湖北黄梅县第一中学2025-2026学年高一下学期物理测试题《机械能》4.12

高一物理试卷（四） 《机械能》测试题 考试时间：4月12日 一、选择题（ 单选题1--7,多选题8--11，共44分） 1．下列关于功和功率的说法正确的是（　　） A．的功比的功小 B．公式只能求某一时刻的瞬时功率 C．额定功率是发动机的最大输出功率 D．功率是表示做功快慢的物理量，而不是表示做功多少的物理量 2．在U23亚洲杯足球比赛中，国足门将李昊多次神扑助球队挺进决赛。某次扑救时，质量的足球以的水平速度飞向球门，被李昊双手接住后速度变为零。若忽略空气阻力，在此过程中，手对足球做的功约为（　　） A．－8J B． C．－16J D． 3．如图所示，将重物A、B用轻质滑轮悬挂，细线竖直且不可伸长。开始时，用外力将系统锁定，使、处于静止状态；解除锁定后，、开始运动。已知、的质量相等均为，不计一切阻力，重力加速度为。当下降高度时，下列说法正确的是（　　） A．A的重力势能增加了 B．、构成的系统的重力势能减少了 C．B的动能增加了 D．、构成的系统的动能增加了 4．一质量为的人造卫星绕地球做轨道半径为的匀速圆周运动。由于存在稀薄空气，经过一段时间后，卫星做圆周运动的轨道半径变为。已知地球的质量为，引力常量为，则在该段时间内人造卫星所受力的合力做的功为（  ） A． B． C． D． 5．phyphox是一款可以让手机充当一个真实物理实验工具的手机软件，中文名为手机实验工坊。某同学打开手机中phyphox的加速度传感器，用手掌托着手机把手机竖直向上抛出，又迅速在抛出点接住手机，得到手机在竖直方向的加速度随时间变化的图像如图所示（以竖直向上为正方向），则（　　） A． 时刻手机离开手掌 B．手机先超重后失重 C．手机的机械能一直增大 D．手掌对手机的支持力始终大于手机对手掌的压力 6．如图甲所示，倾角为的传送带在电动机带动下沿顺时针方向匀速转动，将一质量的货物（可视为质点）轻放到传送带底端，货物运动的速度随时间变化的图像如图乙所示，时刻货物到达传送带顶端，取重力加速度大小，，，货物从端运动到端的过程中，下列说法正确的是（　　） A．货物受到的摩擦力做的功为 B．货物受到的摩擦力大小始终为 C．货物受到的合力做的功为920J D．货物与传送带间因摩擦产生的热量为 7．如图甲，轻弹簧下端固定在倾角为的光滑斜面底端，上端与物块B相连，物块B处于静止状态。现将物块A置于斜面上物块B上方某位置处，取物块A的位置为原点O，沿斜面向下为正方向建立x轴坐标系。某时刻释放物块A，与物块B碰撞后以共同速度向下运动，碰撞时间极短，测得物块A的动能与其位置坐标x（单位为m）的关系如图乙所示（弹簧始终处于弹性限度内），图像中0-x1之间为直线，其余部分为曲线。物块A、B均可视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，则（　　） A．物块A、B的质量之比为2：1 B．弹簧的劲度系数为 C．从x1到的过程中物块加速度的最大值为 D．整个过程中，弹簧的弹性势能增加了 8．如图所示，长L的轻杆两端分别固定有完全相同的A、B两小球，A、B均视为质点，杆的三等分点O处有光滑的水平固定转轴，使轻杆可绕转轴在竖直面内无摩擦转动，用手将该装置固定在杆恰好水平的位置，然后由静止释放，重力加速度为g，不计空气阻力，在小球运动的过程中说法不正确的是（    ） A．A、B的线速度大小之比为 B．小球受到重力、弹力和向心力的作用 C．两小球所受向心力方向均指向O点且大小相等 D．在竖直位置时杆对水平轴的作用力方向一定向下 9．如图所示，小环A套在光滑水平杆上，连接小环A的轻质细线与水平杆间所成夹角，细线跨过同一高度上的两光滑定滑轮与小环A质量相等的物块B相连，定滑轮顶部离水平杆距离为h，现将物块B由静止释放，A、B均可视为质点，重力加速度大小为g，不计空气阻力，则（　　） A．物块下降过程中，物块机械能守恒 B．物块下降过程中，小环和物块系统机械能守恒 C．当小环A运动到时，小环的速度大小 D．当小环A运动到时，物块的速度大小 10．如图所示，质量相同的物体分别自斜面AC和BC的顶端由静止开始下滑，物体与斜面间的动摩擦因数相同，物体滑至斜面底部C点时的动能分别为Ek1和Ek2，下滑过程中克服摩擦力所做的功分别为W1和W2，则（    ） A． Ek1＞Ek2 B．Ek1=Ek2 C．W1=W2 D．W1＞W2 11．一辆汽车在平直公路上从静止开始启动，该汽车加速度随时间的变化规律如图所示，时刻汽车达到额定功率且功率不再变化，时刻图像与时间轴相切。已知汽车质量为，运动过程中受到的阻力恒为，则有（　　） A．汽车的额定功率为 B．汽车的额定功率为 C．