（浙江选考）2023版高考物理大一轮复习第五章机械能守恒定律单元滚动检测卷

PAGEPAGE1第五章机械能守恒定律单元滚动检测卷五考生注意：1．本试卷分第一卷(选择题)和第二卷(非选择题)两局部，共4页．2．答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上．3．本次考试时间90分钟，总分值100分．第一卷一、选择题Ⅰ(此题共13小题，每题3分，共39分．每题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多项选择、错选均不得分)1．伽利略的斜面实验反映了一个重要事实：如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略不计，小球一旦沿斜面A滚落，必将准确地终止于斜面B上与它开始点相同高度处，绝不会更高一点或更低一点，这说明，小球在运动过程中有一个“东西〞是不变的，这个“东西〞是()A．弹力 B．速度C．加速度 D．能量答案D解析运动过程中假设斜面的倾角不同，那么受到的弹力不同，A错误；下滑过程中速度越来越大，上滑过程中速度越来越小，速度不同，B错误；斜面的倾斜程度不同，加速度也不同，C错误；伽利略理想斜面实验中如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，那么在小球运动的过程只有重力做功，那么物体的机械能守恒，故这个不变量应该是能量，D正确．2．(2022·绍兴第一中学期末)关于做功，以下说法中正确的选项是()A．滑动摩擦力阻碍物体的相对运动，一定做负功B．静摩擦力和滑动摩擦力都可以做正功C．一负电荷在电场中移动时，克服电场力做功，那么其电势能减少D．作用力与反作用力大小相等、方向相反，所做功的代数和一定为零答案B解析恒力做功的表达式W＝Flcosα，滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，物体受滑动摩擦力也有可能位移为零，故可能做负功，也可能做正功，也可能不做功，A错误；恒力做功的表达式W＝Flcosα，静摩擦力的方向与物体相对运动趋势方向相反，但与运动方向可以相同，也可相反，还可以与运动方向垂直，故静摩擦力可以做正功，也可以做负功，也可以不做功，结合A的分析，B正确；无论是正电荷还是负电荷，只要克服电场力做功，其电势能一定增加，C错误；一对相互作用力大小相等，方向相反，作用的两个物体位移不同，做功就不同，其代数和不一定为零，D错误．3．两辆相同的汽车，一辆空载，一辆满载，在同一水平公路路面上(路面粗糙程度不变)直线行驶，下面关于两车车速、动能、惯性、质量和滑行路程的讨论，正确的选项是()A．车速较大的汽车，它的惯性较大B．动能较大的汽车，它的惯性较大C．行驶速度相同时，质量较大的汽车，刹车后滑行的路程较长D．以额定功率匀速行驶时，质量较小的汽车，刹车后滑行的路程较长答案D4．如图1所示，两个物体与水平地面间的动摩擦因数相等，它们的质量也相等．在甲图中用力F1拉物体，在乙图中用力F2推物体，夹角均为α，两个物体都做匀速直线运动，通过相同的位移．设F1和F2对物体所做的功分别为W1和W2，物体克服摩擦力做的功分别为W3和W4，以下判断正确的选项是()图1A．F1＝F2 B．W1＝W2C．W3＝W4 D．W1－W3＝W2－W4答案D5．如图2所示，质量为m的小球(可以看成质点)，在恒力F的作用下，从地面上A点由静止开始运动．途经桌面处B点到达C点，现以桌面为参考平面，H<h，那么()图2A．小球从A到B重力做功小于从B到C重力做的功B．小球在A点的重力势能大于在C点的重力势能C．整个过程小球的机械能一定增大D．整个过程小球的机械能守恒答案C解析功的大小比拟看绝对值，h>H，那么mgh＞mgH，故A错误；重力势能的大小看位置上下，A点最低，B错误；恒力F始终做正功，所以小球的机械能一直变大，C正确，D错误．6．如图3所示，质量相同的物体A与B通过一轻绳绕过光滑固定的轻质定滑轮系在一起，B在光滑斜面上，与B相连的轻绳与斜面平行．开始时用手托着A使它们都静止，然后放手，在A未到达地面、B未到达斜面顶端之前()图3A．物体A的动能总比物体B的动能大B．轻绳对物体A不做功C．物体A和B组成的系统的机械能不守恒D．