2023年05月14日巡行的高中物理组卷机械能(高一)

2023年05月14日巡行的高中物理组卷机械能(高一)一．选择题（共21小题）1．（2023春•武汉期中）地震引起的海啸会给人们带来巨大的损失。某中学的部分学生组成了一个课题小组，对海啸的威力进行了模拟研究，他们设计了如下的模型：如图甲所示，在水平地面上放置一个质量为m＝4kg的物体，让其在随位移均匀减小的水平推力（模拟海啸）作用下运动，推力F随位移x变化的图像如图乙所示，已知物体与地面之间的动摩擦因数为μ＝0.5，重力加速度g取10m/s2，忽略空气阻力，则（）A．运动过程中物体的最大加速度为15m/s2 B．物体在水平地面上运动的最大位移是50m C．整个过程中摩擦力对物体做功1kJ D．在距出发点5.0m位置时物体的速度达到最大2．（2023春•集美区校级期中）如图所示，用同样大的力F拉同一物体，在甲（光滑水平面）、乙（粗糙水平面）、丙（光滑斜面）、丁（粗糙斜面）上沿力F的方向通过大小相等的位移，则拉力F的做功情况是（）A．甲做功最少 B．丁做功最多 C．丙做功最多 D．做功一样多3．（2023春•思明区校级期中）如图所示，将一质量为m的小球用长为l的轻绳悬挂于O点，水平拉力F将小球从平衡位置P缓慢地拉至轻绳与竖直方向夹角为θ处。已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A．小球的重力势能增加了mglcosθ B．拉力F所做的功为Flsinθ C．拉力F所做的功为mgl（1﹣cosθ） D．轻绳的拉力所做的功为mgl4．（2023春•余姚市校级期中）如图所示，质量为m的小球从距桌面h1，高处的A点由静止释放，自由下落到地面上的B点，桌面离地高为h2。选择桌面为参考平面，则小球（）A．在A点时的重力势能为﹣mgh1 B．在A点时的机械能为mg（h1+h2） C．在B点时的重力势能为mgh2 D．在B点时的机械能为mgh15．（2023春•广州期中）人们用“打夯”的方式把松散的地面夯实，两人同时对静止于地面的质量为M重物，各施加一个与竖直方向成θ角的恒力F，重物加速离开地面高度H后，人停止施力，最后重物陷入地面深度h。整个过程中，下列说法正确的是（）A．重力对重物做功为零 B．拉力对重物做功为2FHcosθ C．地面对重物做的功为﹣MgH D．重物上升的最大高度为H6．（2023春•呈贡区校级期中）如图所示，质量为M的木块A，放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系长为L的细线，细线另端系一质量为m的球B。现将B球拉起使细线水平伸直，并由静止释放（B从竖直杆前摆过），则下列判断错误的一项是（）A．若A固定在水平面上，则小球B可以到达左侧与释放点等高处 B．若A可以在水平面上自由滑动，则小球B可以到达左侧与释放点等高处 C．若A固定在水平面上，小球B在最低点对摆线拉力大小为3mg D．若A可以在水平面上自由滑动，小球B在最低点对摆线拉力大小为3mg7．（2023•上海）一物块爆炸分裂为速率相同、质量不同的三个物块，对三者落地速率大小判断正确的是（）A．质量大的落地速率大 B．质量小的落地速率大 C．三者落地速率都相同 D．无法判断8．（2023春•海安市校级月考）如图所示，质量均为m的两个物块A、B叠放在轻弹簧上，处于静止状态。轻弹簧下端固定在地面上，上端与物块B连接。从某时刻开始对物块A施加竖直向上的恒力F，物块A开始向上运动，物块B与弹簧组成的系统机械能没有变化。经过时间t，撤去力F，物块B也第一次达到最大高度。忽略空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）A．F大小为2mg B．F大小可能为1.8mg C．若在2t时刻两物块的距离刚好达到最大，则该最大距离为gt2 D．在1.5t时刻，物块B与弹簧组成的系统的势能可能达到最大值9．（2023•河北模拟）如图甲所示，一质量为1kg的滑块（视为质点）以某一初速度冲上足够长的固定斜面，以斜面底端为位移的起点，滑块在斜面上运动的动能Ek随位移x变化的关系如图乙所示。取重力加速度大小g＝10m/s2。下列说法正确的是（）A．斜面倾角的正弦值为0.5 B．滑块上滑过程克服摩擦力做的功为20J C．滑块与斜面间的动摩擦因数为0.25 D．滑块返回斜面底端时，滑块所受重力的功率为12W10．（2023•河北模拟）如图所示，从倾角为θ的斜面上某点沿水平方向抛出两个小球M和N，已知M球的初动能为E0，N球的初动能为2E0，两小球均落在斜面上，不计空气阻力，则（）A．M、N两小球落在斜面上时的速度方向与水平方向间夹角的正切值之比为1：2 B．M、N两小球在空中运动的时间之比为 C．M、N两小球距离斜面的最远距离之比为1：2 D．M球落在斜面上时的动能为（1+4tan2θ）E011．（2023春•北仑区校级期中）如图所示，有一斜面体ABC，第一次将BC边固定在水平地面上，小物体从顶端沿斜面恰能匀速下滑；第二次将AB边固定于水平地面上，让该小物体从顶端C静止开始下滑，那么（）A．小物体两次从顶端滑到底端的过程中，克服摩擦力做功相等 B．斜面的动摩擦因数为0.75 C．第二次小物体滑到底端A点时的速度大小 D．第二次小物体滑到底端A点时的克服摩擦力做功为1.5mgh12．（2023春•海淀区校级期中）关于重力势能的理解，下列说法正确的是（）A．放在地面上的物体，它的重力势能一定等于0 B．重力势能可以为负值，说明重力势能是矢量 C．当重力对物体做正功时，物体的重力势能增加 D．重力势能是物体和地球共有的13．（2023•吉安一模）一质量为m的小球用一根足够长的轻绳悬挂于天花板上的O点，现用一光滑的轻质金属挂钩勾住轻绳，水平向右缓慢拉动轻绳（挂钩与轻绳的接触点A始终在同一条水平线上），下列说法正确的是（）A．OA段轻绳的力逐渐增大 B．挂钩对轻绳的作用力大小可能等于小球的重力大小 C．挂钩对轻绳的作用力一定沿水平方向 D．挂钩对轻绳做的功小于小球重力势能的增加量14．（2023春•南京期中）一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v﹣t图像如图所示。已知汽车的质量m＝2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取10m/s2，则（）A．汽车在前5s内的牵引力为4×103N B．汽车在15m/s时的加速度为1m/s2 C．汽车的额定功率为40kW D．汽车在前5s内摩擦力做功为﹣1.5×105J15．（2023春•海淀区校级期中）关于摩擦力对物体做功的问题，以下说法中正确的是（）A．滑动摩擦力总是对物体做负功 B．滑动摩擦力可能对某个物体不做功 C．滑动摩擦力做的功等于摩擦生的热 D．静摩擦力一定对物体不做功16．（2023春•南京期中）下列物体在运动过程中，机械能守恒的是（）A．沿粗糙的斜面向下做匀加速运动的木块 B．在空中向上做匀速运动的氢气球 C．做平抛运动的铁球 D．被起重机拉着向上做匀速运动的货物17．（2023春•南京期中）如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，那么小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中（弹簧保持竖直），下列说法正确的是（）A．重力势能先减小后增大 B．重力一直做正功 C．弹性势能先增大再减小 D．小球动能一直减小18．（2023春•常州月考）如图所示，一子弹以水平速度射入放置在光滑水平面上原来静止的木块，并留在木块当中，在此过程中子弹钻入木块的深度为d，木块的位移为l，木块与子弹间的摩擦力大小为f，则（）A．f对木块做功为﹣fl B．f对木块做功为f（l+d） C．f对子弹做功为﹣fd D．f对子弹做功为﹣f（l+d）19．（2023春•市中区校级月考）如图所示，可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上、半径为R的光滑圆柱，A的质量为B的2倍。当B位于地面上时，A恰与圆柱轴心等高，将A由静止释放，B上升的最大高度是（）A．