1、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, 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
2、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 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.W1t2C.P1=P2 D.P1P2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 =ma 2(为斜面的倾角),很显然, a1a2,又 x=at2,所以 t1P2
3、,选项 A、D 正确。答案:AD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
4、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
5、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,
6、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:( 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
7、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)0.475 0.497 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
8、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 -mg sin -Mg cos ) 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
9、 (3 分)代入数据解得 T=12 N。 (2 分)14.(10 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)弹簧恢复原长时,滑块 a 的速度大小。(2)滑块 b 通过
10、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=5 m/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=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)15.(12 分)“蹦极”是勇敢者
11、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)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
12、。 (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)=kx2 (2 分)代入数据解得 x=24 m (2 分)所以 h=l+x=36 m。 (2 分)来源:学科网 ZXXK16.(13 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。 (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=32 m=3 m (1 分)解得 Wf=3 J (2 分)所以 P=1 W。 (1 分)
