2020版高考物理教科版大一轮复习练习：第五章 机械能 本章综合能力提升练 Word版含解析.pdf

本章综合能力提升练本章综合能力提升练 一、单项选择题 1两个完全相同的小球 A、B，在某一高度处以相同大小的初速度 v0分别沿水平方向和竖直 方向抛出，不计空气阻力，如图 1 所示，则下列说法正确的是( ) 图 1 A两小球落地时速度相同 B两小球落地时，重力的瞬时功率相同 C从开始运动至落地，重力对两小球做的功相同 D从开始运动至落地，重力对两小球做功的平均功率相同 答案 C 2.如图 2 所示，质量为 m 的物体置于倾角为 的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为 ， 在外力作用下，斜面以加速度 a 沿水平方向向左做匀加速直线运动，运动中物体 m 与斜面体 相对静止则关于斜面对 m 的支持力和摩擦力的下列说法中错误的是( ) 图 2 A支持力一定做正功 B摩擦力一定做正功 C摩擦力可能不做功 D摩擦力可能做负功 答案 B 解析 支持力方向垂直斜面向上，故支持力一定做正功而摩擦力是否存在需要讨论，若摩 擦力恰好为零，物体只受重力和支持力，如图所示， 此时加速度 agtan .当 agtan 时，摩擦力沿斜面向下，摩擦力与位移夹角小于 90°，做正 功；当 a0，解得 H2R，故选 B. 5.(2018·河北省 “名校联盟” 质量监测一)如图 4 所示， 轻质弹簧的一端与固定的竖直板 P 拴接， 另一端与物体 A 相连，物体 A 静止于光滑水平桌面上，A 右端连接一细线，细线绕过光滑的 定滑轮与物体 B 相连开始时用手托住 B，让细线恰好伸直，然后由静止释放 B，直至 B 获 得最大速度下列有关该过程的分析正确的是( ) 图 4 A释放 B 的瞬间其加速度为g 2 BB 物体动能的增加量等于它所受重力与拉力做功之和 CB 物体机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量 D细线的拉力对 A 做的功等于 A 物体机械能的增加量 答案 B 解析 释放瞬间弹簧长度来不及改变，所以细线拉力为零，B 的加速度为 g，A 错误；对 B 分析，受到重力和拉力作用，WGW拉Ek，故 B 正确；B 物体机械能的减少量等于弹簧 弹性势能增加量与 A 物体的动能增加量之和，C 错误；细线对 A 的拉力与弹簧对 A 的拉力做 功之和等于 A 物体机械能的增加量，D 错误 二、多项选择题 6质量为 m 的物体在水平力 F 的作用下由静止开始在光滑地面上运动，前进一段距离之后 速度大小为 v，再前进一段距离使物体的速度增大为 2v，则( ) A第二过程的速度增量等于第一过程的速度增量 B第二过程的动能增量是第一过程动能增量的 3 倍 C第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做的功 D第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做功的 2 倍 答案 AB 7.一质量为 1 kg 的质点静止于光滑水平面上， 从 t0 时刻开始， 受到水平外力 F 作用， 如图 5 所示下列判断正确的是( ) 图 5 A02 s 内外力的平均功率是 4 W B第 2 s 内外力所做的功是 4 J C第 2 s 末外力的瞬时功率最大 D第 1 s 末与第 2 s 末外力的瞬时功率之比为 94 答案 AD 解析 第 1 s 末质点的速度 v1t1 ×1 m/s3 m/s F1 m 3 1 第 2 s 末质点的速度 v2v1t2(3 ×1) m/s4 m/s F2 m 1 1 则第 2 s 内外力做功 W2 mv mv 3.5 J 1 2 22 1 2 12 02 s 内外力的平均功率 P W4 W，选项 A 正确，B 错误； 1 2mv 22 t 1 2 × 1 × 42 2 第 1 s 末外力的瞬时功率 P1F1v13×3 W9 W， 第 2 s 末外力的瞬时功率 P2F2v21×4 W4 W，故 P1P294，选项 C 错误，D 正确 8.