物体B的机械能一定变大答案D解析由题意知，A、B两物体的速率始终相等，所以两物体的动能相等，选项A错误；轻绳的拉力对A做负功，选项B错误；A、B组成的系统中只有重力做功，系统的机械能守恒，选项C错误；绳子拉力对B做正功，B的机械能一定变大，选项D正确．7．根据国家标准规定，电动自行车的最高速度不得超过20km/h.一个高中生骑电动自行车按规定的最高速度匀速行驶时，电动车所受的阻力是总重力的0.2倍．人和车的总质量约为60kg，那么此时电动车电机的输出功率约为()A．70W B．140WC．700W D．1400W答案C8．如图4所示，某高三男生以立定跳远的方式跃过一条1.8m宽的水沟，其起跳、腾空、落地的过程如下图，他这一次跳跃所消耗的能量最接近()图4A．60JB．600JC．1200JD．2000J答案B解析设男生质量为60kg.G＝mg＝600N，跳起高度大约1m，消耗的能量E＝mgh＝600J.9.如图5所示，小球甲从竖直固定的半径为R的eq\f(1,4)光滑圆弧轨道顶端由静止滚下，圆弧底端切线水平；同质量的小球乙从高为R的光滑斜面顶端由静止滚下．以下判断错误的选项是()图5A．两小球到达底端时速度相同B．两小球运动到底端的过程中重力做功相同C．两小球到达底端时动能相同D．两小球到达底端时，乙重力做功的瞬时功率大于甲重力做功的瞬时功率答案A解析根据动能定理得，mgR＝eq\f(1,2)mv2，知两小球到达底端的动能相等，速度大小相等，但是速度的方向不同，应选项A错误，C正确；两小球运动到底端的过程中，下落的高度相同，那么重力做功相同，应选项B正确；两小球到达底端的速度大小相等，甲球的重力与速度方向垂直，瞬时功率为零，乙球的重力与速度方向不垂直，瞬时功率不为零，那么乙球的重力做功的瞬时功率大于甲球的重力做功的瞬时功率，应选项D正确．10．同一辆货车两次匀速驶上同一坡路(路面粗糙程度相同)，在空载时上坡的速度为v1，牵引力为F1；在满载时上坡的速度为v2，牵引力为F2.两次上坡过程该货车的输出功率相同，不计空气阻力，那么()A．v1＜v2 B．v1＞v2C．F1＞F2 D．F1＝F2答案B解析货车匀速上坡时的牵引力F＝mgsinθ＋μmgcosθ，空载时的牵引力F1小于满载时的牵引力F2，选项C、D均错；由P＝Fv相同，可知v1＞v2，选项B正确．11．如图6所示，斜面高h，质量为m的物块，在沿斜面向上的恒力F作用下，能匀速沿斜面向上运动，假设把此物块放在斜面顶端，在沿斜面向下同样大小的恒力F作用下，物块由静止向下滑动，滑至底端时其动能的大小为(不计空气阻力)()图6A．mgh B．2mghC．2Fh D．Fh答案B解析物块匀速向上运动，即向上运动过程中物块的动能不变，由动能定理知物块向上运动过程中外力对物块做的总功为0，即WF－mgh－Wf＝0 ①物块向下运动过程中，恒力F与摩擦力分别对物块做的功与向上运动时相同，设滑至底端时的动能为Ek，由动能定理知WF＋mgh－Wf＝Ek－0 ②将①式变形有WF－Wf＝mgh，代入②式有Ek＝2mgh，那么B选项正确．12．三峡水力发电站是我国最大的水力发电站，三峡水库水位落差约100m，水的流量约1.35×104m3A．2个B．6个C．18个D．90个答案C解析每秒用于发电的水的重力势能约为1×1010J，转化为电能有2×109J，每月就是5.2×1015J，等于1.44×109度电，大约可供600万个三口之家使用，也就是1800万人口，18个百万人口，故C正确．13．2016年12月18日，国内单机容量最大的抽水蓄能电站——浙江仙居抽水蓄能电站全面投产．其工作原理是：在用电低谷时(如深夜)，电站利用电网多余电能把水抽到高处蓄水池中，到用电顶峰时，再利用蓄水池中的水发电．如图7所示，假设该电站蓄水池(上水库)有效总库容量(可用于发电)为8.78×106m3，发电过程中上下水库平均水位差671m，年抽水用电量为3.2×109kW·h，年发电量为2.5×109kW·h(水的密度为ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度为g图7A．抽水蓄能电站的总效率约为65%B．发电时流入下水库的水流速度最大可达150m/sC．蓄水池中能用于发电的水的重力势能约为Ep＝6.0×1015JD．