2023年高中物理第五章机械能A卷练习.docx

第五章 机械能〔A卷〕 一、此题共10小题，每题4分，共40分，在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分. 1.一质量为m的木块静止在光滑水平面上，从t=0开始将一个大小为F的水平拉力作用在该木块上，在t=t1时刻的功率是〔〕 A. B. C. D. 解析：设t1时刻木块速度为v，那么由动量定理得Ft1=mv，∴v=t1，又∵P=Fv=F·t1=t1，故正确选项为B. 答案：B 2.如以下图，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上，假设以地面为零势能参考平面且不计空气阻力，那么以下说法中不正确的选项是〔〕 m+mgh m 解析：先规定地面为零势能面，物体在海平面的势能为-mgh，因此A选项错误；此过程重力做功为mgh，故B选项正确.由机械能守恒知，物体在海平面处的动能m能为-mgh，故机械能为m.故D选项正确，错误说法为A. 答案：A 3.如以下图，质量相同的两个小球，分别用长为l和2l的细绳悬挂在天花板上，分别拉起小球使线伸直呈水平状态，然后轻轻释放，当小球到达最低位置时〔〕 解析：设小球到达最低点的线速度为v，绳长为x，从水平运动到竖直过程中机械能守恒，应用机械能守恒定律有： mgx=mv2v= ω=，所以x不同，ω也不同，B也错误. a= T=mg+m=mg+m·2g=3mgD选项正确. 答案：CD 车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流.下述不同现象中所包含的相同的物理过程是〔〕 ①物体克服阻力做功 ②物体的动能转化为其他形式的能量 ③物体的势能转化为其他形式的能量 ④物体的机械能转化为其他形式的能量 A.①② B.①③ C.①④ D.② 解析：汽车制动受到摩擦阻力，动能转化为内能；流星在空中下坠受到空气阻力，动能和势能不断转化为内能；降落伞在空中匀速下降，受到空气阻力，势能转化为内能；条形磁铁在线圈中下落，在线圈中产生感应电流，该电流又阻碍磁铁下落〔产生磁场〕，机械能转化为电能，最终又转化为内能. 答案：C 5.关于机械能，以下说法中正确的选项是〔〕 ①做变速运动的物体，只要有摩擦力存在，其机械能一定减少 ②如果物体所受合外力不为零，那么物体的机械能一定发生变化 ③具有一定初速率做抛体运动的某物体，不计空气阻力时机械能是守恒的，因而该物体在同一水平高度处，具有相同的速率 ④在水平面上做变速运动的物体，它的机械能不一定变化 A.②③④ B.①② C.③④ D.④ 解析：系统内只有重力〔或弹簧的弹力〕做功，系统的机械能守恒，如摩擦力做正功，机械能增加，那么①错；如物体在水平面内做匀速圆周运动，其机械能不变化；那么②错④对；抛体运动只有重力做功；那么③对. 答案：C 6.如以下图，质量为m的a、b两球固定在轻杆的两端，杆可绕O点在竖直面内无摩擦转动，两物体距O点的距离L1＞L2，现由图示位置由静止释放，那么在a下降过程中〔〕 解析：杆可绕O点在竖直平面内无摩擦地转动，所以，整个系统没有机械能损失.当a球下降过程中，b球的重力势能和动能均增加，所以b球的机械能增加，a球的机械能减少，只有重力做功时机械能守恒，故只有杆对a做负功时，a的机械能才减少. 答案：C 7.一小球以初速度v0竖直上抛，它能到达的最大高度为H，那么以下几种情况中小球可能到达高度H的有〔忽略空气阻力〕〔〕 A.图a,以初速度v0沿光滑斜面向上运动 B.图b,以初速度v0沿光滑的抛物线轨道,从最低点向上运动 C.图c,以初速度v0沿半径为R(H>R>H/2)的光滑圆轨道，从最低点向上运动 D.图d，以初速度v0沿半径为R〔R>H〕的光滑圆轨道，从最低点向上运动 解析:依题意，将小球以初速度v0竖直上抛时对应的机械能守恒方程为m=mgH，即该小球在最高点速度为零.显然题中所给的四种情况中，选项A、B和D都能满足要求，但图c中由于H>R>H/2，小球在到达高度H之前就已经脱离圆形轨道做斜抛运动，斜抛运动的最高点具有水平速度，即该位置小球具有动能，对应的机械能方程应该是m=mgH′+ mv2,所以最终的结果是H′<H. 答案:ABD 8.一个小物体从斜面底端冲上足够长的斜面后，返回斜面的底端.小物体的初动能为E，它返回斜面底端时速度大小为v，克服摩擦力做功为E/2.假设小物体冲上斜面的初动能变为2E，那么有〔〕 解析：由功能关系，以E初动能上滑时 〔F+mgsinθ〕s=E① 2Fs=② =mv2③ 以2E初动能上滑时 〔F+mgsinθ〕s′=2E④ 2Fs′=2E-E′⑤ E′= mv′2⑥ 由上述六个式子得E′=E，v′=v 答案：AD 9.在光滑水平地面上有两个相同的弹性小球A、B，质量都为m.现B球静止，A球向B球运动，发生正碰.碰撞过程中总机械能守恒，两球压缩最紧时的弹性势能为Ep，那么碰前A球的速度等于〔〕 A.B.C.D. 解析：两球压缩最紧时速度相等，那么 mv0=2mv① EP= m-12·2mv2② 由①②解得v0=2 答案：C 10.在有空气阻力的情况下，将一物体由地面竖直上抛，当它上升至距地面h1高度时，其动能与重力势能相等，当它下降至离地面h2高度时，其动能又恰与重力势能相等，抛出后上升的最大高度为H，那么〔〕 1＞，h2＜ 1＞，h2＞ 1＜，h2＜H2 1＜，h2＞ 解析：考虑物体上升到高处时，由于它还会上升，又存在空气阻力，那么此时的动能Ek大于后阶段增大的重力势能mgH，即此时的动能大于重力势能1＞.