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1、新课标人教版 2013 届高三物理总复习单元综合测试卷第五单元机械能守恒定律本试卷分第卷( 选择题 ) 和第卷 ( 非选择题 ) 两部分试卷满分为100 分。考试时间为90 分钟。第卷 ( 选择题，共 40 分)一、选择题 ( 本大题包括10 小题，每小题4 分，共 40 分。 )1. 运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是()A阻力对系统始终做负功B系统受到的合外力始终向下C重力做功使系统的重力势能增加D任意相等的时间内重力做的功相等解析： 阻力始终与运动方向相反，做负功，所以A正确加速下降合外力向下，而减速下降合外力向上，所以B
2、错误重力做功，重力势能减小，则C 错误时间相等，但物体下落距离不同，重力做功不等，所以D 错误答案： A图 1O点，另一端系一小球给小球一足够2. 如图 1，一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的大的初速度，使小球在斜面上做圆周运动，在此过程中()A小球的机械能守恒B重力对小球不做功C绳的张力对小球不做功D在任何一段时间内，小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少解析： 斜面粗糙，受到摩擦力作用，对小球做功，机械能有损失，则A 错误重力对小球做功， B 错误绳的张力始终与小球运动方向垂直，不做功，C 正确小球动能的减少应等于克服摩擦力和重力所做的功的总和，所以D错误答案： C3. 一物体沿固定斜
3、面从静止开始向下运动，经过时间t 0 滑至斜面底端已知在物体运动过程中物体所受的摩擦力恒定若用F、v、s 和 E 分别表示该物体所受的合力、物体的速度、位移和机械能，则下列图象中可能正确的是()解析： F mgsin mgcos mg(sin cos ) 为定值，不随时间变化，A 对； aF cos ) t ，v 是 t 的正比例函数，1 g(sin cos ) ，v at g(sinB 错；sm2at 2 ，s 是 t 的二次函数， C 错；以物体下滑的初位置为零势能点，则物体的机械能为E1 212ma22mgh 2mv mg ssin 2m( at ) 2 ( agsin ) t，可见 E
4、 是 t的二次函数， D正确答案： AD4一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：WfEp EkEp WG故 WG Wf 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： D5一个质量为 0.3 kg 的弹性小球，在光滑水平面上以6 m/s 的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与
5、碰撞前相同则碰撞前后小球速度变化量的大小v和碰撞过程中墙对小球做功的大小为()WA v 0B v 12 m/sC W0D W 10.8 J解析： 速度是矢量， 速度的变化也是矢量，反弹后小球的速度与碰前速度等值反向，则速度变化量为v v v 2v( 设碰前速度方向为正) ，其大小为2v 12 m/s ，故 B 正确反弹前、后小球的动能没有变化，即E 0. 根据动能定理：物体受合外力做功等于物k体动能的变化，即WEk 0，则 C 正确答案： BC图 26物体沿直线运动的v t 关系如图2 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
6、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 0.75 W解析：由图知第 1 秒末、第 3 秒末、第 7 秒末速度大小关系： v v v ，由题知 W122mv13710，则由动能定理得第1秒末到第3 秒末合外力做功12123 秒W mv mv 0，故 A 错；第22321121212末到第5 秒末合外力做功W3 2mv52mv3 0 2mv1 W，故 B 错；第 5秒末到第7 秒末合12121212外力做功 W42mv7 02mv1 W，故 C 对；第 3秒末到第4 秒末合外力做功W5 2mv4 2mv31 (11) 2112
7、0.75 W 故 D 对2m 2v2mv答案： CD7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5 倍，直径是地球的1.5 倍设想在该行星表面附近绕行星沿圆轨道运行的人造卫星的动能为E ，在地球表面附近绕地球沿圆轨道运行的相同E 1k1质量的人造卫星的动能为Ek2，则k为()Ek2A 0.13B 0.3C 3.332D 7.5GM1mM1m v1解析：由G2 m 得 Ek1RRR21211M mvGMm地由地 地2得k2GR地mR地E2R地M1R1又已知 M地 5R地 1.5Ek110则 Ek2 3 3.33 ，故 C正确
