第四章 机械能及其守恒定律 章末复习训练（word版含答案）

第四章 机械能及其守恒定律 章末复习训练
一、单选题
1．（2022·全国·高三专题练习）用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比。已知铁锤第一次将钉子钉进d，如果铁锤第二次敲钉子时对钉子做的功与第一次相同，那么，第二次钉子进入木板的深度为（　　）
A．（-1）d B．（-1）d C． D． d
2．（2022·河北石家庄·高三阶段练习）如图所示，竖直平面内固定两根足够长的细杆，两杆不接触，且两杆间的距离忽略不计。两个小球（均可视为质点）质量均为球套在竖直杆上，球套在水平杆上，通过铰链用长度为的刚性轻杆连接。现将球从图示位置（轻杆与之间的夹角为45°）由静止释放，不计一切摩擦，已知重力加速度为，在此后的运动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．球和球组成的系统机械能不守恒
B．球的最大速度不是
C．球的速度为零时，球的加速度大小为零
D．球的速度为零时，球的速度大小也一定为零
3．（2022·江苏南京·高三开学考试）一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时，发动机的功率随时间的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小恒定不变。下列描述该汽车的速度随时间变化的图像中，可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
4．（2022·河北衡水中学模拟预测）如图所示，在光滑的水平地面上有一个表面光滑的物块P，它的质量为M，一长为L的轻杆下端用光滑铰链连接于O点，O点固定于地面上，轻杆的上端连接着一个可视为质点的小球Q，它的质量为m，且M=5m，开始时，小球斜靠在物块左侧，它距地面的高度为h，物块右侧受到水平向左推力F的作用，整个装置处于静止状态.若现在撤去水平推力F，则下列说法中错误的是（　　）
A．物块先做加速运动，后做匀速运动
B．在小球和物块分离前，当轻杆与水平面的夹角为θ时，小球的速度大小
C．小球与物块分离时，小球一定只受重力作用
D．在小球落地之前，小球的机械能一直减少
5．（2021·江苏淮安·高一阶段练习）如图所示，质量为的小物体，从高为、倾角为的固定粗糙斜面顶端由静止开始沿斜面下滑，物体与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度为，在物体从斜面顶端滑至斜面底端的过程中，摩擦力所做的功为（　　）
A． B． C． D．
二、多选题
6．（2022·辽宁朝阳·高三开学考试）如图所示，截面是高为h的等腰直角三角形光滑斜面固定在粗糙水平面上，底端用小圆弧与水平地面平滑连接，在距斜面底端为d的位置有一竖直墙壁、小物块自斜面顶端由静止释放，小物块与水平地面之间的动摩擦因数为，若小物块与墙壁发生碰撞后以原速率反弹，且最多只与墙壁发生一次碰撞，不计碰撞过程中能量损失。则物块最终静止时距斜面底端的距离可能为（　　）
A． B． C． D．
7．（2022·重庆·高三阶段练习）如图所示，轻质弹簧的左端固定，右端处于自然状态。小物块的质量为m，从A点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动回到A点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s，与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度。在上述过程中（　　）
A．物块在A点的初速度为 B．物块克服摩擦力做的功为2μmgs
C．弹簧的最大弹性势能为2μmgs D．弹簧的最大弹力为μmg
8．（2022·四川巴中·一模）如图甲所示，在竖直平面内有一个倾角为θ且足够长的斜面、现有质量为m的物块，从斜面上的某位置由静止开始下滑。斜面与物块间的动摩擦因数μ随物块下滑位移x的变化规律如图乙所示，物块的加速度随下滑位移变化规律如图丙所示，取沿斜面向下为x轴正方向，下列说法正确的是（　　）
A．图乙中x0处对应的纵坐标为μ = tanθ
B．物块的最大速度为
C．物块运动过程中机械能先变大后变小
D．物块从开始运动至最低点的过程中损失的机械能为2mgx0sinθ
9．（2022·福建省福州第一中学二模）一质量为1kg的小物块A置于竖直轻弹簧上处于静止状态，另一质量为3kg的小物块B从距离A某高度自由落下，与A碰撞后（碰撞时间极短）一起压缩弹簧到最低点，碰后A的加速度随其位移变化的图像如图所示。不计空气阻力，取重力加速度为g= 10m/s2，下列说法中正确的是（　　）
A．碰后A、B做匀变速直线运动
B．碰撞结束瞬间，A的加速度a0=7.5m/s2
C．弹簧的劲度系数为100N/m
D．A与B碰撞之后一起下落到速度最大的过程中，动能的增加量为0.45J
10．（2022·重庆·高三开学考试）如图所示，挡板固定在倾角为的斜面左下端，斜面右上端与半径为的圆弧轨道连接，其圆心在斜面的延长线上。点有一光滑轻质小滑轮，。质量均为的小物块、由一轻质弹簧拴接（弹簧平行于斜面），其中物块紧靠在挡板处，物块用跨过滑轮的轻质细绳与一质量为、大小可忽略的小球相连，初始时刻小球锁定在点，细绳与斜面平行，且恰好绷直而无张力，、处于静止状态。某时刻解除对小球的锁定，当小球沿圆弧运动到最低点时（物块未到达点），物块对挡板的作用力恰好为0.已知重力加速度为，不计一切摩擦。下列说法正确的是（　　）
A．弹簧的劲度系数为
B．小球到达点时的速度大小为
C．小球到达点时的速度大小为
D．小球由运动到的过程中，物块的动能一直在增大
