1、高考资源网（） 您身边的高考专家全国100所名校单元测试示范卷高三物理卷(七)第七单元机械能守恒定律全国东部（教师用卷）(90分钟100分)第卷(选择题共40分)选择题部分共10小题。在每小题给出的四个选项中,16小题只有一个选项正确,710小题有多个选项正确;全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分。1.能源是社会发展的基础。下列关于能量守恒和能源的说法正确的是A.能量是守恒的,能源是取之不尽,用之不竭的B.能量的耗散反映能量是不守恒的C.开发新能源,是缓解能源危机的重要途径D.对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减小,形成“能源危机”解析:能量耗散表明,在能源的利用过程中,虽
2、然能量的数量并未减小,但在可利用的品质上降低了,从便于利用的变成不便于利用的了。所以我们要节约能量,不断开发新能源,选项C正确。答案:C2. 如图所示,游乐场中,从高处A到水平面B处有两条长度相同的轨道和,其中轨道光滑,轨道粗糙。质量相等的小孩甲和乙分别沿轨道和从A处滑向B处,两人重力做功分别为W1和W2,则A.W1W2B.W1t2,P1P2B.t1t2,P1P2C.t1=t2,P1=P2D.t1P2解析:设在两种情况下,物体运动的加速度分别为a1、a2,由牛顿第二定律得F=ma1、F-mgsin =ma2(为斜面的倾角),很显然,a1a2,又x=at2,所以t1P2,选项D正确。答案:D5.
3、如图所示,一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮,绳的两端各系一个小球a和b。a球的质量为m,静置于水平地面;b球的质量为M,用手托住,距地面的高度为h,此时轻绳刚好拉紧。从静止释放b后,a达到的最大高度为1.5h,则M、m的比值为A.54B.53C.31D.32解析:由题设分析知,b球着地后,a球继续上升的高度应为h,由运动学知识知b球着地的瞬间,两球的速度v=,另由机械能守恒定律得(M-m)gh=(M+m)v2,结合两式求得Mm=31,选项C正确。答案:C6.一长木板在光滑的水平面上匀速运动,在t=0时刻将一相对于地面静止的质量m=1 kg的物块轻放在木板上,以后木板运动的速度-时间图
4、象如图所示。已知物块始终在木板上,重力加速度g=10 m/s2。则物块的最终动能E1及木板动能的减小量E分别为A.E1=0.5 J ,E=2 JB.E1=0.5 J ,E=3 J C.E1=1 J,E=2 JD.E1=1 J,E=3 J解析:由v-t图象知,当t=0.5 s时,木板开始做速度v=1 m/s的匀速运动,此时,物块与木板的速度相同,物块与木板间无摩擦力作用,物块的最终动能E1=mv2=0.5 J;对物块,由v=at及f=ma得f=2 N,在00.5 s内,木板的位移x=(5+1)0.5 m=1.5 m,由动能定理得木板动能的减小量E=fx=3 J,选项B正确。答案:B7.物体做自由
5、落体运动,Ep代表势能,h代表下落的距离,以水平地面为零势能面。下图中,能正确反映各物理量之间的关系的是解析:设物体开始做自由落体运动时离地面的高度为H,则Ep=mg(H-gt2)=mg(H-h),故Ep是时间t的二次函数,且开口朝下,又是h的一次函数,选项B、D正确。答案:BD8.一质点开始时做匀速直线运动,从某时刻起受到一恒力作用。此后,该质点的动能先逐渐减小,再逐渐增大,则恒力与物体匀速运动时速度方向的夹角可能是A.=0B.=180C.090D.90180解析:若090,恒力做正功,动能一直增大;若=180,恒力做负功,动能先减小到零再反向增大;当90180,质点做匀变速曲线运动,恒力先
6、做负功后做正功,质点的动能先逐渐减小至某一非零的最小值,再逐渐增大,选项B、D正确。答案:BD9.如图所示,质量不计的轻弹簧竖直固定在水平地面上,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球从落到弹簧上到压缩弹簧到最低点的过程中A.小球的机械能守恒B.小球的机械能增大C.小球的机械能减小D.小球与弹簧组成的系统的机械能守恒解析:小球从落到弹簧上到压缩弹簧到最低点的过程中,弹力对小球做负功,小球的机械能减小;小球与弹簧组成的系统,只有重力和弹力做功,机械能守恒,选项C、D正确。答案:CD10.如图所示,一不可伸长的轻绳上端悬挂于O点,下端系一小球。现将小球拉到A点(保持绳绷直)由静止释放,