2R B． C． D．20．（2023春•余姚市校级期中）某同学在操场上踢足球，足球质量为m，该同学将足球以速度v0从地面上的A点踢起，最高可以到达离地面高度为h的B点位置，从A到B足球克服空气阻力做的功为W，选地面为零势能的参考平面，则下列说法中正确的是（）A．足球从A到B机械能守恒 B．该同学对足球做的功等于 C．足球在A点处的机械能为 D．足球在B点处的动能为21．（2023春•黄浦区校级期中）如图将秋千坐板和人作为一个整体，其由最高点摆动摆至最低点过程中，做功情况分析正确的是（）A．克服重力做功 B．拉力做正功 C．空气阻力做负功 D．合力不做功二．多选题（共7小题）（多选）22．（2023春•武汉期中）如图所示，质量为M、长度为L的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小物块（可视为质点）放在小车的最左端，现用一大小为F的水平恒力作用在小物块上，使小物块从静止开始做直线运动，当小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x，小物块和小车之间的滑动摩擦力大小为f，在此过程中（小物块从小车最左端滑到最右端），不计空气阻力，下列结论正确的是（）A．小物块动能增加（F﹣f）（L+x） B．小物块克服摩擦力做功为fL C．小车的动能增加fx D．物块和小车组成的系统机械能增加量为F（L+x）（多选）23．（2023春•万州区校级期中）质量为2千克的物体，放在动摩擦因数μ＝0.1的水平面上，在水平拉力的作用下，由静止开始运动，水平拉力做的功W和物体发生的位移s之间的关系如图所示，则（）A．此物体在AB段做匀加速直线运动 B．此物体在AB段做匀速直线运动 C．此物体在OA段做匀速直线运动 D．此物体在OA段做匀加速直线运动（多选）24．（2023•重庆模拟）如图甲所示，倾角为θ的传送带以恒定速率逆时针运行，现将一质量为1kg的煤块轻轻放在传送带的A端，煤块的速度随时间变化的关系如图乙所示，2s末煤块到达B端，取沿传送带向下为正方向，g取10m/s2，则（）A．倾角θ＝37° B．物体与传送带间的动摩擦因数0.4 C．2s内传送带上留下的痕迹长为5m D．2s内物体与传送带摩擦产生的内能20J（多选）25．（2023春•厦门期中）如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上。若以地面为零势能面，而且不计空气阻力，则下列说法正确的是（）A．物体到海平面时的重力势能为mgh B．重力对物体做功为mgh C．物体在海平面上的动能为 D．物体在海平面上的机械能为（多选）26．（2023春•天心区校级月考）如图所示，倾角为θ的固定斜面AB段粗糙，BP段光滑，一轻弹簧下端固定于斜面底端P点，弹簧处于原长时上端位于B点，质量为m的物体（可视为质点）从A点由静止释放，第一次将弹簧压缩后恰好能回到AB的中点Q。已知A、B间的距离为x，重力加速度为g，则（）A．物体最终停止于Q点 B．物体由A点运动至最低点的过程中，加速度先不变后减小为零，再反向增大直至速度减为零 C．物体与AB段的动摩擦因数 D．整个运动过程中物体与斜面间摩擦生热为mgxsinθ（多选）27．（2023春•福州期中）如图所示，半径为R的竖直光滑圆轨道与光滑水平面相切，质量均为m的小球A、B与轻杆连接，置于圆轨道上，A与圆心O等高，B位于O的正下方，它们由静止释放，最终在水平面上运动，下列说法正确的是（）A．下滑过程中A的机械能守恒 B．最终小球A和B在水平面上运动的速度大小为 C．下滑过程中重力对A做功的功率一直增加 D．整个过程中轻杆对B做的功为mgR（多选）28．（2023春•市中区校级月考）一质量为M＝1.0kg的小物块随足够长的水平传送带一起运动，被一水平向左飞来的子弹击中并从物块中穿过（不计子弹穿过物块的时间），如图甲所示。地面观察者记录了物块被击中后的速度随时间变化的关系如图乙所示，已知传送带的速度保持不变，g取10m/s2。在这一个过程中下列判断正确的是（）A．传送带的速度大小为2m/s，逆时针转动 B．物块与传送带间的动摩擦因数为0.2 C．传送带对物块做的功为﹣6J D．传送带对物块做的功为6J三．实验题（共7小题）29．（2023•梅州一模）某同学利用水平放置的气垫导轨和光电门“验证机械能守恒定律”，装置如图所示。已知滑块的质量为M，钩码的质量为m，重力加速度大小为g。测得遮光条的宽度为d，光电门A、B之间的距离为l，滑块通过光电门A、B的时间分别为t1、t2。（1）滑块通过光电门A时的速度大小vA＝。（2）要验证系统机械能守恒，需要验证的表达式为。（3）根据实验数据发现钩码重力势能的减少量大于系统动能的增加量，是因为。30．（2023•龙泉驿区模拟）某同学用如图1所示装置验证机械能守恒定律，他将质量分别为M、m的A、B两小球用轻质无弹性细绳连接并跨过轻质定滑轮，M＞m，在B上端分布有两个光电门，光电门中心间距是h，重力加速度g，实验步骤如下：（1）用游标卡尺测出小球直径d，如图2所示，则d＝mm。（2）将A球由静止释放，记录B小球依次通过光电门1和光电门2的遮光时间t1和t2。（3）计算从光电门1到光电门2过程中系统动能的增量ΔEk＝系统势能的减少量ΔEp＝（用题中给出的物理量d，t1，t2，M，m，h，g表示）。（4）改变小球B位置，重复上述步骤，并得出结论。31．（2023•昌平区二模）在“验证机械能守恒定律”实验中。（1）甲同学采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒，实验装置如图甲所示。下列说法正确的是。A．实验前必需用天平测出重物的质量B．打点计时器应接低压直流电源C．实验时先通电，稳定后再释放纸带D．重锤释放位置应靠近打点计时器（2）该同学选取了如图乙所示的一条纸带，O点是重锤开始下落时打出的点，A、B、C是按打点先后顺序选取的三个计数点。通过测量得到O、A间距离为h1，O、B间距离为h2，O、C间距离为h3。已知计数点A、B间和B、C间的时间间隔均为T，重锤质量为m，当地重力加速度为g。从重锤开始下落到打点计时器打B点的过程中，重锤动能的增加量ΔEk＝。如果ΔEk与近似相等，则可验证机械能守恒（用题目中所测量和已知量表示）。（3）乙同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。如图丙所示，将拉力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，另一端连在拉力传感器上的O点。将小球拉至细线与竖直方向成θ角处无初速度释放，拉力传感器显示拉力的最大值为F。已知小球的质量为m，重力加速度为g。当约为时，可说明小球摆动过程中机械能守恒。32．（2023春•思明区校级期中）（1）从下列器材中选出做验证机械能守恒定律实验时所必需的器材，其编号为；A．打点计时器（包括纸带）B．重物C．天平D．毫米刻度尺E．秒表F．运动小车（2）某同学不慎将一条选择好的纸带的前面一部分损坏了，他测出剩下的一段纸带上的各个点间的距离如图所示，已知重物质量为1kg，打点计时器的工作频率为50Hz，重力加速度g＝9.8m/s2。利用这段纸带说明：重物通过1、5两点时减少的势能ΔEp＝J，增加的动能ΔEk＝J，在误差允许的范围内机械能守恒（保留三位有效数字）。33．（2023春•润州区校级期中）如图1所示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。（1）关于本实验，下列说法正确的有。A．为减小实验误差，应选用质量和密度较大的金属重锤作为重物B．为减小实验误差，可将“释放纸带前用手拉住纸带上端”改为“用固定的夹子夹住纸带上端”C．必须用天平准确测量出重物的质量，否则无法进行验证D．应先释放重物，再立即接通打点计时器的电源（2）实验中得到的一条纸带如图2所示，在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。重物质量用m表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。