2022高中物理复习试题第5章机械能测试.docx

第五章机械能测试一、选择题(40 分)1(多项选择)(2022上海)位于水平面上的物体在水平恒力 F1作用下，做速度为 v1的匀速运动；假设作用力变为斜向上的恒力 F2，物体做速度为 v2的匀速运动，且 F1与 F2功率相同那么可能有( )AF2F1，v1v2BF2F1，v1F1，v1v2DF2F1，v1v2mg12sin()解析物体在水平恒力F1作用下匀速运动，水平方向，有F1mg.作用力变为斜向上的恒力F2时，设F2与水平方向的夹角为，物体匀速运动时在水平方向，有F2cos(mgFsin)，故Fmg(其中sin1)，因而两力大小关系不1222cossin确定但两种情况下物体均匀速运动，且拉力功率相同，因而克服摩擦力做功的功率也相同， 第二种情况下摩擦力小，因而必有 v1v0，故 A 球不可能落在轨道右端口处，B 球可能，C 选项错误，D 选项正确答案AD二、实验题(20 分)11在“探究恒力做功与物体的动能改变量的关系的实验中各有以下器材：A.打点计时器；B.天平；C.秒表；D.低压交流电源；E.电池；F.纸带；G 细线、砝码、小车、重物、砝码盘；H.薄木板(1)其中多余的器材是(填器材前的字母)，缺少的器材是 (2)测量时间的工具是；测量质量的工具是(填器材前的字母) (3)如以下列图所示是打点计时器打出的小车(质量为m)在恒力F作用下做匀加速直线运动的纸带测量数据已用字母表示在图中，打点计时器的打点周期为 T.请分析，利用这些数据能否验证动能定理假设不能，请说明理由；假设能，请说出做法，并对这种做法做出评价解析 (1)计算小车速度是利用打上点的纸带，故不需要秒表打点计时器应使用低压交流电源，故多余的器材是 C、E；测量点与点之间的距离要用毫米刻度尺，故缺少的器材是毫米刻度尺(2)测量时间的工具是打点计时器，测量质量的工具是天平(3)能从 A 到 B 的过程中，恒力做的功为 WABFxAB111x1x1x2x2物体动能的变化量为 EkBEkA mv2 mv2 m( B)2 m(A )2 m B 2 A，只要验证1x2x22B2A22T22T24TFxAB m B 2 A即可24T优点：A、B 两点距离较远，测量时的相对误差较小；缺点：只进行了一次测量验证， 说服力不强答案(1)C、E毫米刻度尺(2)AB(3)见解析12(2022上海高三质检)一同学在学习了机械能守恒定律后，认为小球沿竖直光滑曲面自由下滑的过程中机械能是守恒的，于是设计了如下列图的实验装置加以验证图中曲面固定，底端 B 处切线水平且与桌的右边缘相齐他的实验步骤如下：a在木板外表先后钉上白纸和复写纸，并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处，使小球从曲面上某点 A 由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹 Ob将木板向右平移适当的距离固定，再使小球由 A 点静止释放，撞到木板上得到痕迹Pc测出 OP 的距离 y，竖直木板向右移动的距离 L，查出当地的重力加速度 g.(1)要验证小球由A到B的过程中机械能守恒，还需测量的物理量及符号是；(2)用上述测量法：验证机械能守恒的表达式应该是；(3) 从实验结果来看， 小球沿曲面下滑 的过 程机械能是减少 的， 原因是 .解析要验证机械能守恒，即mgh1mv2，其中h为A、B间高度；由平抛运动，可求2BgL2g得 B 点速度 vBL2y，代入可知实验要验证的表达式为 gh4y .小球沿曲面下滑的过程机械能是减少的，是因为下滑过程中还是存在不可防止的摩擦使小球要克服摩擦力做功答案(1)A、B间高度hL2g(2)gh4y(3)下滑过程中小球不可防止的要克服摩擦力做功三、计算题(40 分)13.