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備戰(zhàn)2020年高考物理一輪復(fù)習 單元訓(xùn)練金卷 第六單元 機械能守恒定律B卷(含解析)

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1、 第六單元 注意事項: 1.答題前,先將自己的姓名、準考證號填寫在試題卷和答題卡上,并將準考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。 2.選擇題的作答:每小題選出答案后,用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標號涂黑,寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。 3.非選擇題的作答:用簽字筆直接答在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。 4.考試結(jié)束后,請將本試題卷和答題卡一并上交。 一、 (本題共10小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個選項中,第1~6題只有一項符合題目要求,第7~10題有多項符合題目要求。全部選對的得4分,選對但

2、不全的得2分,有選錯的得0分) 1.如圖所示,自動卸貨車靜止在水平地面上,在液壓機的作用下,車廂與水平方向的夾角緩慢增大,在貨物滑動之前的過程中,下列說法正確的是(  ) A.貨物受到的靜摩擦力減小 B.地面對貨車有水平向右的摩擦力 C.貨物受到的摩擦力對貨物做正功 D.貨物受到的支持力對貨物做正功 2.如圖甲所示,一次訓(xùn)練中,運動員腰部系著不可伸長的繩拖著質(zhì)量m=11 kg的輪胎從靜止開始沿著筆直的跑道加速奔跑,繩與水平跑道的夾角是37°,5 s后繩從輪胎上脫落,輪胎運動的v-t圖象如圖乙所示,不計空氣阻力,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10 m/s2,則下

3、列說法正確的是(  ) A.輪胎與水平跑道間的動摩擦因數(shù)μ=0.2 B.繩的拉力F的大小為55 N C.在0~5 s內(nèi),輪胎克服摩擦力做的功為1 375 J D.在6 s末,摩擦力的瞬時功率大小為275 W 3.如圖,固定板AB傾角θ=60°,板BC水平,AB、BC長度均為L,小物塊從A處由靜止釋放,恰好滑到C處停下來。若調(diào)整BC使其向上傾斜,傾角不超過90°,小物塊從A處由靜止滑下再沿BC上滑,上滑距離與BC傾角有關(guān)。不計物塊在B處的機械能損失,各接觸面動摩擦因數(shù)相同,小物塊沿BC上滑的最小距離為x,則(  ) A.x= B.x=

4、C.x= D.x= 4.某興趣小組對一輛自制遙控小車的性能進行研究,他們讓這輛小車在水平的直軌道上以恒定加速度由靜止啟動,并將小車運動的全過程記錄下來,通過處理轉(zhuǎn)化為v-t圖象,如圖所示(除2~10 s時間段內(nèi)的圖象為曲線外,其余時間段圖象均為直線),2 s后小車的功率不變,可認為在整個過程中小車所受到的阻力大小不變。小車的質(zhì)量為1 kg,則小車在0~10 s運動過程中位移的大小為(  ) A.39 m B.42 m C.45 m D.48 m 5.如圖所示,一物塊從光滑斜面上某處由靜止釋放,與一端固

5、定在斜面底端的輕彈簧相碰。設(shè)物塊運動的加速度為a,機械能為E,速度為v,下滑位移為x,所用時間為t,則在物塊由釋放到下滑至最低點的過程中(取最低點所在平面為零勢能面),下列圖象可能正確的是(  ) 6.如圖所示,將質(zhì)量為2m的重物懸掛在輕繩的一端,輕繩的另一端系一質(zhì)量為m的環(huán),環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上,光滑的輕小定滑輪與直桿的距離為d,桿上的A點與定滑輪等高,桿上的B點在A點下方距離為d處?,F(xiàn)將環(huán)從A處由靜止釋放,不計一切摩擦阻力,下列說法正確的是(  ) A.環(huán)到達B處時,重物上升的高度h= B.環(huán)到達B處時,環(huán)與重物的速度大小相等 C.環(huán)從A到B,環(huán)減少的機械能大于