根据这些数据，应选用从打下O点到打下点（选填A、B、C）的过程验证机械能守恒，该过程中，重物重力势能的减少量ΔEp＝，动能的增加量ΔEk＝。（3）某同学在纸带上选取了多个计数点，测量它们到初速度为零的起始点的距离h，并计算出打相应计数点时重物的速度v，描点并绘出v2﹣h的图像。若实验中重物所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上分析，合理的v2﹣h图像是图3中的。（4）某同学的实验数据结果显示：重物动能的增加量小于重力势能的减少量，则可能的原因有。A．空气对重物有阻力和打点计时器对纸带有阻力B．重物的速度是用计算得到的C．交流电源的实际频率大于50HzD．交流电源的实际频率小于50Hz34．（2023•辽宁二模）北京冬奥会期间奥运场馆和运动员村之间首次大规模使用氢能源汽车作为主要交通工具。在一次测试中，某款质量m＝1000kg的氢能源汽车沿平直公路从静止开始做直线运动，其v﹣t图像如图所示。汽车在0～t1时间内做匀加速直线运动，t1时刻的瞬时速度为v1＝20m/s，t1～50s内汽车保持额定功率不变，50s～70s内汽车做匀速直线运动，最大速度vm＝40m/s，汽车从70s末开始关闭动力减速滑行，t2时刻停止运动。已知汽车的额定功率为40kW，整个过程中汽车受到的阻力大小不变。（1）求t1和t2为多少？（2）求汽车在t1～50s内通过的距离x。35．（2023春•南京期中）用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m＝1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带，如图1所示，用刻度尺测得OA＝3.16cm，OB＝4.90cm，OC＝7.04cm。O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的连续点中的三个点。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当地的重力加速度为g＝9.80m/s2，那么：（1）某小组经历以下操作：①接通电源；②释放纸带；③取下纸带；④切断电源。关于这些操作步骤，合理的顺序是。A．①②③④B．②①③④C．②①④③D．①②④③（2）根据图中所给的数据，应取图中O点到点来验证机械能守恒定律。（3）从O点到（2）问中所取的点，对应的重物重力势能的减少量ΔEp＝J，动能增加量ΔEk＝J。（结果保留两位有效数字）（4）若测出纸带上所有点到O点的距离，根据纸带算出各点的速度v及重物下落的高度h，则以为纵轴、以h为横轴画出的图像是图2中的。四．计算题（共12小题）36．（2023春•思明区校级期中）在离地h高处将质量m＝1kg的小球以6m/s速度沿水平方向抛出，已知落地时小球速度大小为10m/s，取g＝10m/s2，（不计空气阻力）求：（1）小球抛出时的重力势能；（取地面为零势能面）（2）小球落地时的重力功率；（3）小球落地时位移与竖直方向夹角的正切值。37．（2023春•思明区校级期中）如图甲所示，物体以一定初速度从倾角α＝37°的斜面底端沿斜面向上运动，上升的最大高度为3.0m。选择地面为参考平面，上升过程中，物体的机械能E机随高度h的变化如图乙所示。g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：（1）物体的质量；（2）物体与斜面间的动摩擦因数；（3）物体回到斜面底端时的动能。38．（2023•姜堰区模拟）如图所示，长度为L的轻杆上端连着一质量为m的小球A（可视为质点），杆的下端用铰链固接于水平面上的O点．置于同一水平面上的立方体B恰与A接触，立方体B的边长为L，质量为4m，重力加速度为g。求：（1）若A、B之间光滑，B与水平面之间的摩擦因数为μ＝，则①用一拉力缓慢向右拉B，撤去外力时系统恰好处于平衡状态时杆与竖直方向的夹角α；②在上述过程中拉力所做功W；（2）若A与B，B与水平面的摩擦都不计，对A施加微小扰动，使杆向右倾倒，求小球A与立方体B刚脱离接触的瞬间，求杆与竖直方向的夹角β以及B所获得的最大速度vm。39．（2023春•天宁区校级月考）如图是检验某种防护罩承受冲击能力的装置，M为半径R＝1.6m、固定于竖直平面内的光滑半圆弧轨道，A、B分别是轨道的最低点和最高点；N为防护罩，它是一个竖直固定的圆弧，其半径r＝m，圆心位于B点。在A放置水平向左的弹簧枪，可向M轨道发射速度不同的质量均为m＝0.01kg的小钢珠（可视为质点），弹簧枪可将弹性势能完全转化为小钢珠的动能。假设某次发射的小钢珠沿轨道恰好能经过B点（即弹力恰好为零），水平飞出后落到N的某一点上，取g＝10m/s2。求：（1）钢珠在B点的速度；（2）发射该钢珠前，弹簧的弹性势能Ep；（3）钢珠从M圆弧轨道B点飞出至落到防护罩N上所用的时间。40．（2023春•南京期中）如图所示，水平轨道BC的左端与固定的光滑竖直圆轨道相切于B点，右端与一倾角为30°的光滑斜面轨道在C点平滑连接（即物体经过C点时速度的大小不变），斜面顶端固定一轻质弹簧，一质量为m＝1kg的滑块从圆弧轨道的顶端A点由静止释放，经水平轨道后滑上斜面并压缩弹簧，第一次可将弹簧压缩至D点。已知光滑圆轨道的半径R＝0.45m，水平轨道BC长为0.4m，其动摩擦因数μ＝0.1，光滑斜面轨道上CD长为0.6m，g取10m/s2，求：（1）滑块第一次经过圆轨道上B点时的速度大小v；（2）滑块第一次运动到C点的动能；（3）整个过程中弹簧具有最大的弹性势能Ep。41．（2023春•浙江期中）如图所示某重型气垫船，质量为5×104kg，最高时速为72km/h，装有额定输出功率为6×106W的燃气轮机，假设该重型气垫船在海面航行过程所受的阻力Ff与速度v满足Ff＝kv，求：（1）k的数值及其单位；（2）当以最高时速一半的速度匀速航行时，气垫船发动机的输出功率；（3）当以额定功率航行，速度达到15m/s时，气垫船的加速度。42．（2023春•浙江期中）如图所示，运动员把质量为400g的足球从水平地面踢出，足球在空中到达的最大高度是5m，在最高点的速度为20m/s，不考虑空气阻力，g＝10m/s2。求：（1）足球上升过程中克服重力做功；（2）运动员踢球时对足球做的功。43．（2023春•浙江期中）城市的公园里有为滑板爱好者开辟的运动区域，如左图所示，其简化模型如图。一名爱好者连同滑板（可视为质点）的总质量为m＝80kg，从A点以初速度v0＝9m/s沿光滑圆弧AB滑，后续过程均为自由滑行，先经过长为9m的水平地面BC段，滑板与水平面间的动摩擦因数μ＝0.4，后沿粗糙圆弧CD的D点的切线方向飞出，vD＝5m/s（不计空气阻力），恰好能水平落在平台E上。已知两圆弧的半径均为R＝2m，半径OC与竖直半径OD间的夹角θ＝53°，取sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g＝10m/s2。（1）求平台E离水平地面BC的高度H；（2）求人与滑板经过C点时对圆弧轨道的压力；（3）求CD段阻力做功。44．（2023春•泉州期中）一列火车总质量为m，发动机的额定功率为P，在平直轨道上行驶时，轨道对列车的阻力Ff是车重的k倍。求：（1）求列车在水平轨道上行驶的最大速度；（2）在水平轨道上，发动机以额定功率工作，当加速行驶速度为v1时，求列车的瞬时加速度a1的大小。45．（2023春•泉州期中）滑板运动是一项惊险刺激的运动，深受青少年的喜爱。图中ABCD为滑板的运动轨道，AB和CD是两段与水平面夹角均为θ的光滑的斜面，底部与水平面平滑相接，粗糙水平段BC的长度L＝5m。一运动员从P点以v0＝6m/s的初速度下滑，经BC后冲上CD轨道，达到Q点时速度减为零。已知运动员连同滑板的质量m＝70kg，h＝2m，H＝3m，g取10m/s2，求：（结果可带根号）（1）运动员第一次经过B点和C点的速度vB，vC；（2）滑板与BC之间的动摩擦因数μ；（3）运动员最后静止的位置与C点之间的距离x。46．