第四章 机械能及其守恒定律 单元综合过关测试卷（Word版含答案）

第四章 机械能及其守恒定律 单元综合过关测试卷
一、单选题
1．（2021·福建宁德·高三期中）如图所示，竖直放置的光滑圆环，半径为R，AB是其水平直径，C为竖直方向的最低点。沿水平向右的风力大小恒为mg。一质量为m的小球套在环上，由A点静止释放，则此过程中（sin37°=0.6，cos37°=0.8）（　　）
A．小球运动到C点速度最大
B．小球运动过程中的最大速度为
C．小球运动过程中的最大动能为3
D．运动中小球对环的最大压力为
2．（2021·河南·濮阳外国语学校高三阶段练习）动车组是几节自带动力的车厢（动车）加几节不带动力的车厢（也叫拖车）编成车组，假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等。若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为120km/h，则9节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为（ ）
A．120km/h B．240km/h C．360km/h D．480km/h
3．（2022·全国·高三专题练习）质量为的物体（可视为质点），位于距离地面高度为的平台边缘，如图所示。某时刻物体以水平初速度从平台边缘飞出，选取飞出点为坐标原点，已知重力加速度为，忽略空气阻力和平台的摩擦，在运动过程中的任意位置，关于其动能和重力做的功与水平位移的关系，以下图像描述正确的是（　　）
A． B．
C． D．
4．（2022·河北·高三学业考试）如图所示，两根轻质杆构成直角支架，O点为水平转轴，OA杆长为L，A端固定一质量为2m的小球a，OB杆长为2L，B端固定一质量为m的小球b，用手抬着B端使OB杆处于水平状态，撒手后支架在竖直平面内转动，不计一切摩擦，则以下说法正确的是（ ）
A．小球a不可能转到与O点等高处
B．小球b转动的最大速度为
C．转动过程中杆受力一定沿杆方向
D．小球a从最低点运动到最高点的过程中，杆对小球a做的功为mgL
5．（2022·河北·邯郸一中高二学业考试）山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动。一滑雪坡由AB和BC组成，AB为斜坡，BC是光滑的圆弧，如图所示，竖直台阶CD高度差为。运动员连同滑雪装备的总质量为80kg，从A点由静止滑下，以的水平速度通过C点后飞落到水平地面DE上，不计空气阻力和轨道的摩擦阻力，取。AC竖直高度差为（　　）
A．11.25 m B．14 m C．10 m D．10.5m
6．（2022·河北·邯郸一中高二学业考试）如图所示，在水平地面上方固定一水平平台，平台上表面距地面的高度H=2.2m，倾角= 37°的斜面体固定在平台上，斜面底端B与平台平滑连接。将一内壁光滑圆管弯成半径R=0.80m的半圆，固定在平台右端并和平台上表面相切于C点，C、D为细管两端点且在同一竖直线上。一轻质弹簧上端固定在斜面顶端，一质量m=1.0kg的小物块在外力作用下缓慢压缩弹簧下端至A点，此时弹簧的弹性势能Ep=2.8J，AB长L=2.0m。现撤去外力，小物块从A点由静止释放，脱离弹簧后的小物块继续沿斜面下滑，经光滑平台BC，从C 点进入细管，由D点水平飞出。已知小物块与斜面间动摩擦因数μ=0.80，小物块可视为质点，不计空气阻力及细管内径大小，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。通过调整细管长度改变半圆半径R的大小，其他条件保持不变，欲使从细管下端水平飞出的小物块落地点到D点得水平距离最大，求此时R的大小及小物块落地点到D点的水平距离。（　　）
A．R=0.5m，x=2.4m B．R=0.4m，x=2.8m
C．R=0.4m，x=2.4m D．R=0.5m，x=2.8m
二、多选题
7．（2022·福建省龙岩第一中学高一阶段练习）如图所示，一个质量为m的物体以某一速度从A点冲上倾角为30°的斜面，其运动的加速度为，这物体在斜面上上升的最大高度为h，则物体在斜面上运动的整个过程中（　　）
A．上升过程重力势能增加了
B．上升过程物体动能减少了
C．物体在斜面上运动的整个过程机械能损失了
D．物体沿斜面上升过程克服重力做功的平均功率小于下降过程重力做功的平均功率
8．（2021·河南·濮阳外国语学校高三阶段练习）图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平，为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有（ ）
A．刻度尺 B．停表 C．低压直流电源 D．低压交变电源
9．（2022·福建漳州·二模）如图甲，质量0.5kg的小物块从右侧滑上匀速转动的水平传送带，其位移与时间的变化关系如图乙所示。图线的0~3s段为抛物线，3s~4.5s段为直线，下列说法正确的是（　　）
A．传送带沿逆时针方向转动B．传送带速度大小为2m/s
C．物块刚滑上传送带时的速度大小为4m/sD．0~4.5s内摩擦力对物块所做的功为J
10．（2022·河北·高三专题练习）一滑块从某固定粗糙斜面底端在沿斜面向上的恒力作用下由静止开始沿斜面向上运动，某时刻撤去恒力，运动过程中滑块的动能随位移变化的图象如图所示，图中、为已知量，斜面与水平面的夹角的正弦值，下列说法正确的是（　　）
