重庆市开县实验中学2017级高一物理 暑假自测试卷十五.doc

‎2015年高一物理暑假练习试卷15（机械能守恒定律综合）‎ 一、选择题（本题共6道小题）‎ ‎1.如图所示，两根位于同一竖直平面内的水平长杆，上、下两杆上分别套着质量相等的甲、乙两金属球，两球之间用一轻质弹簧相连．开始时乙在甲的正下方，且弹簧刚好无弹力．现给甲一个水平向右的初速度v0，此后两球在杆上无摩擦地滑动．下列叙述中正确的是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 甲、乙两球加速度始终相同 ‎　‎ B．‎ 甲、乙两球的动能之和保持不变 ‎　‎ C．‎ 当甲球的速度为零时，乙球刚好位于甲球的正下方 ‎　‎ D．‎ 甲球的速度减小至零的过程中，弹簧的弹性势能一直在增大 ‎2.如图所示，固定在水平面上的光滑斜面倾角为θ=30°，物体A，B通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧，P为固定在斜面上且与斜面垂直的光滑挡板，物体A，B的质量分别为m和‎4m，开始时用手托住物体A，滑轮两边的细绳恰好伸直，且左边的细绳与斜面平行，弹簧处于原长状态，A距离地面高度为h，放手后A从静止开始下降，在A下落至地面前的瞬间，物体B恰好对挡板无压力，空气阻力不计，下列关于物体A的说法正确的是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 在下落至地面前的过程中机械能守恒 ‎　‎ B．‎ 在下落至地面前的瞬间速度不一定为零 ‎　‎ C．‎ 在下落至地面前的过程中对轻弹簧做的功为mgh ‎　‎ D．‎ 在下落至地面前的过程中可能一直在做加速运动 ‎3.如图，一物体从光滑斜面AB底端A点以初速度v0上滑，沿斜面上升的最大高度为h．下列说法中正确的是（设下列情境中物体从A点上滑的初速度仍为v0）（　　）‎ 11‎ ‎　‎ A．‎ 若把斜面CB部分截去，物体冲过C点后上升的最大高度仍为h ‎　‎ B．‎ 若把斜面AB变成曲面AEB，物体沿此曲面上升仍能到达B点 ‎　‎ C．‎ 若把斜面弯成圆弧形D，物体仍沿圆弧升高h ‎　‎ D．‎ 若把斜面从C点以上部分弯成与C点相切的圆弧状，物体上升的最大高度有可能仍为h ‎4.如图所示，足够长的传送带与水平方向的倾角为θ，物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连，b的质量为m，开始时，a、b及传送带均静止且a不受传送带的摩擦力作用，现让传送带逆时针匀速转动，则在b上升高度h（未与滑轮相碰）的过程中(      )   ‎ ‎                A．物块a重力势能减少mgh    ‎ ‎                B．摩擦力对a做的功等于a机械能的增加量 ‎                C．摩擦力对a做的功等于物块a、b动能增加量之和 ‎                D．任意时刻，重力对a、b做功的瞬时功率大小相等 ‎5.物体沿光滑固定斜面向下加速滑动，在运动过程中，下述说法正确的是（　　）‎ A．       重力势能逐渐减少，动能也逐渐减少 B．       重力势能逐渐增加，动能逐渐减少 C．      由于斜面是光滑的，所以机械能一定守恒 D．       重力和支持力对物体都做正功 ‎6.如图所示，半径为R的光滑圆弧槽固定在小车上，有一小球静止在圆弧槽的最低点．小车和小球一起以速度v向右匀速运动．当小车遇到障碍物突然停止后，小球上升的高度可能是（　　）‎ 11‎ ‎　 A． 等于 B． 大于 ‎　 C． 小于 D． 与小车的速度v无关 11‎ 二、实验题（本题共2道小题）‎ ‎7.在《验证机械能守恒定律》的实验中，需要的实验仪器和器材有：打点计时器、纸带、铁架台和重锤，除了这些以外，下面所给出的器材中必须的还有 （      ）‎ A.交流电源    B.低压直流电源   C.天平和砝码    D.弹簧称 ‎ ‎8.用打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。‎ ‎（1）实验中__________（填“需要”或“不需要”）用天平测量重锤的质量m。