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1、2013年高考物理考前回归教材之单元综合突破五（机械能守恒定律）本试卷分第I卷（选择题）和第n卷（非选择题）两部分，试卷满分为 100分.考试时间为90分钟.第I卷（选择题，共40分）一、选择题（本题共10小题，每题4分，共40分.有的小题只有一个选项正确，有的小 题有多个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内）1. （2011 课标卷）一质点开始时做匀速直线运动，从某时刻起受到一恒力作用.此后， 该质点的动能可能（）A. 一直增大B.先逐渐减小至零，再逐渐增大C.先逐渐增大至某一最大值，再逐渐减小D.先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大解析：当恒力方向与质点原来速度方向相同时，质点
2、的动能一直增大，故A正确.当恒力方向与质点原来速度方向相反时，速度先逐渐减小到零再逐渐增大，质点的动能也先逐渐 减小至零再逐渐增大，故 B正确.当恒力方向与原来质点的速度方向夹角大于90时，将原来速度V0分解为平行恒力方向的 Vy、垂直恒力方向的 Vx,如图1甲，Vy先逐渐减小到零再逐 渐增大，vx始终不变.v = Mvx2+vy2，质点速度V先逐渐减小至 Vx再逐渐增大，质点的动能先 减小至某一非零的最小值，再逐渐增大，故D正确.当恒力方向与 V0方向夹角小于90时，如图1乙，Vy一直增大，Vx始终不变，质点速度 V逐渐增大.动能一直增大，没有其他情况， 故C错误.-11 -图1答案：ABD
3、2. 一质量为1 kg的质点静止于光滑水平面上，从 t = 0时起，第1秒内受到2 N的水平 外力作用，第2秒内受到同方向的1N的外力作用.下列判断正确的是（）9A. 02 s内外力的平均功率是 -W458 .第2秒内外力所做的功是-J4C.第2秒末外力的瞬时功率最大4D.第1秒内与第2秒内质点动能增加量的比值是452秒内的加速度分别为解析：由题意知质点所受的水平外力即为合力，则知质点在这=2 m/s 2、a2= 1 m/s 2,则质点在第 1 s末与第2 s末的速度分别为 vi=2 m/s、V2= 3 m/s , .,1212 12.母一秒内质点动能的增加量分别为A&=2mv=2 J、A E
4、：2= 2mv mv = 2.5 J, D正确.再12由动能定理可知第 2 s内与02 s内外力所做功分别为V2/= A Ek2= 2.5 J、W= 2mv20=4.5J,则在02 s内外力的平均功率W-，一，”P= = 2.25 W, A正确，B错误.由P= Fv知质点在第地.而昭末与第2 s末的瞬时功率分别为 R=4 W、P2=3 W,故C错误. 答案：AD平面图29 .如图2所示，在地面上以速度 vo抛出质量为 m的物体，抛出后物体落到比地面低海平面上.若以地面为零势能面而且不计空气阻力，则物体到海平面时的势能为mgh重力对物体做的功为 mgh物体在海平面上的动能为 2mvo2+ mgh
5、12物体在海平面上的机械能为 2mv其中正确的是（）A.B.C.D.答案：B10 一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点，在此过程中重力对物体做 的功等于（）A.物块动能的增加量B.物块重力势能的减少量与物块克服摩擦力做的功之和C.物块重力势能的减少量和物块动能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和D.物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和解析：由能量关系得：W= A日一A EAEp = WG故 W= W+ A Ek.在此类题中， 要务必搞清每一种力做功伴随着什么样的能量转化，然后运用动能定理或 能量守恒.答案：D5 .物体沿直线运动的 v t关系如图3所示，已知在第1秒内合外力
6、对物体做的功为则（）A.从第B.从第1秒末到第3秒末到第3秒末合外力做功为 4W5秒末合外力做功为一 2WC.从第D.从第5秒末到第3秒末到第7秒末合外力做功为 W4秒末合外力做功为0.75 W解析：由题图知第1秒末、第3秒末、第7秒末速度大小关系：vi=v3=v7,由题知1 W=-1 c 1mv20,则由动能定理得第 1秒末到第3秒末合外力做功 W= mv22mv2=0,故A错；第3 121212 一 .秒末到第5秒末合外力做功 W= 2mv mv = 0 2mv = W 故B错；第5秒末到第7秒末 1212 12 12合外力做功 W= mv -0 = 2mv =W故C对；第3秒末到第4秒末
