第四章 机械能及其守恒定律 单元训练卷(Word版含答案)

第四章 机械能及其守恒定律 单元优化训练卷
一、单选题
1．（2022·江苏·东台创新高级中学高一阶段练习）李娜是中国著名网球运动员，她是亚洲首位网球大满贯得主,同时也是首位入选名人堂的亚洲网球运动员。如图，在某次比赛中，李娜反手回球，假设网球离开球拍的速度为158m/s,与水平方向的夹角为45°，网球恰好落在对方的底线上。不计空气阻力，则网球落地的速度大小最接近（　　）
A．220m/s B．200m/s C．180m/s D．160m/s
2．（2021·安徽省凤阳县临淮中学高三阶段练习）如图，从A点由静止释放一弹性小球，一段时间后与固定斜面上B点发生碰撞，碰后小球速度大小不变，方向变为水平方向，又经过相同的时间落于地面上C点，已知地面上D点位于B点正下方，B、D间距离为h，则（　　）
A．A、B两点间距离为
B．A、B两点间距离为
C．C、D两点间距离为
D．C、D两点间距离为
3．（2022·江苏通州·高三期末）如图所示，投球游戏中，某同学将皮球从地面上方O处水平抛出，第一次皮球直接落入墙角A处的空框，第二次皮球与地面发生一次碰撞后恰好落入A处空框。已知皮球与地面碰撞前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，不计空气阻力，则（　　）
A．第一次抛出的初速度是第二次抛出初速度的3倍
B．两次抛出皮球过程人对球做的功一样多
C．皮球入框瞬间，第二次重力的功率大于第一次
D．从投出到入框，第二次皮球重力势能的减少量比第一次多
4．（2022·全国·高三专题练习）传送带在工农业生产和日常生活中都有广泛的应用，例如在港口用传送带装卸货物，在机场用传送带装卸行李等，都为人们的生活带来了很多的便利．如图甲所示，为一传送带输送机的简化模型，长为L的传送带与水平面夹角为θ，传送带以速度v0逆时针匀速转动．在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小物块，小物块与传送带之间的动摩擦因数为μ（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）．图乙所示为小物块运动的v t图象．根据以上信息可以判断出（　　）
A．小物块开始运动时的加速度大小为gsin θ－μgcos θ
B．小物块与传送带之间的动摩擦因数μ≤tan θ
C．t0时刻，小物块的速度大小为v0
D．传送带始终对小物块做正功
5．（2021·山东·泗水县教育和体育局教学研究中心高三期中）在四川凉山木里森林火灾中，应急部门快速反应，紧急调度4架直升机洒水灭火。如图甲所示，直升机静止在空中通过绳索吊装水箱时，水箱在绳索的作用下由静止开始竖直向上运动；运动过程中水箱的机械能与其竖直位移变化关系的图像如图乙所示，其中段为曲线，段为直线。若忽略摩擦阻力和空气阻力，则（　　）
A．在段所示的过程中，绳索的拉力逐渐增大
B．在段所示的过程中，绳索的拉力一直不变
C．在段所示的过程中，水箱的动能一直增加
D．在段所示的过程中，水箱一定处于超重状态
6．（2022·云南·昆明市第一中学西山学校高三阶段练习）如图所示，电梯的质量为，其天花板上通过一轻质弹簧悬挂一质量为的物体。电梯在钢索的拉力作用下由静止开始竖直向上加速运动，当电梯上升高度为时，电梯的速度达到，此时物体的速度也为，重力加速度为，则在这段运动过程中，以下说法正确的是（ ）
A．轻质弹簧对物体的拉力所做的功等于
B．钢索的拉力所做的功等于
C．轻质弹簧对物体的拉力所做的功大于
D．钢索的拉力所做的功等于
7．（2022·贵州贵阳·高三期末）如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的P点，另一端与质量为m的小物块相连，弹簧处于自然长度时物块位于O点（图中未标出）。现用水平向左的外力把物块压至A点，撤去外力后物块由静止向右运动，经过O点到达B点时速度恰好为零，已知物块与水平地面间的动摩擦因数恒定。在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．物块经过O点时所受合外力为零
B．物块经过O点时速度最大
C．物块在A、B点时，弹簧的弹性势能相等
D．物块从A到O速度先增加后减小，从O到B加速度一直增大
8．（2019·四川·成都七中实验学校高一期末）如图，A、B和C三相同小球等高，且都可视为质点，A小球无初速度自由下落，B小球无初速度的沿光滑固定斜面下滑，小球为平抛，三者同时开始运动。下列说法中正确的是（　　）
A．三小球同时落地
B．从开始运动到落地A和C两小球重力的平均功率相等
C．落地瞬间A和B两小球的重力功率相等
D．落地瞬间三者动能相等
9．（2022·湖北江岸·高三期末）如图所示，一子弹水平射入放在光滑水平地面上静止的未块，子弹未穿透木块，假设子弹与本块之间的作用力大小恒定，若此过程中产生的内能为5J。则此过程中术块动能不可能增加了（　　）
A．8J B．4J C．3.8J D．2.4J
10．（2022·全国·高一课时练习）如图所示，在倾角θ=30°的光滑固定斜面上，放有质量分别为1kg和2kg的小球A和B，且两球之间用一根长L=0.3m的轻杆相连，小球B距水平面的高度h=0.3m。现让两球从静止开始自由下滑，最后都进入到上方开有细槽的光滑圆管中，不计球与圆管内壁碰撞时的机械能损失，g取10m/s2。则下列说法中错误的有（　　）
