2022高考物理 基础知识综合复习 阶段检测卷（五） 机械能守恒定律.docx

1、阶段检测卷(五)机械能守恒定律(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)1.物质、能量、信息是构成世界的基本要素,下面关于能量的认识中错误的是()A.能量是一个守恒量B.同一个物体可能同时具有多种形式的能量C.不同形式的能量可以相互转化D.地面上滚动的足球最终停下来,说明能量消失了2.下列情况中,运动物体机械能一定守恒的是()A.物体所受的合外力为零B.物体不受摩擦力C.物体只有重力做功D.物体做匀速直线运动3.如图所示,木板可绕固定水平轴O转动。木板从水平位置OA缓慢转到OB位

2、置,木板上的物块始终相对于木板静止。在这一过程中,物块的重力势能增加了2 J。用FN表示物块受到的支持力,用Ff表示物块受到的摩擦力。在此过程中,以下判断正确的是()A.FN和Ff对物块都不做功B.FN对物块做功为2 J,Ff对物块不做功C.FN对物块不做功,Ff对物块做功为2 JD.FN和Ff对物块所做功的代数和为04.很多地下车位设计了双层停车位,如图所示的一辆车正在从一层车位被运送至二层车位,在运送过程中,该车经历了先向上加速,然后匀速上升,最后向上减速到零的过程。下列说法正确的是()A.该车在向上加速的过程中处于失重状态B.该车在匀速上升过程中机械能守恒C.该车在向上减速过程中处于失重

3、状态D.该车在整个过程中合力所做的功等于机械能的增加量5.高二某同学参加引体向上体能测试,在20 s内完成10次标准动作,每次引体向上的高度约为50 cm,则此过程中该同学克服重力做功的平均功率最接近于(g取10 m/s2)()A.0B.150 WC.300 WD.450 W6.某人用手将质量为1 kg的物体由静止向上提起1 m,这时物体的速度为2 m/s,g取10 m/s2,则下列说法正确的是()A.物体的机械能增加10 JB.合外力做功12 JC.合外力做功2 JD.物体重力势能增加2 J7.摩天轮是最受游客欢迎的游乐项目之一,摩天轮悬挂透明舱,乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动,下列叙述

4、正确的是()A.在最高点,乘客处于失重状态B.乘客对座椅的压力始终不变C.摩天轮转动过程中,乘客的机械能保持不变D.乘客的加速度始终恒定不变8.用起重机提升货物,货物上升过程中的v-t图像如图所示,在t=3 s到t=5 s内,重力对货物做的功为W1,绳索拉力对货物做的功为W2,货物所受合力做的功为W3,则()A.W10B.W20D.W3=09.如图所示,运动员在粗糙塑胶跑道上做负重起跑训练,轻质弹性橡皮条一端套在运动员的腰上,另一端系在一个大轮胎上,起跑过程可简化如下:运动员起跑初期拉动橡皮条使其变长,稍后轮胎在橡皮条牵引下开始运动,最后轮胎与运动员一起匀速运动。则起跑过程中,下列说法正确的是

5、()A.起跑初期,轮胎未动时,人对橡皮条做的功等于橡皮条弹性势能的增加量B.一起匀速运动时,轮胎受到的外力的合力对轮胎做正功C.轮胎加速运动时,橡皮条对轮胎做的正功等于轮胎动能的增加量D.整个过程中,摩擦力对轮胎做正功10.如图所示,消防队员在水平地面上进行消防演练,设消防水龙带的喷嘴喷出的水流量是300 L/min,水离开喷嘴的速度为20 m/s,不计空气阻力,g取10 m/s2。则下列说法正确的是()A.若水沿水平方向喷射,水流射程约18 mB.若水沿竖直方向向上喷射,水流上升的最大高度约40 mC.若水沿水平方向喷射,稳定后任一瞬间空中水量约5 LD.若水沿竖直方向向上喷射,10 s内消