再考虑从H高处下落至H2高处，此时动能E′k＜mgH，要继续下落，动能才能与重力势能相等，得h2＜，选A. 答案：A 二、此题共2小题共13分，把答案填写在题中的横线上或按要求作图. 11.验证机械能守恒定律的实验中，有下述A至F六步骤： B.接通电源，再松开纸带，让重物自由落下 C.取下纸带，更换新纸带〔或将纸带翻个面〕，重新做实验 D.将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提纸带 E.选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1、h2、h3…hn，计算出对应的瞬时速度 m和mghn，在误差范围内看是否相等 〔1〕以上实验步骤按合理的操作步骤排列应是_. 〔2〕m 总是mgh，原因是_. 答案：〔1〕A、D、B、C、E、F〔2〕小于有摩擦力和空气阻力做负功 “验证机械能守恒定律〞的实验中，打点计时器所用电源频率为50 Hz当地重力加速度的值为9.80 m/s2，测得所用重物的质量为1.0 kg，甲、乙、丙三个学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上的第1、2两点间的距离分别为0.18 cm、0.19 cm和0.25 cm，可看出其中肯定有一个学生在操作上有错误，错误操作是_.假设按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点的距离分别是15.55 cm、19.20 cm和23.23 cm，当打点计时器打B点时，重物的重力势能减少量为_J，重物的动能增加量是_J〔保存三位有效数字〕. 解析0=0，那么经过0.02 s的时间，位移h= gt2= ××2×10-3m=0.196 cm，h不会超过2.0 mm.故丙同学操作错误.打B点时，ΔEp=mghB×××10-2J=1.88 J 对应B点速度 vB=m/s =1.92 m/s 动能增量 ΔEk= m= ××2 J=1.84 J 答案 三、此题共5题，共67分，解容许写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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. θ=53°，由静止释放，在以后的过程中A所能获得的最大速度为多少？〔cos53°°=0.8g=10 m/s2〕 解析：当与A连接的细线运动到竖直方向时，A的速度最大，此时B的速度为零，由机械能守恒得 mg〔〕= mv2，代入数据得v=1m/s. 答案：1m/s 14.如以下图，一轻杆上有质量相等的小球a、b，轻杆可绕O点在竖直平面内自由转动，Oa=ab=L，先将杆拉成水平后，由静止开始释放，求轻杆转到竖直方向时，a、b两个小球的速度. 解析：此题容易被认为a、b两小球在下摆过程中各自机械能守恒，而事实上重力和轻杆对a、b均做功使其机械能不守恒，但是a、b组成的系统与外界没有能量交换，系统机械能还是守恒的. 设杆转到竖直方向时，a、b速度大小分别为va、vb，规定b球最低点所在水平面为零势能面，由E1=E2得 2mg·2L=m+ m+mgL且vb=2va 由上述两式可求得va=；vb=. 答案：va=；vb=. 15.质量为500 t的汽车，以恒定功率沿平直轨道行驶，在3 min内行驶1.45 km，速度由18 km/h增加到最大速度54 km/h，求机车的功率〔g=10 m/s2〕. 解析：由于整个过程中列车所受的牵引力不是恒力，因此加速度不是恒量，运动学中匀变速直线 W牵+W阻= m - mv2① 其中W阻=-Fμs，W牵是一个变力的功，但因该力的功率恒定，故可用W=Pt计算. 这样①式变为Pt-Fμs= m-mv2② 又因达最大速度时F=Fμ，故vm=③ 联立解得P=600 kW. 答案：600 kW 示，一条不可伸缩的轻绳长为L，一端用手握着，另一端系一个小球.今使手握的一端在水平桌面上做半径为r、角速度为ω的匀速圆周运动，且使绳始终与半径为r的圆相切，小球也将在同一水平面内做匀速圆周运动.假设人手提供的功率恒为P，求：〔1〕小球做圆周运动的线速度的大小；〔2〕小球在运动过程中所受到的摩擦阻力的大小. 解析：〔1〕小球做匀速圆周运动的半径为R= 小球做匀速圆周运动的角速度跟手转动的角速度相等，故球的线速度大小为 v=ωR=ω. 〔2〕因小球做匀速圆周运动，所以，人对球做功的功率等于小球克服摩擦力做功的功率，即P=FfvFf==. 答案：（1〕ω〔2〕 17.如以下图,光滑坡道顶端距水平面高度为h,质量为m的小物块A从坡道顶端由静止滑下,进入水平面上的滑道,经过O点时无机械能损失,为使A制动,将轻弹簧的一端固定在竖直墙上的M点,另一端恰位于滑道的末端O点.在OM段,物块A与水平面间的动摩擦因数为μ,其余各处的摩擦不计,重力加速度为g,求: (1)小物块滑到O点时的速度大小; (2)弹簧为最大压缩量d时的弹性势能;(设弹簧处于原长时弹性势能为零) (3)假设小物块A能够被弹回到坡道上,那么它能够上升的最大高度是多少 解析:(1)由机械能守恒定律得:mgh=mv2 解得v= (2)在水平滑道上物块A克服摩擦力所做的功为W=μmgd 由能量守恒定律得: mv2=Ep+μmgd 联立求解得Ep=mgh-μmgd. (3)小物块A被弹回的过程中,克服摩擦力所做的功仍为W=μmgd 由能量守恒定律得mgh′=Ep-μmgd 解得小物块A能够上升的最大高度为:h′=h-2μd 答案：〔1〕v= (2)Ep=mhg-μmgd(3)h′=h-2μd