该电站平均每天所发电能可供应一个大城市居民用电(电功率以106kW计算)约7h答案D解析年抽水用电量为3.2×109kW·h，年发电量为2.5×109kW·h，那么抽水蓄能电站的总效率为η＝eq\f(2.5×109kW·h,3.2×109kW·h)×100%≈78.1%，故A错误．假设没有任何阻力，由机械能守恒得mgh＝eq\f(1,2)mv2，得v＝eq\r(2gh)＝eq\r(2×10×671)m/s≈116m/s，由题知，水流下的过程中受到阻力，所以发电时流入下水库的水流速度小于116m/s，故B错误．蓄水池中能用于发电的水的重力势能为Ep＝mgh＝ρVgh＝1.0×103×8.78×106×10×671J≈5.9×1013J，故C错误．该电站平均每天所发电量为E＝eq\f(2.5×109kW·h,365)，可供应一个大城市居民用电(电功率以106kW计算)的时间为t＝eq\f(E,106kW)≈7h，故D正确．二、选择题Ⅱ(此题共3小题，每题2分，共6分．每题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的，全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有错选的得0分)14．如图8所示，排球运发动正在做颠球训练，假设空气阻力不能忽略，那么击球后，球从某位置离开手竖直向上运动，再下落回到该位置的过程中()图8A．重力先做正功后做负功B．重力做的总功不为零C．空气阻力做负功D．空气阻力做的总功等于球的动能变化答案CD解析排球在竖直向上运动的过程中，重力方向与位移方向相反，重力做负功，排球竖直向下运动的过程中，重力方向与位移方向相同，重力做正功，选项A错误；重力做功只与初、末位置有关，故在整个过程中，重力对排球做的总功为零，选项B错误；在整个运动过程中，排球受的空气阻力方向与速度方向始终相反，故空气阻力对排球做负功，选项C正确；由动能定理知，空气阻力做的总功等于球的动能变化，选项D错误．15.如图9所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P连接，另一端与物体A相连，物体A置于光滑水平面桌面上，过右端连接一水平细线，细线绕过光滑的轻质定滑轮与物体B相连，A、B两物体质量相等．开始A、B处于静止状态，某时刻烧断细线，以下分析正确的选项是()图9A．烧断细线的瞬时，A物体的加速度为零B．B物体落地前，A、B组成的系统机械能守恒C．B物体落地后，A物体与弹簧组成的系统机械能守恒D．当弹簧的弹力为零时，A物体的动能最大答案CD解析以A、B组成的系统为研究对象，弹簧的弹力等于B物体的重力，烧断细线的瞬间，根据牛顿第二定律可知，mg＝ma，选项A错误；B物体落地前，A物体、B物体以及弹簧组成的系统机械能守恒，应选项B错误；B物体落地后，A物体与弹簧组成的系统机械能守恒，选项C正确；以A为研究对象，当加速度为零即弹簧的弹力为零时，速度到达最大，动能最大，选项D正确．16．如图10所示，体重相同的两位女士到五楼上班，甲图中的女士从一楼匀速走上去，而乙图中的女士乘电梯从一楼(上升过程匀速)上去，假设乙图中的女士先到，那么以下关于两位女士受到的力所做的功及功率的判断不正确的选项是()图10A．两位女士所受支持力做功相同，乙图中的女士克服重力做功的功率大B．乙图中的女士所受支持力做功大，克服重力做功的功率也大C．两位女士所受支持力做功相同，克服重力做功的功率也相同D．甲图中的女士所受支持力做功大，克服重力做功的功率也相同答案ACD解析题图甲中的女士所受支持力不做功，克服重力做功相同，但题图乙中的女士用的时间少，故其功率大，B项正确．第二卷三、非选择题(此题共7小题，共55分)17．(4分)在探究做功与物体速度变化的关系实验中：(1)除长木板、足够多的橡皮筋和纸带外，还需要以下哪些器材才能完成该实验________．(填器材的代号，漏填或多填均不得分)(2)图11甲、乙分别是A、B两位同学实验后交上的纸带，你认为两位同学操作合理的是________(填“A〞或“B〞)，不合理的原因是____________________________．图11答案(1)ACFG(2)B没有平衡摩擦力或平衡摩擦力缺乏解析(1)本实验需要交流电源、小木块和刻度尺；由于电源使用的是220V的交流电压，所以打点计时器选用电火花计时器．