高三单元测试5机械能及其守恒定律

-1-物理高三单元测试5《机械能及其守恒定律》1.下列说法正确的是()A.如果物体所受到的合外力为零，则机械能一定守恒B.如果合外力对物体做功为零，则机械能一定守恒C.物体沿光滑曲面自由下滑过程中，机械能一定守恒D.做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒2.一人乘电梯从1楼到20楼，在此过程中经历了先加速，后匀速，再减速的运动过程，则电梯支持力对人做功的情况是()A.加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功B.加速时做正功，匀速和减速时做负功C.加速和匀速时做正功，减速时做负功D.始终做正功3．物体在合外力作用下做直线运动的v–t图象如图所示。下列表述正确的是（）A．在0～ls内，合外力做负功B．在0～2s内，合外力总是做负功C．在1～2s内，合外力不做功D．在0～3s内，合外力做功为零4.质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上，若物体受水平力F的作用从静止起通过位移x时的动能为E1，当物体受水平力2F作用，从静止开始通过相同位移x时，它的动能为E2，则()A.E2=E1B.E2=2E1C.E2＞2E1D.E1＜E2＜2E15．物体沿直线运动的v－t关系如图1所示，已知在第1秒内合外力对物体做的功为W，则()A．从第1秒末到第3秒末合外力做功为4WB．从第3秒末到第5秒末合外力做功为－2WC．从第5秒末到第7秒末合外力做功为WD．从第3秒末到第4秒末合外力做功为－0.75W6．(2010·重庆模拟)半径为R的圆桶固定在小车上，有一光滑小球静止在圆桶的最低点，如图3所示．小车以速度v向右匀速运动，当小车遇到障碍物突然停止时，小球在圆桶中上升的高度不可能的是()A．等于v22gB．大于v22gC．小于v22gD．等于2R-2-7.(2011·广州模拟)如图所示，在粗糙斜面顶端固定轻弹簧的一端，另一端挂一物体，物体在A点处于平衡状态.现用平行于斜面向下的力拉物体，第一次直接拉到B点，第二次将物体先拉到C点，再回到B点，在这两次过程中下列说法正确的是()A.重力势能的改变量相等B.弹性势能的改变量相等C.摩擦力对物体做的功相等D.弹簧弹力对物体做的功相等8.如图所示，在不光滑的平面上，质量相等的两个物体A、B间用一轻弹簧相连接，现用一水平拉力F作用在B上，从静止开始经一段时间后，A、B一起做匀加速直线运动，当它们的总动能为Ek时撤去水平拉力F，最后系统停止运动，从撤去拉力F到系统停止运动的过程中，系统()A.克服阻力做的功等于系统的动能EkB.克服阻力做的功大于系统的动能EkC.克服阻力做的功可能小于系统的动能EkD.克服阻力做的功一定等于系统机械能的减少量9.如图所示，具有一定初速度的物块，沿倾角为30°的粗糙斜面向上运动的过程中，受一个恒定的沿斜面向上的拉力F作用，这时物块的加速度大小为4m/s2，方向沿斜面向下，那么，在物块向上运动过程中，正确的说法是()A.物块的机械能一定增加B.物块的机械能一定减小C.物块的机械能可能不变D.物块的机械能可能增加也可能减小10．(2009·山东高考)如图5所示为某探究活动小组设计的节能运动系统，斜面轨道倾角为30°，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为36.木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程．下列选项正确的()A．m＝MB．m＝2MC．木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度D．在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能11.(2011·郑州模拟)功率相等的两辆汽车,在相等时间内匀速通过的距离之比为3∶2,则下列说法中正确的是()A.两辆汽车所做的功之比为3∶2-3-B.两辆汽车所做的功之比为1∶1C.两辆汽车的牵引力之比为3∶2D.