11．（2022·广东·高三专题练习）如图所示，倾角为的固定斜面下端固定一挡板，一劲度系数为k的轻弹簧下端固定在挡板上。现将一质量为m的小物块从斜面上离弹簧上端距高为s处，由静止释放，已知物块与斜面间的动摩擦因数为，物块下滑过程中的最大动能为，则小物块从释放到运动至最低点的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．
B．物块刚与弹簧接触的瞬间动能最大
C．物块与弹簧接触后运动到最低点的过程中加速度先减小后增大
D．弹簧的最大弹性势能等于整个过程中重力与摩擦力对物块做功之和
12．（2022·福建·模拟预测）如图所示，在倾角为的光滑斜面上，劲度系数为的轻质弹簧一端连接在固定挡板上，另一端连接一质量为的物体，一轻细绳通过定滑轮，一端系在物体上，另一端与质量也为的小球相连，细绳与斜面平行，斜面足够长，用手托住球使绳子刚好没有拉力，然后由静止释放，不计一切摩擦，取．则（　　）
A．、组成的系统在运动过程中机械能不守恒
B．弹簧恢复原长时速度最大
C．弹簧恢复原长时细绳上的拉力为
D．沿斜面向上运动时加速度最大
三、实验题
13．（2022届河南省名校联盟大联考高三（下）高中毕业班阶段性测试理综物理试题）某同学设计出如图1所示的实验装置来验证机械能守恒定律。让小球自由下落，下落过程中小球的球心经过光电门1和光电门2，光电计时器记录下小球通过光电门的时间，，已知当地的重力加速度为g。
（1）为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量______（填选项序号）。
A．小球的质量m B．光电门1和光电门2之间的距离h
C．小球从光电门1到光电门2下落的时间t D．小球的直径d
（2）小球通过光电门1时的瞬时速度_______（用题中所给的物理量表示）。
（3）保持光电门1位置不变，上下调节光电门2，多次实验记录多组数据，作出随h变化的图像如图2所示，如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率_______，就可以验证小球下落过程中机械能守恒。
（4）考虑到实际存在空气阻力，设小球在下落过程中平均阻力大小为f，根据实际数据绘出的随h图像的斜率为，则实验过程中所受的平均阻力f与小球重力的比值_______（用k、表示）。
14．（2022·湖南·高一阶段练习）某同学利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。一倾斜导轨与水平桌面的夹角为，导轨底端P点有一带挡光片的滑块，滑块和挡光片的总质量为M，挡光片的宽度为b，滑块与沙桶由跨过轻质光滑定滑轮的细绳相连，滑块与导轨间的摩擦可忽略，导轨上的Q点处固定一个光电门。挡光片到光电沙桶门的距离为d，重力加速度为g。
（1）实验时，该同学进行了如下操作：
①调节细沙的质量，使滑块和沙桶恰好处于静止状态，则沙桶和细沙的总质量为______；（用已知物理量和字母表示）
②在沙桶中再加入质量为的细沙，让滑块从P点由静止开始运动，已知光电门记录挡光片挡光的时间为，则滑块通过Q点时的瞬时速度为______；（用已知物理量和字母表示）
（2）在滑块从P点运动到Q点的过程中，滑块的机械能增加量______。沙桶和细沙的机械能减少量______；（均用已知物理量和字母表示）
（3）若在误差允许的范围内，，则机械能守恒定律得到验证。
15．（2022·四川·射洪中学高一阶段练习）如图所示是某同学将小球水平抛出后得到的频闪照片（y为竖直方向），已知当地重力加速度为g。
（1）①用铅笔在图中描绘出小球从a→d运动的轨迹_______；
②若小方格的边长为L，小球平抛的初速度的计算公式为________；（用L，g表示）
（2）若该同学想要进一步测量他平抛小球时对小球所做的功，还需要测量的物理量是________（写出物理量名称及符号），则他对石子所做的功的表达式________（用已知和所测定的物理量表示）。
四、解答题
16．（2022·重庆市朝阳中学高一期末）如图所示为火车站装载货物的流程示意图，段是高为的光滑斜面，斜面倾角为；水平段使用水平传送带装置，长度为，与货物包的摩擦系数为，上部距车厢底水平面的高度，设货物由静止开始从A点下滑，经过B点的拐角处速度大小不发生变化．通过调整皮带轮（不打滑）的传送速度v可使货物经C点被水平抛出后落在车厢上的不同位置（车厢足够长，货物不会撞到车厢壁），取．求：
（1）货物包到达B点时的速度大小；
（2）当皮带轮静止时，请判断货物包能否在C点被水平抛出，请阐述说明理由及其平抛结果；
（3）讨论货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离s与皮带轮匀速转动的传送速度v的关系．
17．（2022·河北·高三学业考试）总质量为60kg的人和雪橇在倾角的斜面上向下滑动（如图甲所示），所受的空气阻力与速度成正比。今测得雪橇运动的图像如图乙所示，初始时刻人和雪橇的加速度为，6s时人和雪橇加速到10m/s并保持与速，此时距人处的斜面上方有一冰块松动由静止开始下滑，冰块运动过程中不计一切阻力。（，，g取）求：
（1）雪橇与斜面间的动摩擦因数；
（2）由初始时刻到冰块与人相遇的整个过程中，人和雪橇克服空气阻力所做的功。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．B
3．B
4．D
5．C
6．ABC
7．AB
8．AD
9．BD
10．AB
11．ACD
12．AC
13． BD
14．
15． 小球的质量m 2mgL
16．（1）；（2）能被水平抛出，货物包的落地点离C点的水平距离为0.6m
17．（1）0.125；（2）24750J
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