7、合外力做功 W= 2mv -2mv3112 12= 2m2V1) 2mv=0.75 W.故 D对.答案：CD6 .不久前欧洲天文学家在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的行星，命名为“格利斯581 c” .该行星的质量是地球的行星沿圆轨道运行的人造卫星的动能为5倍，直径是地球的1.5倍.设想在该行星表面附近绕国,在地球表面附近绕地球沿圆轨道运行的相同质量&的人造卫星的动能为02,则？为（）Ek2A. 0.13B. 0.3C. 3.33D. 7.52,Mm v1 ,n GMm解析：由 GRr= mR得 Ek1 = -2R由2vm-三-得E%=RGM m 2RT.M R又已知心5 RT1.5#1
8、10皿右则百-=；= 3.33 ,故C正确.Eka 3答案：C图47.如图4所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮,以大小恒定的拉力 F拉绳，使滑块从 A点起由静止开始上升.若从 A点上升至B点和从B点 上升至C点的过程中拉力 F做的功分别为 W、W,滑块经B、C两点时的动能分别为 国b、Eke, 图中AB= BC则一定有（）A. WW B . WEke D , EkBW,选A.答案：A8. （2012 山东泰安）如图5, 一物体从光滑斜面 AB底端A点以初速度V。上滑，沿斜面上 升的最大高度为h.下列说法中正确的是（设下列情境中物体从A点上滑的初速度仍为v0）（
9、）B图5A.若把斜面CB部分截去，物体冲过 C点后上升的最大高度仍为 hB.若把斜面AB变成曲面AEB物体沿此曲面上升仍能到达B点C.若把斜面弯成圆弧形 D,物体仍沿圆弧升高 hD.若把余面从 C点以上部分弯成与 C点相切的圆弧状，物体上升的最大高度有可能仍为 h解析：光滑斜面，系统机械能守恒，若把斜面CB部分截去，物体从 A点运动到C点后做斜上抛运动，到达最高点时有水平方向的分速度，则物体上升不到 h高度.而变成曲面 AEB 及从C点以上部分弯成与 C点相切的圆弧状，物体到达最高点速度都可达到零，物体可达最 大h高度，而沿弯成圆弧形 AD物体做圆周运动，到达最高点需有个最小速度故选项BD正确
10、.答案：BD9. （2010 山东理综）如图6所示，倾角0 =3。的的粗糙斜面固定在地面上，长为 l、质 量为m粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平，用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面 （此时物块未到达地面）在此过程中（）A.物块的机械能逐渐增加 1B.软绳重力势能共减少了 mglC.物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功D.软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和一什人一一,，一，一八，曰ll1解析：取斜面取局点为参考面，软绳重力势能减少重AE=mg2mg2 sin30 = 4mgl,选项B正确；物块向下运
11、动，对物块，除重力以外，绳拉力对物块做负功，物块机械能12减小，选项A错误；设 帅为软绳克服摩擦力做的功， 对系统由功能原理得 AB绳+ AE物= mV1212+ m物v +Wfe,又因为 A 5物/m物v ,故选项C错而D对.答案：BD10. （2009 山东理综）图7所示为某探究活动小组设计的节能运输系统.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坐，木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质6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 项正确的是（ ）11. m=
12、 M12. 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 能解析：弹簧被压缩至最短时的弹性势能为日，由功能关系，得：h下滑过程：（M+ n）gh（i（M+ n）gcos。= E）sin 0h上滑过程：b = Mg, h+Mgpos 0 , sn7解得m= 2M,故选项A错B对；上滑时加速度：a = gsin 0 +gcos 0下滑时加速度：a下 = gsin 0 gcos 0故选项C正确；由能量守恒定律得，减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能和内能，选项D错误.答案：BC第n卷（非选择题，共60分）二
