1、第六单元 机械能守恒定律 (B)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、 (本题共10小题，每小题4分，共40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4分，选对但不全的得2分，有选错的
2、得0分)1如图所示，自动卸货车静止在水平地面上，在液压机的作用下，车厢与水平方向的夹角缓慢增大，在货物滑动之前的过程中，下列说法正确的是()A货物受到的静摩擦力减小B地面对货车有水平向右的摩擦力C货物受到的摩擦力对货物做正功D货物受到的支持力对货物做正功2如图甲所示，一次训练中，运动员腰部系着不可伸长的绳拖着质量m11 kg的轮胎从静止开始沿着笔直的跑道加速奔跑，绳与水平跑道的夹角是37，5 s后绳从轮胎上脱落，轮胎运动的vt图象如图乙所示，不计空气阻力，已知sin370.6，cos370.8，g取10 m/s2，则下列说法正确的是()A轮胎与水平跑道间的动摩擦因数0.2B绳的拉力F的大小为5
3、5 NC在05 s内，轮胎克服摩擦力做的功为1 375 JD在6 s末，摩擦力的瞬时功率大小为275 W3如图，固定板AB倾角60，板BC水平，AB、BC长度均为L，小物块从A处由静止释放，恰好滑到C处停下来。若调整BC使其向上倾斜，倾角不超过90，小物块从A处由静止滑下再沿BC上滑，上滑距离与BC倾角有关。不计物块在B处的机械能损失，各接触面动摩擦因数相同，小物块沿BC上滑的最小距离为x，则()Ax BxCx Dx4某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究，他们让这辆小车在水平的直轨道上以恒定加速度由静止启动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为vt图象，如图所示(除210 s时间
4、段内的图象为曲线外，其余时间段图象均为直线)，2 s后小车的功率不变，可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变。小车的质量为1 kg，则小车在010 s运动过程中位移的大小为()A39 m B42 m C45 m D48 m5如图所示，一物块从光滑斜面上某处由静止释放，与一端固定在斜面底端的轻弹簧相碰。设物块运动的加速度为a，机械能为E，速度为v，下滑位移为x，所用时间为t，则在物块由释放到下滑至最低点的过程中（取最低点所在平面为零势能面），下列图象可能正确的是() 6如图所示，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻小定滑轮与直
5、杆的距离为d，杆上的A点与定滑轮等高，杆上的B点在A点下方距离为d处。现将环从A处由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法正确的是()A环到达B处时，重物上升的高度hB环到达B处时，环与重物的速度大小相等C环从A到B，环减少的机械能大于重物增加的机械能D环能下降的最大高度为d7如图所示，轻杆一端固定质量为m的小球，另一端固定在转轴上，轻杆长度为R，可绕水平光滑转轴O在竖直平面内转动。将轻杆从与水平方向成30角的位置由静止释放。若小球在运动过程中受到的空气阻力大小不变。当小球运动到最低点P时，轻杆对小球的弹力大小为mg，方向竖直向上。下列说法正确的是()A小球运动到P点时的速度大小为B小球受到的空
6、气阻力大小为C小球能运动到与O点等高的Q点D小球不能运动到与O点等高的Q点8(2019全国II卷)从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取10 m/s2。由图中数据可得()A物体的质量为2 kgBh0时，物体的速率为20 m/sCh2 m时，物体的动能Ek40 JD从地面至h4 m，物体的动能减少100 J9如图所示，P、Q是竖直固定在水平桌面上的挡板，质量为m的小物块在紧靠P板处以一定初速度向Q板运动。已知小物块与桌面的动摩擦因数为，P、Q相距s，物块经过与Q板碰撞n次后（碰
7、撞过程无能量损失），最终静止于P、Q的中点。则在整个过程中，摩擦力做功可能为()A BC D10如图所示，滑块A、B的质量均为m，A套在固定倾斜直杆上，倾斜杆与水平面成45角，B套在水平固定的直杆上，两杆分离不接触，两直杆间的距离忽略不计且足够长，A、B通过铰链用长度为L的刚性轻杆(初始时轻杆与水平面成30角)连接，A、B从静止释放，B开始沿水平杆向右运动，不计一切摩擦，滑块A、B可视为质点。在运动的过程中，下列说法中正确的是()AA、B组成的系统机械能守恒B当A到达与B同一水平面时，A的速度为CB滑块到达最右端时，A的速度为DB滑块的最大速度为二、(本题共6小题，共60分。把答案填在题中的横