（2023春•泉州期中）如图所示，有一个质量为m＝1kg的小物块（可视为质点），从光滑平台上的A点以v0＝3m/s的初速度水平抛出，到达C点时，恰好沿切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道CD，最后小物块滑上紧靠轨道末端D点的长木板。已知足够长的长木板质量为M＝1kg，放在粗糙的水平地面上，长木板下表面与地面间的动摩擦因数μ2＝0.1，长木板上表面与小物块间的动摩擦因数μ1＝0.3，且与圆弧轨道末端切线相平，圆弧轨道的半径为R＝0.5m，半径OC与竖直方向的夹角θ＝53°（不计空气阻力，g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6）。求：（1）小物块到达C点时的速度大小；（2）AB的高度；（3）小物块与长木板因摩擦而产生的热量。47．（2023春•金凤区校级期中）一条轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球A和B。A球质量为2m，B球质量为6m，用手托住B球，当轻绳刚好被拉紧时，B球离地面的高度为h，A球静止在地面，如图所示，释放B球，（不计一切阻力，重力加速度为g）（1）当B球刚落地时，求A球的速度大小？（2）A能达到的最大高度为多少？五．解答题（共13小题）48．（2023春•武汉期中）一滑雪项目如图所示，可视为质点的总质量（包括装备）为m＝60kg的滑板运动员，从高为H＝30m的斜面AB的顶端A点由静止开始沿斜面下滑，在B点进入光滑的四分之一圆弧BC，圆弧BC半径为R＝5m，运动员经C点沿竖直轨道冲出向上运动，经时间t＝1s后到达C点正上方的最高点D（图中未标出）。若运动员经C点后在空中运动时只受重力，轨道AB段粗糙、BC段光滑.g＝10m/s2。（不计过B点时机械能的损耗和空气阻力）求：（1）运动员在C点的速度大小和离开C点可上升的高度；（2）运动员（包括装备）运动到圆轨道最低点B时对轨道的压力大小；（3）从A点到B点，运动员损失的机械能。49．（2023春•杭州期中）为丰富课余活动，高一某课外活动小组设计了一个游戏装置，该装置的简化图如图所示，粗糙水平直轨道OB、半径R＝0.5m的光滑竖直圆轨道、水平传送带相切于B点，圆轨道最低点略微错开，C点右侧有一陷阱，图中C、D两点的竖直高度差h＝5.0m，水平距离为s，将质量为m＝1kg的小物块（大小忽略不计）锁定在O点，此时轻质弹簧的弹性势能为Ep。物块与水平轨道OB和传送带间的动摩擦因数均为μ＝0.1，OB间的距离sOB＝6.0m，BC间的距离sBC＝8.0m，水平传送带顺时针匀速传动，其中v传＝2m/s。某时刻解除锁定，小物块在弹力作用下从静止开始运动，恰好通过圆形轨道最高点A后，经水平传送带BC从C点水平抛出，恰好落到D点。不计空气阻力，求：（1）通过A点时速度的大小vA；（2）弹簧弹性势能的大小Ep；（3）水平距离s及全程摩擦生热Q。50．（2023春•虹口区期中）体育运动中，蕴含着很多力学知识。请回答：（1）下列运动过程中，机械能近似守恒的是。A．铅球在空中飞行的过程B．跳伞运动员匀速下降的过程C．光滑冰面上，运动员推动冰壶加速前进的过程D．过山车在电动机的带动下，沿轨道匀速上升的过程（2）如图1，运动员在平衡木上缓慢做花样动作的过程中。A．重力大小不断变化B．重心位置一定不变C．重心始终在支撑点的正上方D．重心始终在运动员的身体内（3）如图2所示为运动员跳水时的精彩瞬间，则运动员。A．在最高点时，处于平衡状态B．在下降过程中，处于失重状态C．在上升过程中，处于超重状态D．起跳时，跳板的支持力大于她对跳板的压力（4）如图3，将质量为m的篮球从离地高度为h的A处，以初始速度v抛出，篮球恰能进入高度为H的篮圈。不计空气阻力和篮球转动的影响，经过篮球入圈位置B的水平面为零势能面，重力加速度为g．则篮球经过位置B时的机械能为。A．B．C．D．（5）如图4，质量为20kg的冰壶与运动员分离时的速度为3m/s，在水平冰面上做匀减速直线运动，经15s停下．冰壶在运动的过程中，加速度为m/s2，受到冰面摩擦力的大小为N。51．（2023春•南京期中）如图所示，质量为m＝2kg的物体静止在水平地面上，受到与水平地面夹角为θ＝37°，大小F＝20N的拉力作用，物体移动的距离L＝4m物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10m/s2。（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）求：（1）拉力F所做的功W1；（2）摩擦力Ff所做的功W2；（3）L＝4m处拉力F做功的瞬时功率Pt。52．（2023春•承德期中）图甲为“海洋和谐号”游轮，它是目前世界上最大的游轮，假设其总质量M＝2.5×108kg，发动机额定输出功率P＝6×107W，某次航行过程中，“海洋和谐号”游轮从静止开始在海面上做直线运动，其加速度—时间图像如图乙所示，在T＝20s时，发动机输出功率达到额定输出功率，此后保持不变假设航行过程中所受阻力恒定不变，求：（1）游轮航行过程中所受的阻力大小；（2）游轮行驶的最大速度。53．（2023春•凉山州期中）一额定功率P＝40kW的汽车质量m＝1000kg，在平直路面上从静止开始以a＝2m/s2的加速度匀加速启动，运动过程中受到大小f＝2000N的恒定阻力，求：（1）汽车匀速时速度大小；（2）汽车匀加速的时间；（3）匀加速运动阶段牵引力做的功。54．（2023春•湖北期中）在一次抗洪抢险活动中，解放军某部利用直升机抢救一重要物体，静止在空中的直升机，其电动机通过吊绳（质量不计）将物体从地面竖直吊到机舱里。已知物体的质量为m＝100kg，绳的拉力不能超过F＝1500N，电动机的最大输出功率为P＝30kW。为尽快把物体安全救起，操作人员采取的办法是，先让吊绳以最大的拉力工作一段时间，达到最大功率后电动机就以最大功率工作，再经过t＝2s物体到达机舱时恰好达到最大速度vm。重力加速度g＝10m/s2.求：（1）物体刚到达机舱时的速度大小vm；（2）匀加速阶段上升的高度h1；（3）电动机以最大功率工作时物体上升的位移h2。55．（2023春•福州期中）如图所示，长L＝3m的传送带水平放置，并保持v＝4m/s的速度向右匀速运动，其右端与一倾角θ＝30°粗糙直轨道AB平滑相连。质量m＝0.2kg的物块以v0＝6m/s的速度从传送带左端水平滑上传送带，然后滑上足够长的直轨道，不考虑A处的能量损失。已知物块与传送带间的动摩擦因数μ1＝0.4，物块与直轨道间的动摩擦因数μ2＝，重力加速度g取10m/s2。求：（1）物块滑上传送带到达A点时获得的动能；（2）物块在直轨道AB上滑行的最大距离；（3）全过程摩擦产生的热量Q。56．（2023春•滨湖区校级期中）如图所示，粗糙水平面AB长为L1＝10m，质量m＝2kg的物块在水平外力作用下从A点由静止开始运动，当位移s＝4m时撤去水平外力，物块最后落到C点，C点离B点水平距离L2＝1.2m，已知外力F＝14N，物块与水平面之间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度g取10m/s2，求：（1）物块离开B点的水平速度大小；（2）物块在C点时重力的瞬时功率。57．（2023春•金山区校级期中）质量为1kg的一物块在一个水平拉力作用下沿粗糙水平面运动，其v﹣t图象如图甲所示，水平拉力的P﹣t图象如图乙所示，g＝10m/s2，求：（1）物块在前两秒做什么运动？所受拉力为多大？（2）物块运动全过程中水平拉力所做的功W1为多少焦耳？（3）物块运动全过程中摩擦力所做的功W2为多少焦耳？58．（2023春•滨江区期中）如图所示，足够长的光滑水平桌面左端固定一立柱，质量为m＝0.1kg的小球置于桌面上，它与立柱之间有一压缩的轻弹簧，轻弹簧与立柱之间栓接与小球不栓接。某时刻释放小球，它被弹出从桌面右端A点飞出，恰好能没有碰撞地落到粗糙倾斜轨道的顶端B点，并沿轨道滑下。图中右端为固定在竖直面内半径R＝2m的圆弧轨道，水平轨道CD将倾斜轨道与圆弧轨道连接在一起。