(2018·广东省茂名市第二次模拟)如图 6 所示，两个倾角都为 30°、 足够长的光滑斜面对接在 一起并固定在地面上，顶端安装一光滑的定滑轮，质量分别为 2m 和 m 的 a、b 两物体分别放 在左、 右斜面上， 不可伸长的轻绳跨过定滑轮将 a、 b 两物体连接， b 与右边斜面的底端挡板 c 之间连有轻质弹簧 现用手握住 a， 使弹簧刚好无形变， 系统处于静止状态 松手后， 从 a、 b 开始运动到它们速度再次都为零的过程中(绳和弹簧都与斜面平行且弹簧伸长在弹性限度 内)( ) 图 6 Aa、b 组成的系统机械能守恒 Ba、b 和弹簧组成的系统机械能守恒 Ca 的重力势能减少量大于弹簧弹力所做的功 D重力对 a 做功的平均功率大于弹簧弹力对 b 做功的平均功率 答案 BCD 解析 弹簧对 a、b 组成的系统做功，所以 a、b 系统机械能不守恒，A 错误；对物体 a，重 力 2mg 做正功，轻绳拉力 T 做负功，总功为零，对物体 b，轻绳拉力 T 做正功，重力 mg 和 弹簧弹力 F 做负功，总功等于零，轻绳拉力 T 做的总功等于零，a、b 和弹簧组成的系统机械 能守恒，B 正确；a、b 组成的系统机械能转化为弹簧弹性势能，a 的重力势能减少量等于弹 簧弹性势能增加量与 b 的重力势能增加量之和，C 正确；各力所做功的时间相等，重力对 a 做功的平均功率等于克服弹簧弹力及重力对 b 做功之和的平均功率，故重力对 a 做功的平均 功率大于弹簧弹力对 b 做功的平均功率，D 正确 三、非选择题 9.利用图 7 装置做“验证机械能守恒定律”的实验 图 7 (1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的_ A动能变化量与势能变化量 B速度变化量和势能变化量 C速度变化量和高度变化量 (2)除带夹子的重物、 纸带、 铁架台(含铁夹)、 电磁打点计时器、 导线及开关外， 在下列器材中， 还必须使用的两种器材是_ A交流电源 B刻度尺 C天平(含砝码) (3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图 8 所示的一条纸带在纸带上选取三个连续打 出的点 A、B、C，测得它们到起始点 O 的距离分别为 hA、hB、hC. 已知当地重力加速度为 g， 打点计时器打点的周期为 T.设重物的质量为 m.从打 O 点到打 B 点 的过程中，重物的重力势能变化量 Ep_，动能变化量 Ek_. 图 8 (4)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是_ A利用公式 vgt 计算重物速度 B利用公式 v计算重物速度2gh C存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D没有采用多次实验取平均值的方法 (5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点 O 的距离 h，计算对应计数点的重物速度 v，描绘 v2h 图象，并做如下判断：若图象是一条 过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒，请你分析论证该同学的判断是否正确 答案 (1)A (2)AB (3)mghB m()2 (4)C (5)不正确，理由见解析 1 2 hChA 2T 解析 (1)重物下落过程中重力势能减少，动能增加，故该实验需要比较重物下落过程中任意 两点间的动能变化量大小与势能变化量大小在误差允许范围内是否相等，A 项正确 (2)电磁打点计时器使用的是交流电源，故选 A.需要测纸带上两点间的距离，还需要刻度尺， 选 B.