【全程复习】2022届高考物理第一轮复习方略 单元评估检测5 机械能及其守恒定律 新人教版

《全程复习》2022届高考物理全程复习方略（人教版-第一轮）（含详细解析）：单元评估检测5机械能及其守恒定律(40分钟100分)一、选择题(本大题共9小题，每小题7分，共63分.每小题至少一个答案正确，选不全得4分)1.如图所示，a、b两小球静止在同一条竖直线上，离地面足够高，b球质量大于a球质量.两球间用一条细线连接，开始线处于松弛状态.现同时释放两球，球运动过程中所受的空气阻力忽略不计.下列说法正确的是()A.下落过程中两球间的距离保持不变B.下落后两球间距离逐渐增大，一直到细线张紧为止C.下落过程中，a、b两球都处于失重状态D.整个下落过程中，系统的机械能守恒2.如图所示，电梯与水平地面成θ角，一人站在电梯上，电梯从静止开始匀加速上升，到达一定速度后再匀速上升.若以FN表示水平梯板对人的支持力，G为人受到的重力，Ff为电梯对人的静摩擦力，则下列结论正确的是()A.加速过程中Ff≠0，Ff、FN、G都做功B.加速过程中Ff≠0，FN不做功C.加速过程中Ff=0，FN、G都做功D.匀速过程中Ff=0，FN、G都不做功3.一只苹果从楼上某一高度自由下落，苹果在空中依次经过三个完全相同的窗户1、2、3.图中直线为苹果在空中的运动轨迹.若不计空气阻力的影响，以下说法正确的是()A.苹果通过第3个窗户所用的时间最长9\nB.苹果通过第1个窗户的平均速度最大C.苹果通过第3个窗户重力做的功最大D.苹果通过第1个窗户重力的平均功率最小4.放在水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，力F与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图所示，则下列说法正确的是()()A.物体与地面间的摩擦因数为0.2B.物体与地面间的摩擦因数为0.4C.9s内，力F做的功是126JD.3～6s和6～9s两段时间内摩擦力的平均功率相等5.如图所示，木板质量为M，长度为L，小木块的质量为m，水平地面光滑，一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与M和m连接，小木块与木板间的动摩擦因数为μ.开始时木块静止在木板左端，现用水平向右的力将m拉至右端，拉力至少做功为()A.μmgLB.2μmgLC.D.μ(M+m)gL6.如图所示，一质量为m的质点在半径为R的半球形容器中(容器固定)由静止开始自边缘上的A点滑下，到达最低点B时，它对容器的正压力为FN.重力加速度为g，则质点自A滑到B的过程中，摩擦力对其所做的功为()A.R(FN-3mg)B.R(3mg-FN)C.R(FN-mg)D.R(FN-2mg)7.(2022·新课标全国卷)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，下列说法正确的是()9\nA.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8.(2022·昆明模拟)长木板A放在光滑的水平面上，质量为m=2kg的另一物体B以水平速度v0=2m/s滑上原来静止的长木板A的表面，由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间变化情况如图所示，则下列说法正确的是()A.木板获得的动能为2JB.系统损失的机械能为2JC.木板A的最小长度为1mD.A、B间的动摩擦因数为0.19.(2022·烟台模拟)如图所示，物体A和B的质量均为m，它们通过一劲度系数为k的轻弹簧相连，开始时B放在地面上，A、B都处于静止状态.现用手通过细绳缓慢地将A向上提升距离L1时，B刚要离开地面，此过程手做功为W1；若将A加速向上提起，A上升的距离为L2时，B刚要离开地面，此时A的速度为v，此过程手做功为W2，弹簧一直处于弹性限度内，则()A.B.W2>W1C.W1>mgL1D.二、实验题(7分)10.某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：①组装好实验装置如图所示.