高考物理一轮复习 单元测试 机械能（含答案解析）

2020版高考物理 单元测试

机械能

1.关于探究动能定理的实验中，下列叙述正确的是(　　)

A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值

B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致

C．放小车的长木板应该尽量使其水平

D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出

2.下图是质量为1 kg的滑块在水平面上做直线运动的v-t图像。下列判断正确的是(　　)

A.在t=1 s时,滑块的加速度为零

B.在4~6 s时间内,滑块的平均速度为2.5 m/s

C.在3~7 s时间内,合力做功的平均功率为2 W

D.在5~6 s时间内,滑块受到的合力为2 N

3.如图所示，在竖直平面内有一“V”形槽，其底部BC是一段圆弧，两侧都与光滑斜槽相切，相切处B、C位于同一水平面上．一小物体从右侧斜槽上距BC平面高度为2h的A处由静止开始下滑，经圆弧槽再滑上左侧斜槽，最高能到达距BC所在水平面高度为h的D处，接着小物体再向下滑回，若不考虑空气阻力，则(　　)

A．小物体恰好滑回到B处时速度为零

B．小物体尚未滑回到B处时速度已变为零

C．小物体能滑回到B处之上，但最高点要比D处低

D．小物体最终一定会停止在圆弧槽的最低点

4.长l的轻杆两端分别固定有质量为m的小铁球,杆的三等分点O处有光滑的水平转动轴。用手将该装置固定在杆恰好水平的位置,然后由静止释放,当杆到达竖直位置时,轴对杆的作用力F的大小和方向为(　　)

A.2.4mg　竖直向上           B.2.4mg　竖直向下

C.6mg　竖直向上             D.4mg　竖直向上

5.如图所示为某汽车启动时发动机功率P随时间t变化的图象，图中P0为发动机的额定功率，若已知汽车在t2时刻之前已达到最大速度vm，据此可知(　　)

A．t1～t2时间内汽车做匀速运动

B．0～t1时间内发动机做的功为P0t1

C．0～t2时间内发动机做的功为P0

D．汽车匀速运动时所受的阻力小于

6.质量为50 kg的某中学生参加学校运动会立定跳远项目比赛，起跳直至着地过程如简图所示，经实际测量得知上升的最大高度是0.8 m，在最高点的速度为3 m/s，则起跳过程该同学所做功最接近(取g=10 m/s2)(　　)

A．225 J          B．400 J       C．625 J           D．850 J

7.如图所示，水平木板上有质量m=1.0 kg的物块，受到随时间t变化的水平拉力F作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小．取重力加速度g=10 m/s2，下列判断正确的是(　　)

A．5 s内拉力对物块做功为零

B．4 s末物块所受合力大小为4.0 N

C．物块与木板之间的动摩擦因数为0.4

D．6～9 s内物块的加速度大小为2.0 m/s2

8.如图所示，固定在地面上的半圆轨道直径ab水平，质点P从a点正上方高H处自由下落，经过轨道后从b点冲出竖直上抛，上升的最大高度为H，空气阻力不计，当质点下落再经过轨道a点冲出时，能上升的最大高度h为(　　)

A．h=H　        B．h=       C．h<           D.<h<

9. (多选)如图所示，一物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带，传送带以图示方向匀速转动，则传送带对物体的做功情况可能是(　　)

A．始终不做功

B．先做负功后做正功

C．先做正功后不做功

D．先做负功后不做功

10. (多选)如图所示，质量分别为m和2m的两个小球A和B，中间用轻质杆相连，在杆的中点O处有一固定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在B球顺时针摆动到最低位置的过程中(不计一切摩擦)(　　)

A．B球的重力势能减少，动能增加，B球和地球组成的系统机械能守恒

B．A球的重力势能增加，动能也增加，A球和地球组成的系统机械能不守恒

C．A球、B球和地球组成的系统机械能守恒

D．A球、B球和地球组成的系统机械能不守恒

实验题

11.验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示采用重物自由下落的方法:

(1)实验中,下面哪些测量工具是必需的(　　)

