第四章 机械能及其守恒定律 单元综合训练（Word版含答案）

第四章 机械能及其守恒定律 单元综合训练
一、单选题
1．（2021·天津市红桥区教师发展中心高一期末）2021年3月，最新刑法修正案生效，“高空抛物”正式入刑。这是因为物体从高空坠落到地面，即使质量较小，也可能会造成危害。设一质量为 的苹果从距离地面 高处由静止下落，取重力加速度。落地时苹果的动能约为（ ）
A． B．
C． D．
2．（2022·福建·福清西山学校高一阶段练习）如图所示，光滑水平面上静止放置一轻质弹簧，其右端固定在竖直墙壁上。一小物块的质量，以的速度冲向弹簧。当物块的速度减小到零时，弹簧的弹性势能为（未超过弹性限度）（ ）
A．1.8J B．0.6J
C．0.3J D．0.09J
3．（2022·全国·高三专题练习）连淮扬镇高铁扬州段12月11日正式开通，如图所示，“复兴号”列车正沿直线驶出扬州东站，假设列车质量为m，牵引电机的输出功率恒为P，所受阻力恒为f。某时刻速度为v1、加速度为a1，一段时间t后速度为v2，在这段时间内位移为x。下列关系式正确的是（　　）
A．＝ B．a1＝－
C．x＝v1t＋a1t2 D．Pt＝mv22－mv12
4．（2022·江苏·模拟预测）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
5．（2021·北京·高三期末）蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动．跳跃者站在起跳台上，把一端固定的弹性绳绑在探关节处，然后头朝下跳下去，如图所示。某次蹦极中，跳跃者从起跳台落下直至最低点的过程中，空气阻力大小恒定，将跳跃者、弹性绳和地球视为一个系统。在这个过程中（　　）
A．系统的机械能守恒
B．弹性绳刚伸直时跳跃者的动能最大
C．跳跃者重力势能的减小量等于弹性势能的增加量
D．跳跃者克服空气阻力做功等于系统机械能的减少量
6．（2022·江西赣州·高三期末）如图甲所示，用起重机起吊质量为的重物，重物上升过程中速度的平方与上升高度的关系图像如图乙所示，重力加速度为，则重物上升过程中，下列说法正确的是（　　）
A．重物加速上升的时间为
B．起重机对重物做功的最大瞬时功率为
C．重物上升过程中，克服重力做功的平均功率为
D．重物加速上升时，起重机对重物做正功，减速上升时，起重机对重物做负功
7．（2022·河北·模拟预测）如图所示，在光滑水平桌面上有一个质量为m的质点，在沿平行于桌面方向的恒定外力F作用下，以初速度v0从A点开始做曲线运动，图中曲线是质点的运动轨迹。已知在ts末质点的速度达到最小值v，到达B点时的速度方向与初速度v0的方向垂直，则下列说法不正确的是（　　）
A．恒定外力F的方向与初速度的反方向成θ角指向曲线内侧，且
B．质点所受合外力的大小为
C．质点到达B点时的速度大小为
D．ts内恒力F做功为
8．（2021·重庆市求精中学校高三阶段练习）如图，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内。套在大环上质量均为m的两个小环（可视为质点），同时从大环的最高处由静止滑下。重力加速度大小为g，在两个小环下滑至最低点过程中大环对轻杆拉力的大小为Mg的时刻有（　　）
A．1个 B．2个 C．3个 D．0个
二、多选题
9．（2022·浙江·湖州中学高二开学考试）光滑水平面上，小物块在水平力F作用下运动，运动过程中速度v与位置坐标x的关系如图所示，所受空气阻力f与速度v的关系满足，已知，则小物块从到的运动过程中（　　）
A．到过程中，小物体做匀加速运动
B．小物体运动的加速度与位移成正比
C．阻力f功率的最大值
D．到的运动过程中，拉力F做功
10．（2022·广东汕头·高二期末）如图甲所示为某景区内的高空滑索运动，游客可利用轻绳通过轻质滑环悬吊下滑。假设某段下滑过程中钢索与水平方向的夹角为，轻绳始终保持竖直，示意图如图乙所示，以游客、滑环、轻绳为整体，不计空气阻力，在这一阶段下滑过程中（　　）
A．整体的机械能守恒
B．游客重力的功率一定增大
C．整体增加的动能与整体所受合外力做的功相等
D．整体损失的机械能与系统摩擦产生的热量相等
11．（2022·全国·模拟预测）如图所示，物块1和2的质量均为m，1和2之间用竖直轻质弹簧连接，物块2上端连接竖直轻绳，轻绳的另一端通过轻质定滑轮与放在光滑固定斜面上的物块3相连，斜面倾角θ=30°。开始时，固定物块3，使轻绳刚好伸直（无弹力）。现释放物块3，物块3向下运动到最低位置时，物块1刚要离地，不计一切摩擦，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）
A．物块3的质量为2m
B．释放物块3的瞬间，轻绳的拉力为0
C．弹簧恢复原长时，物块3的速度最大
D．物块3向下运动到最低位置时，轻绳的拉力大小为
三、实验题
12．（2022·江西·南昌十五中高二阶段练习）某同学利用水平放置的气垫导轨和光电门验证机械能守恒定律，装置如图所示。测得遮光片的宽度为，光电门A、B之间的距离为，遮光片通过光电门A、B的时间分别为、，已知滑块的质量为，钩码的质量为，重力加速度大小为。
