新高考物理一轮复习单元检测专题06　机械能守恒定律（2份打包，原卷版+解析版）

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（时间：90分钟 分值：100分）
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每个题目只有一个选项符合要求，选对得4分，选错得0分。
1．（2022·上海青浦·二模）如图，物块以某一初速度于固定斜面底端冲上斜面，一段时间后物块返回出发点。若物块和斜面间动摩擦因数处处相同。在物块上升、下降过程中，运动时间分别用t1、t2表示，损失的机械能分别用ΔE1、ΔE2表示。则（ ）
A．t1m）的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动。若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中（ ）
A．轻绳对m做的功等于m动能的增加
B．轻绳对M做的功大于轻绳对m做的功
C．M所受轻绳拉力与重力的总功大于M动能的增加
D．两滑块组成系统的机械能损失大于M克服摩擦力做的功
5．（2022·河北·模拟预测）航天飞机在完成对空间站的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有（ ）
A．在轨道Ⅱ上运动的速度可能大于7.9km/s
B．在轨道Ⅱ上经过A点的动能大于在轨道Ⅰ上经过A点的动能
C．在轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅰ上运动的周期
D．在轨道Ⅱ上经过A点的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A点的加速度
6．（2022·安徽师范大学附属中学模拟预测）根据机动车的运动情况，绘制如图 SKIPIF 1 < 0 图像，已知机动车质量为 SKIPIF 1 < 0 kg，其在水平路面沿直线行驶，规定初速度v0的方向为正方向，运动过程中所受阻力恒定为 SKIPIF 1 < 0 N。则以下说法合理的是（ ）
A．机动车牵引力恒定且大于阻力
B．机动车的初速度为20m/s
C．机动车的加速度为8m/s2
D．2秒末机动车牵引力功率为 SKIPIF 1 < 0 W
7．（2022·福建·漳州立人学校模拟预测）跳绳是一种健身运动。某同学在原地跳绳过程中，离开地面后的速率—时间图像如图所示。已知该同学的质量m=50kg，重力加速度g=10m/s2，速度一直在竖直方向上，不计阻力，（ ）
A．1分钟内该同学克服重力做的功为5×103J
B．1分钟内该同学克服重力做的平均功率为250w
C．1分钟内地面对该同学做的功5×103J
D．1分钟内地面对该同学的冲量大小3×104N·s
8．（2022·河北邯郸·二模）某小组设计一个离心调速装置如图所示，质量为m的滑块Q可沿竖直轴无摩擦地滑动，并用原长为l的轻弹簧与O点相连，两质量均为m的小球 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 对称地安装在轴的两边， SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 与O、 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 与Q间用四根长度均为l的轻杆通过光滑铰链连接起来。当装置静止不动系统达到平衡时，轻杆张开的角度为 SKIPIF 1 < 0 。已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．当装置静止不动系统达到平衡时，轻弹簧弹力大小为3mg
B．当装置静止不动系统达到平衡时，轻弹簧的伸长量为l
C．若 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 绕轴旋转的角速度从0缓慢增大，则弹簧的弹性势能先减小后增大
D．若 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 绕轴旋转的角速度从0缓慢增大，则弹簧的弹性势能逐渐减小
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．（2022·湖南·长沙一中一模）汽车在研发过程中都要进行性能测试，如图所示为某次测试中某型号汽车的速度v与牵引力F大小倒数的 SKIPIF 1 < 0 图像，vm表示最大速度。已知汽车在水平路面上由静止启动，ab平行于v轴，bc反向延长过原点O。已知阻力恒定，汽车质量为2×103kg，下列说法正确的是（ ）
A．汽车从a到b持续的时间为20sB．汽车由b到c过程做匀加速直线运动