13、、填空题（本题共2小题，每题8分，共16分）8,图中小车是在一W当用2条、3条11.某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如图条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致.每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和 电源(填“交流”或“直流”).(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下 面操作正确的是.A.放开小车，能够自由下滑即可B.放开小车，能够匀速下滑即可C.放开拖
14、着纸带的小车，能够自由下滑即可D.放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是 .A.橡皮筋处于原长状态B .橡皮筋仍处于伸长状态C.小车在两个铁钉的连线处D .小车已过两个铁钉的连线(4)在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应 选用纸带的 部分进行测量(根据下面所示的纸带回答).解析：(3)因为木板水平放置，故摩擦力没有被平衡掉，当小车速度最大时，尸弹=匕 故橡皮筋仍有弹力，处于伸长状态.答案：(1)交流 (2)D (3)B(4) GKBCD
15、_E FGH/K、，43- I- L-Q L加 L胧 L32 1科 .m f图912. (2012 浙江温州)某实验小组利用如图 10所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成 的系统机械能守恒.的科图10(1)如图11所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=cm;实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间At=1.35 X 10 2 s ,则滑块经过光电门时的瞬时速度为 m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量 m 滑块的质量和 (文字说明并用相应的字母表示 ).图11(2)在这个过程中系统减少的重力势能为 ,系统增加的动能为 ,只要两 者在误差允许范围内相等
16、，即可验证机械能守恒(用测量的物理量字母表示).解析：(1)20分度的游标卡尺读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出毫光以下的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，毫米以下的读数就是几乘0.05mm其读数准确到0.05 mm.滑块通过光电门时间很短，根据公式v = -d-求出的平均速度可近At似为经过光电门时的瞬时速度.(2)钩码下降高度与滑块的位移的大小x相等，故钩码的重力势能减少量等于mgx此时滑块和钩码的速度大小相等，者B等于v=y,根据动能定义式 R=gmV得E = g(m+ M(詈)2.答案：(1)0.5400.4 滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离 x(2)
17、mgx 2(M(a)2三、计算题(本题共4小题，13、14题各10分，15、16题各12分，共44分，计算时必 须有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位左右Z7图1213 .如图12所示，质量为 m= 4 kg的木板静止在光滑的水平面上，在木板的右端放置一 个质量m= 1 kg ,大小可以忽略的铁块，铁块与木板之间的动摩擦因数科=0.4 ,在铁块上加一个水平向左的恒力 F=8 N,铁块在长L= 6 m的木板上滑动.取 g= 10 m/s 2.求：(1)经过多长时间铁块运动到木板的左端；(2)在铁块到达木板左端的过程中，恒力F对铁块所做的功；(3)在铁块到达木板左端时，铁块和木板的总
18、动能.解析：(1)铁块与木板间的滑动摩擦力Ff=科mg= 4 N铁块的力口速度 31 = F-Ff = 8-4 m/s 2= 4 m/s 2.m 1木板的加速度a2=m0=4 m/s m/s2. ,1212.设铁块滑到木板左端的时间为t,则万3杜一2&t =l代入数据解得t=2 s.(2)铁块位移 11 = ait 2=2*4X22 m = 8 m一一 1212木板位移 12= 2a2t =5x1x2 m=2 m.恒力F做的功W= Fl 1 = 8X8 J = 64 J(3)铁块的动能 &=(F Ff) 11 = (8-4)X8 J = 32 J.木板的动能 Ek2=Ff1 2=4X2 J =