（1）滑块通过光电门A时的速度大小_______；
（2）要验证系统机械能守恒，需要得到______和______在误差范围内相等。
13．（2022届河南省洛阳市高三（下）第二次统一考试理综物理试题）某学习小组用如图所示的实验装置探究“动能定理”。他们在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一宽度为d的遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。
（1）下列实验要求中不必要的一项是_______（请填写选项前对应的字母）。
A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B．应使A位置与光电门间的距离适当大些
C．应将气垫导轨调至水平
D．应使细线与气垫导轨平行
（2）实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码质量m，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t。则研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系的实验原理表达式为________（用F、L、M、d、t表示）。如果通过描点作出线性图象，研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系，处理数据时应作出的图象是_______（请填写选项前对应的字母）。
A．作出t-F图象 B．作出t2-F图象 C．作出图象 D．作出图象
14．（2022·江苏·邳州宿羊山高级中学高一阶段练习）某同学用重物自由下落验证机械能守恒定律。实验装置如图甲所示。
（1）关于此述实验，下列说法中正确的是_______；
A．重物最好选择密度较小的木块
B．重物的质量可以不测量
C．实验中应先释放纸带，后接通电源
D．可以利用公式来求解瞬时速度
（2）若实验中所用重锤质量m = 0.2kg，打点纸带如图乙所示，O为第一个点，打点时间间隔为0.02s，则打B点时，重锤动能EkB = ______J。从开始下落起至B点，重锤的重力势能减少量是Ep= ______J。（g = 10m/s2，结果保留三位有效数字）根据纸带的数据，得到的结论是______。
（3）某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O的距离h，然后利用正确的方法测量并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘v2—h图像去研究机械能是否守恒。若忽略阻力因素，那么本实验的v2—h图像应该是下图中的______。
A．B．C．D．
四、解答题
15．（2022·重庆·西南大学附中高三阶段练习）北京冬季奥运会将于2022年2月4日开幕，跳台滑雪是赛事项目之一。如图所示为跳台滑雪赛道的简化模型，其中是半径为的四分之一圆弧助滑道，阻力忽略不计；是水平起跳区，与相切于B，长度为，运动员在间滑行时所受阻力是重力的0.1倍；是水平着陆区，竖直，高度为。总质量为的运动员从A点由静止开始下滑，经过后在上着陆。将运动员视为质点，取重力加速度。求：
（1）运动员刚滑到B点时对轨道的压力大小；
（2）运动员在着陆时与D的水平距离。
16．（2022·全国·高三专题练习）如图，动摩擦因数μ=0.5的粗糙水平轨道与光滑的竖直圆轨道在A点平滑连接。质量m=1kg的小滑块，在F=10N的水平拉力作用下从O点由静止开始沿水平轨道运动，到达A点时撤去拉力，小滑块刚好能滑到B点。已知A、B两点的高度差h=0.2m，不计空气阻力，取g=10m/s2，求：
（1）小滑块在B点的重力势能Ep（以水平轨道所在水平面为零势能参考面）
（2）小滑块经过A点时的速度大小vA
（3）小滑块沿水平轨道运动时的加速度的大小a
17．（2022·云南·高二学业考试）如图甲所示，游乐场的“过山车”是一项惊险刺激、深受年轻人喜爱的项目。可以把它简化成如图乙所示的模型：弧形轨道的下端与圆轨道最低点平滑连接，整个轨道光滑，且处在竖直平面内，不计空气阻力。一质量为m的滑块（可视为质点）从弧形轨道上的A点由静止开始下滑，经过半径为R的圆轨道最低点B，继续运动。已知A点距水平地面高度为，重力加速度为g。求：
（1）滑块第一次到达B点时速度的大小；
（2）滑块第一次到达B点时对轨道压力FN的大小。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．D
3．B
4．A
5．D
6．C
7．D
8．B
9．BD
10．CD
11．ACD
12．
13． A C
14． B 0.342J 0.372J 在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒 C
15．（1）；（2）
16．（1）2J；（2）2m/s；（3）5m/s2
17．（1）；（2）
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页