已知B点与桌面间的竖直高度差h＝0.45m，倾斜轨道BC长为L＝2.75m，倾角α＝37°，小球与倾斜轨道间的动摩擦因数μ＝0.5；不计水平轨道与圆弧轨道的摩擦与小球经过C点时的能量损失，取g＝10m/s2，求：（1）被释放前弹簧的弹性势能；（2）小球第一次经过圆弧轨道最低点时对轨道的压力的大小；（3）为了让小球不离开轨道，并且能够滑回倾斜轨道BC，则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件？59．（2023春•福州期中）某工厂的工件提升装置，其工作原理示意图可简化为：质量为M的牵引小车以恒定功率P0向左行驶，车后通过足够长的轻质缆绳跨过光滑的定滑轮与质量为m的工件连接。当小车在P处时速度为v1，绳与水平方向夹角为60°。经过时间t，小车行驶到Q处，此时速度为v2，绳与水平方向夹角为30°。已知PQ间距离为d，M＝2m，定滑轮可视为质点且不计质量，忽略空气阻力，重力加速度为g，试求：（1）当小车在P处时，工件的速度大小为多少？（2）小车从P行驶到Q的过程中，工件增加的机械能？（3）小车从Q行驶到P的过程中，牵引小车克服阻力做的功？60．（2023•黄山模拟）北京冬奥会中的冰壶比赛令人印象深刻，冰壶比赛场地如图所示：运动员从起滑架处推着冰壶（可视为质点）沿中心线出发，在投掷线处放手让冰壶以一定的速度滑出，使冰壶的停止位置尽量靠近大本营圆心O，为了使冰壶滑行得更远，运动员可以用毛刷摩擦冰壶运行前方的冰面，使冰壶与冰面间的阻力减小。已知冰壶质量m＝20kg，未刷冰时，冰壶与冰面间的动摩擦因数μ1＝0.02，刷冰后μ2＝0.01，起滑架到投掷线的距离l1＝10m，投掷线与圆心O点的距离为l2＝30m，取g＝10m/s2，则：（1）比赛中在不刷冰的情况下，要使冰壶刚好停在大本营圆心O处，求冰壶从投掷线被投出时速度v0大小；（2）比赛中若冰壶从投掷线被投出时速度v1＝3m/s，为了使冰壶恰好停在圆心O处，求冰壶被投出后需要刷冰的距离s；（3）投壶手从起滑架处开始对冰壶施加一个沿中心线的水平推力F＝20N，推着冰壶由静止出发，冰壶到达投掷线之前就撤除推力，冰壶沿着中心线做匀减速直线运动，在不刷冰的情况下，最后停在圆心O处，求推力F的作用时间t。

2023年05月14日巡行的高中物理组卷机械能(高一)参考答案与试题解析一．选择题（共21小题）1．（2023春•武汉期中）地震引起的海啸会给人们带来巨大的损失。某中学的部分学生组成了一个课题小组，对海啸的威力进行了模拟研究，他们设计了如下的模型：如图甲所示，在水平地面上放置一个质量为m＝4kg的物体，让其在随位移均匀减小的水平推力（模拟海啸）作用下运动，推力F随位移x变化的图像如图乙所示，已知物体与地面之间的动摩擦因数为μ＝0.5，重力加速度g取10m/s2，忽略空气阻力，则（）A．运动过程中物体的最大加速度为15m/s2 B．物体在水平地面上运动的最大位移是50m C．整个过程中摩擦力对物体做功1kJ D．在距出发点5.0m位置时物体的速度达到最大【解答】解：A．对物体进行受力分析，根据牛顿第二定律可得：F﹣μmg＝ma根据图像中力的变化特点可知，当F＝200N时，物体加速度最大，此时加速度为45m/s2，故A错误；BC．由F﹣x图像中图线与坐标轴所围的“面积”表示功可知，推力对物体做功为：由动能定理有WF﹣μmgxm＝0解得：xm＝50m即物体在水平面上运动的最大位移是50m，整个过程中摩擦力对物体做功﹣1000J，故B正确，C错误；D．由题图乙可得推力F随位移x变化的关系为F＝200﹣20x（N）物体速度最大时，加速度为零，有F＝μmg解得：x＝9m所以距出发点9m位置时物体的速度达到最大，故D错误。故选：B。2．（2023春•集美区校级期中）如图所示，用同样大的力F拉同一物体，在甲（光滑水平面）、乙（粗糙水平面）、丙（光滑斜面）、丁（粗糙斜面）上沿力F的方向通过大小相等的位移，则拉力F的做功情况是（）A．甲做功最少 B．丁做功最多 C．丙做功最多 D．做功一样多【解答】解：根据功的公式W＝Fl知，四种情况下的拉力F相同，拉力方向上的位移l相同，所以做功一样多，故D正确，ABC错误。故选：D。3．（2023春•思明区校级期中）如图所示，将一质量为m的小球用长为l的轻绳悬挂于O点，水平拉力F将小球从平衡位置P缓慢地拉至轻绳与竖直方向夹角为θ处。已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A．小球的重力势能增加了mglcosθ B．拉力F所做的功为Flsinθ C．拉力F所做的功为mgl（1﹣cosθ） D．轻绳的拉力所做的功为mgl【解答】解：A、小球上升的高度为h＝l（1﹣cosθ），重力对小球做的功WG＝﹣mgl（1﹣cosθ），所以小球的重力势能增加mgl（1﹣cosθ），故A错误；BCD、小球从平衡位置P点缓慢地移动到Q点的过程中，轻绳的拉力所做的功为0，根据动能定理可得：WF﹣WG＝0，解得拉力F所做的功：WF＝mgl（1﹣cosθ），故C正确，BD错误。故选：C。4．（2023春•余姚市校级期中）如图所示，质量为m的小球从距桌面h1，高处的A点由静止释放，自由下落到地面上的B点，桌面离地高为h2。选择桌面为参考平面，则小球（）A．在A点时的重力势能为﹣mgh1 B．在A点时的机械能为mg（h1+h2） C．在B点时的重力势能为mgh2 D．在B点时的机械能为mgh1【解答】解：AB．若选择桌面为参考平面，A点在参考平面的上方h1处，所以小球在A点时的重力势能为Ep1＝mgh1由于小球在A点时动能为零，故机械能为EA＝Ep1＝mgh1故AB错误；CD．由于B点在参考平面的下方h2处，所以小球在B点的重力势能为Ep2＝﹣mgh2小球机械能守恒，在B点的机械能为EB＝EA＝mgh1故C错误，D正确。故选：D。5．（2023春•广州期中）人们用“打夯”的方式把松散的地面夯实，两人同时对静止于地面的质量为M重物，各施加一个与竖直方向成θ角的恒力F，重物加速离开地面高度H后，人停止施力，最后重物陷入地面深度h。整个过程中，下列说法正确的是（）A．重力对重物做功为零 B．拉力对重物做功为2FHcosθ C．地面对重物做的功为﹣MgH D．重物上升的最大高度为H【解答】解：A．整个过程重物的位移向下，由此可知重力做正功，故A错误；B．根据功的计算公式可知拉力做功为W＝2FHcosθ，故B正确；C．整个过程中由动能定理可得：2FHcosθ+Mgh+W地＝0解得：W地＝﹣2FHcosθ﹣Mgh，故C错误；D．重物从离开地面到最高点，由动能定理可得：W﹣MgHmax＝0其中，由于2Fcosθ＞Mg重物上升的最大高度大于H，故D错误。故选：B。6．（2023春•呈贡区校级期中）如图所示，质量为M的木块A，放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系长为L的细线，细线另端系一质量为m的球B。现将B球拉起使细线水平伸直，并由静止释放（B从竖直杆前摆过），则下列判断错误的一项是（）A．若A固定在水平面上，则小球B可以到达左侧与释放点等高处 B．若A可以在水平面上自由滑动，则小球B可以到达左侧与释放点等高处 C．若A固定在水平面上，小球B在最低点对摆线拉力大小为3mg D．若A可以在水平面上自由滑动，小球B在最低点对摆线拉力大小为3mg【解答】解：AC、若A固定在水平面上，摆线对小球B不做功，只有重力做功，小球B的机械能守恒，则小球B可以到达左侧与释放点等高处。从开始到最低点的过程，由机械能守恒定律得：mgL＝在最低点，对小球B，由牛顿第二定律得F﹣mg＝m联立解得：F＝3mg由牛顿第三定律知小球B在最低点对摆线拉力大小为3mg，故AC正确；B、若A可以在水平面上自由滑动，当小球B到达左侧最高点时速度与A的速度相同，设为v′，并设左侧最高点与释放点间的高度为h。取水平向左为正方向，由水平方向动量守恒得：0＝（M+m）v′，解得：v′＝0根据系统机械能守恒得：mgh＝（M+m）v′2，解得：h＝0，即小球B可以到达左侧与释放点等高处，故B正确；D、若A可以在水平面上自由滑动，设小球B在最低点时，A与B的速度大小分别为v1和v2。