A．滑块上升的最大高度为
B．滑块与斜面间的动摩擦因数为
C．恒力F的大小等于
D．滑块与斜面间因摩擦产生的热量为
11．（2022·河北·高三专题练习）如图所示，半径为r的光滑圆环竖直固定，原长为r的轻弹性绳一端固定在圆环的最高点A，另一端与套在圆环上、质量为m的小球相连，先将小球移至某点使弹性绳处于原长状态，然后由静止释放小球，当小球在弹性绳作用下速度达到最大时，绳与小球从连接处断开。已知在弹性限度内弹性绳的弹性势能与其形变量的关系为，弹性绳的劲度系数为，g为重力加速度，弹性绳始终在弹性限度内。则下列说法正确的是（　　）
A．绳与小球断开瞬间，弹性绳的弹性势能为
B．绳与小球断开瞬间小球的速度大小为
C．绳与小球断开后瞬间，小球对圆环的作用力大小为
D．小球与绳断开后能运动到与圆心等高处
三、填空题
12．（2020·天津市红桥区教师发展中心高一期末）用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。实验中需测量重物下落的瞬时速度。在重物拖动的纸带上选择三个连续的点，它们之间的距离如图2所示，已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计时器在打下B点时重物的速度大小为____________m/s（保留两位有效数字）。
多次实验后发现，重物减小的重力势能总是稍大于增加的动能，分析产生这种误差的原因：___________________。
13．（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。
14．（2021·湖北·麻城市实验高级中学高二阶段练习）某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。
（1）实验前需要调整气垫导轨底座使之水平。
（2）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=___________cm，实验时将滑块从图示位置静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间，则滑块经过光电门时的瞬时速度为___________m/s；在实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、___________和___________（文字说明并用相应的字母表示）。
（3）本实验通过比较___________和___________在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒。
四、解答题
15．（2022·福建省龙岩第一中学高一阶段练习）如图所示，左侧为一个半径为R的半球形的碗固定在水平桌面上，碗口水平，O点为球心，碗的内表面及碗口光滑。右侧是一个固定光滑斜面，斜面足够长，倾角θ=30°。一根不可伸长的不计质量的细绳跨在碗口及光滑斜面顶端的光滑定滑轮两端上，线的两端分别系有可视为质点的小球m1和m2，且m1>m2。开始时m1恰在右端碗口水平直径A处，m2在斜面上且距离斜面顶端足够远，此时连接两球的细绳与斜面平行且恰好伸直。当m1由静止释放运动到圆心O的正下方B点时细绳突然断开，不计细绳断开瞬间的能量损失。若已知细绳断开后小球m1沿碗的内侧上升的最大高度为，求。
16．（2022·山东·二模）如图甲所示，在相对水平地面的高度h1=1.4m的平台右端固定一倾角α=37°的斜面体。斜面体的右侧面与平台的右侧面在同一竖直平面内，斜面体底端B处与平台平滑连接，斜面体顶端C相对平台的高度h2=0.6m。质量m=0.8kg的滑块静置于平台上的A点，现对滑块施加水平向右的力F，F随滑块运动的位移x变化的规律如图乙所示，滑块到达B点时撤去F。A、B之间的平台表面光滑，长度L1=1，滑块与斜面之间的动摩擦因数μ=0.5。滑块从斜面体顶端C飞出后，落到水平地面上的D点（图中未画出）。滑块可视为质点，忽略空气阻力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2。求：
（1）滑块在B、C两点间运动的时间；
（2）C、D之间的水平距离。
17．（2022·江苏·模拟预测）如图所示，质量为的小物块放在长直水平面上，用水平细线紧绕在半径为、质量为的薄壁圆筒上。时刻，圆筒在电动机带动下由静止开始绕竖直中心轴转动，转动中角速度满足，物块和地面之间动摩擦因数为，。求：
（1）物块运动中受到的拉力；
（2）从开始运动至时刻，电动机做了多少功；
（3）若当圆筒角速度达到时，使其减速转动，并以此时刻为，且角速度满足，则减速多长时间后小物块停止运动。（、均为已知，结果用字母表示）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．C
3．B
4．B
5．A
6．A
7．ABC
8．AD
9．BCD
10．BD
11．BD
12． 3.69m/s 空气阻力、纸带摩擦等导致能量损失
13． 相同 不变
14． 0.48 0.4 滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s 滑块的质量M
15．
16．（1）；（2）4m
17．（1）；（2）；
答案第1页，共2页
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