6、防车对水做的功约1104 J(第7题图)(第8题图)(第9题图)(第10题图)11.如图所示,摆球质量为m,悬线长度为L,把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从A点运动到B点的过程中空气阻力的大小F阻不变,则下列说法错误的是()A.重力做功为mgLB.悬线的拉力做功为0C.空气阻力做功为-mgLD.空气阻力做功为-12F阻L12.如图所示,一种清洗车辆用的手持式喷水枪,枪口横截面积为0.6 cm2,喷出水的速度为10 m/s。当它工作时,估算水枪的平均功率约为(水的密度为1103 kg/m3)()A.3 WB.30 WC.60 WD.300 W13.如图所示为轿车中的手动变速杆,若保持发动机输出

7、功率不变,将变速杆推至不同挡位,可获得不同的运行速度,从“1”“5”挡速度逐渐增大,R是倒车挡。某型号轿车发动机的额定功率为96 kW,在水平路面上行驶的最大速度可达288 km/h。假设该轿车在水平路面上行驶时所受阻力恒定,则该轿车()A.以最大牵引力爬坡,变速杆应推至“5”挡B.该车在水平路面上行驶时受所阻力大小为800 NC.以额定功率在水平路面上以最大速度行驶时,其牵引力为1 200 ND.以54 km/h的速度在水平路面上匀速行驶时,发动机的输出功率为96 kW14.如图所示,运动员把质量为m的足球从水平地面踢出,足球在空中达到的最高点的高度为h,在最高点时的速度为v,不计空气阻力,

8、重力加速度为g,下列说法正确的是()A.运动员踢球时对足球做功12mv2B.足球上升过程重力做功mghC.运动员踢球时对足球做功mgh+12mv2D.足球上升过程克服重力做功mgh+12mv215.如图所示,小球在竖直向下的力F作用下,将竖直轻弹簧压缩,若将力F撤去,小球将向上弹起并离开弹簧,直到速度为零。在小球上升的过程中,以下说法错误的是()A.小球的动能先增大后减小B.小球在离开弹簧时动能最大C.小球运动的加速度先变小后变大最后不变D.小球动能减为零时,重力势能最大(第11题图)(第12题图)(第13题图)(第14题图)(第15题图)二、非选择题(共5小题,共55分)16.(8分)在“验

9、证机械能守恒定律”的实验中,回答下列问题:(1)用打点计时器打出一条纸带,前后要连续进行一系列的操作,下列各步骤的合理顺序是。A.释放纸带B.接通电源C.取下纸带D.切断电源(2)如下图,某同学用正确的方法获得了一条纸带,并以起点为记数点O,后隔一段距离,取连续点为记数点A、B、C、D、E、F,如图所示。已知重锤的质量为0.5 kg,则电磁打点计时器打下E点时,重锤减少的重力势能Ep=J,重锤增加的动能Ek=J。(g取9.8 m/s2,计算结果均保留两位有效数字)(3)比较Ep与Ek的大小,发现并不相等,造成这个结果的原因可能是。17.(10分)如图甲所示,在验证机械能守恒定律的实验中,质量m

10、=1 kg的重锤自由下落,在纸带上打出了一系列的点,如图乙所示。相邻记数点时间间隔为0.02 s,长度单位是cm,g取9.8 m/s2。(1)下列做法正确的有。A.图甲中两限位孔必须在同一竖直线上B.实验前,手应提住纸带上端,并使纸带竖直C.实验时,先放手松开纸带再接通打点计时器电源D.数据处理时,应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置(2)某同学在计算与B点对应的重锤的瞬时速度时,他采用了公式vB=2g(h表示OB距离),这种做法(选填“对”或“不对”)。(3)从起始点O到打下记数点B的过程中,物体重力势能的减小量Ep= J,动能的增加量Ek=J。(均保留两位有效数字)(4)即使在操作规范

