高考物理一轮复习阶段滚动检测第5章机械能含答案

这是一份高考物理一轮复习阶段滚动检测第5章机械能含答案，共14页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。1～5小题为单选,6～8小题为多选)
1．(2021·榆林模拟)一个人站立在商店的自动扶梯的水平踏板上，随扶梯向上加速，如图所示，则( )
A．人对踏板的压力大小等于人所受到的重力大小
B．人只受重力和踏板的支持力的作用
C．踏板对人的支持力做的功等于人的机械能增加量
D．人所受合力做的功等于人的动能的增加量
【解析】选D。人的加速度斜向上，将加速度分解到水平和竖直方向得：ax＝
a cs α，方向水平向右；ay＝a sin α，方向竖直向上，水平方向受静摩擦力作用，f＝max＝ma cs α，水平向右，竖直方向受重力和支持力，FN－mg＝ma sin α，由牛顿第三定律知人对踏板的压力FN′＝FN>mg，故A、B错误；踏板对人的作用力即为支持力与摩擦力，并且二力均做正功；故在随着扶梯向上加速运动过程中，踏板对人支持力做的功小于人的机械能的增加量，故C错误；根据动能定理可知：合外力对人做的功等于人动能的增加量，故D正确。
2.按压式圆珠笔内装有一根小弹簧,尾部有一个小帽,压一下小帽,笔尖就伸出来。如图所示,使笔的尾部朝下,将笔向下按到最低点,使小帽缩进,然后放手,笔将向上弹起至一定的高度。忽略摩擦和空气阻力。笔从最低点运动至最高点的过程中( )
A.笔的动能一直增大
B.笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和一直减小
C.弹簧的弹性势能减少量等于笔的动能增加量
D.弹簧的弹性势能减少量等于笔的重力势能增加量
【解析】选D。开始时弹力大于笔的重力,则笔向上做加速运动;当弹力等于重力时加速度为零,速度最大;然后弹力小于重力,笔向上做减速运动,当笔离开桌面时将做竖直上抛运动,直到速度减为零到达最高点。笔的动能先增大后减小,选项A错误;因只有弹力和重力做功,则笔的重力势能、动能和弹簧的弹性势能守恒;因动能先增加后减小,则笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和先减小后增加,选项B错误;因整个过程中初末动能不变,则弹簧的弹性势能减少量等于笔的重力势能的增加量,选项C错误,D正确。
【加固训练】
如图所示，光滑水平面上，质量分别为m、M的木块A、B在水平恒力F作用下一起以加速度a向右做匀加速运动，木块间的轻质弹簧劲度系数为k，原长为L0，则此时木块A、B间的距离为( )
A.L0+ B.L0+ C.L0+ D.L0+
【解析】选B。先以A、B整体为研究对象，加速度为a，根据牛顿第二定律可得a=，再隔离木块A，弹簧的弹力为T=ma=kΔx，则弹簧的长度为L=L0+=L0+，选项B正确。
3.2020年2月2日上午，武汉火神山医院正式交付，从方案设计到建成交付仅用10天，被誉为“中国速度”。在医院建造过程中，有一吊机将静止在地面上的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，v­t 图象如图所示。下列判断正确的是( )
A．1 s末货物的加速度大小为1.5 m/s2
B．前2 s内货物克服重力做功的功率不变
C．最后3 s内货物处于超重状态
D．在第4 s末至第7 s末的过程中，货物的机械能增大
【解析】选D。0～1 s内货物做匀减速直线运动，速度图像的斜率表示加速度，则有a＝ eq \f(Δv,Δt) ＝ eq \f(1.5,2) m/s2＝0.75 m/s2，选项A错误；前2 s内货物的速度增大，克服重力做功的功率P＝mgv增加，选项B错误；最后3 s内货物减速上升，加速度方向向下，所以货物处于失重状态，选项C错误；在第4 s末至第7 s末的过程中，拉力仍对货物做正功，所以货物的机械能增大，选项D正确。