A.天平           B.直流电源          C.刻度尺              D.停表

(2)已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,当地的重力加速度g取9.80 m/s2,所用重物的质量为200 g。实验中选取一条符合实验要求的纸带如图乙所示,O为纸带下落的起始点,A、B、C为纸带上选取的三个连续点。

计算B点瞬时速度时,甲同学用=2gxOB,乙同学用vB=,其中所选方法正确的是　　　(选填“甲”或“乙”)同学;根据以上数据,可知重物由O运动到B点时动能的增加量等于　　　　J,重力势能减少量等于　　　　J(计算结果均保留三位有效数字)。 

(3)实验中,发现重物减少的势能总是大于重物增加的动能,造成这种现象的主要原因

是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

12.如图所示，QB段是半径为R=1 m的光滑圆弧轨道，AQ段是长度为L=1 m的粗糙水平轨道，两轨道相切于Q点，Q在圆心O的正下方，整个轨道位于同一竖直平面内．物块P的质量m=1 kg(可视为质点)，P与AQ间的动摩擦因数μ=0.1，若物块P以速度v0从A点滑上水平轨道，到C点又返回A点时恰好静止(取g=10 m/s2)．求：

(1)v0的大小；

(2)物块P第一次刚通过Q点时对圆弧轨道的压力．

13.水平面上静止放置一质量为m=0.2 kg的物块，固定在同一水平面上的小型电动机通过水平细线牵引物块，使物块由静止开始做匀加速直线运动，2秒末达到额定功率，其v-t图线如图所示，物块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.1，g取10 m/s2，电动机与物块间的距离足够长．求：

(1)物块做匀加速直线运动时受到的牵引力大小；

(2)电动机的额定功率；

(3)物块在电动机牵引下，最终能达到的最大速度．

答案解析

1.答案为：D；

解析：本实验没有必须测出橡皮筋的功到底是多少焦耳，只要测出以后每次实验时橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足够了，A错；每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证以后每次实验时，橡皮筋做的功是第一次的整数倍，否则，功的数值难以测定，B错；小车运动过程中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，C错；实验时，应该先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，D对．

2.答案为：C；

解析：由题图可知,t=1s时,滑块的加速度大小为2m/s2,选项A错误;4~6s时间内,

滑块的位移x=4×1+×1m=6m,所以平均速度为=3m/s,选项B错误;3~7s时间内,

合力做功W=-mv2=-×1×42J=-8J,所以合力做功的平均功率P=W=2W,选项C正确;

5~6s时间内F=ma=4N,选项D错误。

3.答案为：C；

解析：

小物体从A处运动到D处的过程中，克服摩擦力所做的功为WFf1=mgh，小物体从D处开始运动的过程，因为速度较小，小物体对圆弧槽的压力较小，所以克服摩擦力所做的功WFf2＜mgh，所以小物体能滑回到B处之上，但最高点要比D处低，C正确，A、B错误；因为小物体与圆弧槽间的动摩擦因数未知，所以小物体可能停在圆弧槽上的任何地方，D错误．