C．汽车额定功率为50kWD．汽车能够获得的最大速度为12m/s
10．（2022·新疆·乌鲁木齐市第70中高一期末）如图所示，DO是水平面，AB是斜面，滑块（可视为质点）从A点由静止出发沿ABD滑动到D点的速度大小为v0。若已知该滑块与斜面、水平面和圆弧轨道之间的动摩擦因数处处相同且不为零，轨道转折处平滑相接。下列说法正确的是（ ）
A．若让滑块从D点以速度v0出发，沿DBA滑动，则恰好能滑到顶点A
B．若让滑块从D点以速度v0出发，沿DBA滑动，则一定不能滑到顶点A
C．如果斜面改为AC，让滑块从A点由静止出发沿ACD下滑到D点的速度，大小一定为v0
D．如果斜面改为为圆弧轨道AEB，让滑块从A点由静止出发沿AEB滑动到D点的速度大小一定为v0
11．（2022·湖北·恩施市第一中学模拟预测）如图所示，完全相同的两个弹性环A、B用不可伸长的，长为L的轻绳连接，分别套在水平细杆OM和竖直细杆ON上，OM与ON在O点用一小段圆弧杆平滑相连（圆弧长度可忽略），且ON足够长。初始时刻，将轻绳拉至水平位置伸直，然后静止释放两个环，此后某时刻，A环通过O点小段圆弧杆，速度大小保持不变，重力加速度为g，不计一切摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．当B环下落至轻绳与竖直方向夹角 SKIPIF 1 < 0 时，A环的速度大小为 SKIPIF 1 < 0
B．A环到达O点时速度为 SKIPIF 1 < 0
C．A环经过O点开始，追上B环用时为 SKIPIF 1 < 0
D．A环追上B环时，B环的速度为 SKIPIF 1 < 0
12．（2022·河北·模拟预测）如图甲所示，质量为M=1.5kg、足够长的木板静止在水平面上，质量为m=0.5kg的物块静止于木板左端，木板与地面间的动摩擦因数为μ1=0.1。现用水平向右的拉力F拉动物块，拉力大小随时间的变化关系满足F=kt（k为常量），物块的加速度a随时间t变化的图像如图乙所示。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2，则（ ）
A．k=2N/s
B．物块与木板间的动摩擦因数为0.5
C．0~2s时间内，水平拉力F做的功为 SKIPIF 1 < 0 J
D． SKIPIF 1 < 0 ~2s时间内，木板与地面间因摩擦产生的热量为 SKIPIF 1 < 0 J
三、实验题：本题共2小题，第13题6分，第14题9分，共15分。
13．（2022·湖北·武汉二中模拟预测）用如图所示的实验装置做“探究动能定理”的实验。
（1）下面列出了一些实验器材：电火花打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶。除以上器材外，还需要的实验器材有：__________。
A．天平（附砝码） B．秒表
C．刻度尺（最小刻度为mm） D．低压交流电源
E.220 V交流电源 F.低压直流电源
（2）本实验______（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。
（3）①下图为实验时小车在长木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻计数点间还有4个打点未画出。从纸带上测出x1=1.89cm，x2=2.40，x5=3.88cm，x6=4.37cm。则小车加速度的大小a=________ SKIPIF 1 < 0 （保留两位有效数字）
②小车以及车中的砝码质量用M表示，盘以及盘中的砝码质量用m表示，交流电的频率用f表示。测得上图纸带计数点1、5间的距离为x，该小组最终要验证的数学表达式为____________。（m、M、f，x、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 以及重力加速度g表示）
14．（2022·湖北·襄阳四中模拟预测）某同学设计出如图1所示的实验装置来验证机械能守恒定律。让小球自由下落，下落过程中小球的球心经过光电门1和光电门2，光电计时器记录下小球通过光电门的时间 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ，已知当地的重力加速度为g。
（1）该同学先用螺旋测微器测出小球的直径如图2所示，则其直径d=___________mm。
（2）为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量______（填选项序号）。
A．小球的质量m
B．光电门1和光电门2之间的距离h
C．小球从光电门1到光电门2下落的时间t
（3）小球通过光电门1时的瞬时速度 SKIPIF 1 < 0 _______（用题中所给的物理量符号表示）。
