1、一 轮 单 元 训 练 金 卷 高 三 物 理 卷第 六 单 元 机 械 能注 意 事 项 ：1 答 题 前 ， 先 将 自 己 的 姓 名 、 准 考 证 号 填 写 在 试 题 卷 和 答 题 卡 上 ， 并 将 准 考 证 号 条 形 码 粘贴 在 答 题 卡 上 的 指 定 位 置 。2 选 择 题 的 作 答 ： 每 小 题 选 出 答 案 后 ， 用 2B 铅 笔 把 答 题 卡 上 对 应 题 目 的 答 案 标 号 涂 黑 ，写 在 试 题 卷 、 草 稿 纸 和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无 效 。3 非 选 择 题 的 作 答 ： 用 签 字 笔 直 接
2、答 在 答 题 卡 上 对 应 的 答 题 区 域 内 。 写 在 试 题 卷 、 草 稿 纸和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无 效 。4 考 试 结 束 后 ， 请 将 本 试 题 卷 和 答 题 卡 一 并 上 交 。一、选择题：本题共 10 小题，每小题 5 分。在每小题给出的四个选项中，第 16 题只有一项符合题目要求，第 710 题有多项符合题目要求。全部选对的得 5 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。1有一固定轨道 ABCD 如图所示，AB 段为四分之一光滑圆弧轨道，其半径为 R，BC 段是水平光滑轨道，CD 段是光滑斜面轨道，BC 和斜面 CD 间用
3、一小段光滑圆弧连接有编号为1、2、3、4 完全相同的 4 个小球(小球不能视为质点，其半径 rH2D无法确定能否从 a 点冲出半圆轨道7.滑沙是国内新兴的，也是黄金海岸独有的旅游项目，深受游客欢迎如图所示，某人坐在滑沙板上从沙坡斜面的顶端由静止沿直线下滑到斜面底端时，速度为 v，设人下滑时所受阻力恒定不变，沙坡长度为 L，斜面倾角为 ，人的质量为 m，滑沙板质量不计，重力加速度为 g.则( )A人沿沙坡斜面的顶端下滑到底端所受阻力做的功为 mgLsin mv212B人沿沙坡下滑时所受阻力的大小为 mgsin mv22LC人沿沙坡斜面的顶端下滑到底端重力做的功为 mgLD人在下滑过程中重力功率的
4、最大值为 mgvsin 8(2018山东济南模拟)汽车从静止匀加速启动，最后做匀速运动，其速度随时间及加速度、牵引力和功率随速度变化的图象如图所示，其中正确的是( )9.如图所示，质量为 M、长度为 L 的小车静止在光滑的水平面上，质量为 m 的小物块，放在小车的最左端，现用一水平向右的恒力 F 始终作用在小物块上，小物块与小车之间的滑动摩擦力为f，经过一段时间后小车运动的位移为 x，此时小物块刚好滑到小车的最右端，则下列说法中正确的是( )A此时物块的动能为 F(x L)B此时小车的动能为 F(xL)C这一过程中，物块和小车增加的机械能为 F(xL)fLD这一过程中，物块和小车因摩擦而产生的
5、热量为 fL10.如图所示，由电动机带动的水平传送带以速度 v2.0 m/s 顺时针匀速运行，A 端上方靠近传送带的料斗中装有煤，打开阀门，煤以流量 Q50 kg/s 落到传送带上，煤与传送带达共同速度后被运至 B 端，在运送煤的过程中，下列说法正确的是( )A电动机应增加的功率为 100 WB电动机应增加的功率为 200 WC在 1 min 内因煤与传送带摩擦产生的热量为 6.0103 JD在 1 min 内因煤与传送带摩擦产生的热量为 1.2104 J二、非选择题：本大题共 4 小题，共 60 分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。
6、有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。11(1)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图所示向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放；小球离开桌面后落到水平地面通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能回答下列问题：本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能 Ep 与小球抛出时的动能 Ek 相等已知重力加速度大小为 g.为求得 Ek，至少需要测量下列物理量中的_(填正确答案标号)A小球的质量 mB小球抛出点到落地点的水平距离 sC桌面到地面的高度 hD弹簧的压缩量 x
