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1、云南省新人教版物理2020屆高三單元測(cè)試17
《功能關(guān)系 能量守恒定律》
(時(shí)間:90分鐘 滿(mǎn)分:100分)
一 、選擇題
1.已知貨物的質(zhì)量為m,在某段時(shí)間內(nèi)起重機(jī)將貨物以a的加速度加速升高h(yuǎn),則在這段時(shí)間內(nèi),下列敘述正確的是(重力加速度為g)( )
A.貨物的動(dòng)能一定增加mah-mgh
B.貨物的機(jī)械能一定增加mah
C.貨物的重力勢(shì)能一定增加mah
D.貨物的機(jī)械能一定增加mah+mgh
【答案】選D.
【詳解】根據(jù)動(dòng)能定理可知,貨物動(dòng)能的增加量等于貨物合外力做的功mah,A錯(cuò)誤;根據(jù)功能關(guān)系,貨物機(jī)械能的增量等于除重力以外的力做的功而不等于合外力做的功,B錯(cuò)誤
2、;由功能關(guān)系知,重力勢(shì)能的增量對(duì)應(yīng)貨物重力做的負(fù)功的大小mgh,C錯(cuò)誤;由功能關(guān)系,貨物機(jī)械能的增量為起重機(jī)拉力做的功m(g+a)h,D正確.
2. 重物m系在上端固定的輕彈簧下端,用手托起重物,使彈簧處于豎直方向,彈簧的長(zhǎng)度等于原長(zhǎng)時(shí),突然松手,重物下落的過(guò)程中,對(duì)于重物、彈簧和地球組成的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),正確的是(彈簧始終在彈性限度內(nèi)變化)( )
A.重物的動(dòng)能最大時(shí),重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的總和最小
B.重物的重力勢(shì)能最小時(shí),動(dòng)能最大
C.彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí),重物的動(dòng)能最小
D.重物的重力勢(shì)能最小時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能最大
【答案】選A、C、D.
【詳解】重物下落過(guò)程中,只發(fā)生動(dòng)能、
3、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,所以當(dāng)動(dòng)能最大時(shí),重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的總和最小,A正確;當(dāng)重物的重力勢(shì)能最小時(shí),重物應(yīng)下落到最低點(diǎn),其速度為零,動(dòng)能最小,此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量最大,彈性勢(shì)能最大,故B錯(cuò)誤,C、D正確.
3.如圖(甲)所示,質(zhì)量不計(jì)的彈簧豎立固定在水平面上,t=0時(shí)刻,將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放,小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點(diǎn),然后又被彈起離開(kāi)彈簧,上升到一定高度后再下落,如此反復(fù).通過(guò)安裝在彈簧下端的壓力傳感器,測(cè)出這一過(guò)程彈簧彈力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖(乙)所示,則( )
A.t1時(shí)刻小球動(dòng)能最大
B.t2時(shí)刻小球動(dòng)能最大
C.t2~t3這段時(shí)間內(nèi)
4、,小球的動(dòng)能先增加后減少
D.t2~t3這段時(shí)間內(nèi),小球增加的動(dòng)能等于彈簧減少的彈性勢(shì)能
【答案】選C.
【詳解】小球在未碰彈簧前先做自由落體運(yùn)動(dòng),碰后先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)直到加速度為零,即重力等于彈簧的彈力時(shí)速度最大,而后做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),上升過(guò)程恰好與下降過(guò)程互逆,在整個(gè)過(guò)程中小球的動(dòng)能、勢(shì)能及彈簧的彈性勢(shì)能總和不變,由(乙)圖可知t1時(shí)刻小球開(kāi)始接觸彈簧,t2時(shí)刻小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn),動(dòng)能最小,t3時(shí)刻小球恰好離開(kāi)彈簧上升,t2~t3這段時(shí)間內(nèi)小球從最低點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中先加速到速度最大然后做減速運(yùn)動(dòng),小球動(dòng)能先增加后減少,彈簧減少的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能和重力勢(shì)能,故選C
5、.
4. 如圖所示,小球從A點(diǎn)以初速度v0沿粗糙斜面向上運(yùn)動(dòng),到達(dá)最高點(diǎn)B后返回A,C為AB的中點(diǎn).下列說(shuō)法中正確的是( )
A.小球從A出發(fā)到返回A的過(guò)程中,位移為零,外力做功為零
B.小球從A到C過(guò)程與從C到B過(guò)程,減少的動(dòng)能相等
C.小球從A到C過(guò)程與從C到B過(guò)程,速度的變化量相等
D.小球從A到C過(guò)程與從C到B過(guò)程,損失的機(jī)械能相等
【答案】選B、D.