取水平向左为正方向，由水平方向动量守恒得：0＝mv2﹣Mv1根据系统机械能守恒得：mgL＝+联立解得：v1＝，v2＝在最低点，小球B相对于A的速度大小为v相＝v1+v2，根据牛顿第二定律得F′﹣mg＝m联立解得：F′＝3mg+＞3mg，由牛顿第三定律知小球B在最低点对摆线拉力大小大于3mg，故D错误。本题选错误的，故选：D。7．（2023•上海）一物块爆炸分裂为速率相同、质量不同的三个物块，对三者落地速率大小判断正确的是（）A．质量大的落地速率大 B．质量小的落地速率大 C．三者落地速率都相同 D．无法判断【解答】解：根据动能定理有mgh＝﹣解得v＝可知三者落地速率都相同，故ABD错误，C正确；故选：C。8．（2023春•海安市校级月考）如图所示，质量均为m的两个物块A、B叠放在轻弹簧上，处于静止状态。轻弹簧下端固定在地面上，上端与物块B连接。从某时刻开始对物块A施加竖直向上的恒力F，物块A开始向上运动，物块B与弹簧组成的系统机械能没有变化。经过时间t，撤去力F，物块B也第一次达到最大高度。忽略空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）A．F大小为2mg B．F大小可能为1.8mg C．若在2t时刻两物块的距离刚好达到最大，则该最大距离为gt2 D．在1.5t时刻，物块B与弹簧组成的系统的势能可能达到最大值【解答】解：AB．在恒力F作用前，对A、B整体，由平衡条件有F弹＝2mg，物块A开始向上运动时，物块B与弹簧组成的系统机械能没有变化，则以B为研究对象，由牛顿第二定律有F弹﹣mg＝maB，解得aB＝g，此时物块A的最小加速度则也应为g，故恒力F最小值为2mg，故AB错误；C．若在2t时刻两物块距离刚好达到最大，经t时间物块B也第一次达到最大高度。则再经t时间物块B恰好回到原来静止位置，且物块A应恰好达到最高点，这样两物块距离恰好达到最大。在0～t时间，物块A做匀加速运动，在t～2t时间物块A做加速度为g匀减速运动，则有aAt＝gt，aA＝g，可得F＝2mg，根据匀变速直线运动位移—时间公式，则有物块A在2t时间内上升高度，物块B在2t时间内位置不变，故该最大距离为gt2，故C正确；D．物块B与弹簧组成的系统势能最大时，根据能量守恒，动能最小，所以应是0时刻或2t时刻，物块B与弹簧组成的系统势能最大，故D错误。故选：C。9．（2023•河北模拟）如图甲所示，一质量为1kg的滑块（视为质点）以某一初速度冲上足够长的固定斜面，以斜面底端为位移的起点，滑块在斜面上运动的动能Ek随位移x变化的关系如图乙所示。取重力加速度大小g＝10m/s2。下列说法正确的是（）A．斜面倾角的正弦值为0.5 B．滑块上滑过程克服摩擦力做的功为20J C．滑块与斜面间的动摩擦因数为0.25 D．滑块返回斜面底端时，滑块所受重力的功率为12W【解答】解：AB．由乙图可知滑块上滑的最大位移为5m，从斜面底端上滑至回到斜面底端过程中克服阻力做功为20J，所以上滑和下滑过程克服阻力做功都为10J。则上滑过程中有﹣mgxsinθ+Wf＝﹣40J，Wf＝﹣10J联立解得：故AB错误；C．上滑过程中阻力做功Wf＝﹣μmgcosθ•x＝﹣10J，联立解得：μ＝0.25故C正确；D．滑块返回斜面底端时，滑块的动能为：解得滑块所受重力的功率为：故D错误。故选：C。10．（2023•河北模拟）如图所示，从倾角为θ的斜面上某点沿水平方向抛出两个小球M和N，已知M球的初动能为E0，N球的初动能为2E0，两小球均落在斜面上，不计空气阻力，则（）A．M、N两小球落在斜面上时的速度方向与水平方向间夹角的正切值之比为1：2 B．M、N两小球在空中运动的时间之比为 C．M、N两小球距离斜面的最远距离之比为1：2 D．M球落在斜面上时的动能为（1+4tan2θ）E0【解答】解：A．由于两小球均落在斜面上，位移与水平方向的夹角均为θ，速度方向与水平方向夹角为α，根据平抛运动的推论，速度偏转角正切值是位移偏转角正切值的二倍，则有tanα＝2tanθ，依题意，则两小球落在斜面上时速度方向与水平方向夹角正切值之比为1：1，故A错误；B．设小球抛出点到落点的距离为x，水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动，则有xcosθ＝v0t，则由于两球的质量关系不确定，所以不能确定两球运动的时间，故B错误；C．小球运动过程中距离斜面最远，速度方向与斜面平行，此时最远距离为由于两球的质量关系不确定，所以不能确定两球距离斜面最远的距离关系，故C错误；D．根据平抛运动规律有，由动能定理有mgh＝Ek﹣E0且联立解得故D正确。故选：D。11．（2023春•北仑区校级期中）如图所示，有一斜面体ABC，第一次将BC边固定在水平地面上，小物体从顶端沿斜面恰能匀速下滑；第二次将AB边固定于水平地面上，让该小物体从顶端C静止开始下滑，那么（）A．小物体两次从顶端滑到底端的过程中，克服摩擦力做功相等 B．斜面的动摩擦因数为0.75 C．第二次小物体滑到底端A点时的速度大小 D．第二次小物体滑到底端A点时的克服摩擦力做功为1.5mgh【解答】解：B．由几何关系可知tanC＝0.5则第一次匀速下滑，根据受力分析可得：mgsinC＝μmgcosC解得：μ＝0.5故B错误；AD．小物体两次从顶端滑到底端的过程中，两次克服摩擦力做功分别为：由此可知小物体两次从顶端滑到底端的过程中，克服摩擦力做功不相等，故AD错误；C．第二次小物体滑到底端A点时解得：，故C正确。故选：C。12．（2023春•海淀区校级期中）关于重力势能的理解，下列说法正确的是（）A．放在地面上的物体，它的重力势能一定等于0 B．重力势能可以为负值，说明重力势能是矢量 C．当重力对物体做正功时，物体的重力势能增加 D．重力势能是物体和地球共有的【解答】解：A、重力势能的大小与零势能面的选取有关，当物体放在零势能面上时，重力势能为零，物体放在地面上时，重力势能不一定等于零，故A错误；B、重力势能的正负表示重力势能的大小，重力势能是标量，故B错误；C、当重力对物体做正功时，物体的重力势能减小，故C错误；D、重力势能是物体和系统共有的，具有系统性，故D正确。故选：D。13．（2023•吉安一模）一质量为m的小球用一根足够长的轻绳悬挂于天花板上的O点，现用一光滑的轻质金属挂钩勾住轻绳，水平向右缓慢拉动轻绳（挂钩与轻绳的接触点A始终在同一条水平线上），下列说法正确的是（）A．OA段轻绳的力逐渐增大 B．挂钩对轻绳的作用力大小可能等于小球的重力大小 C．挂钩对轻绳的作用力一定沿水平方向 D．挂钩对轻绳做的功小于小球重力势能的增加量【解答】解：A．挂钩光滑，同一根轻绳上的张力处处相等，故OA段轻绳的拉力大小一直为mg，故A错误；B．由题意，轻绳与挂钩的接触点A始终处于动态平衡状态，故A点合力始终为零，当两段轻绳与挂钩三者之间的夹角均为120°时，挂钩对轻绳的作用力大小等于mg，故B正确；C．轻绳对A点的两个拉力的合力指向左下方，A点合力为零，故挂钩对轻绳的作用力与两段轻绳对A点的合力等大反向，方向应指向右上方，故C错误；D．小球缓慢移动，动能可视为不变，根据功能关系可知，挂钩对轻绳做的功用来增加小球重力势能，故D错误。故选：B。14．（2023春•南京期中）一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v﹣t图像如图所示。已知汽车的质量m＝2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取10m/s2，则（）A．汽车在前5s内的牵引力为4×103N B．汽车在15m/s时的加速度为1m/s2 C．汽车的额定功率为40kW D．汽车在前5s内摩擦力做功为﹣1.5×105J【解答】解：A．根据v﹣t图象，前5s内加速度由牛顿第二定律F﹣0.1mg＝ma解得F＝6.0×103N故A错误；C．汽车5s末达到额定功率，额定功率为P＝Fv＝6.0×103×10W＝60000W＝60kW故C错误；B．汽车速度为15m/s时，则有解得a′＝1m/s2故B正确；D．前5s内的位移是摩擦力做功Wf＝﹣0.1mgx，解得Wf＝﹣5×104J故D错误。故选：B。15．（2023春•海淀区校级期中）关于摩擦力对物体做功的问题，以下说法中正确的是（）A．滑动摩擦力总是对物体做负功 B．滑动摩擦力可能对某个物体不做功 C．