②将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车.9\n③在质量为10g、20g、50g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50g的钩码挂在拉线的挂钩P上.④释放小车，打开电磁打点计时器的电源，打出一条纸带.(1)在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条.经测量、计算，得到如下数据(g取9.8m/s2):①第一个点到第N个点的距离为40.0cm.②打下第N点时小车的速度大小为1.00m/s.该同学将钩码的重力当做小车所受的拉力，算出拉力对小车做的功为_______J，小车动能的增量为_______J.(2)此次实验探究的结果，他没能得到“恒力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大.显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素.请你根据该同学的实验装置和操作过程，帮助他分析一下，造成较大误差的主要原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.三、计算题(本大题共2小题，共30分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)11.(2022·内江模拟)(15分)如图所示，两半径分别为r1、r2的半圆形钢管(内径很小)竖直立起，管面光滑.现让一质量为m的小球由地面以某一速度射入管口.小球最终刚好停留在管道的最高点.求：(1)入射速度v0;(2)小球通过下面管道的最高点P时对管道的压力，并说明r1、r2满足什么关系时，小球是压上壁还是下壁.12.(15分)一质量为M=2kg9\n的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，子弹并从物块中穿过，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的变化关系，如图乙所示(图中取向右运动的方向为正方向)，已知传送带的速度保持不变(g取10m/s2).(1)指出传送带的速度v的大小及方向，说明理由;(2)计算物块与传送带间的动摩擦因数;(3)物块对传送带总共做了多少功？系统有多少能量转化为内能？答案解析1.【解析】选A、C、D.不计空气阻力，同时释放两球后，两球做自由落体运动，只有重力做功，系统的机械能守恒，两球间距也保持不变，因两球的加速度均为g，故两球均处于失重状态，A、C、D均正确，B错误.2.【解析】选A.加速过程中，水平方向的加速度由摩擦力Ff提供，所以Ff≠0，Ff、FN做正功，G做负功，选项A正确，B、C错误；匀速过程中，水平方向不受静摩擦力作用，Ff=0，FN做正功，G做负功，选项D错误.3.【解析】选D.苹果加速下落，运动得越来越快，故苹果通过第3个窗户所用的时间最短，平均速度最大，A、B均错；窗户完全相同，所以苹果通过三个窗户重力做的功一样多，苹果通过第1个窗户用时最长，重力的平均功率最小，故C错，D对.4.【解析】选B、C.6～9s内，物体做匀速运动，摩擦力与推力相等，为4N，3～6s内，物体做匀加速直线运动，加速度为2m/s2，此时推力为6N，由牛顿第二定律可知物体的质量，故物体与地面间的摩擦因数，A错误、B正确；9s内，力F做功W=F1x1+F2x2=54J+72J=126J，C正确；3～6s内摩擦力的平均功率，6～9s内摩擦力的平均功率P2=Ffv2=24W，D错误.9\n5.【解题指南】思路一：根据物体的平衡条件先求出F，再分析物体的运动过程求出木板的对地位移，最后利用公式W=Fx求解.思路二：由功能关系可知F至少做的功等于系统增加的内能.【解析】选A.若使拉力F做功最少，可使拉力F恰匀速拉木块，容易分析得出F=2μmg(此时绳子上的拉力等于μmg)，而位移为，所以，故A正确.6.【解析】选A.质点到达最低点B时，它对容器的正压力为FN，根据牛顿定律有，根据动能定理，质点自A滑到B的过程中有，故摩擦力对其所做的功，故A正确.7.