两辆汽车的牵引力之比为2∶312.(2011·武汉模拟)如图所示,滑块以速率v1沿固定斜面由底端向上滑行,至某一位置后返回,回到出发点时的速率变为v2,且v2＜v1,则下列说法中错误的是()A.全过程中重力做功为零B.在上滑和下滑两过程中,摩擦力做功相等C.在上滑过程中摩擦力的平均功率大于下滑过程中摩擦力的平均功率D.上滑过程中机械能减少,下滑过程中机械能增加13．.如图8所示，一物体m在沿斜面向上的恒力F作用下，由静止从底端沿光滑的斜面向上做匀加速直线运动，经时间t力F做功为60J，此后撤去恒力F，物体又经时间t回到出发点，若以地面为零势能点，则下列说法正确的是()A．物体回到出发点时的动能是60JB．开始时物体所受的恒力F＝2mgsinθC．撤去力F时，物体的重力势能是45JD．动能与势能相同的位置在撤去力F之前的某位置14．如图所示，A、B两物体质量分别是mA和mB，用劲度系数为k的弹簧相连，A、B处于静止状态．现对A施竖直向上的力F提起A，使B对地面恰无压力．当撤去F，A由静止向下运动至最大速度时，重力做功为()A．m2Ag2/kB．m2Bg2/kC．mA(mA＋mB)g2/kD．mB(mA＋mB)g2/k15．.如图所示，一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B，跨过固定于斜面体顶端的小滑轮O，倾角为θ＝30°的斜面体置于水平地面上，A的质量为m，B的质量为4m，开始时，用手托住A，使OA段绳恰好处于水平伸直状态(绳中无拉力)，OB绳平行于斜面，此时B静止不动，将A由静止释放，其下摆过程中斜面体保持静止，下列判断中正确的是()A．物块B受到摩擦力先增大后减小B．地面对斜面体的摩擦力方向先向右后向左C．小球A重力的瞬时功率先变大后变小D．小球A的机械能不守恒，A、B系统的机械能守恒二计算题（共7题）16．如图13所示，质量为m的物体从倾角为θ的斜面上的A点以速度v0沿斜面上滑，由于μmgcosθ＜mgsinθ，所以它滑到最高点后又滑下来，当它下滑到B点时，速度大小恰好也是v0，设物体与斜面间的动摩擦因数为μ，求AB间的距离．-4-17．(2010·济南模拟)如图9所示，B是质量为2m、半径为R的光滑半球形碗，放在光滑的水平桌面上．A是质量为m的细长直杆，光滑套管D被固定，A可以自由上下运动，物块C的质量为m，紧靠半球形碗放置．初始时，A杆被握住，使其下端正好与碗的半球面的上边缘接触(如图)．然后从静止开始释放A，A、B、C便开始运动．求：(1)长直杆的下端运动到碗的最低点时，长直杆竖直方向的速度和B、C水平方向的速度；(2)运动的过程中，长直杆的下端能上升到的最高点距离半球形碗底部的高度．18．如图所示，A、B两球质量均为m，其间有压缩的轻短弹簧处于锁定状态。弹簧的长度、两球的大小均可忽略，整体视为质点。该装置从半径为R的竖直光滑圆轨道左侧与圆心等高处由静止下滑，滑至最低点时，解除对弹簧的锁定状态之后，B球恰好能到达轨道最高点，求：（1）滑至最低点时，解除对弹簧的锁定状态之前A球和B球的速度v0的大小。（2）最低点时，解除对弹簧的锁定状态之后A球和B球速度vA和vB的大小。（3）弹簧处于锁定状态时的弹性势能。19．(2009·浙江高考)某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛．比赛路径如图15所示，赛车从起点A出发，沿水平直线轨道运动L后，由B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道，离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到C点，并能越过壕沟．已知赛车质量m＝0.1kg，通电后以额定功率P＝1.5W工作，进入竖直轨道前受到阻力恒为0.3N，随后在运动中受到的阻力均可不计．图中L＝10.00m，R＝0.32m，h＝1.25m，x＝1.50m．问：要使赛车完成比赛，电动机至少工作多长时间？(取g＝10m/s2)-5-图1520．