（江苏专用）高考物理总复习 阶段验收评估（五）机械能-人教版高三物理试题

阶段验收评估(五)机械能(时间：60分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分，每小题只有一个选项正确)1．(2013·江苏高考)水平面上，一白球与一静止的灰球碰撞，两球质量相等。碰撞过程的频闪照片如图1所示，据此可推断，碰撞过程中系统损失的动能约占碰撞前动能的()图1A．30% B．50%C．70% D．90%2．(2014·重庆高考)某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶，受到的阻力分别为车重的k1和k2倍，最大速率分别为v1和v2，则()A．v2＝k1v1 B．v2＝eq\f(k1,k2)v1C．v2＝eq\f(k2,k1)v1 D．v2＝k2v13．(2014·全国卷Ⅱ)取水平地面为重力势能零点。一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能与重力势能恰好相等。不计空气阻力。该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为()A.eq\f(π,6) B.eq\f(π,4)C.eq\f(π,3) D.eq\f(5π,12)4.电动机以恒定的功率P和恒定的转速n卷动绳子，拉着质量为M的木箱在光滑的水平地面上前进，如图2所示，电动机卷绕绳子的轮子的半径为R，当运动至绳子与水平面成θ角时，下述说法正确的是()图2A．木箱将匀速运动，速度是2πnRB．木箱将匀加速运动，此时速度是2πnR/cosθC．此时木箱对地的压力为Mg－eq\f(Psinθ,2πnR)D．此过程木箱受的合外力大小和方向都在变化5．一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法错误的是()A．运动员到达最低点前重力势能始终减小B．蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加C．蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D．蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分，每小题有多个选项正确，全选对得6分，选对但不全得3分，选错或不选得0分)6．(2014·滨州模拟)下面关于蹦床运动的说法中正确的是()A．运动员下落到刚接触蹦床时，速度最大B．运动到最低点时，床对运动员的作用力大于运动员对床的作用力C．从刚接触蹦床到运动至最低点的过程中，运动员的加速度先减小后增大D．在下落过程中，重力对运动员所做的功等于其重力势能的减小量7．(2013·全国卷Ⅰ)2012年11月，“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功。图3(a)为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图。飞机着舰并成功钩住阻拦索后，飞机的动力系统立即关闭，阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力，使飞机在甲板上短距离滑行后停止，某次降落，以飞机着舰为计时零点，飞机在t＝0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置，其着舰到停止的速度－时间图线如图(b)所示。假如无阻拦索，飞机从着舰到停止需要的滑行距离约为1000m。已知航母始终静止，重力加速度的大小为g。则()图3A．从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的eq\f(1,10)B．在0.4～2.5s时间内，阻拦索的张力几乎不随时间变化C．在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大小会超过2.5D．在0.4～2.5s时间内，阻拦系统对飞机做功的功率几乎不变8．(2014·北京西城区期末)如图4甲所示，物体以一定的初速度从倾角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随高度h的变化如图乙所示。g＝10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80。则()图4A．物体的质量m＝0.67kgB．物体与斜面之间的动摩擦因数μ＝0.40C．物体上升过程中的加速度大小a＝10m/s2D．物体回到斜面底端时的动能Ek＝10J三、非选择题(本题共3小题，共52分，按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤)9.(15分)(2013·全国卷Ⅱ)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图5所示。向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放；小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。图5回答下列问题：(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等。已知重力加速度大小为g。为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的________(填正确答案标号)。A．小球的质量mB．小球抛出点到落地点的水平距离sC．桌面到地面的高度hD．弹簧的压缩量ΔxE．弹簧原长l0(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek＝______。(3)图6中的直线是实验测量得到的s­Δx图线。从理论上可推出，如果h不变，m增加，s­Δx图线的斜率会________(填“增大”、“减小”或“不变”)；如果m不变，h增加，s­Δx图线的斜率会________(填“增大”、“减小”或“不变”)。由图乙中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与Δx的________次方成正比。图610．(17分)(2014·重庆高考)如图7为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图。首先在发动机作用下，探测器受到推力在距月面高度为h1处悬停(速度为0，h1远小于月球半径)；接着推力改变，探测器开始竖直下降，到达距月面高度为h2处的速度为v；此后发动机关闭，探测器仅受重力下落至月面。已知探测器总质量为m(不包括燃料)，地球和月球的半径比为k1，质量比为k2，地球表面附近的重力加速度为g。