 4 个点未画出，用厘米刻度尺测得各计 数点到 0 点距离分别为 d10.004 m，d20.055 m,d30.167 m，d40.256 m，d50.360 m，d6 0.480 m，他把钩码重力(当地重力加速度 g9.8 m/s2)作为小车所受合力，并算出打下 0 点到打下第 5 点合力做的功 W_ J(结果保留三位有效数字)，把打下第 5 点时小车 动能作为小车动能的改变量，算得 Ek_ J。(结果保留三位有效数字) (2)多选此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量” 的结论，且误差很大。通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是( ) A钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多 B没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多 C释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小 D没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的主要原因 10(12 分)在“验证机械能守恒定律”实验中，打出的纸带如图所示，其中 A、B 为打点 计时器打下的第 1、2 个点，AB2 mm，D、E、F 为点迹清晰时连续打出的计时点，测得 D、E、 F 到 A 的距离分别为 s1、s2、s3(图中未画出)。设打点计时器的打点频率为 f，重物质量为 m， 实验地点重力加速度为 g。一位学生想从纸带上验证打下 A 点到打下 E 点过程中，重物的机械 能守恒。 (1)多选实验中，如下哪些操作是必要的( ) A用秒表测量时间 B重物的质量应尽可能大些 C先接通电源后释放纸带 D先释放纸带后接通电源 (2)重物重力势能减少量 Ep_，动能增加量 Ek_。 (3)比较 Ep和 Ek发现，重物重力势能的减少量 Ep大于动能的增加量 Ek，造成这 一误差的原因是_。 11(14分)如图甲所示，质量 m1 kg 的物体静止在光滑的水平面上，t0 时刻，物体 受到一个变力 F 作用，t1 s 时，撤去力 F，某时刻物体滑上倾角为 37° 的粗糙斜面；已知 物体从开始运动到斜面最高点的 vt 图象如图乙所示，不计其他阻力，求： 3 (1)变力 F 做的功。 (2)物体从斜面底端滑到最高点过程中克服摩擦力做功的平均功率。(sin 37°0.6，cos 37°0.8) (3)物体回到出发点的速度。 12(16 分)(2016·盐城高一检测)光滑水平面 AB 与竖直面内的半圆形导轨在 B 点连接， 导轨半径 R0.5 m，一个质量 m2kg 的小球在 A 处压缩一轻质弹簧，弹簧与小球不拴接。用 手挡住小球不动，此时弹簧弹性势能 Ep49 J，如图所示。放手后小球向右运动脱离弹簧，沿 半圆形轨道向上运动恰能通过最高点 C，g 取 10 m/s2。求： (1)小球脱离弹簧时的速度大小； (2)小球从 B 到 C 克服阻力做的功； (3)小球离开 C 点后落回水平面时的动能大小。 答 案 1解析：选 C 人随扶梯沿斜面加速上升，人受到重力、支持力和水平向右的静摩擦力， 且静摩擦力方向与运动方向的夹角小于 90°，故静摩擦力对人做正功。 2解析：选 C 滑动摩擦力可以做负功、也可以做正功或不做功，A 正确；作用力做正功， 反作用力可能做正功、负功或不做功，B 正确；匀速圆周运动中，合外力(即向心力)不做功， C 错误；物体只受重力时机械能一定守恒，D 正确。 3解 析：选 A 小球上升的过程中，重力做负功，水平拉力 F 做正功，由动能定理得 WF 1 1 WG mv2 mv20，所以 WFWG，即拉力做的功和克服重力做的功总是相等的，则拉力做功的 2 2 功率和克服重力做功的功率也总是相等的，小球上摆过程中，竖直方向的分速度一直增大，克 服重力做功的功率 Pmgv一直增大，所以拉力做功的功率也是逐渐增大的，A 正确。 