如图16甲所示，水平传送带的长度L＝6m，皮带轮以速度v顺时针匀速转动，现在一质量为1kg的小物块(可视为质点)以水平速度v0从A点滑上传送带，越过B点后做平抛运动，其水平位移为x，保持物块的初速度v0不变，多次改变皮带轮的速度v依次测量水平位移x，得到如图16乙所示的x－v图象．图16(1)当0＜v≤1m/s时，物块在A、B之间做什么运动？当v≥7m/s时，物块在A、B之间做什么运动？(2)物块的初速度v0多大？21．.如图所示，传送带以v为10m/s速度向左匀速运行，BC段长L为2m，半径R为1.8m的光滑圆弧槽在B点与水平传送带相切，质量m为0.2kg的小滑块与传送带间的动摩擦因数μ为0.5，g取10m/s2，不计小滑块通过连接处的能量损失．求：-6-(1)小滑块从M处无初速度滑下，到达底端B时的速度；(2)小滑块从M处无初速度滑下后，在传送带上向右运动的最大距离以及此过程产生的热量；(3)将小滑块无初速度放在传送带C端，要使小滑块能通过N点，传送带BC段至少为多长？22．如图所示，一位质量m＝60kg、参加“挑战极限运动”的业余选手，要越过一宽为x＝2.5m的水沟后跃上高为h＝2.0m的平台．他采用的方法是：手握一根长L＝3.25m的轻质弹性杆一端，从A点由静止开始匀加速助跑，至B点时杆另一端抵在O点的阻挡物上，接着杆发生形变，同时人蹬地后被弹起，到达最高点时杆处于竖直状态，人的重心在杆的顶端，此刻人放开杆水平飞出并趴落到平台上，运动过程中空气阻力可忽略不计．(1)设人到达B点时速度vB＝8m/s，人匀加速运动的加速度a＝2m/s2，求助跑距离xAB；(2)人要最终到达平台，在最高点飞出时刻的速度应至少多大？(g＝10m/s2)(3)设人跑动过程中重心离地高度H＝0.8m，在(1)、(2)两问的条件下，在B点人蹬地弹起瞬间应至少再做多少功？-7-答案：1．【答案】选C、D.【详解】如果物体受到的合外力为零，机械能不一定守恒，如在光滑水平面上物体做匀速直线运动，其机械能守恒.在竖直方向上做匀速直线运动，其机械能就不守恒，故A错误；合外力做功为零，机械能不一定守恒.如在竖直方向上用绳拉着物体做匀速直线运动，合外力做功为零，但其机械能就不守恒，故B错误；物体沿光滑曲面自由下滑过程中，只有重力做功，所以机械能守恒，所以C正确；做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒，如自由落体运动，但有时也不守恒，如在粗糙水平面上拉着一个物体匀加速运动，故D正确.2．【答案】选D.【详解】由于电梯对人的支持力竖直向上，始终与电梯的运动方向相同，所以该支持力一直做正功，故D正确.3．答案：D4．【答案】选C.【详解】物体在粗糙的水平面上通过位移x的过程中，所受到的摩擦力不变，由动能定理可得：水平力为F时Fx-Ffx=E1；水平力为2F时2Fx-Ffx=E2,则E2=2(Fx-Ffx)+Ffx=2E1+Ffx＞2E1,选项C正确.5．解析：由题图知，第1秒末速度、第3秒末速度、第7秒速度大小关系：v1＝v3＝v7，由题知W＝12mv12－0，则由动能定理知第1秒末到第3秒末合外力做功W2＝12mv32－12mv12＝0，故A错．第3秒末到第5秒末合外力做功W3＝0－12mv32＝－W，故B错．第5秒末到第7秒末合外力做功W4＝12mv72－0＝W，故C正确．第3秒末到第4秒末合外力做功W5＝12mv42－12mv32；因v4＝12v3，所以W5＝－0.75W．故D正确．答案：CD6．解析：小球沿圆桶上滑机械能守恒，由机械能守恒分析知A、C、D是可能的．答案：B7．【答案】选A、B、D.【详解】两次过程初末位置相同，所以重力和弹簧的弹力做的功是相同的，题中滑动摩擦力始终做负功，大小为摩擦力与物体在摩擦力作用下运动的路程的乘积，所以两次摩擦力做功不同.8．【答案】选B、D.【详解】当A、B一起做匀加速直线运动时，弹簧一定处于伸长状态，因此当撤去外力F到系统停止运动的过程中，系统克服阻力做功应包含系统的弹性势能，因此可以得知B、D正确.9．【答案】选A.-8-【详解】机械能变化的原因是非重力、弹簧弹力做功，本题亦即看成F与Ff做功大小问题，由mgsinα＋Ff－F＝ma，知F－Ff＝mgsin30°－ma0，即FFf，故F做的正功多于克服摩擦力做的功，故机械能增大.