全国100所名校单元测试示范卷

("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（教师用卷）(90分钟100分)第Ⅰ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,1~6小题只有一个选项正确,7~10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Ⅰ和Ⅱ,其中轨道Ⅰ光滑,轨道Ⅱ粗糙。质量相等的小孩甲和乙分别沿轨道Ⅰ和Ⅱ从A处滑向B处,两人重力做功分别为W1和W2,则A.W1>W2B.W1t2C.P1=P2D.P1>P2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-mgsinθ=ma2(θ为斜面的倾角),很显然,a1>a2,又x=at2,所以t1P2,选项A、D正确。答案:AD第Ⅱ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θ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ΔEk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θ,用以平衡滑块的摩擦力。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、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)[来源:学科网](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=100g、滑块的质量M=150g,则:(g取10m/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0~5的过程中系统动能的增加量ΔEk=J,系统势能的减少量ΔEp=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=1.95m/s。(2)ΔEk=(M+m)v2=×0.25×(1.95)2J=0.475J,ΔEp=mgh5=0.497J,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=9.70m/s2。答案:(1)1.95(1分)(2)0.4750.497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=8kg、m=2kg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μ=,不计滑轮的质量和摩擦。当滑块A沿斜面下滑距离x=2m(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:(Mgsinθ-mgsinθ-μMgcosθ)·x=(M+m)v2(3分)代入数据解得v=2m/s。(2分)(2)对滑块B,由动能定理得:(T-mgsinθ)·x=mv2(3分)代入数据解得T=12N。(2分)14.(10分)如图所示,在高H=5m的光滑水平台上,有一用水平轻质细线拴接的完全相同、质量均为45g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=5m,滑块b沿半径为R=0.45m的半圆弧做圆周运动并通过最高点C。空气阻力不计,取g=10m/s2,求:(1)弹簧恢复原长时,滑块a的速度大小。(2)滑块b通过圆弧的最高点C时,对轨道的压力大小。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=5m/s。(2分)[来源:学。科。网Z。X。X。K](2)对滑块b,由机械能守恒得:mv2=mg·2R+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=0.25N(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F'N=0.25N。(1分)15.(12分)“蹦极”是勇敢者的游戏。如图所示,质量m=50kg的蹦极运动员身系劲度系数k=62.5N/m、自然长度l=12m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=10m/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)在下落过程中,当kx=mg时,运动员的速度最大,解得x=8m(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=8m/s。(2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')=kx'2(2分)代入数据解得x'=24m(2分)所以h=l+x'=36m。(2分)[来源:学科网ZXXK]16.(13分)一质量m=1kg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作用的时间为1s,设在0~1s内物体运动的加速度大小为a1,在1s~3s内物体的加速度大小为a2,由a=得a1=2m/s2,a2=1m/s2(2分)在1s~3s内,物体在水平方向只受滑动摩擦力的作用,有f=ma2=1N(1分)在0~1s内,由F-f=ma1得F=3N(2分)又0~1s内,物体的位移x1=×1×2m=1m(1分)故恒力F做功W=Fx1=3J。(2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=×3×2m=3m(1分)解得Wf=3J(2分)所以P==1W。(1分)",)