求：图7(1)月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小；(2)从开始竖直下降到刚接触月面时，探测器机械能的变化。11．(20分)(2014·福建高考)图8为某游乐场内水上滑梯轨道示意图，整个轨道在同一竖直平面内，表面粗糙的AB段轨道与四分之一光滑圆弧轨道BC在B点水平相切。点A距水面的高度为H，圆弧轨道BC的半径为R，圆心O恰在水面。一质量为m的游客(视为质点)可从轨道AB的任意位置滑下，不计空气阻力。图8(1)若游客从A点由静止开始滑下，到B点时沿切线方向滑离轨道落在水面D点，OD＝2R，求游客滑到B点时的速度vB大小及运动过程轨道摩擦力对其所做的功Wf；(2)若游客从AB段某处滑下，恰好停在B点，又因受到微小扰动，继续沿圆弧轨道滑到P点后滑离轨道，求P点离水面的高度h。(提示：在圆周运动过程中任一点，质点所受的向心力与其速率的关系为F向＝meq\f(v2,R))答案1．选A量出碰撞前的小球间距与碰撞后的小球间距之比为12∶7，即碰撞后两球速度大小v′与碰撞前白球速度v的比值，eq\f(v′,v)＝eq\f(7,12)。所以损失的动能ΔEk＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)·2mv′2，eq\f(ΔEk,Ek0)≈30%，故选项A正确。2．选B该车在水平路面上达到最大速率时，处于平衡状态，即该车此时的牵引力F1＝k1mg，F2＝k2mg，两种情况下，车的功率相同，即F1v1＝F2v2，解得v2＝eq\f(k1v1,k2)，故B项正确。3．选B根据平抛运动的规律和机械能守恒定律解题。设物块水平抛出的初速度为v0，高度为h，由机械能守恒定律得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝mgh，即v0＝eq\r(2gh)。物块在竖直方向上的运动是自由落体运动，故落地时的竖直分速度vy＝eq\r(2gh)＝vx＝v0，则该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角θ＝eq\f(π,4)，故选项B正确，选项A、C、D错误。4．选C绳子的速度v1＝2πnR，木箱的速度v2＝v1/cosθ，其大小随着θ变化，选项A错误；绳子上的拉力F＝P/v1＝P/2πnR，大小不变。木箱受的合力F合＝Fcosθ，其方向不变，其大小随着θ变化，木箱做变加速直线运动，选项B、D错误；木箱对地的压力为FN＝Mg－Fsinθ＝Mg－eq\f(Psinθ,2πnR)，选项C正确。5．选D重力做功决定重力势能的变化，随着高度的降低，重力一直做正功，重力势能一直减小，故A选项正确；弹性势能的变化取决于弹力做功，当橡皮筋张紧后，随着运动员的下落弹力一直做负功，弹性势能一直增大，故B选项正确；在蹦极过程中，由于只有重力和弹性绳的弹力做功，故由运动员、地球及弹性绳组成的系统机械能守恒，故选项C正确；重力势能的大小与势能零点的选取有关，而势能的改变与势能零点选取无关，故选项D错误。6．选CD运动员下落到刚接触蹦床时，合力仍为mg，之后还要加速，A错误；运动员对床的作用力与床对运动员的作用力等大反向，B错误；从刚接触床到运动到最低点，运动员随受向上弹力的增大，其加速度先减小后反向增大，C正确；重力对运动员所做的功一定等于运动员重力势能的减少量，D正确。7．选AC由v­t图像可知飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的eq\f(1,10)，选项A正确；由v­t图像可以看出0.4～2.5s内飞机在甲板上滑行过程中的加速度不变，说明飞机受到的合力不变，而两段阻拦索的夹角逐渐减小，故阻拦索的张力减小，选项B错误；根据v­t图像可以看出0.4～2.5s内加速度大小约为：a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(70－10,2.1)m/s2＝28.6m/s2，选项C正确；由于飞机做匀减速运动，所受阻力不变，根据P＝Fv可知，功率逐渐减小，选项D错误。8．选CD上升过程，由动能定理得，－(mgsinα＋μmgcosα)·eq\f(hm,sinα)＝0－Ek1，摩擦生热μmgcosα·eq\f(hm,sinα)＝E1－E2，解得m＝1kg，μ＝0.50，故A、B错误；物体上升过程中的加速度大小a＝gsinα＋μgcosα＝10m/s2，故C正确；上升过程中的摩擦生热为E1－E2＝20J，下降过程摩擦生热也应为20J，故物体回到斜面底端时的动能Ek＝50J－40J＝10J，故D正确。9．解析：(1)利用平抛运动规律，测量出平抛运动的初速度v。由s＝vt，h＝eq\f(1,2)gt2，联立解得v＝seq\r(\f(g,2h))。要测量小球速度，需要测量小球抛出点到落地点的水平距离s，桌面到地面的高度h。根据动能公式，为求得Ek，还需要测量小球的质量m，所以正确选项是A、B、C。(2)小球抛出时的动能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(mgs2,4h)。(3)如果Δx和h不变，m增加，则小球抛出时的速度减小，s减小，s­Δx图线的斜率会减小。如果Δx和m不变，h增加，则小球抛出时的速度不变，s增大，s­Δx图线的斜率会增大。由实验绘出的图像可知，s与Δx成正比，而Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(mgs2,4h)，所以弹簧被压缩后的弹性势能Ep与Δx的2次方成正比。答案：(1)ABC(2)eq\f(mgs2,4h)(3)减小增大210．解析：(1)设地球质量和半径分别为M和R，月球的质量、半径和表面附近的重力加速度分别为M′、R′和g′，探测器刚接触月面时的速度大小为vt。由mg′＝Geq\f(M′m,R′2)和mg＝Geq\f(Mm,R2)得g′＝eq\f(k\o\al(2,1),k2)g由veq\o\al(2,t)－v2＝2g′h2得vt＝eq\r(v2＋\f(2k\o\al(2,1)gh2,k2))。(2)设机械能变化量为ΔE，动能变化量为ΔEk，重力势能变化量为ΔEp由ΔE＝ΔEk＋ΔEp有ΔE＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(v2＋\f(2k\o\al(2,1)gh2,k2)))－meq\f(k\o\al(2,1),k2)gh1得ΔE＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(k\o\al(2,1),k2)mg(h1－h2)答案：见解析11．解析：(1)游客从B点做平抛运动，有2R＝vBt①R＝eq\f(1,2)gt2②由①②式得vB＝eq\r(2gR)③从A到B，根据动能定理，有mg(H－R)＋Wf＝eq\f