4.(万有引力与航天、机械能)北斗三号基本系统已完成建设，开始提供全球服务。其导航系统中部分卫星运动轨道如图所示：a为低轨道极地卫星；b为地球同步卫星；c为倾斜轨道卫星，其轨道平面与赤道平面有一定的夹角，周期与地球自转周期相同。下列说法正确的是( )
A．卫星a的线速度比卫星c的线速度小
B．卫星b和卫星c的线速度大小相等
C．卫星b的向心加速度比卫星c的向心加速度大
D．卫星a的机械能一定比卫星b的机械能大
【解析】选B。人造卫星在围绕地球做匀速圆周运动的过程中由万有引力提供向心力，根据万有引力定律和匀速圆周运动知识得G eq \f(mM,r2) ＝ma＝m eq \f(v2,r) ，解得v＝ eq \r(\f(GM,r)) ，a＝ eq \f(GM,r2) ，由题意可知，卫星a的轨道半径小于卫星c(b)的轨道半径，故卫星a的线速度大于卫星c的线速度；卫星b和卫星c的周期相同，由G eq \f(mM,r2) ＝m eq \f(4π2,T2) r，可知轨道半径相同，故卫星b的线速度等于卫星c的线速度，卫星b的向心加速度等于卫星c的向心加速度，选项A、C错误，B正确；由于不知道卫星的质量关系，故无法判断卫星a的机械能与卫星b的机械能关系，选项D错误。
5．(2020·大庆模拟)目前，我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破。为早日实现无人驾驶，某公司对汽车性能进行了一项测试，让质量为m的汽车沿一山坡向上或向下直线行驶。测试中发现，下坡时若只关掉油门，则汽车的速度保持不变；若以恒定的功率P上坡，则从静止启动做加速运动，发生位移s时速度刚好达到最大值vm。设汽车在上坡和下坡过程中所受的由各种摩擦引起的总阻力大小恒定，下列说法正确的是( )
A．关掉油门后的下坡过程，汽车的机械能守恒
B．上坡过程中，汽车牵引力逐渐增大
C．上坡过程中，汽车速度由 eq \f(vm,4) 增至 eq \f(vm,2) ，所用的时间大于 eq \f(3mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(m)) ,32P)
D．上坡过程中，汽车从静止启动到刚好达到最大速度vm所用时间等于 eq \f(2s,vm)
【解题指导】解答本题应注意以下两点：
(1)下坡过程，由共点力平衡条件可求得汽车受到的阻力，判断机械能是否守恒；
(2)上坡过程，由P=Fv判断牵引力大小的变化情况，由动能定理判断加速的时间。
【解析】选C。关掉油门后的下坡过程，汽车动能不变，重力势能减小，因此汽车的机械能减小，选项A错误；根据P＝Fv，由于以恒定功率起动，上坡过程中，随速度的增加，牵引力减小，选项B错误；设汽车速度由 eq \f(vm,4) 增至 eq \f(vm,2) 位移为s0，根据动能定理Pt－fs0＝ eq \f(1,2) m( eq \f(vm,2) )2－ eq \f(1,2) m( eq \f(vm,4) )2，整理得t＝ eq \f(3mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(m)) ,32P) ＋ eq \f(fs0,P) > eq \f(3mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(m)) ,32P) ，选项C正确；由于汽车做加速度减小的加速运动，可知 eq \x\t(v) > eq \f(vm,2) ，因此整个过程的运动时间t＝ eq \f(s,\x\t(v)) < eq \f(2s,vm) ，选项D错误。
6.如图所示，用轻绳连接的滑轮组下方悬挂着两个物体，它们的质量分别为m1、m2，且m2＝2m1，m1用轻绳挂在动滑轮上，滑轮的质量、摩擦均不计。现将系统从静止释放，对m1上升h高度(h小于两滑轮起始高度差)这一过程，下列说法正确的是( )
A．m2减小的重力势能全部转化为m1增加的重力势能