6、重物增加的機械能 D.環(huán)能下降的最大高度為d 7.如圖所示,輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球,另一端固定在轉(zhuǎn)軸上,輕桿長度為R,可繞水平光滑轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。將輕桿從與水平方向成30°角的位置由靜止釋放。若小球在運動過程中受到的空氣阻力大小不變。當小球運動到最低點P時,輕桿對小球的彈力大小為mg,方向豎直向上。下列說法正確的是(  ) A.小球運動到P點時的速度大小為 B.小球受到的空氣阻力大小為 C.小球能運動到與O點等高的Q點 D.小球不能運動到與O點等高的Q點 8.(2019?全國II卷)從地面豎直向上拋出一物體,其機械能E總等于動能Ek與重力勢能Ep之和。取地面為重力勢能

7、零點,該物體的E總和Ep隨它離開地面的高度h的變化如圖所示。重力加速度取10 m/s2。由圖中數(shù)據(jù)可得(  ) A.物體的質(zhì)量為2 kg B.h=0時,物體的速率為20 m/s C.h=2 m時,物體的動能Ek=40 J D.從地面至h=4 m,物體的動能減少100 J 9.如圖所示,P、Q是豎直固定在水平桌面上的擋板,質(zhì)量為m的小物塊在緊靠P板處以一定初速度向Q板運動。已知小物塊與桌面的動摩擦因數(shù)為μ,P、Q相距s,物塊經(jīng)過與Q板碰撞n次后(碰撞過程無能量損失),最終靜止于P、Q的中點。則在整個過程中,摩擦力做功可能為(  ) A. B. C.

8、 D. 10.如圖所示,滑塊A、B的質(zhì)量均為m,A套在固定傾斜直桿上,傾斜桿與水平面成45°角,B套在水平固定的直桿上,兩桿分離不接觸,兩直桿間的距離忽略不計且足夠長,A、B通過鉸鏈用長度為L的剛性輕桿(初始時輕桿與水平面成30°角)連接,A、B從靜止釋放,B開始沿水平桿向右運動,不計一切摩擦,滑塊A、B可視為質(zhì)點。在運動的過程中,下列說法中正確的是(  ) A.A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒 B.當A到達與B同一水平面時,A的速度為 C.B滑塊到達最右端時,A的速度為 D.B滑塊的最大速度為 二、(本題共6小題,共60分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。

9、解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 11.(6分)如圖甲所示,一位同學利用光電計時器等器材做“驗證機械能守恒定律”的實驗。有一直徑為d、質(zhì)量為m的金屬小球從A處由靜止釋放,下落過程中能通過A處正下方、固定于B處的光電門,測得A、B間的距離為H(H?d),光電計時器記錄下小球通過光電門的時間為t,當?shù)氐闹亓铀俣葹間。則: (1)如圖乙所示,用游標卡尺測得小球的直徑d= mm。 (2)多次改變高度H,重復(fù)上述實驗操作,作出H隨的變化圖象如圖丙所示,當圖中已知量t0

10、、H0和重力加速度g及小球的直徑d滿足表達式 時,可判斷小球下落過程中機械能守恒。 (3)實驗中,因受空氣阻力影響,小球動能的增加量ΔEk總是稍小于其重力勢能的減少量ΔEp,適當降低下落高度后,則ΔEp-ΔEk將 (填“增大”“減小”或“不變”)。 12.(8分)某興趣小組用如題圖所示的裝置驗證動能定理。 (1)有兩種工作頻率均為50 Hz的打點計時器供實驗選用: A.電磁打點計時器 B.電火花打點計時器 為使紙帶在運動時受到的阻力較小,應(yīng)選擇 (選填“A”或“B”)。 (2)保持長木板水平,將紙帶固定在小車