8、线上或按题目要求作答。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。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11(6分)如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验。有一直径为d、质量为m的金属小球从A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H(Hd)，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g。则： (1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d mm。(2)多次改变高度H，重复上述实验操作，作出H随的变化图象如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d
9、满足表达式 时，可判断小球下落过程中机械能守恒。(3)实验中，因受空气阻力影响，小球动能的增加量Ek总是稍小于其重力势能的减少量Ep，适当降低下落高度后，则EpEk将 (填“增大”“减小”或“不变”)。12(8分)某兴趣小组用如题图所示的装置验证动能定理。(1)有两种工作频率均为50 Hz的打点计时器供实验选用：A电磁打点计时器B电火花打点计时器为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择 （选填“A”或“B”）。(2)保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔。实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动。同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除，同学乙认
10、为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动。看法正确的同学是 （选填“甲”或“乙”）。(3)消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码。接通打点计时器电源，松开小车，小车运动。纸带被打出一系列点，其中的一段如题图所示。图中纸带按实际尺寸画出，纸带上A点的速度vA m/s。(4)测出小车的质量为M，再测出纸带上起点到A点的距离为L。小车动能的变化量可用Ek算出。砝码盘中砝码的质量为m，重力加速度为g；实验中，小车的质量应 （选填“远大于”“远小于”或“接近”）砝码、砝码盘和沙子的总质量，小车所受合力做的功可用WmgL算出。多次测量，若W与Ek均基本相等则验证了动能定理。13(10分)
11、如图所示，小车A、小物块B由绕过轻质定滑轮的细线相连，小车A放在足够长的水平桌面上，B、C两小物块在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C放在水平地面上，现用手控制住A，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与桌面平行，已知A、B的质量均为2m，C的质量为m，A与桌面间的动摩擦因数为0.2，重力加速度为g，弹簧的弹性势能表达式为Ep，式中x是弹簧的劲度系数，x是弹簧的伸长量或压缩量。细线与滑轮之间的摩擦不计。开始时，整个系统处于静止状态，对A施加一个恒定的水平拉力F后，A向右运动至速度最大时，C恰好离开地面，求此过程中：(1)拉力F的大小；(2)C恰好离开地面时A
12、的速度。14(10分)低空跳伞是一种危险性很高的极限运动，通常从高楼、悬崖、高塔等固定物上起跳，在极短时间内必须打开降落伞，才能保证着地安全，某跳伞运动员从高H100 m的楼层起跳，自由下落一段时间后打开降落伞，最终以安全速度匀速落地。若降落伞视为瞬间打开，得到运动员起跳后的速度v随时间t变化的图象如图所示，已知运动员及降落伞装备的总质量m60 kg，开伞后所受阻力大小与速率成正比，即Ffkv，g取10 m/s2，求：(1)打开降落伞瞬间运动员的加速度；(2)打开降落伞后阻力所做的功。15(12分)如图所示，水平光滑轨道AB与竖直半圆形光滑轨道在B点平滑连接，AB段长x10 m，半圆形轨道半径
13、R2.5 m。质量m0.10 kg的小滑块(可视为质点)在水平恒力F作用下，从A点由静止开始运动，经B点时撤去力F，小滑块进入半圆形轨道，沿轨道运动到最高点C，从C点水平飞出。重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力。(1)若小滑块从C点水平飞出后又恰好落在A点，求：滑块通过C点时的速度大小；滑块刚进入半圆形轨道时，在B点对轨道压力的大小；(2)如果要使小滑块能够通过C点，求水平恒力F应满足的条件。16(14分)如图，倾角 30的光滑斜面底端固定一块垂直于斜面的挡板。将长木板A静置于斜面上，A上放置一小物块B，初始时A下端与挡板相距L4 m，现同时无初速度释放A和B。已知在A停止运动之前B始