(2)根据题图甲，小木块到达最大速度后做减速运动，说明A同学没有平衡摩擦力或平衡摩擦力缺乏；根据题图乙，小木块到达最大速度后做匀速运动，说明B同学已平衡摩擦力，故操作合理的同学是B.18．(5分)在用自由落体法“验证机械能守恒定律〞的实验中：(g取10m/s2)(1)运用公式eq\f(1,2)mv2＝mgh来验证时，对实验条件的要求是________，为此，所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近________．(2)假设实验中所用重锤质量m＝1kg，打点纸带如图12所示，打点时间间隔为0.02s，那么记录B点时，重锤速度vB＝________，重锤动能Ek＝________；从开始下落起至B点，重锤的重力势能减小量是________．由此可得出的结论是________________．(结果均取两位有效数字)图12(3)根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，那么以eq\f(v2,2)为纵轴，以h为横轴画出的图象应是图中的()答案(1)从静止开始下落2mm(2)0.79m/s0.31J0.32J在实验误差允许的范围内机械能是守恒的(3)C解析(1)重力势能转化为动能，实验条件的要求是从静止开始下落，即初速度为0，第1、2两点的距离h＝eq\f(1,2)gt2且t＝0.02s，可得h＝2mm.(2)B点是A、C两点的中间时刻，由vB＝eq\f(xAC,2T)＝0.79m/s，重锤动能Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)≈0.31J．重锤重力势能的减少量ΔEp＝mghB且hB＝32.4mm，代入可得ΔEp≈0.32J．减少的重力势能近似等于重锤动能的增加量，可得出结论：在实验误差允许的范围内机械能是守恒的．(3)由eq\f(1,2)mv2＝mgh，整理可得eq\f(v2,2)＝gh，所以eq\f(v2,2)－h图线是一条过原点的倾斜直线，图线的斜率为重力加速度g，C正确．19．(5分)某同学用如图13甲所示装置做“探究合力做的功与动能改变关系〞的实验，他们将光电门固定在水平轨道上的B点，并用重物通过细线拉小车，然后保持小车和重物的质量不变，通过改变小车释放点到光电门的距离(s)进行屡次实验，实验时要求每次小车都从静止释放．图13(1)用游标卡尺测出遮光条的宽度d如图乙所示，d＝________cm.(2)如果遮光条通过光电门的时间为t，小车到光电门的距离为s.该同学通过描点作出线性图象来反映合力做的功与动能改变关系，那么他作的图象是以下哪一个时才能符合实验要求________．A．s－t B．s－t2C．s－t－1 D．s－t－2(3)以下哪些实验操作能够减小实验误差________．A．调整轨道的倾角，在未挂重物时使小车能在轨道上匀速运动B．必须满足重物的质量远小于小车的质量C．必须保证小车从静止状态开始释放答案(1)1.075(2)D(3)C解析(1)游标卡尺的主尺读数为1cm，游标尺读数为15×0.05mm＝0.75mm＝0.075cm，所以最终读数为：1cm＋0.075cm＝1.075cm；(2)数字计时器记录遮光条通过光电门的时间，由位移公式计算出小车通过光电门的平均速度，用该平均速度代替小车的瞬时速度，故在遮光条经过光电门时小车的瞬间速度为：v＝eq\f(d,t)，根据动能定理：Fs＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)m(eq\f(d,t))2，可见s与t2成反比，即与eq\f(1,t2)成正比，故应作出s－t－2图象．应选D.(3)经前面分析知，要使s－t－2图象为过原点的直线，应保证小车初动能为零，即必须保证小车从静止状态开始释放，应选C.20.(9分)(2022·宁波市9月联考)如图14所示，固定斜面的倾角θ＝30°，物体A与斜面之间的动摩擦因数为μ＝eq\f(\r(3),10)，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于C点，物体A的质量为m＝2kg，初始时物体A到C点的距离为L＝1m，现给A一初速度v0＝3m/s，使A开始沿斜面向下运动，物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点．不计空气阻力，g＝10m/s2，求此过程中：图14(1)物体A第一次经过C点时的速度大小；(2)弹簧的最大压缩量；(3)弹簧获得的最大弹性势能．答案(1)4m/s(2)eq\f(8,3)m(3)eq\f(104,3)J解析(1)设物体A向下运动刚到C点时速度为vmgLsinθ－μmgcosθ·L＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(