7、当它经过O点的正下方的B点时绳恰好被拉断,小球平抛后撞击到一个与地面成=37的斜面BC上,撞击点为C。若B、C间的高度差为H,不计空气阻力,sin 37=0.6,cos 37=0.8,则A.小球从B点运动到C点的时间t=B.小球从B点运动到C点的时间t=C.A、B间的高度差h=HD.A、B间的高度差h=H解析:由机械能守恒定律,有mgh=mv2,解得小球从B点平抛的初速度v=。由平抛规律有x=vt,H=gt2,tan 37=,结合以上式子得h=H、t=。选项A、C正确。答案:AC第卷(非选择题共60分)非选择题部分共6小题,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
8、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.(7分)现要用如图所示的实验装置探究“动能定理”:一倾角可调的斜面上安装有两个光电门,其中光电门乙固定在斜面上,光电门甲的位置可移动。不可伸长的细线一端固定在带有遮光片(宽度为d)的滑块上,另一端通过光滑定滑轮与重物相连,细线与斜面平行(通过滑轮调节)。当滑块沿斜面下滑时,与光电门相连的计时器可以显示遮光片挡光的时间t,从而可测出滑块通过光电门时的瞬时速度v。改变光电门甲的位置,重复实验,比较外力所做的功W与系统动能的增量Ek的关系,即可达到实验目的。主要实验步骤如下:(1)调节斜面的倾角,用以平
9、衡滑块的摩擦力。将带有遮光片的滑块置于斜面上,轻推滑块,使之运动。可以通过判断滑块是否正好做匀速运动;(2)按设计的方法安装好实验器材。将滑块从远离光电门甲的上端由静止释放,滑块通过光电门甲、乙时,遮光片挡光的时间分别t1和t2,则滑块通过甲、乙两光电门时的瞬时速度分别为和;(3)用天平测出滑块(含遮光片)的质量M及重物的质量m,用米尺测出两光电门间的距离x,比较和的大小,在误差允许的范围内,若两者相等,可得出合力对物体所做的功等于物体动能的变化量。解析:(1)滑块匀速运动时,遮光片经过两光电门的时间相等;(2)遮光片宽度d很小,可认为其平均速度与滑块通过该位置时的瞬时速度相等,故滑块通过甲、
10、乙两光电门时的瞬时速度分别为和;(3)比较外力做功mgx及系统动能的增量(M+m)是否相等,即可探究“动能定理”。答案:(1)遮光片经过两光电门的时间是否相等(1分 )(2)(每空1分)(3)mgx(M+m)(每空2分)甲12.(8分)利用气垫导轨验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示,调节气垫导轨水平,将重物A由静止释放,滑块B上拖着的纸带(未画出)被打出一系列的点。对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。图乙给出的是实验中的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两个计数点间还有4个点(图上未画出),计数点间的距离如图中所示。已知重物的质量m=100 g、滑块的质量M=150 g,则:
11、(g取10 m/s2,结果保留三位有效数字)(1)在纸带上打下计数点5时的速度v=m/s;(2)在打点05的过程中系统动能的增加量Ek=J,系统势能的减少量Ep=J,由此得出的结论是 ;(3)若某实验小组作出的-h图象如图丙所示,则当地的实际重力加速度g=m/s2。乙丙解析:(1)v5= m/s=1.95 m/s。(2)Ek=(M+m)v2=0.25(1.95)2 J=0.475 J,Ep=mgh5=0.497 J,在误差允许的范围内,系统的机械能守恒。(3)由mgh=(M+m)v2得v2=gh,故-h图线的斜率k=g,结合图丙得g=9.70 m/s2。答案:(1)1.95(1分)(2)0.4
