（新高考）2022届高中物理一轮复习 第五单元 机械能守恒定律 训练卷 A卷 教师版

这是一份（新高考）2022届高中物理一轮复习 第五单元 机械能守恒定律 训练卷 A卷 教师版，共6页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答，如图甲所示等内容，欢迎下载使用。
     （新高考）2022届高三一轮单元训练卷第五单元 机械能守恒定律（A）注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1．物体在竖直方向上分别做了匀速上升、加速上升和减速上升三种运动。在这三种情况下物体机械能的变化情况是(　　)A．匀速上升机械能不变，加速上升机械能增加，减速上升机械能减小B．匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能减小C．匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能可能增加，可能减少，也可能不变D．三种情况中，物体的机械能均增加【答案】C【解析】无论物体向上加速还是向上匀速运动，除重力外，其他外力一定对物体做正功，物体机械能都增加，物体向上减速运动时，除重力外，物体受到的其他外力不确定，故无法确定其机械能的变化，C正确。2．如图所示，游乐场中，从高处A到水平面B处有两条长度相同的轨道Ⅰ和Ⅱ，其中轨道Ⅰ光滑，轨道Ⅱ粗糙。质量相等的小孩甲和乙分别沿轨道Ⅰ和Ⅱ从A处滑向B处，两人重力做功分别为W1和W2，则(　　)A．W1＞W2B．W1＜W2C．W1＝W2D．因小孩乙与轨道Ⅱ的动摩擦因数未知，故无法比较重力做功的大小【答案】C【解析】重力做功等于重力乘以物体沿竖直方向的位移，与路径及粗糙与否无关。质量相等的两个小孩甲、乙分别沿轨道Ⅰ和Ⅱ从A处滑向B处，重力做功相等，选项C正确。3．如图所示，小朋友在蹦床上跳跃翻腾，尽情嬉耍。在小朋友接触床面向下运动到最低点的过程中，下列说法正确的是(　　)A．重力对小朋友一直做正功B．蹦床对小朋友的弹力先做负功后做正功C．小朋友的机械能不变D．小朋友的动能一直增大【答案】A【解析】在下落过程中重力一直向下，与运动方向相同，故重力一直做正功，故A正确；在小朋友接触床面向下运动到最低点的过程中，床面对小朋友的弹力一直向上，而位移向下，所以弹力一直做负功，小朋友的机械能一定减小，故BC错误；弹力从零开始逐渐增大，弹力先小于重力，后大于重力，小朋友的合力先向下后向上，速度先增大后减小，所以小朋友的动能先增大后减小，故D错误。4．2021年6月28日聂海胜利用太空跑台——动感单车锻炼，如图所示。假设聂海胜锻炼15分钟克服动感单车阻力而消耗的能量约为900 kJ。假设动感单车的阻力主要来源于距车轴30 cm 的阻尼装置（可视为质点），宇航员每分钟蹬车90圈，则阻尼装置对车轮的阻力约为(　　)A．180 N     B．350 N     C．580 N     D．780 N【答案】B【解析】设阻力为f，则有，解得，故选B。5．质量为1.5×103 kg的汽车在水平路面上匀速行驶，速度为20 m/s，受到的阻力大小为1.8×103 N。此时，汽车发动机输出的实际功率是(　　)A．90 W     B．30 kW     C．36 kW     D．300 kW【答案】C【解析】汽车匀速行驶，则牵引力与阻力平衡F＝f＝1.8×103 N，汽车发动机的功率P＝Fv＝36 k。6．如图所示，质量为500 g的足球在地面1的位置以初速度20 m/s被踢出后落到地面3的位置，在空中达到最高点2的高度为10 m，速度为5 m/s，g取10 m/s2。请你根据这些数据判断下列说法错误的是(　　)A．运动员踢球时对足球做的功为100 JB．足球由位置1运动到位置2，克服重力做功50 J，足球的重力势能增加50 JC．足球由位置2运动到位置3，重力做功50 J，足球重力势能减少50 JD．足球落地前瞬间的速度为15 m/s【答案】D【解析】根据动能定理可知，运动员踢球时，对足球做功增加了动能，故A正确；足球由位置1运动到位置2，根据功能关系可知，克服重力做功，增加重力势能，重力势能增加50 J，故B正确；足球由位置2运动到位置3，重力做功，减少重力势能，重力势能减少50 J，故C正确；足球运动过程中，受到空气阻力作用，落地前瞬间速度无法确定，故D错误。