11、后端,紙帶穿過打點計時器的限位孔。實驗中,為消除摩擦力的影響,在砝碼盤中慢慢加入沙子,直到小車開始運動。同學甲認為此時摩擦力的影響已得到消除,同學乙認為還應(yīng)從盤中取出適量沙子,直至輕推小車觀察到小車做勻速運動??捶ㄕ_的同學是 (選填“甲”或“乙”)。 (3)消除摩擦力的影響后,在砝碼盤中加入砝碼。接通打點計時器電源,松開小車,小車運動。紙帶被打出一系列點,其中的一段如題圖所示。圖中紙帶按實際尺寸畫出,紙帶上A點的速度vA= m/s。 (4)測出小車的質(zhì)量為M,再測出紙帶上起點到A點的距離為L。小車動能的變化量可用ΔEk=算出。砝碼盤中砝碼的質(zhì)量為m,重力加速度為g

12、;實驗中,小車的質(zhì)量應(yīng) (選填“遠大于”“遠小于”或“接近”)砝碼、砝碼盤和沙子的總質(zhì)量,小車所受合力做的功可用W=mgL算出。多次測量,若W與ΔEk均基本相等則驗證了動能定理。 13.(10分)如圖所示,小車A、小物塊B由繞過輕質(zhì)定滑輪的細線相連,小車A放在足夠長的水平桌面上,B、C兩小物塊在豎直方向上通過勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連,C放在水平地面上,現(xiàn)用手控制住A,并使細線剛剛拉直但無拉力作用,并保證滑輪左側(cè)細線豎直、右側(cè)細線與桌面平行,已知A、B的質(zhì)量均為2m,C的質(zhì)量為m,A與桌面間的動摩擦因數(shù)為0.2,重力加速度為g,彈簧的彈性勢能表達式為Ep=,式中x是彈簧的勁

13、度系數(shù),Δx是彈簧的伸長量或壓縮量。細線與滑輪之間的摩擦不計。開始時,整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),對A施加一個恒定的水平拉力F后,A向右運動至速度最大時,C恰好離開地面,求此過程中: (1)拉力F的大?。? (2)C恰好離開地面時A的速度。 14.(10分)低空跳傘是一種危險性很高的極限運動,通常從高樓、懸崖、高塔等固定物上起跳,在極短時間內(nèi)必須打開降落傘,才能保證著地安全,某跳傘運動員從高H=100 m的樓層起跳,自由下落一段時間后打開降落傘,最終以安全速度勻速落地。若降落傘視為瞬間打開,得到運動員起跳后的速度v隨時間t變化的圖象如圖所示,已知運動員及降落傘

14、裝備的總質(zhì)量m=60 kg,開傘后所受阻力大小與速率成正比,即Ff=kv,g取10 m/s2,求: (1)打開降落傘瞬間運動員的加速度; (2)打開降落傘后阻力所做的功。 15.(12分)如圖所示,水平光滑軌道AB與豎直半圓形光滑軌道在B點平滑連接,AB段長x=10 m,半圓形軌道半徑R=2.5 m。質(zhì)量m=0.10 kg的小滑塊(可視為質(zhì)點)在水平恒力F作用下,從A點由靜止開始運動,經(jīng)B點時撤去力F,小滑塊進入半圓形軌道,沿軌道運動到最高點C,從C點水平飛出。重力加速度g取10 m/s2,不計空氣阻力。 (1)若小滑塊從C點水平飛出后又恰好落在A點

15、,求: ①滑塊通過C點時的速度大?。? ②滑塊剛進入半圓形軌道時,在B點對軌道壓力的大小; (2)如果要使小滑塊能夠通過C點,求水平恒力F應(yīng)滿足的條件。 16.(14分)如圖,傾角θ = 30°的光滑斜面底端固定一塊垂直于斜面的擋板。將長木板A靜置于斜面上,A上放置一小物塊B,初始時A下端與擋板相距L=4 m,現(xiàn)同時無初速度釋放A和B。已知在A停止運動之前B始終沒有脫離A且不會與擋板碰撞,A和B的質(zhì)量均為m=1 kg,它們之間的動摩擦因數(shù),A或B與擋板每次碰撞損失的動能均為ΔE=10 J,忽略碰撞時間,重力加速度大小g=10 m