（4）保持光电门1位置不变，上下调节光电门2，多次实验记录多组数据，作出 SKIPIF 1 < 0 随h变化的图像如图3所示，如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率 SKIPIF 1 < 0 _______，就可以验证小球下落过程中机械能守恒。
（5）考虑到实际存在空气阻力，设小球在下落过程中平均阻力大小为f，根据实际数据绘出的 SKIPIF 1 < 0 随h变化的图像的斜率为 SKIPIF 1 < 0 ，则实验过程中所受的平均阻力f与小球重力 SKIPIF 1 < 0 的比值 SKIPIF 1 < 0 _______（用k、 SKIPIF 1 < 0 表示）。
四、解答题：本题共4小题，第15题8分，第16题9分，第17题12分，第18题16分，共45分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．（2022·全国·高三专题练习）电池技术作为电动汽车的核心和瓶颈，是电动汽车研究的重点和热点方向。国内某公司研发的全气候电池，在低温条件下，能实现充电时间缩短到1h内，自加热速率达到7℃/min，-10℃环境下电池总能量最多可释放90％。搭载该型号电池的国产电动汽车作为交通服务用车为北京冬奥会提供了交通保障。已知该型号电动汽车配置的全气候电池总能量是60kW·h，汽车电动机最大功率是160kW，最大车速是180km/h，在平直公路上行驶过程中受到阻的力f与车速v的关系式可以认为f=kv2，k为比例系数。求：
（1）电动汽车以最大速度行驶时的牵引力和比例系数k；
（2）电动汽车在电池充满电后，在-10℃的环境下，以54km/h的速度在平直公路匀速行驶时的最大续航里程（汽车电动机驱动汽车行驶的能量占电池释放能量的80％）。
16．（2022·安徽·淮南第一中学模拟预测）如图所示，一质量m＝1kg的木板A静止在光滑水平面上，物块A的上表面光滑，左端固定一劲度系数k＝100N/m的水平轻质弹簧，右端用一不可伸长的轻质细绳连接于竖直墙上。现使小物块B（可视为质点）以初速度v0＝2m/s从木板的右端向左滑动。已知弹簧弹性势能的表达式Ep＝ SKIPIF 1 < 0 kx2，其中k为劲度系数，x为弹簧的形变量，弹簧始终在弹性限度内。求：
（1）若小物块B的质量1kg时，细绳刚好被拉断，则细绳所能承受的最大拉力的大小；
（2）若细绳所能承受的最大拉力与第（1）问相同，当物块B的质量为8kg时，求细绳被拉断后小物块B的最大加速度的大小。
17．（2022·山东·泰安一中模拟预测）如图所示，光滑水平轨道ABC上固定一半径R=2.6m的光滑螺旋状圆轨道，质量m=1kg的物块（视为质点）静止在A点，圆轨道与水平轨道紧密平滑连接于B点（圆轨道出口B＇点可认为与入口B点重合），水平轨道C点右侧与质量M=2kg、静止放置在水平面上的木板上表面平齐，木板右端竖直固定一竖直挡板（质量、厚度均不计）。物块与木板间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ，木板与水平面间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 。现给物块施加一大小F=6.5N、水平向右的推力，t=2s后撤去力F（物块未到达B点），物块滑上木板后能与挡板发生弹性碰撞，且碰撞时间极短，最终物块停在木板上，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，取重力加速度大小g=10m/s2，求：
（1）物块通过圆轨道最高点D时对轨道的压力大小FN；
（2）物块与挡板碰撞后瞬间，物块与木板的速度大小之比k；
（3）木板的最小长度L。
18．（2022·河北·模拟预测）如图所示，长 SKIPIF 1 < 0 的水平传送带 SKIPIF 1 < 0 始终以 SKIPIF 1 < 0 的速率运行，右侧平滑对接光滑水平台面 SKIPIF 1 < 0 ，台面右端平滑连接着倾角 SKIPIF 1 < 0 足够长的光滑斜面 SKIPIF 1 < 0 。水平台面上C处放置着质量 SKIPIF 1 < 0 的滑块P， SKIPIF 1 < 0 。质量 SKIPIF 1 < 0 的滑块Q从传送带的A端以 SKIPIF 1 < 0 的初速度滑上传送带．已知滑块Q与传送带之间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ，取 SKIPIF 1 < 0 ，滑块均可视为质点，它们之间发生碰撞时没有机械能损失且碰撞时间极短可忽略，滑块P经过D点前、后速度大小不变，滑块Q未到达斜面 SKIPIF 1 < 0 ，且两滑块的第二次碰撞也发生在C处。求：
（1）滑块Q离开传送带时的速度大小；
（2）第一次碰撞前，滑块Q运动的时间；
（3）水平台面的总长度。