7．如图所示，小球从静止开始沿光滑曲面轨道AB滑下，从B端水平飞出，撞击到一个与地面成θ＝37°的斜面上，撞击点为C。已知斜面上端与曲面末端B相连，A、B间的高度差为h，B、C间的高度差为H，不计空气阻力，则h与H的比值为(　　)  A．     B．     C．     D．【答案】D【解析】对AB段，根据机械能守恒得，解得，根据得，又，解得，故选D。8．如图所示，由弹丸发射器、固定在水平面上的37°斜面以及放置在水平地面上的光滑半圆形挡板墙（挡板墙上分布有多个力传感器）构成的游戏装置，半圆形挡板的半径R＝0.5 m，斜面高度h＝0.9 m，弹丸与斜面间的动摩擦因数μ1＝0.5。游戏者调节发射器，弹丸到B点时速度沿斜面且大小为5 m/s，接着他将半圆形挡板向左平移使C、D两端重合。挡板墙上各处的力传感器收集到的侧压力F与墙上转过圆心角θ之间的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．弹丸的质量为0.1 kgB．弹丸的质量为0.4 kgC．弹丸与地面的动摩擦因数为0.6D．弹丸与地面的动摩擦因数为0.8【答案】C【解析】弹丸从B到D过程由动能定理得，由图可知，在D点，挡板对弹丸的支持力为12.4N，由牛顿第二定律有，解得，故AB错误；设弹丸与地面之间的动摩擦因数为μ2，转过3 rad后的速度为v，由动能定理得，在转过3 rad后挡板对弹丸的支持力为5.2 N，由牛顿第二定律得，解得，故C正确，D错误。二、多项选择题:本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．一个质量为1 kg的铁球被人由静止向上提升1 m，铁球获得的速度是2 m/s，下列说法中正确的是(　　)A．人对铁球做功12 JB．合外力对铁球做功8 JC．合外力对铁球做功2 JD．铁球重力做功10 J【答案】AC【解析】人对铁球做功，A正确；合外力对铁球做功，B错误，C正确；铁球重力做功，D错误。10．如图甲所示。小球从竖直放置的弹簧正上方一定高度处由静止开始下落，从a处开始接触弹簧，压缩至c处时弹簧最短。从a至c的过程中，小球在b处速度最大，小球的速度v和弹簧被压缩的长度Δl之间的关系如图乙所示，不计空气阻力，则从a至c的过程中，下列说法正确的是(　　)A．ab段，小球受到的弹力小于自身重力B．小球在c处速度为零，处于非平衡状态C．在bc段弹簧的弹性势能由小球的重力势能转化而来D．整个下落过程中球与弹簧组成的系统机械能守恒【答案】ABD【解析】由图乙可知，由a到b过程，小球向下的速度变大，合外力向下，小球受到的弹力小于自身重力，故A正确；由图乙可知，小球在c处速度为零，但此时弹力大于重力，小球有向上的加速度，处于非平衡状态，故B正确；在bc段弹簧的弹性势能由小球的重力势能和动能转化而来，故C错误；整个下落过程中球与弹簧组成的系统，重力势能、弹性势能和动能之和不变，机械能守恒，故D正确。11．如图所示，用大小相等的力F将同一物体分别沿光滑的水平面和光滑的斜面由静止开始移动大小相等的位移x，在两种情况下，力F作用的时间分别为t1和t2，力F的方向分别平行水平面和斜面，平均功率分别为P1和P2。则(　　) A．t1＜t2                      B．t1＞t2C．P1＝P2                     D．P1＞P2【答案】AD【解析】设在两种情况下，物体运动的加速度分别为a1、a2，由牛顿第二定律得F＝ma1、F－mgsin θ＝ma2(θ为斜面的倾角)，很显然，a1＞a2，又x＝at2，所以t1＜t2，而W1＝W2＝Fx，由P＝知P1＞P2，选项A、D正确。12．滑板运动是以滑行为特色、崇尚自由的一种运动，深受都市青年的喜爱。滑板的一种运动情境可简化为如下模型：如图甲所示，将运动员（包括滑板）简化为质量m＝50 kg的物块，物块以某一初速度v0从倾角θ＝37°的斜面底端冲上足够长的斜面，取斜面底端为重力势能零势能面，该物块的机械能E总和重力势能Ep随离开斜面底端的高度h的变化规律如图乙所示。