4.答案为：A；

解析：

对于整个系统而言,机械能守恒,有mgl=mlω2+mlω2,当杆运动到竖直位置时,

顶端的小球向心力为F1+mg=mlω2,底端的小球向心力为F2-mg=mlω2,

解以上三式得轴对轻杆的作用力F的大小F2-F1=2.4mg,方向竖直向上,选项A正确。

5.答案为：C；

解析：

在0～t1时间内功率随时间均匀增大，知汽车做匀加速直线运动，加速度恒定，

由F－Ff=ma可知，牵引力恒定，合力也恒定；在t1时刻达到额定功率，随后在t1～t2时间内，

汽车速度继续增大，由P=Fv可知，牵引力减小，加速度减小，但速度继续增大，

直到牵引力减小到与阻力相等时，Ff=F=，达到最大速度vm，接着做匀速运动．

发动机所做的功为图线与t轴所围成的面积，0～t1时间内发动机做的功为，

0～t2时间内发动机做的功为P0，故C正确，A、B、D错误．

6.答案为：C；

解析：该同学的起跳过程可视为做抛体运动，从起跳到达最大高度的过程中，

根据动能定理得W－mgh=mv2－0，解得W=625 J，故C正确，A、B、D错误．

7.答案为：D；

解析：

由题给图象可知物块在0～4 s内处于静止状态，其所受合外力为零，选项B错误；

4～5 s内做变加速直线运动，因此5 s内拉力对物块做的功不为零，选项A错误；

物块的滑动摩擦力Ff=3 N，则μ==0.3，选项C错误；

在6～9 s内由牛顿第二定律得F－Ff=ma，a= m/s2=2.0 m/s2，选项D正确．

8.答案为：D；

解析：

根据动能定理，质点第一次在半圆轨道中有mg＋(－WFf)=0，WFf为质点克服摩擦力做功大小，WFf=mgH.质点第二次在半圆轨道中运动时，对应位置处速度变小，因此半圆轨道对质点的弹力变小，摩擦力变小，摩擦力做功小于mgH，机械能损失小于mgH，因此小球再经过轨道a点冲出时，能上升的高度为H<h<，故D正确．

9.答案为：ACD；

解析：设传送带的速度大小为v1，物体刚滑上传送带时的速度大小为v2.若v2=v1，则物体与传送带间无摩擦力，传送带对物体始终不做功；若v2>v1，物体相对于传送带向右运动，物体受到的滑动摩擦力向左，则物体先减速到速度为v1，然后随传送带一起匀速运动，故传送带对物体先做负功后不做功；若v2<v1，物体相对于传送带向左运动，受到的滑动摩擦力向右，物体先加速到速度为v1，然后随传送带一起匀速运动，故传送带对物体先做正功后不做功．选项A、C、D正确．

10.答案为：BC；

解析：A球在上摆过程中，重力势能增加，动能也增加，机械能增加，B项正确；由于A球、B球和地球组成的系统只有重力做功，故系统的机械能守恒，C项正确，D项错误；B球和地球组成的系统的机械能一定减少，A项错误．

11.答案为：

(1)C；

(2)乙；0.369，0.376；

(3)见解析：

解析：(1)根据实验原理,需要验证方程mgh=mv2成立,即gh=v2,则不需要天平,v由打点计时器打下的纸带测出,不需要停表,电磁打点计时器工作电源为4~6V交流电源,故需要低压交流电源,纸带处理需要刻度尺。

(2)物体由静止开始自由下落过程中受到空气阻力和纸带与打点计时器的摩擦阻力作用,不是自由落体运动,=2gxOB,是自由落体运动的公式,故甲同学错误。重物的重力势能的减少量ΔEp=mgh=0.200×9.80×0.1920J=0.376J

打B点时重物的速度v=m/s=1.92m/s

物体动能的增加量ΔEk=mv2=0.5×0.200×1.922J=0.369J。

(3)空气阻力和打点计时器对纸带的阻力做功。

12.解：

(1)物块P从A到C又返回A的过程中，由动能定理有－μmg·2L=0－mv，

解得v0==2 m/s.

(2)设物块P第一次刚通过Q点时的速度为v，在Q点轨道对物块P的支持力为FN，

由动能定理和牛顿第二定律有－μmgL=mv2－mv，FN－mg=m，解得FN=12 N.

由牛顿第三定律可知，物块P第一次刚通过Q点时对圆弧轨道的压力大小为12 N，方向竖直向下．

13.解：

(1)由题图知物块在匀加速阶段加速度大小a==0.4 m/s2，

物块受到的摩擦力大小Ff=μmg.

设牵引力大小为F，则有F－Ff=ma，

得F=0.28 N.

(2)当v=0.8 m/s时，电动机达到额定功率，

则P=Fv=0.224 W.

(3)物块达到最大速度vm时，此时物块所受的牵引力大小等于摩擦力大小，

有Ff=μmg，P=Ffvm，

解得vm=1.12 m/s.