如下列图，水平传送带以速度 v6 m/s 顺时针运转两传动轮 M、N 之间的距离为L10 m假设在 M 轮的正上方将一质量为 m3 kg 的物体轻放在传送带上，物体与传送带之间的动摩擦因数 0.3，在物体由 M 处传送到 N 处的过程中，传送带对物体的摩擦力做了多少功(g 取 10 m/s2)解析物体放在M处时初速度为零，与传送带之间有相对滑动，物体在水平向右的滑动摩擦力 F 作用下做匀加速运动，根据牛顿第二定律，得物体运动的加速度为 aFf mgfg0.310 m/s23 m/s2m m 设一段时间后物体的速度增大到 v6 m/s，此后物体与传送带速度相同，二者之间不再相对滑动，滑动摩擦力随之消失，可见滑动摩擦力的作用时间为tv6a3 s2 s在这 2 s 内物体水平向右运动的位移大小为s12122at 232m6 m10 m物体速度可以增大到 v6m/s滑动摩擦力对物体所做的功为WfFfsmgs0.33106 J54 J或W1212f2mv 236答案54JJ54 J14.一质量为 m2 kg 的小球从斜面上高 h3.5 m 处由静止滑下，斜面底端紧接着一个半径为 R1 m 的光滑圆环，如下列图，求：(1)小球滑至圆环顶点时对环的压力；(2)小球至少应从多高处由静止滑下才能越过圆环最高点(g 取 10 m/s2)解析(1)小球从开始下滑至滑到圆环顶点的过程中，只有重力做功，故可用动能定理求出小球到最高点时的速度，再由牛顿第二定律求压力由动能定理，有2mg(h2R)1mv20小球在圆环最高点时，由牛顿第二定律，得v2FNmgmR联立上述两式，代入数据得FN40 N由牛顿第三定律知，小球对圆环的压力大小为 40 N.(2)小球能越过圆环最高点的临界条件是在最高点时只有重力提供向心力，即 mgv2m R 设小球应从 H 高处滑下，由动能定理，得2mg(H2R)1mv20由式，得 H2.5R2.5 m答案(1)40N(2)2.5 m15.如下列图，轨道 ABC 被竖直地固定在水平桌面上，A 距离水平地面高 H0.75 m，C距离水平地面高 h0.45 m一质量 m0.10 kg 的小物块自 A 点从静止开始下滑，从 C 点以水平速度飞出后落在水平地面上的 D 点现测得 C、D 两点的水平距离为 l0.60 m不计空气阻力，取 g10 m/s2.求：(1)小物块从 C 点运动到 D 点经历的时间；(2)小物块从 C 点飞出时速度的大小；(3)小物块从 A 点运动到 C 点的过程中克服摩擦力做的功解析(1)小物块从C点水平飞出后做平抛运动，由h1 2，得小物块从 C点到 D点运动的时间t2h0.3s2gtg (2)从C 点飞出时速度的大小vl2.0m/st(3)小物块从 A 运动到 C 的过程中，根据动能定理，得mg(Hh)W 1mv20f2摩擦力做功 W 1mv2mg(Hh)0.1 Jf2此过程中克服摩擦力做的功 WfWf0.1 J答案(1)0.3s(2)2.0m/s(3)0.1J(1)判断 m2能否沿圆轨道到达 M 点；(2)B、P 间的水平距离；(3)释放后 m2运动过程中克服摩擦力做的功解析(1)物块m2由D点以初速度vD平抛，至P点时，由平抛规律，得yv22gRvtan45vyD解得 vD4 m/s设能到达 M 点，且速度为 vM，1212由机械能守恒，得2m2vM2m2vDm2gh由几何关系，得 hRRR 2在 M 点轨道对物块向下的压力为 FN，由牛顿第二定律，得Rv2FNm2gm2M解得 FN(1 2)m2g0所以不能到达 M 点(2)平抛过程水平位移为 x，由平抛运动规律，得xvDtR122gt在桌面上过 B 点后的运动为 s6t2t2，故为匀减速运动，且初速度为 vB6 m/s、加速度为 a4 m/s2B、D 间由运动规律，得 v2v22asBD解得 B、P 水平间距为 xs4.1 m(3)设弹簧长为 AC 时的弹性势能为 Ep，由功能关系，得释放 m1时为 Epm1gsCB释放 m时为 E m gs12 m v2p2CB2 2Bm 在桌面上运动过程中克服摩擦力做功为 W ，由动能定理，得 E W 1m v22解得 Wf5.6 Jfpf2 2 D答案(1)不能到达M 点(2)4.1 m(3)5.6J