【詳解】小球從A出發(fā)到返回A的過(guò)程中,重力做功為零,摩擦力做負(fù)功,A錯(cuò)誤;小球從A到C過(guò)程與從C到B過(guò)程中,合外力做功相等,動(dòng)能的增量相等,但速度的變化量不等,B正確,C錯(cuò)誤;小球從A到C過(guò)程與從C到B過(guò)程,損失的
6、機(jī)械能等于克服摩擦力做的功,而克服摩擦力做的功相等,故D正確.
5.節(jié)日燃放禮花彈時(shí),要先將禮花彈放入一個(gè)豎直的炮筒中,然后點(diǎn)燃禮花彈的發(fā)射部分,通過(guò)火藥劇烈燃燒產(chǎn)生的高壓燃?xì)猓瑢⒍Y花彈由炮筒底部射向空中.若禮花彈在由炮筒底部出發(fā)至炮筒口的過(guò)程中,克服重力做功W1,克服炮筒阻力及空氣阻力做功W2,高壓燃?xì)鈱?duì)禮花彈做功W3,則禮花彈在炮筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中(設(shè)禮花彈發(fā)射過(guò)程中質(zhì)量不變)
( )
A.禮花彈的動(dòng)能變化量為W3+W2+W1
B.禮花彈的動(dòng)能變化量為W3-W2-W1
C.禮花彈的機(jī)械能變化量為W3-W2
D.禮花彈的機(jī)械能變化量為W3-W1
【答案】BC
【詳解】由動(dòng)能定
7、理,動(dòng)能變化量等于合外力做的功,即W3-W2-W1,B正確.除重力之外的力的功對(duì)應(yīng)機(jī)械能的變化,即W3-W2,C正確.
6.飛船返回時(shí)高速進(jìn)入大氣層后,受到空氣阻力的作用,接近地面時(shí),減速傘打開(kāi),在距地面幾米處,制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火制動(dòng),飛船迅速減速,安全著陸.下列說(shuō)法正確的是
( )
A.制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火制動(dòng)后,飛船的重力勢(shì)能減少,動(dòng)能減小
B.制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),由于化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,飛船的機(jī)械能增加
C.重力始終對(duì)飛船做正功,使飛船的機(jī)械能增加
D.重力對(duì)飛船做正功,阻力對(duì)飛船做負(fù)功,飛船的機(jī)械能不變
【答案】A
【詳解】制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火制動(dòng)后,飛船迅速減速下落,動(dòng)能、重力勢(shì)能均
8、變小,機(jī)械能減小,A正確,B錯(cuò)誤;飛船進(jìn)入大氣層后,空氣阻力做負(fù)功,機(jī)械能一定減小,故C、D均錯(cuò)誤.
7.如圖所示,具有一定初速度的物塊,沿傾角為30°的粗糙斜面向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,受一個(gè)恒定的沿斜面向上的拉力F作用,這時(shí)物塊的加速度大小為4 m/s2,方向沿斜面向下,那么,在物塊向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,正確的說(shuō)法是 ( )
A.物塊的機(jī)械能一定增加
B.物塊的機(jī)械能一定減小
C.物塊的機(jī)械能可能不變
D.物塊的機(jī)械能可能增加也可能減小
【答案】A
【詳解】機(jī)械能變化的原因是非重力、彈簧彈力做功,本題亦即看成F與Fμ做功大小問(wèn)題,由mgsinα+Fμ-F=ma,知F-Fμ=mgsin
9、30°-ma>0,即F>Fμ,故F做正功多于克服摩擦力做功,故機(jī)械能增大.
8.如圖所示,分別用恒力F1、F2先后將質(zhì)量為m的物體由靜止開(kāi)始沿同一粗糙的固定斜面由底端拉至頂端,兩次所用時(shí)間相同,第一次力F1沿斜面向上,第二次力F2沿水平方向,則兩個(gè)過(guò)程
( )
A.合外力做的功相同
B.物體機(jī)械能變化量相同
C.F1做的功與F2做的功相同
D.F1做的功比F2做的功多
【答案】AB
【詳解】?jī)纱挝矬w運(yùn)動(dòng)的位移和時(shí)間相等,則兩次的加速度相等,末速度也應(yīng)相等,則物體的機(jī)械能變化量相等,合力做功也應(yīng)相等.用F2拉物體時(shí),摩擦力做功多些,兩次重力做功相等,由動(dòng)能定理知,用F2拉物
10、體時(shí)拉力做功多.
9.一物體沿固定斜面從靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)時(shí)間t0滑至斜面底端.已知在物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體所受的摩擦力恒定.若用F、v、x和E分別表示該物體所受的合力、物體的速度、位移和機(jī)械能,則如下圖所示的圖象中可能正確的是
( )
【答案】AD
【詳解】物體在沿斜面向下滑動(dòng)的過(guò)程中,受到重力、支持力、摩擦力的作用,其合力為恒力,A正確;而物體在此合力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng),v=at,x=at2,所以B、C錯(cuò);物體受摩擦力作用,總的機(jī)械能將減小,D正確.