7、E弹簧原长 l0用所选取的测量量和已知量表示 Ek，得 Ek_如图中的直线是实验测量得到的 sx 图线从理论上可推出，如果 h 不变，m 增加，sx 图线的斜率会_( 选填“增大” “减小”或“ 不变”) ；如果 m 不变，h 增加，sx 图线的斜率会_(选填“ 增大” “减小”或“不变”) 由图中给出的直线关系和 Ek 的表达式可知，E p 与 x 的 _次方成正比(2)某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系如图甲，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数 k_ N/m.(g 取 9.80 m/
8、s2)砝码质量/g 50 100 150弹簧长度/cm 8.62 7.63 6.66取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图乙所示，调整导轨使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小_用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量 x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度 v.释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为_重复中的操作，得到 v 与 x 的关系如图丙，由图可知，v 与 x 成_关系由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的_成正比12某汽车集团公司研制了一辆燃油与电动混合动力赛车，燃油发动机单独工作时的额定功率为 P，蓄电池供电的电力发动机单独工作时的额定功率为 ，已知赛车运动过程中受到的阻
9、力恒3P4定(1)若 燃 油 发 动 机 单 独 工 作 时 的 最 大 速 度 为 120 km/h， 则 两 台 发 动 机 同 时 工 作 时 的 最 大 速 度 为 多 少 ？(2)若赛车先单独启动电力发动机从静止开始做匀加速直线运动，经过 t1 时间达到额定功率，然后以燃油发动机的额定功率单独启动继续加速，又经过 t2 时间达到最大速度 v0，赛车总质量为 m，求赛车的整个加速距离13(2018湖南长沙长郡中学高三考试) 汽车在平直的公路上以额定功率行驶，行驶一段距离后关闭发动机，测出了汽车动能 Ek 与位移 x 的关系图象如图所示已知汽车的质量为 1103 kg，汽车运动过程中所受
10、地面的阻力恒定，空气的阻力不计求：(1)汽车受到地面的阻力大小；(2)汽车的额定功率；(3)汽车加速运动的时间14如图所示，质量为 m1 kg 的滑块，在水平力 F 作用下静止在倾角为 30的光滑斜面上，斜面的末端处与水平传送带相接(滑块经过此位置滑上传送带时无能量损失) ，传送带的运行速度为v03 m/s，长为 L1.4 m，今将水平力撤去，当滑块滑到传送带右端 C 时，恰好与传送带速度相同滑块与传送带间的动摩擦因数 0.25，g10 m/s 2.(1)求水平作用力 F 的大小；(2)求滑块下滑的高度；(3)若滑块滑上传送带时速度大于 3 m/s，求滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量一
11、 轮 单 元 训 练 金 卷 高 三 物 理 卷第 六 单 元 机 械 能答 案1.【 答 案 】 A【 解 析 】 选 A.圆弧轨道越低的位置切线的倾角越小 ，加速度越小，故相邻小球之间有挤压力，小球在水平面上速度相同，无挤压不分离，在斜面上加速度相同，无挤压也不分离，故 B、C 、D错误，A 正确2.【 答 案 】 D【 解 析 】 选 D.由图象知，t 0 时刻后拉力的功率保持不变，根据 P0Fv 知，v 增大，F 减小，物块做加速度减小的加速运动，当加速度减小到零，物块做匀速直线运动，选项 A 错误；0t 0 时间内，由 PFv，vat，F mg ma 得 Pm (ga)at，则 m(