和时间内汽车牵引力做功之比为 D．和时间内汽车牵引力做功之比为 二、实验题（12分） 12．某同学用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验，所用计时器为电火花打点计时器： (1)下列关于该实验说法正确的是（　　） A．必须在接通电源的同时释放纸带 B．利用本装置验证机械能守恒定律，可以不测量重物的质量 C．为了验证机械能守恒定律，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点 (2)按照正确的操作选得如图乙所示的纸带，其中O是重锤刚释放时所打的点，测得连续打下的五个点A、B、C、D、E到O点的距离h值如图乙所示。已知交流电源频率为50Hz，重锤质量为500g，当地重力加速度为9.80m/s²。在打O点到C点的这段时间内，重锤重力势能的减少量___________J，重锤动能的增加量___________J。（本题结果均保留三位有效数字）。 三、解答题（10分+15分+19分） 13.如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的粗糙半圆形导轨在B点相接，导轨半径为R。一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，它经过B点的速度为V，之后沿半圆形导轨运动，到达C点的速度为V，重力加速度为g。 (1)求弹簧压缩至A点时的弹性势能。 (2)求物体沿半圆形导轨运动过程中阻力所做的功。 14.某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为20m的圆面。某时间内该地区的风速是6.0m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为1.2 kg/m’，假如这个风力发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能。 (1)求单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积。 (2)求单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能。 (3)求此风力发电机发电的功率。 15．如图，半径的光滑圆弧轨道ABC与足够长的粗糙轨道CD在C处平滑连接，O为圆弧轨道ABC的圆心，B点为圆弧轨道的最低点，半径OA、OC与OB的夹角分别为和；在高的光滑水平平台上，一质量的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存了一定量的弹性势能，若打开锁扣K，小物块将以一定的水平速度向右飞下平台，做平抛运动恰从A点沿切线方向进入圆弧轨道。已知物块与轨道CD间的动摩擦因数，重力加速度g取，，，求： (1)弹簧储存的弹性势能； (2)物块经过B点时的速度vB的大小； (3)物块在轨道CD上运动的路程s。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C D B C D D BC BC AC 题号 11 答案 BD 1．D 【详解】A．功是标量，正负号仅表示做功的性质（动力做功为正，阻力做功为负），不代表大小，功的大小由绝对值决定，，因此的功比的功大，故A错误； B．公式中，若为某段时间的平均速度、且为恒力，可计算这段时间的平均功率；若为瞬时速度，可计算瞬时功率，并非只能求瞬时功率，故B错误； C．额定功率是发动机正常工作时允许的最大输出功率，发动机可短时间输出高于额定功率的功率，因此额定功率不是发动机的实际最大输出功率，故C错误； D．功率是描述做功快慢的物理量，做功的多少由“功”这个物理量描述，故D正确。 故选D。 2．C 【详解】接球过程中，足球重力所做的功可以忽略，手对足球做的功即为合外力做功，根据动能定理则有 故选C。 3．D 【详解】A．由图可知，当下降高度时，A上升的高度为，则A的重力势能增加了，故A错误； B．B的重力势能变化了 则A、B构成的系统的重力势能变化了 即A、B构成的系统的重力势能减少了，故B错误； CD．由题意可知，A、B构成的系统机械能守恒，A、B构成的系统的重力势能减少了，则A、B构成的系统的动能增加了，故C错误，D正确。 故选D。 4．B 【详解】根据动能定理，合外力做功等于物体动能的变化量，即 卫星绕地球做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，由 可得卫星动能 初态轨道半径为，初动能 末态轨道半径为，末动能 代入动能定理计算得 故选B。 