8、答案： C图 38如图 3 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1、 2，滑块经、两点时的动能分别为kB、W WB CEEkC，图中 AB BC，则一定有()A W1W2B W1EkCD EkBW2，选 A.答案： A9. 如图 4，一物体从光滑斜面 AB底端 A 点以初速度 v0 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) ()图 4A若把斜面CB部分截去，物体冲过C点后上升
9、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若把斜面从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hA 点运动到 C点后高度而变成曲面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正确答案： BD图 510沙河抽水蓄能电站自2003 年投入运行以来，在缓解用
10、电高峰电力紧张方面，取得了良好的社会效益和经济效益抽水蓄能电站的工作原理是，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，到用电高峰时， 再利用蓄水池中的水发电如图5 所示，蓄水池 ( 上游水库 ) 可视为长方体，有效总库容量( 可用于发电 ) 为 V，蓄水后水位高出下游水面 ，发电过程中上游水库水位最大落差为d. 统计资料表明， 该电站年抽水用电为H2.4 108 kW h，年发电量为 1.8 108kW h. 则下列计算结果正确的是( 水的密度为 ，重力加速度为 g，涉及重力势能的计算均以下游水面为零势能面)()Ep VgHA能用于发电的水的最大重力势能B能用于
11、发电的水的最大重力势能pdE Vg( H 2)C电站的总效率达 75%105 kW 计 ) 约 10 hD该电站平均每天所发电能可供给一个大城市居民用电( 电功率以解析： 上游水库的有效库容为V，能用于发电的水的最大重力势能pdE Vg( H 2) ，故1.8 108A 错、 B 对电站的总效率 2.4 108 100% 75%，故 C 正确电站平均每天发电供给一1.8 108个城市居民用电的时间t 365105 h 5 h ，故 D错答案： BC第卷 ( 非选择题，共 60 分)二、实验题 ( 每小题 10 分，共 20 分 )图 611. 如图 6 所示，两个质量各为 m1 和 m2 的小
12、物块 A和 B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知 m1m2. 现要利用此装置验证机械能守恒定律(1) 若选定物块 A 从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有_( 在横线上填入选项前的编号)物块的质量m1、m2；物块 A 下落的距离及下落这段距离所用的时间；物块 B 上升的距离及上升这段距离所用的时间；绳子的长度(2) 为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：绳的质量要轻；在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；两个物块的质量之差要尽可能小以上建议中确实对提高准确程度有作用的是_ ( 在横线上填入选项前的编号)(3) 写出一
13、条 上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：_.解析： A 和 B 在运动过程中，速度大小始终相等需要验证的式子为( m m) gh122mv121122 2mv即121122( m m) gh 2( m m) v并利用求得速度， 其中由于11，22 ，因此，必须测出1、 2、vatm m hmg T ma T mg ma所以a m1m2 . 因此选或均可结合此实验原理易知绳子适当长一些便于操作，m1m2g但不可过长；1 与2 越接近， 摩擦等阻力对实验测量的影响越明显，为提高实验结果的准确mm度，应选 . 多次测量求平均值的方法在测量型实验中经常应用答案： (1) ( 或 )(2)
14、(3) 例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长尽量小的绳”；等等12某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：图 7用天平测出电动小车的质量为0.4 kg ；将电动小车、纸带和打点计时器按如图7 所示安装；接通打点计时器( 其打点周期为0.02 s)；使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，止时再关闭打点计时器( 设在整个过程中小车所受的阻力恒定) 在上述过程中， 打点计时器在纸带上所打的点迹如图8 甲、乙所示， 图中时器打的第一个点待小车静O点是打点计图 8请你分析纸带数据，回答下列问题：(1)该电动小车运动的最大速度为_m/s