滑动摩擦力做的功等于摩擦生的热 D．静摩擦力一定对物体不做功【解答】解：A、将小物块轻轻放在匀速运动的传送带上，小物块相对于传送带运动，滑动摩擦力充当动力，传送带对小物块的摩擦力做正功，故A错误；B、恒力做功的表达式W＝Fscosα，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，滑动摩擦力可以不做功，受到滑动摩擦力的物体不一定运动，故可能做负功，也可能做正功，也可以不做功，故B正确；C、摩擦生的热量等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，不是滑动摩擦力做的功，故C错误；D、静摩擦力作用的物体间无相对滑动，但不代表没发生位移，所以可以做正功、负功或不做功，例如粮仓运送粮食的传送带对粮食施加一静摩擦力，该力对粮食做正功，随转盘一起转动的物体，摩擦力提供向心力，不做功等，故D错误。故选：B。16．（2023春•南京期中）下列物体在运动过程中，机械能守恒的是（）A．沿粗糙的斜面向下做匀加速运动的木块 B．在空中向上做匀速运动的氢气球 C．做平抛运动的铁球 D．被起重机拉着向上做匀速运动的货物【解答】解：A．沿粗糙斜面向下做匀加速运动的木块，摩擦力对木块做负功，根据功能关系，机械能减少，故A错误；B．在空中向上做匀速运动的氢气球，氢气球动能不变，重力势能变大，机械能变大，故B错误；C．做平抛运动的铁球，只受重力作用，机械能守恒，故C正确；D．被起重机拉着向上做匀速运动的货物，动能不变，重力势能变大，机械能变大，故D错误。故选：C。17．（2023春•南京期中）如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，那么小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中（弹簧保持竖直），下列说法正确的是（）A．重力势能先减小后增大 B．重力一直做正功 C．弹性势能先增大再减小 D．小球动能一直减小【解答】解：D、在小球刚接触弹簧的时候，弹簧的弹力小于小球的重力，合力向下，小球还是向下加速；当弹簧的弹力和小球的重力相等时，小球的速度达到最大，之后弹力大于重力，小球开始减速，直至减为零。综上所述，小球先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，所以动能先增大后减少，故D错误；AB、小球一直向下运动，小球的重力做正功，重力势能一直减小，故A错误，B正确；C、弹簧的弹力一直做负功，弹簧的弹性势能一直在增大，故C错误；故选：B。18．（2023春•常州月考）如图所示，一子弹以水平速度射入放置在光滑水平面上原来静止的木块，并留在木块当中，在此过程中子弹钻入木块的深度为d，木块的位移为l，木块与子弹间的摩擦力大小为f，则（）A．f对木块做功为﹣fl B．f对木块做功为f（l+d） C．f对子弹做功为﹣fd D．f对子弹做功为﹣f（l+d）【解答】解：AB、摩擦力大小为f，木块在摩擦力作用下的位移为l，根据功的公式可知，则摩擦力对木块做正功W木＝fl，故AB错误；CD、摩擦力对子弹做负功，在有摩擦力作用下，子弹的位移为（l+d），则可知摩擦力对子弹做功为W弹＝﹣f（l+d），故C错误，D正确。故选：D。19．（2023春•市中区校级月考）如图所示，可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上、半径为R的光滑圆柱，A的质量为B的2倍。当B位于地面上时，A恰与圆柱轴心等高，将A由静止释放，B上升的最大高度是（）A．2R B． C． D．【解答】解：设B球质量为m，则A球质量为2m，A球刚落地时，两球速度大小都为v，根据机械能守恒定律得2mgR＝mgR+得v2＝gR，B球继续上升高度h＝，B球上升最大高度为h+R＝R，故C正确，ABD。故选：C。20．（2023春•余姚市校级期中）某同学在操场上踢足球，足球质量为m，该同学将足球以速度v0从地面上的A点踢起，最高可以到达离地面高度为h的B点位置，从A到B足球克服空气阻力做的功为W，选地面为零势能的参考平面，则下列说法中正确的是（）A．足球从A到B机械能守恒 B．该同学对足球做的功等于 C．足球在A点处的机械能为 D．足球在B点处的动能为【解答】解：A．由题意可知，运动过程中，空气阻力对足球做负功，则足球从A到B机械能不守恒，故A错误；B．根据题意，设该同学对足球做的功等于W1，由动能定理有﹣0，故B错误；C．选地面为零势能面，足球在A点处的机械能为故C错误；D．由题意，由动能定理有﹣mgh﹣W＝EkB﹣m解得故D正确。故选：D。21．（2023春•黄浦区校级期中）如图将秋千坐板和人作为一个整体，其由最高点摆动摆至最低点过程中，做功情况分析正确的是（）A．克服重力做功 B．拉力做正功 C．空气阻力做负功 D．合力不做功【解答】解：A、将秋千坐板和人作为一个整体，其由最高点摆动摆至最低点过程中，高度下降，重力做正功，故A错误；B、拉力始终与秋千坐板和人的运动方向始终垂直，则拉力不做功，故B错误；C、空气阻力方向始终与秋千坐板和人的运动方向相反，空气阻力做负功，故C正确；D、将秋千坐板和人作为一个整体，其由最高点摆动摆至最低点过程中，速度变大，动能增加，根据动能定理可知合力做正功，故D错误。故选：C。二．多选题（共7小题）（多选）22．（2023春•武汉期中）如图所示，质量为M、长度为L的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小物块（可视为质点）放在小车的最左端，现用一大小为F的水平恒力作用在小物块上，使小物块从静止开始做直线运动，当小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x，小物块和小车之间的滑动摩擦力大小为f，在此过程中（小物块从小车最左端滑到最右端），不计空气阻力，下列结论正确的是（）A．小物块动能增加（F﹣f）（L+x） B．小物块克服摩擦力做功为fL C．小车的动能增加fx D．物块和小车组成的系统机械能增加量为F（L+x）【解答】解：A．小物块的对地位移为L+x，对于小物块根据动能定理可得Ekm＝（F﹣f）（L+x），故A正确；B．小物块克服摩擦力做的功为W＝f（L+x），故B错误；C．物块到达小车最右端时，小车的对地距离为x，对小车根据动能定理得EkM＝fx，故C正确；D．小车和小物块增加的动能为Ek＝Ekm+EkM＝（F﹣f）（L+x）+fx＝F（L+x）﹣fL系统重力势能不变，根据机械能的定义可知，小物块和小车增加得机械能为F（L+x）﹣fL，故D错误。故选：AC。（多选）23．（2023春•万州区校级期中）质量为2千克的物体，放在动摩擦因数μ＝0.1的水平面上，在水平拉力的作用下，由静止开始运动，水平拉力做的功W和物体发生的位移s之间的关系如图所示，则（）A．此物体在AB段做匀加速直线运动 B．此物体在AB段做匀速直线运动 C．此物体在OA段做匀速直线运动 D．此物体在OA段做匀加速直线运动【解答】解：物体在水平面上运动，水平拉力与物体运动方向相同，物体受到的滑动摩擦力大小f＝μmg＝0.1×2×10N＝2N在OA段受到的水平拉力大小等于，由于水平拉力大于摩擦力，则物体在OA段做匀加速直线运动。在AB段受到的水平拉力大小等于，由于水平拉力等于摩擦力，则物体在AB段做匀速直线运动，故AC错误，BD正确。故选：BD。（多选）24．（2023•重庆模拟）如图甲所示，倾角为θ的传送带以恒定速率逆时针运行，现将一质量为1kg的煤块轻轻放在传送带的A端，煤块的速度随时间变化的关系如图乙所示，2s末煤块到达B端，取沿传送带向下为正方向，g取10m/s2，则（）A．倾角θ＝37° B．物体与传送带间的动摩擦因数0.4 C．2s内传送带上留下的痕迹长为5m D．