‎ ‎（2）按照图示的装置安装器件时，应将打点计时器接到电源的_____（填“直流”或“交流”）输出端上 ‎ ‎（3）开始打点计时的时候，两个操作步骤“接通电源”和“松开纸带”的顺序应该是：先_______________。‎ ‎（4）某同学在使用质量为m的重物来验证“机械能守恒定律”的实验中，在选定的纸带上依次取计数点如图所示。纸带上所打的点记录了重物在不同时刻的位置，那么纸带的________端（填“左”或“右”）与重物相连。设相邻计数点的时间间隔为T，且O为打下的第一个点。当打点计时器打下点“‎3”‎时，物体的速度表达式为_______________，物体的动能表达式为_______________。‎ ‎（1）不需要；（2）交流；（3）接通电源；（4）左；；‎ 三、计算题（本题共3道小题）‎ ‎9.如图为某游乐场内水上滑梯轨道示意图，整个轨道在同一竖直平面内，轨道表面粗糙,点A距水面的高度为H， B点距水面的高度为R，一质量为m的游客（视为质点）从A 11‎ 点由静止开始滑下，到B点时沿水平切线方向滑离轨道后落在水面D点， OD=2R，不计空气阻力，重力加速度为g，求：‎ ‎(1) 游客滑到B点的速度vB的大小 ‎(2) 游客运动过程中轨道摩擦力对其所做的功Wf ‎ ‎10.如图所示，在竖直平面内，半径为R的四分之一圆弧轨道AB、水平轨道BC与斜面CD平滑连接在一起，圆弧轨道的半径OB和BC垂直，水平轨道BC的长度大于，斜面足够长。在圆弧轨道上静止着N个质量为m，半径为r（r＜＜R）的光滑刚性小球，小球恰好将圆弧轨道铺满，从最高点A到最低点B依次标记为1、2、3…N。现将圆弧轨道末端B处的阻挡物拿走，N个小球由静止开始沿轨道运动，不计摩擦与空气阻力，若以BC所在的平面为重力势能的零势面，下列说法正确的是（　　）‎ A．第N个小球在斜面CD上向上运动时机械能减小 B．第N个小球在斜面CD上向上运动时机械能增大 C．N个小球构成的系统在运动过程中机械能守恒，且机械能E=‎ D．第1个小球到达最低点的速度v＜‎ ‎11.山谷中有三块石头和一根不可伸长的轻质青藤，其示意图如下．图中A、B、C、D均为石头的边缘点，O为青藤的固定点，h1=‎1.8m，h2=‎4.0m，x1=‎4.8m，x2=‎8.0m．开始时，质量分别为M=‎10kg和m=‎2kg的大、小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上，当大猴发现小猴将受到伤害时，迅速从左边石头A点起水平跳到中间石头，大猴抱起小猴跑到C点，抓住青藤下端荡到右边石头上的D点，此时速度恰好为零．运动过程中猴子均看成质点，空气阻力不计，重力加速度g=‎10m/s2．求：‎ 11‎ ‎（1）大猴从A点水平跳离时速度的最小值；‎ ‎（2）猴子抓住青藤荡起时的速度大小；‎ ‎（3）猴子荡起时，青藤对猴子的拉力大小．‎ 11‎ 试卷答案 ‎1.解：A、由于两球竖直方向上受力平衡，水平方向所受的弹力的弹力大小相等，方向相反，所以两球的合力大小相等、方向相反，由牛顿第二定律知，两球加速度始终大小相等，方向相反，故A错误．‎ B、甲、乙两球和弹簧组成的系统，只有弹力做功，系统的机械能守恒，即两球的动能和弹簧的弹性势能之和保持不变，弹簧的弹性势能变化，则甲乙两球的动能之和在变化．故B错误．‎ C、甲乙两球组成的系统所受的外力之和为零，则甲乙两球的总动量守恒，当甲球的速度为零时，乙球的速度为v0，速度最大，弹簧处于原长状态，所以乙在甲球的正下方．故C正确．‎ D、甲球的速度从v0减小至零的过程中，弹簧先伸长再恢复到原长，则弹簧的弹性势能先增大后减小．故D错误．‎ 故选：C．‎ ‎2.解：A、A从静止到下落过程中，只有重力和弹簧的弹力做功，所以A在下落至地面的过程中系统的机械能守恒，而A的机械能不守恒，故A错误；‎ BD、据在A下落至地面前的瞬间，物体B恰好对挡板无压力，以B为研究对象，据平衡求得此时弹簧的弹力为T=4mgsin30°=2mg；再以A为研究对象，当A静止释放的瞬间，A受重力mg，其合力方向向下，大小为mg；当A落地瞬间，A受重力mg和弹簧的弹力2mg，其合力向上，大小为mg，A做简谐运动，据对称性可知，落地瞬间其速度为零；据弹簧振子的运动情况可知，A向下运动时，先做加速度减小的加速运动，然后做加速度逐渐增大的减速运动，故BD错误；‎ C、据A做简谐运动和能量守恒可知，A落地瞬间，A的重力势能完全转化为弹簧的弹性势能，所以弹簧的弹力做功可能为mgh，故C正确；‎ 故选：C．