11、,数据测量及数据处理很准确的前提下,该实验测得的Ep也一定略大于Ek,这是实验存在系统误差的必然结果,试分析该系统误差产生的主要原因:。18.(10分)我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器。设弹射过程中,舰载机所受总推力恒为1.2106 N,水平弹射2.5 s后,速度达到80 m/s。已知舰载机总质量为3104 kg,所受阻力视为不变,求舰载机在弹射过程中:(1)加速度大小;(2)阻力大小;(3)总推力做的功。19.(12分)如图为新型户外活动滑冲式跳水的滑道模型,该滑道由一段长L=4 m,倾角=37倾斜直轨道和一小段水平直轨道(长度可忽略)组成,两段轨道之间由一小段圆弧轨道平滑连接。

12、水平轨道距水面高h=2.45 m,一质量M=80 kg的人从轨道上某处无初速度滑下,经水平末端冲入水池中,落水点为水池中一个泳圈,距末端水平距离2.8 m。空气阻力不计,已知:sin 37=0.6,cos 37=0.8。求:(1)人滑至水平轨道末端时的速度大小;(2)求人与斜面的动摩擦因数;(3)若h和滑道长度L可以调节,其他条件不变,若落水者都能落在水池中泳圈里,求人开始下滑的高度H与h的关系。20.(15分)如图甲是某游乐场中水上过山车的实物图片,图乙是其原理示意图。在原理图中,半径为R=8.0 m的圆形轨道固定在离水面高h=3.2 m的水平平台上,圆轨道与水平平台相切于A点,A,B分别为

13、圆形轨道的最低点和最高点,车(实际是一艘带轮子的气垫小船,可视作质点)高速行驶,先后会通过多个圆形轨道,然后从A点离开圆轨道而进入摩擦因数为0.5、长5 m的水平轨道AC,最后从C点水平飞出落入水中。已知水面宽度为s=12 m,假设运动中不计空气阻力,结果可保留根号。(1)若气垫船恰好能通过圆形轨道的最高点B,则其在B点的速度为多少?(2)为使气垫船安全落入水中,则其在A点的最大速度为多少?(3)某次运动过程中乘客在圆轨道最低点A对座椅的压力为自身重力的3倍,则气垫船落入水中时的速度大小是多少?参考答案阶段检测卷(五)机械能守恒定律1.D2.C解析物体所受的合外力为零,物体处于静止或匀速直线运

14、动状态,若在竖直方向做匀速直线运动,则机械能不守恒,故A错误;物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹力做功,与受不受摩擦力无关,故B错误;若只有重力做功,符合机械能守恒的条件,故机械能守恒,故C正确;做匀速直线运动的物体,机械能不一定守恒,如在空中匀速下降的雨滴动能不变,重力势能减小,机械能不守恒,故D错误。3.B4.C解析该车在向上加速的过程中处于超重状态,选项A错误;该车在匀速上升过程中动能不变,重力势能增加,则机械能增加,选项B错误;该车在向上减速过程中加速度向下,处于失重状态,选项C正确;该车在整个过程中动能变化为零,则合力所做的功为零,车的机械能的增加量等于除重力以外的力做的功,选项

15、D错误。5.B6.B解析物体的机械能增加E=Ek+Ep=mgh+12mv2=12J,故A错误;根据动能定理得W合=Ek=1214J=2J,故B正确,C错误;重力做的功为WG=-mgh=-101J=-10J,所以物体克服重力做功10J,根据功能关系可知物体重力势能增加10J,故D错误。7.A8.C9.A10.D11.C12.B13.C解析288km/h=80m/s,54km/h=15m/s。根据P=Fv可知,以最大牵引力爬坡,速度应最小,因此变速杆应推至“1”挡,A错误;最大速度行驶时F=Ff,此时F=Ff=PvM=9610380N=1200N,B错误,C正确;以54km/h的速度在水平路面上匀

16、速行驶时,发动机的输出功率P=Ffv=120015W=1.8104W=18kW,D错误。14.C解析足球被踢起后在运动过程中,只受到重力作用,只有重力做功,足球的机械能守恒,足球到达最高点时,机械能为mgh+12mv2,由于足球的机械能守恒,则足球刚被踢起时的机械能为mgh+12mv2。足球获得的机械能等于运动员踢球时对足球所做的功,因此运动员踢球时对足球做功mgh+12mv2,故A错误,C正确;足球上升过程重力做功WG=-mgh,克服重力做功W克G=mgh,故B、D错误。15.B解析小球上升过程中,离开弹簧前受到重力和弹簧的弹力,当弹力大于重力时,小球向上加速,当弹力小于重力后,小球开始减速