2s内物体与传送带摩擦产生的内能20J【解答】解：AB、由图乙可知，0～1s物体的加速度为：a1＝10m/s21～2s物体的加速度为：a2＝2m/s2根据牛顿第二定律得，物体与传送带共速前：mgsinθ+μmgcosθ＝ma1共速后：mgsinθ﹣μmgcosθ＝ma2联立代入数据解得：θ＝37°，μ＝0.5，故A正确，B错误；C、t＝1s末皮带的速度为：v1＝10m/s，0～1s内皮带的位移及物体的位移分别为：s1＝v1t＝10×1m＝10m，x1＝＝m＝5m它们的相对位移为：Δx1＝s1﹣x1＝5m1～2s内皮带的位移及物体的位移分别为：s2＝v1t＝10×1m＝10m，它们的相对位移为：Δx2＝x2﹣s2＝11m﹣10m＝1m0～1s内物体位移小于皮带位移，在皮带上出现5m长的痕迹，1～2s内物体位移大于皮带的位移，这1m长的痕迹与刚才的痕迹重合，所以皮带上出现的痕迹长为5m，故C正确；D、2s内物体与传送带摩擦产生的内能为：Q＝μmgcosθ（Δx1+Δx2），代入数据得到Q＝24J，故D错误。故选：AC。（多选）25．（2023春•厦门期中）如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上。若以地面为零势能面，而且不计空气阻力，则下列说法正确的是（）A．物体到海平面时的重力势能为mgh B．重力对物体做功为mgh C．物体在海平面上的动能为 D．物体在海平面上的机械能为【解答】解：A、以地面为零势能面，海平面低于地面h，所以物体在海平面上时的重力势能为﹣mgh，故A错误。B、重力做功与路径无关，只与始末位置的高度差有关，抛出点与海平面的高度差为h，并且重力做正功，所以整个过程重力对物体做功为mgh，故B正确。C、由动能定理得：mgh＝Ek2﹣，物体在海平面上的动能为：Ek2＝+mgh，故C错误。D、整个过程机械能守恒，即初末状态的机械能相等，以地面为零势能面，抛出时的机械能为，所以物体在海平面时的机械能也为，故D正确。故选：BD。（多选）26．（2023春•天心区校级月考）如图所示，倾角为θ的固定斜面AB段粗糙，BP段光滑，一轻弹簧下端固定于斜面底端P点，弹簧处于原长时上端位于B点，质量为m的物体（可视为质点）从A点由静止释放，第一次将弹簧压缩后恰好能回到AB的中点Q。已知A、B间的距离为x，重力加速度为g，则（）A．物体最终停止于Q点 B．物体由A点运动至最低点的过程中，加速度先不变后减小为零，再反向增大直至速度减为零 C．物体与AB段的动摩擦因数 D．整个运动过程中物体与斜面间摩擦生热为mgxsinθ【解答】解：A、开始时物体从A点由静止释放，物体能够滑下，说明重力的分力大于滑动摩擦力，所以物体不能停止于Q点，故A错误；C、物体从A开始运动到上滑到Q点的过程，由能量守恒得：mgsinθ•＝μmgcosθ解得：，故C正确；B、物体接触弹簧前，由牛顿第二定律可得：mgsinθ﹣μmgcosθ＝ma解得：a＝gsinθ﹣μgcosθ加速度保持不变，刚接触弹簧时，因BP段光滑，没有摩擦，加速度突然增大为gsinθ。接触弹簧后，由牛顿第二定律：mgsinθ﹣kx＝ma随着压缩量x的增大，加速度a减小，当满足：mgsinθ＝kx加速度为零，之后：kx﹣mgsinθ＝ma随着压缩量x的增大，加速度a增大，直至速度为零，综上所述可知，物体由A点运动至最低点的过程中加速度先不变后突然增大，再减小为零，最后反向增大直至速度减为零，故B错误；D、由于物体在AB段运动时会有机械能损失，故物体每次反弹后上升的高度逐渐较少，最终物体以B点为最高点做往复运动，之后不会产生热量，由功能关系可得，物体在从开始到最终停止的整个运动过程中摩擦生热为：Q＝mgxsinθ，故D正确。故选：CD。（多选）27．（2023春•福州期中）如图所示，半径为R的竖直光滑圆轨道与光滑水平面相切，质量均为m的小球A、B与轻杆连接，置于圆轨道上，A与圆心O等高，B位于O的正下方，它们由静止释放，最终在水平面上运动，下列说法正确的是（）A．下滑过程中A的机械能守恒 B．最终小球A和B在水平面上运动的速度大小为 C．下滑过程中重力对A做功的功率一直增加 D．整个过程中轻杆对B做的功为mgR【解答】解：B、A、B小球组成的系统，在运动过程中，机械能守恒，设A到达轨道最低点时速度为v，根据机械能守恒定律得：mgR＝（m+m）v2，解得：v＝，故B正确；A、下滑过程中，A的重力势能减小ΔEP＝mgR，动能增加量ΔEK＝mv2＝mgR，所以下滑过程中A的机械能减小mgR，故A错误；C、因为初位置速度为零，则重力的功率为0，最低点速度方向与重力的方向垂直，重力的功率为零，下滑过程重力对A的功率：先增大后减小，故C错误；D、整个过程中对B，根据动能定理得：W＝mv2＝mgR，故D正确。故选：BD。（多选）28．（2023春•市中区校级月考）一质量为M＝1.0kg的小物块随足够长的水平传送带一起运动，被一水平向左飞来的子弹击中并从物块中穿过（不计子弹穿过物块的时间），如图甲所示。地面观察者记录了物块被击中后的速度随时间变化的关系如图乙所示，已知传送带的速度保持不变，g取10m/s2。在这一个过程中下列判断正确的是（）A．传送带的速度大小为2m/s，逆时针转动 B．物块与传送带间的动摩擦因数为0.2 C．传送带对物块做的功为﹣6J D．传送带对物块做的功为6J【解答】解：A、从v﹣t图象看出，物块被向左运动的子弹击穿后，先向左减速到v＝2.0m/s，以后随传送带一起做匀速运动，所以传送带的速度方向向左，逆时针转动，其速度2.0m/s，故A正确；B、由v﹣t图象可得，Δv＝（4.0﹣2.0）m/s＝2m/s，Δt＝3s，物块在滑动摩擦力的作用下做匀变速运动的加速度大小为：a＝＝m/s2，由牛顿第二定律得，滑动摩擦力：f＝μMg＝Ma，物块与传送带间的动摩擦因数：μ＝0.067，故B错误；C、传送带对物块做的功由动能定理可得：W＝Mv2﹣，代入数据得：W＝﹣6J，故C正确，D错误。故选：AC。三．实验题（共7小题）29．（2023•梅州一模）某同学利用水平放置的气垫导轨和光电门“验证机械能守恒定律”，装置如图所示。已知滑块的质量为M，钩码的质量为m，重力加速度大小为g。测得遮光条的宽度为d，光电门A、B之间的距离为l，滑块通过光电门A、B的时间分别为t1、t2。（1）滑块通过光电门A时的速度大小vA＝。（2）要验证系统机械能守恒，需要验证的表达式为。（3）根据实验数据发现钩码重力势能的减少量大于系统动能的增加量，是因为实验过程中存在阻力，导致动能减少。【解答】解：（1）滑块通过光电门A时的速度大小为：（2）滑块通过光电门B时的速度大小为：减少的势能为Ep＝mgl增加的动能为：要验证系统机械能守恒，需要mgl和在误差范围内相等，即（3）根据实验数据发现钩码重力势能的减少量大于系统动能的增加量，是因为实验过程中存在阻力，导致动能减少。故答案为：（1）；（2）；（3）实验过程中存在阻力，导致动能减少30．（2023•龙泉驿区模拟）某同学用如图1所示装置验证机械能守恒定律，他将质量分别为M、m的A、B两小球用轻质无弹性细绳连接并跨过轻质定滑轮，M＞m，在B上端分布有两个光电门，光电门中心间距是h，重力加速度g，实验步骤如下：（1）用游标卡尺测出小球直径d，如图2所示，则d＝17.5mm。（2）将A球由静止释放，记录B小球依次通过光电门1和光电门2的遮光时间t1和t2。（3）计算从光电门1到光电门2过程中系统动能的增量ΔEk＝系统势能的减少量ΔEp＝（M﹣m）gh（用题中给出的物理量d，t1，t2，M，m，h，g表示）。（4）改变小球B位置，重复上述步骤，并得出结论。【解答】解：（1）游标卡尺主尺的读数为17mm，游标最小分度为0.1mm，不需要估读。第5条刻线和主尺刻线对齐，游标尺读数为：5×0.1mm＝0.5mm，游标卡尺读数为：17mm+0.5mm＝17.5mm（3）B球经过光电门1的速度为B球经过光电门2的速度为从光电门1到光电门2过程中系统动能的增量为＝系统势能的减少量为：ΔEp＝（M﹣m）gh故答案为：（1）17.5；（3）；（M﹣m）gh31．（2023•昌平区二模）在“验证机械能守恒定律”实验中。（1）甲同学采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒，实验装置如图甲所示。下列说法正确的是CD。A．实验前必需用天平测出重物的质量B．打点计时器应接低压直流电源C．实验时先通电，稳定后再释放纸带D．重锤释放位置应靠近打点计时器（2）该同学选取了如图乙所示的一条纸