【解析】选A、B、C.运动员在下落过程中，重力做正功，重力势能减小，故A正确.蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力向上，位移向下，弹性力做负功，弹性势能增加，故B正确.选取运动员、地球和蹦极绳为一系统，在蹦极过程中，只有重力和系统内弹力做功，这个系统的机械能守恒，故C正确.重力势能改变的表达式为ΔEp=mgΔh，由于Δh是绝对的，与重力势能零点的选取无关，故D错.【变式备选】如图所示，托盘质量为M，在水平盘面上放置一质量为m的物体，托盘固定在弹簧的上端，弹簧的下端固定在地面上.开始时托盘与物体处于静止状态.现在用力将托盘与物体从平衡位置下压高度H后，由静止释放，托盘与物体回到开始位置时所达到的最大速度为v，则在从释放到达到最大速度的过程中，以下说法正确的是()A.托盘对物体的支持力所做的功等于B.物体克服重力做的功等于C.弹簧的弹力所做的功等于+MgHD.合力对托盘所做的功等于【解析】选D.根据动能定理可知，托盘对物体的支持力做的功和物体重力做的功的代数和等于，选项A、B错误；对托盘和物体有：弹力所做的功，对托盘有：，选项C错误，选项D正确.8.【解析】选B、C、D.由v-t图可知，木板和物体共速前的加速度大小均为，它们所受的合外力均为摩擦力，Ff=μmg，所以木板质量M=m=2kg，木板获得的动能9\n,故A错；系统机械能损失，故B对；木板的最小长度可由v-t图面积求得，，故C对.由a=μg=1m/s2，得μ=0.1,故D对.9.【解析】选B、D.缓慢地将A向上提升距离L1时，B刚要离开地面，弹簧由压缩量为到拉伸量为，弹性势能不变，，由功能关系可知，此过程手所做的功等于A增加的机械能，即W1=mgL1；将A加速向上提起，A上升的距离为L2时，B刚要离开地面，弹簧也是由压缩量为到拉伸量为，弹性势能不变，，由功能关系可知，此过程手所做的功等于A增加的机械能，即.综上所述，B、D正确.10.【解析】(1)钩码对小车做的功为：W钩码＝mgh＝0.05×9.8×0.4J＝0.196J小车动能的增量为(2)由该同学计算的数据分析可知：W钩码>ΔEk，且误差很大.该同学在做本实验时造成较大误差的原因有：①小车质量没有远大于钩码质量；②没有平衡摩擦力；③操作错误：先释放小车后接通电源等.答案：(1)②0.1960.1(2)①小车质量没有远大于钩码质量；②没有平衡摩擦力；③操作错误：先释放小车后接通电源等11.【解析】(1)管面光滑，小球上升过程机械能守恒，由机械能守恒定律，得①(3分)得(2分)(2)取竖直向下为正，设小球到达下管最高点P的速度为v，对管道的压力为FN，则有②(3分)9\n在下管最高点P，有③(2分)由①②③得(2分)当r1=4r2时，FN=0(1分)当r1>4r2时，FN<0，根据牛顿第三定律，小球压下壁.(1分)当r1<4r2时，FN>0，根据牛顿第三定律，小球压上壁.(1分)答案：(1)(2)见解析12.【解析】(1)由题图乙可知，物块被击穿后先向左做匀减速运动，速度为零后，又向右做匀加速运动，当速度等于2m/s以后随传送带一起匀速运动，所以传送带的速度方向向右，大小为2m/s.(3分)(2)由题图乙可知，(2分)由牛顿第二定律得滑动摩擦力Ff=Ma，其中Ff=μFN，FN=Mg，所以物块与传送带间的动摩擦因数(2分)(3)由题图乙可知，传送带与物块存在摩擦力的时间只有3s，传送带在这段时间内的位移x=vt=2×3m=6m(1分)所以物块对传送带所做的功为W=-Ffx=-4×6J=-24J(2分)物块与传送带前2s内的相对位移9\n(1分)第3s内的相对位移(1分)故物块相对于传送带的总位移x′=x1+x2=9m(1分)系统中转化为内能的能量Q=Ffx′=μMg·x′=4×9J=36J(2分)答案：(1)2m/s，水平向右理由见解析(2)0.2(3)-24J36J【总结提升】相对滑动问题中的功能关系一对相互作用的滑动摩擦力做功所产生的热量，其中是物体间相对路径长度.如果两物体同向运动，为两物体对地位移大小之差；如果两物体反向运动，为两物体对地位移大小之和；如果一个物体相对另一物体做往复运动，则为两物体相对滑行路径的总长度.9