‎ ‎3.解：A、若把斜面CB部分截去，物体冲过C点后做斜抛运动，斜抛运动的最高点有水平分速度，速度不为零，由于物体机械能守恒可知，故不能到达h高处，故A错误；‎ B、若把斜面AB变成曲面AEB，物体在最高点速度为零，根据机械能守恒定律，物体沿此曲面上升仍能到达B点，故B正确；‎ 11‎ C、若把斜面弯成圆弧形D，如果能到圆弧最高点，根据机械能守恒定律得知：到达h处的速度应为零，而物体要到达最高点，必须由合力充当向心力，速度不为零，故知物体不可能到D点，故C错误；‎ D、若把斜面从C点以上部分弯成与C点相切的圆弧状，若B点不高于此圆的圆心，则到达B点的速度可以为零，根据机械能守恒定律，物体沿斜面上升的最大高度仍然可以为h，故D正确；‎ 故选BD．‎ ‎4.【知识点】 机械能守恒定律；重力势能；电功、电功率．E1 E3‎ ‎【答案解析】 ACD  解析：A、开始时，a、b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用，有magsinθ=mg，则ma=．b上升h，则a下降hsinθ，则a重力势能的减小量为mag×hsinθ=mgh．故A正确．B、根据能量守恒得，系统机械能增加，摩擦力对a做的功等于a、b机械能的增量．所以摩擦力做功大于a的机械能增加．因为系统重力势能不变，所以摩擦力做功等于系统动能的增加．故B错误，C正确．D、任意时刻a、b的速率相等，对b，克服重力的瞬时功率Pb=mgv，对a有：Pa=magvsinθ=mgv，所以重力对a、n做功的瞬时功率大小相等．故D正确．故选：ACD． ‎ ‎【思路点拨】通过开始时，a、b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用，根据共点力平衡得出a、b的质量关系．根据b上升的高度得出a下降的高度，从而求出a重力势能的减小量，根据能量守恒定律判断摩擦力功与a、b动能以及机械能的关系．本题是力与能的综合题，关键对初始位置和末位置正确地受力分析，以及合力选择研究的过程和研究的对象，运用能量守恒进行分析．   ‎ ‎5.C 机械能守恒定律；功的计算 解：A、根据重力做功与重力势能变化的关系得：‎ wG=﹣△Ep物体沿光滑斜面向下加速滑动，重力做正功，所以重力势能逐渐减少．‎ 由于物体加速滑动，所以动能逐渐增加．故A、B错误．‎ C、由于斜面是光滑的，所以物体受重力和支持力，而支持力不做功，所以只有重力做功，所以机械能一定守恒，故C正确．‎ D、重力做正功，支持力不做功，故D错误．‎ 11‎ 故选C．‎ ‎6.解：小球和车有共同的速度，当小车遇到障碍物突然停止后，小球由于惯性会继续运动，‎ 小球冲上圆弧槽，则有两种可能，一是速度较小，滑到某处小球速度为0，‎ 根据机械能守恒此时有mV2=mgh，解得h=，‎ 另一可能是速度较大，小球滑出弧面做斜抛，到最高点还有水平速度，则此时小球所能达到的最大高度要小于．‎ 故选AC．‎ ‎7.A ‎8.（1）不需要；（2）交流；（3）接通电源；（4）左；；‎ 略 ‎9.【知识点】机械能守恒定律；平抛运动；向心力．D2 D4 E3‎ ‎【答案解析】(1) (2) 解析： （1）游客从B点做平抛运动，有：‎ ‎       ‎ ‎        ‎ 联立解得：     ‎ ‎（2）从Ａ到B，根据动能定理，有：    ‎ 可得：       ‎ ‎【思路点拨】游客离开A后做平抛运动，应用平抛运动规律、动能定理可以求出摩擦力的功．本题考查了求速度、摩擦力做功、高度问题，分析清楚游客的运动过程，应用平抛运动规律、动能定理、机械能守恒定律、即可正确解题．‎ ‎10.【知识点】机械能守恒定律．E3‎ ‎【答案解析】BD 解析： A、B取N 11‎ 个小球为系统，系统机械能守恒，当整体在水平面上时，动能最大，所以第N个小球在上升过程中，整体动能转化为斜面上小球的重力势能，所以第N个小球的机械能增加，故A错误、B正确；C、D整体机械能守恒，但是开始重心h小于 ，所以E