5．C 【详解】A．由题图可知，时间内手机没有离开手掌，速度向上，加速度向上，手机一直在向上加速，A错误； B．时间内加速度向上，手机一直处在超重状态，B错误； C．时间内，手机的加速度先向上再向下，时刻手机加速度刚好向下增大到等于重力加速度，所以手即将脱离手机，故时间内，手对手机的支持力一直做正功，手机机械能一直增大，C正确； D．手掌对手机的支持力和手机对手掌的压力是一对相互作用力，大小始终相等，D错误。 故选C。 6．D 【详解】A B．由图乙知货物先在传送带的滑动摩擦力作用下做匀加速直线运动，末与传送带共速，共速后，随传送带一起匀速上升，受静摩擦力 加速时 解得 匀速上升时，静摩擦力 货物受到的摩擦力做的总功为，故AB错误； C．由动能定理，故C错误； D．在 内两者的相对位移为 货物与传送带间因摩擦产生的热量为，故D正确。 故选D。 7．D 【详解】A．由图乙可知，物块A与物块B碰撞前的动能 可得物块A与物块B碰撞前的速度 物块A与物块B碰撞后的动能 可得物块A与物块B碰撞后的速度为 物块A与物块B碰接时间极短，根据动量守恒定律 解得，故A错误； B．弹簧上端与物块B相连，物块B处于静止状态，设此时弹簧的形变量为x0，结合图甲根据平衡条件可知 由图乙可知，当AB一起运动到x2时，速度最大，根据平衡条件 物块A从O点运动到位置x1的过程中，根据动能定理 联立解得，故B错误； C．由图乙可知，当AB一起运动到x3时，加速度最大，根据牛顿第二定律 代入上述分析的数据解得，故C错误； D．由图乙可知，物块A与物块B碰撞后，物块A的动能为，则物块B的动能为， 物块由x1运动到x3过程中，根据能量守恒定律 代入数据解得，故D正确。 故选D。 8．BC 【详解】A．A、B 绕同一转轴转动，角速度相等。由题意知 根据，可得，A正确； B．向心力是效果力，由重力和杆的弹力的合力提供，并非真实存在的力。小球实际受到重力和杆的弹力作用，B错误； C．向心力公式，两球质量 m 相等、角速度 ω 相等，但，故，大小不相等，C错误； D．设小球质量为 m，竖直位置时的速度分别为 根据能量关系 解得 研究A，根据牛顿第二定律 解得，杆对 A 的弹力向上，故 A 对杆的弹力向下，大小 研究B根据牛顿第二定律 解得，杆对B的弹力方向向上，故 B 对杆的弹力向下，大小 A、B对杆的合力向下大小为，故杆对轴的作用力方向向下，D正确。 本题要求选择不正确的选项，故选BC。 9．BC 【详解】A．物块下降过程中，细线拉力对做负功，故机械能减小，故A错误； B．以小环和物块为整体可知，系统机械能守恒，故B正确； CD．当小环A运动到时，可知 其中 解得，，故C正确，D错误。 故选BC。 10．AC 【详解】CD．物体下滑时，斜面支持力 滑动摩擦力 因此克服摩擦力做功 两个斜面的水平投影相同，物体质量、动摩擦因数相同，因此，故C正确、D错误； AB．根据动能定理，末动能 其中为斜面顶端的高度，初始动能为0。由图可知顶端高度，且，因此，故A正确、B错误。 故选AC。 11．BD 【详解】AB．汽车从静止开始运动，因此时刻的速度等于内图像的面积 时刻加速度为，由牛顿第二定律 得牵引力，此时汽车达到额定功率，额定功率，故A错误，B正确； CD．加速度恒定，做匀加速直线运动，位移 牵引力恒定，做功 功率保持额定功率不变，牵引力做功 做功之比化简，故C错误，D正确。 故选BD。 12．(1)B (2) 1.07 1.00 【详解】（1）A．先接通电源，等打点稳定后再释放纸带，A错误； B．利用本装置验证机械能守恒定律，要验证的关系式两边都有质量，则可以不测量重物的质量，B正确； C．验证机械能守恒定律时不一定选择纸带上打出的第一个点作为起点，C错误。 故选B。 （2）[1]在打O点到C点的这段时间内，重锤重力势能的减少量 [2]打C点时的速度 重锤动能的增加量 13． 14.（1）7536.（2）163000.（3）16300. 15．(1)4.5J (2) (3)2.7m 【详解】（1）小物块离开平台后做平抛运动，竖直方向有     解得物块到达A点时的竖直分速度为 物块从A点沿切线方向进入圆弧轨道，则物块做平抛运动的初速度为 由能量守恒可得弹簧储存的弹性势能为 （2）物块从水平面运动到B点的过程，由机械能守恒可得 经过B点时 （3）物块从B运动到C过程由机械能守恒定律得     解得 物块沿轨道CD向上作匀减速运动的最大位移为，根据动能定理可得 解得 由于，可知物块速度减为零后，反向加速下滑，设物块可以回到A点，根据动能定理可得 可得     可知物块返回时可以从A点离开轨道，所以物块在轨道CD上运动的路程为 答案第1页，共2页 1 学科网（北京）股份有限公司 $