2,0)，可解得v＝4m/s(2)设弹簧的最大压缩量为xeq\f(1,2)mv2＝μmgcosθ·2x，解得x＝eq\f(8,3)m(3)设弹簧的最大弹性势能为Epmmgxsinθ－μ·mgcosθ·x－Epm＝0－eq\f(1,2)mv2，解得Epm＝eq\f(104,3)J.21．(10分)(2022·金华市9月十校联考)如图15所示，水平面上的A点有一固定的理想弹簧发射装置，发射装置内壁光滑，A为发射口所在的位置，B点与在竖直面内、内壁光滑的钢管弯成的“9”形固定轨道平滑相接，钢管内径很小，“9”字全高H＝1m；“9”字上半局部圆弧半径R＝0.1m，圆弧为eq\f(3,4)圆周；当弹簧压缩量为2cm(弹性限度内)时，启动发射装置，恰能使质量m＝0.1kg的滑块沿轨道上升到最高点C，弹簧弹性势能与压缩量的平方成正比，AB间距离为L＝4m，滑块与水平面间的动摩擦因数为0.2，重力加速度g＝10m/s2，求：图15(1)当弹簧压缩量为2cm时，弹簧的弹性势能；(2)当弹簧压缩量为3cm(弹性限度内)时，启动发射装置，滑块滑到轨道最高点C时对轨道的作用力；(3)当弹簧压缩量为3cm时，启动发射装置，滑块从D点水平抛出后的水平射程．答案(1)1.8J(2)44N，方向竖直向上(3)2.8m解析(1)根据能量守恒定律得，Ep＝μmgL＋mgH，解得Ep＝1.8J(2)因为弹簧弹性势能与压缩量的平方成正比，弹簧压缩量为3cm时，Ep′＝eq\f(9,4)Ep根据能量守恒定律得，Ep′＝μmgL＋mgH＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)由牛顿第二定律得：FN＋mg＝meq\f(v\o\al(2,C),R)，解得FN＝44N由牛顿第三定律可知，滑块滑到轨道最高点C时对轨道作用力的大小FN′＝44N，方向竖直向上．(3)根据能量守恒定律Ep′＝μmgL＋mg(H－2R)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,D)，解得vD＝7m/s，由平抛运动得，H－2R＝eq\f(1,2)gt2，x＝vDt故水平射程x＝2.8m.22．(10分)如图16所示，质量m＝1kg的小物块静止放在粗糙水平桌面上，它与水平桌面间的动摩擦因数μ＝0.4，且与水平桌面边缘O点的距离s＝8m．在紧靠桌面边缘右侧固定了一个eq\f(1,2)圆弧挡板，半径R＝3m，圆心与桌面同高．以O点为原点建立平面直角坐标系．现用F＝8N的水平恒力拉动小物块，一段时间后撤去拉力，小物块最终水平抛出并击中挡板．(g取10m/s2)图16(1)假设小物块恰能击中圆弧挡板最低点，求其离开O点时的动能大小；(2)在第(1)问中拉力F作用的时间；(3)假设小物块在空中运动的时间为0.6s，那么拉力F作用的距离．答案(1)7.5J(2)eq\f(\r(158),8)s(3)eq\f(65,16)m解析(1)小物块离开O点后开始做平抛运动，故：R＝v0t，R＝eq\f(1,2)gt2，又EkO＝eq\f(1,2)mveq\o\al(

2,0)解得EkO＝7.5J；(2)由开始运动到小物块到达O点由动能定理得：F·x－μmgs＝eq\f(1,2)mveq\o\al(

2,0)，得x＝eq\f(79,16)m由牛顿第二定律得F－μmg＝ma，得a＝4m/s2由x＝eq\f(1,2)at2，得t＝eq\f(\r(158),8)s(3)小物块离开O点后开始做平抛运动，由下落时间可知下落距离y＝eq\f(1,2)gt2，得y＝1.8m.①假设小物块落到半圆的左半边，那么平抛运动水平位移x1＝R－eq\r(R2－y2)＝0.6mv1＝eq\f(x1,t)＝1m/s由动能定理得F·L1－μmgs＝eq\f(1,2)mveq