16、/s2。求: (1)A第一次與擋板碰前瞬間的速度大小v; (2)A第一次與擋板碰撞到第二次與擋板碰撞的時間Δt; (3)B相對于A滑動的可能最短時間t。 3 單元訓(xùn)練金卷·高三·物理(B)卷 第六單元 答 案 一、 (本題共10小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個選項中,第1~6題只有一項符合題目要求,第7~10題有多項符合題目要求。全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分) 1.【答案】D 【解析】由于貨物未滑動,所以貨物處于平衡狀態(tài),有mgsinθ=f,N=mgcosθ,θ增大時,f增大,

17、N減小,故A錯誤;對卸貨車與貨物整體受力分析可知,整體處于平衡狀態(tài),在水平方向不受外力,地面對貨車沒有摩擦力,故B錯誤;貨物所受摩擦力的方向與運動方向垂直,摩擦力不做功,故C錯誤;貨物受到的支持力的方向與運動方向相同,支持力做正功,故D正確。 2.【答案】D 【解析】繩從輪胎上脫落后,輪胎的受力情況如圖甲所示.由輪胎的速度—時間圖象可得此過程的加速度為a2=-5 m/s2,根據(jù)牛頓第二定律有-f2=ma2,又因為f2=μN2,N2-mg=0,代入數(shù)據(jù)解得μ=0.5,選項A錯誤;繩拉輪胎的過程中,輪胎的受力情況如圖乙所示.根據(jù)牛頓第二定律有Fcos37°-f1=ma1,又因為f1=μN1,m

18、g-Fsin37°-N1=0,由輪胎的速度—時間圖象得此過程的加速度a1=2 m/s2,聯(lián)立解得F=70 N,選項B錯誤;在0~5 s內(nèi),輪胎克服摩擦力做功為W=f1s1=μ(mg-Fsin37°)s1=0.5×68×25 J=850 J,選項C錯誤;由速度—時間圖象得6 s末輪胎的速度為5 m/s,在6 s末,摩擦力的瞬時功率為P=μmgv=275 W,選項D正確. 3.【答案】B 【解析】小物塊從A處由靜止釋放,恰好滑到C處停下來,由動能定理得mgLsinθ=μmgLcosθ+μmgL,若調(diào)整BC使其向上傾斜,設(shè)BC與水平方向之間的夾角為α時,小物塊沿BC上滑的距離最小,由動能定理可得

19、mgLsinθ=μmgLcosθ+mgxsinα+μmgxcosα,解得x=L,故B正確. 4.【答案】B 【解析】小車在勻加速運動階段有a= m/s2=1.5 m/s2,根據(jù)牛頓第二定律可得F′-f=ma,在2 s后小車功率恒定,在2 s末有P=F′×3 m/s,小車勻速運動階段,牽引力等于阻力,則P=f×6 m/s,聯(lián)立解得f=1.5 N,額定功率P=9 W,小車在0~2 s過程中的位移為x1=×2×3 m=3 m,對2~10 s的過程運用動能定理得Pt-fx2=mv-mv,代入數(shù)據(jù)得x2=39 m,故0~10 s內(nèi)的位移為x=x1+x2=42 m,B正確。 5.【答案】C 【解析

20、】設(shè)斜面的傾角為θ,根據(jù)牛頓第二定律可得,在物塊自由下滑的過程中,根據(jù)牛頓第二定律可得ma=mgsin θ,解得a=gsin θ;物塊與彈簧接觸后,,當彈力與重力相等時,加速度為零,隨后反向增大,且加速度與時間不是線性關(guān)系,故AB錯誤;以物體和彈簧組成的系統(tǒng)為研究對象,整個過程中整體的機械能守恒,即E總=E+EP,則:E=E總-,與彈簧接觸前EP=0,物體的機械能守恒,與彈簧接觸后彈簧的彈性勢能增加,則物體的機械能減小,根據(jù)數(shù)學知識可知C圖象正確,故C正確;在物塊自由下落的過程中,加速度恒定,速度圖象的斜率為定值,與彈簧接觸后,加速度先變小后反向增大,速度圖象的斜率發(fā)生變化,故D錯誤。 6.