B．m1上升到h高度时的速度为 eq \r(\f(2gh,3))
C．轻绳对m2做功的功率与轻绳对m1做功的功率大小相等
D．轻绳的张力大小为 eq \f(1,3) m1g
【解析】选B、C。根据能量守恒可知，m2减小的重力势能全部转化为m1的重力势能和两物体的动能，选项A错误；根据动滑轮的特点可知，m2的速度为m1速度的2倍，根据动能定理可得m2g·2h－m1gh＝ eq \f(1,2) m2v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ＋ eq \f(1,2) m1v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ，解得v1＝ eq \r(\f(2gh,3)) ，选项B正确；轻绳的拉力相同，故轻绳对m2做功的功率P2＝Fv2，轻绳对m1做功的功率P1＝2F·v1，由于v2＝2v1，故轻绳对m2做功的功率与轻绳对m1做功的功率大小相等，选项C正确；根据动滑轮的特点可知，m1的加速度为m2的加速度的一半，根据牛顿第二定律可知2F－m1g＝m1a，m2g－F＝m2a′，a′＝2a，联立解得F＝ eq \f(2m1g,3) ，选项D错误。
7.如图所示，光滑轨道ABCD是大型游乐设施过山车轨道的简化模型，最低点B处的入、出口靠近但相互错开，C是半径为R的圆形轨道的最高点，BD部分水平，末端D点与右端足够长的水平传送带无缝连接，传送带以恒定速度v逆时针转动。现将一质量为m的小滑块从轨道AB上某一固定位置A由静止释放，滑块能通过C点后再经D点滑上传送带，则( )
A．固定位置A到B点的竖直高度可能为2R
B．滑块在传送带上向右运动的最大距离与传送带速度v有关
C．滑块可能重新回到出发点A处
D．传送带速度v越大，滑块与传送带摩擦产生的热量越多
【解题指导】解答本题应注意以下三点：
(1)滑块恰能通过C点时根据牛顿第二定律列方程求C点时的速度，由动能定理知AC高度差，从而知AB高度；
(2)对滑块在传送带上运动的过程根据动能定理列方程判断影响最大距离的因素；根据传送带速度知滑块的速度，从而可知是否能回到A点；
(3)滑块与传送带摩擦产生的热量Q=μmgΔx，算热量多少，分析相对路程。
【解析】选C、D。若滑块恰能通过C点时有：mg＝m eq \f(v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(C)) ,R) ；由A到C，根据动能定理知mghAC＝ eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(C)) ；联立解得：hAC＝ eq \f(1,2) R；则AB间竖直高度最小为2R＋ eq \f(1,2) R＝2.5R，所以A到B点的竖直高度不可能为2R，选项A错误；设滑块在传送带上滑行的最远距离为x，则由动能定理：0－ eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(C)) ＝2mgR－μmgx，知x与传送带速度无关，选项B错误；若滑块回到D点速度大小不变，则滑块可重新回到出发点A点，选项C正确；滑块与传送带摩擦产生的热量Q＝μmgΔx，传送带速度越大，相对路程越大，产生热量越多，选项D正确。
8．(2021·西安模拟)2022年北京和张家口将携手举办冬奥会，因此在张家口建造了高标准的滑雪跑道(图甲)，来迎接冬奥会的到来。如图乙所示，一个滑雪运动员从左侧斜坡距离坡底8 m处自由滑下，当下滑到距离坡底s1处时，动能和势能相等(以坡底为参考平面)；到坡底后运动员又靠惯性冲上斜坡(不计经过坡底时的机械能损失)，当上滑到距离坡底s2处时，运动员的动能和势能又相等，上滑的最大距离为4 m。关于这个过程，下列说法中正确的是( )
A．摩擦力对运动员所做的功等于运动员动能的变化量
B．重力和摩擦力对运动员所做的总功等于运动员动能的变化量
C．s12 m
D．s1>4 m，s2s1，即s1