12、750.497在误差允许的范围内,系统的机械能守恒(每空2分)(3)9.70(1分)13.(10分)如图所示,楔形木块abc固定在水平面上,粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角均为30,顶角b处安装一定滑轮。质量分别为M=8 kg、m=2 kg的滑块A、B,通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后,沿斜面运动。已知滑块A与斜面ab的动摩擦因数=,不计滑轮的质量和摩擦。当滑块A沿斜面下滑距离x=2 m(滑块B离滑轮距离足够远)时,求。(1)滑块A的速度大小v。(2)在下滑过程中,轻绳中的张力T。解:(1)对A、B构成的系统,由动能定理得:(Mgsin -mgsin
13、 -Mgcos )x=(M+m)v2(3分)代入数据解得v=2 m/s。(2分)(2)对滑块B,由动能定理得:(T-mgsin )x=mv2(3分)代入数据解得T=12 N。(2分)14.(10分)“蹦极”是勇敢者的游戏。如图所示,质量m=50 kg的蹦极运动员身系劲度系数k=62.5 N/m、自然长度l=12 m的弹性绳从水面上方的高台跳下,到最低点时距水面还有数米。某同学通过查询资料知弹性绳的弹性势能Ep=kx2(x为形变量)。若在下落过程中,运动员可视为质点,空气阻力忽略不计,g=10 m/s2。求:(1)在下落过程中,运动员的最大速度v。(2)下落的最低点距水平高台的高度h。解:(1)
14、在下落过程中,当kx=mg时,运动员的速度最大,解得x=8 m(2分)运动员与弹性绳组成的系统机械能守恒,有:mg(l+x)=kx2+mv2(2分)代入数据解得v=8 m/s。(1分)(2)设在最低点时,弹性绳的伸长量为x,由机械能守恒得:mg(l+x)=kx2(2分)代入数据解得x=24 m(1分)所以h=l+x=36 m。(2分)15.(12分)一质量m=1 kg的物体静止在水平面上,t=0时刻,一水平恒力F作用在物体上。一段时间后撤去此力,这一过程中物体运动的速度-时间图象如图所示。求:(1)恒力F所做的功W。(2)整个过程中,摩擦力做功的平均功率。解:(1)由v-t图象知,恒力F作用的
15、时间为1 s,设在01 s内物体运动的加速度大小为a1,在1 s3 s内物体的加速度大小为a2,由a=得a1=2 m/s2,a2=1 m/s2(2分)在1 s3 s内,物体在水平方向只受滑动摩擦力的作用,有f=ma2=1 N(1分)在01 s内,由F-f=ma1得F=3 N(2分)又01 s内,物体的位移x1=12 m=1 m(1分)故恒力F做功W=Fx1=3 J。(1分)(2)设整个过程中,摩擦力做功的平均功率为P由Wf=fx(1分)x=32 m=3 m(1分)解得Wf=3 J(2分)所以P=1 W。(1分)16.(13分)如图所示,在高H=5 m的光滑水平台上,有一用水平轻质细线拴接的完全
16、相同、质量均为45 g的滑块a和b组成的装置Q,Q处于静止状态。装置Q中两滑块之间有一处于压缩状态的轻质弹簧(滑块与弹簧不拴接)。某时刻装置Q中的细线断开,弹簧恢复原长后,滑块a被水平向左抛出,落到地面上的A处,抛出的水平距离x=5 m,滑块b沿半径为R=0.45 m的半圆弧做圆周运动并通过最高点C。空气阻力不计,取g=10 m/s2,求:(1)滑块b通过圆弧的最高点C时,对轨道的压力大小。(2)细线断开前弹簧的弹性势能。解:(1)某时刻装置Q中的细线断开,弹簧恢复原长后,a和b的速度大小相等,设为v对滑块a有x=vt(1分)H=gt2(1分)解得v=5 m/s(1分)对滑块b,由机械能守恒得:mv2=mg2R+m(2分)在最高点,设轨道对b的作用力为FN,由牛顿第二定律得FN+mg=(2分)由以上式子得FN=0.25 N(1分)依据牛顿第三定律知,滑块b通过圆弧的最高点C时,对轨道的压力大小FN=0.25 N。(1分)(2)由机械能守恒得细线断开前弹簧的弹性势能Ep=mv2+mv2(3分)代入数据解得Ep=1.125 J。(1分)- 7 - 版权所有高考资源网