21、【答案】D 【解析】根據(jù)幾何關(guān)系,環(huán)從A下滑至B點時,重物上升的高度h=d-d,故A錯誤;將環(huán)在B點的速度沿繩子方向和垂直于繩子方向分解,沿繩子方向上的分速度等于重物的速度,有:v環(huán)cos45°=v重物,故B錯誤;環(huán)下滑過程中無摩擦力對系統(tǒng)做功,系統(tǒng)機械能守恒,即環(huán)減小的機械能等于重物增加的機械能,故C錯誤;環(huán)下滑到最大高度為H時,環(huán)和重物的速度均為0,此時重物上升的最大高度為-d,根據(jù)機械能守恒有mgH=2mg(-d),解得:H=d,故D正確。 7.【答案】BC 【解析】小球運動到P點時,根據(jù)牛頓第二定律可得T-mg=m,解得小球在P點的速度大小為v=,A錯誤;根據(jù)動能定理可得mgR-

22、f××2πR=mv2,解得f=,B正確;假設(shè)小球剛好能運動到與O點等高的Q點,根據(jù)動能定理可得mg·R-f·×2πR=0,故假設(shè)成立,小球能運動到與O點等高的Q點,且到達Q點的速度剛好為零,C正確,D錯誤。 8.【答案】AD 【解析】Ep-h(huán)圖象知其斜率為G,故G=20 N,解得m=2 kg,A正確;h=0時,Ep=0,Ek=E機-Ep=100 J-0=100 J,故=100 J,解得v=10 m/s,B錯誤;h=2 m時,Ep=40 J,Ek=E機-Ep=85 J-40 J=45 J,C錯誤;h=0時,Ek=E機-Ep=100 J-0=100 J,h=4 m時,Ek?=E機-Ep=80

23、J-80 J=0 J,故Ek-Ek?=100 J,D正確。 9.【答案】AB 【解析】摩擦力做功fx,f=μmg;x有兩種可能:①,碰撞完Q后到處停止;②,碰撞完Q后到再碰撞P返回時在處停止。所以摩擦力做功為:①fx=,②fx=。故A、B均正確,C、D錯誤。 10.【答案】AD 【解析】因不計一切摩擦,故系統(tǒng)機械能守恒,A正確;設(shè)A的速度為vA、B的速度為vB,當A到達與B同一水平面時,對A的速度進行分解,根據(jù)沿輕桿方向A、B速度相等有vB=vAcos45°=vA,根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒有mg=mv+mv,解得vA=,B錯誤;B滑塊到達最右端時,B的速度為零,如圖甲所示,根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒

24、有mgL=mv′,解得v′A=,C錯誤;當A滑到最低點時,速度為零,B的速度最大,如圖乙所示,根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒有mgL=mv′,解得v′B=,D正確。 二、(本題共6小題,共60分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 11.【答案】(1)7.25 (2)2gH0t=d2 (3)減小 (每空2分) 【解析】(1)圖乙所示的游標卡尺讀數(shù)為7 mm+5× mm=7.25 mm。 (2)若小球下落過程中機械能守恒,則小球減少的重力勢能等于其增加

25、的動能,即有mgH0=m2,化簡得2gH0t=d2。 (3)由于存在空氣阻力,重力勢能的減小量等于動能的增加量和克服阻力做功之和,降低高度,則克服阻力做功減小,即ΔEp-ΔEk減小。 12.【答案】(1)B (2)乙 (3)0.31(0.30~0.33都算對) (4)遠大于 (每空2分) 【解析】(1)為使紙帶在運動時受到的阻力較小,應(yīng)選電火花打點計時器即B; (2)當小車開始運動時有小車與木板間的摩擦為最大靜摩擦力,由于最大靜摩擦力大于滑動摩擦力,所以甲同學的看法錯誤,乙同學的看法正確; (3)由圖可知,相鄰兩點間的距離約為0.62 cm,打點時間間隔為0.