14、终没有脱离A且不会与挡板碰撞，A和B的质量均为m1 kg，它们之间的动摩擦因数，A或B与挡板每次碰撞损失的动能均为E10 J，忽略碰撞时间，重力加速度大小g10 m/s2。求：(1)A第一次与挡板碰前瞬间的速度大小v；(2)A第一次与挡板碰撞到第二次与挡板碰撞的时间t；(3)B相对于A滑动的可能最短时间t。第六单元 答 案一、 (本题共10小题，每小题4分，共40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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1【答案】D【解析】由于货物未滑动，所以货物处于平衡状态，有mgsinf，Nmgcos，增
15、大时，f增大，N减小，故A错误；对卸货车与货物整体受力分析可知，整体处于平衡状态，在水平方向不受外力，地面对货车没有摩擦力，故B错误；货物所受摩擦力的方向与运动方向垂直，摩擦力不做功，故C错误；货物受到的支持力的方向与运动方向相同，支持力做正功，故D正确。2【答案】D【解析】绳从轮胎上脱落后，轮胎的受力情况如图甲所示由轮胎的速度时间图象可得此过程的加速度为a25 m/s2，根据牛顿第二定律有f2ma2，又因为f2N2，N2mg0，代入数据解得0.5，选项A错误；绳拉轮胎的过程中，轮胎的受力情况如图乙所示根据牛顿第二定律有Fcos37f1ma1，又因为f1N1，mgFsin37N10，由轮胎的速
16、度时间图象得此过程的加速度a12 m/s2，联立解得F70 N，选项B错误；在05 s内，轮胎克服摩擦力做功为Wf1s1(mgFsin37)s10.56825 J850 J，选项C错误；由速度时间图象得6 s末轮胎的速度为5 m/s，在6 s末，摩擦力的瞬时功率为Pmgv275 W，选项D正确3【答案】B【解析】小物块从A处由静止释放，恰好滑到C处停下来，由动能定理得mgLsinmgLcosmgL，若调整BC使其向上倾斜，设BC与水平方向之间的夹角为时，小物块沿BC上滑的距离最小，由动能定理可得mgLsinmgLcosmgxsinmgxcos，解得xL，故B正确4【答案】B【解析】小车在匀加速
17、运动阶段有a m/s21.5 m/s2，根据牛顿第二定律可得Ffma，在2 s后小车功率恒定，在2 s末有PF3 m/s，小车匀速运动阶段，牵引力等于阻力，则Pf6 m/s，联立解得f1.5 N，额定功率P9 W，小车在02 s过程中的位移为x123 m3 m，对210 s的过程运用动能定理得Ptfx2mvmv，代入数据得x239 m，故010 s内的位移为xx1x242 m，B正确。5【答案】C【解析】设斜面的倾角为，根据牛顿第二定律可得，在物块自由下滑的过程中，根据牛顿第二定律可得mamgsin ，解得agsin ；物块与弹簧接触后，当弹力与重力相等时，加速度为零，随后反向增大，且加速度与
18、时间不是线性关系，故AB错误；以物体和弹簧组成的系统为研究对象，整个过程中整体的机械能守恒，即E总E+EP，则：EE总，与弹簧接触前EP0，物体的机械能守恒，与弹簧接触后弹簧的弹性势能增加，则物体的机械能减小，根据数学知识可知C图象正确，故C正确；在物块自由下落的过程中，加速度恒定，速度图象的斜率为定值，与弹簧接触后，加速度先变小后反向增大，速度图象的斜率发生变化，故D错误。6【答案】D【解析】根据几何关系，环从A下滑至B点时，重物上升的高度hdd，故A错误；将环在B点的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，有：v环cos45v重物，故B错误；环下滑过程中无摩
19、擦力对系统做功，系统机械能守恒，即环减小的机械能等于重物增加的机械能，故C错误；环下滑到最大高度为H时，环和重物的速度均为0，此时重物上升的最大高度为d，根据机械能守恒有mgH2mg(d)，解得：Hd，故D正确。7【答案】BC【解析】小球运动到P点时，根据牛顿第二定律可得Tmgm，解得小球在P点的速度大小为v，A错误；根据动能定理可得mgRf2Rmv2，解得f，B正确；假设小球刚好能运动到与O点等高的Q点，根据动能定理可得mgRf2R0，故假设成立，小球能运动到与O点等高的Q点，且到达Q点的速度刚好为零，C正确，D错误。8【答案】AD【解析】Eph图象知其斜率为G，故G20 N，解得m2 kg
20、，A正确；h0时，Ep0，EkE机Ep100 J0100 J，故100 J，解得v10 m/s，B错误；h2 m时，Ep40 J，EkE机Ep85 J40 J45 J，C错误；h0时，EkE机Ep100 J0100 J，h4 m时，EkE机Ep80 J80 J0 J，故EkEk100 J，D正确。9【答案】AB【解析】摩擦力做功fx，fmg；x有两种可能：，碰撞完Q后到处停止；，碰撞完Q后到再碰撞P返回时在处停止。所以摩擦力做功为：fx，fx。故A、B均正确，C、D错误。10【答案】AD【解析】因不计一切摩擦，故系统机械能守恒，A正确；设A的速度为vA、B的速度为vB，当A到达与B同一水平面时