12、ga)a ，得 a ，选项 B 错误；P0t0 P0mt0设在 t1 时刻速度达到最大值 vm，拉力大小等于物块重力大小，则 P0mgv m，得速度 vm ，由于P0mgt0 时刻物块的速度 v0vm，即 v0 ，选项 C 错误；P t 图象中面积表示拉力做的功，得 0t 1 时间P0mg内绳子拉力做的总功为 P0t1 P0t0P 0 ，选项 D 正确12 (t1 12t0)3.【 答 案 】 B【 解 析 】 选 B.过山车在运动过程中 ，受到重力和轨道支持力作用，只有重力做功，机械能守恒，动能和重力势能相互转化，则当重力势能最大时，过山车的动能最小，即速度最小，根据题意可知，车的中点 B
13、通过 P 点时，重心的位置最高，重力势能最大，则动能最小，速度最小，故选 B.4.【 答 案 】 D【 解 析 】 选 D.撤去 F 瞬间， 弹簧处于拉伸状态，对系统，在 F 作用下一起匀加速运动时，由牛顿第二定律有 F2mg2ma ，对 A 有 kxmgma，求得拉伸量 x ，则 A、B 两项错误；F2k撤去 F 之后，系统运动过程中，克服摩擦力所做的功等于机械能的减少量，则 C 项错误；对 A 利用动能定理 W 合 0E kA，又有 EkAE kB2E k，则知 A 克服外力做的总功等于 2Ek，则 D 项正确5.【 答 案 】 D【 解 析 】 选 D.势能先随高度增加而变大 ，后随高度
14、减小而变小，上行与下行图线重合为一条第一象限内过原点的倾斜线段，A 选项错误；机械能变化参考摩擦力做功，上行和下行过程中摩擦力随高度变化均匀做功，机械能随高度变化均匀减小，B 选项错误；动能变化参考合外力做功，上行过程的合外力大于下行过程的合外力，且合外力在运动过程中大小恒定，随高度变化均匀做功，D 选项正确、C 选项错误6.【 答 案 】 B【 解 析 】 选 B.质点第一次在半圆轨道中运动的过程 ，由动能定理得：mg (W f)(H H2)00，W f为质点克服摩擦力做功大小，解得：W f mgH，即质点第一次在半圆轨道中运动损失12的机械能为 mgH，由于第二次质点在半圆轨道中运动时 ，
15、对应位置处速度变小，因此半圆轨道给12质点的弹力变小，摩擦因数不变，所以摩擦力变小，摩擦力做功小于 mgH，机械能损失小于12mgH，因此质点再次冲出 a 点时，能上升的高度大于零而小于 H，故 A、C、D 错误，B 正确12 127.【 答 案 】 BD【 解 析 】 选 BD.某人坐在滑沙板上从沙坡斜面的顶端由静止沿直线下滑到斜面底端时，由动能定理可得：mgL sin W f mv2，则 Wf mv2mgLsin ，故选项 A 错误；12 12Wf fL mv2mgL sin ，解得：fmgsin ，故选项 B 正确；人从沙坡斜面的顶端下滑到12 mv22L底端，重力做的功为 mgLsin
16、 ，故选项 C 错误；人在下滑过程中重力功率的最大值为 mgvsin ，故选项 D 正确8.【 答 案 】 ACD【 解 析 】 选 ACD.汽车启动时由 PFv 和 FF fma 可知，匀加速启动过程中，牵引力 F、加速度 a 恒定不变，速度和功率均匀增大，当功率增大到额定功率后保持不变，牵引力逐渐减小到与阻力相等，加速度逐渐减小到零，速度逐渐增大到最大速度，故 A、C、D 正确，B 错误9.【 答 案 】 CD【 解 析 】 选 CD.对小物块分析，水平方向受到拉力 F 和摩擦力 f，小车位移为 x，小物块相对于小车位移为 L，则根据动能定理有( Ff )(xL )E k0，选项 A 错误
17、小车受到水平向右的摩擦力 f 作用，对地位移为 x，根据动能定理同样有 fxE k 0，选项 B 错误在这一过程，物块和小车增加的机械能等于增加的动能，即 EkE kF(xL) fL，选项 C 正确在此过程中外力做功为F(x L)，所以系统因摩擦而产生的热量为 F(xL) F(xL)fLfL，选项 D 正确10.【 答 案 】 BC【 解 析 】 选 BC.煤经时间 t 加速到 v，由动能定理有 mg t mv2，t 时间内由摩擦产生的热v2 12量 Q 内 mg s 相对 mg mv2，这段时间内电动机多消耗的能量 E mv2Q 内 mv 2，(vt 12vt) 12 12电动机应增加的功率