根据 mgh mv mv可将等式两边的质量抵消，不需要天平，不选 C. 1 2 22 1 2 12 (3)重物的重力势能变化量为 EpmghB，动能的变化量 Ek mv m()2. 1 2 B2 1 2 hChA 2T (4)重物重力势能的减少量大于动能的增加量，是因为重物下落过程中存在空气阻力和摩擦阻 力的影响，C 正确 (5)该同学的判断依据不正确， 在重物下落 h 的过程中， 若阻力 f 恒定， 根据 mghfh mv20， 1 2 则 v22(g )h 可知，v2h 图象就是过原点的一条直线要想通过 v2h 图象来验证机械 f m 能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近 2g. 10如图 9 所示，质量为 M 的小车静止在光滑水平面上，小车 AB 段是半径为 R 的四分之一 圆弧光滑轨道，BC 段是长为 L 的水平粗糙轨道，两段轨道相切于 B 点一质量为 m 的滑块 在小车上从 A 点由静止开始沿轨道滑下，重力加速度为 g. 图 9 (1)若固定小车，求滑块运动过程中对小车的最大压力； (2)若不固定小车，滑块仍从 A 点由静止下滑，然后滑入 BC 轨道，最后从 C 点滑出小车已 知滑块质量 m，在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的 2 倍，滑块 M 2 与轨道 BC 间的动摩擦因数为 ，求： 滑块运动过程中，小车的最大速度大小 vm； 滑块从 B 到 C 运动过程中，小车的位移大小 s. 答案 (1)3mg，方向竖直向下 (2) L gR 3 1 3 解析 (1)滑块滑到 B 点时对小车压力最大，从 A 到 B 机械能守恒，则 mgR mv 1 2 B2 滑块在 B 点处，由牛顿第二定律知 Nmgmv B2 R 解得 N3mg 由牛顿第三定律知 滑块对小车的压力 N3mg，方向竖直向下 (2)滑块下滑到达 B 点时，小车速度最大由机械能守恒得，mgR Mv m(2vm)2 1 2 m2 1 2 解得 vm gR 3 设滑块运动到 C 点时，小车速度大小为 vC， 由功能关系知，mgRmgL Mv m(2vC)2 1 2 C2 1 2 设滑块从 B 运动到 C 过程中，小车运动的加速度大小为 a， 由牛顿第二定律 mgMa 由运动学规律 v v2as C2m2 解得 s L. 1 3 11(2018·广东省深圳市三校模拟)如图 10 所示，在水平匀速运动的传送带的左端(P 点)，轻 放一质量为 m1 kg 的物块，物块随传送带运动到 A 点后抛出，物块恰好无碰撞地沿圆弧切 线从B点进入竖直光滑圆弧轨道下滑 B、 D为圆弧的两端点， 其连线水平 已知圆弧半径R1. 0 m， 圆弧对应的圆心角 106°， 轨道最低点为 C， A 点距水平面的高度 h0.8 m (g10 m/s2， sin 53°0.8，cos 53°0.6)求： 图 10 (1)物块离开 A 点时水平初速度的大小； (2)物块经过 C 点时对轨道压力的大小； (3)设物块与传送带间的动摩擦因数为 0.3，传送带的速度为 5 m/s，求 PA 间的距离 答案 (1)3 m/s (2)43 N (3)1.5 m 解析 (1)物块从 A 运动到 B，由 v 2gh 可得，物块的竖直分速度 vy4 m/s y2 物块运动到 B 点时的速度方向与水平方向成 53°角，可得水平速度即物块离开 A 点的速度为 ： vAvx3 m/s (2)由于 vB5 m/svx2vy2 物块从 B 点运动到 C 点，根据机械能守恒定律： mghBC mv mv 1 2 B2 1 2 C2 其中 hBCRRcos 53° 在 C 点时由牛顿第二定律有： Nmgmv C2 R 联立解得：N43 N， 由牛顿第三定律得物块对轨道的压力为 43 N. (3)因为传送带的速度比物块离开传送带的速度大，所以物块在传送带上一直处于加速运动状 态， 由 fma，fmg，v 2ax A2 解得：x1.5 m.