21、，对A的速度进行分解，根据沿轻杆方向A、B速度相等有vBvAcos45vA，根据系统机械能守恒有mgmvmv，解得vA，B错误；B滑块到达最右端时，B的速度为零，如图甲所示，根据系统机械能守恒有mgLmv，解得vA，C错误；当A滑到最低点时，速度为零，B的速度最大，如图乙所示，根据系统机械能守恒有mgLmv，解得vB，D正确。二、(本题共6小题，共60分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。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。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11【答案】(1)7.25 (2)2gH0td2 (3)减小 (每空2分)【解析
22、】(1)图乙所示的游标卡尺读数为7 mm5 mm7.25 mm。(2)若小球下落过程中机械能守恒，则小球减少的重力势能等于其增加的动能，即有mgH0m2，化简得2gH0td2。(3)由于存在空气阻力，重力势能的减小量等于动能的增加量和克服阻力做功之和，降低高度，则克服阻力做功减小，即EpEk减小。12【答案】(1)B (2)乙 (3)0.31（0.300.33都算对） (4)远大于 (每空2分)【解析】(1)为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选电火花打点计时器即B；(2)当小车开始运动时有小车与木板间的摩擦为最大静摩擦力，由于最大静摩擦力大于滑动摩擦力，所以甲同学的看法错误，乙同学的看法正确；
23、(3)由图可知，相邻两点间的距离约为0.62 cm，打点时间间隔为0.02 s，所以速度为m/s；(4)对小车由牛顿第二定律有：TMa，对砝码盘由牛顿第二定律有：mgTma，联立解得：，当时有Tmg，所以应满足。13【解析】(1)A向右运动至最大速度时C恰好离开地面，此时A、B、C加速度均为零，设此时绳的拉力为T对A：FmgT0 (1分)对B、C整体：T3mg0 (1分)代入数据解得F3.4mg。 (2分)(2) 开始时整个系统静止，弹簧压缩量为x1，对B有：kx12mg (1分)则：C恰好离开地面时，弹簧伸长量为 (1分)A由静止到向右运动至速度最大的过程中，对A、B、C及弹簧组成的系统，由
24、能量守恒得： (2分)解得：。 (2分)14【解析】(1)匀速运动时，则有：mgkv (1分)解得：k120 N/(ms1) (1分)打开降落伞的瞬间，速度为：v118 m/s (1分)由牛顿第二定律得：kv1mgma (1分)解得：a26 m/s2，方向竖直向上。 (1分)(2)根据图线围成的面积知，自由下落的位移为：x1218 m18 m (1分)则打开降落伞后的位移为：x2Hx1100 m18 m82 m (1分)由动能定理得：mgx2Wfmv2mv (2分)代入数据解得：Wf58170 J (1分)15【解析】(1)设滑块从C点飞出时的速度为vC，从C点运动到A点的时间为t，滑块从C点
25、飞出后做平抛运动竖直方向：2Rgt2 (1分)水平方向：xvCt (1分)解得：vC10 m/s (1分)设滑块通过B点时的速度为vB，根据机械能守恒定律：mvmv2mgR (2分)设滑块在B点受轨道的支持力为FN，根据牛顿第二定律：FNmgm (1分)联立解得：FN9 N (1分)根据牛顿第三定律，滑块在B点对轨道的压力FNFN9 N。(1分)(2)若滑块恰好能够经过C点，设此时滑块的速度为vC，根据牛顿第二定律有：mgm (1分)解得：vC m/s5 m/s 滑块由A点运动到C点的过程中，由动能定理：Fxmg2RmvC2 (2分)则Fxmg2RmvC2解得水平恒力F应满足的条件为F0.62
26、5 N。(1分)16【解析】(1) B和A一起沿斜面向下运动，由机械能守恒定律有 (1分)解得：m/s (1分)(2) 第一次碰后，对B有：mgsin mgcos ，故B匀速下滑对A有：mgsin mgcos ma1 (1分)解得：a10 m/s2 (1分)方向始终沿斜面向下，A将做类竖直上抛运动设A第1次反弹的速度大小为v1，由动能定理有： (1分) (1分)解得：s (1分)(3)设A第2次反弹的速度大小为v2，由动能定理有： (1分)解得：v20 (1分)即A与挡板第2次碰后停在底端，B继续匀速下滑，与挡板碰后B反弹的速度为v，加速度大小为a，由动能定理有： (1分)mgsin mgcos ma (1分)得B沿A向上做匀减速运动的时间s (1分)当B速度为0时，因mgsin mgcos fm，故B将静止在A上 (1分)所以当A停止运动时，B恰好匀速滑至挡板处，B相对A运动的时间t最短，s。(1分)