17、,离开弹簧后做竖直上抛运动,速度继续减小,所以小球的动能先增大后减小,A正确,不符合题意;由A项的分析可知,当弹簧弹力等于重力时,速度最大,此时动能最大,故B错误,符合题意;根据受力分析结合牛顿第二定律可知,小球运动的加速度先变小后变大,当小球脱离弹簧后加速度为重力加速度,不再发生变化,故C正确,不符合题意;小球动能减为零时,速度为零,上升到最高点,此时重力势能最大,故D正确,不符合题意。16.答案(1)BADC(2)0.350.33(3)下落中存在空气阻力和摩擦阻力解析(1)根据实验原理和要求,实验中先接通电源,再释放纸带,然后切断电源,最后取下纸带,所以实验的步骤顺序为BADC;(2)由图

18、可知,E点时下落的高度为h=7.1cm=0.071m,故重力势能的减小量为Ep=mgh=0.59.80.071J=0.35J;根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出vE=xDF2T=4.6010-220.02m/s=1.05m/s,重锤增加的动能Ek=12mvE2=120.51.152J=0.33J;(3)由于下落中存在空气阻力和摩擦阻力,因此减小的重力势能一定大于增加的动能。17.答案(1)AB(2)不对(3)0.480.47(4)纸带与打点计时器间有摩擦阻力,或存在空气阻力,机械能损失解析(1)为了减小纸带与限位孔之间的摩擦,图甲中两限位孔必须在同一竖直线,故

19、A正确。为了保证纸带在竖直方向做自由落体,实验前,手应提住纸带上端,并使纸带竖直,故B正确。实验时,先接通打点计时器电源再放手松开纸带,故C错误。为了减小测量数据h的相对误差,数据处理时,应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置,故D错误。(2)在验证机械能守恒的实验中,由于存在阻力,物体实际下落的加速度小于重力加速度,所以不应当用重力加速度g来表示某位置的速度。(3)利用匀变速直线运动的推论vB=xAC2t=0.97m/s重物由O点运动到B点时,重物的重力势能的减少量Ep=mgh=1.09.80.0494J=0.48J,EkB=12mvB2=0.47J。(4)由(3)可知,重力势能的减少量大

20、于动能的增加量,原因是纸带与打点计时器间有摩擦阻力,或存在空气阻力,机械能损失。18.答案(1)32 m/s2(2)2.4105 N(3)1.2108 J解析(1)a=vt=32m/s2。(2)F合=ma,F-f=ma,f=2.4105N。(3)x=12vt=100m,W=Fx=1.2108J。19.答案(1)4 m/s(2)0.5(3)H=5.88解析(1)人从滑道滑出后做平抛运动h=12gt2解得t=2g=0.7s人滑至水平轨道末端时的速度大小v=xt=4m/s(2)从静止开始匀加速下滑v2=2aL解得a=2m/s2沿轨道方向根据牛顿第二定律有mgsin-mgcos=ma解得=gsin-a

21、gcos=0.5(3)人滑至水平轨道末端,由动能定理得mgH-mgcosHsin=12mv12人从滑道滑出后做平抛运动h=12gt2,v1=xt=xg2解得H=5.8820.答案(1)45 m/s(2)511 m/s(3)174 m/s解析(1)气垫船恰好过B点,由牛顿第二定律有mg=mvB2R解得vB=gR=45m/s(2)平抛阶段h=12gt2,s=vt解得v=15m/s从A到C过程12mv2-12mvA2=-mgxAC解得vA=511m/s(3)在圆轨道最低点A对座椅的压力为自身重力的3倍,则受到的支持力为3mg3mg-mg=mv12R解得v1=2gR=410m/s511m/s则气垫船可以安全落入水中,从A到落入水中,由动能定理可得12mv2212mv12=-mgxAC+mgh解得v2=174m/s