26、02 s,所以速度為m/s; (4)對小車由牛頓第二定律有:T=Ma,對砝碼盤由牛頓第二定律有:mg-T=ma,聯(lián)立解得:,當時有T≈mg,所以應(yīng)滿足。 13.【解析】(1)A向右運動至最大速度時C恰好離開地面,此時A、B、C加速度均為零,設(shè)此時繩的拉力為T 對A:F-μmg-T=0 (1分) 對B、C整體:T-3mg=0 (1分) 代入數(shù)據(jù)解得F=3.4mg。 (2分) (2) 開始時整個系統(tǒng)靜止,彈簧壓縮量為x1,對B有:kx1=2mg (1分) 則: C恰好離開地面時,彈簧伸長量為 (1分) A由靜止到向右運動至速度最大的過程中,對A、B、C及彈簧組成

27、的系統(tǒng),由能量守恒得: (2分) 解得:。 (2分) 14.【解析】(1)勻速運動時,則有:mg=kv (1分) 解得:k=120 N/(m·s-1) (1分) 打開降落傘的瞬間,速度為:v1=18 m/s (1分) 由牛頓第二定律得:kv1-mg=ma (1分) 解得:a=26 m/s2,方向豎直向上。 (1分) (2)根據(jù)圖線圍成的面積知,自由下落的位移為:x1=×2×18 m=18 m (1分) 則打開降落傘后的位移為:x2=H-x1=100 m-18 m=82 m (1分) 由動能定理得:mgx2+Wf=mv2-mv (2分)

28、代入數(shù)據(jù)解得:Wf=-58170 J (1分) 15.【解析】(1)①設(shè)滑塊從C點飛出時的速度為vC,從C點運動到A點的時間為t,滑塊從C點飛出后做平拋運動 豎直方向:2R=gt2 (1分) 水平方向:x=vCt (1分) 解得:vC=10 m/s (1分) ②設(shè)滑塊通過B點時的速度為vB,根據(jù)機械能守恒定律:mv=mv+2mgR (2分) 設(shè)滑塊在B點受軌道的支持力為FN,根據(jù)牛頓第二定律: FN-mg=m (1分) 聯(lián)立解得:FN=9 N (1分) 根據(jù)牛頓第三定律,滑塊在B點對軌道的壓力FN′=FN=9 N。(1分) (2)若滑塊恰好能夠經(jīng)

29、過C點,設(shè)此時滑塊的速度為vC′,根據(jù)牛頓第二定律有:mg=m (1分) 解得:vC′== m/s=5 m/s 滑塊由A點運動到C點的過程中,由動能定理:Fx-mg·2R≥mvC′2 (2分) 則Fx≥mg·2R+mvC′2 解得水平恒力F應(yīng)滿足的條件為F≥0.625 N。(1分) 16.【解析】(1) B和A一起沿斜面向下運動,由機械能守恒定律有 (1分) 解得:m/s (1分) (2) 第一次碰后,對B有:mgsin θ=μmgcos θ,故B勻速下滑 對A有:mgsin θ+μmgcos θ=ma1 (1分) 解得:a=10 m/s2 (1分)

30、方向始終沿斜面向下,?A將做類豎直上拋運動? 設(shè)A第1次反彈的速度大小為v1,由動能定理有: (1分) (1分) 解得:s (1分) (3)設(shè)A第2次反彈的速度大小為v2,由動能定理有: (1分) 解得:v2=0 (1分) 即A與擋板第2次碰后停在底端,B繼續(xù)勻速下滑,與擋板碰后B反彈的速度為v?,加速度大小為a?,由動能定理有: (1分) mgsin θ+μmgcos θ=ma? (1分) 得B沿A向上做勻減速運動的時間s (1分) 當B速度為0時,因mgsin θ=μmgcos θ≤fm,故B將靜止在A上 (1分) 所以當A停止運動時,B恰好勻速滑至擋板處,B相對A運動的時間t最短,s。(1分) 3

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