18、 P Q v2200 W，在 1 min 内因煤与传送带摩擦产生的热量为 Q 内 Et mv2tmv2 Qtv26.010 3 J，选项 B、C 正确12 1211.【 答 案 】 (1)ABC 减小 增大 2mgs24h(2)50.0 相等 滑块的动能 正比 压缩量的平方【 解 析 】 (1)由平抛运动规律得，h gt2，svt ，解得小球抛出时的速度 vs ，则小球抛12 g2h出时的动能 Ek mv2 ，所以需要测量的物理量是小球的质量 m、小球抛出点到落地点的水平12 mgs24h距离 s、桌面到地面的高度 h，A 、B 、C 三项正确由可知，E k .mgs24h如果 h 不变，m
19、增加，那么小球做平抛运动的时间不变，当 x 为某一值时，小球获得的初速度减小，做平抛运动的水平位移减小，图线的斜率会减小；如果 m 不变，h 增加，那么当 x 为某一值时，小球获得的初速度不变，小球做平抛运动的时间增加，做平抛运动的水平位移增加，图线的斜率会增大；根据机械能守恒可得，E pE k ， 即 Ep 与 s2 成正比，又因为 s 与 x 成正比，mgs24h所以 Ep 与 x2 成正比(2)加 50 g 砝码时，弹簧弹力 F1mgk(l 0l 1)，加 100 g 砝码时 F22mgk(l 0l 2)，FF 2F 1k (l1l 2)，则 k49.5 N/m，同理由加 100 g 砝
20、码和加 150 g 砝码的情况可求得k 50.5 N/m，则劲度系数 k 50 N/m.k k2使滑块通过两个光电门时的速度大小相等，就可以认为滑块离开弹簧后做匀速直线运动弹性势能转化为滑块的动能图线是过原点的直线，所以 v 与 x 成正比，整个过程弹性势能转化为动能，即 E 弹E k mv2，弹性势能与速度的二次方成正比 ，则弹性势能与压缩量 x 的二次方成正比1212.【 答 案 】 (1)210 km/h (2)【 解 析 】 (1)燃油发动机单独工作，PF 1v1fv 1两台发动机同时工作，P F 2v2f v23P4最大速度 v2 210 km/h.7v14(2)燃油发动机的额定功率
21、为 P，最大速度为 v0，阻力 fPv0匀加速过程功率随时间均匀增加，发动机的平均功率为 ，设总路程为 s，由动能定理有3P8t1Pt 2fs mv3P8 12 20解得 s .13.【 答 案 】 (1)2103 N (2)810 4 W (3)16.25 s【 解 析 】 (1)由图象可知，汽车减速运动的位移x1 100 m700 m400 m汽车匀速运动的动能 Ek1810 5 J汽车在地面的阻力 f 作用下减速直至停止由动能定理有fx0E k1，解得 f210 3 N.(2)因为 Ek1 mv2，解得汽车匀速运动时的速度12v40 m/s汽车匀速运动时牵引力大小等于阻力大小，故汽车的额
22、定功率 Pfv810 4 W.(3)根据题图可知汽车加速运动过程中的位移 x0500 m汽车的初动能 Ek0510 5 J根据动能定理有 Ptfx 0E k1E k0解得 t16.25 s.14.【 答 案 】 (1) N (2)0.1 m 或 0.8 m (3)0.5 J1033【 解 析 】 (1)滑块静止在斜面上时，受到水平推力 F、重力 mg 和支持力 FN 而处于平衡状态，由平衡条件可知，水平推力 Fmg tan ，代入数据得 F N.1033(2)设滑块从高为 h 处下滑，到达斜面底端速度为 v，下滑过程机械能守恒 ，故有 mgh mv2，12所以 v .2gh若滑块滑上传送带时的
23、速度小于传送带速度，则滑块在传送带上由于受到向右的滑动摩擦力而做匀加速运动；根据动能定理有 mgL mv mv2，12 20 12所以 h1 L，代入数据得 h10.1 m .若滑块冲上传送带时的速度大于传送带的速度，则滑块由于受到向左的滑动摩擦力而做匀减速运动；根据动能定理有mgL mv mv2，12 20 12则 h2 L，代入数据得 h20.8 m .(3)设滑块在传送带上运动的时间为 t，则 t 时间内传送带的位移 xv 0t，由机械能守恒可知 mgh2 mv2，12对滑块由运动学公式知 v0vat ，ag滑块相对传送带滑动的位移 xLx，相对滑动产生的热量 Qmgx ，联立代入数据可得 Q0.5 J.