将物块视为质点，重力加速度g＝10 m/s2，则由图中数据可得(　　)A．初速度v0＝5 m/sB．物块与斜面间的动摩擦因数为0.3C．物块在斜面上运动的时间为 sD．物块再次回到斜面底端时的动能为375 J【答案】AD【解析】斜面底端为重力势能零势能面，则E总1＝mv02＝625 J，得v0＝5 m/s，故A正确；当E总＝Ep时，物块运动到最高点由图乙可知此时hm＝1 m，根据功能关系，有＝E总＝125 J，得物块与斜面间动摩擦因数μ＝，故B错误；物块沿斜面上滑的时间s，上滑的位移m，因为μ＜tan θ，所以物块最终会沿斜面下滑，下滑的s，物块在斜面上运动的时间s，滑到斜面底端时的动能J，故C错误，D正确。三、非选择题：本题共6小题，共60分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应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。13．(6分)如图甲所示，某同学设计了一测量当地重力加速度的实验。他用一根不可伸长的细线将质量为m的小球拴接起来，细线的另一端固定于O，然后将细线拉直，让小球自与O点等高处由静止释放，通过传感器测量小球在最低点时细线所受的拉力F，进一步计算出重力加速度。他采用两种不同方法重复操作，请完成下列问题：方法一：仅改变悬点到小球球心距离l，多次重复实验，该同学发现l变大，细线拉力___________（选填“变大”“变小”或“不变”），他计算重力加速度的表达式为___________（用测得物理量的符号表示）；方法二：仅改变小球的质量，多次重复实验，得到多组F与m，然后作出相应的m-F图像，如图乙所示，根据图像可得，当地的重力加速度为___________（用a、b表示）。【答案】不变            （每空2分）【解析】小球从水平位置到最低点过程，在最低点，解得F＝3mg，即l变大，细线拉力不变，他计算重力加速度的表达式为。根据F＝3mg可得，由图像可知，解得。14．(8分)利用气垫导轨验证机械能守恒定律的实验装置如图所示，调节气垫导轨水平，将重物A由静止释放，滑块B上拖着的纸带(未画出)被打出一系列的点。对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图甲给出的是实验中的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两个计数点间还有4个点(图上未画出)，计数点间的距离如图中所示。已知重物的质量m＝100 g、滑块的质量M＝150 g，则：(g取10 m/s2，结果保留三位有效数字)(1)在打点0~5的过程中系统动能的增加量ΔEk＝　　　　J，系统势能的减少量ΔEp＝　　　　J，由此得出的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　；(2)若某实验小组作出的－h图象如图乙所示，则当地的实际重力加速度g＝　　　　m/s2。【答案】(1) 0.475　 0.497　 在误差允许的范围内，系统的机械能守恒　  (2)9.70    (每空2分)【解析】(1)v5＝ m/s＝1.95 m/s。ΔEk＝(M＋m)v2＝×0.25×(1.95)2 J＝0.475 J，ΔEp＝mgh5＝0.497 J，在误差允许的范围内，系统的机械能守恒。(2)由mgh＝(M＋m)v2得v2＝gh，故－h图线的斜率k＝g，结合图丙得g＝9.70 m/s2。15．(8分)如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角均为30°，顶角b处安装一定滑轮。质量分别为M＝8 kg、m＝2 kg的滑块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后，沿斜面运动。已知滑块A与斜面ab的动摩擦因数μ＝，不计滑轮的质量和摩擦。滑块B离滑轮距离足够远,当滑块A沿斜面下滑距离x＝2 m时，求。(1)滑块A的速度大小v；(2)在下滑过程中，轻绳中的张力T。