19、 8 J铁块和木板的总动能E总=01+2=32 J +8 J =40 J.答案：(1)2 s (2)64 J (3)40 J如邢丁二二夹板Rf图1314 . (2012 济南模拟)鸡蛋要不被摔坏，直接撞击地面的速度最大不能超过1.5 m/s.现有一位学生设计了如图 13所示的一个装置来保护鸡蛋，用A、B两块较粗糙的夹板夹住鸡蛋，鸡蛋夹放的位置离装置下端的距离s=0.45 m , A B夹板与鸡蛋之间的摩擦力都为鸡蛋重力的5倍，现将该装置从距地面某一高度处自由下落，装置碰地后速度为 0,且保持竖直不反弹，不计装置与地面作用时间.(g=10 m/s2)求：刚开始装置的末端离地面的最大高度H.解析：
20、法1:分阶段：设装置落地瞬间速度为 V1,鸡蛋着地瞬间速度为 V2= 1.5 m/s ,则从装置开始下落到着地 过程，对鸡蛋应用动能定理有：1 2mgH= 2mv在装置着地到鸡蛋撞地过程，对鸡蛋应用动能定理有： 1212mgs- 2Ffs = 2mv 2mv , 其中 Ff=5mg代入相关数据解得：H= 4.16 m.法2:全过程：从装置开始下落到鸡蛋撞地全过程，对鸡蛋应用动能定理有：mgH+ s) 2Ffs = 2mv20,代入数据解得：H= 4.16 m.答案：4.16 m图1415.如图14所示，半径为 R的四分之一圆弧形支架竖直放置，圆弧边缘C处有一小定滑轮，绳子不可伸长，不计一切摩擦
21、，开始时， m、m两球静止，且 mm,试求：(1) m释放后沿圆弧滑至最低点 A时的速度.(2)为使m能到达A点，m与m之间必须满足什么关系.(3)若A点离地高度为2R m滑到A点时绳子突然断开， 则m落地点离A点的水平距离是 多少？解析：(1)设m滑至A点时的速度为V1,此时m的速度为V2,由机械能守恒得：mgR-/mgR= 2mv12+ 2mv22又 V2 = V1cos45得：v14 m ,2m gR2m+ m2m y2m2m+ m .答案：(1)m一镜m gR2m+ m2(2) myl2m2(3)4 R-(2)要使m能到达 A点，V10且V20,必有：mgR 2n2gRn0,得：2m.
22、-，一 12,口_(3)由 2R= 2gt , x=V1t 得 x=4R-图1516. (2011 福建理综)如图15为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图，其下半部AB是一长为2R的竖直细管、上半部 BC是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向，AB管内有一原长为 R下端固定的轻质弹簧.投饵时，每次总将弹簧长度压缩到 0.5R后锁定， 在弹簧上端放置一粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去.设质量为m的鱼饵到达管口 C 时，对管壁的作用力恰好为零.不计鱼饵在运动过程中的机械能损失，且锁定和解除锁定时，均不改变弹簧的弹性势能.已知重力加速度为g.求：(1)质量为m的鱼饵到达管口 C时的速
23、度大小vi；(2)弹簧压缩到0.5 R时的弹性势能 日；(3)已知地面与水面相距 1.5 R若使该投饵管绕 AB管的中轴线 OO在90。角的范围内来回缓慢转动，每次弹射时只放置一粒鱼饵，鱼饵的质量在2m到m之间变化，且均能落到水面.持3续投放足够长时间后，鱼饵能够落到水面的最大面积S是多少？解析：(1)质量为m的鱼饵到达管口 C时做圆周运动的向心力完全由重力提供，则2mv mg=F R由式解得vi =，gR(2)弹簧的弹性势能全部转化为鱼饵的机械能，由机械能守恒定律有12Ep=mg1.5 R+ R)+2mv 由式解得Ep= 3mgR(3)不考虑因缓慢转动装置对鱼饵速度大小的影响，质量为m的鱼饵
24、离开管口 C后做平抛运动，设经过t时间落到水面上，离 OO的水平距离为 与，由平抛运动规律有1 24. 5R= 2gt X1 = V1t + FR由式解得X1=4F2当鱼饵的质量为qm时，设其到达管口 C时速度大小为V2,由机械能守恒定律有 3Ep=|mg1.5 R+ F)+；(2mv22 32 3由式解得V2=2,gF一一,2 质重为m的鱼饵洛到水平面上时，设离 OO的的水平距离为 X2,则X2=v2t+R 3由式解得X2=7R鱼饵能够落到水面的最大面积S1 223322S= 4(兀 X2 兀 X1 ) = u F2(或 8.25 兀 F2).332.2答案：(1) VgR (2)3 mgR (3) 1兀 R(或 8.25 兀而- 11 -