A．从开始下滑到A进入圆管的整个过程，A与B组成的系统机械能守恒
B．在B球进入水平圆管前，小球A机械能守恒
C．两球最后在光滑圆管中运动的速度大小为m/s
D．从开始下滑到A进入圆管的整个过程，轻杆对B球做功-1J
11．（2022·重庆·一模）跳台滑雪是冬奥会的重要竞技项目。如图所示，运动员在滑雪道上获得一定速度后，从跳台上。点水平飞出。某运动员两次试滑分别在斜坡上a、b两点着陆，已知，斜坡与水平面间夹角为θ，忽略空气阻力，运动员（含装备）可视为质点。则该运动员两次试滑着陆时的动能之比（　　）
A． B． C． D．
12．（2022·福建·莆田二中高一期末）“歼-20”是中国自主研制的双发重型隐形战斗机，该机将担负中国未来对空、对海的主权维护任务。在某次起飞中，质量为m的“歼-20”以恒定的功率P起动，其起飞过程的速度随时间变化图像如图所示，经时间t0飞机的速度达到最大值为vm时，刚好起飞。关于起飞过程，下列说法正确的是（ ）
A．飞机所受合力不变，速度增加越来越慢
B．飞机所受合力增大，速度增加越来越快
C．发动机的牵引力做功为
D．飞机克服阻力所做的功为
二、填空题
13．（2022·四川·泸县五中模拟预测）用图（a）所示装置验证机械能守恒定律。图（b）是某次实验中正确操作得到的一张纸带，依次测出了计时点到计时点的距离。已知打点频率为，当地重力加速度大小为。
（1）打A点时重锤的速度表达式________；打E点时重锤的速度表达式________；
（2）若选取A到E的过程验证机械能守恒定律，则需要验证的关系式为_____________。
14．（2021·福建·晋江市第一中学高三阶段练习）—列质量为m的动车从莆田站由静止出发，以某一恒定功率在平直轨道上运动，经时间t后达到该功率下的最大速度。若该动车行驶过程受到的阻力大小恒为F，则该恒定功率为__________，该动车在该过程中通过的路程为__________。
15．（2021·全国·高一课前预习）伽利略曾研究过小球在斜面上的运动，如图所示
将小球由斜面A上某位置由静止释放，如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球在斜面B上速度变为0（即到达最高点）时的高度与它出发时的高度_____，不会更高一点，也不会更低一点，这说明某种“东西”在小球运动的过程中是_____的。
三、解答题
16．（2022·江苏·扬州中学高三阶段练习）如图所示，粗糙轻杆水平固定在竖直轻质转轴上A点，质量为m的小球和轻弹簧套在轻杆上，小球与轻杆间的动摩擦因数为，弹簧原长为0.6L，左端固定在A点，右端与小球相连，长为L的细线一端系住小球，另一端系在转轴上B点，AB间距离为0.6L，装置静止时将小球向左缓慢推到距A点0.4L处时松手，小球恰能保持静止。接着使装置由静止缓慢加速转动。已知小球与杆间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，不计转轴所受摩擦。
（1）求弹簧的劲度系数k；
（2）求小球与轻杆间恰无弹力时，装置转动的角速度ω；
（3）从开始转动到小球与轻杆间恰无弹力过程中，外界提供给装置的能量为E，求该过程摩擦力对小球做的功W。
17．（2021·贵州·顶效开发区顶兴学校高二阶段练习）如图所示，水平固定轨道的左端点与竖直粗糙半圆轨道平滑连接。一质量为的滑块（可视为质点）从点出发，向左冲上半圆轨道，并能恰好通过半圆轨道的最高点。已知半圆轨道的半径为，点和点间的距离为，滑块与间的动摩擦因数，滑块通过点时对半圆轨道的压力大小（为重力加速度大小），不计空气阻力，求：
（1）滑块在点的速度大小；
（2）滑块从点运动到点的过程中，克服阻力所做的功。
18．（2022·浙江·嵊州中学高三开学考试）如图所示为北京2022年冬奥会一自由式滑雪大跳台技巧比赛场地示意图，比赛场地由出发区AB、助滑坡BC、第一过渡区CD、跳台DE、第二过渡区EF、着陆坡FG和终点区GH组成、在H处安置半径为R=1.0m的圆形轨道，进出口H、H1靠近带相互错开，H1N足够长。第一过渡区和终点区的的最低点在同一水平地面上，出发区距地面的高度，跳台最高点E和着陆坡最高点F离地面的高度均为，着陆坡度37°。运动员从助滑坡顶端B由静止滑下，离开跳台在空中完成预定动作到达F点正上方的最高点M后水平飞出，M点离水平地面（GH所在水平面）的高度为7.6m，在落到倾斜雪道FG上时，运动员靠改变姿势进行缓冲使自己只保留沿斜面的分速度而不弹起，此后立即做匀加速运动经过G点。假设运动员连同滑雪板的总质量，除缓冲外运动员可视为质点，滑雪板与雪道GH的动摩擦因数，不计其余滑道和空气的阻力，不计经过各转折点处的能量损失，，，求：
（1）运动员从M点水平飞出的速度v；
（2）运动员在倾斜雪道FG上滑行的时间（结果可用根号表示）；
（3）若运动员能够进入圆形轨道且不脱离轨道，雪道GH的长度应满足什么条件？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．B
3．A
4．C
5．B
6．C
7．D
8．B
9．A
10．D
11．C
12．D
13．
14．
15． 相同 不变
16．（1）；（2）；（3）
17．（1）；（2）
18．（1）；（2）；（3）或
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