【解析】(1)对A、B构成的系统，由动能定理得：(Mgsin θ－mgsin θ－μMgcos θ)x＝(M＋m)v2　(2分)代入数据解得：v＝2 m/s。　(2分)(2)对滑块B，由动能定理得：(T－mgsin θ)x＝mv2　(2分)代入数据解得T＝12 N。　(2分)16．(11分)一质量m＝1 kg的物体静止在水平面上，t＝0时刻，一水平恒力F作用在物体上。一段时间后撤去此力，这一过程中物体运动的速度－时间图象如图所示。求：(1)恒力F所做的功W。(2)整个过程中，摩擦力做功的平均功率。【解析】(1)由v－t图象知，恒力F作用的时间为1 s，设在0~1 s内物体运动的加速度大小为a1，在1 s~3 s内物体的加速度大小为a2，由a＝得a1＝2 m/s2，a2＝1 m/s2　(2分)在1 s~3 s内，物体在水平方向只受滑动摩擦力的作用，有f＝ma2＝1 N　(1分)在0~1 s内，由F－f＝ma1得F＝3 N　(1分)又0~1 s内，物体的位移x1＝×1×2 m＝1 m　(1分)故恒力F做功W＝Fx1＝3 J。　(1分)(2)设整个过程中，摩擦力做功的平均功率为P由Wf＝fx　(1分)x＝×3×2 m＝3 m　(1分)解得Wf＝3 J　(1分)所以P＝＝1 W。　(2分)17．(12分)一辆小型家用轿车的额定功率P0＝1.2×105 W，轿车和乘坐人员的总质量m＝1.5×103 kg，它行驶在平直的高速路上受到的阻力是车重的0.2倍。启动时为了乘坐舒适，以恒定的加速度a＝1.0 m/s2加速到v＝20 m/s时功率达到P，以后保持功率P行驶，直到达到最大速度vm。重力加速度g＝10 m/s2。求：(1)该轿车在平直的高速路上行驶能达到的最高速度v0是多少？(2)功率P为多少？(3)从启动到速度为vm的过程中，共克服阻力做功Wf＝1.0×106 J，发动机燃烧92#汽油的工作效率η＝30%，92#汽油的燃烧值q＝4.6×107 J/kg，该过程中燃烧汽油的质量M为多少？（结果保留2位有效数字）【解析】(1)当车匀速运动时，达到最大速度，此时达到额定功率，则　(2分)。　(2分)(2)设v＝20 m/s时牵引力为F1，根据牛顿第二定律　(2分)解得则此时功率。　(2分)(3)汽油完全燃烧释放能量　(1分)则汽车发动机的效率　(1分)解得。　(2分)18．(15分)如图所示，质量m＝1 kg的滑块，在水平力F作用下静止在倾角θ＝30°的光滑斜面上，斜面的末端处与水平传送带相接(滑块经过此位置滑上传送带时无能量损失)，传送带的运行速度v0＝3 m/s，长L＝1.4 m，现将水平力撤去，当滑块滑到传送带右端C时，恰好与传送带速度相同。滑块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.25，g＝10 m/s2。(1)求水平作用力F的大小；(2)求滑块下滑的高度；(3)若滑块滑上传送带时速度大于3 m/s，求滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量。【解析】(1)滑块静止在斜面上时，受到水平推力F、重力mg和支持力FN而处于平衡状态，由平衡条件可知，水平推力F＝mgtan θ  (1分)代入数据得F＝ N。  (1分)(2)设滑块从高为h处下滑，到达斜面底端速度为v，下滑过程机械能守恒，故有mgh＝mv2  (1分)所以v＝若滑块滑上传送带时的速度小于传送带速度，则滑块在传送带上由于受到向右的滑动摩擦力而做匀加速运动；根据动能定理有μmgL＝mv－mv2  (1分)所以h1＝－μL  (1分)代入数据得h1＝0.1 m  (1分)若滑块冲上传送带时的速度大于传送带的速度，则滑块由于受到向左的滑动摩擦力而做匀减速运动；根据动能定理有－μmgL＝mv－mv2   (1分)则h2＝＋μL  (1分)代入数据得h2＝0.8 m。  (1分)(3)设滑块在传送带上运动的时间为t，则t时间内传送带的位移x＝v0t  (1分)由机械能守恒可知mgh2＝mv2  (1分)对滑块由运动学公式知v0＝v－at，a＝μg  (1分)滑块相对传送带滑动的位移Δx＝L－x  (1分)相对滑动产生的热量Q＝μmgΔx  (1分)联立解得Q＝0.5 J。  (1分)