15、 ；(2)该电动小车运动过程中所受的阻力大小为_N；(3) 该电动小车的额定功率为 _W.解析：(1) 速度恒定时x6.00 102v t 20.02m/s 1.50 m/s.(2) 匀减速运动阶段a T2x 4.00 m/s 2， Ff ma 1.60 N(3) F Ff电动小车的额定功率 PFv 1.60 1.50 W 2.40 W.答案： (1)1.50(2)1.60(3)2.40三、计算题 ( 每小题 10 分，共40 分)13质量为 500 t的火车，以恒定功率沿平直轨道行驶，在3 min 内行驶 1.45 km ，速度由 18 km/h 增加到最大速度54 km/h ，求火车的功率
16、 ( g 10 m/s 2) 解析：由于整个过程中火车所受的牵引力不是恒力，因此加速度不是恒量， 运动学中匀变速直线运动公式不能用可以由动能定理得1212W W 2mv2mv牵阻m其中 W F x， W 是一个变力的功，但因该力的功率恒定，故可用W Pt 计算阻f牵牵1212这样式变为Pt Ff x2mv2mvP又因达最大速度时F Ff ，故 vm Ff 联立解得 P 600 kW.答案： 600 kW图 914如图 9 所示，半径 R 0.4 m 的光滑半圆轨道与粗糙的水平面相切于A 点，质量为 1 kg 的小物体 ( 可视为质点 ) 在水平拉力F的作用下，从静止开始由C点运动到A点，物m体
17、从 A 点进入半圆轨道的同时撤去外力F，物体沿半圆轨道通过最高点B后做平抛运动，正好落在C点，已知xAC 2 m， 15 N，g取 10 m/s 2，试求：F(1) 物体在 B 点时的速度大小以及此时半圆轨道对物体的弹力大小；(2) 物体从 C到 A 的过程中，摩擦力做的功12解析： (1) 设物体在B点的速度为v，由 B到 C做平抛运动，有2R 2gt ， xACvt ， v 5 m/s2mv由此时受力知FNmg R ， FN 52.5 N.由牛顿第三定律知，半圆轨道对物体的弹力FN 52.5 N.(2) A到B，机械能守恒12122mvA 2mv 2mgR由 C到 A 应用动能定理可知12
18、( F Ff ) xAC 2mvA所以， Wf Ff xAC 9.5 J.答案： (1)5 m/s52.5 N(2) 9.5 J15如图图 1010 所示，一水平圆盘绕过圆心的竖直轴转动，圆盘边缘有一质量m1.0 kg的小滑块 当圆盘转动的角速度达到某一数值时， 滑块从圆盘边缘滑落， 经光滑的过渡圆管进入轨道 ABC.已知 AB段斜面倾角为 53， BC段斜面倾角为 37，滑块与圆盘及斜面间的动摩擦因数均为 0.5 ， A点离 B点所在水平面的高度 h 1.2 m 滑块在运动过程中始终未脱离轨道，不计在过渡圆管处和B 点的机械能损失，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，取 g 10 m/s 2，
19、sin37 0.6 ，cos37 0.8.(1) 若圆盘半径 R 0.2 m ，当圆盘的角速度多大时，滑块从圆盘上滑落？(2) 若取圆盘所在平面为零势能面，求滑块到达B 点时的机械能(3) 从滑块到达 B 点时起，经 0.6 s 正好通过 C点，求 BC之间的距离解析： (1) 滑块在圆盘上做圆周运动时，静摩擦力提供向心力，所以有 mg m 2R，解得 g 5 rad/s.R(2) 滑块在 A 点时速度 vA R 1 m/s 从 AB 由动能定理得h 1212 mgh mgcos53 sin53 2mvB2mvA1 2在 B 点时的机械能 EB 2mvBmgh 4 J.(3) 滑块在 B 点时
20、的速度 vB 4 m/s沿 BC段向上运动时加速度大小a1 g(sin37 cos37 ) 10 m/s 2返回时的加速度大小a2 g(sin37 cos37 ) 2 m/s 221vB 2BC间的距离 s vB a ( t ) 0.76 m.BC2a122a1答案： (1)5 rad/s(2) 4 J(3)0.76 m16. 如图 11 甲所示，水平传送带的长度L 6 m，皮带轮的半径 R 0.25 m ，皮带轮以角速度 顺时针匀速转动现有一质量为1 kg 的小物体 ( 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. 保持物体的初速度 v0 不
21、变，多次改变皮带轮的角速度 ，依次测量水平位移x，得到如图11 乙所示的 x 图象 已知重力加速度 g 10 m/s 2. 回答下列问题：图 11(1) 当 0 4 rad/s 时，物体在 A、B 之间做什么运动？(2) 物块的初速度 v0 为多大？(3) B端距地面的高度 h 为多大？(4) 当 24 rad/s 时，求传送带对物体做的功解析： (1)0 4 rad/s 时，物体在传送带上一直做匀减速直线运动小(2) 由图象看出 1 4 rad/s时，物体在传送带上一直减速，经过B 端时的速度大v1 1 1 m/sRB 端时速度大小 v2 2R 7当 2 28 rad/s 时，物体在传送带上一直加速经过m/s物体的加速度 mga gm2222v0 v1 2gL， v2 v02 gL得 v0 5 m/sx(3) 由图可以看出水平速度为1 m/s时，水平距离为0.5 m，下落时间t v 0.5 s1得 h 2gt 2 1.25 m(4) 当 24 rad/s 时，物体先加速运动，当速度 v r 0.25 24 m/s 6 m/s 时，物体和传送带保持相对静止，由动能定理得1212W 2mv2mv0解得 W 5.5 J答案： (1) 匀减速直线运动(2)5 m/s(3)1.25 m(4)5.5 J