4解析：选 B x2 m 前， F1F2，合力做正功，动能增加；x2 m 后，F1F2，合力做 负功，动能减小；x4 m 时，F1、F2合力做功为零，动能为零；x2 m 时，合力做功最多，动 能最大，B 正确。 v2 1 5解析：选 D 设物块开始滑动时的速度大小为 v，则 kmgm ，而根据动能定理 W R 2 1 mv2，故转台对物块做的功 W kmgR，D 正确。 2 6解析：选 AC 两物体在运动中只有重力做功，故机械能守恒，C 正确；重力做的功 W 1 mgh 也相同，D 错误；由机械能守恒定律 mgh mv2可知，两物体落地时的速度大小相等，动 2 能相同，A 正确，B 错误。 7解析：选 AD 木箱和传送带间的摩擦力为静摩擦力，对木箱做正功，木箱匀速运动， 4 根据动能定理，摩擦力对木箱做的功等于木箱克服重力做的功 mgh，A、D 正确。 1 8解析：选 AC 根据动能定理 mgL mv2，所以摆球摆到最低点时 A 球的动能大于 B 球 2 的动能，A 正确；在最低点，A 球的高度更低，由 Epmgh 知 A 球的重力势能较小，B 错误；A、 B 两球在运动的过程中，只有重力做功，机械能守恒，两球的机械能总量保持 0 不变，所以在 最低点，两球的机械能总量仍为 0，故 C 正确，D 错误。 1 d6d4 9解析：(1)Wmgd50.176 J，由 Ek Mv ，v5 ，T0.1 s，解得 Ek0.125 J。 52 2 2T (2)钩码向下加速运动时，细绳的拉力比钩码重力小，且钩码质量越大，这种差别越大，A 正确；本实验应平衡小车的摩擦力，这样绳的拉力所做的功才等于小车动能的改变量，B 正确； 而 C、D 两选项都不是产生较大误差的主要原因。 答案：(1)0.176 0.125 (2)AB 10解析：(1)实验中根据打点计时器打点频率计算时间，不需要秒表，A 错误；重物的 质量应尽可能大些，这样可以减小阻力引起的误差，B 正确；打点计时器使用时，都是先接通 电源，待打点稳定后再释放纸带，C 正确，D 错误。 (2)因为 AB2 mm，则 A 点为自由落体运动的初始位置，即 vA0。从 A 点到 E 点过程中， 重力势能的减小量为：Epmgs2。 s3s1 s3s1f E 点的瞬时速度：v 2T 2 则动能增量为： 1 ms3s12f2 Ek mv2 2 8 (3)因为实验中有阻力作用，所以减小的重力势能大于增加的动能。 ms3s12f2 答 案：(1)BC (2)mgs2 8 (3)实验过程中有阻力作用 11解析：(1)物体 1 s 末的速度 v110 m/s， 1 根据动能定理得：WF mv250 J 1 2 (2)物体在斜面上升的最大距离： 1 x ×1×10 m5 m 2 物体到达斜面时的速度 v210 m/s，到达斜面最高点的速度为零，根据动能定理： 1 mgxsin 37°Wf0 mv 2 2 解得：Wf20 J， Wf P 20 W t 1 1 (3)设物体重新到达斜面底端时的速度为 v3，则根据动能定理：2Wf mv2 mv2 3 2 2 解得：v32 5 m/s 此后物体做匀速直线运动，到达原出发点 的速度为 2 5 m/s 答案：(1)50 J (2)20 W (3)2 5 m/s 12解析：(1)根据机械能守恒定律 5 1 Ep mv 21 2 2Ep 2 × 49 v1 m/s7 m/s m 2 (2)由动能定理得 1 1 mg·2RWf mv mv 2 21 2 2 v 2 小球恰能通过最高点，故 mgm R 由得 Wf24 J (3)根据机械能守恒定律 1 mg·2REk mv 2 2 由得 Ek25 J 答案：(1)7 m/s (2)24 J (3)25 J 6 7