10.如圖所示,甲、乙兩車(chē)用輕彈簧相連靜止在光滑的水平面上,現(xiàn)在同時(shí)對(duì)甲、乙兩車(chē)施加等大反向的水平恒力F1、F2,使甲、乙同
11、時(shí)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),在整個(gè)過(guò)程中,對(duì)甲、乙兩車(chē)及彈簧組成的系統(tǒng)(假定整個(gè)過(guò)程中彈簧均在彈性限度內(nèi)),正確的說(shuō)法是( )
A.系統(tǒng)受到外力作用,動(dòng)能不斷增大
B.彈簧伸長(zhǎng)到最長(zhǎng)時(shí),系統(tǒng)的機(jī)械能最大
C.恒力對(duì)系統(tǒng)一直做正功,系統(tǒng)的機(jī)械能不斷增大
D.兩車(chē)的速度減小到零時(shí),彈簧的彈力大小大于外力F1、F2的大小
【答案】選B.
【詳解】對(duì)甲、乙單獨(dú)受力分析,兩車(chē)都先加速后減速,故系統(tǒng)動(dòng)能先增大后減小,A錯(cuò)誤;彈簧最長(zhǎng)時(shí),外力對(duì)系統(tǒng)做正功最多,系統(tǒng)的機(jī)械能最大,B正確;彈簧達(dá)到最長(zhǎng)后,甲、乙兩車(chē)開(kāi)始反向加速運(yùn)動(dòng),F(xiàn)1、F2對(duì)系統(tǒng)做負(fù)功,系統(tǒng)機(jī)械能開(kāi)始減小,C錯(cuò);當(dāng)兩車(chē)第一次速度減小
12、到零時(shí),彈簧彈力大小大于F1、F2的大小,當(dāng)返回第二次速度最大時(shí),彈簧的彈力大小等于外力大小,當(dāng)速度再次為零時(shí),彈簧的彈力大小小于外力F1、F2的大小,D錯(cuò)誤.
二、非選擇題
11.(16分)工廠流水線(xiàn)上采用彈射裝置把物品轉(zhuǎn)運(yùn),現(xiàn)簡(jiǎn)化其模型分析:如圖所示,質(zhì)量為m的滑塊,放在光滑的水平平臺(tái)上,平臺(tái)右端B與水平傳送帶相接,傳送帶的運(yùn)行速度為v0,長(zhǎng)為L(zhǎng);現(xiàn)將滑塊向左壓縮固定在平臺(tái)上的輕彈簧,到達(dá)某處時(shí)由靜止釋放,若滑塊離開(kāi)彈簧時(shí)的速度小于傳送帶的速度,當(dāng)滑塊滑到傳送帶右端C時(shí),恰好與傳送帶速度相同,滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.求:
(1)釋放滑塊時(shí),彈簧具有的彈性勢(shì)能;
(2)滑
13、塊在傳送帶上滑行的整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量.
【答案】 (1)mv-μmgL
(2)mv0(v0- )-μmgL
【詳解】(1)設(shè)滑塊沖上傳送帶時(shí)的速度為v,在彈簧彈開(kāi)過(guò)程中,
由機(jī)械能守恒Ep=mv2
滑塊在傳送帶上做勻加速運(yùn)動(dòng)
由動(dòng)能定理μmgL=mv-mv2
解得:Ep=mv-μmgL.
(2)設(shè)滑塊在傳送帶上做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,則t時(shí)間內(nèi)傳送帶的位移
s=v0t
v0=v+at μmg=ma
滑塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的位移Δs=s-L
相對(duì)滑動(dòng)生成的熱量Q=μmgΔs
解得:Q=mv0(v0- )-μmgL.
12. (17分)如圖所示,一質(zhì)量為m的滑塊從高為h的
14、光滑圓弧形槽的頂端A處無(wú)初速度地滑下,槽的底端B與水平傳送帶相接,傳送帶的運(yùn)行速度恒為v0,兩輪軸心間距為l,滑塊滑到傳送帶上后做勻加速運(yùn)動(dòng),滑到傳送帶右端C時(shí),恰好加速到與傳送帶的速度相同,求:
(1)滑塊到達(dá)底端B時(shí)的速度大小vB;
(2)滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(3)此過(guò)程中,由于克服摩擦力做功而產(chǎn)生的熱量Q.
【答案】(1) (2) (3)
【詳解】 (1)滑塊在由A到B的過(guò)程中機(jī)械能守恒,
可得:mgh=mv.
解得:vB=.
(2)滑塊在由B到C的過(guò)程中,應(yīng)用動(dòng)能定理得:
μmgl=mv-mv.
解得μ=.
(3)Q=Ff·l相對(duì)=μmgl相對(duì)
l相對(duì)==,
故Q=.